بخشی از مقاله
مقدمه
افزایش جمعیت، ارتقاء سطح زندگی و به موازات آن توسعه شهری، صنعتی و کشاورزی نیاز به آب را روز به روز افزایش میدهد لذا راهکارها در زمینهی چرخش و استفادهی مجدد از فاضلاب به جای تخلیهی آنها به محیط زیست امری ضروری و مهم میباشد. استفادهی مجدد فاضلاب به منظور آبیاری کشاورزی، مقدار آب مورد نیاز قابل استخراج از منابع آبی را کاهش میدهد. این راه حلی برای کاهش تقاضای آب تازه جهت آبیاری و همچنین اجتناب از آلودگی منابع آبی میباشد - گریگوری، . - 2000
خاک محیط پویایی است که پیوسته تحت تأثیر تغییرات فیزیکی، شیمیایی و زیستی قرار میگیرد. بدیهی است که پساب شهری که سرشار از مواد غذایی است برای استفاده در کشاورزی مستلزم پژوهشهای دقیق خواهد بود چرا که بر ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و میکروبی خاک تأثیر بسزایی دارد و برای ارزیابی موفق کاربرد فاضلاب، باید مورد بررسی قرار گیرد.
هدف از این پژوهش تأثیر پساب بر برخی ویژگیهای فیزیکی خاک و ارتباط پایداری خاکدانه و جرم مخصوص ظاهری با مادهی آلی خاک در اثر کاربرد کوتاه مدت پساب شهری برای آبیاری ذرت میباشد.
مواد و روشها
این پژوهش بخشی از کار تحقیقاتی است که در قسمتی از مزرعه تصفیهخانه فاضلاب شهری شهرکرد نزدیک به کانال خروجی پساب که قبل از این آزمایش با پساب آبیاری نشده بود ، به مدت 3 ماه اجرا گردید. قبل از انجام آزمایشات مزرعهای، نمونههای مرکب خاک از عمق 0-30 سانتیمتری خاک از هر کرت جمعآوری و برخی خصوصیات شیمیایی و فیزیکی درآن اندازهگیری شدند. بعد از اتمام پژوهش و آزمایشات مزرعهاینیز مجدداً از کرتهای مربوطه جهت بررسی اثرات پساب بر برخی خصوصیات فیزیکی خاک نمونهبرداری انجام و تجزیه صورت گرفت. به منظور بررسی تأثیر پساب و آب چاه بر پایداری خاکدانه از شاخص میانگین وزنی قطر خاکدانهها - MWD - استفاده شد و هدایت هیدرولیکی اشباع نمونهها نیز با توجه به بافت خاک سنگین مزرعه مورد آزمایش، به روش آزمایشگاهی بار افتان تعیین گردید.
نتایج اندازهگیریهای پیش از کاشت در خاک در جدول 1 نشان داده شده است. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی به صورت هفتگی در نمونههای پساب و آب چاه نیز مورد سنجش قرار گرفتند APHA - ، . - 2005 تحقیق در قالب بلوکهای کامل تصادفی با 6 تیمار شامل آبیاری با آب چاه بدون کود - W0 - ، آبیاری با آب چاه با کود - W1 - ، آبیاری با اختلاط 1 به 3 پساب + آب چاه - W2 - ، آبیاری با اختلاط 1 به 1 پساب + آب چاه - W3 - ، آبیاری با اختلاط 3 به 1 پساب + آب چاه - W4 - و آبیاری با پساب - W5 - در سطح 100 نیاز آبی گیاه با 3 تکرار انجام شد. تجزیه و تحلیل آماری با نرم افزار SAS V8 انجام شد SAS - ، . - 1997 میانگینها با استفاده از حداقل اختلاف معنیدار - LSD - در سطح %5 مقایسه شدند.
جدول -1 برخی از مشخصات اصلی خاک منطقه مورد مطالعه
نتایج و بحث
جهت بررسی اثر پساب بر برخی ویژگیهای فیزیکی خاک تمامی تیمارهای نوع آب در سطح تأمین %100 نیاز آبی گیاه مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. جدول 2 مقایسه میانگینهای اثرات تیمارهای مختلف نوع آب را بر برخی پارامترهای فیزیکی خاک در سطح آماری %5 نشان میدهد.
جدول -2 میانگین برخی پارامترهای فیزیکی در لایهی 0-30 سانتیمتر خاک قبل و بعد از آزمایش
پایداری خاکدانه
نتایج نشان میدهد که در تیمارهای آبیاری شده، تفاوت معنیداری بین تیمارها از نظر پایداری خاکدانه دیده نشد. با اعمالتیمارها در مقایسه با قبل از کشت، پایداری خاکدانه کاهش یافته است، امّا این کاهش برای تیمار آبیاری با پساب کامل - W5 - نسبت به سایر تیمارها کمتر بوده است. بهاردواج و همکاران - - 2007 در بررسیهای خود تخریب ساختمان خاک مانند نابودی پایداری خاکدانه و کاهش هدایت هیدرولیکی را در اثر کاربرد فاضلاب تصفیه شده برای آبیاری نشان دادند که با نتایج این پژوهش همخوانی دارد. مورگان کورونادو و همکاران - 2011 - نیز در پژوهش خود نتیجه گرفتند که در تیمارهای آبیاری شده با پساب و آب چاه پایداری خاکدانه کاهش نشان داد و دلیل آن مقدار آب آبیاری مصرف شده و تناوب خشک و تر شدن خاکدانهها در طی فصل رشد بیان نمودند. آنها همچنان ذکر کردند که کاربرد پساب نتوانسته است مقدار ماده آلی خاک را در دوره کوتاه تحقیق به حد کافی که خاکدانهها بتوانند در برابر آبیاری پایدار بمانند، افزایش دهد. حنیفه لو و معاضد - 1386 - یافتند که آبیاری با پساب باعث افزایش پایداری خاکدانه گردید که با نتایج این تحقیق همخوانی ندارد و تفاوت در ترکیب فاضلاب تصفیه شده و شرایط خاک در مناطق مورد مطالعه میتواند از دلایل تفاوت نتایج باشد.
