ارزیابی تأثیر بیوچار اصلاح شده و زئولیت بر برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک لوم

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

امیر سلطانی محمدی ¹ ( دانشکده مهندسی علوم آب اهواز )
یزدان خدارحمی ² ( دانشجوی کارشناسی ارشد، آبیاری و زهکشی دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز )
سعید برومنئ نصب ³ ( استاد، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز )
عبدعلی ناصری ⁴ ( استاد دانشکده علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز )

تاریخ دریافت : 1348/10/11 تاریخ پذیرش : 1348/10/11 تاریخ انتشار : 1348/10/11

کلید واژه: خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک, زئولیت پتاسیمی, ماده آلی, بیوچار اصلاح شده,

چکیده مقاله :

تحقیق حاضر با هدف بررسی تأثیر سطوح مختلف بیوچار اصلاح شده باگاس نیشکر و زئولیت پتاسیمی به عنوان کودهای طبیعی و سازگار با محیط زیست، بر برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار به مدت سه ماه در سال 1397 در دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز اجرا شد. سطوح استفاده از بیوچار و زئولیت شامل سه سطح 0، 2 و 5 گرم در هر کیلو گرم خاک (0، 2/0و 5/0 درصد وزنی) بود. نتایج نشان داد که سطح دو و پنج گرم بیوچار بر کیلو گرم خاک به ترتیب سبب افزایش 7/3 و 2/9 درصدی تخلخل کل، 6/9 و 19 درصدی رطوبت ظرفیت زراعی، 1 و 5/1 درصدی رطوبت نقطه پژمردگی، 8/9 و 3/21 درصدی کربن آلی، 9 و 18 درصدی فسفر قابل جذب، 8 و 22 درصدی ازت، 5/6 و 9/27 درصدی هدایت الکتریکی و کاهش 3/3 و 8 درصدی جرم مخصوص ظاهری و 26/0 و 92/0 درصدی اسیدیته خاک شد. سطح دو و پنج گرم زئولیت بر کیلو گرم خاک نیز به ترتیب سبب افزایش 2 و 6 درصدی جرم مخصوص ظاهری، 33/2 و 89/3 درصدی جرم مخصوص حقیقی، 1/10 و 5/26 درصدی رطوبت ظرفیت زراعی، 1/1 و 3/6 درصدی رطوبت نقطه پژمردگی، 65/0 و 05/1 درصدی اسیدیته، 1/9 و 5/33 درصدی هدایت الکتریکی و کاهش 09/0 و 4/3 درصدی تخلخل کل، 26/0 و 92/0 درصدی اسیدیته خاک شد و تأثیر معنی‌دار بر جرم مخصوص حقیقی، میزان کربن آلی، فسفر قابل جذب و ازت خاک نداشت.

چکیده انگلیسی:

The aim of this study was to investigate the effect of different levels of modified biochar sugarcane bagasse and potassium zeolite as natural and environmentally friendly fertilizers on some physical and chemical properties of soil in a completely randomized design with four replications for three months per year 2018 was conducted at the Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahwaz. The levels of biochar and zeolite use included three levels of 0, 2 and 5 grams per kg of soil (0, 0.2 and 0.5 wt%).The results showed that the 2 and 5 grams biochar per kg of soil increased the total porosity by 3.7% and 9.2% respectively, 9.6% and 19% moisture content of crop capacity, 1 and 1.5% moisture content of wilting point, 9.8% and 21.3% organic carbon, 9% and 18% of absorbable phosphorus, 8% and 22% of nitrogen, 6.5% and 27.9% of electrical conductivity , 3.3% and 8% respectively of bulk density and 0.26% 0.92 percent soil acidity. The levels of 2 and 5 grams of zeolite per kilogram of soil also increased 2 and 6 percent bulk density, 2.33% and 3.89% specific gravity, 10.1% and 26.5 percent moisture content, 1.1% And 6.3% moisture content of wilting point, 0.65 and 1.05% of acidity, 9.1% and 33.5% of electrical conductivity, 0.09% and 3.4% of total porosity, 0.26% and 0.92% respectively Soil acidity was not significant and did not have a significant effect on specific gravity, organic carbon, absorbable phosphorus and soil nitrogen.

منابع و مأخذ:

احمدآبادی، ز.، قاجار سپانلو، م. رحیمی آلاشتی، س .1330. کاربرد ورمی کمپوست بر برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیای خاک. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی ،58: 137-125.

