اثر بیوچار و زئولیت بر ویژگی های هیدرولیکی، آبشویی و اجزاء عملکرد گندم در یک خاک شور–سدیمی

STUDENT

DEGREE

YEAR

Salinity and sodicity problems are ubiquitous in dryland and irrigated systems, and research about possible amendments to remediate soils in these systems is needed. This study is presented in fifth separate part. In the first part, the effects of biochar, feedstocks (sugarcane bagasse, rice husk, cow manure, and pine wood) and super absorbent (SA) on leaching of salts from soil column and physicochemical properties after leaching experiment were investigated. The highest and lowest leaching times were observed for control and feedstocks, respectively. The saturated hydraulic conductivity ( K S ) of soil increased significantly with applicaton of all amendments. The biochar treatment had less Mg 2+ /Ca 2+ ratio than feedstocks and subsequently, the soil aggregate stability increased in biochar treatment. In the second part, the effects of organic and inorganic amendments on spring wheat ( Triticum aestivum UG99) yield and straw ion concentration were investigated in a repacked saline–sodic silt loam soil. An experiment was carried out in a completely randomized design with two factors of amendment (biochar [B], biochar + cow manure [BM], zeolite modified with CaCl 2 [ZC], super absorbent [SA], and a control without amendment) and leaching fraction (15 and 30%), LF in greenhouse conditions. The results showed that the SA and organic amendments (B and BM) had the highest dry straw weight and grain compared to control. The SA and organic amendments mitigated salt stress by reduction of wheat straw Na + /K + ratio than the ZC amended soil and control. In the thirth part, the soil chemical properties were investigated after harvesting. The amendments had stronger effects than LF on the chemical properties and redistribution of salts through the soil columns. Electrical conductivity strongly decreased after biochar amendment. The Mg 2+ /Ca 2+ ratio decreased in SA and BM compared to ZC and control. In fourth part, the soil hydraulic and physical properties was investigated after harvesting. The bulk density (BD) decreased and K S increased in SA and organic amendments compared to ZC and control treatments. With respect to water-soil retention curve, the soil moisture increased in low suction in SA, BM and B amended soil. In fifth part, the effect of amendments on the water balance components, nitrate and monovalent cations leaching, and soil nitrate were investigated. The highest of crop evapotrairation and salt leaching were observed in the SA and the lowest in the ZC and control, respectively. In general, this study suggested that the use of amendments including B, BM and SA is a suitable method for increasing wheat yield and soil improvement in arid and semi-arid regions. Keywords : Pyrolysis, Biochar, Super absorbent, Zeolite, Yield, Physical and chemical properties, Saline–sodic soil, Rodasht.

شوری و سدیمی بودن خاک یکی از مشکلات جهانی است که در زمین های فاریاب در نواحی خشک و نیمه خشک بوجود می آید. نتایج در شش بخش مجزا ارائه شده است. در بخش اول، تأثیر بیوچار و بقایا (پنج ترکیب مختلف از باگاس نیشکر، شلتوک برنج، کود گاوی و سرشاخه های درخت کاج ) در مقایسه با شاهد و سوپرجاذب بر آبشویی نمک ها از خاک و ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک پس از آبشویی مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین و کمترین زمان آبشویی به ترتیب برای شاهد و بقایا مشاهده شد. مقدار رسانایی الکتریکی اشباع خاک به طور معنی داری در همه اصلاح کننده ها افزایش یافت. با تبدیل بقایا به بیوچار مقدار Mg 2+ /Ca 2+ کاهش یافته و در نتیجه پایداری خاکدانه ها افزایش یافت. مقدار چگالی ظاهری خاک در همه اصلاح کننده ها نسبت به شاهد روند کاهشی از خود نشان داد. در بخش دوم، اثر اصلاح کننده های آلی (بیوچار و بیوچار + کود) و معدنی بر عملکرد (زئولیت و سوپرجاذب) و غلظت عناصر در کاه و کلش گندم در یک خاک شور-سدیمی بررسی گردید. آزمایش در قالب طرح فاکتوریل، با در نظر گرفتن دو فاکتور اصلاح کننده (بیوچار، بیوچار+کود، سوپرجاذب، زئولیت اصلاح شده با کلرید کلسیم و شاهد) و درصد آبشویی (15 و 30) در شرایط گلخانه ای انجام شد. بیشترین عملکرد اندام هوایی و دانه در اصلاح کننده های آلی و سوپرجاذب نسبت به شاهد مشاهده شد. تیمار زئولیت تأثیری بر غلظت یون در کاه و کلش، رشد و عملکرد گندم نداشت. اصلاح کننده های آلی و سوپرچاذب، تنش شوری را با کاهش نسبت Na + /K + در کاه و کلش نسبت به شاهد تقلیل دادند. در بخش سوم، ویژگی های شیمیایی خاک پس از برداشت مورد بررسی قرار گرفت. اصلاح کننده ها تأثیر بیشتری نسبت به درصد آبشویی، بر ویژگی های شیمیایی و توزیع نمک در نیم رخ ستون خاک داشتند. شوری در اثر کاربرد اصلاح کننده بیوچار به شدت کاهش یافت. در اصلاح کننده های آلی و سوپرچاذب، مقدار پتاسیم محلول افزایش یافته و نسبت Na + /K + کاهش یافت. نسبت Mg 2+ /Ca 2+ در تیمار سوپرجاذب و بیوچار + کود نسبت به شاهد و زئولیت کاهش داشت و پایداری خاکدانه های خاک افزایش یافت. در بخش چهارم، ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی خاک پس از برداشت بررسی شد. مقدار چگالی ظاهری و هدایت هیدورلیکی اشباع به ترتیب روند کاهشی و افزایشی در اصلاح کننده های آلی و سوپرجاذب نسبت به شاهد و زئولیت داشتند. داده های منحنی مشخصه رطوبتی خاک نشان داد که افزودن اصلاح کننده های آلی و سوپرجاذب سبب افزایش رطوبت خاک در مکش های کم (بخش ساختمانی) شد. در بخش پنجم، اثر اصلاح کننده ها بر اجزای تعادل آب، آبشویی نیترات و کاتیون های تک ظرفیتی و میزان نیترات خاک مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین مقدار تبخیر – تعرق گیاه و نمک خروجی در تیمار سوپرجاذب و کمترین آن در تیمار زئولیت و شاهد مشاهده شد. اصلاح کننده ها تأثیر متفاوتی بر روی غلظت کاتیون های تک ظرفیتی در زه آب خروجی داشتند. کمترین مقدار نیترات خروجی در آبیاری اول مشاهده شد. مقدار نیترات کمتر در اصلاح کننده های آلی می تواند به علت مصرف نیترات توسط گیاه و آبشویی نیترات باشد. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان می دهد که کاربرد اصلاح کننده های بیوچار، بیوچار+کود و سوپرجاذب روشی مناسب برای افزایش عملکرد گندم و اصلاح خاک های شور در مناطق خشک و نیمه خشک است. واژه های کلیدی : پیرولیز، بیوچار، سوپرجاذب، زئولیت، عملکرد، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی، خاک شور- سدیمی، رودشت