SUPERVISOR
Mohammad Reza Mosaddeghi,Mehran Shirvani,Farshid Noorbakhsh
محمدرضا مصدقی (استاد راهنما) مهران شیروانی جوزدانی (استاد مشاور) فرشید نوربخش (استاد مشاور)
STUDENT
Sairan Parvandi
سیران پروندی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Comparing the effect of earthworm mucus, azolla and some conditioners on soil physical and hydraulic properties
Application of soil conditioners is a soil conservation method to increase aggregate stability by reducing clay dispersion and increasing inter-particles’ bonding. Therefore, soil physical condition and plant growth will be improved by the use of soil conditioners. Earthworms are also useful for soil health, diminishing land degradation and protection of environment. They have an important role in enhancing soil physical quality, organic matter dynamics and nutrients cycling. This study was conducted to investigate the effect of six conditioners including polyacrylamide (PAM), orthophosphate (OP), phytic acid (PA), humic acid (HA), earthworm’s mucus (M) and azolla protein extract (AZ) with three concentrations (0, 10 and 20 mg/l) on soil structural stability and quality indicators such as water repellency, soil organic carbon (SOC), percent of water-stable aggregates (WSA), water-dispersible clay (WDC), high energy moisture characteristic (HEMC) indices, soil water characteristic curve (SWCC), tensile strength (ITS) and friability indices ( F 1 and F 2 ) in two loam and sandy loam soils. Then, several indicators and quantities including field capacity ( ? FC ), permanent wilting point ( ? PWP ), available water (AW 330 ), macroporosity (Macro-P), mesoporosity (Meso-P), microporosity (Micro-P), air capacity (AC) and Dexter’s soil physical quality index ( S Dexter ) were calculated and evaluated. The analysis of variance and means’ comparisons were done based on three-factor factorial arrangement of treatments in a completely randomized design. The results showed that application of some conditioners increased soil structural stability (i.e., lower WDC and higher WSA). In both soils, using M and AZ significantly reduced WSA. In the loam soil with greater clay content, the effect of conditioners in diminishing structural instability was greater than that in the sandy loam soil. The influence of conditioners on soil water repellency was insignificant. Adding PAM to loam soil increased water retention in the high-energy range (i.e., HEMC) compared to the control. However, adding other conditioners to sandy loam soil decreased water retention compared to control. Application of M and AZ decreased soil friability as quantified by F 1 and F 2 ; this finding might be related to high sodium concentration in mucus and high decomposability of azolla’s extract. An increment in concentration of HA (from 10 to 20 mg/l) increased ITS, but the same increment for AZ decreased ITS. In the loam soil, SWCCs for both concentrations of OP, PAM, HA and PA located upper compared to control and indicated greater water retention in the wet range. In the sandy loam soil, SWCCs for both concentrations of PAM, HA and PA located upper compared to control. Therefore, application of conditioners increased water retention in the wet range more than that in the dry range, and as a consequence soil structure and physical quality were improved. In general, AZ and M reduced Macro-P and Meso-P and degraded soil structure. Humic acid was the best in terms of Meso-P. Overall, AZ and M increased relative field capacity and S Dexter in the loam soil, and AC, AW 330 and saturated water content in the sandy loam soil. With an increment in the concentration of conditioners (from 10 to 20 mg/l), AC became greater in loam than in sandy loam, ? FC was greater in sandy loam than in loam, and ? PWP increased in both soils. Keywords : Soil conditioners, Soil water repellency, Dispersible clay, High energy moisture characteristic, Soil structural stability, Soil tensile strength, Soil friability
