محیط زیست و توسعه فرابخشی

مجله علمی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اخبار و اعلانات

راهنمای نویسندگان

فرم ها و فایل های لازم

اسامی داوران

بررسی اثر نانو ذرات رس و بیوچار بر آبشویی نیترات و پایداری خاک دانه

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، ایران

2 گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، ایران

چکیده

مقدمه: بررسی عامل تأثیرگذار بر حرکت آب و املاح در خاک و استفاده از مواد اصلاح‌کننده جدید مانند نانو ذرات معدنی و بیوچار‌ها می‌تواند کمک شایانی به مدیریت صحیح اراضی برای کاهش آبشویی نیترات از خاک و جلوگیری از آلودگی آب‌های زیر‌زمینی نماید. از آن‌جا که در سال‌های اخیر مطالعات بسیاری بر روی استفاده از زغال زیستی در سیستم‌های زراعی با هدف اولیه ترسیب کربن آلی در خاک و درنتیجه کاهش گازهای گلخانه‌ای انجام شده است، اثر آن بر دیگر فرآیندهای خاک از جمله آبشویی نیترات نیز مورد توجه قرار گرفته است. هدف از تحقیق حاضر، بررسی اثر نانو ذرات معدنی و بیوچار حاصل از بقایای گیاه گندم بر آبشویی نیترات از خاک و پایداری خاکدانه است.
مواد و روش‌ها: تیمارهای مورد استفاده شامل سه تیمار زئولیت، کلوزیت و بیوچار، هر‌کدام در دو سطح (ده و پنجاه گرم در هر کیلوگرم خاک) و سه تکرار بود. ستون‌های خاک مورد‌ استفاده در این تحقیق، لوله‌های پلیکا (PVC) به قطر 3 سانتی‌متر و ارتفاع 40 سانتی‌متر بودند. برای وارد کردن نیترات به ستون‌های خاک از کود اوره حاوی 46 درصد نیتروژن خالص استفاده شد. میزان کود اوره مطابق نیاز کودی گیاه ذرت که معمولاً 200 کیلوگرم نیتروژن در هکتار می‌باشد، در نظر گرفته شد. کود اوره به‌صورت محلول برای هر ستون خاک آماده و در هفته اول و پنجم به تمام ستون‌های خاک اضافه شد. آبیاری ستون‌های خاک نیز بر اساس وزن آب از دست رفته از ستون خاک شاهد به روش وزنی و با حدود 15 درصد آبشویی برای خروج زهاب انجام شد. تعداد آبیاری‌ها شامل 8 آبیاری هفته‌ای یک آبیاری و میزان آب واردشده به هر ستون در هر آبیاری حدود 60 میلی‌لیتر بود. غلظت نیترات محلول‌های مورد آزمایش با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری تعیین گردید. پس از هشت هفته از اضافه شدن تیمارها به خاک مورد آزمایش میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها در نمونه شاهد و تیمارها اندازه‌گیری شد و با میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها در نمونه شاهد قبل از آزمایش و بعد از پایان آزمایش مقایسه شدند.
نتایج: در طول زمان آزمایش میزان نیترات خروجی از ستون‌های خاک در تیمارهای حاوی ده گرم و پنجاه گرم از هر یک از از اصلاح کننده‌های بیوچار، زئولیت و کلوزیت نسبت به نمونه شاهد به‌طور معنی‌داری (p<0.5) کاهش داشته است. در تمام هفته‌های آزمایش، تیمار پنجاه گرم بیوچار کمترین آبشویی نیترات را نسبت به تیمار پنجاه گرم زئولیت و پنجاه گرم کلوزیت داشته است. به‌طورکلی، نتایج نشان داد که افزودن بیوچار و نانو ذرات معدنی به خاک در سطح پنج درصد وزنی موجب کاهش معنی‌دار (p<0.5) آبشویی نیترات شد.
بحث: بر اساس نتایج به‌ دست‌آمده در تحقیق حاضر و مطالعات قبلی انجام ‌شده به ‌طور قطعی می‌توان بیان کرد که افزودن بیوچار به خاک سبب بهبود شرایط فیزیکی خاک و کاهش آبشویی نیترات از خاک می‌شود. همچنین با افزایش مصرف زئولیت و کلوزیت پایداری خاکدانه‌ها بیشتر و میزان نیترات خروجی از ستون خاک کم شده و درنتیجه آلودگی‌های آب‌های زیرزمینی به نیترات کمتر خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع
  1. Abedi Kopai, j., Mousavi, S.F. and Motamadi, A., 1389. Investigating the effect of using clinopti-lolite zeolite in reducing leachate leaching from soil. Water and Wastewater Journal, No. 3, page 51-57.
  2. Abrishmakesh, S., Fazli Sangani, M., Ramzanpour, H., Nowrozi, M. and Shabani, A., 1399. The effect of using biochar suspension on the physical and chemical properties of two soils sensitive to erosion. Environmental Erosion Research, Volume 10 (Number 1), Pages 58-78.
  3. Angers, D.A. and Mehuys, G.R., 1993. Aggregate stability to water. In: Carter M. R. (Eds.) Soil Sampling and Methods of analysis. Lewis Publishers, Boca Raton. pp. 651-657.
  4. Blanco-Canqui, H., 2017. Biochar and soil physical properties. Soil Science Society of America Journal 81(4): 687-711.
  5. Carter, M.R. and Gregorich, E.G., 1993. Soil Sampling and Methods of analysis. Lewis Publishers, Boca Raton.198pp.
  6. Chen, H. and Yada, L., 2011. Nanotechnologies in agriculture: new tools for sustainable development. Trends in Food Science and Technology. 22: 585-94.
  7. Ding, Y., Liu, Y.X., Wu, W.X., Shi, D.Z., Yang, M. and Zhong, Z.K., 2010. Evaluation of biochar effects on nitrogen retention and leaching in multi-layered soil columns. Water, Air, and Soil Pollution, 213 (1–4): 47–55.
  8. Ghorbani Asadi H. and Abrishamkesh S. 1394. The effect of rice paddy husk biochar (biochar) on nitrate leaching in a clay soil. Journal of Soil Research (Soil and Water Sciences), Volume 29 (Number 4), Pages 412-434.
  9. Hazelton, P. and Murphy, B., 2007. Interpreting soil test results. CSIRO publishing. p. 169.
  10. Jafari Haghighi M. 1382. Analysis methods: sampling and important physical and chemical analyzes with emphasis on theoretical and practical principles. Nedaya Zahi Publications. 187 pages.
  11. Junhao, K., Qin, A., Niu, Q., Yanqing, L. and Chuxia, L., 2020. Effect of fertilizer doses on nitrate-nitrogen leaching. Journal of Agriculture and Biology. 1(4):356-358.
  12. Khodarahmi, Y., Soltani Mohammadi, A., Borumandnasab, S. and Naseri, A., 1398. The effect of zeolite and super absorbent on the reduction of nitrate leaching in a loam soil under unsaturated conditions. Iran water and soil research, volume 50 (number 7).
  13. Kohi, Z., Frosty, M., Seidian, M. and Qolizadeh, A., 1397. The effect of biochar on nitrate absorption from soil, 13th International Symposium on Advances in Science and Technology: Sustainable Land, Civil and Environmental Engineering, Mashhad.
  14. Laird, W.R., 2010. Improving nitrogen use efficiency for creal production. Agronomy Journal, 91(3): 357-363.
  15. Liu, Q., Liu, B., Zhang, Y., Lin, Z., Zhu, T., Sun, R., Wang, X., Ma, J., Bei, Q., Liu, G., Lin, X. and Xie, Z., 2017. Can biochar alleviate soil compaction stress on wheat growth and mitigate soil N2O emissions? Soil Biology and Biochemistry. 104: 8-17.
  16. Makhosazana, P., Aghoghovwia Ailsa, G., Hardie, M. and Andrei, B., Rozanov, R. 2020. Characterisation, adsorption and desorption of ammonium and nitrate of biochar derived from different feedstocks, Environmental Technology. DOI: 10.1080/09593330.2020.1804466.
  17. Mamedov, A.I., Huang, C.H., Aliev, F.A. and Levy, G.J., 2017. Aggregate stability and water retention near saturation characteristics as affected by soil texture, aggregate size and polyacrylamide application. Land Degradation and Development. 28(2). pp. 543-552.
  18. Maurice, M. and Hochella, L., 2008. Nitrogen fertilizer movement in the soil as influenced by nitrogen rate and timing in irrigated wheat. Soil Sicence Society of American Journal. 64(5): 1883-1892.
  19. Nasabian, Sh., Qureshi Abhari, c., Farah Avar, F. And Daman keshideh, M., 1390. Investigating the comparative advantage of corn production in Iran, Economic Modeling, Volume 5 (Number 1), Pages 109-124.
  20. Nasimi, P., Karimi, A. and Motaghian, H., 1398. Effects of date leaf biochar on saturated hydraulic conductivity and moisture coefficients of sandy loam soil. Iranian water research journal, volume 13 (number 3), pages 161-171.
  21. Partovi, Z., Ramadani etedali, H. and Kaviani, A., 1399. The effect of using biochar and wheat straw and stubble on nitrogen leaching concentration. Iranian Irrigation and Drainage Journal, Volume 14 (Number 2), Pages 355-365.
  22. Shahbazi, Y., Mirlatifi, M. and Hasan Aghli, A., 1400. Investigating the leaching rate of nitrate from soil using sugarcane bagasse biochar and frankincense fertilizer. Iran Water and Soil Research, No. 52 (No. 8), pages 2236-2227.
  23. Shermeen, K. and Marschner, P., 2017. Fluctuation of nitrogen levels in soil profile under condition of a long-term fertilization experiment. Journal of Plant Soil and Environment. 54(5): 197-203.
  24. Summer, M.E. and Miller, W.P., 1996. Cation exchange capacity and exchange coefficients. In: D.L. Sparks et al. (Eds). Methods of soil analysis. Part 3. 3rd Ed. PP. 1201-1229.
  25. Usoli, H., Karimi, A., Shirani, H. and Tabatabayi, H., 1400. Effect of type, size and amount of biochar on some physical and mechanical properties of calcareous soil. Journal of Water and Soil Resources Protection, 1, pages 113-128.
  26. Walkley, A. and Black, I.A., 1934. An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter, and proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science 37: 29-38.
  27. Xu, N., Tan, G., Wang, H. and Gai, X., 2016. Effect of Biochar Additions to Soil on Nitrogen Leaching, Microbial Biomass and Bacterial Community Structure. European Journal of Soil Biology. 74: 6. 1-8.
  28. Yang, S., Wang, Y., Liu, R., Li, Q. and Yang, Z., 2018. Effects of straw application on nitrate leaching in fields in the Yellow River irrigation zone of Ningxia, China. Scientific Reports, 8(1). 954.
  29. Zarinkafsh, M., 1371. Applied soil science. Tehran University Press, 247 pages.
محیط زیست و توسعه فرابخشی
دوره 8، شماره 79
فروردین 1402
صفحه 106-119
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار