بخشی از مقاله
چکیده
شور و سدیمی شدن خاک از جنبههای مهم تخریب اراضی بهویژه در مناطق خشک و نیمهخشک محسوب میشود که باعث کاهش عرضه عناصر غذایی و در نهایت افت رشد گیاه و عملکرد آن میگردد؛ بنابراین اصلاح این خاکها امری ضروری میباشد. در این راستا تحقیق حاضر با هدف امکان اصلاح یک خاک شور و سدیمی با بهرهگیری از یک ترکیب معدنی کلسیمدار - گچ - و یک ترکیب آلی - بیوچار - و همچنین بررسی استفادهی توأم و جداگانهی این مواد با نسبتهای متفاوت، در اصلاح خاک ذکر شده صورت پذیرفت. آزمایشها در قالب طرح بلوک کاملاً تصادفی با هفت تیمار شامل شاهد، 10 گرم بیوچار به ازای هر کیلوگرم خاک، 20 گرم بیوچار به ازای هر کیلوگرم خاک، %1 گچ، %2 گچ، %1 گچ10 + گرم بیوچار، %2 گچ 20 + گرم بیوچار در 3 تکرار به اجرا درآمد. نمونهها به مدت 3 ماه با اعمال نیاز آبشویی مناسب - LF=0.3 - آبیاری شدند. پس از 12 هفته برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شامل نسبت جذب سدیم - SAR - هدایت الکتریکی - EC - ، pH در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج جدول تجزیه واریانس، اثر نوع تیمار اصلاحی بر روی SAR، EC و pH خاک در سطح یک درصد معنیدار بود و نتایج مقایسهی میانگینها نشان داد که استفاده از گچ و بیوچار به تنهایی و همچنین بهکارگیری توأم این دو مادهی اصلاحکننده به همراه آبشویی، تأثیر معنیداری بر روی SAR، EC و pH خاک داشته و آنها را کاهش داده است. گرچه استفاده از گچ بهتنهایی تأثیر بیشتری بر سه خصوصیات ذکر شده داشته است.
کلمات کلیدی: بیوچار، گچ، خاک شور و قلیا،EC,SAR
مقدمه
در حال حاضر تخریب اراضی بهعنوان یک تهدید جهانی مطرح بوده و از جنبههای مختلف باعث کاهش محصول و افت عملکرد در اراضی کشاورزی میشود. یکی از علتهای تخریب اراضی، شور و سدیمی شدن خاک است که بخشهای وسیعی از مناطق خشک و نیمه خشک را تحت تأثیر قرار داده است. حدود نیمی از اراضی زیر کشت آبی دنیا در معرض تهدید شوری و سدیم قرار گرفتهاند . - 8 - خاکهای شور و سدیمی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی نامطلوبی دارند که باعث کاهش عرضه عناصر غذایی و در نهایت افت رشد گیاه و عملکرد آن میگردد 22 - و . - 21 مساحت خاکهای شور و خاکهای وابسته به آن در ایران بیش از 44/5 میلیون هکتار میباشد . - 5 - تحقیقات زیادی در زمینهی تأثیر سدیمی شدن خاکها بر خصوصیات فیزیکی آنها انجام گرفته است. نتایج این تحقیقات نشان میدهد که اولین شواهد تخریب، افزایش درصد سدیم تبادلی و پراکندگی ذرات خاک بوده که با فروپاشی خاکدانهها و پر شدن منافذ درشت، هدایت هیدرولیکی خاک را کاهش میدهد . - 24 - ازاینرو برای اصلاح خاکهای شور و سدیمی، روشهای متفاوتی توسط پژوهشگران مورد استفاده قرار گرفته است که یکی از آنها استفاده از منابع آلی است. هرچه ماده آلی یک خاک بیشتر باشد، به دلیل ایجاد فضای بین ذرات، جرم مخصوص خاک کاهش مییابد. نتایج مطالعات برخی محققان مانند پوجت و همکاران - 2000 - ، کای و واندن بیگارت - 2002 - و همچنین تجادا و همکاران - 2006 - نشان میدهد که با کاربرد مواد آلی، جرم مخصوص ظاهری کاهش مییابد. این پژوهشگران دریافتند که ماده آلی بهعنوان عامل سیمانی کننده عمل کرده و در همآوری ذرات برای تشکیل خاکدانههای مقاوم ضروری است. از طرفی مواد آلی یکی از عوامل اتصالدهنده ذرات اولیه بوده که باعث تشکیل و پایداری خاکدانه میشود. خاکدانه سازی و افزایش اندازه خاکدانهها، فضای تخلخل را افزایش داده و به این ترتیب، جرم مخصوص کاهش مییابد. در بسیاری از موارد برای اصلاح این قبیل خاکها - شور و سدیمی - فقط آبشویی املاح خاک صورت میگیرد و در صورت لزوم، احداث شبکه زهکش کافی است. لیکن علاوه بر موارد فوق، گاهی مصرف مواد اصلاحکننده نیز الزامی است. مواد اصلاحکننده معمولاً بهمنظور افزایش نفوذپذیری و خنثی نمودن اثرات میزان بالای سدیم به کار میروند، زیرا در حال حاضر روشهای اقتصادی بهتری وجود ندارد تا با بهکارگیری آنها سدیماملاح اضافی آب آبیاری را جدا نماید. مصرف مواد اصلاحی آلی و معدنی در خاکهای شور، میتواند سبب تعدیل اثرات شوری بر فعالیتهای میکروبی و ویژگیهای بیوشیمیایی آن گردد. ازآنجاکه هزینه اقتصادی تهیه مواد اصلاحکننده و همچنین در دسترس بودن آنها را نیز باید همواره مد نظر قرار داد، بنابراین باید سعی شود که علاوه بر مصرف مواد اصلاحکننده آلی و معدنی، این مواد ارزان قیمت و در دسترس باشند . - 2 -
