تأثیر استفادة ترکیبی از زغال‌زیستی و بنتونیت بر میزان تبخیر و رطوبت خاک

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 دانشیار، گروه علوم خاک، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

استفاده از اصلاح‌کننده‌های خاک جهت افزایش نگهداشت آب در خاک و با هدف افزایش راندمان مصرف آب در کشاورزی، راه‌کار مناسبی برای کاهش اثرات کم‌آبی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. یکی از راه‌های غلبه بر هزینه‌های آبیاری، برداشت آب از محل توسعة ریشة گیاه است. ترکیبات جاذب آب می‌توانند با ذخیرة آب در خاک، برداشت آب را برای گیاه تسهیل کند. زغال‌زیستی و بنتونیت از ترکیبات طبیعی مناسب جهت بهبود توانایی خاک در جذب رطوبت هستند. این مواد سازگار با محیط ‌زیست و غیرسمی هستند که به‌دلیل خواص بیوشیمیایی، توانایی بالایی در جذب آب و نگهداری آب در خاک دارند. در پژوهش حاضر تأثیر استفاد‎ة هم‌زمان از این دو ماده بر میزان تبخیر از خاک و رطوبت خاک مورد بررسی قرار گرفت. برای این هدف از زغال‌زیستی چوب گردو که در دو دمای گرماکافت 400 و 600 درجة سانتی‌گراد تولید شده است در دو مقدار دو و سه درصد وزنی و سه میزان دو، پنج و 10 درصد بنتونیت و یک تیمار شاهد (حاوی خاک لومی‌رسی بدون مادة افزودنی) استفاده شد. پژوهش به‌صورت یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار در دانشگاه شهرکرد انجام شد. نتایج نشان داد که با اعمال تیمارهای مورد بررسی، تبخیر از خاک بین هفت تا 14 درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش یافته است. کم‌ترین میزان تبخیر مربوط به خاک مخلوط با دو درصد بنتونیت و دو درصد زغال‌زیستی تولید شده در دمای 600 درجة سانتی‌گراد است. مقدار رطوبت در تمام تیمارهای مورد بررسی نسبت به تیمار شاهد نیز افزایش معنا‌داری داشت. به‌عبارت دیگر ترکیب زغال‌زیستی و بنتونیت به نگهداشت رطوبت در خاک کمک کرده است. بالاترین میزان رطوبت خاک در تیمار سه درصد زغال‌زیستی تولید شده در دمای 600 درجة سانتی‌گراد و 10 درصد بنتونیت و به‌ مقدار 4/25 درصد به‌دست آمد که 18 درصد بیش‌تر از رطوبت تیمار شاهد است. از این‌رو، می‌توان استفادة ترکیبی از این دو ماده را برای نگهداری آب آبیاری در منطقة ریشة گیاه و در نتیجه صرفه‌جویی و کاهش هزینه‌ها توصیه نمود زیرا آب قابل‌دسترس گیاه را افزایش می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abedi Koupai, J., & Mesforoush M. (2009). Evaluation of superabsorbent polymer application on yield, water and fertilizer use efficiency in cucumber (Cucumis sativus). Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 2(3), 100-111. https://sid.ir/paper/131536/fa [In Persian]
Abu-Hamdeh, N.H. (2004). The effect of tillage treatments on soil water holding capacity and on soil physical properties. 13th International Soil Conservation Organization Conference, Brisbane, Australia, Pp. 1-6.
Alempour Rajabi, F., Ghorbani, M.A., & Asadi, E. (2024). Modeling of the evaporation process using the hybrid algorithm of the COOT bird and artificial neural network. Water and Soil Management and Modeling, 4(2), 279- 294. doi: 10.22098/mmws.2023.12692.1266. [In Persian]
Alizadeh, A. (2007). Irrigation System Design. Emamreza University Press, 450 pages. [In Persian]
Amani E., Ghasemi A.R., Nouri M., & Mottaghian H. (2021). Effect of vermiculite, bentonite and zeolite on evaporation and soil characteristic moisture curve. Journal of Water and Soil Conservation Research, 28(2), 83-101. DOI:10.22069/JWSC.2021.18729.3424. [In Persian]
Ekhtiarian, S., Mohammadi, S., & Alinejadian, A. (2022). The effect of adding rice husk and zeolite on some of the soil properties at different times. Iranian Journal of Soil and Water Research, 8(53), 1863-1884. doi:10.22059/IJSWR.2022.343787.669282. [In Persian]
Farrokhian Firouzi, A., Biria, M.,  Moezzi, A., & Rahnama, A. )2024(. Effect of conocarpus erectus biochar on some physical and mechanical properties of a calcareous soil under corn cultivation. Water and Soil Management and Modelling. doi:10.22098/mmws.2023.12233.1217. [In Persian]
Fu, L., Cao, T., Lei, Z., Chen, H., Shi, Y., & Xu, C. (2016). Superabsorbent nanocomposite based on methyl acrylic acid-modified bentonite and sodium polyacrylate: Fabrication, structure and water uptake. Materials and Design94, 322-329. doi:10.1016/j.matdes.2016.01.014
Ghazavi, R., Omidvar, A., & Jeyhouni Naini, H. (2019). Investigation of the effect of zeolite on the coefficients of soil moisture curve models in sandy and loamy textures. Journal of Soil and Water Sciences, 23(3), 65-80. doi:10.47176/jwss.23.3.3719. [In Persian]
Gholinezhad, E., & Eivazi, A. (2021). The effect of super absorbent polymer A200 and manure on reducing drought stress in wheat (Triticum aestivum L.) different cultivars. Water and Soil Science Journal, 31(2), 69-86. doi:10.22034/ws.2021.11689. [In Persian]
