SUPERVISOR
Amirhossein Khoshgoftarmanesh,Majid Afyuni,Mohammad Reza Mosaddeghi
امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد راهنما) مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور) محمدرضا مصدقی (استاد مشاور)
STUDENT
Maryam Raisi vastegani
مریم رئیسی وستگانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Synthesis of Soil Conditioners for Reclamation of Saline-Sodic Soils and Evaluation of Their Effectiveness in the Presence of Plant
Soil and water salinity is a significant factor resulting in land degradation and reduced productivity particularly in arid and semi-arid regions of the world. Therefore, reclamation of salt-affected soils is necessary to achieve sustainable production of agricultural produces. In the present study, the first, various soil conditioners were synthesized in order to improve chemical and physical characteristics of saline-sodic soils. In the next step, the efficacy of the synthesized conditioners in improving soil characteristics and seed germination and initial growth of corn ( Zea mays L. ) was evaluated. Among different formulations tested in the preliminary tests, three formulations were selected to synthesize soil conditioners. Sodium polyphosphate, as a chelating agent, sodium lignosulphonate as a reclamator of soil physical characteristics conditioner, ethylene glycol as a surfactant, urea, and potassium sulphate as plant nutrient sources were used in the synthesis of soil conditioners. Three soil conditioners differed in the ratio of H 2 SO 4 to citric acid (0:9, 3:6, and 3:3 w:w in compositions 1, 2 and 3, respectively) were used for buffering soil pH. In the second part, the efficacy of soil conditioners in improving physical (i.e., hydraulic conductivity, water dispersible clay, available water, and penetration resistance) and chemical characteristics (i.e., pH, EC, SAR, and OC) of a saline-sodic soil was tested. Three soil conditioners were applied at four application rates (0, 10, 20, and 30 L ha 1- ). Leaching of soil columns was performed at 4 stages. Results showed that soil conditioners significantly improved physicochemical characteristics of the studied soil. Compositions 1 and 2 significantly reduced soil pH in comparison with the control treatment. All three conditioners largely reduced EC, SAR, and ESP in comparison with the initial soil. Application of composition 2, at 10 and 20 L ha -1 rates resulted in significant reduction of dispersible clay percentage. All three soil conditioner compositions increased plant available water in soil. Soil penetration resistance was also smaller in the soil columns treated with compostions 1 and 2 at applied rates of 10 and 20 L ha -1 . The most effective treatments in improving soil conditions were selected using cluster analysis for plant cultivation test. Composition 1 at 10 L ha -1 and composition 2 at the rates of 10 and 20 L ha -1 were chosen and their effect on seed germination and initial growth of corn ( Zea mays L.) was investigated in the same saline-sodic soil. Seed germination rate, root and shoot dry mass and relative water content of corn plants were higher in the soils treated with soil conditioners in comparison with those in the untreated soil. According to the results obtained, soil conditioner compositions 1 and 2 at applied rates of 10 and 20 L ha -1 might be recommended for improving physical properties of saline-sodic soils; although further studies particularly at the field scale are needed. Keywords : Available water, Hydraulic conductivity, Leaching, Salt-affected soils, Sodium Adsorbtion Ratio, Soil conditioners
