اثر آبگریزی لایه سطحی خاک بر میزان تبخیر از سه خاک با بافت متفاوت

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

شهرام شاه محمدی کلالق ¹ , حسین بیرامی ²

1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز
2 - مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد

تاریخ دریافت : 1395/09/23 تاریخ پذیرش : 1396/03/03 تاریخ انتشار : 1396/10/01

کلید واژه: آبگریزی خاک, اسید استئاریک, تبخیر سطحی, آبیاری,

چکیده مقاله :

کاهش تلفات آبیاری در اثر تبخیر سطحی با استفاده از آبگریزی در خاک سطحی می تواند کمک قابل توجهی در حفظ آب در شرایط کنونی که کشورمان دچار کمبود آب است، داشته باشد. در پژوهش حاضر، اثر ایجاد لایه آبگریز در خاک سطحی به صورت لایه مالچ ضد تبخیر در سه خاک لوم شنی، لوم و لوم رسی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، خاک ها به صورت مصنوعی در چهار غلظت متفاوت و به روش زمان نفوذ قطره آب برای حصول چهار درجه مختلف آبگریزی با اسید استئاریک آبگریز شدند و اثر آن به‌صورت لایه سه سانتی متری آبگریز سطحی بر میزان تبخیر از لایسیمترهای کوچک (با ارتفاع و قطر 30 سانتی متر) استقرار یافته در خاک بررسی گردید. آزمایش ها در مزرعه ای در اطراف شهرستان مرند (با مختصات جغرافیایی شمالی و شرقی) در تابستان 1395 انجام گرفت. آزمایش ها در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی با پنج تیمار درجه آبگریزی و در سه تکرار اجرا شد که پس از تجزیه و تحلیل آن توسط نرم‌افزار SPSS و با آزمون دانکن (سطح احتمال 5 درصد)، مقایسۀ میانگین بین میزان تبخیر در درجه های آبگریزی مختلف برای هر سه خاک انجام شد. نتایج نشان دهنده کاهش معنی دار مقدار تبخیر در هر سه خاک دارای لایه سطحی آبگریز بود. همچنین افزایش درجه آبگریزی باعث کاهش بیش‌تر تبخیر سطحی گردید. بیش‌ترین میزان کاهش تبخیر با افزایش درجه آبگریزی نسبت به تیمار شاهد (با درجه آبگریزی صفر) در خاک های لوم شنی، لوم و لوم رسی به ترتیب 3/78، 2/42 و 1/30 درصد بود.

چکیده انگلیسی:

Reducing irrigation losses due to surface evaporation by using water repellent soil surface can help in maintaining water in the current situation that our country is suffering from water deficit. In this research, the effect of creating a water-repellent layer on the soil surface in the form of anti-evaporation mulch layer was evaluated on three soil textures (sandy loam, loam and clay loam). For this purpose, soils artificially hydrophobized by Stearic acid at four different concentrations and water drop penetration time method to obtain four different degrees of water repellency. And its effect on the rate of surface evaporation from the small lysimeters (with height and diameter 30 cm) located at the ground was investigated in the form of water-repellent layer with three-centimeter thickness. All experiments were conducted at a field in Marand area (latitude: 38° 25' 16.87'' N and longitude: 45° 47' 30.30'' E) in summer 2016. The experiments were performed in a completely randomized design with five treatments degree of water repellency and three replications. After analysis by SPSS and Duncan test (5% level), the average comparison carried out between evaporation in the different water repellency degrees for three soils. The results showed that the surface the water-repellent layer significantly decreased the amount of evaporation in the mentioned three soils. Also, the surface evaporation reduction rate was increased with increasing the water repellency degree. The maximum reduction of evaporation with increasing in the water repellency degree compared to the control treatment (zero degrees of water repellency) was 78.3 %, 42.2 % and 30.1 % in the sandy loam, loam and clay loam soil, respectively.

