اثر شیرابه کمپوست زباله ی شهری و روغن زیستی باگاس نیشکر بر ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی خاک

STUDENT

DEGREE

YEAR

Population growth has led to a rapid domestic waste production. The transformation of organic waste to compost is one way to cope with the proliferation of urban waste. Compost leachate is a liquid resulting from physical, chemical and biological decomposition of organic material. The conversion of plant organic residues to biochar is one of way of reducing greenhouse gases such as carbon dioxide. The bio-oil is one of the byproducts of biochar production. This study was conducted to determine the effect of leachate of municipal waste and bio-oil resulting from a slow pyrolysis of sugarcane bagasse cane on soil physical and chemical properties. Leachate and bio-oil were added to soil at the rated 0, 1.2 and 2.5 percent. The soil water characteristic curve and the estimation of the parameters of the van Gnuchten and Brooks and Corey models were performed by RETC software. The unsaturated hydraulic conductivity was also estimated by this program. The organic carbon content of leachate was 20.2% and its pH and EC were 4.2 and 22.3 dS/m. The Organic carbon content of bio-oil was 28.2% and its pH and EC were 2.3 and 1.4 dS/m. Addition of 1.25% of both treatments significantly decrease pH of clay loam soil. Only the compost leachate at 1.25% level resulted in a significant decrease in the pH of sandy clay loam soil texture compared to the control. Leachate and bio-oil treatments in both clay loam and sandy clay loam soils significantly increased the SAR values and the soil organic matter. Application of leachate and bio-oil significantly decreased the bulk density of sandy clay loam soil. Compost leachate and bio-oil significantly increased water repellency index and mean weight diameter of the water- stable aggregates. The greatest field capacity and permanent wilting point were observed in 2.5% compost leachate treatment in clay loam soil. Compost leachate in clay loam soil caused a significant decrease in the saturated hydraulic conductivity of soil at the level of 2.5%, while bio-oil at a level of 1.25% resulted in a significant increase. The most significant increase was observed in the physical quality index of sandy clay loam soil at level 2.5% compost leachate. Physical quality index of both soils decreased by bio-oil and of clay loam by compost leachate. The application of compost leachate and bio-oil in both soils textures has increased air entry suction. The application of leachate and bio-oil led to the greater estimation of the n and ? parameters of van Gegnuchten and Brooks and Corey models. Bio-oil and leachate in clay loam and sandy clay loam soils have increased the estimated unsaturated hydraulic conductivity relative to the control soil. Bio-oil at 1.25% has the highest increase in estimated unsaturated hydraulic conductivity in clay loam soils. The estimated unsaturated hydraulic conductivity of sandy clay loam soils treated with two levels of compost leachate and bio-oil did not differ significantly. Keywords: Compost leachate, Bio-oil, RETC, Soil moisture characteristic curve, unsaturated hydraulic conductivity

رشد جمعیت و پیشرفت صنعت باعث شده است که نرخ تولید پسماند ها و گاز های گلخانه ای مانند دی اکسید کربن به سرعت زیاد شود. تبدیل پسماند های آلی خانگی به کود کمپوست یکی از راه های مقابله با ازدیاد پسماند های شهری است. شیرابه ی کمپوست مایعی حاصل از تجزیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک مواد آلی است که در فرآیند تبدیل زباله های شهری به کود کمپوست تولید می شود. تبدیل بقایای آلی گیاهی به بیوچار، یکی از راه های کاهش غلظت دی اکسید کربن اتمسفر است. روغن زیستی یکی از فرآورده های جانبی تولید بیوچار است. تأثیر روغن زیستی بر محیط زیست و به ویژه خاک مسئله ای است که با فراگیر شدن تولید بیوچار به دلیل توانایی آن در بهبود ویژگی های خاک، کاهش آلودگی ها و ترسیب کربن، در آینده نه چندان دور اهمیت بیشتری می یابد. در این پژوهش شیرابه ی کمپوست زباله شهری و روغن زیستی حاصل از فرآیند پیرولیز آهسته ی باگاس نیشکر هر کدام در سه سطح 0، 25/1، 5/2 درصد به ترتیب برابر 0، 5/52، 105 تن در هکتار برای عمق 0 تا 30 سانتی متری خاک مورد استفاده قرار گرفت و تأثیر آنها بر برخی از ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک در شرایط گلخانه ای مورد بررسی قرار گرفت. رسم منحنی مشخصه رطوبتی و تخمین پارامتر های مدل ونگنوختن و بروکس و کوری توسط نرم افزار RETC انجام شد. همچنین هدایت هیدرولیکی غیر اشباع توسط این برنامه تخمین زده شد. شیرابه ی کمپوست، دارای مقدار قابل توجهی کربن آلی به میزان 2/20 درصد و میزان pH برابر با 2/4 است. میزان شوری شیرابه ی کمپوست برابر با dS/m 3/22 است که می توان آن را ویژگی منفی شیرابه در نظر گرفت. روغن زیستی دارای کربن آلی به میزان 2/28 درصد و میزان H برابر با 3/2 است. شوری روغن زیستی برابر با dS/m 4/1 است. سطح 25/1 درصد هر دو تیمار، سبب کاهش معنی دار pH خاک لوم رسی شده است. تنها شیرابه ی کمپوست در سطح 25/1 درصد، سبب کاهش معنی دار pH خاک لوم رسی شنی نسبت به شاهد شده است. این دو تیمار در خاک های لوم رسی و لوم رسی شنی در هر دو سطح سبب افزایش معنی دار SAR و ماده ی آلی خاک نسبت به شاهد شده اند. شیرابه کمپوست سبب افزایش بیش تر نیتروژن کل خاک های لوم رسی و لوم رسی شنی و در خاک لوم رسی شنی سبب افزایش معنی دار وزن تر اندام هوایی ذرت شده است. شیرابه ی کمپوست و روغن زیستی به ترتیب سبب افزایش و کاهش چگالی ظاهری خاک لوم رسی شده اند. این تیمار ها در سطح های 25/1 و 5/2 درصد در خاک لوم رسی، سبب افزایش معنی دار میانگین وزنی قطر خاکدانه ها شده اند و در خاک لوم رسی شنی، تأثیر معنی داری بر میانگین وزنی قطر خاکدانه ها نداشته اند. این دو تیمار سبب افزایش معنی دار آب گریزی هر دو خاک نسبت به شاهد شده اند. بیشترین میزان ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی در تیمار 5/2 درصد شیرابه در خاک لوم رسی به دست آمده است. خاک لوم رسی شنی تیمار شده با سطح 5/2 درصد روغن زیستی دارای کمترین میزان ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی است. میان خاک های تیمار شده با شیرابه ی کمپوست و روغن زیستی، تنها سطح 25/1 درصد شیرابه در خاک لوم رسی شنی سبب افزایش معنی دار میزان آب قابل دسترس خاک شده است. سطح 5/2 درصد شیرابه ی کمپوست در خاک لوم رسی سبب کاهش معنی دار هدایت هیدرولیکی اشباع خاک شد در حالی که روغن زیستی در سطح 25/1 درصد سبب افزایش معنی دار این شاخص شد. شیرابه ی کمپوست و روغن زیستی در دو سطح کاربردی خود سبب افزایش معنی دار هدایت هیدرولیکی اشباع خاک لوم رسی شنی نسبت به شاهد شده اند. بیشترین افزایش معنی دار شاخص کیفیت فیزیکی خاک لوم رسی شنی در سطح 5/2 درصد شیرابه روی داده است. روغن زیستی در دو خاک و شیرابه کمپوست در خاک لوم رسی سبب کاهش معنی دار کیفیت فیزیکی خاک شده اند. کاربرد شیرابه ی کمپوست و روغن زیستی در هر دو نوع بافت خاک سبب شده است که مدل ونگنوختن مکش ماتریک در نقطه عطف منحنی مشخصه رطوبتی و مدل بروکس وکوری مقدار مکش ورود هوا به خاک را بیشتر از خاک شاهد تخمین بزنند.کاربرد این دو تیمار در خاک های لوم رسی و لوم رسی شنی سبب شده اند که مدل های ونگنوختن و بروکس و کوری به ترتیب پارامتر n و ? را بیشتر از خاک شاهد برآورد کنند. این دو تیمار در هر دو خاک سبب افزایش هدایت هیدرولیکی غیراشباع تخمینی نسبت به خاک شاهد شده اند. بیشترین افزایش هدایت هیدرولیکی غیر اشباع تخمینی خاک لوم رسی در سطح 25/1 درصد روغن زیستی روی داد. هدایت هیدرولیکی غیراشباع تخمینی خاک های لوم رسی شنی تیمار شده با دو سطح شیرابه و روغن زیستی، تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند.