تاثیر دو نوع بیوچار ضایعات کشاورزی بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و آبگریزی خاک

الموضوعات :

آسیه ناروئی ¹ , جواد زمانی باب گهری ² , شاپور کوهستانی ³ , فریده عباس زاده افشار ⁴

1 - دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه شهید باهنر، کرمان، ایران.
2 - استادیار، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران.
3 - استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران.
4 - استادیار، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران.

تاريخ الإرسال : 13 الإثنين , محرم, 1445 تاريخ التأكيد : 17 الجمعة , جمادى الأولى, 1445 تاريخ الإصدار : 09 الجمعة , جمادى الثانية, 1445

الکلمات المفتاحية: بیوچار پسته, برگ خرما, خاک شنی, ویژگی‌های هیدرولیکی, لوم شنی,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: در دهه اخیر استفاده از بیوچار به عنوان اصلاح کننده خاک، مورد توجه پژوهشگران متعددی در سراسر جهان قرار گرفته است. با توجه به گزارش تاثیرات متفاوت بیوچارها بر ویژگی‌های خاک و نوع محصول حتما باید تاثیرات کاربرد بیوچار به عنوان اصلاح‌کننده در ارتباط با نوع خاک و نوع محصول مورد بررسی علمی و عملی قرار گیرد تا تأثیرات مثبت و یا منفی آن بررسی و مشخص شود. هدف از تحقیق حاضر، بررسی تأثیر بیوچار حاصل از ضایعات پسته و برگ خرما بر برخی از ویژگی‌های فیزیکی و آب‌گریزی خاک بود. روش پژوهش: برای این منظور دو نوع خاک (شنی و لوم شنی) با بیوچار برگ خرما و بیوچار تفاله پسته در 4 سطح (1، 2، 3 و 5 درصد وزنی) با هم ترکیب شدند و سطح بدون کاربرد بیوچار هم به عنوان شاهد درنظر گرفته شد. بعد از ترکیب بیوچارها با خاک، به مدت دو ماه در شرایط گلخانه‌ای خوابانیده و آنکوبه‌شدند و سپس ویژگی‌های فیزیکی خاک مانند چگالی ظاهری، سطح ویژه، رطوبت هیگروسکوپی، آبگریزی و رس قابل پراکنش در آن‌ها اندازه‌گیری شد و نتایج بدست آمده مورد آنالیز آماری قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که کاربرد بیوچارها به طور کلی موجب کاهش چگالی ظاهری و افزایش سطح ویژه و درصد رطوبت هیگروسکوپی در هر دو خاک مورد مطالعه شده بود. اما در مورد درصد رس قابل پراکنش هرچند کاربرد بیوچار برگ خرما کاهش این پارامتر را در پی داشت، اما بیوچار ضایعات پسته موجب افزایش این پارامتر در مقایسه با شاهد شد. کاربرد 5 درصد بیوچار خرما در هر دو خاک موجب کاهش حدود 60 درصدی پراکنش رس شد اما در مقابل، بیوچار ضایعات برداشت پسته به ترتیب موجب افزایش حدود 43 و 114 درصدی پراکنش رس در خاک شنی و لوم شنی شده بود. به‌طورکلی سطوح کم‌ کاربرد بیوچارها (سطح 1 درصد) موجب کاهش معنی‌دار آب‌گریزی خاک لوم‌شنی در مقایسه با شاهد شده بود و افزایش سطوح بیوچارها، افزایش آب‌گریزی خاک را در پی داشت. تاثیر کاربرد بیوچار برگ خرما در خاک لوم‌شنی بر آب‌گریزی معنی‌دار نبود و کاربرد بیوچار ضایعات برداشت پسته تاثیر متفاوتی بر آبگریزی خاک شنی داشت؛ افزایش سطوح بیوچار ضایعات پسته کاهش معنی‌دار آب‌گریزی خاک را موجب شد به طوری که کاربرد 5 درصد از بیوچار ضایعات برداشت پسته مقدار این شاخص را در خاک شنی 31 درصد کاهش داده بود. به نظر می‌رسد بیوچار ضایعات برداشت پسته با افزایش سطح ویژه خاک شنی و از طرفی تمایل بیشتر این ماده به جذب سطحی آب (افزایش رطوبت هیگروسکوپی)، موجب افزایش تمایل خاک شنی به جذب آب و درنتیجه کاهش آب‌گریزی خاک شده است. نتایج: به طور کلی اثرات بیوچارهای مورد مطالعه بر ویژگی‌های فیزیکی خاک در هر دو خاک مثبت بود و کاهش چگالی ظاهری و رس قابل پراکنش و افزایش سطح ویژه و رطوبت هیگروسکوپی می‌تواند افزایش کیفیت خاک را نشان دهد، اما این نتایج بدین معنی نیست که کاربرد بیوچارها می‌تواند اثرات مثبتی بر رشد گیاه در خاک داشته باشد و باید جنبه‌های تاثیر این مواد بر ویژگی‌های دیگر خاک (یعنی ویژگی‌های شیمیایی) نیز مدنظر باشد. بنابراین اثر بیوچار می‌تواند تا حد زیادی تحت تأثیر اثر ترکیبی بیوچار بر شرایط خاک قرار گیرد، برای استفاده مؤثر از بیوچار درخاک‌های کشاورزی، قبل از استفاده تجاری و عملی از بیوچار در خاک، پیشنهاد می‌شود تأثیر بیوچار با توجه به شرایط خاک و گیاه مورد مطالعه دقیق قرار گیرد.

المصادر:

Adekiya, A.O., Agbede, T.M., Olayanju, A., Ejue, W.S., Adekanye, T.A., Adenusi, T.T., & Ayeni, J. F. (2020). Effect of biochar on soil properties, soil loss, and cocoyam yield on a tropical sandy loam Alfisol. The Scientific World Journal, Volume 2020, Article ID 9391630, https://doi.org/10.1155/2020/9391630.

Adekiya, A.O., Ojeniyi, S.O., & Owonifari, O.E. (2016). Effect of cow dung on soil physical properties, growth and yield of maize (Zea mays) in a tropical Alfisol. Scientia Agriculturae, 15(2), 374-379.‏

Amjadian, M., Moosavi, A.A., & Ronaghi, A. (2018). Effect of pistachio residue and salinity on dynamic and static water repellency of three texturally different calcareous soils. Iranian Journal of Soil Research, 32(3), 403-416.

Andrenelli, M.C., Maienza, A., Genesio, L., Miglietta, F., Pellegrini, S., Vaccari, F.P., & Vignozzi, N. (2016). Field application of pelletized biochar: Short term effect on the hydrological properties of a silty clay loam soil. Agricultural Water Management, 163, 190-196.‏

Blanco-Canqui, H. (2017). Biochar and soil physical properties. Soil Science Society of America Journal, 81(4), 687-711.

Brantley, K.E., Brye, K.R., Savin, M.C., & Longer, D.E. (2015). Biochar source and application rate effects on soil water retention determined using wetting curves. Open Journal of Soil Science, 5(01),1.

Brodowski, S., Amelung, W., Haumaier, L., & Zech, W. (2007). Black carbon contribution to stable humus in German arable soils. Geoderma, 139(1-2), 220-228.‏

Burt, R. (2004). Soil survey laboratory methods manual. Soil survey investigations report No. 42, Version 4.0. United States Department of Agriculture. Natural Resources Conservation Service. National Soil Survey Center.

Burt, P.J., & Kolczynski. R.J. (1993). Enhanced image capture through fusion. In 1993 (4th) international Conference on Computer Vision (pp. 173-182).

Das, O., & Sarmah, A.K. (2015). The love–hate relationship of pyrolysis biochar and water: a perspective. Science of the Total Environment, 512, 682-685.‏

Downie, A., Crosky, A., & Munroe, P. (2012). Physical properties of biochar. In: Biochar for environmental management (pp. 45-64). Routledge.‏

Ebrahimzadeh Omran, S., Shorafa, M., Zolfaghari, A.A., & Soltani Toolarood, A.A. (2020). The effect of biochar on severity of soil water repellency of crude oil-contaminated soil. Environmental Science and Pollution Research, 27, 6022-6032.

Ghorbani, M., & Amirahmadi, E. (2018). Effect of rice husk biochar on some physical characteristics of soil and corn growth in a loamy soil. Iranian Journal of Soil Research, 32(3), 305-318.‏

Gillman, G.P. (1974). The influence of net charge on water dispersible clay and sorbed sulphate. Soil Research, 12(2), 173-176.

Hallett, P., & Young, D.I.M. (1999). Changes to water repellence of soil aggregates caused by substrate-induced microbial activity. European Journal of Soil Science. 50:35- 40.

Igwe, C.A., Akamigbo, F.O.R., & Mbagwu, J.S.C. (1995). The use of some soil aggregate indices to assess potential soil loss in soils of south-eastern Nigeria. International agrophysics, 9(2).

