فرسایش خاک چیست؟ اثرات فرسایش خاک و تخریب زمین

فرسایش خاک چیست؟

از بین رفتن خاک سطحی در اثر باد، باران و سایر نیروها یک فرآیند طبیعی است، اما زمانی که توسط فعالیت های انسانی تشدید شود، می تواند اثرات منفی زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی داشته باشد. هنگامی که در جنگل قدم می زنیم، در کنار مزرعه ذرت رانندگی می کنیم، یا چمنزارهایمان را می بینیم، از گل ها و شکوفه، ساقه های منگوله ای و حاشیه های چمن سبز لذت می بریم، روی گیاهان تمرکز می کنیم.  اما در مورد خاک چطور؟  خاک یکی از نادیده گرفته ترین منابع طبیعی سیاره زمین است.  با این حال، خاک سالم پایه و اساس کشاورزی است.  همچنین نقش حیاتی در حفاظت از هوایی که تنفس می کنیم، آبی که می نوشیم، غذایی که می خوریم و حتی آب و هوای ما دارد.

از طرف دیگر، خاک ناسالم می تواند مشکلات بزرگی ایجاد کند.  به دهه 1930 فکر کنید، مدیریت ضعیف زمین و خشکسالی، میلیون‌ها هکتار از زمین‌ های کشاورزی سابقاً تولیدی در دشت‌ های غربی و جنوبی آمریکا خشک شد. تنها یک طوفان گرد و غبار  توانست 300 میلیون تن خاک را تا ساحل شرقی منتقل کند.  نه تنها مناطق وسیعی از زمین به شدت آسیب دیدند، بلکه حیوانات در مزرعه های بی شماری از ابرهای غلیظ غبار خفه شدند و به طرز غم انگیزی  حدود 7000 نفر بر اثر بیماری به نام “ذات الریه گرد و غبار” جان خود را از دست دادند.

در واقع، برای تشکیل  یک  سانتی متر از  خاک سطحی، ممکن است  چند صد  سال  یا بیشتر  طول بکشد تا توسعه یابد.  دانشمندان علوم خاک بر این باورند که اگر  نرخ فعلی تخریب خاک  ادامه یابد، تمام خاک سطحی جهان ظرف 60 سال از بین خواهد رفت.  خوشبختانه، تکنیک های آزمایش شده زیادی برای کمک به حفظ خاک وجود دارد تا بتواند به نیازهای نسل های آینده ادامه دهد.

فرسایش چیست؟

فرسایش یک فرآیند زمین شناسی است که در آن مواد خاکی به عنوان مثال: خاک، سنگ ها و رسوبات فرسوده شده و در طول زمان توسط نیروهای طبیعی مانند آب یا باد جابه جا می شوند.  گاهی اوقات این امر با مدیریت ضعیف یا سایر تأثیرات انسانی روی زمین تسریع می شود. تفاوت هوازدگی و فرسایش در این است که در فرآیند هوازدگی، مواد فرسوده می شوند اما حمل (جابجا) نمی شوند. فرسایش برعکس رسوب گذاری است، زمانی که نیروهای طبیعی مانند باد یا آب مواد خاکی فرسوده شده را جابجا می کنند.

فرسایش خاک به فرسایش لایه بالایی خاک معروف به خاک سطحی، ماده حاصلخیز حیاتی برای زندگی اشاره دارد.  سرعت فرسایش خاک به عوامل زیادی از جمله ترکیب خاک، پوشش گیاهی و شدت باد و باران بستگی دارد.  از آنجایی که فعالیت های انسان ها می تواند بر سرعت فرسایش خاک نیز تأثیر بگذارد، ما این قدرت و مسئولیت را داریم که یکی از بزرگترین چالش های زیست محیطی سیاره را حل کنیم.

عوامل فرسایش خاک چیست؟

فرسایش خاک عمدتاً زمانی رخ می دهد که خاک در معرض بادهای شدید، باران های سخت و آب جاری قرار گیرد. در برخی موارد، فعالیت های انسانی، به ویژه کشاورزی و پاکسازی زمین، خاک را در برابر فرسایش آسیب پذیر می کند.  به عنوان مثال، هنگامی که کشاورزان قبل یا بعد از رشد یک فصل محصولات، خاک را شخم می زنند، ممکن است آن را برای هفته ها یا ماه ها در معرض آب و باد …. قرار دهند.

