فرسایش خاک

فرسایش خاک، بیش‌ترین زیان‌ها را بر اراضی – خاصه در کشورهای جهان سوم – وارد می‌آورد. در اخبار، گزارش‌ها، و فیلم‌ها مرتباً از وضع غم انگیز زندگی انسان‌ها در اراضی قحطی زده آگاه می‌شویم. از مناظر دردناک کودکان گرسنه که بگذریم، منظره‌ی زمین‌هایی که خندق‌های فرسایشی آن‌ها را تکه‌تکه کرده و بزها بر روی آن در حال چرا هستند هشداردهنده‌ترین تصویر را ارائه می‌دهد. چنین گفته‌اند که عامل همه‌ی این‌ها جنگل زدایی است که در نتیجه‌ی آن زمین از پوشش اصلی خود عاری می‌گردد. در حوزه‌ی رودخانه‌ی آمازون، بی‌تردید با تخریب مداوم خاک، تغییر دائمی وضع اقلیمی، و پایان حیات خاک بالاخره فرا خواهد رسید. حتی بخش سرسبز جنوب شرقی انگلستان که طبیعت سرشاری دارد در اثرِ از بین رفتنِ خاک حیات بخش به نابودی می‌گراید. احتمال پیداییِ طوفان‌های شن و بروز قحطی و گرسنگی در کره‌ی خاکی در آینده، مردم را از اهمیت مسأله‌ی فرسایش آگاه کرده است. اما این مسأله خود سبب خلق افسانه‌های گوناگونی شده که از واقعیت دور است و بر علم ناقص استوار است. عدم درک مکانیسم‌های اصلی فرسایش، ممکن است باعث ارائه‌ی راه حل‌هایی گردد که پرهزینه، ناقص، و حتی در برخی از موارد اساساً نادرست است.
بخش اعظمی از این سردرگمی، ناشی از نبودِ داده‌های دقیق از مناطقی است که در آن‌ها فرسایش به بدترین شکل روی می‌دهد. حتی در فواصل کوتاه، به علت تنوع خاک‌ها، پوشش و شیب اراضی، فرسایش خاک بسیار فرق می‌کند. فرسایش هم‌چنین در طول زمان، بسته به نحوه‌ی بارندگی و چگونگی رشد گیاهی در فصول مختلف و تفاوت در مقدار و شدت رگبارش و هم‌چنین میزان تجدید در خاک‌های گوناگون فرسایش بسیار فرق می‌کند. میزان تجدید تا حدی بستگی به سرعت هوادیدگی و تخریب سنگها و جنس سنگ مادری دارد که خاک بر روی آن قرار گرفته است. با وجود زیاد بودن شدت فرسایش در خاک‌های ناشی از تشکیلات مارن و گچ، در مقایسه با خاک‌های معمولی که بیش‌تر از یک قرن به طول می‌انجامد، تجدید آن‌ها خیلی سریع‌تر است. علاوه بر این تفاوت‌های طبیعی، باید به نقش فعالیت انسانی در فرایند فرسایش اشاره کرد که بی‌نهایت متنوع است.
به علت تفاوت‌های فوق العاده زیاد که یاد کردیم، اندازه گیری مقدار فرسایش در یک نقطه یا نقاط مختلف در یک ناحیه برای ارزیابی مقدار فرسایش منطقه، معنا ندارد. خاک شناسان معمولاً میزان فرسایش را در کرت‌های کوچک اندازه گیری می‌نمایند. این کار سبب اغراق در تعیین مقدار فرسایش برای منطقه می‌گردد زیرا بخش اعظم خاک خارج شده از کرت‌های کوچک که به عنوان خاک فرسایش یافته به شمار می‌رود در قسمت پایین دست شیب ترسیب یافته و به طور کامل از منطقه خارج نمی‌شود. راه دیگر برای تخمین مقدار فرسایش، اندازه گیری مقدار رسوب حاصل در قسمت‌های پایین رودخانه است: گرچه این روش دارای این مزیت است که مقدار فرسایش متوسط را برای حوزه برآورد می‌نماید اما مقادیر فرسایش از کناره‌های رودخانه نیز در این برآورد منظور می‌گردد. فنون صحیح‌تری برای محاسبه‌ی فرسایش وجود دارد. در دانشگاه اکتر (Eketer) انگلستان برای تشخیص هویت رسوبات و تعیین منشأ آن‌ها در بخش‌های مختلف آب‌خیز رودخانه، شیوه‌ای ابداع نمودند. ذرات رادیواکتیو منتشر شده ناشی از حادثه‌ی چرنوبیل نیز وسیله‌ی مناسبی برای تشخیص منابع خاکِ فرسایش یافته ارائه نمود.
اصطلاح جنگل زدایی فی نفسه دامنه‌ی وسیعی از مصائب را دربرمی‌گیرد. در بعضی از مناطق، به معنای تبدیل نظام یافته‌ی اراضی جنگلی به اراضی زراعی و در مناطق دیگری به معنای انتخاب درختان و قطع آن‌ها برای تهیه‌ی الوار، بدون توجه به پوشش باقی مانده، و در پاره‌ای از موارد هم دقیقاً به مفهوم از بین بردن قطعه‌های کوچکی از جنگل برای انجام زراعت به صورت نوبتی است. در بعضی از مناطق خاک برای ماه‌ها و حتی سال‌ها در معرض عوامل فرسایش قرار می‌گیرد. در برخی از مناطق حاره‌ای بلافاصله پس از نابودی درختان، علف و بوته زمین را فرا می‌گیرد و در اندک زمانی پوشش متراکمی را تشکیل می‌دهد. در حواشی برخی از مناطق بیابانی که بارندگی اندک است یا اصلاً از بارندگی خبری نیست، پس از نابودی درختان، به رغم این که خاک فاقد پوشش بوده و دارای مقدار کمی ماده‌ی آلی است، چندان در معرض فرسایش نیست. کلید حل معما این است که باید دریافت چگونه پوشش گیاهی فرسایش را تحت تأثیر قرار می‌دهد. برای ده‌ها سال، آب شناسان رابطه‌ی پیچیده‌ی پوشش گیاهی و روان آب را مورد بررسی قرار دادند، ولی به رغم این مسأله که اندازه گیری هرزآب به مراتب آسان‌تر و فرایند آن نیز بسیار ساده‌تر از فرایند فرسایش خاک است بیان رابطه و دسترسی به تخمین‌های قانع کننده از مقدار هرزآب بسیار مشکل بوده است.
در مطالعاتی که در دانشگاه بریستول در قسمت‌های حاره‌ای برزیل و مناطق روستایی بدفورد شایرِ انگلستان به عمل آمد فهمیده شد که انرژی جنبشی قطرات نازل شده از آسمانه‌ی گیاهی درختان جنگلی و اشکوب گیاهی زیر آن به مراتب از انرژی قطرات نازل شده‌ی باران بر اراضی فاقد پوشش بیش‌تر بوده است و این امر در تمام رگ‌بارش‌ها بدون توجه به مقدار کل رگ‌بارش صادق بود. پژوهشگران دیگری نیز در مورد جنگل‌های سوزنی برگ زلاند نو و جنگل‌های گرمسیری برنئو به نتایج مشابهی دست یافتند. در نتیجه، به طور دقیق نشان داده شد که میانگین قطرات باران نازل شده از آسمانه‌ی انواع پوشش‌های گیاهی از کلم قمری گرفته تا درختان کاملاً تنومند، به طور کلی حدود چهار میلیمتر بود. رابطه‌ی بین پوشش گیاهی و فرسایش، حاکی از این امر است که اشکوب‌های تحتانی، بوته‌ها، علف‌ها، و هم‌چنین کفپوش‌های برگی، در مقایسه با آسمانه‌ی درختان، خاک را به مراتب بهتر حفاظت می‌نماید، زیرا قطرات نازل شده از آن‌ها دارای سرعت و انرژی بسیار کم‌تری برای انجام فرسایش است. در پروژه‌ی مطالعاتی جامعه‌ی سلطنتی جغرافیایی ماراکا، هیأتی از خاک شناسان و آب شناسان درطی یک مطالعه‌ی یک ساله در جزیره‌ی ماراکا واقع در سرشاخه‌ی شمالی آب‌خیز آمازون، میزان حفاظت خاک را تحت اشکوب تحتانی و کفپوش برگی جنگلی مورد مطالعه قرار دادند. پژوهشگران، میزان رطوبت خاک و مقدار روان آب سطحی و هم‌چنین مقدار رسوب حاصل از کرت‌ها با پوشش‌های مختلف را اندازه گیری کردند. سه کرت شاهد تحت جنگل به همان صورت بکر انتخاب شد و در سه کرت دیگر جنگل برداشت شد و تحت اشکوب زیرین و کفپوش برگی دست نخورده باقی ماندند. در سه کرت باقی مانده با برداشت کامل درختان، اشکوب زیرین و کفپوش برگی به کلی عاری از پوشش گردید و در طول مطالعه اجازه‌ی هیچ نوع رشدی به پوشش داده نشد. در دو کرت اضافی نیز از رشد گیاهان بعد از برداشت کامل پوشش ممانعت به عمل نیامد و درطول مطالعه امکان استقرار و توسعه پیدا نمودند.
