بخشی از مقاله
چکیده
یکی از راهکارهای افزایش بازده آبیاری و استفاده بهینه از بارندگی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب است. این تحقیق بر روی خاک شنی مزرعهای نزدیک رودخانه کرخه نور شهرستان حمیدیه واقع در استان خوزستان با کاربرد دو نوع سوپرجاذب مصنوعی، هربوزورب ساخت شرکت هربوزورب انگلستان و Super AB A200 ساخت مؤسسه پلیمر و پتروشیمی ایران در پنج سطح 0/3، 0/6، 0/8، 2 و 4 گرم پلیمر درکیلوگرم خاک صورت گرفت که شامل بررسی قابلیت حفظ رطوبت پلیمرها در خاک نسبت به زمان، میزان تورم پلیمرها با توجه به هدایت الکتریکی، پارامترهای ظرفیت نگهداری آب در خاک و تخلخل کل خاک بود.
نتایج نشان داد با افزایش میزان شوری درجه تورم پلیمرها کاهش مییابد و درجه تورم A200 نسبت به هربوزورب بیشتر است. با افزایش سطح استفاده پلیمرها قابلیت حفظ رطوبت نسبت به زمان در آنها افزایش مییابد که A200 توانایی بیشتری در نگهداری رطوبت در خاک دارد. مقدار آب قابل استفاده گیاه و تخلخل کل نیز در هر دو پلیمر نسبت به نمونه شاهد افزایش دارد. تجزیه و تحلیل آماری نشان میدهد که بین دو پلیمر با هم و با نمونه شاهد و بین سطوح استفاده اختلاف معنی داری در سطح یک درصد در افزایش رطوبت قابل استفاده گیاه وجود دارد. میزان افزایش آب قابل استفاده گیاه با کاربرد 4 گرم در کیلوگرم خاک از پلیمرهای A200 و هربوزورب به ترتیب 3/44 و 3/17 برابر و افزایش تخلخل کل برای آنها به ترتیب 1/65 و 1/60 برابر بدست آمد.
مقدمه
کارایی مصرف و استفاده بهینه از منابع آب به عنوان یکی از محورهای اصلی کشاورزی پایدار در مناطق خشک و نیمه خشک مطرح میباشد . رطوبت قابل استفاده گیاه در خاک های سبک ناچیز بوده و آبیاری بایستی با تناوب بیشتری صورت گیرد. آبشویی املاح و کودهای شیمیایی نیز قابل توجه است و تلفات و ضایعات کودی بیشتر از سایر خاکهاست.
رویش اغلب گیاهان در صورتی که وزن مخصوص ظاهری خاک از 1/7 گرم بر سانتیمتر مکعب تجاوز کرده و مقدار هوای خاک در رطوبت ظرفیت نگهداری کمتر از 15 درصد گردد زیان میبیند - بای بوردی، . - 1372 یکی از راههای استفاده بهینه از منابع و حفظ آن استفاده از پلیمرهای سوپرجاذب است که نه تنها شرایط بهبود عملکرد کیفی محصول را فراهم نموده، باعث افزایش کارایی مصرف آب نیز میگردد.
پلیمرهای سوپرجاذب، ژلهای پلیمری آبدوست یا هیدروژلهایی هستند که میتوانند مقدار زیادی آب، آبنمک یا محلولهای فیزیولوژیکی را جذب نمایند. این پلیمرها ضمن برخورداری از سرعت و ظرفیت زیاد جذب آب به مثابه آب انبارهای مینیاتوری عمل کرده و در موقع نیاز ریشه به راحتی آب را در اختیار آن قرار میدهند - کبیری،. - 1381 سوپرجاذب کشاورزی به صورت تجاری از سال 1970 و به وسیله متخصصان وزارت کشاورزی امریکا ابداع شد. در حال حاضر شرکتهای زیادی در امریکا، اروپا و آسیا به تولید سوپرجاذبها اشتغال دارند.
تولید سالانه آنها در سال 2005 به بیش از 1290 میلیون تن رسید - سایت نانو آب ایرانیان، . - 1384 منتظر - 1387 - تاثیر پلیمر سوپرجاذب استاکوسورب را بر زمان پیشروی و پارامترهای نفوذ خاک در روش آبیاری جویچهای مورد بررسی قرار داد و گزارش کرد که با افزایش مقدار پلیمر سوپرجاذب مورد استفاده، نفوذپذیری خاک و مقدار زمان پیشروی در جویچه افزایش می یابد.
