پژوهش و توسعه جنگل

پژوهش و توسعه جنگل

اثر فرم‌های‌ رویشی مختلف در پایدارسازی دامنه‌های مستعد لغزش و رانش حاشیه جاده‌های جنگلی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.
2 گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران
3 گروه جنگلشناسی و اکولوژی جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان ، گرگان، ایران.
4 گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.
10.30466/jfrd.2026.57074.1807
چکیده
چکیده
مقدمه و هدف: مطالعات گسترده‌ای در حوزه اثرات پوشش گیاهی بر لغزش و رانش‌های کم عمق (Shallow landslides) انجام شده است، اما هنوز نقش گونه‌های مختلف گیاهی و فرم‌های رویشی بر پایداری دامنه‌های لغزشی و رانشی جنگل‌ به‌خوبی شناخته شده نیست. بنابراین، کمی‌سازی مناسب اثرات پوشش گیاهی برمقاومت برشی خاک برای ارزیابی پایداری دامنه‌های لغزشی و رانشی حاشیه جاده‌های جنگلی بسیار مهم بوده و می‌تواند به مدیریت بهتر توده‌ها و احیای مؤثر عرصه‌های مستعد لغزش و رانش کمک کند. در این پژوهش اثر گونه‌ها و فرم‌های رویشی بر برخی مشخصات فیزیکی و مکانیکی خاک در عمق‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته و نسبت به شناسایی کارآمدترین گونه و فرم برای پایدارسازی اقدام گردید.
مواد و روش‌ها: ابتدا 12 ترانسکت 100 متری به موازات جاده‌‌های جنگلی شصت‌کلاته گرگان روی دامنه‌های پایدار، لغزش و رانشی و مستعد لغزش و رانش مشرف به جاده برپا گردید. بعد از استقرار ترانسکت‌ها، لکه‌های لغزش و رانشی (شاهد اول)، لکه‌های پایدار (شاهد دوم) و لکه‌های خالص متشکل از فرم‌های مختلف رویشی علفی (کارکس)، بوته‌ای (تمشک)، درختچه‌ای (همیشک) و درختی (توسکا، انجیلی و افرا) هر یک در سه تکرار به صورت تصادفی ساده مشخص شد. در هر تکرار و در نقطه مرکزی هر لکه یک نمونه خاک توسط سیلندر استاندارد با قطر 3/5 و ارتفاع 4/4 سانتیمتر در عمق‌های صفر تا 20، 20 تا 40 و بیشتر از 40 سانتی‌متر به‌منظور تعیین چگالی آب و خاک برداشت گردید. 2 کیلوگرم خاک نیز از هر عمق به منظور انجام سایر آزمایشات خاک جمع‌آوری شد. تعداد کل نمونه‌های خاک برداشت شده 72 نمونه بود. برای اندازه‌گیری چسبندگی خاک و زاویه اصطکاک داخلی خاک از آزمایش برش مستقیم استفاده شد. در آزمایشگاه، نمونه خاک داخل یک جعبه فلزی با سطح مقطع مربع که از وسط به طور افقی به دو نیم شده است، قرار گرفت. ابتدا نیروی قائم از طریق صفحة بارگذاری بر نمونه وارد شد و سپس تنش برشی به تدریج و به طور افقی اعمال گردید، تا دو نیم جعبه محتوی نمونه نسبت به یکدیگر حرکت کنند. مقدار نیروی برشی و تغییر مکان برشی مربوط به آن اندازه‌گیری گردید. آزمایش چندین بار انجام شد و به ازاء مقادیر مختلف تنش قائم، مقدار تنش برشی در هنگام گسیختگی بدست آمد. در پایان میزان پایداری دامنه‌ای رانشی به کمک نرخ ایمنی تعیین شد. آزمایشات حدود آتربرگ براساس استاندارد ‌ASTM D 4318 انجام شد. این پژوهش در قالب طرح آماری بلوک‌های کاملا تصادفی و تحت آزمایش فاکتوریل با دو عامل، انواع لکه‌ها در 8 سطح و عمق خاک در سه سطح و در مجموع با 24 تیمار در نرم افزار SPSS به اجرا در‌آمد.