چند دهه‌ی قبل، پژوهشگری از انستیتو ملی برای تحقیقات آمازون واقع در مانوس در طی چندین تحقیق نشان داد که حدود هفتاد و چهار درصد بارندگی از آسمانه‌ی جنگل‌های آمازون عبور می‌کند و حتی در طول رگبارهای شدید ممکن است مقدار بیش‌تری باران به کف جنگل برسد. جان ترنر و همکارانش نیز در یک نقطه در نزدیکی مانوس، عبور نود و سه درصد از باران را از آسمانه‌ی گیاهی گزارش کردند. حدود هفتاد و پنج درصد از باران رسیده به کف جنگل از طریق خاک وارد اندام‌های گیاهی شده و توسط فرایند تعرق به اتمسفر بازمی‌گردد. نتایج حاصله از نقاط تحقیقاتی در ماراکا نشان داد که پوشش، در مقدار روان آب حاصل از بارش شدیداً مؤثر است، گرچه این مقدار به حجم کل رگ‌بارش نیز بستگی دارد. برای رگ‌بارش‌های سنگین، تفاوت میزان هرزآب در کرت‌های یاد شده کم بود و در بارش‌های سبک‌تر، مقدار هرزآب در کرت‌های فاقد پوشش بین پنجاه تا هشتاد درصد از کرت‌های دیگر بیش‌تر بود. شواهد نشان می‌دهد که مقدار آبی نیز که به داخل خاک نفوذ می‌نماید در تعیین میزان هرزآب بسیار مؤثر است. همان طوری که انتظار می‌رفت کرت‌های فاقد پوشش دارای مرطوب‌ترین خاک‌ها بودند، زیرا در آن‌ها گیاهی نبود که بتواند آب خاک را تخلیه نماید. این کرت‌ها دارای بیش‌ترین مقدار هرزآب نیز بودند، زیرا فاقد پوشش بوده و نفوذپذیری آن‌ها نیز کم بود. بیش‌ترین مقدار رسوب تولید شده نیز مربوط به این کرت‌ها بود چون فاقد ماده‌ی آلی برای چسباندن ذرات خاک بودند.
آگاهی از این نوع نتایج، سبب شده است که مردم میزان قطع درختان را مساوی میزان فرسایش خاک بدانند و بر این باور باشند که برای اجتناب از فرسایش بیش‌تر خاک باید درختان بیش‌تری بکارند. اما از نتایج حاصل از کرت‌های دیگر که پوشش در آن‌ها به طور نسبی از بین رفته بود درس دیگری می‌گیریم. به رغم قطع درختان تنومند، مقدار روان آب، فرسایش خاک، و اتلاف عناصر غذایی در این کرت‌ها، بسیار شبیه پوشش جنگلی بوده تا شبیه به خاک فاقد پوشش. این یافته‌ها نتایج حاصل از مطالعات انستیتو ملی برای تحقیقات آمازون را نیز مورد تأیید قرار داد. در این مطالعات، مقادیر فرسایش در نقاط متعدد در حوزه‌ی آمازون از آن‌چه که برای بدفوردشایر و میدلند غربی گزارش شده بود بسیار کم‌تر بود. بیش‌ترین اراضی با فرسایش شدید در حوزه‌ی آمازون در دامنه‌ی پرشیب بریدگی‌های جاده‌ها قرار دارند که توسط انسان به طور مصنوعی عاری از پوشش شده است. تجربه‌ی به دست آمده در ماراکا نیز نشان می‌دهد که برای از بین بردن پوشش گیاهی به طور کامل، به نیروی انسانی زیادی نیاز است. در این محیط حاصلخیز و پربار با بارندگی بیش از دوهزار و پانصد میلیمتر در سال، اگر طبیعت و ابزارش را به حال خود بگذاریم، پوشش لازم به مقدار کافی جبران خواهد شد. اما در اراضی نیمه خشک با بارندگی کم‌تر از پانصد میلیمتر در سال، این مسأله صادق نیست. با حذف پوشش گیاهی در مناطق خشک و نیمه خشک، جبران آن فوق العاده مشکل خواهد بود. در این‌جا نیز تناقض‌های زیادی به چشم می‌خورد. در یک مطالعه‌ی باستان شناسی که چهل محل را واقع در جنوب شرقی اسپانیا دربر می‌گرفت یک انسان شناس امریکایی موفق به مشاهده‌ی نشانه‌های فرسایش خندقی خاک در بعضی از مناطق که مربوط به زمان‌های خیلی قبل بود شد. ساختمان‌ها و گورستان‌ها با قدمتی چهار هزار ساله در کناره و کف خندق‌هایی واقع شده بود که اکثر باستان شناسان فکر می‌کردند در هزاره‌ی بعد در عهد تمدن رُم پدید آمده است. البته از قرائن کاملاً پیدا بود که خندق‌ها قبلاً در منطقه وجود داشته و ساختمان‌ها با توجه به وجود آن‌ها ایجاد شده بود. این فرض کلی که به طور گسترده‌ای مقبولیت عام یافته که جنگل‌ تراشی باعث وقوع فرسایش در اکثر اراضی جنوب شرقی اسپانیاست با برخی از حقایق مغایرت دارد، زیرا بعضی از اراضیِ شدیداً فرسایش یافته هرگز پوشش جنگلی نداشته‌اند.
