بخشی از مقاله
چکیده
این پژوهش با هدف بررسی تاثیر کاربرد بیوچار - کاه و کلش برنج - و ماده آلی - کود گاوی - در دو نوع خاک - سبک و سنگین - انجام شد. بیوچار و ماده آلی در سه سطح 0، 1/5 و 3 گرم در کیلوگرم به خاکها اضافه شد. آزمایشات در سه تکرار و مراحل انکوباسیون در دو زمان 4 و 8 ماه انجام گردید. الگوی آماری مورد استفاده در این آزمایش، اسپیلیت پلات بر پایه طرح کاملاُ تصادفی بود. نتایج نشان داد که افزودن بیوچار و ماده آلی به خاک، باعث کاهش معنیدار جرم مخصوص ظاهری خاک شد. افزودن بیوچار و ماده آلی، تاثیر مثبتی در ظرفیت مزرعه - FC - و میانگین وزنی قطر خاکدانه - MWD - داشت و باعث افزایش معنیدار این ویژگیها شد.
کلید واژه: بیوچار، پیرولیز، جرم مخصوص ظاهری، میانگین وزنی قطر خاکدانه
مقدمه
بیوچار زغال زیستی تهیه شده از پیرولیز زیتوده1 می باشد، پیرولیز فرآیندی است که مواد آلی تحت شرایط اکسیژن پایین و در اثر گرما تجزیه می شوند . - Lehman and Joseph, 2009 - امروزه اهمیت بیوچار از لحاظ تاثیری که بر خاک دارد نظیر بهبود حاصلخیزی خاک، ذخیره کربن خاک و تصفیه آب خاک مورد توجه قرار گرفته است
. - Kuhlbusch and Crutzen, 1995 -
در کنار اثرات بیوچار بر خصوصیات شیمیایی خاک، بهبود خصوصیات فیزیکی خاک توسط آن نیز مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار متخلخل بیوچار باعث به وجود آمدن جرم مخصوص ظاهری پایین آن میشود. بسته به نوع مواد خام بیوچار و شرایط تولید آن، جرم مخصوص ظاهری بیوچار بین 0/ 08 تا 1/7 گرم بر سانتی متر مکعب میباشد . - Gundale and Deluca, 2006 - تفاوت معنی داری در مقدار جرم مخصوص ظاهری در اثر مصرف بیوچار در مقایسه با خاکهای بدون مصرف بیوچار توسط چندین محقق بیان شده است . - Laird et al, 2010 - با توجه به کاهش در مقدار جرم مخصوص ظاهری، حجم کل منافذ ماتریکس خاک با افزودن بیوچار، زیاد میشود.
همانند اثرات بیوچار بر جرم مخصوص ظاهری و تخلخل خاک، تاثیر آن در نگهداری آب در خاک به دلیل وجود ساختار بسیار متخلخل میباشد . - Ogawa et al, 2006 - تخلخل کل بیوچار تا 80 درصد حجم آن گزارش شده است . - Kinney et al, 2012 - افزایش در ظرفیت نگهداری آب و ظرفیت آب در دسترس - AWC - خاک شنی با افزودن بیوچار توسط چندین محقق گزارش شده است . - Abel et al, 2013 - همچنین افزایش در مقدار ظرفیت آب در دسترس در اثر افزودن بیوچار به همراه کمپوست توسط لیو و همکاران - Liu et al, 2012 - ذکر شده است. برای خاکهای لومی بهبود در ظرفیت آب در دسترس و برای خاک های رسی کاهش در این مقدار گزارش شده است.
یک خاک شنی ظرفیت نگهداری آب پایینی دارد که دلیل آن وجود منافذ بزرگ و متوسط است که همراه با مواد آلی خیلی کم یا بدون مواد آلی است. مولکول های آب تنها میتواند به وسیله نیروهای کاپیلاری جذب شوند. می توان حدس زد
زمانی که به یک خاک شنی بیوچار اضافه میشود یک تغییر و اصلاح در سیستم خلل و فرج خاک ایجاد شده و به وسیله جذب بیشتر مولکول های آب و ایجاد واحدهای متنوع به نگهداری آب کمک میکند.
خاک هایی که فشرده هستند و دارای پتانسیل نفوذپذیری کمی هستند می توانند اشباع شوند، رشد ریشه را محدود کنند و باعث کاهش محصول شوند. اگر سیستم خلل و فرج خاک اصلاح شود، قابلیت هدایت آبی افزایش مییابد که بیوچار به این امر کمک می کند . - Hillel., 1980 - خصوصیات بیوچار نسبت به مواد آلی زغال نشده1 بسیار متفاوت است. بارز ترین تفاوت شیمیایی بین بیوچار و دیگر مواد آلی، وجود نسبت های زیاد کربن حلقوی و ترکیب شدن این ساختار حلقوی کربن با یکدیگر است - Schmidt and Noack, 2000 - که دلیل روشنی برای پایداری بالای بیوچار است.
