با توجه به تأثیر بادشکنها در کنترل و مقابله با آثار زیانبار باد و فرسایش ناشی از آن و بهمنظور دسترسی سریع کارشناسان و دستاندرکاران اجرایی جهت مقابله با فرسایش بادي در کشور، به شاخصهاي فنی و اجرایی احداث انواع بادشکنها و سرعت بخشیدن به اجراي این پروژهها در حداقل زمان ممکن، ضروري است دستورالعملی ساده و کاربردي تهیه تا بخشی از نیازهاي فنی و اجرایی دستاندرکاران در احداث بادشکنهای گیاهی در اطراف مزارع کشاورزی کشور تأمین گردد. بنابراین، در مجموعه حاضر سعی گردیده است تا با رویکردي اجرایی، مسائل مرتبط با احداث بادشکن در اطراف مزارع مورد بررسی و تجزیهوتحلیل و درنهایت براي استفاده کارشناسان و بهرهبرداران مورداستفاده قرار گیرد.
بادشکن
یکی از شیوههای اصولی کنترل اراضی تحت فرسایش بادي، احداث بادشکن است. بادشکن درواقع برای حمایت مزارع، باغها، حیوانات خانگی و ساختمانها از اثرات سوء بادهاي شدید، به کار میرود. بادشکن مانعی است که معمولا عمود برجهت باد غالب ساخته میشود تا با کاهش سرعت باد، فرسایش را محدود سازد. یک بادشکن وقتی نقش خود را بهخوبی ایفا میکند که بهطور صحیح طراحی شده و دائما در حالت بهینه نگهداری شود. ارزش حفاظت خاک و روشهای مبارزه با فرسایش خاک زمانی قابل درک خواهد بود که بدانیم برای تشکیل خاکی به ضخامت 1 سانتیمتر در کشور خشکی مانند ایران حداقل به 500 سال زمان نیاز است.
اشکال و انواع مختلف بادشکنهاي زنده و غیرزنده
بادشکنها دیوارههایی هستند که عمدتا به کمک سرشاخههاي خشک و درختان و درختچهها و یا دیگر مصالح قابل دسترس با استفاده از گونههاي گیاهی مثمر و غیرمثمر در اطراف مزارع و سایر اراضی طبیعی ساخته شده و مانع از جابهجایی ذرات خاك و ماسهاي و بهطورکلی موجب کاهش اثر باد، افزایش راندمان، حفظ خاك و تقویت پوشش گیاهی در پناه باد میشوند.
بادشکنها به دو نوع عمده شامل بادشکن زنده یا درختی و بادشکن غیرزنده، مصنوعی و یا مکانیکی تقسیم میشوند. بادشکنهاي مصنوعی شامل دیوارهاي سنگی، فلزي، چوبی، پلاستیکی، حصیري یا دیوارههاي تهیهشده از سرشاخههاي بریده شده درختان موجود در منطقه یا دیوارهایی از جنس سنگ لاشه، دیوارههای گلی و … میباشد.
انتخاب نوع بادشکن به شرایط محل احداث، هدف از کاربرد آن و نوع و میزان دسترسی به مصلاح موردنیاز بستگی دارد.
