اثر نوع، اندازه و مقدار بیوچار بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی خاک آهکی

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

حسن اصولی ¹ , احمد کریمی ² , حسین شیرانی ³ , سید حسن طباطبائی ⁴

1 - دانشجوی دوره دکتری علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
2 - استادیار گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران.
3 - استاد گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ولی‌عصر(عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران.
4 - دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

تاریخ دریافت : 1400/03/12 تاریخ پذیرش : 1400/06/29 تاریخ انتشار : 1400/08/01

کلید واژه: اندازه ذرات بیوچار, خصوصیات فیزیکی خاک, میانگین وزنی قطر خاکدانه ها, خاک آهکی,

چکیده مقاله :

اخیرا بیوچار به‌عنوان اصلاح‌کننده خاک مورد توجه قرارگرفته است. در تحقیقات انجام‌یافته، به اثر نوع و مقدار بیوچار بر ویژگی‌های خاک تأکید ‌شده است. این تحقیق مزرعه‌ای با هدف بررسی اثر توأم نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار بر تخلخل کل (TP)، مقاومت فروروی (PR) و میانگین وزنی قطر خاکدانه‌های با الک خشک (MWD) در خاکی با بافت لوم شنی انجام شد. آزمایش فاکتوریل با طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه فاکتور نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار در سه تکرار اجرا شد. بیوچارهای کاه گندم، ورمی کمپوست و چوب زردآلو در مقادیر 5/0، 5/1 و 3 درصد و اندازه‌ ذرات 5/0-0، 1-5/0 و 2-1 میلی‌متر به خاک اضافه شدند. هر سه بیوچار در مقایسه با شاهد TP را به‌صورت معنی‌داری افزایش و PR را به‌صورت معنی‌داری کاهش دادند. نوع بیوچار بیشترین سهم را در تغییرات TP و PR داشت. بیشترین TP در تیمار بیوچار کاه گندم با مقدار 3% و اندازه ذرات 2-1 میلی‌متر به دست آمد. بیشترین کاهش PR، در بیوچار کاه گندم با مقدار 3% و با اندازه ذرات 1-5/0 میلی‌متر مشاهده شد. اثر متقابل نوع، مقدار و اندازه ذرات بیوچار، بیشترین سهم را در تغییر MWD داشت. بیشترین MWD (mm 22/1) در خاک‌های تیمار شده با بیوچار کاه گندم با مقدار 5/0% و اندازه ذرات 5/0-0 میلی‌متر مشاهده شد. نتایج نشان داد که مقدار و اندازه ذرات بیوچار بسته به نوع بیوچار اثرات متفاوتی بر ویژگی مورد مطالعه خاک داشتند.

چکیده انگلیسی:

Recently, biochar has been considered as a soil conditioner. In research, the effect of the type and amount of biochar on soil properties has been emphasized. This field study was conducted to investigate the combined effect of type, amount and size of biochar particles on the total porosity (TP), penetration resistance (PR), mean weight diameter of aggregates (MWD) in a sandy loam texture. Factorial experiment was performed as a randomized complete block design with three factors of type, amount and biochar particle size in three replications. Wheat straw, vermicompost and apricot firewood biochard were added to the soil in 0.5, 1.5 and 3% and particle sizes of 0.5, 0.5-1 and 1-2 mm. All three biochar increased TP significantly and decreased PR significantly compared to control. Biochar type had the largest contribution in TP and PR changes. The highest TP was obtained in the wheat straw biochar treatment with 3% and particle size of 1-2 mm. The greatest decrease in PR was observed in wheat straw biochar with a value of 3% and a particle size of 0.5-1 mm. Interaction of type, amount and size of biochar particles had the largest contribution to MWD change. The largest MWD (1.22 mm) was observed in wheat straw biochar with biochar amount of 0.5% and particle size of 0.5 mm. The results showed that the amount and size of biochar particles had different effects on soil properties depending on the type of biochar.

منابع و مأخذ:

ابریشم‌کش، س.، فاضلی سنگانی، م.، رمضان پور، ح.، نوروزی، م.، شعبانی ع. ۱۳۹۹. اثر کاربرد سوسپانسیون بیوچار بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی دو خاک حساس به فرسایش. پژوهش‌های فرسایش محیطی. ۱۰ (۱) :۵۸-۷۸.

بهنام، ه.، فرخیان فیروزی، ا.، معزی، ع. 1395. تأثیر بیوچار و کمپوست باگاس نیشکر بر برخی ویژگی‌های مکانیکی خاک. مجله پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک. 23(4):250-230.

رزاقی، ف. و رضایی، ن. ۱۳۹۶. اثر سطوح مختلف بیوچار بر خواص فیزیکی خاک با بافت­های مختلف. حفاظت منابع آب‌وخاک، ۷ (۱): ۷۵-۸۷.

سلطانی محمدی، ا.، خدا رحمی، ی.، برومنئ نصب، س. و ناصری، ع. ۱۳۹۸. ارزیابی تأثیر بیوچار اصلاح‌شده و زئولیت بر برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک لوم. حفاظت منابع آب‌وخاک، ۸ (۴): ۱۰۲-۸۷.