چرای بیش از حد حیوانات مزرعه مانند گاو و گوسفند همچنین می تواند مناطق وسیعی از زمین را خالی از گیاهان پوشش دهنده زمین بگذارد که این گیاهان باعث می شوند خاک را در جای خود نگه دارند. عمل دیگری که پیامدهای مخربی برای سلامت خاک دارد، جنگل زدایی به ویژه  پاکسازی است، یک عمل گسترده در صنعت چوب بری صنعتی است.  هنگامی که درختان بریده می شوند، زمین در معرض باد و باران قرار می گیرد و بدون امنیت ریشه قرار می گیرد تا از جابجایی خاک جلوگیری شود. با احیای جنگل ها می توان به طور مستقیم و غیر مستقیم خاک را از فرسایش بادی و آبی محافظت کرد.

آب و هوا نیز عامل اصلی فرسایش است.  تغییر در میزان بارندگی و سطح آب می تواند خاک را جابجا کند، نوسانات شدید دما می تواند خاک سطحی را در برابر فرسایش آسیب پذیرتر کند و خشکسالی های طولانی می تواند از رشد گیاهان جلوگیری کند و خاک را بیشتر در معرض فرسایش قرار دهد. همچنین استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی کشاورزی و آفت کش ها باعث تغییر ترکیب خاک و بر هم خوردن تعادل میکروارگانیسم ها در خاک می شود.  این کار باعث تحریک رشد بیشتر باکتری های مضر نسبت به باکتری های مفید می شود.

اثرات فرسایش خاک

فرسایش خاک کمیت و کیفیت اکوسیستم خاک و زمین های زراعی (زمین هایی که می توان از آنها برای کشت محصولات کشاورزی استفاده کرد.) را کاهش می دهد. فرسایش شدید خاک می تواند منجر به از بین رفتن محصولات غذایی شود. بر انعطاف پذیری و معیشت جامعه تأثیر منفی بگذارد و حتی با کاهش تنوع زیستی در بالا، داخل و زیر خاک سطحی، اکوسیستم ها را تغییر دهد.

خاک کجا می رود؟  به گفته محققان کشاورزی، حدود 60 درصد خاکی که شسته می‌شود به رودخانه‌ ها، نهرها و دریاچه‌ ها می‌رود، به همراه هر آنچه که به آن خاک اعمال شده است، از جمله مواد شیمیایی کشاورزی و سایر آلاینده‌ها که می‌توانند در ایجاد جلبک‌ های مضر و آبراه‌ های آلوده نقش داشته باشند.  خاکی که وارد بدنه‌ های آبی می‌شود می‌تواند جریان طبیعی آن‌ها را مسدود کرده و باعث افزایش سیلاب در طول مسیرهای آبی شود.  خاکی که از مزارع تا آبراهه ها نمی رسد، ممکن است در مناطق مجاور رسوب کند.

انواع فرسایش خاک

فرسایش آبی چیست؟

این نوع فرسایش زمانی اتفاق می افتد که باران یا ذوب برف، خاک را روی زمین جابجا کند. هرچه آب بیشتری بر روی زمین جاری شود، ذرات خاک بیشتری جابجا می شوند. زمین هایی که پوشش گیاهی ندارند، از جمله مزارعی که پس از برداشت محصول بایر مانده اند، در برابر فرسایش آبی آسیب پذیر هستند. از آنجایی که هیچ پوشش گیاهی برای جذب آب، نگه داشتن خاک در محل یا شکستن انرژی قطرات باران وجود ندارد، طوفان و باران منجر به افزایش روان آب و فرسایش می شود. رویدادهای شدید آب و هوایی (باران‌های شدید، سیل‌های ناگهانی و ذوب سریع برف) می‌توانند منجر به فرسایش سریع‌تر خاک شوند.

عوامل فرسایش آبی

برای اینکه آب باعث فرسایش و آسیب به مزارع شود، عوامل متعددی دخیل هستند. اگر بارندگی زیاد و روان آب در طول طوفان بر روی زمین جاری شود، احتمال آسیب بیشتر است. نوع، کیفیت و بافت خاک، ترکیب اندازه ذرات خاک و میزان شل یا متراکم شدن ذرات نیز بر فرسایش پذیری خاک یک مزرعه تأثیر می گذارد. عوامل دیگر طول و شیب یک قطعه زمین است که می تواند بر سرعت و قدرت روان آب تأثیر بگذارد. (این یکی از دلایلی است که مزارع ساخته شده در دامنه های شیب دار، اغلب به دلیل محدودیت زمین های زراعی می توانند در معرض فرسایش ویرانگر خاک باشند.)

