بررسی آزمایشگاهی تأثیر اصلاح‌گرهای آلی بر فرایند آبشویی خاک های شور و سدیمی

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

محمدرضا دلالیان ¹ (استادیار، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران.)
فاطمه ذبیحی ² (دانش‌آموخته دکتری، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران.)
سمیرا سربازرشید ³ (دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران.)

تاریخ دریافت : 1398/10/08 تاریخ پذیرش : 1400/06/06 تاریخ انتشار : 1400/10/01

کلید واژه: هومات پتاسیم, پرمرغ, زه آب, ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: شوری و سدیمی شدن خاک یکی از مهم ترین فرآیندهای مخرب خاک به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک می باشد. خاک های سدیمی با تخریب ساختمان خاک، کاهش نفوذپذیری و سرعت حرکت آب در خاک، افزایش رواناب سطحی، پایین آمدن کاربری اراضی، کم شدن تهویه و در نهایت کاهش عملکرد محصولات زراعی مواجه می باشد. در زمینه اصلاح و بهسازی خاک های شور و سدیمی، تحقیقات زیادی مبتنی بر اعمال روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی صورت گرفته است که اعمال روش تلفیقی، مؤثرترین شیوه در اصلاح و بهسازی چنین خاک هاست. در این پژوهش تأثیر دو اصلاح گر آلی پرمرغ و هومات پتاسیم همراه با آبشویی در بهبود برخی خواص فیزیکی و شیمیایی خاک های شور و سدیمی مورد بررسی قرار گرفته است.روش پژوهش: به‌منظور انجام تحقیق، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 16 تیمار با 3 تکرار انجام شد. فاکتور اول نوع ماده اصلاحی (پرمرغ و هومات پتاسیم)، فاکتور دوم مقدار ماده اصلاحی (75/0 و 5/1% وزنی) و فاکتور سوم سطوح آبشویی (بدون آبشویی، 45، 90 و 135 روز انکوباسیون) بود. بعد از نمونه‌برداری از عمق صفر تا 30 سانتی متری و اندازه‌گیری ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه خاک ها، مواد اصلاح گر با خاک مخلوط و با رساندن رطوبت به حد 8/0-7/0 ظرفیت مزرعه ای (FC)، داخل ستون های خاک اضافه شد. نمونه ها با فواصل زمانی 5/1 ماه در سه نوبت به میزان یک حجم منفذی آبشویی شد. در هر مرحله آبشویی، ویژگی های اسیدیته خاک (pH)، قابلیت هدایت الکتریکی (EC) و نسبت جذب سدیم (SAR) در زه آب و ویژگی های pH، EC، SAR، ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)، درصد سدیم تبادلی (ESP)، پایداری خاکدانه های مرطوب (WAS)، کربن آلی (OC) و هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) در ستون های خاک اندازه گیری شد. تجزیه های آماری و مقایسه میانگین ها با آزمون LSD و از طریق به‌کارگیری نرم‌افزار SPSS17 و رسم نمودارها با نرم‌افزارEXCEL صورت گرفت.یافته‌ها: نتایج نشان داد که هومات پتاسیم، موجب کاهش pH خاک و افزایش pH زه‌آب شده است. با افزایش درصد وزنی اصلاح گر و دور آبشویی، این اثر بیشتر بود. همچنین هومات پتاسیم موجب کاهش ECe خاک شد و این تأثیر با افزایش دور آبشویی بیشتر بود. نتایج بیانگر آن بود که هر چه مقدار ماده اصلاح گر بیشتر باشد، میزان SAR زه آب بیشتر است. با افزایش دور آبشویی، میزان SAR خاک، در هر دو اصلاح گر هومات پتاسیم و پرمرغ کاهش یافت. سطح 5/1% مقدار ماده آلی تأثیر بیشتری بر کاهش SAR نسبت به سطح 75/0% در هر دو اصلاح گر داشت. با افزایش سطح آبشویی، CEC خاک کاهش یافت. پرمرغ 5/1% دارای بیشترین میزان CEC ( cmolc.kg-12/31) بود. با افزایش مقدار اصلاح گر میزان CEC خاک افزایش یافت. همچنین با افزایش سطوح آبشویی و مقدار پرمرغ، مقدار ESP خاک کاهش یافت. با افزایش سطح آبشویی در اصلاح گر هومات پتاسیم، %OC خاک کاهش یافت. پایداری خاکدانه‌های مرطوب خاک با افزایش مقدار ماده اصلاح گر پرمرغ، افزایش یافت. در واقع بیشترین مقدار WAS در تیمار پرمرغ 5/1% (10 درصد) بود. هومات پتاسیم در مقدار بیشتر (5/1 درصد وزنی) موجب کاهش Ks گردید. با افزایش سطوح آبشویی از دور دوم آبشویی به بعد، Ks کاهش یافت.نتایج: به‌طور کلی می توان نتیجه گرفت که اضافه کردن اصلاح گرها، موجب افزایش pH و SAR در زه آب و کاهش pH (از 24/8 به 39/7)، EC (از 07/17 به 8/0 dS.m-1) و SAR (از 34/19 به 1/11 (cmolc.l-1)0.5) در خاک گردید. آبشویی، موجب افزایش pH و EC در زه آب و کاهش CEC، ESP در خاک و کاهش KS با افزایش سطوح آبشویی از دور دوم آبشویی به بعد گردید. اصلاح گر هومات پتاسیم، موجب کاهش OC، Ks و پر مرغ موجب افزایش CEC و WAS و کاهش ESP خاک گردید. در کل اصلاح گر پرمرغ (با درصد وزنی 75/0) همراه با آبشویی برای اصلاح خاک های شور و سدیمی پیشنهاد می گردد.