سید دراجی و همکاران - - 1388 تاثیر سطوح مختلف پلیمر سوپرجاذب سوپرآبA2001 و شوری خاک بر ظرفیت نگهداری آب در سه بافت شنی، لومی و رسی را بررسی نمودند و گزارش کردندکه مصرف پلیمر در خاک و مخصوصاَ خاکهای شنی میتواند با افزایش ظرفیت نگهداری رطوبت و کاهش شوری خاک باعث موفقیت برنامه های آبیاری در مناطق خشک و نیمهخشک گردد.
کبیری - - 1381 گزارش کرد این مواد ضمن بالا بردن ظرفیت نگهداری آب در خاکهای با بافت سبک میتوانند مشکل نفودپدیری خاکهای سنگین را برطرف نمایند. علاوه بر نگهداری آب در خاک، سوپرجاذبها به علت تغییر حجم مداوم - انبساط به هنگام تورم و انقباض به هنگام دفع آب - میزان هوا را در خاک افزایش می دهند. کریمی و همکاران - 1386 - گزارش کردند که افزودن ماده اصلاحی ایگیتا به خاک باعث بهبود شرایط فیزیکی خاک میگردد و به طور غیرمستقیم در رشد و نمو گیاهان مؤثر است. نتایج این تحقیق نشان میدهد که افزودن ماده اصلاحی به خاک باعث به تعویق انداختن زمان پژمردگی گیاه، افزایش دور آبیاری و در نهایت باعث صرفهجویی در میزان مصرف آب می گردد.
تحقیقات رجایی و رئیسی - 1389 - با A200 نشان داد که مصرف این مواد در اکوسیستمهای خشک به بهبود خصوصیات میکروبیولوژیکی و بیوشیمیایی خاک و ارتقاء کیفیت آن در" مقیاس کوچک "کمک میکند . لسیجوسکی - 2009 - 2 تاثیر افزودن هیدروژلها را بر منحنی نگهداری آب در خاکهای شنی قلمستان جنگلی بررسی کرد و گزارش کرد که خصوصیات نگهداری خاک به خصوص در PF کمتر از 2 افزایش مییابد که این بدان معنی است که هیدروژل آب ثقلی را در خاک که در شرایط طبیعی به پروفیل خاک نفوذ میکند و از دسترس گیاه خارج میشود، در خود ذخیره میکند.
اگابه3 و همکاران - 2010 - تاثیر هیدروژلها را در خاکهای مختلف روی آب قابل دسترس گیاه و بقا گیاهان در شرایط خشکسالی بررسی کردند و گزارش کردند که تبخیر و تعرق در 8 گونه گیاهی از 9 گونه کاشت شده با کاربرد 0/4 درصد وزنی هیدروژل در تمام انواع خاک کاهش مییابد که این امر به علت کاهش هدایت هیدرولیکی خاک با کاربرد هیدروژل است. غیور - 1379 - از آثار متفاوت حاصل از 5 نوع ماده جاذب رطوبت بر ظرفیت نگهداری آب در بافتهای مختلف خاک نتیجه گرفت که پلیمرهای سوپرجاذب در هر مکش از منحنی مشخصه رطوبت خاک بسته به مقادیر سطح استفاده از آنها، تا چند برابر درصد حجمی رطوبت خاک را افزایش میدهند.
گنجی خرمدل - 1378 - تأثیر پلیمر PR3005A را بر دو نوع خاک با بافتهای لومی و لوم شنی به نسبتهای صفر، 0/05، 0/1، 0/2 و 0/3 درصد وزنی مورد مطالعه قرار داد و گزارش کرد که در خاکهای لومی مقدار 0/3 درصد وزنی از پلیمر، بیشترین تأثیر را بر تخلخل کل خاک دارد، درصورتیکه درخاک های لوم شنی مقدار 0/2 و 0/3 درصد وزنی از پلیمر مصرفی بیشترین تأثیر را بر افزایش تخلخل کل خاک داشته و در مجموع در خاک لوم شنی افزودن پلیمر جاذب رطوبت، بیشترین تأثیر را در افزایش تخلخل مویین خاک دارد.
همچنین میزان آب قابل استفاده گیاه در خاک لومی 4/17 درصد و در خاک لوم شنی 5/44 درصد نسبت به شاهد افزایش نشان میدهد. هدایت هیدرولیکی خاک لومی با مصرف 0/05 تا 0/1 درصد وزنی از پلیمر به حد مطلوبی میرسد و در خاکهای لوم شنی که مقدار هدایت هیدرولیکی در حد متوسط میباشد مقدار مصرف 0/1 درصد وزنی از پلیمر توصیه میگردد. با نجشفیعی - 1379 - تأثیر پلیمر سوپرجاذب استاکوسورب4 را بر افزایش رطوبت خاک، بازدهی کود، رشد و استقرار گیاه پانیکوم مورد بررسی قرار داد.