هدایت هیدرولیکی اشباع
هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در اثر آبیاری با پساب در مقایسه با قبل از آزمایش کاهش نشان داد؛ هرچند تفاوت معنیداری بین تیمارها مشاهده نگردید. اثرات مستقیم آبیاری با پساب روی هدایت هیدرولیکی میتواند تغییراتی را در هدایت هیدرولیکی ذاتی خاک و سیالیت سیال قابل نفوذ ایجاد نماید در حالیکه اثرات غیرمستقیم پساب بر روی خاک میتواند تنها بر نفوذپذیری ذاتی خاک مؤثر باشد. احتمال میرود که کاهش هدایت آبی اشباع خاک در این پژوهش به دلیل تأثیر مستقیم پساب بر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک از طریق مکانیسمهایی مانند مسدود شدن منافذ خاک توسط وجود مواد جامد و معلق در پساب باشد. یک مکانیسم دیگر که ممکن است تأثیر مستقیمی بر هدایت هیدرولیکی ذاتی خاک داشته و آن را کاهش داده باشد، متورم شدن و پراکنده شدن رسها در طول جریان پساب در خاک باشد. این تغییرات به خصوصیات شیمیایی متفاوت پساب مصرف شده نسبت به آب معمولی میباشد - لادو و بن-هور، . - 2009 در واقع پساب در حین جریان در خاک بر همکنشهایی با خاک داشته و در نهایت بر روی هدایت هیدرولیکی اشباع تأثیرگذار بوده است. سلهبندی سطحی و یا افزایش میزان سدیم قابل استفاده خاک در راستای افزایش پساب نمونهای از بر همکنشها میباشد که میتواند از عوامل کاهش هدایت آبی اشباع باشد. مواد آلی موجود در پساب به دلیل ترکیب ساختمانی و باردار بودن آنها میتوانند به لبههای رس با بار مثبت بچسبند و پراکنده شدن رسها را افزایش دهند - تارچیتزکی و همکاران، . - 1999 این عمل منجر به مسدود شدن منافذ و کم شدن میانگین اندازه منافذ برای عبور آب و املاح میگردد و کاهش هدایت هیدرولیکی را نیز به همراه خواهد داشت. لادو و بن هور - 2009 - بیان نمودند که نفوذ پساب در پروفیل خاک، هدایت آبی اشباع خاک رسی و خاک لومی را کاهش دادهامّ ا خاکی با بافت شنی با داشتن توزیع اندازه منافذ ذرات درشتتر، از این امر تأثیرپذیر نبوده است. علیزاده و همکاران - 2001 - در بررسیهای خود بیان کردند که آبیاری گیاه ذرت با استفاده از فاضلاب تصفیه شده شهر مشهد به مدت 2 سال و تا پایان سال زراعی، کاهش 15/6 درصدی ظرفیت نفوذپذیری خاک را در مقایسه با زمان قبل از آغاز آزمایش بهدنبال داشته است.
ارتباط بین برخی ویژگیهای فیزیکی خاک
شکل 1 همبستگی بین مقدار مادهی آلی با پایداری خاکدانه را تحت تأثیر کاربرد پساب شهری نشان میدهد. هرچند همبستگی موجود بین این دو پارامتر کم میباشد ولیکن بیانگر این موضوع است که در پی افزودن مادهی آلی در اثر استفاده از پساب به خاک پیوندها بین اجزای خاک ایجاد شده و پایداری خاکدانهها میتواند افزایش یابد. اگر چه آبیاری با پساب میتواند منجر به افزایش مادهی آلی در سطح خاکگردد، امّا اگر این مواد پس از افزوده شدن به خاک فرصت کافی برای حمله قارچها و ایجاد شبکه قارچی داشته باشند، میتوانند باعث افزایش پایداری خاکدانهها شود. علاوه بر آن حفرههای ایجاد شده در خاک توسط میسیلیومهای قارچی و فعالیت دیگر میکروارگانیسمها نیز سبب افزایش سرعت نفوذ نهایی خاک میگردند. امّا با توجه به اینکه با کاربرد پساب مقدار مادهی آلی خاک نسبت به قبل از آزمایش و تیمار آب چاه افزایش داشته است، احتمالاً به دلیل دورهی کوتاه پژوهش فرصت برای فعالیت میکروارگانیسمها، تجزیهی مطلوب مواد آلی و بهبود تدریجی ساختمان خاک وجود نداشته است و در نتیجه پایداری خاکدانهها افزایش نشان نداده است.