چکیده انگلیسی:

Background and Aim: Soil salinity and alkalinity are one of the most important destructive soil processes, especially in arid and semi-arid regions. Sodium soils are faced with degradation of soil structure, reduction of permeability and speed of water movement in the soil, runoff increasing, decrease of land use, ventilation decreasing, and finally, decrease of crop yield. Many researches have been conducted based on physical, chemical, and biological methods to improve the saline and sodic soils, but the hybrid method is the most effective in the improvement of these soils. In this study, the effect of two organic amenders (Potassium Humate and Chicken Feather-CF) with leaching in improving some physical and chemical properties of saline and sodic soils has been investigated.Method: In this research, a factorial experiment in a completely randomized design with 16 treatments and 3 replications was conducted. The first factor was the type of amender (Potassium Humate and Chicken Feather), the second factor was the amount of amender (0.75 and 1.5 Weight percentage) and the third factor was leaching levels (no leaching, 45, 90, and 135 days of incubation). After sampling from depth 0 to 30 cm and measuring some physical and chemical properties of the soil samples, the amenders are mixed with the soil and the soil moisture content was delivered to the field capacity (0.7-0.8 FC). Then the soil samples were poured into the columns. Soil columns were leached at three intervals of 1.5 months with the amount of one pore volume (P.V). At each leaching stage, the properties such as soil acidity (pH), electrical conductivity (ECe) and sodium adsorption ratio (SAR) in drainage water (DW) and pH, EC, SAR, cation exchange capacity (CEC), exchangeable sodium percentage (ESP), wet aggregate stability (WAS), organic carbon (OC) and hydraulic saturation conductivity (Ks) were measured in soil columns. Statistical analyzes and the comparison of means were performed by LSD test and using SPSS17 software. The graphs were drawn with EXCEL software.Results: The results showed that Potassium Humate reduced the pH of the soil and increased the pH of DW. This effect was more as the amender’s weight and leaching increased. Also, Potassium Humate reduced the ECe of soil and this effect was more as the leaching increased. The findings showed that the high amount of amenders led to the high SAR in DW. As the leaching stage increased, the SAR of soil decreased in both amenders. The 1.5% of amenders amount had more effect on the reduction of SAR than the level of 0.75% in both amenders. With increasing leaching, the CEC of soil decreased. The highest CEC (31.2 cmolc.kg-1) was obtained in the CF with 1.5% of the amender’s amount. When the number of amenders increased, the CEC of soil increased. Also, when the leaching and the amount of CF increased, the ESP of soil decreased.The results showed that with increasing the leaching in Potassium Humate, the % OC of soil decreased. The WAS increased with increasing the amount of CF. The highest amount of WAS was in CF (1.5%). Potassium Humate in high amounts (1.5 %) reduced Ks. Ks decreased with increasing leaching from the second leaching stage onwards.Conclusion: In general, it can be concluded that the addition of amenders increases the pH and SAR in the DW and decreases the pH (from 8.24 to 7.39), ECe (from 17.07 to 0.8 dS.m-1) and SAR (from 19.34 to 11.1 (cmolc.l-1)0.5) in the soil. Leaching increased pH and ECe in DW and decreased CEC, ESP in soil and decreased KS by increasing leaching stages after the second leaching stage. Potassium Humate reduced OC%, KS and Chicken Feather increased CEC and WAS and decreased ESP in soil. In general, Chicken Feather (with 0.75%) along with leaching is recommended to modify the saline and sodic soils.

منابع و مأخذ:

Reference:

Akhtar, J., Mahmood, K., Malik, K.A., Ahmed, S. and Murray, R.  2003. Ameli oration of a saline sodic soil through cultivation of a salt tolerant grass leptochloa fusca. Environ. Conserv., 30: 168-174.

