چرا نرخ فرسایش خاک در ایران هفت برابر میانگین جهانی است

خاک؛ این موجود زنده و شکننده

شاید فکر کنیم خاک فقط مقداری گرد و غبار و سنگریزه‌اس، اما در واقع یکی از پیچیده‌ترین و متنوع‌ترین اکوسیستم‌های روی زمینه. خاک یه دنیای زنده و پویاست که میزبان میلیون‌ها موجود ریز و درشته که با هم در تعاملن و چرخه‌های جهانی حیات رو ممکن میکنن. در هیچ کجای طبیعت، تراکم موجودات زنده به اندازه جامعه‌ای که زیر پامون توی خاک زندگی میکنه، بالا نیست. همین خاکه که ۹۸.۸ درصد غذای ما انسان‌ها رو تامین میکنه و کلی خدمات دیگه هم بهمون میده؛ از ذخیره کربن و تنظیم گازهای گلخانه‌ای گرفته تا جلوگیری از سیل و فراهم کردن بستری برای ساختن شهرهامون.

اما خاک یک منبع محدوده. با رشد سریع جمعیت انسان و مصرف‌گرایی بیشتر، فشار بی‌سابقه‌ای روی خاک اومده. جمعیت انسان از حدود ۲۵۰ میلیون نفر در سال ۱۰۰۰ میلادی، به ۶.۱ میلیارد نفر در سال ۲۰۰۰ رسیده و پیش‌بینی میشه تا سال ۲۰۵۰ به ۹.۸ میلیارد نفر برسه. این یعنی نیاز بیشتر به غذا و در نتیجه، فشار بیشتر روی خاک برای کشاورزی.

خاک سالم یه جورایی مثل بدن سالمه، یعنی یه قدرتی برای مقاومت در برابر مشکلات مثل تغییر دما، فشرده شدن و آلودگی داره. اما وقتی فعالیت‌های انسانی مثل کشاورزی ناپایدار، جنگل‌زدایی، توسعه صنعتی و شهرنشینی از یه حدی بیشتر میشه، این مقاومت از بین میره. خاک وقتی از یه سطح بحرانی بیشتر آسیب ببینه، وارد یه چرخه معیوب میشه که تهش به یه وضعیت تخریب‌شده میرسه. تو این حالت، خاک دیگه نمیتونه وظایفش رو درست انجام بده، یعنی دیگه نمیتونه برای ما غذا تولید کنه و زندگی انسان رو روی زمین پایدار نگه داره. از اونجایی که ترمیم و بازسازی خاک یه فرآیند خیلی خیلی کنده، خیلی‌ها خاک رو یه منبع تجدیدناپذیر میدونن.

این چرخه تخریب خاک با تهدیدهای مختلفی تشدید میشه که مثل یه دومینو به هم مرتبطن. مثلا در مقیاس محلی، وقتی ماشین‌های سنگین کشاورزی یا چرای بی‌رویه دام‌ها خاک رو فشرده میکنن، ساختار خاک از بین میره، موجودات زنده داخلش میمیرن و عملکردش مختل میشه. در مقیاس جهانی هم یه رابطه مستقیم بین فرسایش خاک و تغییرات اقلیمی وجود داره. فرسایش باعث میشه کربن آلی خاک به صورت دی‌اکسید کربن وارد جو بشه و گرمایش زمین رو بیشتر کنه. از اون طرف، گرم شدن زمین باعث میشه شدت بارندگی‌ها، سرعت باد و آتش‌سوزی‌های طبیعی بیشتر بشه که همه اینها دوباره فرسایش خاک رو تشدید میکنن.

فرسایش خاک در ایران؛ آماری که نگران‌کننده است

حالا بیایم سراغ ایران. فرسایش خاک یکی از جدی‌ترین مشکلات زیست‌محیطی کشور ماست، چون هر سال میلیون‌ها تن خاک غنی و حاصلخیز به خاطر مدیریت نامناسب از دست میره. بر اساس گزارش‌ها، نرخ فرسایش خاک در ایران به طور متوسط ۱۶.۷ تن در هکتار در ساله، در حالی که میانگین جهانی این عدد حدود ۲.۲ تن در هکتاره. یعنی نرخ فرسایش ما تقریبا هفت برابر میانگین جهانیه. بعضی مطالعات دیگه این عدد رو ۱۶.۵ تن در هکتار در سال اعلام کردن که باز هم نشون میده وضعیت چقدر جدیه.

