بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به محدودیت منابع آب، استفاده بهینه از آب در ایران ضروري است. اعمال مد یریتصح یحو بهکارگ یري تکنیک هاي پیشرفته به منظور حفظ ذخیره رطوبتی خاك ازجمله اقدامات مؤثر بر بهبود بهره بردار ي از منابع محدود آب میباشد. یکی از راهکارهاي استفاده بهینه از منابع آب و حفظ آن استفاده از زئولیت است. بهمنظور بررسی اثر سطوح مختلف زئولیت بر برخی خصوصیات فیزیکی خاك نظیر ظرفیت نگهداري آب، جرم مخصوص ظاهري، پایداري خاکدانهها و تخلخل کل خاك آزمایشی در قالببلوك کاملاً تصادفی با پنج سطح زئولیت 0 - ، 0/5، 1 ، 1/5، 2 گرم در کیلوگرم خا ك - در چهار تکرار انجام شد. رطوبت خاك در مکش هاي 10 تا 1500 کیلو پاسکال در 7 نقطه تعیین شد. نتایج نشان داد کاربرد زئولی ت بر رو ي برخی خصوصیات فیزیکی خاك در سطح یک درصد تأثیر معنیداري دارد. کاربرد زئولیت در سطح 2 گرم در کیلوگرم نسبت به سطح صفر سبب افزایش پایداري خاکدانهها و تخلخل کل خاك شد،ول ی جرم مخصوص ظاهر ي خاك را کاهش داد. همچنین نتایج نشان داد افزودن زئولیت به خاك باعث افزایش نگهداشت آب در مکش هاي مختلف میشود. از طرفی کاربرد 2 گرم زئولیت در کیلوگرم خاك علاوه بر بالا بردن رطوبت در نقطه ظرفیت زراعی از %16 به %19، آب قابلاستفاده را به می زان 1/33 برابر نسبت به شاهد افزایش می دهد.
واژههاي کلیدي: پایداري خاکدانهها، تخلخل خاك، زئولیت، منحنی رطوبتی خاك
مقدمه
ایران سرزمینی کم آب و خشک است - میانگین بارش سالانه 249 میلیمتر - . میزان کل آب مصرفی سال یانه یا ران، حدود 86/5 میلیارد مترمکعب است. از این مقدار حدود 80 میلیارد مترمکعب - عنی یب یش از 90 درصد - آن در بخش کشاورزي مصرف می شود که %65 این مقدار - یعنی بیش از 50 میلیارد مترمکعب - ، به علت شیوههاي غلط آبیاري هدر میرود - س یادت، . - 1377 از 18/32 میلیون هکتار اراضی مطالعه شده حدود یک میلیون هکتار از اراضی بدون هیچگونه محدودیتبرا يکشت محصولات مختلف به صورت آبی تشخیص داده شده و بقیه اراضی به نوعی داراي محدودیت کشت است که یا ن خود کی ی از مهم ترین چالشها محسوب میگردد - بلالی، . - 1389 افزودن مواد اصلاحی به خاك براي افزا یشکارا یی مصرف آب و بهبود خواص فیزیکی خاك یکی از مهمترین راههاي مقابله با کمبود آب بشمار میرود - نورافکن، . - 1386 ازجمله یا ن مواد اصلاحی میتوان به کانیهاي زئولیت اشاره کرد. زئولیت ها یک آلومینوسیلیکات کریستاله طبیعی و جز کانیهاي قالب در سنگها ي رسوبی هستند. زئولیت ها در سنگ هاي با سن، سنگ شناسی و ژئولوژي مختلف ایجاد میشوند و بهعنوان یک شاخص ارزشمند در سنگ هاي مادري رسوبی و رسوبات محیط هستند. ازلحاظ ساختاري زئولیت ها تکنو سیلیکات هایی هستند که نشاندهنده یک ساختار سه بعدي شامل کاتیون هاي موردنیاز براي تعادل بار الکتریکی واحدهاي تتراهدرال آلومینی وم و سیلیس یم هستند - سهرابی و میخک، . - 1392 نتایج تحقیقاتی که تاکنون انجامشده است حاکی از نقش مفی د و کارآمد زئولی ت ها در بهبود ویژگیهاي خاك از طریق تغییر ساختمان خاك، افزایش میزان دسترسی گیاه به آب و کاهش چسبندگی ذرات خاك میباشد - اکسیوبین و ژانبین1، . - 2001 زئولیت ها از طریق افزایش شدید تبادل کاتیونی خاك و با ایجاد یک حالت پیوستگی انتخابی براي آمونیوم و پتاسیم، موجب بهبود ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن خاك میشوند - یاسودا و همکاران 2، . - 1995 برخلاف کان یها ي رس ی، در زئولیت ها چارچوب ساختمانی به اندازه کافی باز است و میتواند مولکولهاي آب را هم مشابه کاتیونها در خود جاي دهد. یا ن ویژگی یعنی باز بودن ساختمان خاك، باعث به وجود آوردن خواص وی ژه و منحصربه فرد زئولی ت ها شده است - یاسودا و همکاران، . - 1998 صادقی لاري - 1387 - در تحقیقی اثر زئولیت سدیمی را بر نگهداشت نیترات سدیمی در چهار سطح کاربرد 0، 2، 4 و 8 گرم زئولیت در کیلوگرم خاك بررسی کرد. وي بیان کرد: کاربرد 2، 4 و 8 گرم زئولیت سدیمی در کیلوگرم خاك باعث افزایش سرعت آب در منافذ خاك، کاهش شستشوي نیترات و به طبع آن افزایش حاصلخ یزي خاك میشود. عابد ي کوپایی و کاظمی - 1384 - نشان دادند که کاربرد 6 درصدي زئولیت در خاك مقدار رطوبت قابل استفاده خاك را ب یشاز سا یر موارد و درصدها افزایش میدهد و باعث کاهش 30 درصدي نیاز آبی سرو نقره اي در سطح استفاده 6 درصد میشود. کاوسی و رحیمی - 1382 - ، در آزمایشی به بررسی تأثیر مصرف زئولیت بر روي گیاه برنج پرداختند که نتا یجنشان م یدهد کاربرد زئولیتها علاوه بر بهبود ساختمان و افزایش فعالیت هاي بیولوژیکی خاك در تنظیم pH خاكهاي اسیدي و جلوگیري از مصرف بیرویه مواد اصلاحکننده همچون آهک مؤثر میﺑﺎﺷﻨﺪ. اکاترینا و همکاران - 2002 - 3 نشان دادند که زئولی ت کلینوپتیولای ت و کمپوست روي خصوصیات خاك مؤثر است. آن ها این آزمایش را با سه تیمار خاك - شاهد - ، خاك با زئولیت و خاك با کمپوست در قالب طرح بلوك کاملاً تصادفی با 4 تکرار انجام دادند نتایج نشان داد که زئولیت باعث افزایش PH و قابلی ت تبادل پتاسیم میشود. یاسودا و همکاران - 1995 - ، تغییرات نگهداري آب را در اثر اضافه کردن زئولیت به خاك شنی بررسی کردند. آنها با برازش مدل ون گنوختن به منحنی رطوبتی به افزایش مقدار رطوبت قابل دسترس پی بردند. همچن ین در تحقی ق دگری ي از یاسودا و همکاران - 1998 - اثر زئولیت بر کنترل آب و شوري در خاك بررسی شد. طی این آزما یش زئولی ت علاوه برافزایش ظرفیت نگهداري آب به عنوان یک ملایم کننده زیان شوري براي گیاهان تحت آبیاري با آبشور معرفی شد. اکسیوبین و ژانبین - 2001 - ، نشان دادند که افزودن زئولیت به خاك باعث افزایش نفوذپذیري از 7 تا 30 درصد درش یبها ي آرام و ب یش از 50 درصد درشیب هاي تند میشود و باعث افزایش رطوبت از 0/4 تا 1/8 درصد در شرایط خشک و 5تا 15 درصد در شرا یط معمولی میشود. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تأثیر سطوح مختلف زئولیت بر برخی خصوصیات فیزیکی و منحنی مشخصه رطوبتی خاك با بافت لؤم شنی میباشد.
مواد و روشها
براي بررسی تأثیر سطوح مختلف زئولیت بر برخی خصوصیات فیزیکی خاك نظیر جرم ظاهري خاك، تخلخل و پای داري
خاکدانه ها آزمایشی در قالب طرح بلوك هايکاملاً تصادفی با پنج تیمار مصرف زئولی ت z0 - ، z0/5، z1، z1/5 و - z2 به ترتیب شامل صفر - شاهد - ، 1/5،0، 1/5 و 2 گرم زئولیت در کیلوگرم خاك در چهار تکرار در شرایطگلخانه ابهي مدت 4 ماه اجرا گردید. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاك مورداستفاده در جدول - 1 - آمده است. برا ي آمادهساز يگلدان ها، ابتدا 7/5 کیلوگرم خاك با بافت لؤم شنی و سطوح مختلف زئولیت بر اساس تیمارها به گلدانها منتقل گردی د. در ته گلدانها از شن درشت به عنوان زهکش استفاده شد. همچنین دور آبیاري در تمام دوره رشد یکسان پنج روز در نظر گرفته شد. بعد از اتمام دورهيرشد، خاك هر گلدان کاملاً مخلوط گردید و یک کیلوگرم از خاك هر گلدان را که نماندهی يکل گلدان ها بود نمونه برداري و براي تعیین برخی خصوصیات فیزیکی خاك به آزمایشگاه خاکشناسی منتقل شد. براي تعیی جرمن مخصوص ظاهري خاك از روش استوانه و براي پایداري خاکدانه ها از روش الک تر استفاده شد. همچنین براي به دست آوردن تخلخل از رابطه - 1 - استفاده شد:
هر تیمار شامل 4 تکرار بود. سپس درصد وزنی رطوبت براي هر تیمار در هفتمکش - 0/1، 0/2، 0/3، 1، 3، 5 و 15 بار - توسط دستگاه صفحات فشاري اندازه گیري شد. براي آماده سازي نمونههاي تیمارشده برا ي قرار دادن در دستگاه صفحات فشاري به طریق زیر عمل شد:
ابتدا صفحه سرامیکی دستگاه مذکور به مدت 24 ساعت اشباع شد. سپس در ته حلقه هاي پلاستیکی به قطر 5 سانتیمتر و ارتفاع 1 سانتیمتر، قطعه کاغذ صافی قرار داده شد. سپس درون حلقهها با نمونه خاك هاي تهیه شده پر شدند. نمونهها به مدت 24 ساعت با آب مقطر اشباع شدند. سپس نمونه هاي اشباعشده درون دستگاه تحت مکش هاي موردنظر قرار گرفت. پس از توقف جریان خروجی آب که نشاندهنده به تعادل رسیدن رطوبت درمکش واردشده بود، نمونهها از دستگاه خارج و بلافاصله توزین شد. سپس نمونه ها در درون آون به مدت 24 ساعت در دماي 105 درجه سانتی گرادقرارگرفته تا کاملاً خشک شوند. در مرحله بعد رطوبت وزنی آنها طبق رابطه - 2 - تعیین شد.
