Skip to main content
SUPERVISOR
محمد فیضی (استاد مشاور) بهروز مصطفی زاده فرد (استاد راهنما) جهانگیر عابدی کوپائی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Meisam Shariati
میثم شریعتی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Influences of Natural and Calcium-Modified Zeolites on Ammonium Leaching in Irrigation with Wastewater for Wheat
In arid and semi-arid regions, water scarcity is one of the major constraints for agricultural activities. The use of treated wastewater resources in agriculture can be a suitable solution to face water scarcity. There is a fact that wastewater has a destructive effect on environment through soil and plant pollutions. The increasing demands for environmental protection and sustainable food production cause an increase in the use of natural and non-toxic materials for agriculture. Therefore, use of soil amendments such as zeolite becomes important. Zeolites are natural, non-toxic and inexpensive materials which prevent soil nutrients from leaching because of high cation adsorption capacity. Nitrogen (N) is a primary element for plant growth. However, high concentration of N in surface and groundwater increases oxygen demand and eutrophication. Ammonium (NH 4 + ) is the inorganic ion form of N which exist in municipal sewage, domestic and industrial wastewater. High concentration of NH 4 + is harmful for animal and human health and must be controlled. In this study, the effect of application of calcium-modified zeolite (CZ) in comparison with natural zeolite of clinoptilolite (Z) to reduce soil ammonium leaching and on wheat crop growth was investigated using treated wastewater as irrigation water. The effects of size (millimeter and micrometer) and application rate (20 g kg?1 and 60 g kg?1) of Z and CZ on ammonium leaching and wheat plant response were also evaluated and studied in soil columns placed in PVC columns with 10.5 cm inner diameter and 65 cm height. The experiment was factorial with completely randomized design with three replications for each treatment. Ammonium nitrogen (NH 4 -N) of irrigation water and irrigation outflow was determined for each soil column and for all irrigation events. Furthermore, sodium concentration and total calcium and magnesium concentrations of the irrigation water and irrigation outflow of each soil column were determined for the even irrigation cycles. At the end of the experiments, soil samples were taken at depths of zero to 25 and 25 to 50 cm in order to measure the NH 4 -N. Results of application of Z and CZ showed that each amendment with amount of 60 grams per kilogram of soil has the potential to prevent groundwater pollution. The total amount of released NH 4 -N from modified columns by CZ and Z were 45.67 and 22.40 percent lower than the control treatment and the modified treatments improved plant growth. The results showed that application of zeolite to the soil causes that sodium concentration of the outflow to increase. However, total calcium and magnesium concentrations of the outflow decreases. The amount of sodium in the Z treatment, were increased by 195.84% and in the CZ treatment decreased by 34.33%, in comparison to the control treatment. Compared to the control treatment, the average NH 4 -N concentrations of the soil in Z and CZ treatments were increased by 21.79% and 45.60%, respectively. Results showed that Z and CZ amendments are effective to control ammonium leaching and to provide better plant growth. Keywords : Zeolite, Wastewater, Soil column, Ammonium, Leaching, Sodium
یکی از اصلی ترین مشکلات برای فعالیت‌های کشاورزی در مناطق خشک و نیمه خشک، کمبود منابع آب است. استفاده از منابع فاضلاب های تصفیه شده در کشاورزی می تواند راه حل مناسبی در مواجهه با کم آبی باشد. با این وجود این حقیقت وجود دارد که فاضلاب ها می توانند اثرات مخربی بر محیط زیست از طریق آلودگی خاک و گیاه داشته باشند. افزایش تقاضا برای حفاظت محیط زیست و تولید مواد غذایی پایدار نیاز به استفاده از مواد طبیعی و غیر سمی را در کشاورزی افزایش داده است. بنابراین استفاده از مواد اصلاحی مانند زئولیت در خاک اهمیت پیدا می‌کند. زئولیت ها مواد طبیعی، غیر سمی و ارزان قیمتی هستند که به دلیل دارا بودن ظرفیت تبادل کاتیونی زیاد، نقش بسیار مهمی را در نگهداری مواد غذایی در خاک ایفا می کنند. نیتروژن (N) یکی از اساسی ترین عناصر برای رشد و ادامه حیات گیاهان است. با این حال غلظت های زیاد آن در آب های سطحی و زیرزمینی موجب کاهش اکسیژن محلول می گردد. یون آمونیوم (NH 4 + ) فرم غیر آلی نیتروژن در پساب های خانگی، شهری و صنعتی است. غلظت های زیاد NH 4 + اثرات مضری بر سلامت انسان و سایر موجودات زنده دارد و لذا کنترل آن ضروری است. در این مطالعه اثر استفاده از زئولیت اصلاح شده با کلسیم (CZ) در مقایسه با زئولیت کلینوپتیلولایت طبیعی (Z) بر کاهش آبشویی آمونیوم خاک و عملکرد گیاه گندم با استفاده از پساب تصفیه شده به عنوان آب آبیاری بررسی شد. همچنین اثر اندازه (میلی متر و میکرون) و سطح کاربرد (20 و 60 گرم بر کیلوگرم) Z و CZ بر میزان آبشویی آمونیوم و عملکرد گیاه گندم در ستون های خاک مستقر در استوانه های از جنس VC با قطر داخلی 5/10 و ارتفاع 65 سانتی متر مطالعه و ارزیابی شد. آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار برای هر تیمار طراحی گردید. در تمام دورهای آبیاری، غظت نیتروژن آمونیومی و در دورهای آبیاری زوج مقادیر سدیم و مجموع کاتیون های کلسیم و منیزیم پساب ورودی و زه‌آب خروجی از هر ستون اندازه گیری شدند. همچنین در انتهای آزمایش‌ها ستون ها برش داده شدند و از دو عمق صفر تا 25 و 25 تا 50 سانتی‌متری از خاک نمونه گیری هایی انجام شد و میزان نیتروژن آمونیومی تعیین گردید. نتایج کاربرد Z و CZ در ستون های خاک نشان داد که هر دو اصلاح کننده به میزان 60 گرم در کیلوگرم خاک دارای پتانسیل جلوگیری از آلودگی آب های زیر زمینی می باشند به طوری که میزان کل نیتروژن آمونیومی (NH 4 -N) خارج شده از ستون های اصلاح شده با Z و CZ به ترتیب 40/22 و 67/45 درصد از تیمارکنترل کمتر بود و به طور همزمان رشد گیاه را بهتر کرد. نتایج نشان داد که با اضافه کردن زئولیت به خاک، غلظت سدیم در زه آب خروجی افزایش می یابد در حالی که میزان غلظت مجموع کاتیون های کلسیم و منیزیم زه آب خروجی کاهش می یابد. غلظت سدیم زه آب در تیمار Z به میزان 84/195 درصد و در تیمار CZ به میزان 33/34 درصد در مقایسه با تیمار شاهد به ترتیب افزایش و کاهش یافت. مقایسه نتایج غلظت NH 4 - خاک در تیمارهای دارای زئولیت با تیمار شاهد نشان داد که میزان غلظت NH 4 -N در تیمارهای Z و CZ به ترتیب 79/21 و 60/45 درصد افزایش یافته است. به طور کلی نتایج نشان داد که اصلاح کننده های Z و CZ به عنوان موادی سازگار با محیط زیست در کنترل آبشویی آمونیوم خاک و بهبود عملکرد گیاه، موثر می باشند. کلمات کلیدی: زئولیت ، گندم، پساب، ستون خاک، آمونیوم، آبشویی، سدیم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی