مقایسه اثر پلی‌اکریل‌آمید و پلی‌وینیل‌استات بر اصلاح ویژگی‌های فیزیکی خاک و بهبود جوانه‌زنی گندم در سازندهای مارنی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان

2 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان

3 3- دانشجوی دکتری، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان

چکیده

مارن­ها از مهمترین سازندهای زمین­شناسی حساس به فرسایش هستند که به­دلیل ناپایداری ساختمان خاک، حاصلخیزی کم و ذخیره رطوبتی اندک، استقرار پوشش گیاهی دایمی در آن­ها دشوار است. پلی­مرها به­عنوان یکی از گزینه­های اصلاحی برای حفظ منابع خاک در این عرصه­ها قابل بررسی می­باشند. این مطالعه به­منظور مقایسه اثر پلی­اکریل­آمید و پلی­ونیل­استات در اصلاح ویژگی­های فیزیکی خاک و بهبود جوانه­زنی در سازندهای مارنی انجام شد. پلی­اکریل­آمید و پلی­ونیل­استات در چهار سطح (صفر، 3/33، 6/66 و 100 کیلوگرم در هکتار) به سطح نمونه­های خاک در سه نوبت پاشیده شد. در کل 32 جعبه تهیه و بذرهای گندم در خاک پلی­مری شده کشت شدند. ویژگی­های فیزیکی خاک و جوانه­زنی در خاک­های پلیمری­شده پس از پنج رخداد باران شبیه­سازی­شده (با شدت 40 میلی­متر بر ساعت به مدت 30 دقیقه) اندازه­گیری شدند. آزمایش به­صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در چهار تکرار انجام گرفت. با افزایش مقدار مصرف هر دو پلی­مر، اندازه­ خاکدانه، پایداری خاکدانه و هدایت هیدرولیکی اشباع روندی افزایشی نشان دادند و در مقابل جرم مخصوص ظاهری و مقاومت مکانیکی خاک به­طور قابل ملاحظه­ای کاهش یافتند. ظرفیت نگهداری آب خاک و آب قابل دسترس با مصرف پلی­­آکریل­آمید کاهش یافت ولی تحت تأثیر مصرف پلی­وینیل­استات قرار نگرفت. این پژوهش نشان داد که  پلی­وینیل­استات اثربخشی پایاپایی با پلی­اکریل­آمید در بهبود ویژگی­های فیزیکی خاک مارنی دارد و در مقابل موجب کاهش ظرفیت نگهداری آب خاک نمی­گردد. بنابراین، پلی­وینیل­استات می­تواند جایگزینی مناسب برای پلی­آکریل آمید در عرصه­های مارنی در نظر گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparing the Influence of Polyacrylamide and Polyvinyle Acetate on Improving Soil Physical Properties and Wheat Germination in Marl Formations

نویسندگان [English]

  • AR Vaezi 1
  • S Tohidlu 2
  • S Marzvan 3
چکیده [English]

Marls are the most susceptible geological formation of erosion and keeping a permanent crop cover on the soil of this formation is difficult due to some limitations such as the instability of soil
structure, poor soil productivity and low soil moisture storage. Polymers can be investigated as one of options to protect soil resources in these formations. This study was conducted to compare the effects of polyacrylamide (PAM) and polyvinyle acetate (PVAc) on improving soil properties and germination rate in the marl formations. PAM and PVAc were sprayed on the soil surface with 0.0, 33.3, 66.6, 100.0 kg ha-1 amounts in three splits. In total 32 boxes of polymerized soil were provided and wheat seeds were planted in them. The soil physical properties along with the wheat germination percentage were evaluated in the polymerized soils after five rainfall simulations (40 mm h-1 for 30 min). The experiment was conducted as factorial using a completely randomized design with three replications. With an increase in the two polymers rates, aggregate size, aggregate stability and saturated hydraulic conductivity were significantly improved whereas bulk density and soil surface resistance were strongly decreased in the prepared marl soil. Water holding capacity and available water of the soil decreased after the application of PAM while no significant differences were found after treating with the PVAc. This study revealed that the PVAc had the same role with the PAM in improvement of soil physical properties and in contrast it had no negative effect on the water holding capacity. Therefore, the PVAc can be successfully considered as a replacement for the PAM in the marl areas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Environmental friendly polymer
  • Rainfed wheat
  • Soil amendments
  • Soil Structure
  • Surface resistance
منابع مورد استفاده
اکبرزاده ع، رفاهی ح­ق، روحی­پور ح و گرجی م، 1388. ارزیابی کارایی پلی­اکریل­آمید (PAM) در افزایش پایداری خاکدانه و کاهش فرسایش خاک­های مارنی اراضی شیب­دار استان زنجان. مجله تحقیقات آب و خاک ایران،  جلد 40، شماره 2، صفحه­های 119 تا 131.
بی­نام، 1381. طرح مطالعات تفضیلی اجرایی حوزه آبخیز چپ­چپ. مدیریت آبخیزداری زنجان، سازمان جهاد کشاورزی استان زنجان.
حزباوی ز و صادقی س­ح­ر، 1392. نظری بر سابقه و کاربرد افزودنی­های خاک در مدیریت منابع خاک و آب. نشریه ترویج و توسعه آبخیزداری، جلد 1، شماره 2، صفحه­های 7 تا 14.
حق­نیا غ­ح، 1374. دشواری­های نفوذ آب در خاک (ترجمه). انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
حمیدی نهرانی س و واعظی ع­ر، 1392. تأثیر پلی­ونیل­استات بر هدایت هیدرولیکی و تولید رسوب و رواناب در یک خاک مارنی. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد27، شماره 4، صفحه‌های 792 تا 801.
شهبازی ع، یزدی­پور ع­ر و رئوفی م،  1388. بررسی تأثیر پلی­اکریل­آمید بر برخی از خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاک و ظهور جوانه­های کلزا در خاک مستعد تشکیل سله. مجله آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 23 شماره 2، صفحه­های 45 تا 38.
عبدی­نژاد پ، فیض­نیا س و پیروان ح­ر، 1393. مقایسه فرسایش­پذیری خاک اراضی مارنی استان زنجان با استفاده از دستگاه شبیه­ساز باران. نشریه پژوهش­های خاک ( علوم خاک و آب)، جلد 28، شماره 2، صفحه­های 407 تا 419.
فیض­نیا س، حشمتی م، احمدی ح و قدوسی ج، 1386. بررسی فرسایش آبکندی سازند مارنی آغاجاری و میشان در منطقه قصر شیرین. مجله پژوهش و سازندگی، جلد 74، شماره 1، صفحه­های 32 تا 40.
قربانی واقعی ح، بهرامی ح­ع، غفاریان مقرب م­ه، شهاب ح و طلیعی طبری ف، 1387. کارآیی پلی­اکریل­آمید در افزایش سرعت نفوذ آب به خاک. مجله تحقیقات آب و خاک ایران، جلد 39، شماره 1، صفحه­های 77 تا 84.
موحدان م، عباسی ن و کرامتی م، 1392. بررسی آزمایشگاهی اثر پلی وینیل استات بر فرسایش بادی خاک های مختلف در برابر ماسه. مجله پژوهش­های حفاظت اب و خاک، جلد 20، شماره 1، صفحه­های 55 تا 75.
واعظی ع­ر و قره­داغلی ح، 1392. کمی­سازی گسترش فرسایش شیاری در خاک­های مارنی در حوزه آبخیز زنجان­رود در شمال­غرب زنجان. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 27، شماره 5، صفحه­های 872 تا 881.
Ben-Hur M, 2006. Using synthetic polymers as soil conditioners to control runoff and soil loss in arid and semi-arid regions - a review. Australian Journal of Soil Research 44: 191-204.
Blake GR and Hartge KH, 1986. Bulk density, Pp. 363-375. In: Klute I, (Ed). Methods of Soil Analysis.  Part 1 - Physical and Mineralogical Methods Second Edition.  American Society of Agronomy, Madison WI.
