بررسی تاثیر شیب زمین روی میزان نفوذ و برخی از مشخصه‌های فیزیکی خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

2 دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

میزان نفوذ تحت تاثیر عوامل مختلف از جمله شیب اراضی قرار می­گیرد. اندازه و نحوه توزیع خلل و فرج خاک از جمله مهمترین عوامل موثر بر نفوذپذیری خاک می­باشند. به منظور نشان دادن روند تغییرات مقادیر نفوذ و مشخصات تخلخل خاک با شیب اراضی، آزمایش­های نفوذ در پنج  شیب 0، 10، 20، 30 و 40 درجه در منطقه­ای با بافت خاک لومی به انجام رسید. آزمایش­ها با استفاده از استوانه­های مضاعف برای حالت اشباع و دستگاه نفوذسنج مکشی برای حالت غیر اشباع، جهت اندازه­گیری مقادیر نفوذ تجمعی صورت گرفت. مقادیر مکش اعمال شده در دستگاه نفوذسنج مکشی به ترتیب برابر 6، 9 و 15 سانتیمتر و . متوسط ارتفاع آب در استوانه­های مضاعف در طول آزمایشات برابر 10 سانتیمتر بود. اندازه­گیری­ها سه بار تکرار گردیدند. مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در شیب­های مختلف با استفاده از داده­های استوانه­های مضاعف و داده­های نفوذسنج مکشی محاسبه شدند. برای تخمین تخلخل کل از روش آزمایشگاهی فلینت و فلینت  و برای تخمین تخلخل درشت و متوسط به ترتیب از دو روش واتسون و لاکسمور و دان و فیلیپ استفاده گردید. نتایج نشان داد که دستگاه استوانه­های مضاعف مقدار نفوذ را بیشتر از دستگاه نفوذسنج مکشی تخمین می­زند. نتایج نشان داد که مقادیر چگالی حقیقی خاک در 5 شیب ذکر شده تقریبا ثابت ولی چگالی ظاهری با افزایش شیب به صورت جزیی افزایش می­یابد. مقادیر تخلخل کل، تخلخل درشت و تخلخل متوسط با افزایش شیب روند کاهشی نشان دادند اما مقدار تخلخل ریز با افزایش مقدار شیب افزایش یافت. با توجه به اینکه میزان نفوذ از خلل و فرج درشت بیشتر از خلل و فرج ریز است کاهش آهنگ نفوذ در شیب­های بیشتر منطقی می­باشد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Land Slope on Infiltration and Some Physical Properties of Soil

نویسندگان [English]

  • M Raoof 1
  • SAA Sadraddini 1
  • AH Nazemi 1
  • S Maroofi 2
چکیده [English]