یافته‌ها: در دامنه پایدار، دامنه پوشیده شده با تمشک، همیشک، کارکس، انجیلی، افرا و توسکا با افزایش عمق خاک مقدار زاویه اصطکاک داخلی به‌طور معنی‌داری افزایش یافت و در مقابل مقدار چسبندگی خاک کاهش پیدا کرد. بیشترین مقدار چسبندگی خاک در عمق 2/0-0 متری خاک و بیشترین مقدار زاویه اصطکاک داخلی در عمق 6/0-4/0 متری خاک به ثبت رسید. مقدار کربن آلی نیز در لایه‌های سطحی خاک بیشتر از لایه‌های زیرین بود. بیشترین چسبندگی به مقدار 01/16809 نیوتن بر مترمربع در لایه 2/0-0 متری خاک دامنه پوشیده از کارکس گزارش گردید که نزدیکترین مقدار به چسبندگی خاک دامنه پایدار در آن لایه خاک بود (67/19598 نیوتن بر مترمربع). کمترین مقدار چسبندگی خاک در لایه‌های سطحی (2/0-0 متر) دامنه‌های پوشیده از گونه‌های درختی به ثبت رسید. در تحقیق حاضر بیشترین مقدار نرخ ایمنی در لایه 2/0-0 متری دامنه پایدار و دامنه‌های پوشیده از گونه‌ علفی کارکس مشاهده شد. در لایه 4/0-2/0 متری خاک بین نرخ ایمنی دامنه پایدار و دامنه‌ پوشیده از همیشک تفاوت معنی‌داری وجود نداشت که این موضوع حاکی از توانایی این گونه‌ در تثبیت دامنه‌های رانشی بود. در لایه 6/0-4/0 متری خاک گونه‌های درختی بعد از دامنه پایدار نرخ ایمنی بیشتری در مقایسه با سایر فرم‌های رویشی داشتند. نرخ ایمنی دامنه در عمق 2/0-0 متری به‌طور معنی‌داری بیشتر از عمق‌های 4/0-2/0 و 6/0-4/0 متری بود. کمترین نرخ ایمنی در بیشترین عمق یعنی 6/0-4/0 متری مشاهده شد. بین چسبندگی خاک با مقدار کربن آلی همبستگی مثبت و معنی دار وجود داشت. بین نرخ ایمنی دامنه با مقدار رس، زاویه اصطکاک داخلی و چگالی خاک همبستگی منفی و معنی‌دار وجود داشت. یعنی با افزایش مقدار رس، زاویه اصطکاک داخلی و چگالی خاک مقدار نرخ ایمنی کاهش یافت. در مقابل بین نرخ ایمنی دامنه با کربن آلی و چسبندگی خاک را بطه مثبت و معنی‌دار وجود داشت. با افزایش کربن آلی و چسبندگی خاک مقدار نرخ ایمنی دامنه افزایش یافت. نوع خاک از نظر خمیرایی در دامنه‌های رانشی و پوشیده از توسکا، انجیلی و افرا CH و در دامنه‌های پایدار، پوشیده از تمشک، کارکس و همیشک CL بود که نشان از تغییر کلاسه خاک در حضور گونه‌های علفی، بوته‌ای و درختچه‌ای می‌باشد.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که چسبندگی خاک و ایمنی دامنه در عمق 2/0-0 متری خاک و در حضور فرم‌ رویشی علفی بهبود یافت و هنگامی‌که گونه‌های مربوط به این فرم وجود نداشتند، دامنه در این عمق به‌طور قابل توجهی ناپایدار بود. فقدان پوشش و یا حذف پوشش گیاهی زیراشکوب در دامنه‌های رانشی، ایمنی دامنه را کاهش می‌دهد و در واقع ممکن است برای پایداری شیب مضر باشد. لاشه‌ریزی و عملکرد ریشه‌ها از طریق ترشحات ریزوسفر و فرآورده‌های جانبی میکروبی در افزایش چسبندگی خاک و فرآیند کلوخه‌سازی نقش داشته و در نتیجه انسجام خاک را تقویت می‌نماید. بدین‌ترتیب پیشنهاد می-شود در دامنه‌های مستعد رانش با کاشت و تقویت استقرار گونه‌های درختی، درختچه‌ای و علفی نسبت به پایدارسازی و بهبود ایمنی دامنه تا عمق 6/0 متری اقدام گردد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The effect of different vegetation forms on the stabilization of landslide-prone slopes along forest roads