اسدی، ق.، نورزاده، م.، خرم دل، پ .1333. اثر سطوح مختلف کود آلی و شیمیایی بر عملکرد وکارائی نیتروژن در فیبر گیاهان. مجله اکولوژی کشاورزی ، 5(4): 382-373.

دیوبند هفشجانی، ل ،.1335. بررسی تاثیر کاربرد ورمی کمپوست و بیوچار باگاس نیشکر بر جلوگیری از آبشویی نیترات در خاک. پایان نامه دکتری دانشگاه شهید چمران اهواز.

زمانیان، م .1387. بررسی شاخص های آلودگی شیمیایی و میکروبی در تصفیه زمینی شیرابه کارخانه گود آلی اصفهان و تأثیر کاربرد زئولیت.  پایاننامه کارشناسی ارشد مهندسی آب.  دانشکدهی کشاورزی. دانشگاه شهرکرد .

طاهری سودجانی، ه .1331. بررسی تاثیر استفاده از پساب شهرکرد و ذرات میکروزئولیت بر برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک دانشگاه شهرکرد. پایان نامه کارشناسی ارشد گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد.

طاهری سودجانی، ه.، قبادی نیا، م.، بیگی هرچگانی، ب.، کاظمیان، ح .1332. بررسی تأثیر روش های کاربرد، اندازه ذرات و درصد زئولیت بر کیفیت پساب شهری. مجله پژوهش آب در کشاورزی .27(2): 132-175.

عکاشه، ل .1383. کاربرد زئولیت طبیعی به منظور جذب عناصر سنگین موجود در شیرابه کارخانه کود آلی اصفهان .

پایان نامه کارشناسی ارشد خاک شناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی خوراسگان.

میرزایی، م .1383. بررسی تصفیه زمینی شیرابه کمپوست کارخانه کود آلی اصفهان و تأثیر کاربرد زئولیت. پایان نامه

کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان. نبوی نیا، ف .1332. تأثیر ضایعات دباغی و بیوچار بر برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک، رشد و عملکرد گیاهان

تربچه و هویج. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه فردوسی مشهد.

Abedi-Koupai, J., Mousavi, S. F. and Motamedi, A. 2010. Effect of Clinoptilolite Zeolite Application on ReducingUrea Leaching from Soil. Journal of Water and Wastewater, 76(3): 20-.82

Abel, S., Peters, A., Trinks, S., Schonsky, H., Facklam, M. and Wessolek, G. 2013. Impact of Biochar and Hydrochar Addition on Water Retention and Water Repellency of Sandy soil. Geoderma, 202(203): 183-191.

Aranda, V., Macci, C., Peruzzi, E. and Masciandaro, G. 2015. Biochemical Activity and Chemical-Structural Properties of Soil Organic Matter After 17 Years of Amendments With Olive-mill Pomace Co-compost. Journal of Environmental Management, 147(32): 278-285.

Arancon, N., Edwards, C. and Bierman, P. 2006. Influences of vermicomposts on field strawberries: Part 2. Effects on soil microbiological and chemical properties. Journal of Bioresource Technology, 97(6): 831-840.

Bielská, L., Škulcová, L., Neuwirthová, N., Cornelissen, G. and Hale, S.E. 2018. Sorption, bioavailability and ecotoxic effects of hydrophobic organic compounds in biochar amended soils. Sci. Total Environ. 624: 78– 86.

Borchard, N., Schirrmann, M., Cayuela, M.L., Kammann, C., Wrage-Mönnig, N., Estavillo, 544 J.M., FuertesMendizábal, T., Sigua, G., Spokas, K., Ippolito, J.A. and Novak, J., 2019. 545 Biochar, soil and land-use interactions that reduce nitrate leaching and N2O emissions: A 546 meta-analysis. Science of The Total Environment, 651: 2354-2364

Banj Shafiei, S., Rahbar, E. and Khaksarian, F. 2010. The Effect of Polymer Composition with Desert Sand on Panicum Antidotale Growth. Research institute of forests and rangelands. Tehran. Iran, 305-316.

Breck, D. W. 1974. Zeolite molecular sieves. John Wiley and Sons, New York.

Basso, A. S. 2012. Effect of Fast Pyrolysis Biochar on Physical and Chemical Properties of a Sandy soil. Master of Science, Iowa State University Ames. Iowa.

