بخشی از مقاله
چکیده
کاهش بارندگی و افزایش مصرف آب در بخش کشاورزی و هدر رفت آب در مزرعه به صورت تلفات متفاوت در خاک، نیاز به مدیریت آب در مصرف را مشهود می کند. یکی از راهکارهای مورد توجه برای تعدیل در مصرف آب و بهبود ساختمان خاک در مناطق خشک و نیمه خشک، استفاده از مواد آلی در بخش کشاورزی است.
در تحقیق حاظر تاثیر استفاده از بیوچار بر خصوصیات فیزیکی شامل هدایت هیدرولیکی اشباع - - Ks وتخلخل کل در یک خاک لوم شنی مورد بررسی قرار گرفت.آزمایش در پنج سطح صفر، 25، 50، 75 و 100 تن در هکتار در سه تکرار به صورت طرح بلوکهای کامل تصادفی انجام گرفت. نتیج نشان داد که افزودن بیوچار به خاک باعث افزایش تخلخل کل خاک و همچنین کاهش معنی داری در میزان هدایت هیدرولیکی اشباع خاک شده است.
مقدمه
کشور ایران به دلیل نقصان ریزشهای جوی و نامناسب بودن پراکنش زمانی و مکانی بارندگی، همواره با مشکل کمبود آب روبروست. از سویی بخش کشاورزی عمده ترین مصرف کننده - حدود 90 درصد آب مصرفی - منابع آب کشور می باشد، از اینرو محدودیت منابع آب کشور، ضرورت صرفه جویی در مصرف آب را روشن میسازد. اعمال مدیریت صحیح و به کارگیری تکنیک های پیشرفته به منظور حفظ ذخیره رطوبتی خاک از جمله اقدامات مؤثر برای افزایش راندمان آبیاری و در نتیجه بهبود بهره برداری از منابع محدود آب می باشد
یکی از مهمترین خصوصیات موثر در نگهداری و مدیریت آب خاک، بافت خاک است. بافت خاک یک ویژگی ایستا از خصوصیات خاک است که ایجاد تغییرات در آن به سختی صورت می گیرد و نیاز به زمان زیادی دارد - هیلل، - 1980 بدیهی است که ساختمان خاک در کنار بافت خاک از عوامل مؤثر بر نگهداری آب در خاک می باشد
ساختمان خاک بر روی حرکت و نگهداری آب در خاک، فرسایش، سله، چرخه عناصر غذایی، مقاومت ریشه وعملکرد محصولات تأثیر بسزایی دارد
بنابراین هدف از مدیریت صحیح یک خاک، اصلاح ویژگی های آن به ویژه بهبود ساختمان و در نتیجه نفوذپذیری آن می باشد - مرگان ،. - 2005 بررسیها نشان داده است که ماده آلی تأثیری مثبت بر تخلخل خاک، ظرفیت آب قابل استفاده گیاه و نفوذپذیری دارد و در نتیجه فرسایشپذیری خاک را کاهش می دهد
امروزه از بیوچار به عنوان یک ماده اصلاح کننده بر روی خصوصیات خاکهای مختلف پژوهشهایی انجام می شود، بیوچار برای توصیف نوعی زغال چوب حاصل از عملیات حرارتی - گرمایش - از مواد اولیه طبیعی آلی - مانند زباله، تراشه چوب، زباله های شهری و یا کود آلی - در یک محیط عاری از اکسیژن استفاده می شود.
