بخشی از مقاله
چکیده
مواد آلی و برخی اصلاحکنندههای شیمیایی میتوانند موجب بهبود خصوصیات خاک شوند، در این پژوهش بهمنظور بررسی تأثیر کاربرد پلیآکریلآمید، کمپوست زباله شهری و ورمیکمپوست بر برخی از خصوصیات فیزیکی خاک، اصلاحکنندههای آلی طبیعی و مصنوعی هرکدام در دو سطح شامل صفر و 65 گرم بر مترمربع پلیآکریلآمید، صفر و سه کیلوگرم بر مترمربع کمپوست زباله شهری و صفر و سه کیلوگرم بر مترمربع ورمیکمپوست در مزرعه اعمال گردید. بعد از یک دوره 8 ماهه، پارامترهای حد روانی، حد خمیری و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک اندازهگیری شد. نتایج نشان داد کاربرد تیمارها بر حد روانی خاک اثر معنیدار نداشت. تیمار 65 گرم بر مترمربع پلیآکریلآمید دارای بیشترین حد خمیری و همچنین تیمار 3 کیلوگرم بر مترمربع ورمیکمپوست دارای بیشترین هدایت هیدرولیکی اشباع نسبت به شاهد شد.
واژههای کلیدی: اصلاح خاک، پلیآکریلآمید، کمپوست زباله شهری، ورمیکمپوست
مقدمه
استفاده و مدیریت بهینه ماده آلی یک جنبه مهم تولید پایدار در سیستمهای زراعی است. مواد آلی یک عنصر کلیدی در کیفیت خاک محسوب میشود. این عنصر در چرخه عناصر غذایی، ساختمان خاک، قابلیت استفاده آب و خصوصیات زیستی خاک نقش مؤثری ایفا میکند - رسولی و مفتون، . - 1389 مواد آلی به علت اثرات سازندهای که بر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک دارند بهعنوان یکی از ارکان مهم حاصلخیزی خاکها شناخته میشوند. لذا استفاده عملی از کلیه راههایی که بتواند مواد آلی خاک را افزایش دهد و یا حداقل مواد موجود در خاک را در حد قابل قبولی حفظ نماید از اولویت خاصی برخوردار است. جلوگیری از سوزاندن کاه و کلش پس از برداشت محصول، قرار دادن کود سبز در گردش زراعی، حفظ مواد آلی با اعمال مدیریتهای زراعی و استفاده از کمپوست بهدست آمده زبالههای خانگی و فاضلابهای شهری بایستی موردتوجه قرار گیرد - پورشیرازی و همکاران، . - 1390 کربن آلی خاک و سرعت تجزیه آن از فاکتورهای کلیدی در خاکدانهسازی هستند. ساختمان خاک و پایداری خاکدانه بهطور مستقیم با میزان ماده آلی خاک ارتباط مییابد. رابطه قوی بین خاکدانهسازی و مقدار کربن آلی خاک وجود دارد. کربن آلی، خاکدانهسازی را تقویت و خاکدانهها، کربن آلی را احاطه کرده و بهاینترتیب سرعت تجزیه آن کاهش مییابد. کربن آلی درون خاکدانه، سرعت تجزیه کمتری از کربن آلی بیرون خاکدانه دارد . - Six et al., 2000 - ماده آلی اضافهشده به خاک سبب چسبندگی بیشتر ذرات خاک و درنتیجه افزایش پایداری خاکدانه در برابر آب، منافذ زیستی، گردش هوا در منافذ که جهت رشد گیاهان و میکروارگانیسمها ضروری است میشود - قدسی و همکاران، . - 1393
افزودنیهای خاک ازلحاظ نوع، روش مصرف، کیفیت دسترسی، قیمت و کارآیی بسیار متنوع هستند. در این میان پلیمرها از مهمترین و رایجترین افزودنیها هستند که برای بهبود خصوصیات فیزیکی خاک استفاده میشوند . - Lado et al., 2004 - انجام پژوهش در ارتباط با استفاده از افزودنیهای پلیمری بهمنظور اصلاح خصوصیات فیزیکی خاک بهعنوان یکی از تیمارهای مهم مدیریت منابع خاک و آب از اوایل سال 1950 شروع شد؛ اما کاربرد پیشرفته پلیآکریلآمید به اواخر دهه 1990 برمیگردد
پلیمرهای شیمیایی ازجمله پلیآکریلآمید با جذب بر روی ذرات خاک موجب تقویت پیوستگی آنها به هم و افزایش پایداری خاکدانهها میشود، درنتیجه موجب افزایش نفوذ آب و کاهش فرسایش و رواناب و جلوگیری از تشکیل سله در خاکهای شور سدیمی میشود - شهبازی و همکاران، . - 1384 پلیآکریلآمید با فرمول شیمیایی - H2-CH-CO-NH2 - n یک پلیمر مصنوعی محلول در آب است که از مونومرهای آکریلآمید ساخته میشود و بهعنوان اصلاحکننده ساختمان خاک بهکار رفته است. پلیآکریلآمید به دلیل دارا بودن وزن مولکولی بالا و میزان جذب بالای آن توسط ذرات خاک، در سطح باقیمانده و یک شبکه در اطراف خاکدانهها تشکیل میدهد که این امر به پایداری خاکدانهها کمک میکند. از این نظر در مهار هدر رفت خاک مؤثر بوده وطبیعتاً کاربرد پلیآکریلآمید در مهار هدر رفت خاک را تأیید نموده است - صادقی و همکاران، . - 1394 این ماده غیرسمی بوده و پس از 4 تا 7 سال، بسته به نوع پلیمر در خاک بهوسیله میکروارگانیسمها تخریب میشود
. - Nadler et al., 1996 -
همت و همکاران - Hemmat et al., 2010 - تأثیر چند ماده اصلاحکننده آلی طبیعی را بر حد روانی یک خاک لوم رسی سیلتی به مدت 7 سال بررسی کردند . در این مطالعه مقادیر 0، 25، 50، 100 مگاگرم بر هکتار کمپوست زباله شهری، لجن فاضلاب و کود حیوانی - کود گاوی - بکار برده شد. نتایج مطالعه نشان داد که حد روانی به میزان 40/9 درصد در خاک تیمار شده افزایش یافت. تفاوت نوع اصلاحکنندهها تغییر چشمگیری بر مقدار حد روانی نداشت. نتایج تحقیق حسین ملکاوی و همکاران - Husein Malkawi et al., 1999 - نشان داد که در اثر اضافه کردن 20 درصد کربن آلی به یک خاک رسی ایلایتی، حد روانی به میزان 20 درصد افزایش پیدا میکند، علت آن شاید به خاطر اختلاف در خصوصیات ذاتی خاک، مقدار و مینرالوژی رس، نوع و ویژگی مواد آلی مورداستفاده در آزمایش باشد. در مطالعهی باقری و افراسیاب - Bagheri and Afrasiab, 2013 - افزودن سوپر جاذب و ورمیکمپوست به خاک باعث کاهش جرم مخصوص ظاهری و افزایش تخلخل و هدایت هیدرولیکی اشباع شده است که اثر ورمیکمپوست در افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع و تخلخل معنیدار بوده است. بدین منظور هدف از تحقیق حاضر تأثیر پلیآکریلآمید، کمپوست زباله شهری و ورمیکمپوست بر برخی از خصوصیات فیزیکی خاک میباشد.
مواد و روش
این پژوهش در مزرعه تحقیقاتی دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان انجام شد. مواد اصلاحی شامل پلیآکریلآمید با مقادیر صفر و 65 گرم بر مترمربع، کمپوست زباله شهری با مقادیر صفر و سه کیلوگرم بر مترمربع و ورمیکمپوست با مقادیر صفر و سه کیلوگرم بر مترمربع پس از اضافه شدن به خاک بهوسیله شخم تا عمق 20 سانتیمتری با خاک مخلوط شدند. آزمایش بهصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار، در کرتهایی به ابعاد چهار مترمربع اجرا شد. بعد از 8 ماه از اعمال تیمارها 16 - شهریورماه تا 16 اردیبهشتماه - نمونهبرداری خاک از عمق 0-20 سانتیمتری انجام شد، سپس نمونهها هوا خشک شد و پس از گذشتن از الک 2 میلیمتری برخی از پارامترهای فیزیکی خاک اندازهگیری گردید.
