بخشی از مقاله
چکیده
امروزه فرسایش خاک بسیار شومتر از هر زمان دیگر بوده و تنزل توان تولید مزارع، جنگلها و مراتع فقط بخشی از داستان تاسفبار فرسایش را بازگو میکند. خسارت زیستمحیطی و اقتصادی در مناطقی که مواد خاکی فرسایش یافته در آن ترسیب مییابد، ممکن است به اندازه مناطق فرسایشی که خاک از آنها جدا شدهاست بوده و یا از آنها بیشتر باشد. مواد خاکی جابجا شده سبب بروز مسایل آلودگی آب و هوا شده و هزینه سنگین اقتصادی و اجتماعی را در جامعه بهدنبال خواهد داشت. یکی از این راهکارها، حفاظتخاک با استفاده از مواد نوظهور مانند نانورس و زغالزیستی است.
پژوهش حاضر به بررسی تاثیر ترکیبی نانورس و زغالزیستی بر تغییرات رواناب و رسوب در حفاظت آب و خاک تحت شرایط بارش شبیهسازی شده با استفاده از دستگاه شبیهساز باران میپردازد. نتایج نشان داد که درصد حفاظتی زمان شروع و حجمرواناب بعد از کاربرد تیمار نانورس بهترتیب -26/08، /+49/48 و همچنین بعد از کاربرد زغالزیستی به ترتیب -23/19، +67/81 بود.
.1مقدمه
امروزه مباحث مربوط به فرسایش خاک یکی از بحث های مهم در مدیریت منابع طبیعی، محیطزیست، کشاورزی، منابع آب و تبعاً مدیریت حوزههای آبخیز است، که موجب نگرانیهای زیادی بهویژه برای کشورهای در حال توسعه و در سالهای اخیر شدهاست
با وجود پژوهشهای گسترده در زمینه راهبردهای حفاظت خاک و آب، نگرانیهای زیادی از تخریب آن در سراسر جهان و آلودگی محیطزیست ناشی از مواد آلاینده حمل شده توسط ذرات رسوب ناشی از آن باقیمانده است
نانوتکنولوژی یک روش مناسب برای کاهش محدودیتهای خاک است. پژوهشهای اندکی در مورد کاربرد نانوذرات برای بهبود کیفیت خاک و اصلاح اراضی صورت گرفته است
مواد افزودنی نانو به عنوان یک افزودنی نوظهور محسوب شده و هنوز مطالعات گستردهای در رابطه با آنها صورت نگرفتهاست. فناوری نانو میتواند در علم خاک کاربرد زیادی داشته باشد
از طرفی نیز زغالزیستی ماده آلی حاوی سطح بالایی از کربن بوده که با حرارت زیستتوده در غیاب اکسیژن تولید می شود. این افزودنی آلی یک ساختار آروماتیک - ساختاری با پیوند آلی - است که باعث ثبات خاک شده و در برابر تخریب شیمیایی و بیولوژیکی بسیار مقاوم است
افزودنی زغال زیستی با هدف بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک و جدا کردن کربن استفاده می شود
زغال زیستی میتواند بهعنوان یک افزودنی آلی خاک بهمنظور بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک، کاهش انتشار گازهای گلخانهای و جدا کردن کربن استفاده شود
اسچنلّ و همکاران - 2012 - زغالزیستی را با مقدار سه تن بر هکتار برای گیاه سورگوم بهکار بردند و هیچ تفاوتی در تولید زیتوده بین مناطق شاهد و تیمار شده با زغالزیستی مشاهده نکردند. درحالیکه لنتزْ و ایپولیتوَ - - 2012 نشان دادند که زغال زیستی موجب بهبود مواد غذایی در رشد گیاهان شدهاست.
لیُ و همکاران - 2017 - اثر زغال زیستی بر میزان رسوب و میزان تلفات مواد مغذی در نیمه گرمسیری چین طی سه سال 2014 تا 2016 را بررسی نمودند. نتایج نشان داد که کاربرد زغال زیستی باعث کاهش 11 درصدی در میزان رسوب شد همچنین تلفات نیتروژن کل و فسفر بهطور قابل توجهی کاهش یافت در نهایت ایشان بیان نمودند که زغال زیستی نقش زیادی در کنترل فرسایش خاک در منطقه مورد مطالعه داشته است.