در این فرایند تجزیه در اثر حرارت، انرژی زیستی ممکن است تولید شود - بریجواتر، . - 2003 با توجه به منطق حاکم بر استفاده از بیوچار، استفاده نهایی از این اصلاح کننده باید برای رسیدن به یک سود زراعی و یا بهبود شرایط زیست محیطی باشد. با توجه به اینکه ساختار بیوچار - زغال چوب - از نظر شیمیایی و بیولوژیکی با ثبات تر از منبع کربنی - C - که از آن ساخته شدهاند میباشد، لذا این ویژگی باعث میشود بیوچار در خاک برای صدها تا هزاران سال به صورت پایدار باقی بماند
اضافه کردن بیوچار به خاک با تغییر خصوصیات فیزیکی خاک مانند ساختار، چگالی، هدایت هیدرولیکی اشباع، تخلخل کل و توزیع اندازه منافذ، همچنین با اثر بر روی هوادهی خاک، رشد گیاه، ظرفیت نگهداری آب درخاک باعث بروز اثرت مفید
میگردد - داونی و همکاران، 2009؛ اویانگ وهمکاران، 2013؛ بارنس و همکاران، . - 2014 چگالی تودهی بیوچار بسیار پایینتر از خاک و در نتیجه، استفاده از بیوچار می تواند تراکم کلی خاک معدنی را کاهش دهد - لایرد و همکاران، . - 2010 ز آنجایی که خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک همواره به علت کمبود مواد آلی، خواص فیزیکی نامناسبی دارند، بنابراین هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر بیوچار به عنوان یک ماده آلی اصلاح کننده بر برخی خصوصیات فیزیکی خاک همچون هدایت هیدرولیکی اشباع و تخلخل کل بوده است.
مواد و روشها
این پژوهش درآزمایشگاه خاکشناسی دانشگاه شهید باهنر کرمان انجام شد. خاک مورد مطالعه از یکی از مزارع شهر ماهان، از عمق 0 تا 20 سانتی متری تهیه شد که ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی آن در جدول - 1 - آورده شده است، همچنین ویژگی های بیوچار مورد استفاده در جدول - 2 - آمده است.
تیمارهای مورد استفاده در این پژوهش شامل پنج سطح بیوچار - صفر، 25، 50، 75 و 100 تن در هکتار - و در سه تکرار به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی مورد استفاده قرار گرفت. خاک موردنظر پس از هوا خشک شدن از الک 4/7 میلی متر عبور داده شد، سپس با مقادیر مختلف بیوچار مخلوط و در لوله های پلی اتیلن به ارتفاع 20 و قطر 9 سانتی متر کار گذاشته شد. ستون های مورد نظر در گلخانه در دمای 22-2 ° و رطوبت 70 تا 80 درصد ظرفیت مزرعه به مدت 6 ماه نگهداری شدند. در پایان زمان 6 ماه، برای اندازهگیری هدایت هیدرولیکی اشباع، ستون ها به مدت 24 ساعت اشباع وسپس به روش بار ثابت طبق فرمول زیر مقدار ضریب هدایت هیدرولیکی اشباع اندازه گیری شد.
که در آن، v حجم آب خروجی - - cm3، l طول ستون خاک - - cm، t زمان - - min، - cm - hارتفاع آب روی ستون و A
- cm2 - سطح مقطع ستون خاک می باشد. برای محاسبه تخلخل در تیمارهای مورد نظر به ترتیب زیرعمل شد. نمونه ای از مقاطع در ظرفی که حجم آن مشخص است تهیه و وزن کرده، سپس آن را اشباع نموده و مجددا جرم آن را اندازه گیری شد.
در ادامه نمونه موردنظر به مدت 24 ساعت در آون با دمای 113 درجه سانتیگراد قرار گرفت. بعد از این مدت نمونهی خشک شده بیرون آورده و جرم آن اندازهگیری شد. وزن مرحله اشباع را از مرحله خشک کم کرده، در ادامه با استفاده از فرمول زیردرصد تخلخل محاسبه شد.
که حجم هوا، حجم آب و حجم ذرات جامد می باشد.
جدول - 1 - خصوصیات خاک
نتایج و بحث
شکل 1 تاثیر مقادیر مختلف بیوچار را بر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک نشان می دهد. با توجه به شکل و همچنین نتایج بدست آمده از آنالیز داده ها، مشخص شد که همهی تیمارها نسبت به تیمار شاهد اختلاف معنی داری در سطح یک درصد داشتهاند همچنین در بین تیمارها، تیمار 50تن در هکتار بیوچار باعث کاهش 56 درصدی ضریب آبگذری نسبت به شاهد گردید