بیوچار یک باقیماندهی جامد حاوی کربن است که در شرایط گرمایی و در شرایط محدود اکسیژن و درجه حرارت پایین <700 - درجه سانتیگراد - تولید شده که این فرایند تحت عنوان پیرولیز در دمای کم است و مادهی جامد حاصل از آن دارای زیتودهی غنی از کربن میباشد . - 27 - دمای تولید و نوع مادهی خام دو فاکتور اصلی تغییر دهندهی ویژگیهای بیوچار است . - 13 - تقریباً نیمی از وزن زیتودهی خشک را کربن خالص تشکیل میدهد که اگر زیتوده در هوای آزاد تجزیه شود تقریباً تمام کربن آن به اتمسفر آزاد میشود. انواع مختلف مواد میتواند بهعنوان مادهی اولیه برای تولید بیوچار استفاده شود که از این دسته مواد میتوان به ضایعات چوب، کودهای دامی و بقایای محصولات کشاورزی اشاره کرد. این مزیت بیوچار که از گسترهی وسیعی از زیتودهها قابل تولید است و همچنین توانایی گوناگون آن باعث شده که بیوچار بهعنوان یک ابزار سودمند زیست محیطی و باصرفهی اقتصادی برای مدیریت محیط زیست مطرح شود . - 13 -
همچنین گچ به دلیل دارا بودن کلسیم و جایگزینی آن بهجای سدیم در مکانهای تبادلی، میتواند باعث کاهش سدیم تبادلی و افزایش نفوذپذیری گردد. 7 - و . - 26 با توجه به نقش مواد اصلاحکننده در بهبود خصوصیات خاک، این تحقیق به بررسی تاثیر دو نمونه از این مواد بر ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک میپردازد.
مواد و روشها
- 1 خاک مورد مطالعه
کارکردهای زیستمحیطی بیوچار، کانیهای رس و نانوذرات
خاک مورد نظر از عمق صفر تا 30 سانتیمتری خاک، از منطقه حسین آباد واقع در دشت یزد-اردکان با مساحت 650000 هکتار، با ارتفاع 1210 متر از سطح دریا با طول 54 13 77 و عرض 3203 06 در مرکز ایران و حدفاصل شهرهای یزد اردکان جمعآوری شد. پس از انتقال نمونهخاک به آزمایشگاه، مقداری از خاک مورد نظر در آزمایشگاه توسط هاون چینی کاملاً کوبیده و نرم شد سپس از الک 2 میلیمتری عبور داده شد. سپس برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک تعیین گردید - جدول . - 1 بافت خاک بر اساس درصدهای شن، رس و سیلت و با استفاده از مثلث بافت خاک sandy loam است. خاک مورد آزمایش با توجه به طبقهبندیهای انجام شده - فصل دوم نشریه 205 موسسه تحقیقات خاک - ، به دلیل EC و SAR بالا، جز خاکهای شور و قلیا محسوب میگردد. بافت خاک به روش هیدرومتری، درصد کربنات کلسیم با استفاده از روش تیتراسیون با اسید سولفوریک درصد مواد آلی با استفاده از روش احتراق مرطوب، میزان pH،EC،SAR عصاره اشباع و کاتیونهای کلسیم و منیزیم به روش تیتراسیون و سدیم با استفاده از دستگاه فلیم فتومتری تعیین گردید . - 19 -
جدول :1 ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد مطالعه
- 2 انجام آزمایشهای اصلاح
آزمایش در قالب طرح بلوک کاملاً تصادفی با هفت تیمار: شاهد، 10 گرم بیوچار به ازای هر کیلوگرم خاک - Bch1 - ، 20 گرم بیوچار به ازای هر کیلوگرم خاک - Bch2 - ، %1 گچ - G1 - ، %2 گچ - G2 - ، %1 گچ10 + گرم بیوچار - G1 +Bch1 - ، %2 گچ +20 گرم بیوچار - G2 +Bch2 - در 3 تکرار به اجرا درآمد. منظور از تیمار خاکی است که هیچ اصلاحکنندهای به آن اضافه نشده است. بیوچار مورد استفاده در این آزمایش استوور یا همان غلاف ذرت بود که در شرایط گرمایی و محدودیت اکسیژن و درجه حرارت پایین <700 - درجه سانتیگراد - تبدیل به مادهی جامد بیوچار شده بود. گچ مورد استفاده، همان جیپسیم یا سولفات کلسیم آبدار بود که بهصورت پودر در آمده، از الک 2 میلیمتری عبور داده شده و مورد استفاده قرار گرفت.
بعد از پیاده کردن نقشهی طرح و اعمال تیمارها، با در نظر گرفتن نیاز آبشویی با توجه به محاسبات انجام شده به میزان LF =0/3، آبشویی صورت گرفت. پس از 12 هفته pH، EC و SAR نمونهها در آزمایشگاه خاکشناسی مورد ارزیابی قرار