اگه بخوایم این عدد رو بزرگ‌تر ببینیم، سالانه حدود ۲.۷ میلیارد تن خاک در ایران از دست میره. برخی گزارش‌های دیگه این عدد رو تا ۲ میلیارد تن هم ذکر کردن. بر اساس گزارش برنامه توسعه سازمان ملل در سال ۲۰۱۸، کل فرسایش خاک در جهان ۲۴ میلیارد تنه. این یعنی یک دوازدهم کل فرسایش خاک جهان توی ایران اتفاق میفته، در حالی که ایران فقط حدود یک درصد از مساحت خشکی‌های جهان رو داره. به عبارت دیگه، نرخ فرسایش ما هشت برابر میانگین جهانیه.

این فقط یه عدد نیست، بلکه یه هزینه اقتصادی سنگین هم داره. اگه ارزش هر تن خاک رو از نظر مواد معدنی ۲۸ دلار در نظر بگیریم، از دست دادن دو میلیارد تن خاک در سال یعنی یک زیان سالانه ۵۶ میلیارد دلاری. این رقم از درآمد فروش نفت و کل محصولات کشاورزی، باغی، دامی و شیلات کشور بیشتره.

چرا خاک ایران اینقدر فرسایش پیدا میکنه؟ فاکتورهای اصلی

فرسایش آبی خاک تحت تاثیر عوامل زیادیه که مهم‌ترین‌هاش بارندگی، نوع خاک، پوشش گیاهی و توپوگرافی (شکل و شیب زمین) هستن. این عوامل مثل یه پازل به هم مرتبطن و روی هم تاثیر میذارن.

۱. عامل بارندگی (Rainfall Erosivity – R)

این فاکتور در واقع قدرت فرسایندگی بارونه. هر چی شدت بارون بیشتر باشه، قطراتش با انرژی بیشتری به خاک برخورد میکنن و ذرات خاک رو از جا میکنن. در ایران، این فاکتور در مناطق و فصل‌های مختلف خیلی متفاوته.

• توزیع مکانی و زمانی: بیشترین قدرت فرسایندگی باران در مناطق شمالی، غربی و جنوب غربی ایرانه. این وضعیت با مطالعات قبلی محققانی مثل نیکامی و مهدیان (۲۰۱۵) و زابحی و همکارانش (۲۰۱۶) همخوانی داره. در فصل تابستان (تیر تا شهریور)، مناطق شمالی و شمال غربی بیشترین فرسایندگی رو دارن، اما در بقیه فصل‌ها، نوار غربی و جنوب غربی کشور به خاطر شدت بارندگی‌های بالاتر، در صدر قرار میگیرن.
• بیشترین و کمترین مقدار: بیشترین میزان فرسایندگی باران در ماه اکتبر (مهر-آبان) و در مناطق شمالی کشوره. به طور کلی، مناطق شرقی، جنوب شرقی و مرکزی کمترین فاکتور فرسایندگی سالانه رو دارن. ایستگاه انزلی در ماه اکتبر بیشترین فرسایندگی ماهانه و ایستگاه تنگه‌پیچ بیشترین فرسایندگی سالانه رو ثبت کردن.
• اعداد و ارقام: بر اساس یک مطالعه جامع با استفاده از مدل G2، حداقل، میانگین و حداکثر فرسایندگی سالانه باران در ایران به ترتیب ۰، ۱۶۵ و ۱۷۴۱ (واحد: MJ mm ha−۱ h−۱ yr−۱) بوده. این در حالیه که مطالعه جهانی پاناگوس و همکارانش (۲۰۱۷) این مقدار رو برای خاورمیانه کمتر از ۲۲۰ واحد گزارش کرده بود.
• تاثیر برف: یه نکته جالب که برای اولین بار در یک مطالعه در ایران با مدل G2 در نظر گرفته شد، تاثیر پوشش برفه. وقتی زمین پوشیده از برفه، قطرات بارون مستقیم به خاک برخورد نمیکنن و در نتیجه قدرت فرسایندگی باران نزدیک به صفر میشه. محاسبات نشون داده که به خاطر وجود پوشش برف در بعضی ماه‌ها، فرسایندگی باران در ایران حدود ۴ درصد کاهش پیدا میکنه.

