-140507180648

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال ششم، شماره دوم، زمستان 1395
اثرات کوتاه مدت بایوچار حاصل از برگ خرما بر حفظ رطوبت در خاك لوم شنی
مهرداد نوروزي1، سیدحسن طباطبائی2،*، محمدرضا نوري3 و حمیدرضا متقیان4

1) دانشجو دکتري آبیاري و زهکشی؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه شهرکرد؛ ایران
2*) دانشیار؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه شهرکرد؛ شهرکرد؛ ایران * نویسنده مسئول مکاتبات:[email protected]
دانشیار؛ گروه مهندسی آب؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه شهرکرد؛ شهرکرد؛ ایران
استادیار؛ گروه علوم خاك؛ دانشکده کشاورزي؛ دانشگاه شهرکرد؛ شهرکرد؛ ایران

15755163622

تاریخ دریافت: 02/03/1395 تاریخ پذیرش: 05/05/1395

چکیده
بایوچار، نام ترکیب آلی پایداري است که از تجزیه گرمایی هر نوع زیست توده تحت شرایط محدودیت اکسیژن که پیرولیز گفته می شود تهیه می گردد و در کشاورزي به منظور اصلاح شرایط فیزیکی و شیمیایی خاك استفاده می شود. هدف اصلی در این پژوهش، بررسی اثرات بایوچار برگ خرما بر خصوصیات فیزیکی و رفتار رطوبتی خاکی با بافت لوم شنی بود. پنج نوع بایوچار تحت شرایط دمایی متفاوت( 300، 350، 400، 450 و 500 درجه سانتیگراد) و مدت حرارت 3 ساعت با استفاده از یک بوته برقی تهیه شد. بایوچارها با نسبت وزنی 3 درصد، بطور یکنواخت و بصورت پودري با خاك عبور داده شده از الک 2 میلی متر مخلوط شده و به مدت 2 ماه خوابانده شدند، سپس منحنی مشخصه رطوبتی مبتنی بر مدل ون گنوختن تعیین شد. رطوبت در وضعیت هاي ظرفیت مزرعه( FC)، نقطه پژمردگی دائم( PWP)، آب قابل دسترس گیاه( PAWC)، ظرفیت نگهداري رطوبت( WHC) و درصد اشباع( ) تعیین شدند. بر اساس نتایج بدست آمده، با افزایش دماي پیرولیز در دامنه 300 تا 500 درجه سانتیگراد تغییرات معنی داري در خصوصیات فیزیکی و رفتار رطوبتی خاك ایجاد نشد ولی بطور کلی کاربرد بایوچار باعث کاهش معنی دار( P<0.01) وزن مخصوص ظاهري گردید که به چگالی پایین ذرات بایوچار و نقش آن در بازآرایی منافذ خاك و تشکیل منافذ ثانویه نسبت داده می شود. مقادیر میانگین WHC، PAWC، و FC به ترتیب به میزان 4/24، 1/20، 4/23 و 24 درصد نسبت به تیمار شاهد (خاك بدون بایوچار) افزایش پیدا کردند ولی PWP تغییرات معنی داري نداشت. داده هاي منحنی هاي مشخصه رطوبتی نشان داد که بایوچار باعث افزایش معنی دار( P<0.01) منافذ بزرگتر از µm 2/0 که به لحاظ ذخیره رطوبت قابل دسترس
گیاه حائز اهمیت است می گردد.

کلید واژه ها: آب قابل دسترس گیاه؛ بایوچار؛ ظرفیت نگهداري رطوبت

مقدمه
امروزه اهمیت مواد آلی در اصلاح خصوصیات فیزیکی خاك مانند تخلخل، هدایت هیدرولیکی، ساختمان و نگهداري رطوبت به خوبی شناخته شده است. در مناطق گرمسیري عموم خاك ها به لحاظ ماده آلی فقیر بوده و کودهاي آلی در اثر دماي بالا سریعاً تجزیه و نابود می شود ،لذا لازم است هر سال این گونه مواد آلی به خاك اضافه
شود( 1102 ,.Glaser et al., 2002; Uzoma et al). در سال هاي اخیر براي بالا بردن میزان ماده آلی خاك از مواد پایداري مانند بایوچار استفاده می شود که در مقابل تجزیه
میکروبی بسیار مقاوم است( 2002 ,.Glaser et al). بایوچار نام یک ترکیب آلی غنی از کربن است که از طریق تجزیه گرمایی هر نوع زیست توده تحت شرایط بدون اکسیژن یا حضور جزئی آن، که در اصطلاح پیرولیز1 گفته می شود ،بدست می آید( 9002 ,.Lehmann and Joseph). فرایند پیرولیز و تبدیل ماده آلی به بایوچار منجر به تبدیل حدود 50 درصد کربن فعال ذخیره شده در بافت هاي گیاهی به منبعی از کربن آلی می شود. در حالیکه تثبیت کربن در اثر سوختن معمولی حدود 3 درصد و در اثر تجزیه بیولوژیکی کمتر از 20 درصد گزارش شده است (0102 ,.Woolf et al). لذا اساساً تولید بایوچار با هدف جلوگیري از انتشار گازهاي گلخانه اي از طریق تثبیت بلند
مدت کربن پیشنهاد شده است( 0102 ,.Verheijen et al) و کاربرد آن در کشاورزي از اهداف جنبی تولید بایوچار است .
علی رغم اهمیت خصوصیات فیزیکی خاك در افزایش تولید، به بررسی اثرات بایوچار بر این خصوصیات در مقایسه با خصوصیات شیمیایی توجه کمتري شده است .اخیراً گزارش هایی در خصوص نقش بایوچار در بهبود پایداري خاکدانه ها( 3102 ,.Ouyang et al)، افزایش تخلخل، کاهش وزن مخصوص ظاهري خاك و افزایش ظرفیت نگهداري رطوبت2( ;5102 ,.Mollinedo et al
ارائه شده (Andrenelli et al., 2016; Obia et al., 2016
است .Basso و همکاران( 2012) با مصرف سطوح مختلف بایوچار حاصل از درخت بلوط تحت فرایند پیرولیز با دماي حدود 500 درجه سانتیگراد( 0، 3 و 6 درصد وزنی)، متوجه افزایش ظرفیت نگهداري رطوبت خاك به میزان 23 درصد شدند .Lu و همکاران( 2014) بایوچار حاصل از شلتوك برنج را در سطوح 0، 2 و 6 درصد وزنی به یک خاك رسی افزودند و به مدت 180 روز خواباندند. آنها متوجه شدند که در نمونه هاي حاوي بایوچار در مقایسه با تیمار شاهد (بدون بایوچار) ظرفیت نگهداري رطوبت به ترتیب 12، 20 و 31 درصد افزایش پیدا می کند.
یکی از مهم ترین خصوصیات فیزیکی خاك در تولید کشاورزي، آب قابل دسترس گیاه است( ,.Obia et al206). طبق بعضی گزارش ها، بایوچار باعث افزایش آب
قابل دسترس گیاه می شود( Mukherjee and Lal, 013). در همین راستا de Melo Carvalho و همکاران( 2014) اثرات بایوچار حاصل از چوب اکالیپتوس تحت فرایند پیرولیز آهسته (دماي حدود 450 درجه سانتیگراد) بر حفظ رطوبت در یک خاك لوم شنی را بررسی کردند. آنها مقادیر مختلف بایوچار( 0، 8، 16 و 32 تن در هکتار) را تا عمق 15 سانتیمتر با خاك مخلوط کرده و گزارش کردند که آب قابل دسترس گیاه در لایه سطحی خاك حدود 8/0 درصد به ازاي هر تن مصرف بایوچار افزایش پیدا می کند .
Uzoma و همکاران( 2011) گزارش کردند که بایوچار کود گاوي باعث افزایش آب قابل دسترس گیاه و کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع در یک خاك شنی میشود .
Ouyang و همکاران( 2013) گزارش کردند که خصوصیات رطوبتی خاك لوم شنی نسبت به خاك لوم رسی تغییرات بیشتري تحت تأثیر بایوچار دارد. لذا اثرات اصلاحی بایوچار بر خصوصیات فیزیکی خاك، علاوه بر شرایط پیرولیز، نوع ماده اولیه، نوع خاك و میزان مصرف بایوچار نیز بستگی دارد( 1026 ,.Andrenelli et al).
غالب زمینهاي کشاورزي استان بوشهر در جنوب
66929958089823

سال

ششم

/

شماره

2
/

سال

ششم

/

شماره

2

/

ایران از نظر میزان ماده آلی فقیر هستند که این امر بر حفظ رطوبت خاك و جذب عناصر غذایی ضروري گیاه اثرات نامطلوب دارد و کشاورزان ناچارند هر ساله مقادیر قابل توجهی کود حیوانی مصرف کنند. در همین حال، وجود حدود 6 میلیون اصله نخل و هرس سالانه حدود 5 تا 7 برگ از هر درخت این فرض را قوت می بخشد که می توان از این ضایعات مقادیر قابل توجهی بایوچار تولید کرده و از آن در اراضی کشاورزي به منظور کاهش تنش رطوبتی استفاده نمود. لذا هدف پژوهش حاضر، بررسی اثرات مصرف بایوچار برگ خرما بر شرایط فیزیکی و ویژگی هاي رطوبت خاك بود.
مواد و روش ها
این تحقیق در تابستان 1394 در محل مرکـز تحقیقـاتکشاورزي استان بوشهر انجام شد. براي تهیه بایوچار بـرگخرما، ابتدا برگ خشک شده خرما بـا اسـتفاده از دسـتگاهخرد کن به قطعات ریز به ابعاد کمتر از 2 سـانتیمتر تبـدیلشد. با استفاده از فویل آلومنیومی، پاکـت هـاي مخصـوصساخته و با قرار دادن برگ خرد شده خرما در داخـل آنهـابسته هاي حدود 200 گرمی تهیه و کاملاً مسـدود شـدند وصرفاً یک سوراخ به قطر حدود 1 میلی متر در آن هـا تعبیـهشد. بسته ها در یـک بوتـه آزمایشـگاهی در دماهـاي 300، 350، 400، 450 و 500 درجه سانتیگراد و بطور میانگین به مدت 3 ساعت حرارت داده شدند .لازم به ذکر است که در غال ب پ ژوهش هــا بــراي پیرولیــز آهســته مــدت زم انحرارت دهی 1 تا 4 ساعت و درجه حرارت لازم بـین 300
تا 700 درجه سانتیگراد( 2102 ,.Wu et al) گـزارش شـدهاست. بدین ترتیب پـنج نـوع بایوچـار بـا نامهـايB300 ، B450 ،B400 ،B350 و B500 از یک نوع ماده اولیه (برگ خرما)، ولی در دماهاي متفاوت تهیه شدند. مصرف بایوچار معمولاً بصورت پودري یا دانه اي است تا بطور یکنواخـت
با خاك مخلوط شود( 9002 ,.Novak et al) و بایوچار بـادانه هاي کوچکتر از 2 میلی متر داراي مناسب ترین دانه بندي جهت مصارف کشاورزي اسـت ( Lehmann and Joseph,
2009). بر این اساس نمونـه هـاي بایوچـار بدسـت آمـده
076600

سال

ششم

/

شماره

2
/

زمستان

سال

ششم



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید