بخشی از مقاله
چکیده
تولید رواناب منجر به افزایش تولید رسوب و فرسایش خاک میشود، فرسایش خاک یکی از مشکلات اساسی در سراسر جهان است. در زمینه مهار رواناب، روشهای بسیار متنوعی معرفی شده، اما استفاده از روشهایی که باعث کاهش تولید رواناب و افزایش زمان شروع رواناب شود از اهمیت بهسزایی برخوردار است. یکی از عوامل کنترل کننده رواناب استفاده از افزودنیهای مختلف خاک است.
در پژوهش حاضر از زغال زیستی حاصل از لجن کارخانه جوجهکشی به عنوان یک افزودنی آلی خاک استفاده شده است. در این پژوهش از کرتهایی با ابعاد 0/5 مترمربع با پخش یکنواخت زغال زیستی به مقدار 0/8 تن در هکتار انجام شد. نتایج کاربرد زغال زیستی نشان داد که تیمار زغال زیستی توانست بهطور معنیدار زمان شروع، زمان خاتمه و ضریب رواناب را بهترتیب افزایش، افزایش و کاهش داد.
-1 مقدمه
عاملهای اصلی تخریب و انتقال خاک در فرسایش آبی، برخورد قطرههای باران با سطح خاک و رواناب میباشند. اثرات متقابل عامل های مختلف در آبخیز کنترل کننده پاسخ هیدرولوژیکی آن به شکل رواناب است . - Castillo et al., 2008 - رواناب با سپری شدن مدت زمانی پس از بارندگی شکل گرفته و تا حد زیادی وابسته به ویژگی های بارندگی، خاک و شیب است
بنابراین آگاهی از زمان شروع و ضریب رواناب و شناخت عامل های مؤثر بر آن نیز برای ارایه راهکار مدیریتی منجر به ایجاد تأخیر در وقوع و کاهش مقدار رواناب ضروری است . رواناب و فرسایش خاک توسط فرسایش آبی میتوانند با استفاده از پوشش سطح خاک بهطور موفقیتآمیزی کنترل شوند
رواناب ایجاد شده در سطح خاک را میتوان با روشهای مختلفی کنترل نمود که یکی از این عوامل استفاده از افزودنیهای خاک1 میباشد
افزایش تولید لجن، به عنوان یک محصول جانبی امری اجتناب ناپذیر است که موجب نگرانی بیش-تری برای سلامتی انسان و خطراتی برای محیط زیست می شود
لجن فاضلاب مانند اکثر ضایعات آلی غنی از مواد فرار است و بنابراین می تواند به یک منبع انرژی قابل استفاده تبدیل شود. یکی از موارد بازیافت انرژی از فاضلاب فرآیند پیرولیز است
تجزیهی زیست توده در اثر حرارت را پیرولیز گویند و هنگامی که این فرآیند در شرایط بدون اکسیژن یا با مقادیر خیلی جزئی اکسیژن رخ دهد، زغال زیستی تولید می شود. زغال زیستی ماده غنی شدهای هست که از تجزیه کربن در اثر حرارت به-وجود میآید که از آن بهعنوان یک افزودنی خاک برای بهبود و حفظ حاصلخیزی خاک و نیز افزایش ترسیب کربن خاک استفاده میشود
تاکنون مطالعاتی در زمینه تاثیر زغالزیستی انجام شده است از جمله Zhang و همکاران - 2012 - اثر زغال زیستی برنج به میزان 10، 20 و 40 تن در هکتار بر کیفیت خاک، عملکرد محصول و انتشار گازهای گلخانهای در شالیزارهای برنج چین را بررسی کردند. نتایج نشان داد که زغال زیستی برنج، pH خاک، کربن آلی خاک و ازت کل را افزایش داد اما جرم مخصوص ظاهری خاک در هر دو دوره رشد برنج را کاهش داد.
Herath و همکاران - 2013 - تاثیر بقایای ذرت و زغال زیستی حاصل از بقایای ذرت را بر روی ثبات، محتوای حجمی آب، وزن مخصوص، هدایت هیدرولیکی اشباع و دفع آب خاک در دانشگاه پالمرستون نیوزلند را بررسی کردند. نتایج کلی نشان داد که این نوع زغال زیستی ممکن است زهکشی در خاک را تسهیل کند.
Hseu و همکاران - 2014 - کاربرد زغال زیستی با مقادیر 2/5، 5 و 10 درصد بر خواص فیزیکی و فرسایش خاک برای زمینهای شیبدار در تایوان تحت بارش شبیهسازی شده را ارزیابی کردند. نتایج ارائه شده نشان داد که تخلخل و اندازه دانهها افزایش یافت و همچنین مقدار فرسایش خاک بهطور قابل توجهی از 35 تا 90 درصد کاهش یافت.
Abujabhah و همکاران - 2015 - کاربرد زغال زیستی به مقدار 47 تن در هکتار و کمپوست در بهبود ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک در تاسمانی استرالیا را مورد بررسی قرار دادند. تیمار زغال زیستی و کمپوست بهترتیب کربن آلی را 23 و 55 درصد افزایش دادند در حالیکه pH خاک در هر دو تیمار کاهش یافت.
صادقی و همکاران - 2016 - در مهار رواناب و رسوب در کرتهای کوچک از ویناس و زغال زیستی تحت باران شبیه سازی شده به این نتیجه رسیدند که استفاده از زغال زیستی 24 ساعت قبل از شبیهسازی بارش تغییرات اثر بخشی در زمان رواناب ایجاد کرده و کاربرد این ماده 48 ساعت قبل از شبیهسازی بارش باعث کاهش قابل توجهی در حجم رواناب خواهد شد.
Li و همکاران - 2017 - اثر زغال زیستی بر رواناب را بررسی کردند. نتایج ایشان نشان داد که تیمار زغال زیستی منجر به کاهش قابل توجه رواناب گردید. نجمی - 1392 - اثر سه نوع زغال زیستی کاه و کلش برنج، چوب و ضایعات کارخانه کاغذسازی بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک را بررسی کرد. نتایج نشان داد که کاربرد زغال زیستی باعث افزایش معنی دار pH، هدایت الکتریکی، کاتیونهای بازی تبادلی و محلول و درصد اشباع بازی نسبت به شاهد در اکثر تیمارها گردید.
نجفی قیری - 1394 - کاربرد زغالهای زیستی بقایای گندم، بقایای ذرت، چوب ذرت، بقایای پنبه و بقایای کنجد در دمای 500 درجه سلسیوس به مدت سه ساعت بر ویژگیهای خاک و قابلیت جذب بعضی از عناصر غذایی در یک خاک آهکی را مورد آزمایش قرار دادند. نتایج نشان داد که زغال زیستی حاصل از بقایای پنبه و کنجد سبب افزایش معنیدار PH خاک گردید.
زلفی باوریانی و همکاران - 1395 - اثرات کود مرغی و زغالهای زیستی در دماهای 200 ،300 و 400 درجه سلسیوس بهمیزان 2 درصد وزنی حاصل از آن بر ویژگیهای شیمیایی را مطالعه نمودند. نتایج نشان داد که زغال زیستی تهیه شده در دمای بالاتر در افزایش کربن آلی خاک و ماندگاری آن مؤثرتر بود.
با توجه به پیشینهی پژوهشهای مطالعه شده، می-توان به این نتیجه رسید که زغال زیستی بیشتر در بخش کشاورزی و تولید محصول بهکار برده شده و کمتر در فرآیند حفاظت خاک از آن استفاده شده است، همچنین تاکنون مطالعهای در زمینه تاثیر تیمار حفاظتی زغالزیستی حاصل از لجن کارخانه جوجهکشی بر مولفههای ضریب رواناب و زمان شروع رواناب انجام نشده است. بنابراین لذا پژوهش حاضر در راستای فرآیند مهار مولفههای رواناب در شرایط آزمایشگاهی و مقیاس کرت 0/5 مترمربعی برای شدت 50 میلیمتر بر ساعت انجام شده است.
-2مواد و روش
پژوهش حاضر در آزمایشگاه شبیه ساز باران دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری بهمنظور تاثیر تیمار حفاظتی زغالزیستی حاصل از لجن کارخانه جوجه کشی بر تغییرات زمان شروع و ضریب رواناب توسط شبیهساز باران با شدت50 میلیمتر بر ساعت برای 3 تکرار با مقدار 0/8 تن در هکتار با مدت بارندگی ده دقیقهای انجام شد.
1-2 -تهیه زغال زیستی
نمونهی لجن به منظور تهیه زغالزیستی از کارخانه جوجهکشی گهرباران ساری جمعآوری و به آزمایشگاه دانشکده منابع طبیعی منتقل شد سپس هوا خشک شد. برای تهیه زغالزیستی نمونهها در شرایط فاقد اکسیژن درون کوره تهیه زغالزیستی ساخته شده در آزمایشگاه دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس قرار داده شد . - Sadeghi et al, 2015 - بهمنظور این کار نمونهها بعد از خشک شدن به اندازههای تقریبا مساوی خرد شده و در اندازههای 1300-1500 گرم وزن شده و بعد از آن در داخل کوره ریخته شده
سپس به منظور جلوگیری از شرایط بدون اکسیژن درب کوره با گل حاصل از خاک رس کاملا درزگیری و اطراف کوره با بلوکهای سیمانی بهمنظور کم کردن اکسیژن و بالا رفتن سریع دمای کوره 300-350 - درجه سانتیگراد - احاطه گردید. و تا دمای قرار داده شد
2-2 -آماده سازی کرت
بهمنظور انجام آزمایش از کرتهایی با ابعاد 0/5 مترمربعی استفاده شد، به منظور ایجاد شرایط مشابه موجود در طبیعت و زهکشی بهتر از پوکههای معدنی با ابعاد مختلف در کف کرتها استفاده شد و سپس خاک در داخل کرتها ریخته شد. سپس بهمنظور شبیه-سازی شرایط طبیعی و قرار دادن خاک بهسورت لایهای، سطح خاک با استفاد از غلطک به وزن مخصوص در شرایط طبیعی رسانده شد
در کرتهای شاهد - بدون استفاده از زغال زیستی - و همچنین در کرتهای تیمار شده - با استفاده از زغال زیستی - زمان شروع و زمان خاتمه رواناب و مقدار رواناب با فاصله زمانی دو دقیقهای جمع آوری شد.
سپس زمان شروع رواناب ثبت شده و بعد از آن حجم نمونههای رواناب و ضریب رواناب اندازهگیری گردید
-3نتایج و بحث
جدول 1 مقادیر اندازهگیری شده زمان شروع، زمان خاتمه و ضریب رواناب در تیمار شاهد و تیمار حفاظت شده توسط زغال زیستی با مقدار 0/8 تن بر هکتار را نشان میدهد. جدول 2 نیز مقایسه زمان شروع، و زمان خاتمه و ضریب رواناب تیمار حفاظتی با تیمار شاهد را ارائه میدهد.
جدول 1 مقادیر اندازهگیری شده زمان شروع، زمان خاتمه و ضریب رواناب تیمار شاهد و تیمار حفاظت شده توسط زغال زیستی با مقدار 0/8