۲. عامل فرسایش‌پذیری خاک (Soil Erodibility – K یا S)

این فاکتور نشون میده که خاک چقدر در برابر کنده شدن و جابجا شدن توسط قطرات بارون و رواناب مقاومت داره. این موضوع به ویژگی‌های خود خاک مثل بافت (درصد شن، سیلت و رس)، میزان مواد آلی، ساختار و نفوذپذیری بستگی داره.

• خاک‌های ایران: خاک‌های ایران به طور کلی به شش دسته اصلی تقسیم میشن که بیشترین پوشش مربوط به خاک‌های Inceptisols و Aridisols هست.
• مناطق با فرسایش‌پذیری بالا: نتایج نشون میده که بدلندها (badlands) و خاک‌های Inceptisols با مقدار ۰.۰۴۰۵ (واحد: t h MJ−۱ mm−۱) بیشترین فرسایش‌پذیری رو دارن. این مناطق بیشتر در دامنه‌های کوه‌های زاگرس قرار دارن. خاک‌های مرکز ایران هم که عمدتا از نوع Aridisols هستن، فرسایش‌پذیری بالایی (۰.۰۳۸۵) دارن.
• مناطق با فرسایش‌پذیری پایین: خاک‌های شمال کشور که از نوع Alfisols و Mollisols هستن، به خاطر داشتن مواد آلی بیشتر، فرسایش‌پذیری کمتری دارن. به طور کلی، فرسایش‌پذیری خاک‌های شمال خیلی کمتر از خاک‌های جنوبه.
• میانگین کشوری: مقدار این فاکتور در ایران از صفر (مناطق بدون خاک) تا ۰.۰۴۴ متغیره و میانگینش برای کل کشور ۰.۰۳۹ (t h MJ−۱ mm−۱) محاسبه شده. یکی از دلایل بالا بودن این فاکتور در بیشتر مناطق ایران، کم بودن مواد آلی خاک (کمتر از ۲ درصد) هست.

۳. عامل توپوگرافی (Topographic Influence – T یا LS)

این عامل تاثیر شکل و شیب زمین رو روی فرسایش نشون میده. هر چی شیب زمین بیشتر و طول شیب طولانی‌تر باشه، سرعت رواناب بیشتر میشه و قدرت تخریبش هم بالاتر میره.

• توزیع مکانی: مقدار این فاکتور در ایران از ۰.۰۱ تا ۱۹۵.۵ متغیره و میانگینش حدود ۴ هست. کمترین مقدار مربوط به مناطق پست و بیابانی مرکز ایرانه که خشک‌ترین مناطق کشور هم هستن. بیشترین مقدار هم مربوط به مناطق مرتفع در کوه‌های البرز و زاگرس هست. در مناطق مسطح، تاثیر توپوگرافی روی فرسایش خیلی کمتر از عواملی مثل شدت بارندگی یا نوع خاکه.

۴. عامل پوشش گیاهی و مدیریت (Vegetation Retention – V یا C)

پوشش گیاهی مثل یه سپر محافظ برای خاک عمل میکنه. برگ‌ها و ساقه‌ها جلوی برخورد مستقیم قطرات بارون به خاک رو میگیرن و ریشه‌ها هم ذرات خاک رو کنار هم نگه میدارن و از شسته شدن اونها جلوگیری میکنن.

• وضعیت پوشش گیاهی در ایران: ایران از نظر پوشش گیاهی فقیره و به همین خاطر، میانگin مقدار این فاکتور پایینه و نزدیک به ۱ هست. این یعنی پوشش گیاهی نقش محافظتی کمی ایفا میکنه و باعث افزایش فرسایش میشه.
• بهترین و بدترین مناطق: در جنگل‌های شمال، به خاطر پوشش گیاهی متراکم، این فاکتور مقدار بالایی داره و جلوی فرسایش خاک رو میگیره. اما در مناطق مرکزی که پوشش گیاهی ضعیفه، این فاکتور نزدیک به یکه و عملا حفاظتی در کار نیست. مقدار این فاکتور (V) در ایران از ۱ تا ۳۴۶,۵۳۳ متغیره و میانگین سالانه‌اش ۲۹.۶ هست.
• تغییرات فصلی: در فصل‌های بهار و تابستان، کوه‌های زاگرس هم پوشش گیاهی خوبی پیدا میکنن و فاکتور حفاظت گیاهی بالا میره. اما در فصل‌های سرد (پاییز و زمستان)، پوشش گیاهی در کل کشور، مخصوصا در نوار شمال غربی تا جنوب غربی، کم میشه و حفاظت خاک به حداقل میرسه. این چرخه هر سال تکرار میشه.