محاسبات متأخر برای تعیین قدرت تولید طبیعی اراضی خشک در اسپانیا حاکی از این است که اقلیم مزبور نمی‌تواند یک پوشش غنی مثل جنگل را تولید و حفظ نماید. بنابراین، این اراضی برای تولید اشجار در حاشیه قرار داشته است، مگر این که اقلیم به طور مشخص در طی ده هزار سال گذشته تغییر کرده باشد. این ناحیه در داخل قاره‌ی اروپا بسیار شبیه به بیابان‌های واقعی است. به رغم این مسائل، روش مطلوب برای حفاظت و جلوگیری از فرسایش بیش‌تر، کشت اشجار است. اگر چه این روش در مناطق مرطوب بسیار عملی بوده و در شیب‌های کوهستانی مناطق نیمه خشک نیز چاره ساز است، ولی در اراضی پایین دست که قبلاً در معرض فرسایش قرار داشته‌اند به دو دلیل، بهترین روش نیست. اول این که استقرار مجدد درختان در جایی که فرسایش ادامه داشته، و درنتیجه میزان ذخیره‌ی رطوبت و مواد غذایی خاک کم است، مشکلات زیادی دارد. در این وضعیت، در صورت استقرار نیز قطرات باران به علت تغییر قطر، باعث افزایش فرسایش می‌شود مگر این که دارای اشکوب تحتانی با پوشش گیاهی خوبی باشد. دوم این که در صورت استقرار درختان، تولید چوب در آن‌ها به کندی صورت گرفته و نیازمند انجام سرمایه گذاری دراز مدت است تا دارای بازده اقتصادی مطلوبی باشد.

روشی کم هزینه برای حفاظت از خاک

در بعضی از بررسی‌های متأخر که در اسپانیا انجام گرفت، میزان حفاظت انجام شده تحت پوشش درختان با پوشش ماتورال (پوشش بوته‌ای به ارتفاع حدود یک متر) و با پوشش قلوه سنگ تحت باران مصنوعی با شدت‌های مختلف مورد مقایسه قرار گرفت. در اراضی با پوشش سنگی مقدار فرسایش خیلی زیاد بود، گرچه سنگ‌ها با پوشش نسبی خود تا حدی فرسایش خاک را مهار کردند. بوته‌های کوتاه که شامل گونه‌های خاص منطقه در بین دو ناحیه‌ی مالاگا و الیگانت بود به همان خوبی پوشش درختان، خاک را حفاظت کردند. پیام جدید این بود که ماتورال را باید به عنوان راه حل ارزان برای جلوگیری از فرسایش در اراضی پست مورد ملاحظه قرار داد، اما باید چرای احشام در این اراضی مهار گردد. تضاد دیگر در جنوب اسپانیا، متغیر بودن میزان رسوب حمل شده توسط رودخانه‌ها یا انباشته شده در پشت مخازن به مقدار زیاد است. در بعضی از اراضی که به نظر می‌رسد دارای حداکثر فرسودگی است، کم‌ترین مقدار رسوب را تولید می‌نمایند. این امر متعارف ممکن است در اثر اندازه گیری‌های غلط یا مشاهدات اندک باشد. هرچند روشن است که بعضی از اراضی فرسایش یافته، به علت تغییر وضع اقلیمی، دیگر قادر به تولید رسوب زیاد نیستند، اما شواهد کمی دال بر تغییر رژیم اقلیمی در طول شش هزار سال قبل در این منطقه موجود است.
بسیار محتمل است که در بعضی مناطق، میزان پیشرفت فرسایش به حدی باشد که دیگر توان قبول فرسایشِ بیش‌تر را نداشته باشد. فرایند فرسایش خندقی که عهده دار تولید بیش‌ترین مقدار رسوب است به محض گسترش شبکه‌ی زهکش‌های طبیعی در اراضی جدید، امکان بیش‌تری می‌یابد؛ تشکیل خندق‌ها یا به علت حذف پوشش خاک توسط انسان و طبیعت است، یا به علت خشک‌تر شدن اقلیم و پراکنده‌تر شدن پوشش، یا در نتیجه‌ی بالا آمدن تشکیلات زمین شناختی در اثر تغییرات پوسته و تراشیده شدنِ بیش‌ترِ عمق بسترها توسط شبکه‌ی زهکشی است. کارهای نظری متأخر جان تونز و همکارانش بر این امر دلالت دارد که در یک منطقه ممکن است خاک به صورت اشباع درآید و به رغم تخریب یافتگی کامل منطقه، یک نوع تعادل جدید ایجاد کند و مانع تغییرات بیش‌تر گردد. رقابت و نیاز به فضا ممکن است از توسعه‌ی بیش‌تر رئوس خندق‌ها جلوگیری نماید، بنابراین در این وضعیت حرکت توده‌ای خاک به طرف پایین دست شیب بسیار مهم‌تر از تشکیل و توسعه‌ی خندق‌ها خواهد بود.
در این نوع اراضی تخریب یافته، به نظر می‌رسد که تلاش برای مدیریت و مهار فرسایش، برای زارعان چندان مفید نیست. به طور ساده باید این اراضی را به حال خود گذاشت و از چرای احشام در آن‌ها جلوگیری نمود. این امر باعث می‌شود یک پوشش مشابه با پوشش طبیعی اولیه بر روی خاک دوباره استقرار یافته و خاک را درمقابل فرسایش ناشی از هرزآب حفاظت نماید. در مناطقی که فرسایش در آن‌ها تازه آغاز شده است مسأله بسیار حادتر است. در این مناطق، پروژه‌های پرهزینه‌ی حفاظت خاک باید طوری هدایت گردند که بیش‌ترین فایده را داشته باشند و تمام افرادی که مسأله‌ی توسعه‌ی کشاورزی منطقه به آن‌ها مربوط می‌شود در آن سهیم باشند (توضیح مربوط به «رابطه‌ی فرسایش و مقدار محصول: رابطه‌ای گول زننده» را که در پایین ارائه شده است نگاه کنید).
در هسته‌ی مرکزی مسائل متعدد مربوط به فرسایش خاک، نحوه‌ی رابطه بین فرسایش و پوشش گیاهی قرار گرفته است. این رابطه به ویژه در مراحل اولیه‌ی رها سازی زمین در زراعت نوبتی توسط زارع، به عنوان بخشی از تناوب زراعی یا به عنوان بخشی از یک تدبیر در مدیریت زراعی، دارای اهمیت فراوان است. در این مرحله، اساساً یک نوع مبارزه بین پوشش گیاهی و فرسایش برای تسخیر اراضی وجود دارد. گاهی اولی برنده است و گاهی دومی. اگر فرسایش بتواند جاپای خود را مستحکم کرده و مستقر شود مجدداً می‌تواند زمینه را برای انجام فرسایش بیش‌تر فراهم آورد. از بین رفتن پوشش، سبب ظاهر شدن خاک می‌گردد. این خاک نمی‌تواند آب زیادی جذب کند، بنابراین سبب ایجاد هرزآب و فرسایش بیش‌تری می‌شود. به علاوه، از بین رفتن پوشش می‌تواند سبب بروز فقر و فتور در خاک شود، به طوری که امکان استقرار نبات بر روی آن مشکل گردد. اما هنگامی که گیاهان بتوانند خود را مستقر نمایند، فرسایش خاک‌ها مهار شده و این موضوع خود سبب رشد بیش‌تر گیاهان در اثر افزایش ظرفیت نگهداری رطوبت می‌گردد. نتیجه‌ی نهایی، ایجاد مواد آلی لازم برای اتصال خاکدانه‌ها و مهار بیش‌ترِ فرسایش خواهد بود. در مناطق نیمه خشک، پوشش گیاهی سبب سایه دار شدن خاک می‌شود، درجه حرارت خاک را پایین می‌برد، سبب کاهش مقدار آب در طی فرایند تبخیر می‌شود، و از سله بستن خاک جلوگیری می‌نماید. می‌دانیم که یک سله‌ی سخت با کاهش نفوذ پذیری خاک می‌تواند سبب افزایش هرزآب گشته و در نتیجه باعث ایجاد شدیدترین فرسایش گردد.