به لحاظ شکلی، بادشکنهاي زنده و غیرزنده داراي حالات و انواع مختلفی به شرح زیر میباشند:
اشکال (انواع) بادشکنهای غیرزنده
بادشکنهاي غیرزنده ازنظر نحوه احداث به سه گروه عمده شامل بادشکنهای قائم، مایل و خوابیده و ازنظر شکل ظاهري به دودسته موازي و شطرنجی تقسیم میشوند. این بادشکنها ازنظر ارتفاع و تراکم داراي ویژگیهاي متفاوتی هستند که در زیر شرح مختصري از آنها ارائه میگردد:
اشکال (انواع) بادشکنهاي غیرزنده ازنظر نحوه احداث
بادشکنهاي قائم
این بادشکنها دیوارههاي عمودي هستند که ارتفاع آنها اغلب بین 50 تا 100 سانتیمتر و حداکثر تا 150 سانتیمتر بوده و با استفاده از مواد خشک گیاهی همانند نی، سرشاخههاي درختان و درختچهها، تراورس و … و عمود برجهت باد غالب و فرساینده در تپههاي ماسهاي فعال احداث میگردند. این بادشکنها به دلیل وضعیت قائم آنها، در کاهش سرعت باد و کنترل ماسههاي روان نقش مؤثرتری نسبت به سایر انواع بادشکنهاي غیرزنده دارند. برای پایداري این بادشکنها در مقابل بادهایی با سرعت شدید در منطقه، معمولا حدود 50 سانتیمتر مصالح مورداستفاده بدون احتساب ارتفاع مفید بادشکن در زیر سطح عرصههاي ماسهاي قرار میگیرد که درواقع بهعنوان عمق پی دیواره بادشکن تلقی میگردد. براي این منظور بهتر است شیار و یا کانالهایی احداث و سپس مصالح بادشکن با رعایت عمق پی و ضخامت موردنیاز بهصورت قائم در آن قرار داده شود. سپس و طرف آن را خاك ریخته و بهوسیله ضربات بیل و یا پا فشرده میشود. بادشکنهاي قائم غیرزنده را در هر فصلی میتوان احداث نمود، اما بهترین زمان احداث بادشکن غیرزنده قائم زمانی است که رطوبت ماسهها پس از بارندگی تا عمق موردنظر کافی باشد، چراکه در این حالت تثبیت ماسهها تحت تأثیر رطوبت مانع از فعالیت کارگران نمیگردد. همچنین، چنان چه عملیات تکمیلی یعنی غرس نهال نیز مدنظر باشد، میتوان همزمان به کاشت نهال و یا بذر در پشت دیواره بادشکن اقدام نمود. بهطورکلی رعایت این امر نقش مؤثری در پایداري اولیه بادشکن دارد.
شکل1- بادشکن غیرزنده
بادشکنهاي مایل
این نوع بادشکنها حد واسط بادشکنهاي قائم و خوابیده تلقی میشوند که معمولا بر روي ناهمواريهاي ماسهاي نیمه فعال، بهصورت ردیفهاي موازي، عمود برجهت باد غالب منطقه و با زاویهای حدود 25 درجه نسبت به سطح زمین احداث میشوند. معمولا بهمنظور پایداري این بادشکنها در مقابل بادهاي شدید، با احداث شیار و یا کانال، مصالح بادشکن با رعایت ضخامت موردنظر در یکطرف شیار و یا کانال قرار داده شده، سپس طرف دیگر آن را خاك ریخته و در آخر با ضربات پا و یا بیل اطراف آن را فشرده مینمایند.
بادشکنهای خوابیده
این نوع بادشکنها معمولا در پهنههاي ماسهای کمفعال، بهصورت ردیفی در سطح عرصه و باهدف حفاظت از نباتات و جلوگیري از ریشهکن شدن آنها در اثر وزش باد احداث میگردند. پایه مصالح به کار گرفتهشده برخلاف بادشکنهاي قائم و مایل در خاك قرار نمیگیرد و درواقع نوعی پوشش خشک و یا غیرزنده بر سطح پهنههاي ماسهای قرار میگیرد.
انواع بادشکنهای غیرزنده ازنظر شکل ظاهري
بادشکنهای موازي
در مناطقی که بادهاي غالب و فرساینده داراي یک جهت و یا دو جهت عمود بر هم باشند در این صورت از بادشکنهاي موازي استفاده به عمل میآید. نحوه احداث اینگونه بادشکنها همانند سایر انواع بادشکنهاي زنده و غیرزنده باید عمود برجهت باد غالب و فرساینده باشد. این نوع بادشکنها در کشور از معمولترین بادشکنهایی هستند که از آنها براي تثبیت ماسههاي روان استفاده میگردد . ارتفاع این بادشکنها معمولا 80تا حداکثر 130 سانتیمتر، بدون احتساب پی میباشد. فاصله بین ردیفها با توجه به حداکثر سرعت باد و سرعت آستانه فرسایش بادي در منطقه طرح متفاوت بوده ولی بهطورمعمول این نوع از بادشکنها بین 10 تا 12برابر ارتفاع خود را در مقابل بادهاي فرساینده پوشش میدهند. روش احداث این نوع بادشکن عمدتا در قالب بادشکنهاي قائم میباشد.
