بخشی از مقاله
چکیده
این پژوهش برای بررسی اثر مقادیر مختلف نسبت جذب سدیم - SAR - و پتاسیم - PAR - بر مقاومت کششی خاکدانهها در دو رطوبت هوا-خشک و معادل مکش ماتریک 500 کیلوپاسکال انجام شد. برای اعمال غلظتهای مختلف پتاسیم و سدیم به خاک، دوازده تیمار در دو سطح شوری 3 - و 6 دسیزیمنس بر متر - شامل غلظتهای صفر تا 54/4 میلی اکی والان بر لیتر پتاسیم و سدیم تهیه و به خاک اضافه شدند.
مقاومت کششی خاکدانهها به روش غیر مستقیم برزیلی با دستگاه تک محوری اندازه گیری شد. نتایج مقاومت - هوا-خشک - نشان داد که با افزایش غلظت پتاسیم یا PAR در هر دو سطح شوری، مقاومت کاهش اما باافزایش SAR، مقدار آن تنها در شوری 3 افزایش یافت، در شوری 6 چنین روندی مشاهده نشد. نتایج مقاومت 500 - کیلوپاسکال - نیز هیچ روند مشخصی با افزایش PAR نشان نداد و با افزایش SAR نیز روند افزایش مقاومت دیده شد که روابط از نظر آماری معنیدار نشدند.
مقدمه
مقاومت کششی یک شاخص حساس از شرایط فیزیکی و یک ویژگی پویا در خاک است. Dexter and Kroesbergen - 1985 - عنوان کردند که احتمالاً مقاومت کششی مفیدترین معیار از مقاومت خاکدانههای یک خاک است. مقاومت مناطق گسیختگی در هر زمان بستگی به منافذ پر از هوا، درز و ترکهای کوچک و پیوندهای بین ذرات درون یا بین درز و ترک دارد. مقاومت کششی خاکها به مقدار آب و فرآیندهای تغییر توزیع منافذ یا پیوند بین خاکدانهها بستگی دارد
مقاومت کششی به مقدار کاتیونها، رس قابل پراکنش، نوع و اندازه رس، پایداری خاکدانه، غلظت و ترکیب محلول خاک، ماده آلی خاک و چرخه های مرطوب و خشک شدن بستگی دارد . - Barzegar et al., 1994 and 1995 - مقاومت کششی خاک به عنوان ظرفیت تحمل نیروهای به کار رفته قبل از تخریب شدن، تعریف شده است. از دیدگاه کمی، مقاومت کششی معادل حداکثر تنشی است که میتوان بر روی یک خاک به کار برد بدون اینکه هیچ تخریبی رخ دهد
Dexter and Chan - 1991 - بیان کردند که کاتیونهایی مانند سدیم که پراکنش رس بیشتری ایجاد میکنند، میتوانند مقادیر بیشتری مقاومت در خاک خشک ایجاد کنند. پتاسیم تبادلی میتواند باعث اثرات مشابه با سدیم شود اما بیشتر اوقات نادیده گرفته میشود، چون مقدار آن نسبت به سایر کاتیونها در خاکهای متأثر از نمک کمتر است. پتاسیم به عنوان یک کاتیون یک ظرفیتی میتواند سبب تورم و پراکنش رسها شود
با مطالعه نیروی هماوری و پراکنشی کاتیونها، دریافتند که پتاسیم در ایجاد پراکنش رس در خاکها، معادل با سدیم نمی-باشد. مقدار بیشتر کاتیونهای یک ظرفیتی - سدیم و پتاسیم - در برابر کاتیونهای دو ظرفیتی - کلسیم و منیزیم - در خاکهای متأثر از نمک، بر ساختمان خاک اثر گذاشته و سبب محدودیتهای شدید برای رشد محصول میشود .
وضعیت تعادل و ارتباط فاز محلول و تبادلی کاتیونها بر ضخامت لایه دو گانه پخشیده مؤثر است، ضخامت لایه دوگانه پخشیده نیز به نوبه خود بر پایداری خاکها و فرآیندهایی همچون پراکنش و هماوری رسها مؤثر میباشد. بنابراین به نظر میرسد میتوان تأثیر توزیعهای مختلف کاتیونی را بر رفتار شیمیایی و برخی پارامترهای فیزیکی و مکانیکی خاک، بررسی نمود. انتظار میرود نحوه توزیع کاتیونها بر خاکدانه سازی، مقاومت کششی خاکدانهها مؤثر باشد.
