اثرات لجن فاضلاب شهری اردبیل بر برخی خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی یک خاک درشت بافت زیر کشت گندم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد گروه علوم خاک، دانشکده فناوری کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

2 استادیار گروه علوم خاک، دانشکده فناوری کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

  خاک‌های درشت بافت عموماً دارای ماده آلی ناچیز و ساختمان ناپایدار هستند. استفاده از مواد زائد ارزان قیمت مثل لجن فاضلاب یکی از روش‌های رفع یا کاهش مشکلات خاک‌های مذکور می‌باشد. هدف از تحقیق حاضر بررسی تأثیر لجن فاضلاب شهری اردبیل بر برخی خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی یک خاک لوم شنی منتخب از دشت اردبیل زیر کشت گندم بود. آزمایش گلخانه­ای به صورت طرح بلوک­های کامل تصادفی در 5 تیمار و 4 تکرار اجرا گردید. تیمارها شامل مقادیر 0 (شاهد)، 5/11، 23، 46 و 69 گرم لجن هوا‌خشک در کیلوگرم خاک هوا خشک که به ترتیب معادل صفر، 30، 60، 120 و 180 تن لجن در هکتار بودند. پس از اختلاط لجن با خاک، بذر گندم بهاره در گلدان­ها کشت گردید. اندازه­گیری پارامترها 4 ماه بعد از اختلاط لجن با خاک و پس از برداشت گندم انجام گرفت. نتایج نشان داد که کلیه مقادیر مصرفی لجن از 30 تا 180 تن در هکتار به ‌ترتیب و به‌ طور معنی‌دار باعث کاهش جرم مخصوص ظاهری به ‌میزان 34/3 تا 88/9 درصد، جرم مخصوص حقیقی به ‌میزان 32/1 تا 43/4 درصد، منافذ ماکرو (µm 75 < ) به‌ میزان 12/9 تا 8/145 درصد و هدایت هیدرولیکی اشباع به‌ میزان 3/129 تا 5/440 درصد نسبت به شاهد گردید. کاربرد لجن در مقادیر 30 تا 180 تن در هکتار، کربن آلی را به میزان 94/21 تا 176 درصد، میانگین وزنی قطر خاکدانه ((MWD را به‌ میزان 78/64 تا 233 درصد، تخلخل کل را به ‌میزان 24/1 تا 6 درصد، رطوبت ظرفیت مزرعه را به‌ میزان 91/1 تا 14/15 درصد، رطوبت نقطه پژمردگی دائم را به ‌میزان 3/1 تا 85/15 درصد، رطوبت قابل استفاده گیاه را به ‌میزان 22/2 تا 98/14 درصد، منافذ میکرو (µm 30 > ) را به ‌میزان 56/1 تا 19/24 درصد و منافذ مزو (µm 75 تا30) را به‌ میزان 7/10 تا 29 درصد به­ترتیب و به طور معنی­دار نسبت به شاهد افزایش داد. با توجه به نتایج تحقیق حاضر، امکان استفاده از لجن فاضلاب شهری اردبیل به منظور ارتقای کیفیت فیزیکی خاک­های درشت بافت به ویژه در شرایط زیر کشت گیاه وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Ardabil Municipal Sewage Sludge on Some Physical and Hydraulic Properties of a Coarse-Textured Soil under Wheat Cultivation

نویسندگان [English]

  • Solmaz Fathololomi 1
  • Sh Asghari 2
چکیده [English]

