اثر روش هاي اندازه گيري بر ميزان هدايت هيدروليكي اشباع در اراضي لسي شرق استان گلستان

The effect of measurement methods on saturated hydraulic conductivity in eastern loess lands of Golestan province

سابقه و هدف: هدايت هيدروليكي اشباع خاك (Ks) يكي از ويژگي هاي مهم خاك است كه در علوم آب و خاك اهميت زيادي دارد، به طوري كه در اكثر مدل هاي شبيه سازي هيدرولوژيكي و فرسايش خاك در آبخيزها، نقش مهمي را ايفا مي كند. بنابراين اين پژوهش با هدف مقايسه روش هاي مختلف اندازه گيري ميزان هدايت هيدروليكي اشباع در كاربري هاي اراضي مختلف از جمله جنگل، مرتع، كشاورزي داراي پوشش زراعي و كشاورزي شخم خورده و بدون پوشش در اراضي لسي شرق استان گلستان انجام شد. مواد و روش ها: به منظور اندازه گيري ميزان هدايت هيدروليكي اشباع خاك هم از روش هاي ميداني و هم آزمايشگاهي استفاده شد. با توجه به امكانات موجود، دو روش ميداني شامل استوانه هاي مضاعف و نفوذسنج مكشي گلف و يك روش آزمايشگاهي شامل اندازه-گيري هدايت هيدروليكي با اعمال بار ثابت بر روي نمونه خاك دست نخورده به كار گرفته شدند. آزمايش هاي نفوذپذيري، در 12 نقطه (چهار كاربري و سه تكرار) انجام شد. علاوه بر اين، در هر نقطه براي تعيين برخي ويژگي هاي فيزيكي خاك، يك نمونه خاك دست نخورده و يك نمونه خاك دست خورده تهيه شد. به منظور تجزيه و تحليل آماري نتايج نيز از طرح كاملاً تصادفي با آرايش فاكتوريل دو عاملي در نرم افزار SAS 9.0 استفاده شد. يافته ها: نتايج مقايسه هم زمان اثر روش اندازه گيري و نوع كاربري اراضي بر ميزان هدايت هيدروليكي اشباع نشان داد اثر نوع كاربري جنگل، مرتع، كشاورزي با پوشش زراعي گندم و اراضي شخم خورده بدون پوشش بر ميزان هدايت هيدروليكي اشباع خاك در سطح اطمينان 95 درصد معني دار نبود و تنها اثر شيوه اندازه گيري معني دار بود، به طوري كه روش هاي اندازه گيري آزمايشگاهي با دو روش ميداني تفاوت معني داري را نشان داد. همچنين از ميان روش هاي اندازه گيري روش آزمايشگاهي اندازه گيري هدايت هيدروليك اشباع خاك با بار ثابت به دليل كوچك بودن نمونه ها داراي بيشترين ضريب تغييرات و روش اندازه گيري ميداني نفوذسنج مكشي گلف بدليل محدود شدن نفوذ آب به خلل و فرج ريز و جلوگيري از جريان آب از درون درز و ترك ها و خلل و فرج درشت، داراي كمترين ميزان ضريب تغييرات بود. نتيجه گيري: با توجه به نتايج به دست آمده در اين پژوهش، اگرچه از نظر آماري ميزان هدايت هيدروليكي اشباع خاك اندازه گيري شده با روش هاي آزمايشگاهي و ميداني تفاوت معني دار نشان داده و نفوذ اندازه گيري شده در كاربري هاي مختلف تفاوت معني داري نشان نداد اما به طور كلي با توجه به زياد بودن ضريب تغييرات نفوذ اندازه گيري شده با روش هاي ميداني و آزمايشگاهي و در كاربري هاي مختلف اين منطقه، نگاه صرف به معني داري و مسائل آماري نمي تواند درست باشد و تعميم آن ها منطقي به نظر نمي رسد. بنابراين پيشنهاد مي شود نتايج اين پژوهش با احتياط بيشتري مورد استفاده پژوهشگران خاك و ساير علوم مرتبط قرار گيرد.

Background and Objectives: Saturated hydraulic conductivity (Ks) is one of the most important properties of soil that is essential for soil and water studies. It is a key input parameter to most watershed hydrology and soil erosion simulation models. Therefore this research aimed at comparison of different measurement methods of saturated hydraulic conductivity in different landuse types including forestland, rangeland, Agriculture (with vegetation) and Agriculture (bare & plowed) in the eastern loess lands of the Golestan province. Materials and Methods: To measure the saturated hydraulic conductivity both field and laboratory methods were used. Considering the availability of equipments, two field methods including double rings and tension Guelph permeameter disk and one laboratory method of the constant-head conductivity test on undisturbed soil core were employed. Infiltration tests were conducted at 12 locations (in four landuse types with 3 repetitions). Furthermore, in order to determine some of soil physical properties in each location, one disturbed and one undisturbed soil sample were taken. For statistical analysis of results the completely randomize factorial design with two treatment factors was used within SAS 9.0 software. Results: The results of both comparisons between the influence of the measurement method and the type of landuse on the saturated hydraulic conductivity, showed that the landuse influence on hydraulic conductivity at the confidence level of 95% was not significant but the influence of measurement method with the same confidence level was significant so that a significant difference between the laboratory method and two field methods was observed. Among two measuring categories, the laboratory method due to smaller sample sizes had the highest coefficient of variation while the field method of tension Guelph permeameter disk had the least coefficient of variation due to restriction of flux to micropores and preventation from water flow through cracks and macropores. Conclusion: According to the results obtained in this research, without considering the landuse effect is generelized to all placed landuses in these regions. While that the measured saturated hydraulic conductivity by laboratory and field methods could not to be apply and generalized instead of each other. So given that the application objective of results and available equipment in every area should select the fitting method for measuring of the saturated hydraulic conductivity in this area. Conclusion: According to the results obtained in this research, without considering the landuse effect is generelized to all placed landuses in these regions. While that the measured saturated hydraulic conductivity by laboratory and field methods could not to be apply and generalized instead of each other. So given that the application objective of results and available equipment in every area should select the fitting method for measuring of the saturated hydraulic conductivity in this area.