Chintala, R., Molinedo, J., Schumacher, T. E., Papiemik, S. K., Malo, D. D., Clay, D. E., Kumar, S. and Gulbrandson, D. W. 2013. Nitrate Sorption Desorption in Biochars from Fast Pyrolysis. Journal of Microporous and Mesoporous Materials, 179(78): 250-257.

Conti, F.D., Visioli, G., Malcevschi, A. and Menta, C. 2017. Safety assessment of gasification biochars using Folsomia candida (Collembola) ecotoxicological bioassays. Environ. Sci. Pollut. Res, 2015: 1–12.

Chen, Y., Shinogi, Y. and Taira, M. 2010. Influence of Biochar Use on Sugarcane Growth, Soil parameters, and Groundwater Quality. Soil Research, 48(6-7): 526-530.

Devereux, R. C., Sturrock, C. J. and Mooney, S. J. 2013. The Effects of Biochar on Soil Physical Properties and Winter Wheat Growth. Journal of Earth and Environmental Science Transactions of the Royal Society of Edinburgh, 103(1): 13-18.

Doan, T. T., Ngo, P. T., Rumpel, C., Van Nguyen, B. and Jouquet, P. 2013. Interactions Between Compost, Vermicompost and Earthworms Influence Plant Growth and Yield: A one-year Greenhouse Experiment. Journal of Scientia Horticulturae, 160: 148-.451

Fang, J., Gao, B., Chen, J. and Zimmerman, A. R. 2015. Hydro-chars derived from plant biomass under various conditions, Characterization and potential applications and impacts. Chemical Engineering Journal, 267: 253–.952

Ghani, W. A., Mohd, A., da Silva, G., Bachmann, R. T., Taufiq-Yap, Y. H., Rashid, U. and Ala’a, H. 2013. Biochar Production from Waste Rubber-wood-sawdust and its Potential Use in C Sequestration: Chemical and Physical Characterization. Journal of Industrial Crops and Products, 44(7): 18-.42

Ghazavi, R. 2015. The application effects of natural zeolite on soil runoff, soil drainage and some chemical soil properties in arid land area. International Journal of Innovation and Applied Studies, 13 (4): 172 -.771

Glaser, B., Lehmann, J. and Zech, W. 2002. Ameliorating Physical and Chemical Properties of Highly Weathered Soils in the Tropics with Charcoal: A Review. Journal of Biology and Fertility of Soils, 35(4): 219-.032

Gonçalves, R. A., Folegatti, M., Gloaguen, T. V., Libardi, P. L., Montes, C. R., Lucas, Y. and Dias, C.T.S. 2007. Hydraulic Conductivity of a Soil irrigated with treated sewage effluent. Journal of Geoderma, 139(12): 241–.842

Gul, S., Whalen, J. K., Thomas, B. W., Sachdeva, V. and Deng, H. 2015. Physico Chemical Properties and Microbial Responses in Biochar-amended Soils: Mechanisms and Future Directions. Journal of Agriculture, Ecosystems & Environment, 206: 46-59.

Hseu, Z., Jien, S., Chien, W. and Liou, R. 2014. Impacts of Biochar on Physical Properties and Erosion Potential of a Mudstone Slopeland Soil. The Scintific World Journal, 110(3-4): 225-233.

Kameyama, K., Miyamoto, T., Shiono, T. and Shinogi, Y. 2012. Influence of Sugarcane Bagasse-derived Biochar Application on Nitrate Leaching in Calcaric Dark red Soil. Journal of Environmental Quality, 41(4): 1131-1137.

Kumar, S., Masto, R., E, R. L., Sarkar, P., George, J. and Selvi, V. A. 2013. Biochar Preparation From

Parthenium Hysterophorus and its Potential use in Soil Application. Journal of Ecological Engineering, 55(3): 67-72.

Kent, G. A., Douglqss, F. and Kasten Dumerose, R. 2009. Root desiccation and drought stress responses of bareroot Quercus rubra seedlings treated with a hydrophililc polymer root dip. Journal of Agricultural and Biologicaln Science, 104(315): 229-240.

Kutílek, M., Jendele, L. and Panayiotopoulos, K. P. 2006. The influence of uniaxial compression upon pore size distribution in bi-modal soils. Journal of Soil and Tillage Research, 86(1): 27-37.

Lehmann, J. and Joseph, S.2009. Biochar for environmental management: science and technology. Earthscan, London and Sterling,VA USA, 36(3): 38-47.

Lei, O. and Zhang, R. 2013. Effects of Biochars Derived from Different Feedstocks and Pyrolysis Temperatures on Soil Physical and Hydraulic Properties. Journal of Soils Sediments, 13(9): 1561-1572.