بادشکنهای شطرنجی
در مناطقی که بادهاي فرساینده داراي جهات مختلفی باشند، معمولا از بادشکنهاي شطرنجی استفاده به عمل میآید. روش کار بدین صورت است که ردیفهای بادشکن عمود بر یکدیگر بوده و منظرهای شبیه به صفحات شطرنج را به وجود میآورد. ارتفاع این بادشکنها معمولا50 تا حداکثر 100 سانتیمتر بدون احتساب پی میباشد. فواصل ردیفها از ارتفاع ردیفهای بادشکن تبعیت میکند. بهطور هر ردیف تا حدود 10 برابر ارتفاع خود را در مقابل سرعت بادهاي فرساینده پوشش میدهد. روش احداث این نوع بادشکن عمدتا در قالب بادشکنهای قائم میباشد.
انواع بادشکنهای زنده
تثبیت بیولوژیکی تپهها و پهنههاي ماسهای وقتی امکانپذیر است که این اراضی حساس پایدار شوند. در این صورت از اثرات مخرب فرسایش بادي، مدفون شدن نهالها و لخت شدن ریشههای آنها جلوگیري میشود. درختکاری بهصورت مؤثری از هجوم ماسههاي روان میکاهد. علاوه بر این برخی ازاین گونههای گیاهی میتوانند خاك را غنی ساخته و منجر به افزایش توان تولید بیولوژیک عرصههاي بیابانی گردند. این امر همچنین میتواند افزایش ظرفیت چرایی را نیز به دنبال داشته باشد. در تثبیت بیولوژیکی تپهها و پهنههاي ماسهای، در نظر گرفتن شدت فرسایش بادي از اهمیت شایان توجهی برخوردار است. انتخاب گونهها در تثبیت بیولوژیکی چنین عرصههایی عمدتا بستگی به ظرفیت گونهها و قدرت آنها در تطابق با محیط (میزان بارش، ساختمان و بافت خاك)( و همچنین فرآوردههاي حاصل ازای نگونهها دارد. یافتن و انتخاب گونههاي سریع الرشد بهمنظور تثبیت اراضی ماسهای از یکسو و استحصال فرآوردههای آنها (علوفه، الوار و …) از سوي دیگر، باید مدنظر قرار گیرد. نکته مهم در تثبیت تپههای ماسهای و همچنین ماسهزارها قابلیت خاك در جذب مؤثر و حفظ رطوبت اندك ناشی از قطرات باران است. این مسئله در زمان کاشت دو مزیت دارد، اول اینکه هر چه ریشهها قويتر و بلندتر باشند، استقرار نهالها سریعتر و از سرعت رشد مناسبتري برخوردار خواهند شد و دوم اینکه استفاده از گیاهان بلندتر مانع مؤثری در برابر فرسایش بادي خواهد بود.
بر اساس موارد یادشده در فوق انواع بادشکنهاي زنده شامل دو گروه عمده بادشکنهاي زنده خالص و تلفیقی هستند:
بادشکنهاي زنده خالص
این نوع بادشکن درواقع دیوارهای از گیاهان درختی، درختچهای و بوت های است که در اطراف اراضی زراعی، بهویژه اراضی دیم و در سطح ناهمواریهای ماسهای باقابلیت کشت مستقیم گیاهان، احداث میگردند. البته این نوع بادشکنها با هدفهای متفاوتی احداث میشوند. بهطوریکه در برخی موارد علاوه بر کاهش سرعت بادهاي فرساینده، نقش مؤثری در ایجاد میکروکلیما و همچنین افزایش تولیدات زراعی و تولید چوب براي ملاکین اینگونه اراضی را به دنبال دارند. در بحث تثبیت ماسههای روان و کنترل بیابان زائی علاوه بر توجه به نقش مؤثر بادشکنهای خالص زنده در تثبیت ماسههای روان و تسریع در احیا و توسعه پوشش گیاهی در کانونهای بحرانی، به سایر ویژگیهای آنها نظیر تداوم پایداري و پایین بودن هزینههاي اجرایی آن نسبت به بادشکنهای غیرزنده نیز توجه ویژهای مبذول میشود، مشروط بر اینکه شرایط اکولوژیکی و محیطی این عرصهها، بهویژه ریزشهای جوي منطقه، امکان استقرار بادشکن زنده را بدون نیاز به آبیاري حداقل پس از سال دوم به بعد میسر سازد. در غیر این صورت عملیات مراقبت و آبیاري نهالها هزینههاي سنگینی را متوجه مجري خواهد نمود که اغلب توجیه اقتصادي پروژه را با تردید مواجه میسازد.