Akram, M., Kazemzadeh, M., Waziri, ZH. and Homaee, M., 2006. Guide to the Application of Experimental and Theoretical Models of Salinity of Saline Soils. Scientific Journal of Iran Water Resources Management Organization. 1st Ed. No. 359. Pp:114. [In Persian]

Amer, M. M. and I. M. Hashem. 2018. Impact of some soil amendments on properties and productivity of salt affected soils at Kafr El-Sheikh Governorate. Egyptian Journal of Soil Science 58: 177–191.

Ammari, T.G., Tahboub, A.B., Saoub, H.M., Hattar, B.I.  and Al-Zubi, Y.A. 2008.  Salt removal efficiency as influenced byphyto-amelioration of salt-affected soils. J. Food Agri. Environ., 6: 456-460.

Barzegar, A.R., Yousefi, A. and Daryashenas, A. 2002. The effect of addition of different amounts and types of organic materials on soil physical properties and yield of wheat. Plant and Soil, 274: 295-301.

Bower, C.A.R., Reitemeier, F. and Fireman, M. 1952. Exchangeable-cation analysis of saline and alkali soils. Soil Sci., 73: 251-261.

Clark, G., J. Dodgshun, P.W.G. Sale, and C. Tang. 2007. Changes in chemical and biological properties of a sodic clay subsoil with addition of organic amendments. Soil Biology and Biochemistry 39: 2806-2817.

Darcy, H. 1856. Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon [The Public Fountains of the City of Dijon]. Dalmont, Paris.

Dufey, J.E. and Delvauy, B. 1989. Modeling potassium-calcium exchange isotherms in soils. Soil Science society of American Journal. 53:1297-1299.

Emami, H., Astaraei, A.R., Mohajerpour, M., Farahbakhsh, A. 2012. The effect of modifiers on water retention at different suctions of a saline-sodium soil. Agricultural ecology, 4(2): 104-111. [In Persian]

Frouhar, M. 1999.  Investigation of the Possibility of Using Iron Oxide Powder Wastes from Steel Scavenging Process as Iron Fertilizer. Master Thesis. Faculty of Agriculture. Isfahan University of Technology. [In Persian]

Ghanei Motlag, G.R., Pashaei Avval, A., Khormali F., Mosaedi A. 2010.  Investigation of the Effect of Several Modifiers on the Chemical Properties of Aaline-Sodium Soil. Watershed Management Research (Research and Construction), 23(1): 24-31. [In Persian].

Gharaibeh, M.A., Eltaif, N.L. and Shra’ah, S.H. 2010. Reclamation of a calcareous saline-sodic soil using phosphoric acid and by product gypsum. Soil Use and Management, 26(2): 141-148.

Hassanoghli, A., Liaghat, A., Mirabzadeh, M. 2005. Investigation of Soil Saturated Hydraulic Conductivity Changes via Irrigation by Raw and Treated Domestic Wastewaters, Journal of Agricultural Sciences, 11(4): 99-108. [In Persian]

Hassan Tabarshobi, S., Sadeghzadeh, F., Bahmanyar, M.A., Jalili, B. 2018. Modification of Saline-Sodium Soil with Clay Texture by Dissolved Organic Carbon, Electronic Journal of Soil Management and Sustainable Production, 8(1): 159-174. [In Persian]

Heydarzadeh, F., Dalalian. M.R. Moghbeli, A.H.  Sabbagh Taza, E. 2013. The Effect of Potassium Humate, Vermicompost and Freezing and Thawing processes on the Stability of Aggregates and some Soil Physical Characteristics. Master Thesis in Physics and Soil Conservation, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Tabriz Branch. Pp: 69. [In Persian].

Imanparast, L., Dalalain, M.R., Neyshabouri, M.R., Hasanpanah, D. 2011. The Effect of Potassium Humate and Creatine on the stability and modification of saline and sodic soils in the presence and absence of microorganisms, Master Thesis in Physics and Soil Conservation, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Tabriz Branch. Pp:73. [In Persian]

Imbufe, A.U., Patti, A.F., Burrow, D., Surapaneni, A., Jackson, W.R.  and Milner, A.D. 2005. Effects of potassium humate on aggregate stability of two soils from Victoria, Australian. Geoderma, 125: 321-330.

Imbufe, A.U., Patti, A.F., Surapaneni, A. and Jackson, W.R. 2004. Effects of brown coal derived materials on pH and electrical conductivity of an acidic vineyard soil. http://www. Regional.org.au.

