تغییرات پارامترهای هیدرولیکی و نفوذ غیراشباع آب به خاک تحت تأثیر کاربرد فاضلاب در کشت سیب‌زمینی در شرایط لایسیمتری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا

2 دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این پژوهش از فاضلاب خام و تصفیه­شده به منظور کشت سیب­زمینی در شرایط لایسیمتری استفاده شد. برای این منظور پنچ تیمار آبیاری شامل فاضلاب خام، فاضلاب تصفیه­شده، آب معمولی، ترکیب 50 درصد فاضلاب خام و آب معمولی، و ترکیب50 درصد فاضلاب تصفیه­شده و آب معمولی به کار گرفته شد. آزمایش در شرایط گلخانه­ای اجراء گردید. پس از ساخت و آماده­سازی، لایسیمترها با یک خاک دو لایه که به ترتیب از بالا به پائین دارای بافت لوم­شنی و لوم­ رسی­شنی بودند، گردید. برای بازسازی شرایط و ساختمان طبیعی و گسترش منافذ درشت و مسیرهای ترجیحی در نیم­رخ خاک، لایسیمترها به مدت پنچ ماه به طور هفتگی، پیش از کشت آبیاری شدند. در طی فصل رشد هشت آبیاری، با فواصل یازده روزه انجام گرفت. نفوذ آب به خاک در شروع و پایان فصل رشد به کمک نفوذسنج دیسکی اندازه­گیری شد. جهت بررسی اثر کاربرد فاضلاب بر برخی از ویژگی­های فیزیکی خاک مانند هدایت هیدرولیکی و نفوذ آب، ابتداء کارایی روش­های عددی (نرم­افزار DISC) و تحلیلی (وودینگ) در برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع در مقایسه با روش بار ثابت مورد ارزیابی قرار گرفت، روش عددی (نرم­افزار DISC) دقت بیش­تری را بدین منظور داشت. نتایج نشان داد که مقادیر هدایت هیدرولیکی اشباع و شدت نفوذ ماندگار آب در دو مکش 5 و 10 سانتی­متر در همه تیمارهای آب آبیاری، نسبت به مقدار اولیه آنها افزایش یافت. این افزایش در لایسیمترهای تحت آبیاری با نسبت­های مختلف فاضلاب، بیش­تر از لایسیمتر آبیاری ­شده با آب معمولی بود. بیشترین افزایش شدت نفوذ ماندگار و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک به ترتیب در تیمارهای فاضلاب خام و ترکیب فاضلاب تصفیه­شده و آب معمولی مشاهده گردید. کم­ترین میزان افزایش نیز در تیمار آب معمولی ثبت گردید. همچنین بیش­ترین تغییرات ضرایب مدل ونگنوختن در تیمار ترکیب فاضلاب تصفیه ­شده و آب معمولی و کم­ترین آن­ها (به استثناء sθ) در تیمار آب معمولی (شاهد) مشاهده گردید.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Variation of Soil Hydraulic Parameters and Unsaturated Water Infiltration Due to Wastewater Application Under Potato Plantation in Lysimeters

نویسندگان [English]

  • N Parsafar 1
  • S Marofi 1
  • MR Mosaddeghi 2
  • MB Farhangi 1
  • G Rahimi 1
چکیده [English]

In this study, raw and treated wastewaters were used for potato cultivation in lysimeters. Five irrigation water treatments were included as: raw wastewater, treated wastewater, fresh water, a combination of 50% raw wastewater and 50% fresh water and a combination of 50% treated wastewater and 50% fresh water. The experiments were run within greenhouse during a period of four months. After construction and preparation of the lysimeters, they were filled with a two-layered soil. The textures of the upper and lower soil layers were sandy loam and sandy clay loam, respectively. In order to create the structure and conditions of the natural soil and develope macropores and preferential pathways, lysimeters were irrigated systematically each week during a period of five months before plantation. A total of eight irrigation programs with an interval of eleven-days were applied during the growth season. Unsaturated water infiltration into the soil was measured using a disk infiltrometer at the beginning and at the end of growth season. In order to evaluate the irrigation effects on soil physical properties, DISC