بخشی از مقاله
چکیده
اضافه کردن بیوچار به خاك موجب افزایش حاصلخیزي خاك می شود. بیوچار به دلیل سطح ویژه بالا، زیستگاه مناسبی براي اکثر ریز جانداران درگیر در فرآیند نیترات سازي می باشد وهمچنین باعث افزایش معدنی شدن نیتروژن آلی می شود.به منظور بررسی تاثیر بیوچار بر غلظت یونهاي نیترات - - NO-3 و آمونیوم - - NH+4 در خاك اسیدي ،آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل در محیط آزمایشگاه با دوره انکوباسیون 45 روزه انجام شد .
سطوح فاکتورها شامل : - B0 - %0 ، - B2 - %2 و % 6 وزنی بیوچار - B6 - بودند. تغییرات میزان غلظت نیترات و آمونیوم در چهار زمان 0، 15، 30 و 45 روز پس از شروع دوره انکوباسیون اندازه گیري شد.رطوبت نمونه ها در حدود ظرفیت زراعی و دماي 25 درجه سانتیگراد در محیط آزمایشگاه حفظ شد . نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که سطوح 2 و 6 درصد وزنی بیوچار باعث افزایش غلظت نیترات و آمونیوم در خاك می شود اما تنها پس از گذشت 45 روز از آغاز دوره انکوباسیون غلظت یون هاي آمونیوم و نیترات خاك در تیمار هاي B2 و B6 نسبت به شاهد در سطح %5 تفاوت معنی داري را نشان دادند.
مقدمه
استفاده بی رویه از کودهاي شیمیایی علاوه بر اتلاف سرمایه و خسارت مالی، موجب آلودگی منابع آب و خاك، بر هم خوردن تعادل عناصر غذایی در خاك، کاهش بازده محصولات کشاورزي، تجمع مواد آلاینده - نظیر نیترات - در اندام هاي گیاهی و به طور کلی به خطر افتادن حیات و سلامتی انسان ها و سایر موجودات زنده شده است.امروزه استفاده از کودهاي سبز و همچنین بهره گیري از بقایاي مواد آلی در خاك به عنوان بخشی از برنامه هاي کشاورزي پایدار جایگزین کودهاي شیمیایی شده است ، بدین صورت می توان بدون افزایش کودهاي شیمیایی ، حاصلخیزي خاك را افزایش داد
تحقیقات نشان داده است که بیوچار1 می تواند بر روي چرخه نیتروژن تاثیر گذار باشد و باعث افزایش بازده مصرفی کود در زمینهاي کشاورزي شود - لمان و همکاران ،. - 2003 بیوچار یک ماده غنی از کربن و گروههاي آروماتیک است که در اثر هیدرولیز حرارتی مواد آلی تحت شرایط محدود اکسیژن و در دماهاي نسبتا کم - کمتراز - 700 ˚C تولید می شود
تحقیقات نشان می دهد که بیوچار نقش زیادي در افزایش ذخیره کربنی ، بهبود حاصلخیزي خاك و تعادل اکوسیستم هاي خاکی دارد. این تاثیرات مثبت بیوچار به دلیل برخی از خصوصیات ذاتی این ماده غنی از کربن مانند تخلخل و سطح ویژه بالا - برایدا و همکاران، - 2003 ، ظرفیت تبادل کاتیونی بالا - لیانگ و همکاران، - 2006،تجزیه زیستی کم - کالباش و کروزن، - 1995 و ... مربوط می شود ، همچنین بیوچار توانایی بالایی در افزایش اسیدیته خاك - یوان و یو ، - 2010 ، تحریک فعالیت میکروبی جامعه خاك - اسمیت و همکاران ، - 2010 و همچنین افزایش سرعت نیترات سازي2 - بال و همکارن ، 2010 - دارد .
استینر و همکارانش - 2007 - با انجام آزمایشاتی دلیل افزایش نیترات سازي در خاك داراي بیوچار را تحریک جامعه میکروبی مسوول نیترات زایی و حذف بازدارنده هاي فنولی توسط جذب سطحی می دانند .