Jien, S.H., & Wang, C.S. (2013). Effects of biochar on soil properties and erosion potential in a highly weathered soil. Catena. 110, 225-233.

Klute, A., & Dirksen, C. (1986). Hydraulic conductivity and diffusivity: laboratory methods. Methods of Soil Analysis: Part 1 Physical and Mineralogical Methods. 5:687-732.

Laird, D.A., Fleming, P., Davis, D.D., Horton, R., Wang, B., & Karlen, D.L. (2010). Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma, 158(3-4), 443-449.

Lehmann, J., Pereira da Silva, J., Steiner, C., Nehls, T., Zech, W., & Glaser, B. (2003). Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and soil, 249, 343-357.

Luo, X., Chen, L., Zheng, H., Chang, J., Wang, H., Wang, Z., & Xing, B. (2016). Biochar addition reduced net N mineralization of a coastal wetland soil in the Yellow River Delta, China. Geoderma, 282, 120-128.

Major, J., Rondon, M., Molina, D., Riha, S.J., & Lehmann, J. (2010). Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol. Plant and soil, 333, 117-128.

Miri, F., & Zamani Babgohari, J. (2020). Effects of pyrolysis temperatures on some properties of Biochar of pistachio waste. Journal of Agricultural Engineering Soil Science and Agricultural Mechanization, (Scientific Journal of Agriculture), 43(1), 87-101. (In Persian).

Monnie, F. (2016). Effect of Biochar on Soil Physical Properties, Water Use Efficiency, and Growth of Maize in a Sandy Loam Soil" Afribary (2021). Accessed September 25, 2023. https://afribary.com/works/effect-of-biochar-on-soil-physical-properties-water-use-efficiency-and-growth-of-maize-in-a-sandy-loam-soil.

Nowroozi, M. (2017). Short-term effects of biochar produced from date palm’s leaves on moisture retention in sandy loam soil. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 6(2), 137-150.

Ouyang, L., Wang, F., Tang, J., Yu, L., & Zhang, R. (2013). Effects of biochar amendment on soil aggregates and hydraulic properties. Journal of soil science and plant nutrition, 13(4), 991-1002.

Pietikäinen, J., Kiikkilä, O., & Fritze, H. (2000). Charcoal as a habitat for microbes and its effect on the microbial community of the underlying humus. Oikos, 89(2), 231-242.  (In Persian)

Raček, J., Ševčík, J., Chorazy, T., Kucerik, J. & Hlavínek, P. (2020). Biochar: the new black gold? Sludge Processing, available on: https://www.sludgeprocessing.com/features/biochar-the-new-black-gold.

Raiesi, F., & Besharati, H. (2018). The effects of corn biochar on the chemical and microbiological characteristics of two calcareous clay and sandy soils. Journal of Soil Management and Sustainable Production, 8(1), 25-47. (In Persian)

Sepehrnia, N., Hajabbasi, M.A., Afyuni, M., & Lichner, L. (2016). Extent and persistence of water repellency in two Iranian soils. Biologia, 71(10), 1137-1143.

Singh, B.P., Fang, Y., Boersma, M., Collins, D., Van Zwieten, L., & Macdonald, L.M. (2015). In situ persistence and migration of biochar carbon and its impact on native carbon emission in contrasting soils under managed temperate pastures. PLoS One, 10(10), e0141560.

Tillman, R.W., Scotter, D.R., Wallis, M.G., & Clothier, B.E. (1989). Water repellency and its measurement by using intrinsic sorptivity. Australian Journal of Soil Research. 27(4):637-644.

Verheijen, F., Jeffery, S., Bastos, A.C., Van der Velde, M., & Diafas, I. (2010). Biochar application to soils. A critical scientific review of effects on soil properties, processes, and functions. EUR, 24099 (162), 2183-2207.

Wuddivira, M.N., Robinson, D.A., Lebron, I., Bréchet, L., Atwell, M., De Caires, S., Oatham, M., Jones, S.B., Abdu, H., Verma, A.K., & Tuller, M. (2012). Estimation of Soil Clay Content from Hygroscopic Water Content Measurements. Soil Science Society of America Journal (SSSAJ), 76(5): 1529-1535.

Yazdanpanahi, A., Ahmadaali, K., Zare, S., & Jafari, M. (2019). Studying the effects of two different biochars on soil water repellency. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 9(1), 19-34.‏ (In Persian)

Zamani, J., Miri, F., & Zarebanadkouki, M. (2018). Biochar preparation from pistachio wastes: effect of temperature on its physicochemical properties. In EGU General Assembly Conference Abstracts (p. 18468).‏