قربانی دشتکی، ش.، توژی، م.، متقیان، ح.، و قاسمی، ا. (1399). تأثیر زغال‌های زیستی چوب گردو و پوست سبز میوه گردو بر وضعیت نگهداشت آب در یک خاک شنی. تحقیقات کاربردی خاک. 8 (4): 56-44.

قربانی، م.، و امیر احمدی، ا .۱۳۹۷. اثر بیوچار پوسته برنج بر برخی ویژگی‌های فیزیکی خاک و رشد ذرت در یک خاک لومی. پژوهش­های خاک،۳(۳): ۳۱۸-۳۰۵.  

محمدی، ن.، و خادم الرسول، ع. 1399. بررسی اثر زغال زیستی و زئوپلانت بر ویژگی‌های مکانیکی خاک‌های آلوده به مواد نفتی در میدان نفتی اهواز. پژوهش‌های خاک. 34  (3)، 418-407.

نسیمی، پ.،  کریمی، ا.، و متقیان، ح. 1398. اثرات بیوچار برگ خرما بر هدایت هیدرولیکی اشباع و ضرایب رطوبتی خاک لوم رسی شنی. مجله پژوهش آب ایران، ۱۳ (۳ ): ۱۶۱-۱۷۱.

Abdelfattah, M. A. 2013. Pedogenesis, land management and soil classification in hyper‐arid environments: results and implications from a case study in the United Arab Emirates. Soil Use and Management, 29(2): 279-294.

Ahmed, A., Gariepy, Y., and Raghavan, V. 2017. Influence of wood-derived biochar on the compactibility and strength of silt loam soil. International Agrophysics. 31(2): 149-155.

Bhatt, B., Chandra, R., Ram, S., and Pareek, N. 2016. Long-term effects of fertilization and manuring on productivity and soil biological properties under rice (Oryza sativa)–wheat (Triticum aestivum) sequence in Mollisols. Archives of Agronomy and Soil Science. 62(8): 1109-1122.

Blanco-Canqui, H. 2017. Biochar and soil physical properties. Soil Science Society of America Journal, 81(4): 687-711.

Burrell, L. D., Zehetner, F., Rampazzo, N., Wimmer, B., and Soja, G. 2016. Long-term effects of biochar on soil physical properties. Geoderma. 282: 96-102.

De Jesus Duarte, S., Glaser, B., and Pellegrino Cerri, C. E. 2019. Effect of biochar particle size on physical, hydrological and chemical properties of loamy and sandy tropical soils. Agronomy. 9(4): 165.‌

Definition I. S. P. 2015. Product Testing Guidelines for Biochar That Is Used in Soil (aka IBI Biochar Standards), Version 2.1.‌

Gamage,  D. V., Mapa,  R. B., Dharmakeerthi,  R. S., and Biswas, A. 2016. Effect of rice-husk biochar on selected soil properties in tropical Alfisols. Soil Research. 54(3): 302-310.

Ghorbani, M., Asadi, H., and Abrishamkesh, S. 2019. Effects of rice husk biochar on selected soil properties and nitrate leaching in loamy sand and clay soil. International soil and water conservation research. 7(3): 258-265.‏

Gorovtsov, A. V., Minkina, T. M., Mandzhieva, S. S., Perelomov, L. V., Soja, G., Zamulina, I. V., Rajputa D.V, Sushkova N.S.,Mohan D. and  Yao, J. 2019. The mechanisms of biochar interactions with microorganisms in soil. Environmental geochemistry and health. 1-24.‏

Gupta, M., Yang, J., and Roy, C. 2002. Density of softwood bark and softwood char: procedural calibration and measurement by water soaking and kerosene immersion method. Fuel, 81(10): 1379-1384.

Herrick, J. E., and Jones, T. L. 2002. A dynamic cone penetrometer for measuring soil penetration resistance. Soil Science Society of America Journal,.66(4): 1320-1324.‌

Jones Jr, J. B. (Ed.). 1999. Soil analysis handbook of reference methods. CRC Press, 382pp.‏

Kirkham M.B. 2005. Principles of soil and plant water relations. Elsevier Academic Press, 500pp.

Lehmann, J., and Joseph, S., 2015. Biochar for environmental management. Science, technology and implementation. Routledge.

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.

Liu, X. H., Han, F. P., and Zhang, X. C. 2012. Effect of biochar on soil aggregates in the loess plateau: results from incubation experiments. International Journal Agricultural Biology. 14: 975–979.

Obia, A., Børresen, T., Martinsen, V., Cornelissen, G., and Mulder, J. 2017. Effect of biochar on crust formation, penetration resistance and hydraulic properties of two coarse-textured tropical soils. Soil and Tillage Research. 170: 114-121.‏

Rajkovich, S., Enders, A., Hanley, K., Hyland, C., Zimmerman, A. R., and Lehmann, J. 2012. Corn growth and nitrogen nutrition after additions of biochars with varying properties to a temperate soil. Biology and Fertility of Soils. 48(3): 271-284.

Xiao Q., Zhu L. X., Zhang H. P., Li, X. Y., Shen Y. F., and Li S. Q. 2016. Soil amendment with biochar increases maize yields in a semi-arid region by improving soil quality and root growth. Crop and Pasture Science. 67(5): 495-507.