Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Khademi Moughari,Samsolall Ayubi,Mohammad Reza Mosaddeghi
حسین خادمی موغاری (استاد راهنما) شمس اله ایوبی (استاد راهنما) محمدرضا مصدقی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mitra Hajabedi
میترا حاج عابدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Impact of sewage sludge and its biochar on soil erosion and selected soil physical and chemical properties
Soil, as the main Component of natural ecosystems, provides significant contribution to sustainable use of land resources. These days, soil erosion and desertification lead to many problems for agricultural production and cause threat to food security in global scale due to population growth. Arid to semiarid regions with long dry seasons are very susceptible to runoff production, soil erosion and subsequently to soil degradation as compared to humid areas. This investigation was conducted to evaluate the efficacy of biochar on the reduction of soil erodibility under simulation rainfall experiment. Biochar is a carbon enriched porous material with low density which is produced by heating organic matter under low-oxygen conditions. In the current study, four levels (0, 0.5, 1 and 2 percent by weight) were selected to evaluate the effects of sewage sludge and its biochar on runoff and sediment yield in a silty clay loam and a sandy clay loam soil. Experiments were designed in three replicates in plots with 1 m 2 area and 8 percent gradient. Amendments were incorporated to upper parts of plots and incubated for 3 months. After one and three months of incubation some soil chemical and physical properties (including organic matter, saturated hydraulic conductivity, shear strength, aggregate stability and bulk density), as well runoff and sediment production under rainfall simulator (with an intensity of 60 mm h -1 ) were measured. The results of study showed that the application of both amendments increased soil organic matter, soil shear strength and also the aggregate stability. Furthermore, specific sediment yield, sediment concentration and bulk density reduced in both soils studied. Runoff production decreased in silty clay loam soil with increasing the rate of amendments application, while runoff increased in sandy clay loam soil. Negative and significant correlation (P 0.01) was found between soil organic matter and runoff and sediment yield. Moreover, shear strength showed significant relationship with runoff. The highest runoff and sediment yield were obtained in control treatment, while all the treated soils showed lower values compared to the control sample. The highest impact on runoff and sediment yield was observed in 2 % of sewage sludge and biochar application. Overall, longer period of time (3 months as compared to 1 month) led to higher impact of applied amendments and resulted in the reduction of soil erodibility in both soils. Additionally, sewage sludge and biochar application could reduce bulk density and increase aggregate stability and soil shear strength in both soils with time. Key words: Water erosion, biochar, sewage sludge, runoff, rainfall simulator, specific sediment yield, saturated hydraulic conductivity.
خاک به عنوان مهم ترین منبع طبیعی به حساب آمده و از دست دادن آن برابر با نابودی تمدن در هر منطقه است؛ و به تعبیری تخریب خاک، مانند فرسایش و بیابان زایی، مشکلات قابل توجهی را در راستای بهره روی اراضی کشاورزی در جهان ایجاد کرده است. مناطق خشک و نیمه خشک تحت شرایط آب و هوایی مدیترانه ای دارای فصل های خشک و بلند به همراه فصل های کوتاه و مرطوب همراه با بارش های شدید بیشتر در معرض فرسایش و ایجاد رواناب قرار دارند. هدف از این پژوهش بررسی کاهش میزان فرسایش پذیری آبی خاک با استفاده از زغال زیستی (بیوچار) است. زغال زیستی یک ماده متخلخل و دارای چگالی پایین و غنی از کربن است که از طریق گرمادهی موادآلی طبیعی تحت شرایط کم اکسیژن تولید می شود. در این پژوهش لجن و بیوچار آن در سطوح صفر ( 1 C)، 5/0% ( 2 C)، 1% ( 3 C) و 2% ( 4 C) ، به دو نوع خاک با بافت لومی رسی سیلتی و لومی رسی شنی با سه تکرار در کرت های استاندارد به مساحت یک مترمربع و عمق 2 سانتی متر و شیب 8 درصد اضافه شدند. زمان انکوباسیون این اصلاح کننده ها در خاک 3 ماه بود. در زمان های 1 ماه و 3 ماه پس از انکوباسیون با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران با شدت 60 میلی متر در ساعت، میزان رواناب، گل آلودگی و رسوب اندازه گیری شد. هم چنین برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مانند ماده آلی، هدایت هیدرولیکی اشباع، مقاومت برشی، پایداری خاکدانه، چگالی ظاهری خاک اندازه گیری شدند. برای بررسی اثر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی اندازه گیری شده بر میزان رواناب، رسوب و فرسایش پذیری خاک از طرح بلوک های کامل تصادفی در قالب فاکتوریل، مدل رگرسیون ساده خطی، چند متغیره، آزمون آماری t و ضرایب همبستگی پیرسون استفاده شد. نتایج نشان داد که میزان ماده آلی، پایداری خاکدانه ها و مقاومت برشی هر دو نوع خاک با افزودن اصلاح کننده ها افزایش می یابد. هم چنین میزان رسوب ویژه، گل آلودگی و چگالی ظاهری دو نوع خاک کاهش می یابد. میزان رواناب در خاک لومی رسی سیلتی با افزایش سطح اصلاح کننده ها کاهش یافت، اما در خاک لومی رسی شنی با افزایش سطح اصلاح کننده ها میزان رواناب افزایش یافت. همبستگی منفی معنی داری بین ماده آلی و رواناب و رسوب با سطح معنی داری 1 درصد مشاهده شد. مقاومت برشی خاک دارای همبستگی معنی داری با رواناب بود. سطح 2 درصد لجن و بیوچار آن ( 4 C) تأثیر بیشتری بر کاهش رواناب داشتند و بیشترین رواناب و فرسایش را خاک شاهد داشت. ماده آلی، مقاومت برشی و هدایت هیدرولیکی اشباع بیشترین تأثیر مثبت را بر کاهش فرسایش پذیری آبی خاک داشتند. به طورکلی با گذشت زمان تأثیر اصلاح کننده ها افزایش یافت و موجب کاهش فرسایش پذیری هر دو خاک گردید. هم چنین لجن فاضلاب و بیوچار آن با گذشت زمان موجب کاهش چگالی ظاهری و افزایش پایداری خاکدانه و مقاومت برشی خاک شدند. واژه های کلیدی: فرسایش آبی، زغال زیستی، ماده آلی، لجن فاضلاب، رواناب، شبیه ساز باران، رسوب ویژه، هدایت هیدرولیکی اشباع

ارتقاء امنیت وب با وف بومی