Jafarikia T., Ghasemi, A.R., Ghobadi-Nia, M., & Motaghian, H.R. (2020). Influence of amount and distribution depth of walnut raw material and its biochar on evaporation and soil moisture. Journal of Water and Soil Conservation Research, 27(3), 1-21. doi:10.22069/jwsc.2020.17533.3303. [In Persian]
Jazbi, Z., Hojjati, M., & Kasraian, A. (2018). Fabrication and study of acrylamide/acrylic acid/bentonite superabsorbent nanocomposites for agricultural soils with different salinity. Journal of Petroleum Research, 28(98), 110-126. doi:10.22078/pr.2017.2401.2110. [In Persian]
Keller, L., Idowu, O.J., Ulery, A., Omer, M., & Brewer, C.E. (2023). Short-term biochar impacts on crop performance and soil quality in arid sandy loam soil. Agriculture, 13, 782. doi:10.3390/agriculture13040782
Li, L., Zhou, X., Li, Y., Gong, C., Lu, L., Fu, X., &Tao, W. (2017). Water absorption and water/fertilizer retention performance of vermiculite modified sulphoaluminate cementitious materials. Construction and Building Materials, 137, 224-233. doi:10.1016/j.conbuildmat.2017.01.061
Malik, S., Chaudhary, K., Malik, A., Punia, H., Sewhag, M., Berkesia, N., Nagora, M., Kalia, S., Malik, K., Kumar, D., Kumar, P., Kamboj, E., Ahlawat, V., Kumar, A., & Boora, K. (2023). Superabsorbent polymers as a soil amendment for increasing agriculture production with reducing water losses under. Water Stress Condition Polymers15(1), 161. doi:10.3390/polym15010161
Mohammadifard, F., & Moghaddam, M. (2021). Effect of bentonite on biochemical traits and relative water content of summer savory (Satureja hortensis) under different soil moisture levels. Journal of Water Management in Agriculture, 8(1), 77-88. doi:20.1001.1.24764531.2021.8.1.7.5. [In Persian]
Mohammadi, M., Jahantigh, H., & Zolfahari, F. (2024). Monthly prediction of pan evaporation using individual and combined approaches of data mining models in arid regions. Water and Soil Management and Modeling, 4(2), 227-240. doi: 10.22098/mmws.2023.12728.1270. [In Persian]
Mortezavi, M., Tavakoli, A., Mohammadi, M., & Afsahi, K. (2015). Effect of superabsorbent on physiological traits and yield of wheat (Azar 2 cultivar) under dry farming condition. Applied Field Crops Research, 26(106), 118-125. doi:10.22092/AJ.2015.105731. [In Persian]
Nasimi, P., Karimi, A., & Gerami, Z. (2020). Long-term effects of palm leaf biochar on the porosity and structure stability of a sandy clay loam soil. Journal of Soil Research, 34(2), 199-215. doi:10.22098/MMWS.2022.11264.1111. [In Persian]
Nepal, J., Ahmad, W., Munsif, F., Khan, A., & Zou, Z. (2023) Advances and prospects of biochar in improving soil fertility, biochemical quality, and environmental applications. Front Environmental Science11, 1114752. doi:10.3389/fenvs.2023.1114752
Ngeno, V., Omuto, C., Mbuge, D. & Too, V. (2023) Assessment of Super Absorbent Polymer (SAP) on Plant Available Water (PAW) in Dry Lands. Engineering15, 90-105. doi:10.4236/eng.2023.152008
Nowruzi, M., Tabatabai, H., Noori, M., & Motaghian, H.R. (2017). Short-term effects of biochar produced from date palm’s leaves on moisture retention in sandy loam soil. Journal of Water and Soil Resources, 6(2).137-150. dor:20.1001.1.22517480.1395.6.2.10.5 [In Persian]
Paradelo, R., Basanta, R., & Barral, M.T. (2019). Water-holding capacity and plant growth in compost-based substrates modified with polyacrylamide, guar gum or bentonite. Scientia horticulturae, 243, 344-349. doi:10.1016/j.scienta.2018.08.046
Seyedsadr, S., Sípek, V., Jacka, L., Snehota, M., Beesley, L., Pohorely, M., Kovar, M., & Trakal, L. (2022). Biochar considerably increases the easily available water and nutrient content in low-organic soils amended with compost and manure. Chemosphere, 293, 133586. doi:10.1016/j.chemosphere.2022.133586
Tokova, L., Igaz, D., Horak, J., & Aydın, E. (2023). Can application of biochar improve the soil water characteristics of silty loam soil? Journal of Soils Sediments5, 1-16. doi:10.1007/s11368-023-03505-y
Wang, T., Stewart, C.E., Sun, C., Wang, Y., & Zheng, J. (2018). Effects of biochar addition on evaporation in the five typical loess plateau soils. Catena, 162, 29-39. doi:10.1016/j.catena.2017.11.013
Widiastuti, N., Wu, H., Ang, M., & Zhang D. (2008). The potential application of natural zeolite for grey water treatment. Desalination, 218, 271- 280. doi:10.1016/j.desal.2007.02.022
Wu, H., Li, Z., Song, W., & Bai, Z. (2021). Effects of superabsorbent polymers on moisture migration and accumulation behaviors in soil. Journal of Cleaner Production, 279, 123841. doi:10.1016/j.jclepro.2020.123841
Zheng, J., Stewart, C., & Cotrufo, M. (2012). Biochar and nitrogen fertilizer alters soil nitrogen dynamics and greenhouse gas fluxes from two temperate soils. Journal of Environmental Quality, 41(5), 1361-1370. doi:10.2134/jeq2012.0019