شوری منابع آب و خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمهخشک جهان، یکی از عوامل موثر در تخریب اراضی است که سبب کاهش تولیدات کشاورزی میشود. بنابراین برای تولید محصولات کشاورزی در این خاکها باید راهکارهای مدیریتی و روشهای اصلاحی صورت گیرد. در پژوهش حاضر به منظور بهبود ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی یک خاک شور- سدیمی چند ترکیب اصلاحی تولید شده و کارایی آنها در بهبود ویژگی های خاک و جوانه زنی و رشد اولیه گیاه ذرت بررسی شد. در بخش اول، مواد اصلاحی مورد نظر با استفاده از فناوری ثبت شده تولید شد. سه ترکیب بهساز با استفاده از پلی فسفات سدیم به عنوان کلات کننده، لیگنوسولفانات سدیم برای بهبود ویژگیهای فیزیکی، اتیلن گلیکول به عنوان سورفکتانت، کود اوره و سولفات پتاسیم برای تغذیه گیاه و اسید سولفوریک و اسید سیتریک با سه نسبت مختلف (0 و 9)، (3 و 6) و (3و3) درصد وزنی به ترتیب برای ترکیب 1، 2 و 3 تولید شد. در بخش دوم، کارایی مواد اصلاحی در بهبود ویژگی های فیزیکی (شامل هدایت هیدرولیکی، رس قابل پراکنش، آب قابل استفاده برای گیاه و مقاومت فروروی) و شیمیایی (شامل pH، هدایت الکتریکی، نسبت جذب سدیم و کربن آلی) یک خاک شور-سدیمی بدون حضور گیاه بررسی شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. تیمارها شامل سه ترکیب ماده اصلاحی و چهار مقدار مصرف در سه تکرار بودند. در این آزمایش آبشویی ستونهای خاک در چهار مرحله انجام شد و دورههای آبشویی ثابت در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که ترکیبات بهساز ساخته شده سبب بهبود ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک ذکر شده شد. ترکیب 1 و 2 سبب کاهش pH خاک در مقایسه با تیمار شاهد شد. هر سه ماده اصلاحی مقدار هدایت الکتریکی، نسبت جذب سدیم و درصد سدیم تبادلی خاک را به صورت قابل توجهی در مقایسه با خاک اولیه کاهش دادند. کاربرد سطوح 100 و 200 لیتر در هکتار ترکیب 2 سبب کاهش معنیدار درصد رس قابل پراکنش خاک مورد مطالعه شد. هر سه ترکیب بهساز سبب افزایش مقدار آب قابل استفاده خاک برای گیاه شد. همچنین مقاومت فروروی در نقطه پژمردگی دائم ستونهای خاک تیمار شده با سطوح 100 و 200 لیتر در هکتار ترکیب 1 و 2 در مقایسه با تیمار شاهد کاهش یافت. برای ارزیابی تاثیر بهسازها بر رشد گیاه، از بین دوازده تیمار آزمایش اول، سه تیمار برای کشت گیاه انتخاب شد. برای انتخاب بهترین تیمارها از تجزیه خوشهای استفاده شد. ترکیب 1 در سطح 100 لیتر در هکتار و سطوح 100 و 200 لیتر در هکتار ترکیب 2 به عنوان تیمارهای برتر انتخاب شدند. در بخش سوم پژوهش وضعیت جوانه زنی و رشد اولیه گیاه ذرت در خاک شور-سدیمی اصلاح شده با مواد بهساز بررسی شد. بوتهها در پایان مرحله رشد رویشی، قبل از رسیدن به مرحله رشد زایشی برداشت شده و سرعت جوانهزنی، وزن خشک ریشه و شاخساره و آب نسبی برگ (RWC) آنها اندازهگیری شد. سرعت جوانهزنی بذور، وزن خشک شاخساره و ریشه و محتوای آب نسبی برگ گیاه ذرت برای هر سه تیمار ماده اصلاحی در مقایسه با تیمار شاهد (بدون ماده اصلاحی) به صورت معنیداری افزایش یافت. این افزایش به ترتیب مربوط به ترکیب 2 در سطح 100 لیتر در هکتار، سطح 100 لیتر در هکتار ترکیب 1 و سطح 200 لیتر در هکتار ترکیب 2 بود. بر اساس نتایج پژوهش حاضر، ماده اصلاحی با ترکیب 1 و 2 به ویژه در سطوح 100 و 200 لیتر در هکتار برای بهبود ویژگیهای فیزیکی اندازهگیری شده خاک شور- سدیمی قابل توصیه هستند. پیش از کاربرد مواد اصلاحی پیشنهادی، ضروری است پژوهشهای تکمیلی برای ارزیابی آنها به ویژه در شرایط مزرعه انجام شود. واژههای کلیدی: خاکهای متاثر از نمک، ترکیبات بهساز، آبشویی، نسبت جذب سدیم، هدایت هیدرولیکی، آب قابل استفاده