بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، تأثیر سطوح صفر، 0/4، 0/8، 1/6، 2/4 و 3/2 درصد وزنی زغالهای زیستی پوسته شلتوک برنج، تولیدی در دو دمای 250 و 450 درجه سانتیگراد بر و ویژگیهای مهم زیستی یک خاک قلیائی و تولید زیستتوده هوایی عدس - محصول اول - و گندم - محصول دوم - مطالعه شد. نتایج مطالعه گلخانهای نشان داد که خاکهای حاوی زغال زیستی، تفاوت معنیداری از لحاظ ویژگیهای زیستی و وزن خشک زیستتوده هوایی عدس در مقایسه با شاهد نداشتند. اما پس از برداشت گندم، تأثیرات مثبت زغال زیستی به ویژه زغال زیستی تولیدی در دمای 250 درجه سانتیگراد بر افزایش کربن زیستتوده و تنفس میکروبی خاک مشاهده شد. وزن خشک زیستتوده هوایی گندم نیز در تیمارهای زغال زیستی در مقایسه با شاهد افزایش معنیداری را نشان داد . بنابراین کاربرد زغال زیستی، علاوه بر توقف کربن در خاک میتواند با گذشت زمان موجب بهبود ویژگیهای زیستی خاک قلیائی و افزایش رشد گیاه نیز شود.
مقدمه
تغییر اقلیم در نتیجه افزایش انتشارگازهای گلخانهای به آتمسفر، یکی از مهمترین چالشهای فراروی بشر امروز است. تلاشهای زیادی برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای یا خنثی کردن انتشارات غیرقابل اجتناب از طریق توقف کربن در زیستبومها صورت گرفته است. در زیستبومهای خشکی، توقف کربن در خاک به عنوان گزینهای بسیار ارزشمند در نظر گرفته میشود زیرا میزان کربنی که در خاک میتواند ذخیره شود بسیار زیاد است . - Lehman, et al., 2006 - برای افزایش توقف کربن در خاک، دامنهای از نوآوریها شامل افزودن معدنیهای متوقف کننده کربن - De Jong, et al., 2011 - ، اصلاح خاک با پسماندهای تیمار شده - Farrel and Jones, 2009 - و انتقال کربن از طریق گیاهان به به زیر خاک - Jansson, et al., 2010 - و کاربرد کربن سیاه - زغال زیستی - تولیدی از پیرولیز - تجزیه حرارتی - زیستتوده - Lehmann et al., 2006 - پیشنهاد شدهاند. بیشتر کربن موجود در زغال زیستی به صورت آروماتیک و مقاوم به تجزیه در خاک است - Amontte and Joseph, .2009 - این ویژگی زغالزیستی، آن را ابزاری مناسب برای توقف طولانی مدت کربن و مقابله با تغییر اقلیم میسازد. همچنین زغال زیستی از طریق بهبود ویژگیهای فیزیکی - جرم مخصوص ظاهری، ظرفیت نگهداری آب و نفوذپذیری - ، بهینهسازی خصوصیات شیمیایی - حفظ عناصر غذایی - و تقویت فعالیتهای زیستی خاک میتواند منجر به افزایش رشد گیاه و بهبود عملکرد محصول گردد . - Yamato, et al., 2006 - زغال زیستی را میتوان از بقایای گیاهی و سایر پسماندهای زیستتوده که استفادهای ندارند تولید کرد که میتواند منافع دیگری نیز از لحاظ مدیریت پایدار پسماند داشته باشد . میزان کل بقایای کشاورزی تولیدی در جهان 4/6 میلیارد تن در سال است - Bentsen, et al., 2014 - و بخش قابلتوجهی از این پسماندها از قبیل بقایای برنج را میتوان برای تولید زغال زیستی به کار برد. مدیریت نادرست بقایای برنج از قبیل سوزاندن آن، موجب هدررفت قابلتوجه عناصر غذایی، آلودگی هوا و مشکلات سلامتی برای انسان میشود. بر اساس آمار منتشرشده وزارت جهاد کشاورزی، تولید برنج ایران در سال زراعی 92-93، حدود 2/3 میلیون تن بود - احمدی و همکاران . - 1394 با در نظر گرفتن 20 درصد وزن شلتوک به عنوان پوسته، 0/47 میلیون تن پوسته شلتوک برنج تولید شده است که میتواند منبع پایداری جهت تولید زغال زیستی باشد. اغلب مطالعات در مورد اثرات مثبت زغال زیستی در خاکهای اسیدی انجام گرفته است وذرات زغال زیستی پس از مخلوط شدن با خاک، قابلجداسازی نیستند. بنابراین قبل از کاربرد و توصیه آن در مقیاسهای بزرگ، مطالعه آزمایشگاهی کوتاه و درازمدت اثرات آن به ویژه تأثیر آن بر ویژگیهای زیستی خاک و گیاهان مختلف ضروری به نظر میرسد و این تحقیق با هدف ارزیابی تاثیر کاربرد زغال زیستی تولیدی از پوسته شلتوک برنج در دو دما بر ویژگیهای زیستی یک خاک قلیائی و تولید زیستتوده هوایی در کشت عدس- گندم انجام گرفت.
