بررسی ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی بسترهای رشد آلی و معدنی و کاربرد آنها در کشت خیار گلخانه ای

STUDENT

DEGREE

YEAR

Replacing the expensive imported cocopeat growth medium with cheap, local, and agricultural residues will help to reduce costs and manage these residues. In order to achieve this goal, this study was conducted in four parts. Organic residues including wheat straw (WS), rice hull (Rh), sawdust (Sd), sugarcane bagasse (SC), date palm bunches (Plm) and their biochars produced at 300 and 500 °C (B300 and B500), and inorganic substrates including perlite, rockwool, sand, zeolite (Z), pumice and vermiculite (V) were used. In order to evaluate the water retention and air properties, water characteristic curve (water content vs. matric suction, h ) of the growth substrates was measured and was fitted to the van-Genuchten model. Several indices including easily available water (EAW), air after irrigation (AIR), water buffering capacity (WBC) and water holding capacity (WHC) were derived. Based on a scoring framework and presented may not sufficient and suitable criterion for the evaluation of aeration in growth media. The penetration resistance ( Q ) values in all growth media were less than the critical limit for root growth in soilless growth media (i.e., 1 MPa). For all growth media (except WS-V, PlmB300-WS-V and Plm-SdB500-V), AW was equal to least limiting water range (LLWR) indicating that there is no limitation of poor aeration or high mechanical resistance. Drying-wetting cycles rearranged the particle and pore size distribution due to shrinkage, swelling and decomposition of the organic substrates, and thereby affected the water retention curve and its quantities. In the third study, the growth and yield of greenhouse cucumber was investigated in the thirteen growth media. Then, fuzzy cm d ?1 . It can be concluded that the analytical method of Assouline and Or (2014) and flux-based method with the q CC =1 cm d ?1 might be recommended for estimating the container capacity in soilless growth media. Key Words Optimum growth medium, Agricultural residues, Easily available water, Air after irrigation, Container capacity, Oxygen diffusivity, Yield, Fuzzy classification

جایگزین نمودن بستر رشد گران قیمت کوکوپیت با مواد و بقایای کشاورزی/محلی و ارزان قیمت به کاهش هزینه ها و مدیریت این بقایا کمک شایانی خواهد نمود. به منظور نیل به این هدف این پژوهش در قالب چهار مطالعه انجام شد. در مطالعه اول منابع بومی آلی و معدنی در سطح کشور شناسایی شد و براساس حجم بقایای تولیدی و مقرون به صرفه بودن تهیه این بقایا، بقایای آلی شامل کاه گندم، پوسته شلتوک برنج، خاک اره، باگاس نیشکر، چوب خوشه خرما و بیوچار آن ها و بسترهای معدنی شامل پرلیت، پشم سنگ، شن، زئولیت، پومیس و ورمیکولیت انتخاب شدند. منحنی مشخصه رطوبتی بسترهای رشد اندازه گیری شده و با برازش مدل ون گنوختن، شاخص های متعدد آب به آسانی قابل دسترس (EAW)، مقدار هوا پس از آبیاری (AIR)، گنجایش بافری آب (WBC) و گنجایش نگه داشت آب (WHC) استخراج شد. سپس براساس چارچوب امتیازدهی و گروه بندی کلاسیک، ویژگی های بسترهای رشد امتیازدهی و رتبه بندی شدند. کاه گندم، خاک اره و پشم سنگ به عنوان بسترهای گلخانه ای با کیفیت خیلی خوب گروه بندی شد ند. بیوچارهای کاه گندم و چوب خوشه خرما-500 درجه سلسیوس و بیوچارهای پوسته شلتوک برنج و باگاس نیشکر در دو دمای 300 و 500 درجه سلسیوس به عنوان بسترهای با کیفیت خوب ارزیابی شدند. در مطالعه دوم سترهای رشد منفرد با کیفیت خیلی خوب و خوب به صورت ترکیب های دو، سه و چهار تایی با یکدیگر ترکیب شده و در نهایت 13 بستر ترکیبی انتخاب شدند. ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی شامل نگه داشت آب و تهویه، ضریب پخشیدگی نسبی اکسیژن، هدایت هیدرولیکی غیراشباع و مقاومت فروروی، و اثر چرخه های تر-خشک شدن بر نگه داشت آب در بسترهای ترکیبی اندازه گیری شد. بسترهای بر پایه بیوچار به عنوان بسترهای با کیفیت خوب ارزیابی شده و بیش ترین امتیاز برای بستر خاک اره-چوب خوشه خرما دمای 300-ورمیکولیت بدست آمد. مقادیر EAW، WHC، TP و BD در اغلب بسترهای ترکیبی بر پایه بیوچار در دامنه های مطلوب بوده و حتی در برخی موارد مقادیر آن ها در این بسترها بزرگ تر از مقادیر آن ها در کوکوپیت-پرلیت بود. بنابراین دو بستر WSB500-Rh-V و Plm-WSB300-V با مقادیر زیاد EAW، WHC و WBC و مقادیر کم BD، EC و WDPT بسترهای جایگزین مناسبی برای کوکوپیت-پرلیت می باشند. منحنی های ضریب پخشیدگی نسبی اکسیژن ( D p / D 0 ) در برابر تخلخل تهویه ای (AFP) نشان داد که در برخی از بسترهای رشد، علی رغم این که مقدار AFP بیش تر از 10 درصد بود، اما مقدار D p / D 0 بسیار کم بدست آمد. بنابراین AFP برابر 10 درصد لزوماًً نمی تواند به تنهایی به عنوان معیاری برای بررسی وضعیت تهویه ای بسترهای رشد گلخانه ای به کار رود. مقادیر مقاومت فروروی ( Q ) در تمامی بسترهای رشد ترکیبی کم تر از حد بحرانی برای رشد ریشه در بسترهای رشد بدون خاک (MPa 1) بود و مشکلی از لحاظ محدویت مقاومت مکانیکی در برابر رشد گیاه وجود نداشت. در تمامی بسترهای رشد ترکیبی (به استثناء سه بستر WS-V، PlmB300-WS-V و Plm-SdB500-V) مقدار آب قابل دسترس (AW) برابر دامنه رطوبتی با حداقل محدودیت (LLWR) بود. وجود محدودیت تهویه در انتخاب حد بالایی کمّیت LLWR عامل کم تربودن مقدار آن در مقایسه با AW برای سه بستر مذکور بود. اعمال 10 چرخه تر-خشک شدن بر بسترهای ترکیبی با تغییر توزیع اندازه ذرات و منافذ در اثر انقباض و انبساط نمونه و تجزیه مواد آلی، شکل و شیب منحنی مشخصه رطوبتی را تغییر می دهند. در مطالعه سوم به بررسی رشد و عملکرد گیاه خیار گلخانه ای در بسترهای رشد ترکیبی پرداخته شد. نتایج نشان داد که در مقایسه با کوکوپیت-پرلیت، دو بستر بیوچار کاه گندم دمای 500-پوسته شلتوک برنج-ورمیکولیت و پوسته شلتوک برنج-بیوچار چوب خوشه خرما دمای 300-ورمیکولیت دارای عملکرد بیش تری بودند. مجموع امتیازها برای هر کلاس در گروه بندی فازی کوچک تر از گروه بندی کلاسیک بود. برخلاف گروه بندی کلاسیک که تنها بستر کوکوپیت-پرلیت با کیفیت خیلی خوب ارزیابی شده بود، با استفاده از گروه بندی فازی 7 بستر ترکیبی با کیفیت خیلی خوب ارزیابی شدند. با فازی سازی کلاس های گروه بندی، گروه بندی بسترهای ترکیبی به شکل درست تر و دقیق تری انجام شده است. در مطالعه چهارم به اندازه گیری گنجایش گلدانی (CC) در بسترهای رشد ترکیبی پرداخته شد. نتایج نشان داد که زمان رسیدن به CC ( t CC ) وابسته به نوع بستر رشد و ارتفاع گلدان کاشت بود. استفاده از نسبت شدت جریان زهکشی در CC ( q CC ) به هدایت هیدرولیکی اشباع ( K s ) یا q CC / K s در مقایسه با q CC برای تعیین CC بسترهای گلخانه ای مناسب تر بود. نتایج شبیه سازی عددی با نرم افزار HYDRUS-1D نشان داد که مقادیر q CC برآوردشده برای بسترهای گلخانه ای بیش تر از مقادیر q CC در خاک بود. در کل روش بر پایه شدت جریان با مقدار q CC برابر با cm/day 1 برای برآورد CC در بسترهای گلخانه ای پیشنهاد می شود. کلمات کلیدی: بستر رشد بهینه، بقایای کشاورزی، آب به آسانی قابل دسترس، مقدار هوا پس از آبیاری، گنجایش گلدانی، پخشیدگی اکسیژن، عملکرد، گروه بندی فازی