نویسندگان English

Zohreh Gholami 1
Aidin Parsakhoo 2
Hashem Habashi 3
Mehran Nasiri 4
1 Department of Forestry, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran.
2 Department of Forestry, Faculty of Forest Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Department of Silviculture and Forest Ecology, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran.
4 Department of Forest Sciences and Engineering, Faculty of Natural Resources, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, I.R. Iran.
چکیده English

Abstract
Introduction and Objective: Extensive studies have been conducted in the field of the effects of vegetation on shallow landslides and landslides, but the role of different plant species and vegetation forms on the stability of forest landslides and landslide slopes is still not well known. Therefore, proper quantification of the effects of vegetation on soil shear strength is very important for assessing the stability of landslides and landslide slopes along forest roads and can help in better management of stands and effective restoration of landslide-prone areas. In this study, the effect of vegetation species and forms on some physical and mechanical characteristics of soil at different depths was investigated and the most efficient species and forms for stabilization were identified.
Materials and Methods: First, 12 100-meter transects were established parallel to the Shastakalate forest roads of Gorgan on stable, landslide and drift-prone slopes overlooking the road. After the transects were established, landslide and drift patches (first control), stable patches (second control) and pure patches consisting of different vegetation forms of herbaceous (Coryx), shrub (raspberry), shrub (hemlock) and tree (alder, angelica and maple) vegetation forms were identified in three replications each in a simple random manner. In each replication and at the central point of each patch, a soil sample was taken using a standard cylinder with a diameter of 3.5 and a height of 4.4 cm at depths of 0 to 20, 20 to 40 and more than 40 cm in order to determine the water and soil density. 2 kg of soil was also collected from each depth for other soil tests. The total number of soil samples collected was 72. Direct shear test was used to measure soil cohesion and soil internal friction angle. In the laboratory, the soil sample was placed inside a metal box with a square cross-section that was horizontally divided in half. First, a vertical force was applied to the sample through the loading plate, and then shear stress was gradually applied horizontally so that the two halves of the box containing the sample moved relative to each other. The amount of shear force and the corresponding shear displacement were measured. The test was performed several times and for different values of vertical stress, the amount of shear stress at the time of rupture was obtained. Finally, the stability of the thrust range was determined using the safety factor. Atterberg limit tests were performed according to ASTM D 4318. This research was conducted in the form of a completely randomized block design and under a factorial experiment with two factors, types of stains in 8 levels and soil depth in three levels, and a total of 24 treatments in SPSS software.
Results: In the stable slope, the slope covered with raspberry, hemlock, sedge, angelica, maple and alder increased significantly with increasing soil depth, while the soil adhesion value decreased. The highest soil adhesion value was recorded at a depth of 0.0-2 meters of soil and the highest internal friction angle value was recorded at a depth of 0.4-0.6 meters of soil. The amount of organic carbon was also higher in the surface layers of the soil than in the lower layers. The highest adhesion value of 16809.01 N/m2 was reported in the 0-0.2 meter layer of the slope covered with sedge, which was the closest value to the soil adhesion of the stable slope in that soil layer (19598.67 N/m2). The lowest soil adhesion value was recorded in the surface layers (0.0-2.0 meters) of the slopes covered with tree species. In the present study, the highest safety rate was observed in the 0.0-2 m layer of the stable slope and slopes covered with herbaceous species of Carax. In the 0.2-4 m layer of soil, there was no significant difference between the safety rate of the stable slope and the slope covered with evergreen, which indicated the ability of this species to stabilize drift slopes. In the 0.0-4.6 m layer of soil, tree species after the stable slope had a higher safety rate compared to other vegetation forms. The slope safety rate at a depth of 0.0-2 m was significantly higher than that at depths of 0.0-2.4 and 0.0-4.6 m. The lowest safety rate was observed at the greatest depth, i.e. 0.0-4.6 m. There was a positive and significant correlation between soil cohesion and organic carbon content. There was a negative and significant correlation between the slope safety rate and clay content, internal friction angle, and soil density. That is, with increasing clay content, internal friction angle and soil density, the safety rate decreased. In contrast, there was a positive and significant relationship between the safety rate of the slope and organic carbon and soil cohesion. With increasing organic carbon and soil cohesion, the safety rate of the slope increased. The soil type in terms of clay content was CH in the drift slopes covered with alder, angelica and maple, and CL in the stable slopes covered with raspberry, carrion and hemlock, which indicates a change in soil class in the presence of herbaceous, shrub and shrub species.
Conclusion: The results showed that soil cohesion and safety of the slope improved at a depth of 0.2-0.5 m in the soil and in the presence of herbaceous vegetation forms, and when the species related to this form were not present, the slope was significantly unstable at this depth. The lack of cover or removal of understory vegetation cover in drift slopes reduces the safety of the slope and may actually be detrimental to slope stability. The decomposition and function of roots through rhizosphere secretions and microbial byproducts play a role in increasing soil adhesion and the process of clod formation, and thus strengthens soil cohesion. Accordingly, it is suggested that on slopes prone to landslides, planting and strengthening the establishment of tree, shrub and herbaceous species should be done to stabilize and improve slope safety up to a depth of 0.6 meters.

کلیدواژه‌ها English

Adhesion
internal friction angle
alder
carex
Shastakalate forestGorgan

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405