زیست مهندسی در ایران: تجربه های گذشته و چشم انداز آینده

سابقه و هدف: تکنیک های زیست مهندسی با کارکرد های چندگانه و قابلیت استفاده در سطوح وسیع، مزایایی مانند پایداری بالا در طول زمان، قابلیت خودتجدیدی، خودترمیمی و سازگاری با تغییرات محیطی دارند. بیشتر پژوهش های زیست مهندسی بر سیستم ریشه و نقش آن در تثبیت و مسلح سازی خاک متمرکز بوده است، بنابراین برآورد ویژگی های زیست فنی (شامل پراکنش و مقاومت مکانیکی) ریشه گونه های مختلف به عنوان ورودی مدل های برآورد مسلح سازی، اهمیت زیادی دارد.مواد و روش ها: برآورد مسلح سازی، نیازمند داده های پراکنش و مقاومت مکانیکی است. تاکنون در ایران برای بررسی پراکنش و تراکم سیستم ریشه، اغلب از روش های مخرب نمونه برداری دیواره پروفیل و هسته خاک با تاکید بر برخی گونه های درختی (راش، ممرز، توسکا، افرا پلت، بلندمازو، انجیلی، ون، نوئل، بلوط ایرانی، بلوط وی ول، زرد تاغ، بید، گز و حرا) استفاده شده است. پروفیل های مورد استفاده با ابعاد ثابت و در بالا یا پایین دست نمونه های روی شیب و یا در پایین دست و در دو یا سه فاصله افقی از تنه حفر شده اند. ویژگی های مکانیکی چندین هزار نمونه ریشه از گونه های درختی مذکور در رویشگاه ها (هیرکانی، زاگرس، بیابانی، کران آبی و کشندی) و تیمارهای متفاوت نیز در آزمایشگاه توسط دستگاه اینسترون استاندارد اندازه گیری و بررسی شده اند. نمونه های ریشه برای آزمایش مکانیکی، با حفر چاله هایی نزدیک به پایه ها استخراج و در فاصله انتقال از عرصه به آزمایشگاه، ریشه ها برای جلوگیری از پوسیدگی قارچی و خشک شدن، با محلول الکل ۱۵ درصد مرطوب و در دمای چهار درجه سانتی گراد تا زمان انجام آزمایش نگهداری می شوند. به تازگی فقط در یک پژوهش جدید در ایران، دستگاه ریشه کش درجا با توان ۱۰ کیلونیوتن برای اندازه گیری مقاومت مکانیکی در جنگل های کشندی استفاده شده است.نتایج: با جمع بندی داده های به دست آمده، دامنه میانگین نسبت سطح ریشه به سطح خاک به عنوان شاخص تراکم، بسیار وسیع و حدود ۱۵/۰ تا ۶/۲ درصد بوده است. عوامل زیادی مانند نوع گونه، تنوع درون گونه ای، مقدار شیب، وضعیت سلامت پایه ها، دخالت های انسانی، جهت اعمال تنش غالب، ارتفاع از سطح دریا و کلاسه قطری تنه درختان، سن و فاصله های افقی و عمودی از تنه بر مقدار این شاخص، تاثیر معنی دار دارند. نتایج نشان داده اند که افزایش در شیب، قطر تنه، ارتفاع از سطح دریا و سن باعث افزایش تراکم ریشه می شود، درحالی که بیماری، آفات و گلازنی، کاهش تراکم ریشه ها را به دنبال دارد. مقدار مقاومت مکانیکی، تابع نوع گونه، آفات و بیماری ها، گلازنی، شیب، باد غالب، فصل، ارتفاع از سطح دریا، سن و کلاسه قطری تنه است. به طورکلی، فصل خزان، افزایش قطر تنه و ارتفاع از سطح دریا و وجود تنش های شیب و باد غالب باعث افزایش مقاومت مکانیکی و بروز بیماری و آفات و گلازنی باعث کاهش مقدار این پارامتر می شوند. در ایران، دامنه میانگین نیروی کششی، مقاومت کششی و مقاومت به بیرون کشیدن (فقط در یک پژوهش) به ترتیب حدود ۱۷ تا ۱۴۵ نیوتن، سه تا ۴۵ مگاپاسکال و ۱۹/۱ کیلونیوتن گزارش شده اند.نتیجه گیری: باتوجه به موارد ذکرشده، اطلاعات مورد نیاز برای مدل های کلاسیک مسلح سازی در ایران حداقل درمورد برخی گونه ها وجود دارد، اما چنانچه هدف، استفاده از مدل های نوین باشد، بهتر است از دستگاه ریشه کش درجا برای برآورد ویژگی های مکانیکی استفاده شود. درضمن، درمورد معماری، پراکنش و تراکم ریشه ها نیز هنوز دو کمبود اطلاعاتی در پژوهش های زیست مهندسی ایران دیده می شود که شامل کسب داده ها از روش استخراج کامل درخت و در مرحله بعد، توسعه مدل های آلومتریک مختص زیست مهندسی هستند.