مواد و روشها
این پژوهش بر روی یک خاک زراعی واقع در دانشگاه فردوسی مشهد - عرض جغرافیایی 1 73/29 18 36 ، طول جغرافیایی - 72/51 31 59 و ارتفاع 1030 متر از سطح دریا - انجام گرفت. درصد ذرات اولیه و بافت خاک به روش پیپت اندازهگیری شد . - Gee and Bauder, 1986 - مقدار ماده آلی خاک به روش اکسیداسیون تر تعیین شد . - Sparks et al., 1992 - کربنات کلسیم خاک به روش تیتراسیون برگشتی با استفاده از اسید کلریدریک اندازهگیری گردید . - Sparks et al., 1992 - شوری خاک - EC - در عصاره گل اشباع و pH در گل اشباع خاک اندازهگیری شد - - Richards, 1954 - جدول . - 1
جدول -1 برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد بررسی.
نمونهبرداری از لایه سطحی 0-30 - سانتیمتری - و به آهستگی بدون به هم خوردن ساختمان خاک انجام شد. نمونه خاک بدون کوبیدن و الک شدن، با کمترین دستخوردگی از مزرعه به گلخانه منتقل شده و درون گلدانهای پلاستیکی ریخته شدند. محلولهای تیمار با شش غلظت معین از پتاسیم و سدیم - از تیمار1 تا 6 با نسبتهای مختلف با افزایش K و کاهش - Na با ثابت در نظر گرفتن غلظتهای کلسیم و منیزیم و با مقادیر شوری مشخص - 3 و 6 دسیزیمنس بر متر - تهیه شد - جدول . - 2
محلولهای تهیه شده به حجم معادل رطوبت ظرفیت زراعی خاک مورد نظر به دو روش همزمان صعود موئینگی و نفوذ عمودی از سطح خاک، به خاک گلدانها هر یک با سه تکرار، افزوده گردید و به مدت یک ماه برای به تعادل رسیدن خاک با محلولها در نظر گرفته شد. پس از گذشت زمان تعادل، از خاکهای تیمار شده با دقت و بدون خردشدگی خاکدانه-ها، نمونهبرداری انجام شد و پس از انتقال به آزمایشگاه خاکها هواخشک شده و برای انجام اندازهگیریها در ظروف مناسب نگهداری شدند.
نسبت جذب سدیم - SAR - و نسبت جذب پتاسیم - PAR - از معادلات 1 و - Richards, 1954 - 2 محاسبه گردیدند:
در معادلههای 1 و 2 ، غلظت کاتیونها بر حسب میلی اکی والان بر لیتر بوده و مقادیر یون-های کلسیم و منیزیم به روش تیتراسیون با EDTA اندازهگیری شد و مقدار یون سدیم و پتاسیم نیز به روش فلیمفتومتری در سوسپانسیون خاک به آب به نسبت 1:2 تعیین گردیدند.
جدول -2 ترکیبهای کاتیونی و غلظت کل کاتیونها در محلولهای تیمار.
اندازه گیری مقاومت کششی خاکدانهها، به روش غیرمستقیم یا برزیلی انجام شد . - Dexter and Kroesbergen, 1985 - برای اندازهگیری مقاومت کششی، خاکدانهها به ابعاد 4-8 میلیمتر به وسیله الک جدا شدند. 30 عدد خاکدانه از خاک هر یک از تکرارهای هر تیمار بهطور جداگانه وزن شده، در رطوبت هواخشک و رطوبت معادل مکش ماتریک 500 کیلو پاسکال، بین دو صفحه بارگذاری دستگاه تک-محوری با سرعت بارگذاری 1/2 میلیمتر بر دقیقه، شکسته شده و نیروی بیشینه شکست اندازه-گیری شد. مقاومت کششی خاکدانه از رابطه زیر محاسبه گردید:
که در این رابطهF نیروی فشاری بیشینه مورد نیاز برای شکستن خاکدانه با قطر مؤثر deff و y مقاومت کششی خاکدانه می-باشد. قطر مؤثر هر خاکدانه با استفاده از معادله زیر محاسبه شد :
که در این رابطه d0، قطر متوسط خاکدانهها، M0، میانگین جرم خاکدانههای به کار رفته و Ma، جرم خاکدانه مورد نظر می-باشند.
نتایج و بحث
نتایج بهدست آمده از آزمون مقاومت کششی خاکدانهها در رطوبت هوا -خشک نشان داد که در تیمارهای با شوری 3 دسیزیمنس بر متر، با افزایش مقدار PAR محلول خاک یا در واقع با افزایش غلظت پتاسیم در محلولهای تیمار - از تیمار اول تا ششم در هر سطح شوری - ، مقدار مقاومت کششی خاکدانهها به شدت کاهش داشت - شکل - 1 و کمترین مقادیر مقاومت کششی مربوط به تیمارهای با بیشترین مقدار پتاسیم - تیمارهای 5 و6 دارای 26 و 27/2 میلی اکی والان بر لیتر پتاسیم - بود. همچنین تیمار 1 با بیشترین غلظت سدیم 27/2 - میلی اکی والان بر لیتر - در بین تیمارها، بیشترین مقدار مقاومت کششی خاکدانه برابر 142کیلوپاسکال را دارا بود.