Software (numerical) and Wooding (analytical) methods were employed to analyze the infiltration data. The results of saturated hydraulic conductivity were compared with direct measurements of the constant-head method, in which the numerical method (DISC software) was identified as the best method. The results showed that in all treatments, the saturated hydraulic conductivity and steady-state infiltration rate at matric suctions 5 and 10 cm increased after irrigations when compared with the initial values. Result also indicated that the unsaturated hydraulic conductivity and steady-state infiltration rate increased significantly in the wastewater treatments compared to the fresh water. Also, the maximum values of the steady-state infiltration rate and saturated hydraulic conductivity were observed in the raw wastewater and the combination of treated wastewater and fresh water treatments. The minimum value also belonged to fresh water treatment. Moreover, the highest changes in θs, αVG and nVG were recorded in the combined fresh water-treated wastewater treatment. The lowest variations of these parameters (except θs) were observed in fresh water treatment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DISC Software
  • Hydraulic conductivity
  • Potato cultivation
  • Unsaturated infiltration
  • Wastewater use
  • Wooding’s method
باقری م ر، 1379. اثرات پساب و سیستم­های آبیاری بر برخی خواص فیزیکی، شیمیایی و آلودگی خاک تحت کشت چند محصول زراعی. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکده کشاورزی.
بی­نام، 1388. آمار نامه کشاورزی (محصولات زراعی). وزارت جهاد کشاورزی.
تقواییان ص، علیزاده ا و دانش ش، 1386. تاثیر کاربرد فاضلاب در آبیاری بر خصوصیات فیزیکی و برخی خصوصیات شیمیایی خاک. مجله آبیاری و زهکشی ایران. سال اول، شماره 1. صفحه­های 49 تا 61.
حسن اقلی ع، لیاقت ع و میراب­زاده م، 1384. بررسی چگونگی تغییرات هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در نتیجه اجرای عملیات آبیاری با فاضلاب خانگی و پساب تصفیه­شده آن. مجله علمی-پژوهشی علوم کشاورزی، سال یازدهم، شماره 4. صفحه­های 99 تا 108.
حسین­پور ا، حق نیا غ، علیزاده، ا و فتوت ا، 1386. تاثیر آبیاری با فاضلاب خاک و پساب شهری بر برخی خصوصیات شیمیایی خاک در اعماق مختلف در دو شرایط غرقاب پیوسته و متناوب. مجله آبیاری و زهکشی ایران، سال اول، شماره 2. صفحه­های 73 تا 85.
قلمباز س، برومند نسب س و کشکولی ح ع، 1387. اثر آبیاری با پساب بر روی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک. اولین همایش بهره­برداری بهینه از منابع آب استان لرستان، خرم­آباد. شهریور 1387.
ولی­نژاد م، مصطفی­زاده ب و میر محمدی میبدی س ع م، 1381. اثر پساب تصفیه­شده شاهین­شهر بر خصوصیات زراعی و شیمیایی ذرت تحت سیستم­های آبیاری بارانی و سطحی. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، سال نهم، شماره اول، صفحه­های 103 تا 115.
Abedi-Koupai J, Afyuni M, Mostafazadeh B and Bagheri MR, 2001. Influence of treated wastewater and irrigation systems on soil physical properties in Isfahan province. Pp. 165-173. ICID International Workshop on Wastewater Reuse Management. September 19-20, Seoul, Korea.
Abedi-Koupai J, Mostafazadeh-Fard B, Afyuni M and Bagheri MR, 2006. Effect of treated wastewater on soil chemical and physical properties in an arid region. Plant, Soil and Environment 52: 335-344.
Aggelides SM and Londra PA, 2000. Effects of compost produced from town wastes and sewage sludge on the physical properties of loamy soil and a clay soil. Bioresource Technology 71:253-259.