Kemper, W.D. and Rosenau, R.C. 1986. Size distribution of aggregates. In: Klute, A. (ed.). Method of soil Analysis. Part 1, 2nd (ed.). Agronomy Management. 9. ASA-SSSA, Madison. WI., Pp:985

Lakhdar A., Scelza, R., Scotti, R., Rao, M.A., Jedidi, N., Gianfreda, L. and Abdelly, C. 2010. The effect of compost and sewage sludge on Soil biologic activities in salt affected soil. R.C. Suelo. Nutr. Veg. 10(1): 40-47.

Li, H. and R. Keren. 2009. Calcareous sodic soil reclamation as affected by corn stalk application and incubation: A laboratory study. Pedosphere 19: 465-675.

Mbah, C.N. and Onweremadu, E.U.  2009. Effect of Organic and Mineral Fertilizer Inputs on Soil and Maize Grain Yield in an Acid Ultisol in Abakaliki-South Eastern Nigeria. America Eurasian J. Agron., 2(1): 7-12.

Melero, S., Madejon, E., Ruiz, J.C. and Herencia, J.F. 2007. Chemical and biochemical properties of clay soil under dry land agriculture system as affected by organic fertilization. Eur. J. Agron., 26: 327-334.

Miller, R.H. and Keeney, D.R. (Eds). 1986. Total carbone, organic carbone and organic metter. In:page  A.L. et al. (Eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemicaland and Microbiological Properties, No:9.ASA-SSSA, Madison. WI. Pp:1159.

Mostafazadeh-Fard, B., Heidarpour, M., Aghakhani, A., and Feizi, M. 2007. Effect of irrigation water salinlty and leaching on soil chemical properties in an arid region. Int. J. Agri. Biol., 9(3): 466-469.

Nouri, Z., Delavar, M.A., Safari, Y.  2021. Use of Biochar and Mineral Treatments to Modify the Chemical Properties of a Saline and Sodium Soil, Water and soil sciences (agricultural sciences and technologies and natural resources), 24(4): 21-36. [In Persian]

Polemio, M. and Rhoades, J.D. 1977. Determining cation exchange capacity: Anew procedure for Calcareous and Gypsiferous soils, Soil Science Society of American Journal 41:524-527.

Prapagar, K., Indraratne, S.P.  and Premanandharajah, P. 2012. Effect of soil amendment on reclamation of saline-sodic soil. Tropical Agric. Res., 23(2): 168-176.

Richardes, L.A. (Editor). 1954. Diagnosis and improvement of saline and alkali soils. USDA Agri Handbook. Do. 60.

Sadiq, M., G. Hassan, S. M. Mehdi, N. Hussain and M. Jamil. 2007. Amelioration of saline-sodic soils with tillage implements and sulfuric acid application. Pedosphere 17: 182-190.

Safadoost, A., Mosaddeghi, M.R., Mahboobi, A.A., Nouroozi, A. and Asadian, G. 2007. Effect of short-term tillage and manure on structural properties of soil. J. Sci. and Technol. Agric. and Natur. Resour., 41: 91-100.

Schoenau, J.J. 2006. Benefits of long-term application of manure. Advance in Pork Production, 17: 153-158.

Sebahattin, A. and Necdet, C. 2005. Effects of different levels and application times of humic acid on root and leaf yield and yield components of forage Turnip (Brassica rapa L.). Agronomy J., 4: 130-133.

Shirgir Moghaddam, B., Dalalian, M.R., Moghbeli, A.H., Zakeri. A. 2013.  The effect of Creatine and Chicken Feather on some Physical and Chemical Properties of Soil. Master Thesis in Physics and Soil Conservation, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Tabriz Branch, Pp: 62. [In Persian]

Shujrah, A.A., Mohd, Kh.Y., Hussin, A., Othman, R. and Ahmed, O.H. 2010. Impact of potassium humate on selected chemical properties of an acidic soil. World Soil Science congress. 1-6 August. Australian, 9-12.

Sloan, D.R., Kidder, G. and Jacobs, R.D. 2003. Poultry manure as a fertilizer. University of Floria Journal. http://edis.ifas.ufl.edu

Tirandaz, S., Rezavardinejad, V.,  Asadzadeh F.,  Ahmadi H. 2019. Experimental study of modification of a saline-sodium soil using leaching columns. Soil Application Research, 6(4): 121-132. [In Persian]

Walkley, A. and Black, I. A. 1934. An examination of Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci., 37: 29-37.

Yan, Yu., Yanju, C., Caihong, G., Jin, W. and Zhaohau, L. 2001. Effect of organic amendments on the salt-affected soil. (RSETE): International Conference. Torento, Canada. 24-26 June, 3132-3135.

Zabihi, F., Dalalian, M.R., Neyshabouri, M.R. 2013. Effect of Polyacrylamide, Pumice and Compost on some physical and chemical properties of a saline-sodium clay soil. Journal of Soil and Water Science. 23(3): 92-79. [In Persian]