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 of Agriculture and Biology, 14(5): 975-979.

Lawrinenko, M. 2014. Anion exchange capacity of biochar. A thesis submitted to the graduate faculty in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science. Iowa State University Ames. Iowa.

Laird, D., Fleming, P., Wang, B., Horton, R., Laird, Z. and Karlen, D. 2010. Biochar impact on nutrient leaching from a Midwesten agricultural soil. Journal of Geoderma, 158: 436-442.

Namgay, T., Singh, B. and Singh, B.P. 2010. Influence of Biochar Application to Soil on the Availability of As, Cd, Cu, Pb, and Zn to Maize (Zea mays L). Journal of Soil research, 48(7): 638-647.

Obia, A., Mulder, J., Martinsen, V., Cornelissen, G. and Borresen, T. 2016. In Situ Effects of Biochar on Aggregation, Water Retention and Porosity in Light-textured Tropical Soils. Journal of Soil and Tillage Research, 155: 35-44.

Sohi, S., Lopez-Capel, E., Krull, E. and Bol, R. 2009. Biochar’s role in Soil and Climate Change: a Review of Research Needs. CSIRO Land and Water Science Report, (59): 1–57.

Song, X., Liu, M., Wu, D., Griffiths, B. S., Jiao, J., Li, H. and Hu, F. 2015. Interaction Matters: Synergy Between Vermicompost and PGPR Agents Improves Soil Quality, Crop Quality and Crop Yield in the Field. Journal of Applied Soil Ecology, 89: 25-34.

Tsintskaladze, G., Eprikashvili, L., Urushadze, T., Kordzakhia, T., Sharashenidze, T., Zautashvili, M.  and Burjanadze, M. 2016. Nanomodified natural zeolite as a fertilizer of prolonged activity. annals of agrarian science, (14), 163-168.

Tammeorg, P., Bastos, A.C., Jeffery, S., Rees, F., Kern, J., Graber, E.R., Ventura, M., Kibblewhite, M., Amaro, A., Budai, A., Cordovil, C.M.d.S., Domene, X., Gardi, C., Gascó, G., Horák, J., Kammann, C., Kondrlova, E., Laird, D., Loureiro, S., Martins, M.A.S., Panzacchi, P., Prasad, M., Prodana, M., Puga, A.P., Ruysschaert, G., Sas-Paszt, L., Silva, F.C., Teixeira, W.G., Tonon, G., Delle Vedove, G., Zavalloni, C., Glaser, B., Verheijen, F.G.A. 2017. Biochars in soils: towards the required level of scientific understanding. J. Environ. Eng. Landsc. Managm, 25, 192–.702

Uzoma, K., Inoue, M., Andry, H., Fujimaki, H., Zahoor, A. and Nishihara, E. 2011. Effect of Cow Manure Biochar on Maize Productivity Under Sandy Soil Condition. Journal of Soil Use and Management, 27(2): 205-.212

Xu, G. Y., Sun, J., Shao, H. and Wei, L. 2012. Recent Advances in Biochar Applications in Agricultural Soils: Benefits and Environmental Implications. Journal of Clean-Soil Air Water, 40(10): 1093-.8901

Yu, X., Ying, G. and. Kookana, R. S. 2009. Reduced Plant Uptake of Pesticides with Biochar Additions to Soil. Journal of Chemosphere, 76(5): 665–.176

Yuan, G. H., Xu, R. K. and Zhang, H. 2011. The forms of Alkalis in the Biochar Produced from Crop Residues at Different Temperatures. Journal of Bioresource Technology, 102(3): 3488–.7943

Zaghloul, R. A., Mohamed, Y. F. Y. and Rasha, M. E. 2016. Influential Cooperation between Zeolite and PGPR on Yield and Antimicrobial Activity of Thyme Essential Oil. International Journal of Plant & Soil Science, 13(1): 1-18. 

Zhang, L. and Sun, X. 2014. Changes in Physical, Chemical, and Microbiological Properties During the towstage co-Composting of Green Waste with Spent Mushroom Compost and Biochar. Journal of Bioresource Technology, 171: 274-284.

Zheng, J. Chen, T. Wu, Q. Yu, J. Chen, W., Chen, Y.,  and Xia, G. (2018). Effect of zeolite application on phenology, grain yield and grain quality in rice under water stress. Agricultural Water Management, 206: 241-.152