ایرانپور و حداد - - 1393 در بررسی نحوه تاثیر نانوذرات با مقادیر 0/1، 0/2 و 6/4 درصد بر پتانسیل فروریزش خاک لس گرگان نشان دادند که با افزایش میزان نانورس، پتانسیل فروریزش خاک افزایش داشته و کمترین پتانسیل در نانورس با مقدار 0/1 درصد بهدست آمد. افزایش نانورس از مقدار بهینه میتواند روی این رفتار تاثیر منفی داشتهباشد.
بر اساس مرور پژوهشهای انجام شده میتوان بیان نمود که نانورس بهعنوان یک افزودنی نوظهور و نیز زغال زیستی به عنوان افزودنی که در جهت کاهشهای زیست محیطی میتواند موثر باشد، در جهت فرآیند حفاظت آب و خاک تاکنون کمتر توجه شده است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی کاربرد نانورس و زغالزیستی بر تغییرات زمان شروع رواناب و حجم رواناب با استفاده از افزودنی نانورس به مقدار سه گرم در مترمربع و زغالزیستی به مقدار 1/6 تن بر هکتار در شرایط آزمایشگاهی و مقیاس کرت میباشد.
مواد و روش
پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات زمان شروع رواناب و حجم رواناب با استفاده از اثر نانورس و زغالزیستی طی عملیات آزمایشگاهی در آزمایشگاه شبیهساز باران و فرسایش خاک دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس نور انجام شد. برای انجام آزمایشها در پژوهش حاضر و شرایط آزمایشگاهی از بارشی با شدت 40 میلیمتر بر ساعت و مدت زمان20 دقیقه استفاده شد.بهمنظور انجام این پژوهش، خاک در معرض هوا، هواخشک شدسپس در کرتهایی با ابعاد 0/5 در 0/25 مترمربع و شیب 18 درصد قرار داده شد.. پس از آن نانورس مونت-
موریلینت و زغالزیستی با مقادیر بهترتیب سه گرم بر مترمربع و 1/6 تن بر هکتار در سطح کرتها پخش گردید. سپس آزمایشها در تیمار شاهد، نانورس مونتموریلینت و زغالزیستی در سه تکرار انجام شد.
به منظور تعیین مقدار رواناب نمونههای رواناب پس از اتمام بارندگی در مدت زمان 20 دقیقه به صورت جداگانه برای تمامی کرتهای شاهد، کرتهای حفاطت شده توسط نانورس و همچنین کرتهای حفاظت شده توسط زغالزیستی جمع-آوری شد. در نهایت مقدار رسوب با استفاده از ترازو با دقت 0/01 گرم وزن گردید
نتایج و بحث
نتایج مقادیر اندازهگیری شده زمان شروع رواناب و حجم رواناب در تیمار شاهد و تیمار حفاظت شده توسط نانورس مونت-مویلینت به مقدار سه گرم بر مترمربع و تیمار حفاظت شده با زغالزیستی با مقدار 1/6 تن بر هکتار در جدول 1 ارائه شده است.
مقادیر اندازهگیری شده زمان شروع رواناب و حجم رواناب در تیمار شاهد و تیمار حفاظت شده توسط نانورس مونتمویلینت
نتایج نشان داد که بعد از کاربرد نانورس و زغالزیستی مقادیر زمان شروع رواناب را کاهش داده . این افزودنیها اثر مثبتی بر افزایش زمان شروع رواناب نشان ندادندنتایج همچنین نشان داد که بعد از کاربرد نانورس و زغالزیستی حجم رواناب روند کاهشی داشت و درصد حفاظتی این دو افزودنی روی پارامتر حجم رواناب بهترتیب 49/48 و 68/81 درصد محاسبه گردید - جدول . - 1 نتایج آزمون آماری کاربرد نانورس و زغالزیستی بر تغییرات حجم رواناب نشان داد که اثر این افزودنی بر مقادیر حجم رواناب در سطح 99 درصد معنیدار بود.
نتیجه گیری
پژوهش حاضر بهمنظور بررسی تاثیر نانورس به عنوان یک افزودنی نوظهور با مقدار سه گرم بر مترمربع و زغالزیستی به-عنوان یک افزودنی آلی با مقدار1/6 تن بر هکتار در شرایط آزمایشگاهی و مقیاس کرت بر مقادیر زمان شروع رواناب و حجم رواناب انجام شد. نتایج نشان داد که استفاده از نانورس و زغالزیستی با مقدار مذکور بهطور معنیداری باعث کاهش حجم رواناب شد.