اثرات فرسایش آب

اثر ریزش خاک به نوع و عمق خاک سطحی که شسته شده است بستگی دارد.  با از بین رفتن خاک سطحی، توانایی خاک باقی مانده برای نگهداری مواد مغذی و رطوبت کاهش می یابد، که می تواند تا حد زیادی ظهور، رشد و عملکرد محصول را کاهش دهد. برخی از خاک های به شدت فرسایش یافته به هیچ وجه برای تولید محصولات کشاورزی قابل استفاده نیستند. فرسایش همچنین می تواند توانایی خاک برای جذب آب را کاهش دهد که می تواند منجر به سیل شود و مناطق زیادی از آب راکد ایجاد کند. اگر مزارع در طول فصل کاشت غرق آب باقی بمانند، این مشکل می تواند کاشت محصولات جدید را به تاخیر بیاندازد یا مانع شود.

فرسایش بادی چیست؟

این فرسایش یک فرآیند طبیعی است که خاک سست را از مکانی به مکان دیگر منتقل می کند. در واقع بادهای بسیار قوی می توانند طوفان های گرد و غبار بزرگ و مخربی را ایجاد کنند. در اکتبر 2020، یک طوفان گرد و غبار عظیم که از فضا قابل مشاهده بود، در سراسر دشت های بزرگ، از کلرادو به نبراسکا و کانزاس حرکت کرد. یک مطالعه نشان داد که  طوفان های گرد و غبار در  20 سال گذشته به دلیل خشکسالی های مکرر و گسترش زمین های زراعی  رایج تر و شدیدتر شده اند.

عوامل فرسایش بادی

انواع خاک‌ هایی که سست، خشک و دانه‌ ریز هستند برای زمین‌های کشاورزی مطلوبیت کمتری دارند، زیرا این خصوصیات باعث ایجاد سطوح صاف و افزایش فرسایش‌ پذیری می‌ شوند. از سوی دیگر، ساختار خاک ناهمواری، توده ها و پشته ها می تواند به جذب انرژی باد و کاهش فرسایش کمک کند. مزارعی که با پوشش گیاهی پوشیده شده اند یا بوته ها و درختان مرزی دارند (همچنین به عنوان کمربند پناهگاه شناخته می شوند.) نیز بسیار کمتر آسیب پذیر هستند، زیرا گیاهان می توانند به جلوگیری از باد کمک کنند. آب و هوا نقش بزرگی در فرسایش بادی دارد. مطالعات نشان می‌دهد که آب و هوای گرم‌تر خطر بیشتری برای فرسایش بادی  در زمین‌ های خشک و نیمه‌ خشک دارد.

اثرات فرسایش بادی

فرسایش بادی نه تنها با خشک کردن خاک و کاهش مواد مغذی زمین به زمین آسیب می رساند، بلکه می تواند باعث آلودگی هوا نیز شود. شن، گرد و غبار و خاک ایجاد شده از فرسایش بادی می‌تواند به طرق مختلف بر زندگی گیاهان و انسان‌ ها تأثیر بگذارد مانند: پوشاندن محصولات زراعی، پوشاندن بزرگراه‌ ها و حمله به خانه‌ ها. همچنین می‌تواند اثراتی بر سلامتی داشته باشد از جمله کاهش کیفیت هوا، کاهش دید و ایجاد مشکلات تنفسی در افراد. در زیر نمونه هایی از اثرات این فرسایش را بر زمین های کشاورزی آورده شده است.
آسیب به محصول: فرسایش بادی یک مشکل عمده در زمین های کشاورزی در بسیاری از شمال آفریقا، خاور نزدیک، بخش هایی از آسیا، استرالیا، جنوب آمریکای جنوبی و بخش هایی از آمریکای شمالی است. خاک به صورت گرد و غبار وارد هوا می شوند که در جریان باد حرکت می کنند که با ضربه زدن، دفن شدن و قرار گرفتن در معرض ریشه گیاهان به محصولات آسیب می رسانند. اثرات گزارش شده از خسارت باد بر محصولات عبارتند از: ماسه اندود کردن سطح برگ و ساقه های ظریف، به خطر انداختن بقا و فتوسنتز گیاهان، تاخیر در بلوغ، انتقال بیماری گیاهی و تغییرات مورفولوژیکی است. در نتیجه عملکرد تولید محصول کاهش می یابد.