پژوهشگران در بریستول با ابداع مدل‌های ریاضی سعی نمودند به ارزیابی وضعیتی بپردازند که در طی آن در مبارزه بین فرسایش و پوشش موفق به معرفی برنده باشند (نگاه کنید به مطلب «مبارزه بین فرسایش و پوشش گیاهی» که در ادامه می‌آید). از این مدل‌ها می‌توانیم شرایط بحرانی را تشخیص دهیم. در این نقاط، با یک تغییر کوچک، سیستم در جهت پوشش کامل یا تخریب کامل سوق داده خواهد شد. فرسایش خاک می‌تواند یک مسأله‌ی اقتصادی-اجتماعی باشد. این فرایند در نتیجه‌ی قدرت فرسایندگی و خصوصیات مخرب اقلیم یا در اثر غفلت و جهل انسان‌ها پدید می‌آید. با طبقه بندی مسأله تحت عنوان بیابانی شدن یا کویرزایی دردی دوا نمی‌شود، بلکه مسأله را باید به عنوان مجموعه‌ای از فرایندهای فیزیکی پیچیده و متناقض تجزیه و تحلیل نمود که میزان آن می‌تواند با فعالیت‌های انسان بسیار تغییر یابد. به رغم قدم‌های بلندی که در بعضی از نقاط برای حل مسأله برداشته شده است، هنوز مطالب زیادی باقی مانده است تا با فراگیری آن بتوانیم به حل پاره‌ای از تناقضات در این زمینه موفق گردیم.

رابطه‌ی فرسایش خاک و مقدار محصول: رابطه‌ای گول زننده

وجود ارتباط روشن و آشکار بین فرسایش و مقدار محصول، در عمل باعث شده است که دانشمندان فنون گوناگونی ارائه دهند تا زارعان آن‌ها را به کار گیرند. مثلاً آبراهه‌ها سبب هدایت روان آب اضافی گردیده و تراس بندی طول شیب را کاهش خواهد داد. بنابراین مقدار خاکی که باران می‌تواند در این اراضی در مقایسه با اراضیِ بدون این تأسیسات حمل نماید محدود خواهد بود. انجام شخم و کشت در جهت خطوط تراز به مراتب از انجام آن در جهت شیب بهتر است. روش‌های زیست شناختی مهار فرسایش، مثل انتخاب و کشت گیاهان با ریشه‌های گسترده (برای دربر گرفتن خاک) که دارای قدرت ایجاد پوشش گیاهی کافی در سطح خاک هستند، سبب محدود نمودن فرسایش خواهد شد.
به رغم تلاش‌های مهندسان کشاورزی و کارشناسان ترویج، عده‌ای از دانشمندان خاک شناسی معتقدند که روش‌های به کار برده شده‌ی حفاظت خاک، به ندرت دارای بازده اقتصادی بوده است. خاک شناسان، رابطه‌ی بین فرسایش و توان تولیدی اراضی را مورد مطالعه قرار دادند تا بتوانند طرح‌های مؤثرتری برای حفاظت خاک ارائه نمایند. از اوایل دهه‌ی 1980 میلادی، اصولاً نوع تحقیقات فرسایشی خاک برای پاسخ‌گویی به پرسش‌هایی مانند پرسش‌های زیر تغییر کرد: فرسایش چه اثرات تبعی ممکن است داشته باشد؟ در چه صورت ارزش دارد که در زمینه‌ی حفاظت خاک سرمایه گذاری گردد؟ موضع خاک شناسان از یک استنتاج ساده که تمام فرسایش‌ها زیان آورند به جهتی گرایید که بتوانند اثرات فرسایش بر کیفیت اراضی را ارزیابی نمایند.
اگر خاک فقط عبارت بود از یک ماده‌ی همگن متشکل از ذرات همگون و هم‌اندازه که درهم ادغام شده و تشکیل ساختمان کاملی را برای رشد نبات داده است آن وقت حفظ خاک و یا جبرانِ خاکِ فرسایش یافته ممکن بود بهترین راه حل مهار فرسایش باشد. اما می‌دانیم که خاک مخلوطی است از مواد آلی زنده و غیر زنده یا مواد معدنی که به طریقی پیچیده و غیرقابل پیش بینی بر هم دیگر تأثیر متقابل خواهند داشت.
