تأثیر آبگریزی خاک بر منحنی نگهداری رطوبت و شاخص کیفیت فیزیکی (شاخص S) در دو خاک با بافت متفاوت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- دانش‌آموخته دکتری علوم خاک، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

2 2- استاد گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

3 3- استاد مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، کرج

4 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

چکیده

خاک آبگریز خاکی است که وقتی قطره­ای از آب روی سطح آن قرار گیرد، سریعاً خیس نمی­شود. آبگریزی توسط حضور ترکیبات آلی مومی پیچیده در خاک ایجاد می­شود. در طی تجزیه مواد آلی این ترکیبات مومی ذرات خاک را پوشانده و خاک به شکل آبگریز در می­آید. با توجه به تأثیرپذیری منحنی رطوبتی از اندازه و آرایش منافذ خاک، شیب منحنی رطوبتی در نقطه عطف آن‌که به‌عنوان شاخص کیفیت فیزیکی خاک (S) معرفی‌شده است، می­تواند منعکس‌کننده جنبه­های مختلف کیفیت فیزیکی خاک از جمله نفوذ آب، نفوذ ریشه و جرم مخصوص ظاهری  باشد. در تحقیق حاضر دو خاک با بافت­های لوم رسی از جنگل و لوم شنی از مرتع تبدیل‌شده به زراعت دیم در اطراف شهرستان کلیبر استان آذربایجان شرقی نمونه­برداری و به­صورت مصنوعی با اسید استئاریک در پنج غلظت متفاوت (جهت حصول پنج درجه مختلف آبگریزی) آبگریز شد و اثر آن بر منحنی رطوبتی خاک، ضرایب مدل ونگنوختن و شاخص کیفیت فیزیکی خاک (S) مورد بررسی قرار گرفت. برای نیل به اهداف مذکور بررسی­ها در مقیاس آزمایشگاهی در استوانه­های خاک دست‌خورده (در سه تکرار) انجام گرفت. نتایج نشان­دهنده این بود که افزایش درجات آبگریزی ( از درجه یک تا درجه پنج) در هر دو خاک بر منحنی رطوبتی خاک و ضرایب مدل ونگنوختن تأثیر معنی­دار (05/0>p) گذاشت. افزایش درجه آبگریزی از درجه یک تا پنج موجب شد تا مقدار شاخص S از 0592/0 به 0254/0 در خاک لوم شنی و از 0681/0 به 0537/0 در خاک لوم رسی کاهش یابد. مقایسه آماری بیان­گر اختلاف معنی­دار (05/0>p) ضرایب n و m مدل ونگنوختن و رطوبت اشباع، رطوبت باقیمانده، ظرفیت مزرعه­ای و رطوبت نقطه عطف در درجات مختلف آبگریزی بود. ضریب a مدل ونگنوختن خاک لوم شنی اختلاف معنی­دار (05/0>p) در درجات مختلف آبگریزی پیدا کرد. اما در خاک لوم رسی تنها خاک با درجه 2 آبگریزی موجب تغییر معنی­دار a مدل ونگنوختن شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Soil Water Repellency on Soil Moisture Retention Curve and S-Index in Two Soils with Different Textures

نویسندگان [English]

  • H Beyrami 1
  • MR Neyshabouri 2
  • F Abbasi 3
  • a Nazemi 4
چکیده [English]

Water repellent soil is a soil that is not immediately wetted when a drop of water is placed on its surface. Soil water repellency is formed by complex waxy organic compounds. During the decomposition of the organic matters, these waxy compounds cover soil particles and the soil becomes water repellent. Due to the influence of the size and arrangement of the pores on soil water retention curve, the slope of the retention curve at its inflection point that has been defined as soil physical quality index (S), reflects different aspects of soil physical quality such as penetration of water, air and roots and bulk density. In this study, two clay loam and sandy loam soils from the forest and grassland (converted to dryland farming) around the Kaleybar city, East-Azarbaijan province (Iran), were sampled and artificially hydrophobized by stearic acid at different concentrations to obtain five different degrees of water repellency. The purpose was to investigate the effects of water repellency on soil water retention curve, van Genuchten model coefficients and soil physical quality or S index. To achieve these objectives, laboratory-scale studies were conducted in disturbed soil columns (in triplicate). Results indicated that with increasing water repellency (from degree 1 to 5) in both soils, soil water retention curve and van Genuchten coefficients were affected significantly (p<5%). The S index decreased from 0.0592 to 0.0254 in sandy loam soil and from 0.0681 to 0.0537 in clay loam soil with increasing water repellency from degree 1 to 5. Statistical comparison indicated significant difference (p<0.05) in the values of the parameters n and m of van Genuchten model, saturation, field capacity, residual and inflection point moisture between various degrees of water repellency. The value of the a in van Genuchten model varied significantly (p<0.05) among all of water repellency degrees in sandy loam, but in the clay loam only the second degree of water repellency significantly affected the value of a in van Genuchten model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil moisture retention curve
  • Soil physical quality
  • Water drop penetration time test
  • Water repellency
منابع مورد استفاده
نیسی ک و شفاعی بجستان م، 1388. بررسی عمق مزدوج پرش هیدرولیکی تحت تاثیر اجزای زبر کف. نشریه دانش آب و خاک، جلد19،شماره2، صفحه­های  165تا 176.
Ead SA and Rajaratnam N, 2002. Hydraulic jump on corrugated bed. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 128(7): 656-663.
Hughes WC and Flack JE, 1984. Hydraulic jump properties over rough bed. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 110(12): 1751-1771.
Mohammad Ali HS, 1991. Effect of roughened-bed stilling basin on lengh of rectangular hydraulic jumps. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 117(1): 83-93.
Nasr Esfahani MJ and Shafai Bejestan M, 2012. Design of stilling sasins using artificial roughness. Journal of Civil Engineering 2(4): 159-163.
Rajaratnam N, 1965. The hydraulic jump as a wall jet. Journal of Hydraulic Division ASCE 91(5): 107-132.
Wang H, Felder S and Chanson H, 2014. An experimental study of turbulent two-phase flow in hydraulic jumps and application of a triple decomposition technique. Journal of Experimental Methods and Their Applications to Fluid Flow 55(1775): 1-18.