ارزیابی و مقایسه تأثیر هیدروچار اصلاح شده و سوپرجاذب بر برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه آبیاری وزهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز.اهواز، ایران

3 دانشیار آبیاری و زهکشی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز ،اهواز، ایران

4 استاد آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

امروزه با توجه به مصرف بی‌رویه کودهای شیمیایی در زمین‌های زراعی و تخریب خاک و محیط زیست تحت مصرف همین کودها، اهمیت استفاده از کودهای آلی و مواد پلیمری همچون هیدروچار و سوپرجاذب را برجسته می‌سازد. بدین منظور تحقیق حاضر با هدف بررسی تأثیر سطوح مختلف هیدروچار اصلاح شده باگاس نیشکر و سوپرجاذب نوع A200 به عنوان مواد سازگار با محیط زیست بر برخی از خصوصیات خاک با مدل آماری طرح فاکتوریل و در قالب طرح بلوک کاملاً تصادفی با چهار تکرار و به مدت چهار ماه در سال 97-96 در دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز اجرا شد. سطوح استفاده از هیدروچار و سوپر جاذب شامل سه سطح 0، 2 و 5 گرم در هر کیلو گرم خاک (0، 2/0 و 5/0 درصد وزنی) بود. نتایج نشان داد که سطح دو و پنج گرم هیدروچار بر کیلو گرم خاک به ترتیب سبب افزایش 2/5 و 4/9 درصدی تخلخل کل، 9 و 9/17 درصدی رطوبت ظرفیت زراعی، 43/0 و 2/1 درصدی رطوبت نقطه پژمردگی، 8/9 و 18 درصدی کربن آلی، 4 و 15 درصدی فسفر قابل جذب، 6 و 18 درصدی ازت، 5/5 و 16 درصدی هدایت الکتریکی و کاهش 7/4 و 3/7 درصدی جرم مخصوص ظاهری، 38/0 و 77/0 درصدی جرم مخصوص حقیقی، 39/0 و 1 درصدی اسیدیته خاک نسبت به شاهد شد. سطح دو و پنج گرم سوپر جاذب بر کیلو گرم خاک نیز به ترتیب سبب افزایش10 و 6/18 درصدی رطوبت ظرفیت زراعی، 8 و 11 درصدی رطوبت نقطه پژمردگی، 52/0 و 92/0 درصدی اسیدیته، 4 و 13 درصدی هدایت الکتریکی، 7/2 و 9/9 درصدی تخلخل کل و کاهش 2 و 7/5 درصدی جرم مخصوص ظاهری خاک شد و تأثیر معنی‌دار بر میزان کربن آلی، فسفر قابل جذب، ازت و جرم مخصوص حقیقی خاک نداشت. به‌طور کلی نتایج بیانگر برتری تیمار هیدروچار نسبت به تیمار سوپر جاذب بر بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با بافت لوم می‌باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation and comparison of modified hydrochar and superabsorbent on some of physical and chemical properties soil

نویسندگان [English]

  • yazdan khodarahmi 1
  • Saeid Boroomand Nasab 2
  • Amir Soltani mohamadi 3
  • Abdali Naseri 4
1 1. MSc. Student of irrigation and Drainage, faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran Univrsity of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Professor, Faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran
3 Department of irrigation and Drainage, faculty of Water Sciences Engineering, Shahid Chamran Univrsity of Ahvaz, Ahvaz, Iran
4 Professor of Irrigation and Drainage, Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
چکیده [English]

Resently, with regard to the excessive use of chemical fertilizers in agricultural land and the degradation of soil and the environment, the use of these fertilizers highlights the importance of using organic fertilizers and polymer materials such as hydrochloric and superabsorbent. The purpose of this study was to investigate the effect of different levels of modified hydrochar, cane sugar and superabsorbent type A200 as environmentally Compatible materials on some soil characteristics using a factorial design and a completely randomized block design with four replications for four Month was conducted at Shahid Chamran University, Ahvaz, Iran. The levels of hydrchar and superabsorbent use included three levels of 0, 2 and 5 grams per kg of soil (0, 0.2 and 0.5 wt%). The results showed that two and five gram hydrochar per kg of soil increased 5.9% and 9.4%, respectively, total porosity, 9 and 17.9% moisture field capacity, 0.43% and 1.2% moisture content of wilting point , 9.8% and 18% organic carbon, 4% and 15% of absorbable phosphorus, 6% and 18% nitrogen, 5.5% and 16% of electrical conductivity, and 7.7% and 7.7% reduction of bulk density, 0% and 0.77% of the specific gravity, 0.39% and 1% of soil acidity compared to the control. The Level of two and five grams of super absorbent per kilogram of soil also increased 10 and 18.6 percent moisture content of filed capacity, 8 and 11 percent moisture content of wilting point, 0.52 and 0.92 percent, acidity, 4.26 and 13 The percentage of electrical conductivity was 2.7 and 9.9%, respectively, and total porosity decreased by 2 and 5.7%, respectively, and had no significant effect on the amount of organic carbon, absorbed phosphorus, nitrogen and specific mass of soil. In general, the results indicate that hydrochar treatment is superior to superabsorbent treatment on Improvement soil physical and chemical properties of soil with loam texture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Organic Carbon
  • Superabsorbent type A200
  • Modified hydrochar
  • Physical and Chemical properties Soil
ابراهیمی، س.، همایی، م. و واشقانی فراهانی، ا. 1384. بررسی رفتار تورمی پلیمرهای سوپر جاذب در سیکل‌های متناوب‌تر و خشک شدن. نهمین کنگره علوم خلک ایران. صفحه 67.

احمدآبادی، ز.، قاجار سپانلو، م. و س. رحیمی آلاشتی. 1390. کاربرد ورمی‌کمپوست بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیای خاک. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 58: 137-125.

بای بوردی، ی.م.، م.ج. ملکوتی، ه. امیر مکری و م. نفیسی. 1379. تولید و مصرف بهینه کود شیمیایی در راستای اهداف کشاورزی پایدار. نشر آموزش کشاورزی، کرج.

بهبهانی، س م.، مشهدی، ر.، رحیمی خوب، ع. و م،. نظری فر، 1388. بررسی تأثیر پلیمر سوپر جاذب استاکورسورب بر پیاز رطوبتی آبیاری قطره‌ای و خصوصیات فیزیکی خاک. مجله آبیاری و زهکشی ایران، 3: 100-98.

دشت‌بزرگ، ع.ف صیاد، غ.، کاظمی نژاد، ا. و ق. یزدانی کچوئی. 1389. بررسی تأثیر دو ماده جاذب رطوبت بر ظرفیت نگهداری و پتانسیل آب در خاک شنی لومی. سومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده مهندسی علوم آب.

رجایی، ف.، رئیسی، م. 1389. نقش سوپر جاذب A200 در تعدیل تنش‌های رطوبتی خاک و اثر آن بر پویایی نیتروژن و فعالیت‌های آنزیمی آنکالاین فسفاتاز و اوره از خاک. مجله آب ایران، 7: 24-13.

سیددراجی، س.، گلچین، ا. و ش. احمدی، 1389. تأثیر سطوح مختلف یک پلیمر سوپر جاذب (A200) و شوری خاک بر ظرفیت نگهداشت آب در سه بافت شنی، لومی و رسی، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 2: 316-306.

فلاح قوچان، ن. 1381. اثر سطوح مختلف سوپر جاذب ‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌A200 بر روی برخی خصوصیات فیزیکی خاک. چایان‌نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب. دانشگاه شهید چمران اهواز، صفحه 88..

کوچک زاده، م.، صباغ فرشی، ع.ا. و گنجی خرم‌دل، ن. تاثیر پلیمر فراجاذب آب بر روی برخی خصوصیات فیزیکی خاک. مجله علوم خاک و آب، جلد 14، شماره 2، ص 185-176.

Abel, S., Peters, A., Trinks, S., Schonsky, H., Facklam, M. and G. Wessolek. 2013. Impact of biochar and hydrochar addition on water retention and water repellency of sandy soil. Geoderma, 202: 183-191.