یکی از روش های حفاظت خاک، استفاده از اصلاح کننده ها است که پایداری خاکدانه ها را از طریق کاهش پراکندگی رس ها و افزایش نیرو های چسبندگی بین ذرات خاک افزایش می دهد. بنابراین کاربرد اصلاح کننده ها باعث بهبود شرایط فیزیکی خاک شده و در نتیجه موجب افزایش رشد گیاه می شود. یکی از روش های طبیعی و معمول برای اصلاح و تقویت خاک و هم چنین حفظ محیط زیست و جلوگیری از تخریب زمین های کشاورزی استفاده از کرم های خاکی است. کرم های خاکی نقش بسیار مهمی در بهبود ساختار فیزیکی خاک، پویایی مواد آلی و چرخه عناصر غذایی ایفا می کنند. در پژوهش حاضر اثر 6 نوع اصلاحکننده شامل پلی اکریل آمید (PAM)، ارتوفسفات (OP)، اسید فیتیک (PA)، اسید هیومیک (HA)، موکوس (M) و عصاره پروتئین آزولا (AZ) در سه غلظت (0، 10 و 20 میلی گرم در لیتر) بر شاخص های پایداری ساختمان و کیفیت خاک، شامل آبگریزی، کربن آلی (SOC)، درصد خاکدانه های پایدار در آب (WSA)، رس قابل پراکنش (WDC) و شاخص های پایداری منحنی مشخصه رطوبتی پر انرژی (HEMC)، منحنی مشخصه رطوبتی خاک (SWCC)، مقاومت کششی (ITS) و شاخص های تردی ( F 1 و F 2 ) در دو خاک لوم و لوم شنی شد. سپس شاخص ها و کمّیت های متعددی شامل گنجایش زراعی ( ? FC )، نقطه پژمردگی دائم ( ? PWP )، آب قابل استفاده (AW 330 )، تخلخل درشت (Macro-P)، تخلخل میانه (Meso-P)، تخلخل ریز (Micro-P)، تخلخل تهویه ای (AC) و شاخص کیفیت فیزیکی خاک پیشنهادی دکستر ( S Dexter ) محاسبه شد. تجزیه واریانس و مقایسه میانگین بین تیمارها بر اساس طرح فاکتوریل سه فاکتوره در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد کاربرد اصلاحکننده ها سبب افزایش پایداری ساختمان خاک (کاهش WDC و افزایش WSA) شد. در هر دو خاک کاربرد آزولا و موکوس موجب کاهش مقادیر WSA شدند. در خاک لوم ذرات رس و فعال بیش تری وجود دارد و در نتیجه اثر اصلاح کننده ها در کاهش ناپایداری ساختمان این خاک نسبت به خاک لوم شنی بیش تر دیده می شود. تیمار های AZ، OP، HA، M، PAM و PA سبب افزایش SOC در خاک لوم نسبت به خاک لوم شنی شدند. کاربرد اصلاح کننده ها بر آب گریزی خاک معنی دار نشد. با افزودن اصلاح کننده PAM در خاک لوم نگه داشت آب در دامنه پر انرژی (HEMC) نسبت به شاهد بیش تر شد اما با افزودن سایر اصلاح کننده ها در خاک لوم شنی نگهداشت آب در این روش نسبت به شاهد کاهش یافت. کاربرد عصاره پروتئین آزولا و موکوس کرم خاکی سبب کاهش مقادیر F 1 و F 2 شد؛ علت کاهش تردی در این دو تیمار را می توان به سدیم موجود در موکوس و تجزیه پذیری زیاد آزولا نسبت داد. با افزایش غلظت از 10 به 20 میلی گرم در لیتر، اسید هیومیک، ITS را افزایش داد ولی این افزایش برای عصاره پروتئین آزولا سبب کاهش آن شد. در خاک لوم منحنی های SWCC مربوط به اصلاح کننده های OP، PAM، HA و PA در هر دو غلظت بالاتر از شاهد قرار داشتند که بیان گر نگهداشت بیش تر آب در دامنه مرطوب است. در خاک لوم شنی منحنی های SWCC اصلاح کننده های PAM، HA و PA بالاتر از شاهد قرار داشتند. بنابراین کاربرد اصلاح کننده ها در دامنه مرطوب نگهداشت آب را افزایش داده و در دامنه خشک تخلیه آب بهتر صورت گرفته و در نتیجه ساختمان و کیفیت فیزیکی خاک بهبود یافته است. بطور کلی AZ و M تخلخل درشت و تخلخل میانه را کاهش داده و سبب تخریب ساختمان خاک شدند. اسید هیومیک از نظر اثر بر منافذ میانه در خاک بهترین تیمار بود. بطور کلی کاربرد AZ و M سبب افزایش گنجایش زراعی نسبی در خاک لوم، AC در خاک لوم شنی، AW 330 در خاک لوم شنی، رطوبت اشباع در خاک لوم شنی و S Dexter در خاک لوم شدند. با افزایش غلظت اصلاح کننده ها از 10 به 20 میلی گرم در لیتر، AC در خاک لوم نسبت به لوم شنی، ? FC در خاک لوم شنی نسبت به خاک لوم و ? PWP در هر دو خاک، روند افزایشی نشان دادند. کلمات کلیدی : آب گریزی خاک، رس قابل پراکنش، منحنی مشخصه رطوبتی پر انرژی، پایداری ساختمان خاک، مقاومت کششی، تردی خاک.