۵. عامل اقدامات حفاظتی (Support Practice – P)

این فاکتور به اقداماتی مثل شخم زدن روی خطوط تراز، ایجاد تراس و کشت نواری اشاره داره که میتونه جهت رواناب رو تغییر بده و از فرسایش جلوگیری کنه. در مطالعاتی که در ایران انجام شده، مقدار این فاکتور بر اساس شیب زمین تعیین شده. مثلا در شیب‌های ۰ تا ۵ درصد مقدارش ۰.۶ و در شیب‌های بالای ۲۰ درصد مقدارش ۱ در نظر گرفته شده.

مدل‌سازی فرسایش؛ دانشمندان چطور این پدیده رو مطالعه میکنن؟

به خاطر وسعت زیاد حوضه‌های آبخیز در ایران، اندازه‌گیری مستقیم فرسایش در همه جا ممکن نیست. برای همین، دانشمندان از مدل‌های ریاضی و کامپیوتری استفاده میکنن. با کمک سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنجش از دور (RS)، این مدل‌ها میتونن نقشه‌های فرسایش رو برای مناطق بزرگ تولید کنن.

چندین مدل معروف برای این کار وجود داره:

• USLE و RUSLE: این دو مدل از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین مدل‌ها در جهان هستن. RUSLE نسخه اصلاح شده USLE هست.
• EPM (Erosion Potential Method): این مدل هم به طور گسترده در ایران و جهان استفاده شده.
• G2 Model: این یه مدل نسبتا جدیده که در سال ۲۰۱۰ توسعه پیدا کرده. یکی از مزیت‌های مهم G2 اینه که میتونه فرسایش رو به صورت ماهانه محاسبه کنه. این ویژگی به درک بهتر فرآیندهای فرسایش، مخصوصا در ارتباط با تغییرات کاربری اراضی و تغییرات اقلیمی، کمک میکنه. این مدل دو بخش داره: یکی برای پیش‌بینی فرسایش (G2los) و یکی برای پیش‌بینی رسوب (G2sed). فرمول اصلیش شبیه RUSLE هست اما با الگوریتم‌های اصلاح شده. برای اولین بار، این مدل در یک مطالعه جامع برای کل کشور ایران به کار گرفته شد.

نتایج مطالعات در ایران چه میگن؟

مطالعات مختلف با استفاده از این مدل‌ها به نتایج جالبی رسیدن. بیاین چندتا از مهم‌ترین یافته‌ها رو مرور کنیم.

مطالعه جامع با مدل G2 در کل ایران

این تحقیق برای اولین بار نقشه فرسایش ماهانه کل ایران رو تهیه کرد و نتایج زیر رو به دست آورد:

• میانگین فرسایش سالانه: ۱۶.۵ تن در هکتار
• کل فرسایش سالانه: ۲.۷ میلیارد تن
• توزیع مکانی: بیشترین فرسایش در شمال، غرب و جنوب غرب کشور (مثلا استان‌های لرستان و ایلام) و در دامنه‌های شیب‌دار کوه‌های البرز و زاگرس مشاهده شد. کمترین فرسایش هم در استان‌هایی مثل خراسان جنوبی، کرمان و اصفهان بود.
• توزیع زمانی: حدود ۵۰ درصد از فرسایش سالانه در فصل زمستان (دی، بهمن و اسفند) اتفاق میفته. بیشترین فرسایش ماهانه با ۳.۲ تن در هکتار مربوط به ماه ژانویه (دی) و کمترین با ۰.۰۹ تن در هکتار مربوط به ماه ژوئیه (تیر) هست.
• تفکیک بر اساس حوضه‌های آبخیز: این مطالعه فرسایش رو برای ۷ حوضه اصلی و ۳۰ زیرحوضه ایران محاسبه کرد. بیشترین فرسایش سالانه با میانگین ۸۸.۲ تن در هکتار در حوضه کارون بزرگ و کمترین با میانگین ۲.۴۸ تن در هکتار در حوضه کویر لوت ثبت شد. حدود ۲۵ درصد از حوضه‌های آبخیز ایران فرسایش سالانه بیشتر از ۲۰ تن در هکتار دارن.
• تفکیک بر اساس پوشش زمین: بیشترین نرخ فرسایش در بوته‌زارها (۴۵.۶ تن در هکتار) و مراتع (۳۲.۱ تن در هکتار) اتفاق میفته. کمترین میزان هم در پهنه‌های آبی و تالاب‌هاست. جالبه که در مناطق بایر و بدون پوشش گیاهی، به دلیل کم بودن بارندگی و شیب کم، نرخ فرسایش هم پایینه.