Akhter J., Mahmood K., Malik K.A., Mardan A., Ahmad M. and Igbal M.M. 2004. Effects of hydrogel amendment on water storage of sandy loam and loam soils and seedling growth of barley, wheat and chickpea. Plant, Soil and Environment, 10: 463-469.

Amarilis, D. V., Cristian, C, Q. and Q. Guiwei, 2010. Amendment of an acid mine soil with compost and polyacrylate polymers enhances enzyymatic activities but may change the distribution of plant species. Water, Air and Soil Pollut, 208: 91-100.

Aranda, V., Macci, C., Peruzzi, E. and G. Masciandaro. 2015. Biochemical activity and chemical-structural properties of soil organic matter after 17 years of amendments with olive-mill pomace co-compost. Journal of Environmental Management, 147: 278-285.

Abedi Koupai, J. Mousavi, S.F. Motamedi, A. 2010. Effect of clinoptilolite zeolite application on reducing urea leaching from soil. Journal of Water & Wastewater, 3: 51-57.

Abedi Koupai, J. Sohrab, F. Swarbrick, G. 2008. Evaluation of hydrogel application on soil water retention characteristics. Journal of Plant Nutr, 31: 317-331.

Abedi Koupai, J. Asadkazemi. J. 2006. Effects of hydrophilic polymer on the field performance of an ornamental plant under reduced irrigation regimes. Water Science and Water Technology, 15: 715-725.

Barvenik, F. W. 2007. Polyacrylamide characteristics related to soil applications. Journal Soil Sci, 158: 235-243.

Basso, A. S. 2012. Effect of fast pyrolysis biochar on physical and chemical properties of a sandy soil. Master of Science, Iowa State University Ames. Iowa.

Buchholz F.L. and Graham A.T. 1997. Modern superabsorbent polymer technology. John Wiley & Sons, 279 pages.

Chintala R, Molinedo J, Schumacher TE, Papiemik SK, Malo DD, Clay DE, Kumar S and DW, 2013. Nitrate sorption desorption in biochars from fast pyrolysis. Microporous and Mesoporous Materials 179: 250-257.

Devereux, R. C., Sturrock, C. J. and S.J. Mooney. 2012. The effects of biochar on soil physical properties and winter wheat growth. Earth and Environmental Science Transactions of the Royal Society of Edinburgh, 103: 13-18.

Fang, J. Gao, B. Chen, J. Zimmerman, A. R. 2015. Hydrochars derived from plant biomass under various conditions: Characterization and potential applications and impacts. Chemical Engineering Journal, 267: 253–259.

Fawcett, R., and D. Towery. 2002. Conservation tillage and plant biotechnology: How new Technologies can improve the environment by reducing the need to plow. Conservation Technology Information Center, West Lafayette, IN, 18: 15-25.

Flannery R. L. and Busscher W.J. 1982. Use of a synthetic polymer in potting soils to improve water holding capacity. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2: 103 –111.

Gajic´, A., Koch, H. J. (2012): Sugar beet (Beta vulgaris L.) growth reduction caused by hydrochar is related to nitrogen supply. J. Environ. Qual, 41: 1067–1075.

Ghani, W. A. W. A. K., Mohd, A., da Silva, G., Bachmann, R. T., Taufiq-Yap, Y. H., Rashid, U. and H. Ala’a. 2013. Biochar production from waste rubber-wood-sawdust and its potential use in C sequestration: Chemical and physical characterization. Industrial Crops and Products, 44: 18-24.

Heilmann, SM, Davis, HT, Jader, LR, Lefebvre, PA, Sadowsky, MJ, Schendel, FJ. 2010. Hydrothermal Carbonization of Microalgae. Biomass Bioenerg; 34: 875-882.

Helalia A. and Letey J. 1988. Cationic polymer effects on infiltration rates with a rainfall simulator. Soil Science Society of America Journal, 52: 247-250.

Hseu, Z. Y., Jien, S. H., Chien, W. H. and R. Liou. 2014. Impacts of Biochar on Physical Properties and Erosion Potential of a Mudstone Slopeland Soil. The Scientific World Journal. doi: 10.1155/2014/602197.