رابطه‌ی بین فرسایش و محصول در مطالعات به عمل آمده در دهه‌های اخیر بسیار روشن‌تر از سابق شده است. سازمان‌های جهانی خوار و بار و کشاورزی در یک مطالعه نشان داد که مقدار فسفر، ازت، و کربن آلی موجود در رسوبات حاصل از فرسایش در حدود دو و نیم برابر خاک اصلی است. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که فرسایش خاک انتخابی عمل می‌کند و ذرات ریز مانند مواد آلی، رُس، و لای را که از عناصر غذاییِ لازمه‌ی رشد گیاه سرشارند، در مقایسه با ذرات درشت و سبک‌تر بیش‌تر از خاک خارج خواهد کرد. دانشمندی از دانشگاه ایست انجلیای انگلستان در مورد اثرات فرسایش بر روی قدرت تولیدی اراضی، مطالعات عمیقی انجام داد. قدرت تولیدی، شاخصی از ظرفیت خاک برای تغذیه‌ی مناسب و نگهداری پوشش گیاهی در دراز مدت است. قدرت تولیدی خاک بستگی به وضعیت حاصلخیزی، ظرفیت نگهداری آب، و ثبات ساختمانی آن دارد. اصطلاح مترادف با آن، قدرت محصول‌دهی خاک است. مقدار محصول در رابطه با پدیده‌های کوتاه مدت از قبیل خشکی، امراض، و غیره است. این دانشمند، مقدار محصول را به عنوان نماینده‌ی قدرت تولیدیِ اراضی به کار گرفته است. در بررسی منابع موجود در این زمینه، استاکینگ و یارانش به دو مطلب مهم دست یافتند. اول این که رابطه‌ی بین قدرت تولیدی اراضی و فرسایش، خطی نیست بلکه نمایی است، و افت مقدار محصول در اثر فرسایش در سال‌های اول، به مراتب بیش‌تر از سال‌های بعدی است. دوم این که در خاک‌های مناطق حاره اثر فرسایش بر قدرت تولید بسیار حادتر از سایر اقالیم است.
کشف رابطه‌ی نمایی بین محصول و فرسایش، کاربرد عملی زیادی دارد، ازجمله این که به محض آغاز فرسایش حتی به مقدار ناچیز، افت محصول بسیار عمده خواهد بود و باید توجه داشت که اصولاً شناخت و درک فرسایش در این مرحله مشکل بوده و فرسایش معمولاً به صورت شکل ورقه‌ای و پنهان از انظار شروع به تخلیه‌ی ذرات کلوئیدی و عناصر غذایی همراه آن می‌نماید. کاربرد عملی خیلی مهم دیگر، مسأله‌ی سرمایه گذاری در زمینه‌ی حفاظت خاک و در نقاطی است که به تازگی مورد هجوم فرسایش واقع شده‌اند. در این مناطق، انجام عملیات حفاظت خاک در مقایسه با مناطق دیگر که دارای سابقه‌ی طولانی از مسأله هستند، بسیار پرسودتر بوده و از نظر اقتصادی بیش‌تر قابل توجیه است. البته این توصیه به علت نابرابری‌های اجتماعی موجود در ممالک فقیر جهان سوم، کاربرد زیادی ندارد، زیرا سرمایه گذاری لازم در زمینِ حاصل‌خیز و کم‌تر فرسایش یافته که معمولاً در این مناطق در مالکیت اغنیاست به معنی فراموش کردن اراضی حاشیه‌ای و مردم فقیر در آن است.
دانشمند دیگری از همان دانشگاه، یک مدل کامپیوتری ارائه داد که نحوه‌ی کاهش قدرت تولیدی را در رابطه با فرسایش در طول زمان پیش بینی می‌نماید. این مدل، مدت زمانی را که خاک در وضعیت موجود می‌تواند قدرت تولید داشته باشد، برآورد می‌نماید. برای مثال، وی با این مدل نشان داد که فرسایش ورقه‌ای غالب در مراتع جنوب افریقا به آن اندازه که قبلاً تصور می‌شد شدید نیست که بتواند خطری برای تولید دام این مراتع در آینده به شمار آید. این مدل هم‌چنین می‌تواند اثر تغییر در طرز استفاده از اراضی را در قدرت تولیدی برآورد نماید.
