بررسی تاثیرات تغییر اقلیم بر شورشدن اولیه و ثانویه خاک

گرم شدن کره زمین و افزایش وقایع حدی اثراتی گوناگون بر منابع تولید از جمله خاک گذاشته اند. یکی از مهمترین عوامل تخریب کیفیت خاک در مناطق خشک و نیمه خشک، شورشدن آن است. هدف از انجام این پژوهش، ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر شورشدن اولیه و ثانویه خاک در یک پهنه وسیع و یک اقلیم نیمه خشک بود. بدین ترتیب گستره ای نزدیک به 50 هزار هکتار از اراضی در جنوب غربی شهرستان سبزوار برگزیده شد. برای گزینش مناسب ترین تراکم و موقعیت نقاط نمونه برداری از سه روش تصادفی، شبکه منظم و فرامکعب لاتین با سه تراکم نمونه برداری 100، 50 و 25 نقطه استفاده شد. بر این پایه، در سال نخست از 82 نقطه و در سال دوم از 25 نقطه در محدوده مطالعاتی نمونه های خاک تا عمق 90 سانتی متری برداشت شدند. در هر دو سال، قرایت دستگاه القاگر الکترومغناطیس در وضعیت افقی نیز انجام شد. در سال نخست این قرایت در موقعیت نقطه نمونه برداری و در سال دوم افزون بر نقطه نمونه برداری در 8 نقطه اطراف آن نیز قرایت انجام شد. با استفاده از تصاویر لندست 8 و استخراج شاخص های طیفی متعدد، مدل سازی کمی شور شدن خاک با استفاده از روش رگرسیون حداقل مربعات جزیی (PLSR) انجام شد. برای پایش تغییرات شوری خاک در سال های پیشین مجددا مدل سازی آماری بر روی تصاویر لندست 7 انجام شد. پس از استخراج مدل مناسب و اعتبار سنجی، مدل حاصله بر 42 تصویر لندست 7 مربوط به محدوده مورد مطالعه در فاصله سال های 2000 تا 2013 اعمال گردید. مقادیر برآورد شده ی شوری خاک استخراج شده در برابر پارامترهای هواشناسی (دما و بارش) و نیز دمای سطح خاک قرار گرفته و رابطه بین آن ها به روش میانگین متحرک ارزیابی شد. پارامترهای اقلیمی آینده تحت دو مدل اقلیم جهانی (GCM) HadGEM2AO و HadGEM2ES تحت چهار مسیر غلظت شاخص RCP2.6, RCP4.5, RCP6.0 و RCP8.5 با قدرت تفکیک مکانی 10 دقیقه استخراج شدند. مقادیر دمای هوا با استفاده از رابطه استخراج شده بین دمای ماهانه ی هوا و دمای ماهانه ی خاک به مقادیر دمای سطح خاک تبدیل و سپس با استفاده از رابطه بین پارامترهای اقلیمی و شوری خاک، مقادیر شوری خاک در آینده برآورد شدند. برای پیش بینی شورشدن ثانویه، تعداد 10 مزرعه آبی تحت کشت گندم در طی یک فصل رشد مورد پایش قرار گرفتند. برای تعیین کسر آبشویی از نمونه های زهاب استخراج شده به وسیله دستگاه تعیین گر جبهه رطوبتی استفاده شد. کسرهای آبشویی بدست آمده به عنوان ورودی به مدل های حالت ماندگار داده شده و میانگین شوری خاک در ریشه گاه پیش بینی و با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه گردید. آن گاه با استفاده از روند تغییرات شوری آب زیرزمینی مقدار شورشدن خاک در آینده تخمین زده شد. بر پایه نتایج بدست آمده روش فرامکعب لاتین به ویژه در تراکم نمونه کم بهتر از دیگر روش ها توانست شبیه سازی توزیع احتمال تجمعی جامعه را انجام دهد. نتایج سال نخست نشان داد که بین قرایت دستگاه و هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک همبستگی معنی داری با ضریب تعیین 78 درصد برقرار است. نتایج سال دوم نشان داد که استفاده از میانگین قرایت 9 نقطه به جای یک نقطه می تواند همبستگی بین هدایت ظاهری و شوری خاک را تا 98 درصد افزایش دهد. استفاده از رگرسیون حداقل مربعات جزیی، تبدیل لگاریتمی و تصادفی کردن داده ها موجب ارتقای چشمگیر ضریب تعیین رابطه بین شوری خاک و شاخص های طیفی شد. برای تصاویر لندست 7 ضریب تعیین اصلاح شده مدل به نزدیک به 70 درصد و برای دسته آزمون به 65 درصد رسید. ضریب تعیین رگرسیون بین شوری خاک و پارامترهای اقلیمی برای کل محدوده مورد مطالعه، اراضی مرتعی، دشت سیلابی، اراضی کشاورزی و اراضی رها شده به ترتیب 63، 59، 58، 36 و 39 درصد بود. در نتیجه، مدل از توانایی کافی برای پیش بینی شوری زایی اولیه برخوردار بود. بر پایه پیش بینی های بدست آمده ازسناریوهای مختلف، بیشترین افزایش شوری خاک به اندازه 14/7و 8/7 درصد به ترتیب در دشت سیلابی و اراضی مرتعی رخ خواهد داد. در مورد شوری زایی ثانویه، پیش بینی می شود در سال های 2050 و 2070 به شکل میانگین به ترتیب 1/5 و 2/4 واحد به شوری آب آبیاری افزوده شود. تاثیر این افزایش شوری در خاک های مزارع تحت کشت گندم منجر به کاهش تولید گندم در مزارعی خواهد شد که هم اکنون شوری آب در آن ها موجب کاهش عملکرد قابل ملاحظه ای نشده است.