منابع و مأخذ:

بیرامی، ح. 1393. اثر آبگریزی بر شاخص­های جریان ترجیحی و پارامترهای انتقال بروماید در خاک. رساله دکتری. دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز.

بیرامی، ح.، نیشابوری، م­.ر.، ناظمی، ا.ح. و عباسی، ف.a 1394. تأثیر آبگریزی خاک بر مشخصات نفوذ در دو خاک لوم رسی و لوم شنی. نشریه دانش آب و خاک، 25(2):177-199.

بیرامی، ح.، نیشابوری، م­.ر.، عباسی، ف. و ناظمی، ا.ح.b 1394. تأثیر آبگریزی خاک بر منحنی نگهداری رطوبت و شاخص کیفیت فیزیکی در دو خاک با بافت متفاوت. نشریه دانش آب و خاک، 25(1/4): 17-26.

حیدری، ن.، اسلامی، ا.، قدمی فیروزآبادی، ع. و کانونی، ا. 1385. کارایی محصولات زراعی مناطق مختلف کشور. اولین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی.

ذوالفقاری، ع.ا. و حاج­عباسی، م.ع. 1387. تاثیر تغییر کاربری اراضی بر خصوصیات فیزیکی و آبگریزی خاک در مراتع فریدون شهر و جنگل­های لردگان. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 22(2): 262-251.

عباسی، ف.، ناصری، ا.، سهراب، ف.، باغانی، ج.، عباسی، ن. و اکبری، م. 1394. ارتقای بهره‌وری مصرف آب. نشریه 94/34ک مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی.

قربانیان، م.،  لیاقت، ع و نوری، ح. 1393. بررسی اثر تراکم و بافت خاک بر تبخیر-تعرق و ضریب گیاهی ذرت علوفه‌ای. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، 28(2): 453-463.

ناظم السادات، ن. 1393. تأثیر استفاده از لجن فاضلاب بر آب‌گریزی و تبخیر از سطح خاک در دو بافت مختلف. پایاننامه کارشناسی ارشد. پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه شهرکرد.

نورمهناد، ن. و طباطبائی، س­ح. ۱۳۹۳. تأثیر آب‌گریزی ناشی از کاربرد پساب فاضلاب بر میزان رطوبت خاک، اولین همایش ملی محیط‌زیست، دانشگاه پیام نور واحد دهاقان.

Arye, G., Tarchitzky, J. and Chen, Y. 2011. Treated wastewater effects on water repellency and soil hydraulic properties of soil aquifer treatment infiltration basins. Journal of Hydrology, 397: 136–145.

Bachmann, J., Horton, R. and van der Ploeg, R.R. 2001. Isothermal and nonisothermal evaporation from four sandy soils of different water repellency. Soil Sci. Soc. Am. J. 65: 1599–1607.

Bughici, T. and Wallach, R. 2016. Formation of soil–water repellency in olive orchards and its influence on infiltration pattern. Geoderma, 262: 1-11.

Burguet, m. Taguas, E.V.,  Cerdàa, A. and Gómez, J.A. 2016.  Soil water repellency assessment in olive groves in Southern and Eastern Spain. Catena, 147: 187–195.

Davis, D.D., Horton, R., Heitman, J.L. and Ren, T. 2014. Effects of hydrophobic layers on evaporation from porous media. Soil Sci. Soc. Am. J. 78:125–132.

DeBano, L.F. 1975. Infiltration, evaporation and water movement as related to water repellency. In: Soil Conditioners, Symposium Proceedings, Experimental Methods and Uses of Soil Conditioners (Moldenhauer, W.C., Program Chairman), 15–16 November 1973. Las Vegas, NV. Soil Science Society of America Special Publication Series 7, Madison, WI, pp. 155–163 (186p).

DeBano, L.F. 1981. Water repellent soils: a state-of-the-art. USDA Forest Service General Technical Report PS W-46, 21p.

DeBano, L.F. 2000. Water repellency in soils: a historical overview. J. Hydrol. 231–232: 4–32.

Dekker, L.W. and Jungerius, P.D. 1990. Water repellency in the dunes with special reference to The Netherlands. Catena, Supplement. 18: 173-183.

Dekker, L.W. and Ritsema, C.J. 1994. How water moves in a water repellent sandy soil: 1. Potential and actual water repellency. Water Resour Res., 30: 2507–2517.

Diamantopoulos, E., Durner, W., Reszkowska. A. and Bachmann, J. 2013. Effect of soil water repellency on soil hydraulic properties estimated under dynamic conditions. Journal of Hydrology, 486: 175-186.

Doerr, S.H., Shakesby, R.A. and Walsh R.P.D. 2000. Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological significance. Earth Sci Rev., 51: 33-65.

Goebel, M.O., Bachmann, J., Reichstein, M., Janssens, I.A. and Guggenberger, G. 2011. Soil water repellency and its implications for organic matter decomposition – is there a link to extreme climatic events? Glob. Chang. Biol. 17:2640–2656.

Hallett, P.D. 2008. A brief overview of the causes, impacts, and amelioration of soil water repellency. Soil and Water Resources, 3: S21–S29.

Jarvis, N., Etana, A. and Stagnitti, F. 2008. Water repellency, near-saturated infiltration and preferential solute transport in a macroporous clay soil. Geoderma, 143: 223–230.

Kettridge, N., Humphrey, R.E., Smith, J.E., Lukenbach, M.C., Devito, K.J., Petrone, R.M. and Waddington, J.M. 2014. Burned and unburned peat water repellency: implications for peatland evaporation following wildfire. J. Hydrol. 513:335–341.

Krueger, J., Böttcher, J., Schmunk, C. and Bachmann, J. 2016. Soil water repellency and chemical soil properties in a beech forest soil — spatial variability and interrelations. Geoderma, 271: 50-62.

Leelamanie, D.A.L, Karube, J. and Yoshida, A. 2008. Characterizing water repellency indices: Contact angle and water drop penetration time of hydrophobized sand. Soil Science and Plant Nutrition, 54: 179–187.

Liyanage, T.D.P. and Leelamanie, D.A.L. 2016. Influence of organic manure amendments on water repellency, water entry value, and water retention of soil samples from a tropical Ultisol. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 64(2): 160-166.

Letey, J., Osborn, J. and Pelishek, R.E. 1962. The influence of the water-solid contact angle on water movement in soil. Bulletin International Association Scientific Hydrology, 3: 75–81.

Lozano, E., Jiménez-Pinilla, P., Mataix-Solera, J., Arcenegui, V., Bárcenas, G.M., González- Pérez, J.A., García-Orenes, F., Torres, M.P. and Mataix-Beneyto, J. 2013. Biological and chemical factors controlling the patchy distribution of soil water repellency among plant species in a Mediterranean semiarid forest. Geoderma 207:212–220.

Mao, J., Nierop, K.G.J., Rietkerk, M. and Dekker, S.C. 2015. Predicting soil water repellency using hydrophobic organic compounds and their vegetation origin. Soil, 1: 411-425.

Mao, J., Nierop, K.G.J., Rietkerk, M., Sinninghe Damsté, J.S. and Dekker, S.C. 2016 .The influence of vegetation on soil water repellency-markers and soil hydrophobicity. Science of the total environment, 566-567: 608-620.

Rye, C. and Smettem, K. 2017. The effect of water repellent soil surface layers on preferential flow and bare soil evaporation. Geoderma, 289: 142–149.

Robinson, D.A., Lebron, I., Ryel, R.J. and Jones, S.B. 2010. Soil water repellency: a method of soil moisture sequestration in Pinyon–Juniper woodland. Soil Sci. Soc. Am. J. 74: 624–634.

Shokri, N., Lehmann, P. and Or, D. 2009. Characteristics of evaporation from partially wettable porous media. Water Resour. Res. 45(2).