با توجه به خصوصیات ویژه و منحصر به فرد بیوچار و کارآمدي آن در مناطق مختلف ، اضافه کردن بیوچار می تواند از مصرف بیش از حد کودهاي نیتروژنه در محیط زیست جلوگیري کند و همچنین میزان عملکرد گیاه و نیترات سازي را افزایش دهد . هدف این مطالعه، بررسی تاثیر بیوچار بر تغییر شکلهاي نیتروژن در خاك اسیدي و تاثیر سطوح مختلف بیوچار بر غلظت آمونیوم و نیترات در خاك می باشد
مواد و روش
خاك مورد استفاده در این آزمایش، خاکی با pH اسیدي بود که از مزارع چاي منطقه لاهیجان استان رشت از عمق 0-15 سانتی متر نمونه برداري شد. پس از عبور خاك از الک 2 mm برخی از خصوصیات شیمیایی شامل pH گل اشباع، EC ، نیتروژن کل به روش کجلدال، فسفر به روش اولسون - عصاره گیري با بی کربنات سدیم - ، پتاسیم با روش فلیم فوتومتري - عصاره گیري با استات آمونیوم - ، کربن آلی با روش اکسیداسیون - روش واکلی و بلک - اندازه گیري شده است که این خصوصیات در جدول 1 آورده شده است.
ماده اولیه ساخت بیوچار در این تحقیق شامل ضایعات هرس درختان شهرداري مشهد می باشد که پس از خورد شده در شرایط پیرولیز 3 در دماي 550 درجه سانتی گراد براي مدت زمان مشخص در عدم حضور اکسیژن در کوره قرار گرفت - راجکویچ و همکاران، . - 2011 آنالیز بیوچار تولید شده در جدول 1 آورده شده است. پس از عبور بیوچار از الک 1 mm، تیمارهاي B0، B2 و B6 که به ترتیب شامل0، 2 و 6 درصد وزنی بیوچار هستند به 25 گرم خاك هوا خشک اضافه شدند.
به منظور بررسی تاثیر بیوچار بر بخشی از چرخه نیتروزن خاك و تغییر شکل هاي آن ، این تحقیق در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل انجام گردید. تیمار ها در ظروف پلاستیکی قرار گرفته و به وسیله آب مقطر رطوبت ظرفیت زراعی - FC - براي تیمارها اعمال شد. به دلیل کاهش رطوبت نمونه ها ، هر 4 روز تیمارهاي آزمایشی توزین شده و رطوبت از دست رفته به صورت آب مقطر به آنها اضافه گردید . سپس در زمان هاي 0، 15، 30 و 45 روز پس از شروع دوره انکوباسیون،5 گرم خاك از هر ظرف نمونه برداري شد و به آن 50 میلی لیتر محلول سولفات پتاسیم یک درصد اضافه گردید و به مدت یک ساعت با سرعت190 دور در دقیقه شیک شد. بعد از آن سوسپانسیون حاصل به وسیله کاغذ صافی - - watman 42 ، صاف گردید و مقادیر آمونیوم موجود در این عصاره با روش ایندوفنول و مقادیر نیترات با روش اسیدسالیسیلیک اندازه گیري گردید .
به منظور بررسی تاثیر بیوچار بر بخشی از چرخه نیتروزن خاك و تغییر شکل هاي آن ، این تحقیق در غالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل انجام گردید . تیمارهاي آزمایشی شامل 3 سطح اصلی - 0، 2 و 6 درصد وزنی بیوچار - به همراه 2 تکرار می باشند. در نهایت نتایج حاصل از آزمایش به کمک نرم افزار JMP4 آنالیز و میانگین داده ها با استفاده از آزمون چند دامنه اي دانکن در سطح % 5 مقایسه شدند .
جدول -1 خصوصیات شیمیایی خاك و بیوچار
نتایج و بحث
همان گونه که در شکل 1 مشاهده می شود، افزودن سطح 2 و 6 درصد بیوچار در طول مدت انکوباسیون موجب افزایش نیترات موجود در خاك می شود . البته این افزایش در زمان هاي 15 و 30 روز در سطح 5 درصد معنی دار نمی باشد که دلیل این امر تجزیه آهسته بیوچار در طول زمان می باشد. اما تیمار B2 و B6 در زمان 45 نسبت به شاهد، در سطح 5 درصد معنی داري را نشان می دهند. همچنین با توجه به شکل 2 ، غلظت آمونیوم در طول زمان تغییر چندانی نداشته است و تنها تیمار B2و B6 نسبت به شاهد در سطح 5 درصد اختلاف معنی داري را نشان می دهند. اما بین تیمار B2و B6 هیچگونه اختلاف معنی داري مشاهده نشده است. بیوچار داراي بار منفی در سطح خود می باشد که توانایی جذب یون هاي مثبت را داراست. آمونیوم تولید شده حاصل از فرآیند معدنی شدن نیتروژن آلی بیوچار، همواره جذب سطوح بیوچار می شود و غلظت آن در طول مدت انکوباسیون تفاوت معنی داري را نشان نمی دهد.
