بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله با استفاده از نتایج سه تحقیق، بررسی کلی در مورد اثر فاضلاب خانگی در هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، انتقال فسفر و عملکرد محصول انجام گرفت. در همین راستا در تحقیق اول و دوم با بهره گیری از لایسیمتر به مدت دو سال از فاضلاب خانگی خام ورودی و پساب تصفیه ثانویه خروجی از تصفیه خانه فاضلاب شهرک اکباتان برای آبیاری سبزیجاتی مانند گوجه فرنگی، جعفری و هویج استفاده شد. این تحقیق با منظور نمودن آب چاه به عنوان تیمار شاهد و بهرهگیری از آزمایش آماری فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی به اجرا در آمد و در تحقیق سوم به منظور آگاهی از تاثیر کاربرد فاضلابهای تصفیه شده خانگی بر عملکرد و کیفیت کاهو و ویژگیهای خاک، آزمایشی در یک خاک با بافت لوم رسی در چارچوب طرح بلوک های کامل تصادفی، در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه مشهد انجام شد.
نتایج حاصله از تحقیق اول و دوم بیانگر آن بود که کاربرد دو ساله انواع آب آبیاری و کشت سبزیجات توسط فاضلاب خانگی و پساب تصفیه شده شهرک اکباتان، موجب افزایش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در مقایسه با میزان اولیه آن گردیده است، و نیز میزان انتقال فسفر به عمق خاک در نتیجه کاربرد فاضلاب خام بین 65/3-9/0 و در پساب تصفیه شده بین 15/4-03/1 درصد غلظت فسفر ورودی توسط آب آبیاری در نوسان است. همچنین نتایج بدست آمده از تحقیق سوم مشخص کرد که در مقایسه با تیمار شاهد، بیشترین عملکرد تر اندام هوایی هوایی کاهو - برگ - به ترتیب در تیمارهای T3 و T1، و بیشترین افزایش وزن خشک برگ کاهو به ترتیب در تیمارهای T1 و T3 دیده شد. تجزیه خاک سطحی - 30 -0سانتیمتر - نشان داد که با کاربرد فاضلاب، قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع و فسفر قابل جذب خاک افزایش داشت.
مقدمه
در استفاده از فاضلابهای شهری و پساب حاصل از تصفیه آن برای عملیات آبیاری محصولات کشاورزی و به دلیل وجود انواع یون های محلول در این قبیل آبها، توجه به خصوصیات خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک از موارد مهم و اساسی به شمار میآید. برابر گزارشهای موجود، نخستین کاربردهای فنی پساب در آبیاری مربوط به بانزلو در آلمان در سال 1531 میلادی، و سپس در اسکاتلند در شهر ادین برو در سال 1650 بوده است
هر چند، شواهد تاریخی گویای این است که فاضلاب و لجن تولید شده از آن، در چین و دیگر کشورهای آسیایی، از زمانهای بسیار دورتر به منظور حاصل خیز نمودن خاک مورد استفاده قرار میگرفته است
آثار سیستم جمع آوری فاضلاب در کاخهای قدیمی مربوط به تمدن مینوان در چین و هدایت فاضلابها به حومه شهر و مزارع، این موضوع را به اثبات رسانیده است - . - 10 شوری یا غلظت املاح محلول از شاخصهای مهم در آب است که بر اساس هدایت الکتریکی آب آبیاری - Ecw - و یا در مورد خاک بر اساس هدایت الکتریکی عصاره اشباع - - Ece بر حسب دس یزیمنس بر متر - dS/m - اندازه گیری و گزارش می شود. آب با شوری زیاد نفوذ پذیری خاک را افزایش داده و حداقل حاصل شدن بخشی از مشکلاتی را که با در نظر گرفتن نسبت جذب سدیم ممکن است پیش بینی گردد را خنثی می نماید.
در یک مقدار نسبت جذب سدیم معین، با افزایش شوری بر سرعت نفوذ آب به درون خاک افزوده میشود و بالعکس. بنابراین - SAR - و - Ecw - بایستی به همراه یکدیگر جهت ارزیابی ایجاد مشکلات نفوذ پذیریخاک مورد بررسی قرار گیرند. فاضلابهای شهری در شرایط عادی دارای مقادیر کافی و مناسب یون کلسیم و املاح محلول بوده، لیکن به دلیل سدیمنسبتاً زیاد و در نتیجه - SAR - بالا، بایستی در استفاده مجدد از آنها جهت عملیات آبیاری دقت ویژه ای مبذول گردد
فسفر یکی از مهم ترین عوامل موثر در تغذیه باکتریها و گیاهان است و پس از ازت، دومین عنصر کودی با اهمیت فاضلاب بشمار میرود. اثر مقدار زیاد فسفر در خاک در مقایسه با عناصر دیگر، تاثیر کمتری را بر رفتار خاک از خود بر جای میگذارد، زیرا با اجرای عملیات آبیاری با فاضلاب و پساب ابتدا غلظت فسفر در محلول خاک افزایش یافته، بنابراین در نتیجه جذب سطحی فسفر توسط ذرات خاک و انجام واکنشهای ترسیبی با آهن، آلومینیم، کلسیم و کربنات و ایجاد نمکهای نامحلول، میزان فسفر موجود در محلول خاک به سرعت کاهش مییابد. همچنین جذب گیاهی نیز مقدار فسفر موجود در خاک را - البته با سرعت کمتری در مقابل واکنشهای شیمیایی - کاهش میدهد
چنگ و همکاران - 13 - در بررسی خود فاضلاب را به عنوان یک ماده مناسب اصلاح کننده خاک معرفی میکنند. نتایج پژوهش چندین ساله آنان نشان میدهد که کاربرد فاضلاب در خاک منجر به تغییر خواص فیزیکی خاک شده و بر اثر آن ظرفیت نگهداری و هدایت الکتریکی افزایش مییابد. تحقیقات پاترسون - 1996 - در استرالیا نشان داد که افزایش قابل توجه - SAR - در پساب حاصل از تصفیه فاضلاب خانگی - در صورت ورود این نوع پسابها به خاک - منجر به کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک - KSAT - می گردد.
نامبرده مشاهده نمود که با افزایش - SAR - از مقدار صفر به سه، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک به میزان 50 درصد کاهش یافته و در صورت افزایش - - SAR ازصفر به 15، میزان کاهش عامل مورد بررسی - KSAT - برابر 79 درصد بوده است
بیور و همکاران - 11 - ، در یک آزمایش مدام پنج ساله تاثیر آبیاری با پساب را بر سبزیهایی که به صورت خام مصرف میشوند، بررسی کردند. نام بردگان دریافتند که هیچ گونه اختلاف معنی داری میان کیفیت محصولات تولیدی با پساب، در مقایسه با آب معمولی ملاحظه نگردید. افزون بر این، هیچ گونه تاثیر سویی بر خاک و یا آبهای زیرزمینی در اثر استفاده از پساب دیده نشد.
مهیدا - 15 - گزارش کرد که در مناطق مختلف هند، عملکرد گیاهان ریشهای، نیشکر، سبزیها، میوهها و بویژه علوفه، در مزارع آبیاری شده با آب فاضلاب، در مقایسه با مزارع آبیاری شده با آب کانال بیشتر بوده است. تحقیقات علیزاده و همکاران - - 9 نشان داد که آبیاری محصول ذرت با استفاده از پساب تصفیه شده شهر مشهد به مدت دوسال و تا پایان سال زراعی، کاهش 15/6 درصدی ظرفیت نفوذپذیری خاک را در مقایسه با زمان قبل از آغاز آزمایش به دنبال داشته است. مطابق بررسی به عمل آمده، دلیل اصلی این امر میزان بالای مواد جامد معلق موجود در فاضلاب بوده و کیفیت شیمیایی فاضلاب در این خصوص بدون تأثیر میباشد.
مواد و روشها
دراین تحقیق روش کار سه تحقیق مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. مقالات اول و دوم توسط علیرضا حسن اقلی و همکارانش در سال 2005 انجام گرفت - 1و. - 2 در این تحقیق با استفاده از لایسیمترهایی از جنس پلاستیک و با سطح مقطع دایره ای به قطر 60 سانتیمتر و ارتفاع 100 سانتیمتر، هر یک مجهز به لوله زهکش در نزدیکی کف آن به همراه لایه ای از صافی ژئوتکستایل در اطراف لوله زهکش خروجی برای جلوگیری از ورود ذرات خاک، طراحی و ساخته و در محل مناسب نصب گردید.
لایسیمترها از خاک زراعی لایه سطحی با بافت لوم رسی و بدون اجرای عملیات تراکمی خاصی بر روی آن پر شدند. همچنین با در نظر داشتن شرایط فعلی کاربرد فاضلابهای خام شهری در جنوب شهر تهران و نیز وضعیت و آینده این منطقه، پس از تکمیل شبکه جمع آوری و تصفیه فاضلاب، از هر دو نوع » فاضلاب خام« و »پساب تصفیه شده« تصفیه خانه مذکور به عنوان آب آبیاری استفاده گردید .