اندازهگیری حد روانی - LL - با استفاده از دستگاه کاساگراند و حد خمیری - PL - به روش فتیله صورت پذیرفت. برای بهدست آوردن هدایت هیدرولیکی اشباع - KS - نمونهها نیز از روش بار افتان استفاده گردید. درنهایت کلیه دادهها توسط نرمافزار SAS مورد آنالیز قرار گرفت و مقایسه میانگین توسط آزمون توکی در سطح احتمال 5 درصد انجام شد. برخی خصوصیات خاک موردبررسی در جدول - 1 - نشان داده شده است.
جدول -1 خصوصیات خاک موردآزمایش
نتایج و بحث
جدول 2 نتایج تجزیه واریانس تأثیر فاکتورهای موردمطالعه بر ویژگیهای حد روانی، حد خمیری و هدایت هیدرولیکی اشباع را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود اثر پلیآکریلآمید روی حد خمیری در سطح احتمال یک درصد معنیدار است. اثر ورمیکمپوست بر هدایت هیدرولیکی اشباع در سطح احتمال پنج درصد معنیدار است. سایر اثرات ساده و متقابل بر روی هیچیک از ویژگیها معنیدار نیست - جدول . - 2
جدول -2 نتایج تجزیه واریانس اثرات حد روانی، حد خمیری و هدایت هیدرولیکی اشباع
نتایج جدول مقایسه میانگین اثرات اصلی - جدول - 3 نشان داد که دو سطح مصرفی پلیآکریلآمید هیچگونه تأثیر معنیداری بر روی پارامترهای حد روانی و هدایت هیدرولیکی اشباع نداشت ولی کاربرد مقدار 65 گرم بر مترمربع پلیآکریلآمید باعث افزایش حد خمیری شد. صفری و همکاران - 1390 - نشان دادند که هر دو مقدار مصرفی پلیآکریلآمید 0/125 - و 0/25 گرم بر کیلوگرم خاک هوا خشک - رطوبت حد خمیری را به میزان 25 درصد نسبت به شاهد و بهطور معنیدار افزایش داد. بریان - Bryan, 1992 - آزمایشات وسیعی را در 10 نمونه خاک تخریب یافته با ماده آلی کم و بافتهای مختلف شامل لوم، لوم رسی، لوم رس شنی و رسی انجام داد. وی برای اصلاح شرایط فیزیکی خاک از چند نوع اصلاحکننده با نامهای تجاری SEPRAN AP30 - پلیآکریلآمید آنیونی - ، ELVANOL 71-30 - پلی وینیل الکل - ، SUPER FLOC N300 - پلیآکریلآمید غیریونی - ، CYANAMER P26 - پلیآکریلآمید غیریونی - و NORPAK - پلیمر آنیونی سوپر جاذب - به ترتیب در غلظتهای 0/05، 0/025، 0/1، 0/1 و 0/05 درصد وزنی استفاده کرد. نتایج آزمایش وی نشان داد که استفاده از این اصلاحکنندهها باعث افزایش معنیدار - سطح احتمال یک درصد - میانگین رطوبت حد خمیری نسبت به تیمار شاهد شد . نتایج مقایسه میانگین اثرات اصلی - جدول - 3 نشان داد کاربرد کود ورمیکمپوست در دو سطح صفر و 3 کیلوگرم بر مترمربع هیچگونه تأثیر معنیداری بر حد روانی و حد خمیری خاک نداشته است ولی کاربرد مقدار 3 کیلوگرم بر مترمربع ورمیکمپوست باعث افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع شد. هدایت هیدرولیکی اشباع به مقدار زیادی بهاندازه خلل و فرج خاک بستگی دارد. ورمیکمپوست یک ماده آلی غنی از کربن آلی خاک است، کربن باعث ارتباط بین ذرات خاک، کاهش جرم مخصوص ظاهری و افزایش تخلخل و درنتیجه افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع میشود. افزایش ماده آلی خاک در پی افزودن ورمیکمپوست به خاک، تأثیر مثبتی بر خاکدانهسازی خاک دارد و باعث افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک میشود. این امکان نیز وجود دارد که فعالیت موجودات زنده و حفرههای ایجادشده درنتیجه رفتار آنها باعث افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک گردد. افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع از تیمار حاوی ورمیکمپوست را میتوان با توجه به کاهش جرم مخصوص ظاهری و افزایش تخلخل در آنها آنالیز کرد؛ زیرا در بسیاری