Coarse-textured soils have generally low organic matter and unstable structure. Using cheap waste materials such as sewage sludge is one of the solutions for their associated problems. The purpose of this study was to investigate the effects of Ardabil municipal sewage sludge on some physical and hydraulic properties of a sandy loam soil selected from Ardabil plain under cultivation of spring wheat. A greenhouse experiment was done as randomized complete block design with 5 treatments and 4 replications. The treatments were zero (control), 11.5, 23, 46, 69 g of air dried sludge per kg of air dried soil equivalent to zero, 30, 60, 120 and 180 tons of sludge/ha, respectively. After mixing the sludge with the soil, the spring wheat seeds were sown in pots. Parameters were measured after wheat harvest, 4 months after mixing the sludge with the soil. The results showed that the all rates of sludge from 30 to 180 ton/ha significantly decreased soil bulk density, particle density  macropores ( > 75 µm) and saturated hydraulic conductivity, relative to the control, in the ranges of 3.34 to 9.88, 1.32 to 4.43, 9.12 to 145.8 and 12.93 to 44.05 percents, respectively. Also application of the sludge at rates 30 to 180 ton/ha, increased organic carbon, mean weight diameter of aggregates, total porosity, field capacity, permanent wilting point, available water capacity, micropores (< 30 µm), and mesopores (30-75 µm), as compared with the control, within the ranges of 1.24 to 6, 1.91 to 15.14, 1.3 to 15.85, 2.22 to 14.98, 1.56 to 24.19, 10.7 to 29 percents, respectively. According to the findings of the present research, Ardabil municipal sewage sludge can be used to improve the physical quality of coarse-textured soils especially under plant cultivation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aggregate stability
  • Available water
  • Hydraulic conductivity
  • Municipal sewage sludge
  • Pore size distribution
  • Sandy loam soil
احمد آبادی ز و قاجار سپانلو م، 1391. تأثیر کاربرد کودهای آلی روی برخی خواص فیزیکی خاک، مجله پژوهش های حفاظت آب و خاک، جلد 19، شماره 2. صفحه­های 99 تا 116.
اصغری ش، 1390. اثرات لجن فاضلاب پتروشیمی تبریز بر کربن آلی، شاخص های پایداری خاکدانه و حدود پایایی یک خاک منطقه نیمه خشک، نشریه آب و خاک، جلد 25، شماره 3. صفحه­های 530 تا 539.
بوستانی ح ر و رونقی ع م، 1390. مقایسه اثر کاربرد لجن فاضلاب و کود شیمیایی بر عملکرد و غلظت برخی عناصر غذایی در گیاه اسفناج (Spinosa olerace L.) در سه بافت یک خاک آهکی، مجله علوم و فنون کشت‌های گلخانه‌ای، سال دوم، شماره 6. صفحه­های 65 تا 73.
بهره‌مند م، افیونی م، حاج عباسی م و رضایی نژاد ی، 1381. اثر لجن فاضلاب بر برخی ویژگی‌های فیزیکی خاک، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد 6، شماره 4. صفحه­های 1 تا 8 .
بهره­مند م ر و افیونی م، 1378. اثر لجن فاضلاب، کمپوست و کود گاوی بر خواص فیزیکی خاک. صفحه­های 288 تا 289، مجموعه مقالات ششمین کنگره علوم خاک ایران، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.
خاوازی ک و ملکوتی م، 1380. ضرورت تولید صنعتی کودهای بیولوژیک (مجموعه مقالات) سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، نشر آموزش.
دانش ش و علیزاده ا، 1387. کاربرد پساب در کشاورزی، فرصت‌ها و چالش‌ها. صفحه­های 1 تا12. اولین سمینار ملی جایگاه آب‌های بازیافتی و پساب در مدیریت منابع آب. 1 تا 2 خرداد، مشهد.
شایان جزی م، قربانی ه و فیضی م، 1389. تأثیر استفاده از پساب در کشاورزی بر برخی خواص شیمیایی خاک. صفحه­های 1 تا 6. دومین سمینار ملی جایگاه آب های بازیافتی و پساب در مدیریت منابع آب- کاربردها در کشاورزی و فضای سبز. 28 مهر، مشهد.
شیرانی ح، حاج عباسی م ع، افیونی م و دشتی ح، 1389. اثر تجمعی لجن فاضلاب بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک، مجله آب و فاضلاب، شماره 3. صفحه­های 28 تا 36.
علیزاده ا، 1378. رابطه آب و خاک و گیاه، انتشارات دانشگاه امام رضا.
کلباسی م، 1375. وضعیت مواد آلی در خاکهای ایران و نقش کود کمپوست، صفحه­های 1 تا 5. خلاصه مقالات پنجمین کنگره علوم خاک ایران، 10 تا 13 شهریور، آموزشکده کشاورزی کرج، کرج.
گلچین ا، 1384. تأثیر مواد آلی برمیزان ظرفیت تبادل کاتیونی، ظرفیت نگهداری آب و میزان آب قابل استفاده گیاه در چند خاک بکر وکشت شده. صفحه­های 1 تا 3. نهمین کنگره علوم خاک ایران، 6 تا 9 شهریور، مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری کشور، تهران.
متقی م م، 1377. راهنمای شناسایی خاک (ترجمه). انتشارات سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی.
محمدزاده ا، 1385. بررسی اثر مصرف پساب های تصفیه شده خانگی بر رشد و عملکرد گندم و ویژگی‌های خاک. صفحه­های 131 تا 132، همایش خاک، محیط زیست و توسعه پایدار، کرج.
محمودی ش و حکیمیان م، 1380. مبانی خاکشناسی (ترجمه). انتشارات دانشگاه تهران.
نقوی ه، حاج عباسی م ع و افیونی م، 1384. تأثیر کود گاوی بر برخی خصوصیات فیزیکی و ضرایب هیدرولیکی و انتقال برماید در یک خاک لوم شنی در کرمان، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال 9، شماره 3. صفحه­های 93 تا 102.
Angin I and Yaganoglu V, 2011. Effects of sewage sludge application on some physical and chemical properties of a soil affected by wind erosion. Journal of Agriculture Science and Technology 13: 757-768.
Anonymous, 1985. Summary of Environmental Profiles and Hazards Indices for Constituents of Municipal Sludges. USEPA, Washington, DC.
Anonymous, 1997. Glossary of Soil Science Terms. Soil Science Society of America. Madison, WI.
Asghari S, Abbasi F and Neyshabouri MR, 2011. Effects of soil conditions on physical quality and bromide transport properties in a sandy loam soil. Biosystems Engineering 109: 90-97.
Asghari S, Neyshabouri MR, Abbasi F, Aliasgharzad N and Oustan S, 2009. The effects of four organic soil conditioners on aggregate stability, pore size distribution and respiration activity in a sandy loam soil. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 33: 47-55.
Bauer A and Blak AL, 1992. Organic carbon effects on available water capacity of three soil textural groups. Soil Science Society of America Journal 56׃ 248-254.
Blake GR and Hartge KH, 1986a. Bulk density. Pp. 363-375. In: Klute A (ed). Methods of Soil Analysis Part 1, Physical and Mineralogical Methods. 2nd ed. American Society of Agronomy, Madison, WI.
Blake GR and Hartge KH, 1986b. Particle density. Pp. 377-381. In: Klute A (ed). Methods of Soil Analysis Part 1, Physical and Mineralogical Methods. 2nd ed. ASA and SSSA, Madison, WI.
Danielson RE and Sutherland PL, 1986. Porosity. Pp. 443-461. In: Klute A (ed). Methods of Soil Analysis. Part 1, 2nd. Agronomy Monograph. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.
Deboz K, Peterson SO, Kure LK and Ambus P, 2002. Evaluating effects of sewage sludge and household compost on soil physical, chemical and microbiological properties. Applied Soil Ecology 19: 237-248.
Emerson WW, Foster RC, Tisdal JM and Weissmann D, 1994. Carbon content and bulk density of irrigated natrixeralf in relation to their root growth and orchard management. Australian Journal of Soil Research 13: 31-39.
Furrer OJ and Stauffer W, 1983. Influence of sewage sludge application on physical properties of soil and its contribution to the humus balance. Pp. 256-271. In: Chen Y and Avnimelech Y (eds). The Role of Organic Matter in Agriculture. Developments in Plant and Soil Science. Martinus Nijhoff Pub. Dordrecht. The Netherlands.
Gardner WH, 1986. Water content. Pp. 493-544. In: Klute A (ed). Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. 2nd ed. ASA and SSSA, Madison, WI.
Garsia-Orenes F, Guerrero C, Mataix-Solera J, Navarro-Pedreno J, Gomez I and Mataix-Beneyto J, 2005. Factors controlling the aggregate stability and bulk density in two different degraded soils amended with biosolids, Soil & Tillage Research 82: 65-76.
Gelik I, Ortas I and Kilik S, 2004. Effect of compost, mycorrhizae, manure and fertilizer on some physical properties of chromoxerert soil. Soil and Tillage Research 78: 59-67.
Hemmat A, Aghilinategh N, Rezainejad Y and Sadeghi M, 2010. Long-term impacts of municipal solid waste compost, sewage sludge and farmyard manure application on organic carbon, bulk density and consistency limits of a calcareous soil in center Iran. Soil and Tillage Research 108: 43-50.
Hillel D, 1998. Environmental Soil Physics. Academic Press. New York, USA.
Jones JB, 2001. Laboratory Guide for Conduction Soil Tests and Plant Analysis. USA: CRC Press LLC.
Kemper A and Rosenau RC, 1986. Aggregate stability and size distribution. Pp. 425. In׃ Klute A (ed). Methods of Soil Analysis. Part 1, 2 nd ed. Agronomy Monograph. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.
Klute A, 1986. Methods of Soil Analysis. Physical and Mineralogical Methods. Part 1.  ASA and SSSA, Madison, WI.
Klute A and Dirksen C, 1986. Hydraulic conductivity and diffusivity: Laboratory methods. Pp. 687-734. In: Klute A (ed). Methods of Soil Analysis. Part 1, Physical and Mineralogical Methods, 2nd ed. ASA and SSSA,, Madison, WI.
Marinari S, Masciandaro G, Ceccanti B and Grego S, 2000. Influence of organic and mineral fertilizers on soil biological and physical properties. Bioresource Technology 72 (1): 9-17.
Nelson DW and Sommers LE, 1982. Total carbon, organic carbon and organic matter. Pp. 539-579. In: Page AL (ed). Method of Soil Analysis, Chemical and Microbiological Methods, Part 2. ASA and SSSA, Madison, WI.
Page AL, 1982. Methods of Soil Analysis. ASA and SSSA, Madison, WI.
Vogeler I, Green SR, Mills T and Clothier NE, 2006. Modeling nitrate and bromide leaching from sewage sludge. Soil and Tillage Research 89 (2): 177-184.
Wang X, Chen T, Ge Y and Jia Y, 2008. Studies on land application of sewage sludge and its limiting factors. Journal of Hazardous Materials 160: 554-558.
Warrick AW, 2002. Soil Physics Companion. CRC Press. New York.
Zeytin S and Baran B, 2003. Influences of composted hazelnut husk on some physical properties of soils. Bioresource Technology 88: 241-244.