مطالعه اثر تغییرات اقلیمی با مدل RUSLE در مرکز ایران

این تحقیق با استفاده از سناریوهای مختلف تغییرات اقلیمی (CMIP5-RCP) آینده فرسایش رو در بخش مرکزی ایران پیش‌بینی کرده:

• وضعیت فعلی: نرخ فرسایش سالانه در این منطقه حدود ۱۲.۸ تن در هکتار تخمین زده شد.
• پیش‌بینی آینده (تا سال ۲۰۷۰):
  • در سناریوهای RCP2.6 (خوشبینانه) و RCP8.5 (بدبینانه)، مراتع بیشترین فرسایش رو خواهند داشت (به ترتیب ۴.۲۵ و ۴.۱ تن در هکتار). بعد از اون زمین‌های کشاورزی قرار دارن.
  • در سناریوی میانه (RCP4.5)، پیش‌بینی شده که فرسایش در مراتع ممکنه کاهش پیدا کنه اما در بقیه کاربری‌ها کمی افزایش داشته باشه.

این نتایج نشون میده که سیاست‌گذاران باید برای آینده برنامه‌ریزی کنن، چون تغییرات اقلیمی میتونه وضعیت فرسایش رو بدتر کنه.

تاثیر فعالیت‌های انسانی؛ از جنگل‌زدایی تا ساخت‌وسازهای غیراصولی

علاوه بر عوامل طبیعی، فعالیت‌های انسانی هم نقش خیلی پررنگی در تشدید فرسایش خاک دارن.

• جنگل‌زدایی: یه مطالعه موردی در حوضه آبخیز دریاچه زریوار در استان کردستان، تاثیر تبدیل جنگل‌های بلوط به تاکستان‌های دیم رو بررسی کرده. نتایج تکان‌دهنده بود:
  • نرخ فرسایش در دامنه جنگلی: بین ۵ تا ۵.۹ تن در هکتار در سال.
  • نرخ فرسایش در دامنه تاکستان: بین ۲۵.۹ تا ۳۲.۵ تن در هکتار در سال.
  • نتیجه‌گیری: جنگل‌زدایی و تبدیل کاربری، فرسایش خاک رو تقریبا پنج برابر کرده.
• ساخت‌وسازها و مدیریت منابع: بعضی گزارش‌ها به نقش نهادهای خاص در مدیریت منابع آب و خاک اشاره کردن. بر اساس یک گزارش، سپاه پاسداران از زمان جنگ ایران و عراق وارد پروژه‌های زیربنایی و مدیریت منابع آب شد. بعد از جنگ، قرارگاه خاتم‌الانبیا به عنوان بازوی سازندگی سپاه ایجاد شد و در سال ۱۹۹۲، شرکت سپاسد به عنوان بازوی سدسازی این قرارگاه شکل گرفت. این گزارش ادعا میکنه که سپاسد و شریکش، مهاب قدس، که به «مافیای آب» معروف شدن، پروژه‌هایی رو پیش بردن که فقط برای نخبگان درگیر در اونها سود داشته. روش کارشون هم شامل بالا بردن هزینه‌های ساخت سد و در عین حال انجام کار بی‌کیفیت به دلیل نبود نظارت کافی بوده. این گزارش نتیجه میگیره که این نوع مدیریت منابع، بحران‌های اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی زیادی ایجاد کرده که اثراتش فقط محدود به ایران نیست.