Alizadeh A, Bazari ME, Velayati S, Hasheminia M and Yaghmaie A, 2001. Irrigation of corn with wastewater. Pp. 147-154. ICID International Workshop on Wastewater Reuse and Management. September 19-20, Seoul, Korea.
Angulo-Jaramillo R, Vandervaere JP, Roulier S, Thony JL, Gaudet JP and Vauclin M, 2000. Field measurement of soil surface hydraulic properties by disc and ring infiltrometers: A review and recent developments. Soil & Tillage Research 55:1-29.
AnkenyMD, Ahmed M, Kaspar TC and Horton R, 1991. Simple method for determining unsaturated hydraulic conductivity. Soil Science Society of American Journal 55:467-470.
Coppola A, Santini A, Botti P, Vacca S, Comena V and Severino G, 2004. Methodological approach for evaluating the response of soil hydrological behavior to irrigation with treated municipal wastewater. Journal of Hydrology 292: 114-134  
Gardner WR, 1958 Some steady-state solutions of the unsaturated moisture flow equation with applications to evaporation a water table. Soil Science 85:228-232.
GuptaSC, Dowday RH and Larson WE, 1977. Hydraulic and thermal properties of sandy soil influenced by incorporation of sewage sludge. Soil Science Society of American Journal 41:601-605.
JuwarkarAS and Subrahmanyam PVR, 1987. Impact of pulp and paper mill wastewater on crop and soil. Water Science and Technology 19: 693-700.
KirkhamMB, 2005. Principles of Soil and Plant Water Relations. Elsevier Academic Press.London.
Klute A and Dirksen C, 1986. Hydraulic conductivity and diffusivity: laboratory methods. ‎ Pp. 687-732. In: Klute A (Ed.) Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. Monograph 9. 2nd Ed. ‎ASA/SSSA. Madison, WI.
‎Leij FJ, Alves WJ and van Genuchten MTh, 1996. The UNSODA unsaturated soil hydraulic database. EPA, Ada, OK.
Magesan GN, 2001. Changes in soil physical properties following irrigation of municipal wastewater on two forested soils. New Zealand Journal of Forestry Science 31:188-195.
Mahida NU, 1981. Water pollution and disposal of wastewater on land. Tata McGraw- Hill Puplishing Company Limited.
Mathan KK, 1994. Studies on the in Influence of long-term municipal sewage-effluent irrigation on soil physical properties. Bioresource Technology 48:275-276.
Mbagwu JSC, 1992. Improving the productivity of a degraded Ultisol in Nigeria using organic and inorganic amendments. Part2. Changes in physical properties. Bioresource Technology 42:167-175.
Obi ME and Ebo PO, 1995. The effects of organic and inorganic amendments on soil physical properties and maize production in a severely degraded sandy soil in Southern Nigeria. Bioresource Technology 51:117-123.
Saber MSM, 1986. Prolonged effect of land disposal of human wastes on soil conditions. Water Science and Technology 18:371-374.
Shuval HI, Adin A, Fattal B, Rawitz E and Yekutie P, 1986. Wastewater Irrigation in Developing Countries. The World Bank, Washington, D.C.
Šimunek J, Angulo-Jaramillo R, Schaap MG, Vandervaere JP and van Genuchten MTh, 1998. Using an inverse method to estimate the hydraulic properties of crusted soil from tension disc infiltrometer data. Geoderma 86:61-81.
van Genuchten MTh, 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soil. Soil Science Society of American Journal 44:892-898.
Vandevivere P and Baveye P, 1992. Saturated hydraulic conductivity reduction caused by aerobic bacteria in sand columns. Soil Science Society of American Journal 56:1-13.
Vinten AJA, Mingelgrin U and Yaron B, 1983. The effect of suspended solids in wastewater on soil hydraulic conductivity: II. Vertical distribution of suspended solids. Soil Science Society of American Journal 47: 408-412.
Wooding RA, 1968. Steady infiltration from a shallow circular pond. Water Resources Research 4:1259-1273