این تحقیق براساس 0/3 درصد وزنی از پلیمر فوق به سه نوع بافت خاک - شنی، لومی و رسی - و در چهار تکرار و سه دور آبیاری 4، 8 و 12 روزه در دو تیمار خاک با و بدون پلیمر انجام شد. نتایج نشان داد که در تمامی تیمارهای خاک و دور آبیاری تأثیر پلیمر بر تولید ماده خشک گیاه کاملاً مشهود است. در ادامه این تحقیق، تأثیر پلیمر بر شسته و خارج شدن کود نیتروژنه از خاک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که پلیمر مانع آبشویی کود نیتروژنه از خاک میگردد.
در این پژوهش اثر کاربرد دو نوع سوپرجاذب Super AB A200 و هربوزورب، روی قابلیت حفظ رطوبت پلیمرها در خاک نسبت به زمان، پارامترهای ظرفیت نگهداری آب در خاک و همچنین درصد حجمی رطوبت در هر مکش از منحنی رطوبت خاک، مقدار آب قابل استفاده گیاه و تخلخل کل خاک بر روی خاک شنی ساحل رودخانه کرخه نور بررسی گردید.
مواد و روشها
مواد مصرفی شامل یک نوع خاک شنی برداشت شده از مزرعهای نزدیک رودخانه کرخه نور شهرستان حمیدیه واقع در استان خوزستان که برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن در جدول - 1 - آمده است. پلیمرهای مصرفی شامل Super AB A200 ساخت شرکت رهاب رزین تحت لیسانس پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران و هربوزورب ساخت شرکت هربوزورب انگلستان و سطوح استفاده شامل پنج سطح 0/3، 0/6، 0/8، 2 و 4 گرم پلیمر در کیلوگرم خاک بود. نمونههای خاک را بعد از خشک کردن در هوای آزاد و کوبیدن، از الک دو میلیمتری عبور داده و سپس آزمایش طی مراحل زیر انجام گردید.
جدول . - 1 - خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد مطالعه
برای مقایسه قابلیت جذب آب پلیمر در برابر آب مقطر، آب شهری - آب اهواز - و عصاره خاک، پلیمرها را با وزنهای 0/1، 0/2 و 0/3 گرم در محلولهای مذکور به مدت 24ساعت قرار داده و مجدداَ ژلهای متورم شده توزین گردیدند. سپس با استفاده از نسبت بین وزن اولیه پلیمر قبل از تورم به وزن پلیمر متورم شده درجه تورم پلیمر محاسبه گردید.
به منظور بررسی تغییرات رطوبت خاک با زمان و تاثیر مواد پلیمری سوپرجاذب A200 و هربوزورب بر روی خاک شنی مورد آزمون از 11 عدد گلدان پلاستیکی منفذدار استفاده گردید. سپس به ارتفاع 2 سانتی متر شن درشت به منظور زهکشی و جلوگیری از خروج خاک در کف هر گلدان ریخته شد و سطح آن صاف گردید. سپس 2/2 کیلوگرم خاک با مقادیر مختلف پلیمرها 0 - ، 0/3، 0/6، 0/8، 2 و 4 گرم در کیلوگرم خاک - به خوبی مخلوط و در گلدان ها ریخته شد. ابتدا گلدانها را تا حد اشباع آبیاری نموده به طوری که آب اضافی از ته گلدان زهکشی گردید. سپس روزانه در ساعات مشخص گلدانها را با ترازوی دقیق توزین کرده و نتایج ثبت شد. این کار تا آنجا ادامه مییابد که بین قرائتها تفاوت محسوسی مشاهده نگردد. با توجه به مشخص بودن وزن خالص خاک، گلدان، میزان پلیمر مصرفی و فیلتر بکار برده شده، درصد وزنی رطوبت را بدست آورده و منحنی تغییرات رطوبت با زمان رسم گردید.
آماده کردن نمونهها برای قرار دادن در دستگاه صفحات فشاری برای اندازهگیری درصد وزنی رطوبت به این ترتیب بود که استوانههای فلزی به قطر 4 و ارتفاع 2/2 سانتیمتر در نظر گرفته و در ته هر استوانه یک قطعه کاغذ خشککن - صافی - که اطراف آن را با کش بستیم قرار داده شد - کاغذ برای جلوگیری از خروج ذرات ریز خاک درون استوانه بکار رفت - . سپس درون استوانههای آماده شده، مقدار 30 گرم خاک با پلیمره، در پنچ سطح اشاره شده در بالا و سه تکرار مخلوط گردید. ضخامت نمونه عمل آوری شده 1/7 و قطر آن 4 سانتیمتر بود