طوفان های گرد و غبار:  هنگامی که ذرات خشک و سست خاک در هوا معلق می شوند، طوفان های گرد و غبار بزرگ می توانند ایجاد شوند و تا چند ساعت ادامه داشته باشند.  این طوفان‌ ها می‌ توانند به محصولات زراعی و دام‌ ها آسیب برسانند و باعث ایجاد انواع مشکلات جدی  برای سلامت انسان، از جمله حملات آسم و ذات‌ الریه گرد و غبار شوند.

شرایط نامطلوب عملیاتی: طوفان های گرد و غبار می تواند به استفاده از تجهیزات مزرعه آسیب برساند و حضور کارگران کشاورزی در مزارع  را  ناامن  کند.

رانش شیمیایی: باد می‌تواند باعث شود آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها، کودها، و سایر مواد شیمیایی کشاورزی دیگر به هوا منتقل شوند و فراتر از محدوده مورد نظر حرکت کنند. این امر می تواند به ویژه برای کشاورزانی که سعی در کاهش استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی در مزارع خود دارند و برای جوامعی که در نزدیکی زمین های کشاورزی زندگی می کنند که در آن مواد شیمیایی کشاورزی زیادی استفاده می شود، مشکل ساز باشد.

تغییر اقلیم و فرسایش خاک

بسیاری از کشورها به طور مستقیم پیامدهای غم انگیز تغییرات آب و هوایی، از جمله سیل های مکرر، فصول طولانی تر آتش سوزی، خشکسالی های شدیدتر و فرسایش سواحل به دلیل افزایش سطح دریا را تجربه کرده اند. تغییرات آب و هوایی در حال حاضر بر شیوه های کشاورزی تأثیر می گذارد. در اینجا نحوه تغییرات آب و هوایی تاثیرات فرسایش را بدتر می کند.

• رویدادهای بارانی مکرر و شدیدتر: اینها فرسایش خاک را افزایش می دهد و منجر به شستشوی مقادیر بیشتری رسوب به رودخانه ها، دریاچه ها و نهرها می شود.
• روزهای گرمتر: مناطقی از کشور که در آن بارندگی کاهش می‌یابد و خاک‌ها خشک می‌شوند، نه تنها در معرض خطر  خشکسالی طولانی‌ مدت قرار دارند، بلکه در برابر فرسایش باد نیز آسیب‌پذیرتر هستند.
• آتش‌ سوزی‌های بزرگتر: یک مطالعه اخیر توسط  سازمان  زمین‌ شناسی  ایالات متحده  نشان داد که انتظار می‌رود فرسایش خاک افزایش یابد زیرا آتش‌ سوزی‌های جنگلی بیشتر مناظر را از بین می‌ برند. مناطقی که پوشش گیاهی و زیرزمینی کمتری دارند بیشتر در معرض فرسایش باد و آب هستند. در سال 2017، کالیفرنیا یکی از بدترین فصول آتش‌ سوزی‌های جنگلی خود را تجربه کرد و به دنبال آن باران‌ های شدید در بخش‌هایی از این ایالت رخ داد. این ترکیب منجر به رانش مرگبار گل شد.

علاوه بر این، فرسایش خاک می تواند باعث تغییرات آب و هوایی شود. خاک یک مرکز ذخیره سازی وسیع برای دی اکسید کربن، مواد آلی و میکروب ها است. اما هنگامی که خاک تخریب می شود مانند جنگل زدایی و شیوه‌های کشاورزی ضعیف، می تواند کربن را دوباره به جو آزاد کند. از دست دادن خاک سالم در اثر فرسایش باد و آب، مدیریت ضعیف، آتش‌سوزی جنگلی یا وسایل دیگر نشان‌ دهنده از دست دادن  یک ابزار اصلی  برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی است.