Cay E, Sivapalan S and Chan KY, 2001. Effect of polyacrilamide on reducing the dispersive properties of sodic soils when flood irrigated. Proceeding of the Irrigation Association of Conference, 11-12 July. Toowoomba.
Copeland LO and McDonald MB, 1995. Seed Science and Technology. Third edition, Chapman and Hall, New York and London.
Flanagan DC, Chudhari K and Norton LD, 2002. Polyacrylamide soil amendment effects on runoff and sediment yield on steep slopes: natural rainfall conditions. Transactions of American Society of Agricultural Engineers 45: 1339-1351.
Gee GW and Bouder, JW, 1986. Particle size analysis. In: Methods of soil analysis. Pp. 383-411. In: Klute I, (Ed). Part 1. Agron. Monoger. 9. I.S.I. Madison. WI.
Hazbavi Z, 2013. Soil erosion control by application of polyacrylamide to minimize its cropping systems. A Review. Agriculture Ecosystems and Environment 164: 32-52.
He JJ, Cai OG and Tang ZJ, 2008. Wind tunnel experimental study on the effect of PAM on soil wind erosion control. Environmental Monitoring and Assessment 145: 185-193.
Inbar A, Ben-Hur M, Sternberg M and Lado M, 2015. Using polyacrylamide to mitigate post-fire soil erosion. Geoderma (239–240): 107–114.
Kenneth NN and Wankwo PE, 2001. Polyacrylamide as a soil stabilizer for erosion control. Wisconsin department of transportation. Report No: W160-98. 29 p.
Klute A, 1986. Water retention- laboratory methods. Pp. 635-662. In: Klute I, (Ed). Methods
of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.
Klute A and Dirksen C, 1986. Hydraulic conductivity and diffusivity: Laboratory methods. Pp. 687-732. In: Klute I, (Ed). Method of Soil Analysis. Part 1. Physical Soil Science Society American, Madison, WI.
Lee SS, 2006. Soil surface-seal measurement using HIGH-resolution x-ray computed tomography (HRCT). M. Sc. Thesis, The faculty of the Graduate School, University of Missouri Columbia.
Movahedan M, Abbasi N and Keramati M, 2012. Wind erosion control of soils using polymeric materials. Eurasian Journal of Soil Science 2: 81-86.
Ngo YH, Li D, Simon GP and Garnier G, 2012. Effect of cationic polyacrylamide on the aggregation and SERS performance of gold nanoparticles-treated paper. Journal of Colloid and Interface Science 392: 237-246.
Novak J and Watts D, 2005. Influence of added organic matter and polyacrylamide on physical properties of Norfolk loamy sand. Management impact on soil properties. Part of 105. USDA-ARS, Coastal Plains, Soil, Water and Plant Research Center. Report No: 2611. 105 p.
Novoa GAG, Heinamaki J, Mirza S, Antikainen O, Colarte AI, Paz AS and Yliruusi J, 2004. Physical solid-state properties and dissolution of sustained-release matrices of polyvinylacetate. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 95: 343-350.
Peterson JR, Flanagan DC and Tishmak JK, 2002. PAM application method and electrolyte source effects on plot-scale runoff and erosion. American Society of Agricultural Engineers 45: 1859- 1867.
Pettijohn FJ, 1957. Sedimentary Rocks. 2ed Harper, New York. 718p.
Phillips SH, 2007. Effect of polyacrylamides on the physical properties of some light textured soils. M. Sc. Thesis, The University of Adelaide, School of Erath and Environmental Science.
Sivapalan S, 2004. Response of soybeans to amelioration of sodic soils with polyacrylamides. Pp. 1-5. Proceeding of 13th International Conference on Soil Conservation Organization. July, Brisbane.
Sivapalan S, 2006. Benefits of treating sandy soil with a cross linked-type polyacrylamide. Australian Journal of Experimental Agriculture 46: 579-584.
Sojka RE, Bjorneberg DL, Entry Rd, Lentz S and Orts WJ, 2007. Polyacrylamide in agriculture and environmental land management. Advances in Agronomy 92: 75-162.
Wu SF, Wu PT, Feng H and Bu CF, 2010. Influence of amendments on soil structure and soil loss under simulated rainfall chinas loess plateau. African Journal of Biotechnology 9: 6116-6121.
Yoder RE, 1936. A direct method of aggregate analysis and a study of a physical nature of erosion losses. Journal of American Agronomy 28: 337-351.
Yonts CD, Eisenhauer BE and Varner, D, 2003. Managing furrow irrigation systems. Water Resources Management 6: 215-222.
Zheng M, 2011. Atechnology for enhanced control of erosion, sediment and metal leaching at disturbed land using polyacrylamide and magnetite nanoparticles. M. Sc. Thesis, USA, Auburn University. 104p.