Jalali, A.H., and M.J. Karimian. 2011. Effect of crop residue management, using compost And nitrogen fertilizer on yield and yield components of maize cross double 370. Iranian Journal of Crop Sciences. 13(2): 337-351.

Jhurry D. 1997. Agricultural polymers. Food and Agricultural Research Council, Reduit, Mauritus.

Johnson M.S. 1984. Effect of soluble salts on water absorption by gel-forming soil conditioners. Journal of the Science of Food and Agriculture, 35: 1063-1066.

Kent, G. A. Douglqss, F. Kasten Dumerose, R. 2009. Root desiccation and drought stress responses of bareroot Quercus rubra seedlings treated with a hydrophililc polymer root dip. Journal of Agricultural and Biologicaln Science, 315: 229-240.

Kutílek, M., Jendele, L. and K.P. Panayiotopoulos. 2006. The influence of uniaxial compression upon pore size distribution in bi-modal soils. Soil and Tillage Research, 86: 27-37.

Laird D, Fleming P, Wang B, Horton R, Laird Z, Karlen D. 2010. Biochar impact on nutrient leaching from a Midwestern agricultural soil. Geoderma,158: 436–442.

Lawrinenko, M. 2014. Anion exchange capacity of biochar. A thesis submitted to the graduate faculty in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science. Iowa State University Ames, Iowa.

Lehmann J, Gaunt J, and Rondon M, 2006. Biochar sequestration in terrestrial ecosysteme-a review. Mitigation and adaptation strategies for global, 11: 395-419.

Lehmann, J. A Handful of Carbon. Nature 2007; 447: 143-144.

Lehmann, J., S. Joseph. 2009. Biochar for environmental management: science and technology: Earthscan.

Lei, O. and R. Zhang. 2013. Effects of biochars derived from different feedstocks and pyrolysis temperatures on soil physical and hydraulic properties. Journal of Soils and Sediments, 13: 1561-1572.

Li, X. H., Han, P. and X. C. Zhang. 2012. Effect of biochar on soil aggregates in the Loess Plateau: results from incubation experiments. International Journal of Agriculture and Biology, 14: 975-979.

Masto, R. E., Kumar, S. Rout, T. Sarkar, P. George, J. and L. Ran. 2013. Biochar from water hyacinth (Eichornia crassipes) and its impact on soil biological activity. Catena, 111: 64-71.

Ouyang, L., Wang, F., Tang, J., Yu, L. and R. Zhang. 2013. Effects of biochar amendment on soil aggregates and hydraulic properties. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 4: 991-1002.

Peterson D. 2002. Hydrophilic polymers-Effect and uses in the landscape. Horticulture Science. 15: 384-390.

Plumb T. R. and Kraus K. 1991. Oak woodland artificial regeneration correlating soil moisture to seedling survival. USDA Forest Service Gen. Tech. Rep. 42: 1093-1098.

Sevilla, M, Fuertes, AB. Chemical and Structural Properties of Carbonaceous Products Obtained by Hydrothermal Carbonization of Saccharides. Chem-Eur J 2009; 15: 4195-4203.

Sohi, S., Lopez-Capel, E., Krull. E and R. Bol. 2009. Biochar, climate change and soil: A review to guide future research: CSIRO Glen Osmond, Australia.

Song, X., Liu, M., Wu, D., Griffiths, B. S., Jiao, J., Li, H. and F. Hu. 2015. Interaction matters: Synergy between vermicompost and PGPR agents improves soil quality, crop quality and crop yield in the field. Applied Soil Ecology, 89: 25-34.

Titirici, MM, Demir-Cakan, R, Baccile, N, Antonietti, M. 2009. Carboxylate-Rich Carbonaceous Materials via One-Step Hydrothermal Carbonization of Glucose in the Presence of Acrylic Acid. 21: 484-490.

Xu G., Lv Y., Sun J., Shao H., and Wei L. 2012. Recent Advances in Biochar Applications in Agricultural Soils: Benefits and Environmental Implications. Clean-Soil Air Water, 40: 1093-1098.

Yu X, Panl, G, and Kookana RS, 2010. Enhanced and irreversible sorption of pesticide pyimethanil by soil amendel with biochars. Journal of Environmental Sciences, 22: 615-620.