این اطلاعات، زمانی که دولت‌ها، خاصه در کشورهای درحال توسعه، بخواهند به طور منطقی از منابع محدود مالی خود در بهبود طرز استفاده از اراضی استفاده نمایند بسیار با ارزش خواهد بود. استاکینگ، با کمک مالی سازمان جهانی خوار و بار و کشاورزی، یک برنامه‌ی تحقیقاتی برای ایجاد هماهنگی بین نتایج حاصل از مطالعات مربوط به رابطه‌ی کاهش قدرت تولیدی با فرسایش خاک در خاک‌ها و زراعت‌های مختلف در سراسر جهان را هدایت نمود و ظرف چندین سال از نتایج آن بهره برداری به عمل آمد.

مبارزه بین فرسایش و پوشش گیاهی

رابطه‌ی بین فرسایش و پوشش گیاهی، بسیار پیچیده است. به محض این که زارع اقدام به انجام شخم و شیار در یک قطعه زمین می‌نماید یکی از دو امر اتفاق خواهد افتاد: یا پوشش گیاهی بار دیگر غلبه می‌کند و یک پوشش شبه طبیعی را بر روی زمین تولید می‌نماید، یا فرسایش مسیر خود را ادامه داده و در نهایت سبب تخریب کامل خاک می‌گردد. در هر تلاشی برای احیا و حفاظت خاک، اطلاع از جهت حرکت فرایند و این که آیا فرایند به طرف تجدید حیات خاک پیش می‌رود یا فرسایش و تخریب بیش‌تر، ما را در تصمیم گیری منطقی کمک خواهد کرد. در این مورد می‌توان از مدل‌های ریاضی برای تشریح مبارزه بین فرسایش و تجدید حیات پوشش بهره گیری نمود. جان تونز و همکارانش در دانشگاه بریستول، موفق به ارائه‌ی معادلات دیفرانسیل برای بیان تغییرات فرسایش در ارتباط با پوشش گیاهی شدند. میزان فرسایش، تابع مثبتی است از مقدار فرسایش انجام شده‌ی قبلی، زیرا در اثر فرسایش، ظرفیت نگهداری آب و میزان نفوذپذیری و مقاومت خاک در مقابل فرسایش (به علت ازدست رفتن ماده‌ی آلی) کاهش خواهد یافت. بدین ترتیب، فرسایش از یک رشد منطقی برخوردار خواهد بود که ممکن است به علت فقدان مواد قابل انتقال (تمام خاک فرسایش یافته باشد) یا کوچک بودن توان حمل (مقدار هرزآب و توان حمل آن برای دربر گرفتن و انتقال مواد فرسایش یافته کافی نیست) از رشد یاد شده ممانعت گردد. میزان فرسایش در اثر تراکم پوشش گیاهی نیز کاهش پیدا می‌کند. میزان رشد پوشش گیاهی نیز از یک نظم و منطق خاص پیروی می‌نماید. پوشش بیش‌تر سبب سایه دار شدن خاک و کاهش تبخیر شده و میزان نفوذپذیری خاک را افزایش می‌دهد و در آخر فصل، رطوبت بیش‌تری برای رشد خاک فراهم خواهد کرد. این تأثیر مثبت در اثر رقابت بین نباتات مختلف برای استفاده از آب، نور، و مواد غذایی کاهش می‌یابد. فرسایش، میزان رشد نبات را به علت کاهش مواد غذایی و ترکیبات آلی و میزان رطوبت کاهش خواهد داد.
چگونگی حل معادلات غیر خطی، تصویری از پویایی و یا پایایی سیستم پس از واسنجی با اعداد حاصل از نتایج آزمایش‌ها ارائه خواهد داد. یک مدل کامل، عوامل متعددی را به کار می‌گیرد. از جمله برای بیان اثرات چرای احشام باید عاملی را در نظر بگیرد. تغییرات مدل‌ها می‌توانند محل رشد گونه‌های گیاهی را که در مصرف آب، کم و بیش دارای کارایی هستند مشخص نمایند. این امر برای ما دارای ارزش زیادی است زیرا گونه‌های گیاهی خیلی کارآمد در مناطق مختلف را به ما معرفی می‌نماید و می‌دانیم گیاهان با کارایی بیش‌تر بهتر قادرند با فرسایش به مبارزه برخیزند و در طرح‌های حفاظت خاک مورد استفاده قرار گیرند.
منبع: راسخون