با توجه به اهداف این بررسی، آزمایش به صورت» فاکتوریل در قالب طرح آماریکاملاً تصادفی« به اجرا در آمد. تیمارها موجود عبارت بودند از آب آبیاری از سه منبع : فاضلاب خام، پساب تصفیه شده و آب چاه - به عنوان شاهد - و محصول مورد بررسی نیز سه نوع : گوجه فر نگی، هویج و جعفری بوده اند. در نهایت به منظور دستیابی به شرایط مناسب آماری، آزمایش در سه تکرار به انجام رسید و در مجموع تعداد 27 عدد لایسیمتر طراحی و ساخته شد - طرح آماری - 3*3*3 و پس از نصب در محل آزمایش، مورد استفاده قرار گرفت.
به منظور بررسی تأثیر آب آبیاری از منشاء فاضلاب خام و پساب تصفیه شده بر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک و مقایسه آن با مقدار اولیه، پیش از شروع عملیات آبیاری، اندازه گیری های لازم به روش بار ثابت به اجرا درآمد، با این تفاوت که به جای بهره گیری از ادوات آزمایشگاهی و نمونه های کوچک خاک، به طور مستقیم از خود لایسیمترها برای تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک استفاده به عمل آمد. اندازه گیریهای انجام گرفته در مدت اجرای آزمایش جهت تعیین مقادیر ترکیبات معدنی و آلی فسفر موجود در فاضلاب خام، پساب تصفیه شده و آب چاه، در تناوبهای مناسب در ادوار فصل آبیاری در طول دو سال اجرای تحقیق و نیز تعیین این عوامل در زه آبهای خروجی از زه کش لایسیمترها انجام گرفت.
نمونه برداریها از آبهای مورد استفاده در آبیاری و نیز از زه آب خروجی تمامی لایسیمترها صورت پذیرفت. در تحقیق سوم که توسط علی عرفانی و همکارانش در سال 2002 در مزرعه پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد - - 5، مزرعه در عرض جغرافیایی 36 درجه و 13 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 59 درجه و 38 دقیقه شرقی، و با میانگین ارتفاع 989 متر از سطح دریا میباشد . خاک محل مورد آزمایش از نوع لوم- رسی است. در این تحقیق تیمارهای آزمایش عبارت بودند از: T1 - آبیاری با فاضلاب تصفیه شده خانگی - ، T2 - آبیاری با فاضلاب تصفیه شده خانگی+ آب چاه به تناوب - ، T3 - آبیاری با آب چاه + کود حیوانی، گاوی - ، T4 - آبیاری با آب چاه+ کاربرد نیتروژن و فسفر - و - T5 آبیاری با آب چاه، شاهد - . کاشت بذر کاهو به صورت دست پاش صورت گرفت.
آبیاری بصورت سطحی - جویچه - و مطابق عرف منطقه انجام شد. در آزمایشگاه، نخست نمونههای تر با دقت 0/01 گرم توزین، و پس از آن در دمای 75 درجه سانتی گراد به مدت 48 ساعت در آون خشک گردید، و درصد ماده خشک محاسبه شد. همچنین، نمونههایی از کاهو در اسید کلریدریک 0/1 نرمال و آب مقطر شسته و پس از خشک کردن با آسیاب وایلی پودر شد، و غلظت عناصر در اندام هوایی ریشه تعیین گردید. نمونه برداری از خاک مربوط به هر تیمار در پنج تکرار از نقاط مزرعه، و از عمق صفر تا 30 سانتی متر با آگر فولادی انجام گرفت. شوری با هدایت سنج الکتریکی، فسفر با عصاره گیری به وسیله بی کربنات سدیم و 8/5 PH با روش اولسن به وسیله رنگ سنجی اندازه گیری شد.
بحث و نتایج
با شروع اندازه گیری هدایت هیدرولیکی در خاک ابتدا مقدار جریان عبوری قابل توجه بوده و به تدریج با گذشت زمان، از میزان آن کاسته میشود تا به مقدار ثابتی برسد. مقادیر متوسط هدایت هیدرولیکی اشباع خاک و انتقال فسفر، در خاتمه اجرای آزمایش های لایسیمتری و پس از دو سال آبیاری لایسیمترها با فاضلاب خام، پساب تصفیه شده و آب چاه و همچنین کشت سبزیجات در آنها، در جدول - 1 - قابل مشاهده است.
جدول - - 1 - میزان فسفر کل - mg/lit - در انواع فاضلاب و آب مورد استفاده جهت آبیاری و متوسط آن در زه آب خروجی از زه کش