کنترل فرسایش خاک

فرسایش خاک اساساً نبردی بین دو نیرو است: جریان آب یا باد در مقابل نیروی گرانشی که خاک را در جای خود نگه می دارد. توانایی خاک برای ماندن به این بستگی دارد که چقدر کار برای حذف یا به حداقل رساندن نیروهای فرسایشی و به حداکثر رساندن پایداری خاک انجام می دهیم.

روش ها و شیوه های کنترل فرسایش

در زیر چند استراتژی رایج برای کنترل فرسایش آورده شده است که بسیاری از آنها بخشی از فلسفه کشاورزی احیا کننده هستند. شایان ذکر است که یافتن راهکارهای مناسب برای کنترل فرسایش به درک فرآیندهای فرسایشی خاص بستگی دارد.

• ساخت مواد آلی خاک: برای سالم بودن، خاک فقط به ترکیب مناسبی از آب، هوا، مواد معدنی و مواد آلی نیاز دارد. مواد آلی خاک که از مواد گیاهی و حیوانی در حال تجزیه تشکیل شده است، چسبی است که به چسبیدن خاک به یکدیگر کمک می کند و آن را در جای خود ثابت نگه می دارد. تحقیقات نشان می دهد که افزایش مواد آلی از 1 تا 3 درصد می تواند فرسایش را 20 تا 33 درصد کاهش دهد زیرا ظرفیت نگهداری آب در خاک را افزایش می دهد.
• پوشش گیاهی: درختان، درختچه ها، پرچین ها و گیاهان زمینی می توانند باد خورنده را مسدود کنند. اطمینان از پوشش بدون وقفه زمین، مانند کاشت گیاهان پوششی، به چسبیدن خاک به ریشه ها نیز کمک می کند.
• استفاده از تشک کنترل فرسایش: همچنین به عنوان پتوی کنترل فرسایش شناخته می شود، این پوشش زمین اغلب از مواد با بافت باز و زیست تخریب پذیر ساخته می شود که از خاک محافظت می کند و از رشد پوشش گیاهی در زمین لخت پشتیبانی می کند. این روش کنترل فرسایش اغلب برای مزارع خورشیدی و سایت‌های ساخت‌وساز که در آن مناطق بزرگ بایر و آسیب‌پذیر در برابر فرسایش باد و آب هستند، مؤثر است.
• کم‌ خاک‌ ورزی و بی‌ خاک‌ ورزی: کشاورزان قرن هاست که مزارع را شخم می زنند، اما در دهه های اخیر دانشمندان کشاورزی به اثبات این موضوع کمک کرده اند که با کم خاکورزی، مزارع مزایای بیشتری ارائه می دهند. کشاورزان با شخم نکردن خاک توانسته اند فرسایش و رواناب را کاهش دهند که به بهره وری محصول و کیفیت آب کمک می کند. روش های بدون خاکورزی همچنین می تواند به کاهش از دست دادن نیتروژن و سایر مواد مغذی حیاتی خاک کمک کند.
• استفاده از شیوه های چرا که فرسایش را کاهش می دهد: چرای چرخشی روشی است که دام ها را از یک مرتع به مرتع بعدی منتقل می کند. هر چراگاه یک دوره استراحت دارد و اجازه دارد بدون مزاحمت دوباره رشد کند، که فشردگی و فرسایش خاک را به حداقل می رساند. سایر اقدامات مفید شامل نصب حصار و گذرگاه های رودخانه ای برای ایمن نگه داشتن مراتع از تخریب است.

WWF و آنچه انجام می دهد

از آنجایی که جمعیت رو به رشد انسانی جنگل ها را قطع می کند و مناظر طبیعی را به مزارع برای محصولات کشاورزی و زمین های مرتعی تبدیل می کند. استفاده پایدار از منابع طبیعی جهان اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. برای جلوگیری فرسایش و گسترش بیابان، WWF برای حفظ و احیای اکوسیستم های در معرض خطر بیابان زایی فعالیت می کند. فعالیت های WWF در زمینه های: تلاش برای کاهش جنگل زدایی، جلوگیری از گسترش بیابان و ترویج کشاورزی پایدار است. به عنوان مثال، در دریای مدیترانه، WWF برنامه ای برای ایجاد شبکه ای از جنگل های حفاظت شده برای ادغام حفاظت و توسعه ایجاد کرد تا مردم محلی از میراث طبیعی خود بهره مند شوند.