مواد و روشها
زغال زیستی نوع اول - B1 - و نوع دوم - B2 - از پوسته شلتوک برنج به ترتیب در دمای 250 و 450 درجه سانتیگراد تولید شدند. واکنش - pH - و قابلیت هدایت الکتریکی زغال زیستی در نسب جرمی - 1:20 - ، آب مقطر دیونیزه: زغال زیستی، تعیین شد . - Rajkovich et al., 2012 - اندازهگیری کربن، هیدروژن و نیتروژن زغالهای زیستی توسط روش احتراق خشک - متد دوماس - و دستگاه تجزیه عنصری انجام گرفت. خاک قلیائی مورداستفاده در این تحقیق از مزرعه تحقیقاتی دانشگاه تهران واقع در شهر کرج تهیه گردید. آزمایش گلخانهای با 11 تیمار: خاک بدون زغال زیستی - شاهد - ، خاک همراه با 0/4، 0/8، 1/6، 2/4 و 3/2 درصد وزنی زغالهای زیستی در شش تکرار انجام گرفت. ابتدا عدس - رقم سبز کوهین - در گلدانها کشت شد و70 روز بعد از کشت و با ظهور گل، برداشت زیستتوده هوایی در نیمی از گلدانها - سه تکرار از 6 تکرار - انجام گرفت. سپس گندم - رقم کرج - 1 در گلدانهای باقیمانده از مرحله اول کشت شد. پس از 60 روز و با ظهور گل، برداشت زیستتوده هوایی در تمامی گلدانها انجام گرفت. تعیین وزن خشک زیستتوده، با قرار دادن آن در آون در دمای 65 درجه سانتیگراد به مدت 48 ساعت انجام و دادههای وزن خشک زیستتوده هوایی به صورت گرم در یک بوته - g/plant - گزارش شد. پس از برداشت عدس و همچنین گندم، نمونههای خاک از گلدانها تهیه و در دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری شدند. کربن زیست توده میکروبی بر اساس تدخین خاک با کلروفرم اندازهگیری شد . - Jenikson, et al., 2004 - برای اندازهگیری تنفس میکروبی از روش ظرفهای درب بسته استفاده شد . - Cheng et al., 2013 - دادههای کربن زیستتوده و تنفس میکروبی خاک و وزن خشک زیستتوده هوایی پس از کشت عدس و گندم به طور جداگانه در سه تکرار و به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با دو فاکتور -1 - نوع و -2 سطح کاربرد زغال زیستی - با استفاده از نرمافزار SAS - 2014 - تجزیه و تحلیل شد. مقایسه میانگینها با آزمون چنددامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد صورت گرفت.
نتایج و بحث
برخی از خصوصیات خاک و زغالهای زیستی مورداستفاده در این تحقیق به ترتیب در جدولهای 1 و 2 آمدهاند. اثرات کاربرد زغال زیستی در دو بخش: الف - ویژگیهای زیستی خاک و ب - وزن خشک زیستتوده هوایی مورد بحث قرار گرفت.
جدول -1 ویژگیهای خاک موردمطالعه
جدول -2 ویژگیهای زغالهای زیستی
الف - ویژگیهای زیستی خاک
پس از برداشت عدس، تأثیر هیج یک از منابع تغییرات بر ویژگیهای زیستی خاک، معنیدار نبود - جدول - 3 و تیمارهای زغال زیستی در هیچ یک از ویژگیهای زیستی، تفاوت معنیدار با شاهد نداشتند - شکل . - 1 اما پس از برداشت گندم، اثر متقابل نوع × سطح کاربرد زغال زیستی بر کربن زیستتوده و تنفس میکروبی در سطح احتمال پنج درصد معنیدار بود - جدول . - 3 به طوریکه سطح 3/2 درصد زغال زیستی نوع اول، کربن زیستتوده میکروبی بیشتر و سطح 3/2 درصد زغال زیستی نوع اول و نوع دوم، تنفس میکروبی بیشتری در مقایسه با شاهد - بدون زغال زیستی - داشتند و تنفس میکروبی خاک در سطح 3/2 درصد زغال زیستی نوع دوم به طور معنیدار کمتر از سطح متناظر زغال زیستی نوع اول بود
جدول -3 تجزیه واریانس تأثیر زغال زیستی بر ویژگیهای زیستی خاک و وزن خشک زیستتوده هوایی
شکل -1 تأثیر الف - نوع و ب - سطوح کاربرد زغال زیستی بر کربن زیستتوده میکروبی پس از برداشت عدس
C، B1 و :B2 به ترتیب تیمارهای شاهد، زغال زیستی نوع اول و دوم، B - 0.4 - ، B - 0.8 - ، B - 1.6 - ، B - 2.4 - و :B - 3.2 - به ترتیب سطح 0/4، 0/8، 1/6، 2/4 و 3/2 درصد زغال زیستی