راه‌های مقابله چیست؟ نمونه‌هایی از اقدامات حفاظتی

مقابله با فرسایش خاک نیاز به اقدامات علمی و عملی داره. در متون بررسی شده به چند راهکار اشاره شده:

۱. اقدامات کلی

کارشناسان بر اهمیت تقویت پوشش گیاهی، توسعه مراتع، برنامه‌ریزی درست برای حوضه‌های آبخیز، ساخت سدهای کوچک و انتقال آب به زمین‌های شیب‌دار برای جنگل‌کاری تاکید دارن. مدیریت صحیح دام، جلوگیری از تخریب اراضی و جلوگیری از شخم زدن زمین‌های شیب‌دار در جهت شیب هم از موارد مهم دیگه هستن.

۲. مطالعه موردی در کانال‌های کنار جاده‌ای جنگلی

در جنگل‌های هیرکانی، خاک کانال‌های کنار جاده‌های جنگلی خیلی به فرسایش حساسه. یه تحقیق جالب، تاثیر چند روش حفاظتی رو روی کاهش رسوب در این کانال‌ها بررسی کرده. اونها با پمپاژ آب با دو شدت مختلف (۵ و ۱۰ لیتر در ثانیه)، وضعیت رو شبیه‌سازی کردن:

• روش‌ها:
  • سنگ‌چین (Riprap – RR): استفاده از قلوه سنگ.
  • پوشش چمن (Grass Cover – GC): کاشت چمن.
  • ژئوتکستایل پنبه‌ای (Cotton Geotextile – CG): استفاده از یک لایه پارچه مانند پنبه‌ای فشرده.
  • سازه چوبی (Wooden Wattle – WW): استفاده از سرشاخه‌های درختان محلی.
  • شاهد (Control – Ctl): خاک بدون هیچ پوششی.
• نتایج:
  • همه روش‌های حفاظتی به طور قابل توجهی غلظت رسوب رو نسبت به نمونه شاهد کاهش دادن.
  • بهترین عملکرد مربوط به ژئوتکستایل پنبه‌ای (CG) بود. چون قبل از نصب این لایه، بستر کانال فشرده شده بود، هم جلوی نفوذ آب به زیرساخت جاده رو میگرفت و هم ذرات خاک رو سر جاشون نگه میداشت.
  • در روش سنگ‌چین، به خاطر وجود ذرات ریز در بین سنگ‌ها و ایجاد ترک، با افزایش شدت جریان آب، میزان رسوب به طور قابل توجهی بالا رفت.
  • در روش‌هایی مثل سازه چوبی، سرعت آب کم میشد اما این فرصت رو به آب میداد که به زیرساخت جاده نفوذ کنه که این از نظر نگهداری جاده مطلوب نیست.

این تحقیق نشون میده که انتخاب روش حفاظتی باید با دقت و با توجه به شرایط محلی انجام بشه.

نگاهی به آینده و چالش‌ها

مشکل فرسایش خاک در ایران یک مسئله چندبعدیه که هم عوامل طبیعی و هم انسانی در اون دخیل هستن. کمبود داده‌های جامع در سطح کشور، یکی از چالش‌های اصلی برای تحقیقاته. با این حال، استفاده از داده‌های ماهواره‌ای جدید فرصت‌های خوبی برای بررسی روندها در مقیاس‌های زمانی و مکانی مختلف فراهم کرده.

مطالعات پیش‌بینی میکنن که با تغییرات اقلیمی، خطر فرسایش در بسیاری از مناطق ایران بیشتر هم خواهد شد. این مسئله میتونه امنیت غذایی، پایداری اکوسیستم‌ها و حتی ثبات سیاسی و اجتماعی رو به خطر بندازه، همونطور که در گذشته، تخریب خاک یکی از دلایل سقوط تمدن‌های بزرگی مثل سومر و امپراتوری روم بوده. امروز با جمعیت نزدیک به ۸ میلیارد نفر و دنیایی کاملا به هم پیوسته، تخریب خاک دیگه یه مشکل محلی نیست، بلکه یک بحران جهانیه که میتونه زندگی همه ما رو تحت تاثیر قرار بده.