با توجه به اینکه افزودن بیوچار و مواد آلی خصوصیات خاک را تغییر میدهد، هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر بیوچار و ماده آلی بر برخی خصوصیات فیزیکی دو نوع خاک با بافت متفاوت در دو زمان 4 و 8 ماه میباشد
مواد و روش ها
این پژوهش به صورت گلدانی در گلخانه تحقیقاتی گروه علوم خاک دانشکده علوم کشاورزی دانشگاه گیلان انجام شد. بیوچار - B - و کود گاوی - OM - در سطوح 1/5 و 3 درصد به طور یکنواخت با خاک گلدانها مخلوط و جهت انجام انکوباسیون آماده شدند. رطوبت گلدانها به صورت هفتگی با توزین آنها اندازه گیری شد و کمبود رطوبت تا حد FC با اضافه کردن آب مقطر تامین شد.
بافت خاک به روش هیدرومتر، میانگین وزنی قطر خاکدانه به روش الک تر، درصد رطوبت زراعی توسط دستگاه صفحه فشاری - Dane and Hopmans, 2002 - و جرم مخصوص ظاهری به روش کلوخه و پارافین - Klut, 1986 - اندازه گیری شد.
تحقیق به صورت کرت های خرد شده در زمان انجام شد. فاکتور اول شامل 5 تیمار شامل؛ شاهد، بیوچار در سطح 1/5 درصد، بیوچار در سطح 3 درصد - بیوچار تهیه شده از کاه و کلش برنج - ، ماده آلی در سطح 1/5 درصد، ماده آلی در سطح 3 درصد - ماده آلی به صورت کود گاوی پوسیده - و فاکتور دوم شامل بافت خاک - 2 نوع - و در 3 تکرار بود که در پایان 4 و 8 ماه آنالیز خصوصیات خاک روی آن انجام شد - در مجموع 60 گلدان تهیه شد که در زمان 4 ماه روی 30 گلدان و در زمان 8 ماه روی 30 گلدان مشابه آنالیز صورت گرفت - .
نتایج و بحث
نتایج آزمایشهای فیزیکی صورت گرفته بر روی نمونه های خاک به کار رفته در این بررسی در جدول 1 نشان داده شده است.
جدول -1 ویژگیهای فیزیکی نمونههای خاک
نتایج تجزیه واریانس ویژگیهای فیزیکی مورد مطالعه
اثرخاک، تیمار و اثر متقابل بافت خاک در زمان بر جرم مخصوص ظاهری خاک در سطح یک درصد معنیدار بود. معنی دار شدن اثر بافت خاک، به این دلیل است که دو بافت خاک استفاده شده دارای جرم مخصوص ظاهری اولیه متفاوتی بوده است. اثر خاک، زمان و اثرات متقابل خاک در زمان، تیمار در زمان و خاک در تیمار در زمان بر رطوبت زراعی خاک و اثر خاک، زمان و اثرات متقابل خاک در زمان، تیمار در زمان و خاک در تیمار در زمان بر میانگین وزنی قطر خاکدانه در سطح یک درصد معنی دار بود.
جرم مخصوص ظاهری خاک
نتایج حاصل از مقایسه میانگین اثر تیمار بر جرم مخصوص ظاهری - شکل - 1 نشان میدهد که تمام تیمارها نسبت به شاهد دارای کاهش معنی دار بوده و بیشترین کاهش مربوط به تیمار 3 درصد بیوچار بوده است. اختلاف معنی داری در اثر افزایش سطح تیمار در ماده آلی مشاهده نشد. همانطور که مشاهده میشود، تیمارهای بیوچار باعث کاهش بیشتر جرم مخصوص ظاهری خاک نسبت به تیمارهای ماده آلی شدهاند.
شکل -1 مقایسه میانگین اثر تیمار بر جرم مخصوص ظاهری خاک
آبل و همکاران - Abel et al., 2013 - کاهش در جرم مخصوص ظاهری پس از افزودن بیوچار و هیدروچار را به خاک گزارش کرده اند. آنها تخلخل کل در بیوچار را 82 درصد حجمی گزارش کردند. ژانگ و همکاران - Zhang et al., 2012 - گزارش نمودند که کاربرد بیوچار علوفهی گندم باعث کاهش جرم مخصوص ظاهری خاک شد. در مطالعات هِراس و همکاران - Herath et al., 2013 - نیز نتایج مشابهی به دست آمد.
کاهش جرم مخصوص ظاهری خاک به دو دلیل میتواند رخ دهد. دلیل اول مخلوط شدن مادهای با جرم مخصوص کمتر با خاک و دلیل دوم آن ناشی از تاثیرات غیر مستقیم ماده آلی است. به این ترتیب که ماده آلی موجب تشکیل ساختمان و دانهبندی خاک میشود و از این طریق جرم مخصوص ظاهری خاک را کاهش میدهد. علاوه بر این، با افزودن مواد آلی به دلیل افزایش تخلخل خاک، جرم مخصوص ظاهری کاهش می یابد . - Tejada and Gonzalez, 2006 -