شکل2- بادشکن زنده
بادشکن زنده تلفیقی (مختلط)
در برخی از مناطق بیابانی که شرایط سخت اکولوژیکی این مناطق توام با اراضی ماسهاي محدودیتهای شدیدي را جهت استقرار اولیه نهالها و یا بذور و قلمههاي تازه کشت شده ایجاد مینماید، بادشکن تلفیقی با ترکیبی از بادشکن زنده و غیرزنده احداث میشود. روش کار بدین صورت است که در ابتدا بادشکن غیرزنده با استفاده از مصالح قابل دسترس، که ترجیحا سرشاخههای خشک گیاهی میباشد احداث، سپس نهالها، قلمهها و یا بذور موردنظر در پشت بادشکن که مخالف جهت وزش باد غالب منطقه است کشت میشوند. مزیت این روش آن است که ضریب موفقیت استقرار گونههای کاشته شده بهشدت افزایش مییابد. در این خصوص باید از گونههایی استفاده شود که سریع الرشد بوده و حتیالمقدور از سال سوم به بعد ارتفاع اندام هوایی آنها بیش از ارتفاع بادشکن غیرزنده پناه دهنده آنها شود. چرا که تجربیات در این زمینه نشان داده است که تجمع سریع رسوبات بادي در جلو بادشکن غیرزنده بهویژه در کانونهاي بحرانی با شدت زیاد، بهگونهای است که معمولا از سال سوم به بعد رسوبات از لبه بادشکن غیرزنده به پشت آن ریزش نموده و خطر مدفون شدن گونههاي کاشته شدهای را که ارتفاع آنها کمتر از ارتفاع بادشکن غیرزنده است، به دنبال دارد.
سایر تأثیرات بادشکن زنده و غیرزنده
بادشکنها خصوصا بادشکنهای درختی با ایجاد یک خُرد اقلیم سبب تعدیل پارامترهای اقلیمی میشوند. در زیر برخی از این اثرات ذکر میشود.
تأثیر بادشکن در تعدیل درجه حرارت محیط
علاوه بر تأثیرات مستقیم بادشکن در تقلیل درجه حرارت، اثرات بادشکن بر مجموعه عوامل دیگری مانند سرعت و وزش باد، رطوبت هوا، رطوبت خاک، تشعشع و.. نیز مؤثر میباشد.
تأثیر بادشکن بر درجه حرارت خاك
درجه حرارت خاک در مناطق حفاظ تشده با بادشکن کمتر از مناطقی است که فاقد بادشکن میباشند.
تأثیر بادشکن بر رطوبت هوا
آزمایشهای انجام شده در مناطق مختلف جهان نشان داده است که میزان رطوبت هوا در مناطقی که بادشکن
احداث شده، بیشتر بوده و میانگین این اختلاف به 2 تا 4 درصد بالغ میگردد. در مناطق حفاظت شده توسط بادشکن میزان آب و رطوبت باقیمانده در خاک بیشتر از مقدار مشابه برای اراضی فاقد بادشکن است.
تأثیر بادشکن بر انباشتگی برف
بادشکنهای نفوذپذیر امکان بیشتری را در جهت توزیع یکنواخت برف و درنتیجه پراکنش همگن رطوبت در خاک و همچنین سهولت در شخم و کشت و کار را به وجود میآورند.
تأثیر بادشکن بر میزان تبخیر
نتایج حاصل از بررسیها نشان میدهد که با ایجاد بادشکن، از میزان تبخیر کاسته میشود. بیشترین مقدار کاهش میزان تبخیر در منطق های به فاصله 10 تا 15 و حتی 24 برابر ارتفاع بادشکن صورت میگیرد.
تأثیر بادشکن در انباشتگی گازکربنیك
از هر چهارصد هزار بادشکن کاشته شده معادل 2.21 میلیون تن گازکربنیک در درختان باسن 20 سال ذخیره میگردد.
تأثیر بادشکن در میزان تابش اشعه خورشید
سایه ایجادشده توسط بادشکن سبب کاهش مقدار تابش اشعه خورشید بر زمین خواهد شد. بیشترین میزان اختلاف تابش در سیستم بادشکنهای جنوبی- شمالی مربوط به هنگام طلوع و غروب خورشید میباشد . بادشکنهایی که ردیفهای آنها بهصورت شرقی- غربی احداث گردیده است، تأثیر بیشتری در این زمینه خواهند داشت.
تأثیر بادشکن در بازده محصول
حداقل تأثیر بادشکن در بازده محصول در شرایط هوای سرد و مرطوب و فصل وزش بادهای ملایم بوده و حداکثر سودمندی آن در شرایط آبوهوای گرم و خشک و وزش بادهای شدید است. بادشکنها نهتنها نیاز آبی مورد مصرف برای محصول را کاهش میدهند، بلکه از طریق توانایی تولید محصول با کاهش سوختگی و پژمردگی نیز به محصول کمک مینماید.
تأثیر بادشکن در کاهش تلاطم هوا و خسارت به محصول در سطح مزرعه
تلاطم هوا و ضربات متوالی باد بر سطح مزرعه بهخصوص در قسمتهای فوقانی و اندامهای مولد گیاهان، یکی از عوامل مهم در شکستگی ساقههای جوان، خوابیدگی یا ورس ساقهها، ریزش بذر و نهایتا کاهش محصولات زراعی و باغی میباشد. یک بادشکن نیمه متراکم قادر خواهد بود تا فاصله 6 برابر ارتفاع خود تلاطم باد را در حدود 40 تا 60 درصد کاهش دهد. این پدیده میتواند در کاهش خسارت به محصول مؤثر باشد.
سایر محاسن بادشکنها
بادشکنها دارای مزایای بسیار زیاد دیگری چون ایجاد زیستگاه و پناهگاه براي حیاتوحش، ارزش زیباییشناختی، کاهش آلودگی صوتی، تولید چوب، هیزم و غذا، بهبود کیفیت و سطح آب و تعدیل شرایط زیستی نیز هستند. مشاهدات انجامشده در دشت یزد نیز نشان داده است که پارهای از اراضی زراعتی فاقد بادشکن براثر طوفان سیاه خرداد 1382 بهکلی محصول خود را ازدستداده است. بادشکنها همچنین مانع سرمازدگی درختان با بادهاي شده و باعث افزایش میزان تولید ماهیان گرمابی و سرد آبی میگردند.
مشخصات بادشکنها
منظور از مشخصات بادشکن، طول و عرض و ارتفاع بادشکن میباشد. از بین این مشخصات، ارتفاع بادشکن در کاهش فرسایش بادی بسیار موثر است.
ارتفاع بادشکن مهمترین عامل تعیینکننده در اندازه یا فضای حفاظت شده میباشد.
ارتفاع بادشکنهای غیرزنده
بهتراست ارتفاع بادشکنهاي غیرزنده حداقل 50 و حداکثر 150 سانتیمتر، بدون احتساب پی (قسمتی که در داخل خاک قرار میگیرد) در نظر گرفته شود. البته در موارد یکه مقاومت مصالح بهکاررفته خوب باشد، حداکثر ارتفاع بادشکن برابر 200 سانتیمتر در نظر گرفته میشود، مشروط بر اینکه هزینه مصالح بهکاررفته داراي توجیه اقتصادي باشد.
ارتفاع بادشکنهای زنده
طول حفاظتی بادشکن، با ارتفاع بادشکن رابطه مستقیم دارد. ارتفاع در بادشکنهای زنده در مراحل اولیه احداث بادشکن ثابت نبوده و بهمرو رزمان با رشد اندامهای هوایی گیاه کاشته شده افزایش مییابد. این افزایش ارتفاع تا رسیدن به رشد نهایی گیاه ادامه خواهد داشت. در اینگونه موارد لازم است ویژگیهاي اکولوژیکی و ویژگیهای مورفولوژیکی گونههاي بهکاررفته برای احداث بادشکن دقیقا شناسایی و با شرایط اکولوژیکی و ادافیکی عرصهها مطابقت داشته باشد. در خصوص بادشکنهای زنده مهمترین مشکل در رابطه با تعیین ارتفاع بادشکن، عدم کارایی ارتفاع این بادشکنها در مراحل اولیه کاشت به دلیل کوتاه بودن اندام هوایی نهالهای کاشته شده میباشد که عملا تأثیر چندانی در کاهش سرعت باد، بهویژه در تپههای ماسهای فعال، نخواهد داشت.
راهکارهاي مناسب احداث بادشکن زنده با ارتفاع مناسب
الف) در ناهمواریهای ماسهای فعال به دلیل تحرك سریع ماسههای روان و خطر مدفون شدن نهالها، پیشنهاد میشود که بادشکن زنده در پیشانی ارگ احداث نشده و در صورت احداث باید عملیات نهالکاری، در پناه بادشکنهای غیرزنده صورت پذیرد.
ب) در ناهمواریهای ماسهای نیمه فعال و یا کمفعال اگر لازم است که حتما بادشکن زنده احداث شود، باید برای این منظور از گونههای سریع الرشدي بهره گرفته شود که علاوه بر سازگاری با شرایط اکولوژیکی و ادافیکی منطقه و مقاومت در مقابل خشکی، نهالها در زمان کاشت دارای اندامهای هوایی حداقل به ارتفاع یک متر بوده و در سال سوم رشد نیز به حداقل ارتفاع موردنظر جهت احداث بادشکن برسند.
ج) در اطراف اراضی زراعی باید از گونههای سریع الرشد سازگار با شرایط اکولوژیکی منطقه استفاده شود که پس از رشد متوسط اندامهای هوایی در کوتاهمدت، ارتفاعی را ایجاد نماید که سطح قابلتوجهی از اراضی را در مقابل بادهای فرساینده، بهمنظور کاهش تعداد ردیفهای بعدی و افزایش سطح حفاظت شده، پوشش دهد.
ارتفاع متوسط درختان بادشکن 10.5 متر است و چون در سالهای اول درختان به چنین ارتفاعی نخواهند رسید اثر آنها نیز کمتر خواهد بود. معمولا ارتفاع نهایی بادشکن را بهجای ارتفاع بلوغ، ارتفاع درختان و درختچهها در سن 20 سالگی در نظر میگیرند. بهطورمعمول در فاصله بیش از 30 برابر ارتفاع بادشکن هیچگونه کاهشی در سرعت باد وجود ندارد و عمدتا فاصله مؤثر تا 20 برابر ارتفاع پس از بادشکن میباشد. همچنین در جلوي بادشکن نیز فقط تا فاصلهی حدود 5 برابر ارتفاع بادشکن کاهش سرعت باد ایجاد میشود.
تعیین فاصله بین ردیفهای بادشکن در شبکه
فاصله بین ردیفهای بادشکن علاوه بر ارتفاع بادشکن به عوامل دیگری نظیر سرعت آستانه فرسایش بادی، حداکثر سرعت باد در دوره برگشت موردنظر، شیب دامنهها،تراکم بادشکن و.. نیز بستگی دارد بهطوریکه هراندازه ارتفاع بادشکن زیاد باشد، فاصله بین ردیفها نیز بیش تر خواهد بود. ولی مهمترین اصل در رابطه بافاصله بین ردیفهای بادشکن سرعت آستانه فرسایش بادی میباشد.
تعیین فاصله بین ردیفهای بادشکن زنده در شبکه
ابتدا باید ارتفاع متوسط نهالهای کاشته شده در دوره رشد و نمو و با توجه به ویژگیهای مورفولوژیکی و اکولوژیکی آن مشخص شود. سپس فاصله ردیفهای پس از پایان دوره رشد، پیشبینی گردد. نکته مهم دیگری که در رابطه بافاصله بین ردیفهای بادشکن زنده باید مدنظر قرار گیرد، ویژگیهای مورفولوژیکی گونههای کاشته شده بهویژه ازنظر ارتفاع و شکل اندامهای هوایی و همچنین ایجاد تاج پوشش مؤثر بوده که در تعیین فاصله ردیفهای بادشکن زنده نقش بسیار مؤثری دارد.