Infiltration rate influenced by several parameters such as land slope. Pore dimensions and pore-size distribution affect depth of infiltration. The aim of this study was determination of the infiltration rate and porosity changes in different land slopes. Field experiments were conducted in a loamy soil with different slopes. Soil surface slopes of 0, 10, 20, 30 and 40 degrees were selected. For each slope, infiltration experiments were carried out using double ring for saturated condition and tension infiltrometer for unsaturated condition at water pressure heads of +10, -6, -9 and -15 cm in three replications. The saturated hydraulic conductivity, at different slopes, was calculated using double ring and tension infiltrometer data. Total porosity of the soil was estimated from soil bulk density and particle density using Flint and Flint procedure for different slopes. Macro and meso porosity values, for different slopes, were calculated using Watson-Luxmoore and Dunn-Philip procedures. Micro porosity values were calculated in different slopes according to the total, macro and meso porosity. Results indicated that double ring method overestimated the saturated hydraulic conductivity rather than tension infiltrometer method. In both double ring and tension infiltrometer methods, the saturated hydraulic conductivity values decreased with increase in slope. The particle density in five slopes was approximately constant. The bulk density values of soil were increased with increase in slope. The total, macro and meso porosity were decreased with increase in slope, thus decreasing infiltration rate at high slopes can be interpreted. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Double ring
  • Hydraulic conductivity
  • Infiltration
  • Porosity
  • Tension infiltrometer
Anderson SH, Petton RL and Gantzer CJ, 1990. Evaluation of constructed and natural soil macropores using X-ray computed tomography. Geoderma 46: 13-29.
Anonymous, 1972. National Engineering Handbook, Hydrology, Section 4. USDA, WashingtonDC.
AzevedoAS, Kanvar RS and Horton R, 1998. Effect of cultivation on hydraulic properties of an Iowa soil using tension infiltrometers. Soil Sci 163: 22-29.
Bear J, 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. Elsevier Pub. Co. Inc, New YorkNY.
Beven K and German P, 1982. Macropores and water flow in soils. Water Resour Res 18: 1311-1325.
Bodhinayake WL, Si, BC and Xiao C, 2004. New method for determining water-conducting macro- and mesoporosity from tension infiltrometer, Soil Sci Soc Am J 68:760–769.
Bouma J, 1982. Measuring the hydraulic conductivity of soil horizons with continuous macropores. Soil Sci Soc Am J 46: 438-441.
Bouma J, Jongerius A and Schoonderbeek D, 1979. Calculation of saturated hydraulic conductivity of some pedal clay soils using micromorphometric data. Soil Sci Soc Am J 43: 261-264.
Bruckler B, Ball C and Renault P, 1989. Laboratory estimation of gas diffusion coefficient and effective porosity in soils. Soil Sci 147: 1-10.
Buttle JM and Mcdonald DJ, 2000. Soil macroporosity and infiltration characteristics of a forest podzol. Hydrol Process 14: 831-848.
Cameira MR, Fernando RM and Pereira LS, 2003. Soil macropore dynamics affected by tillage and irrigation for a silty loam and irrigation for a silty loam alluvial soil in southern Portugal. Soil Tillage Res 70: 131-140.
Casanova M, Messing I and Joel A, 2000, Influence of aspect and slope gradient on hydraulic conductivity measured by tension infiltrometer, Hydrol Proces 14:155–164.
Dunn GH and Philips J, 1991a. Macroporosity of a well-drained soil under no till and conventional tillage. Soil Sci Soc Am J 55: 817-823.
Flint LE and FlintAL, 2002. The soil solution phase. Porosity. p. 241-254. In: Dane JH and Topp GC (eds.). Methods of soil analysis: Part 4. Physical methods, SSSA, MadisonWI.
Gardner WR, 1958. Some steady-state solutions of the unsaturated moisture flow equation with application to evaporation from water table. Soil Sci 85: 228-232.
Ghodrati M and JuryWA, 1990. A field study using dyes to characterize preferential flow of water. Soil Sci Soc Am J 54:1558-1563. 
Joel A and Messing I, 2000. Application of two methods to determine hydraulic conductivity with disc permeameters on sloping land, Eur J Soil Sci 51:93–98.
Logsdon S and Jaynes D, 1993. Methodology for determining hydraulic conductivity with tension infiltrometers. Soil Sci Soc Am J 57:1426–1431.
Luxmoore RJ, Jardine PM, Wilson GV, Jones  JR and Zelazny HK, 1990. Physicals and chemical controls of preferred path flow through a forested hillslope. Geoderma 46: 139-154.
Skopp J, 1981. Comment of micro- meso- and macroporosity of soil. Soil Sci Soc Am J 45: 1246.   
Timlin DJ, Ahuja LR and Ankney MD, 1994. Comparison of three field methods to characterize apparent macropore conductivity. Soil Sci Soc Am J 58: 278-284.
Walker C, Lin HS and Fritton DD, 2006. Is the tension beneath a tension infiltrometer what we think it is?  Vadose Zone Journal 5:860–866.
Watson K and Luxmoore R, 1986, Estimating macroporosity in a forest watershed by use of a tension infiltrometer, Soil Sci Soc Am J 50: 578–782.
Weiler M and Naef F, 2003. An experimental tracer study of the role of macropores in infiltration in grassland soils. Hydrol Proces 17: 477-493.
Wilson GV and Luxmoore RJ, 1988. Infiltration, macroporosity and mesoporosity distributions on two forested watersheds, Soil Sci Soc Am J 52:329–335.
Wooding R, 1968. Steady infiltration from a shallow circular pond. Water Resour Res 4:1259–1273.
Yeh YJ, Lee CH and Chen ST, 2000. A tracer method to determine hydraulic conductivity and effective porosity of saturated clays under low gradients. Ground Water 38: 522-529.