SUPERVISOR
Hossein Khademi Moughari,Mohammad Reza Mosaddeghi
حسین خادمی موغاری (استاد راهنما) محمدرضا مصدقی (استاد مشاور)
STUDENT
Rana Khajoey
رنا خواجوئی فرد
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Application of compost and vermicompost enriched with sepiolite and phlogopite for improving physico–chemical conditions of the plant growth medium
It is necessary to apply organic matter to improve the productivity of arid and semi-arid soils, which naturally have 0.1 to 1.0% organic matter. Composting is a continuous process during which microorganisms transform organic matters into more stable forms having proper odor, optimized pH, high level of elements such as N, P, and K; therefore, compost is considered the best organic fertilizer. However, compost needs to be improved and enriched due to its long processing time and its deficiency in some nutrients. Therefore, in order to study the effects of compost and vermicompost enriched with phlogopite and sepiolite on physico-chemical properties of plant growth medium a pot experiment was conducted at the greenhouse of the Soilless Research Center, Isfahan University of Technology, using a completely randomized design with factorial arrangement with 20 treatments and 3 replicates. Treatments included time periods of composting (3 and 6 months), presence or absence of earthworm, the type and level of enriching silicate (20 and 40% of phlogopite and 15 and 30% sepiolite) and presence or absence of plant. Fresh cow manure devoid of soil particles were taken from Lavark Research Farm, Isfahan University of Technology. It was then mixed with or without earthworm to produce vermicompost and compost, respectively, and enriched with or without either phlogopite or sepiolite. Triplicates pots were filled with a mixture of 50 grams of each treatment and 850 grams of quartz sand. After planting barley seeds and the germination and establishment of seedlings, pots were irrigated with distilled water and/ or one of the two nutrient solutions (Mg-free nutrient solution for the sepiolite containing pots and K-free nutrient solution for the phlogopite containing ones) for a period of 3 months and also urea was applied to all the pots as needed. At the end of the 3-month growing period, the shoot was harvested and collected and the root was also separated from the growth medium and collected. The weight of shoot and root as well as the total weight, relative turgidity, the amount of total and available Fe, Mg, and K were also determined. Paticle density, bulk density and total porosity were measured on disturbed samples. Water content at field capacity (FC) was measured using a sand box and water content at permanent wilting point (PWP) using a sand kaolin box. Saturated hydraulic conductivity was measured in the pots. Water repellency was measured using the water drop penetration time (WDPT) method. Also, organic matter, EC, pH, and the total and available Fe, Mg, and K were determined in the growth media. Results indicated that the application of compost and vermicompost enriched with either phlogopite or sepiolite not only did not improve the yield of barley, but also reduced the yield as compared to the control As the level of added sepiolite increased, the yield decreased substantially mainly due to the reduction of porosity and water infiltration and aeration problems. Enrichment with silicates caused significant differences in plant relative water content, growth medium particle density, bulk density, total porosity, FC, PWP, available water, saturated hydraulic conductivity, water repellency, organic matter, pH, and the level of total and available Mg and K at 5% probability level. Enrichment treatments did not significantly influence electrical conductivity. Phlogopite had positive influence on plant growth as compared to sepiolite but was not able to create the level of yield obtained in the control treatment. It seems that the enrichment of compost and vermicompost with lower level of phlogopite may increase the plant yield in long term. However, we need to be careful to enrich these materials with sepiolite even at the low levels. Keywords: Soil productivity, Organic matter, Enrichment, Silicate minerals, Barley, Physical properties, Chemical properties, Biomass.
برای بهبود باروری خاک های مناطق خشک و نیمه خشک که بین 1/0 تا 1 درصد ماده آل? دارند، افزودن مواد آلی ضروری است. کمپوست فرآیندی است پیوسته که ریز جانداران مواد آلى را به مواد پایدارى تبدیل می کنند که بدلیل نداشتن بوی بد و نامطبوع، pH تعدیل شده و غلظت قابل جذب زیاد عناصری چون K، P و N از بهترین کودهای آلی به شمار می آید. اما به دلیل معایبی چون زمان طولانی فرآیند و کمبود دیگر عناصر غذایی این مواد نیازمند اصلاح و غنی سازی هستند. بنابراین به منظور بررسی تأثیر کاربرد کمپوست و ورمی کمپوست های غنی شده با کانی های سیلیکاتی فلوگوپیت و سپیولیت بر برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی بستر رشد گیاه، آزمایشی به صورت فاکتوریل در چارچوب طرح کاملاً تصادفی با 20 تیمار و در 3 تکرار در گلخانه مرکز پژوهشی کشت بدون خاک دانشگاه صنعتی اصفهان به شکل گلدانی اجرا شد. فاکتور های آزمایش شامل: T (زمان آماده سازی کودها به مدت 3 و 6 ماه)، W (وجود یا عدم وجود کرم خاکی)، M (کانی های سیلیکاتی فلوگوپیت در دو سطح 20 و 40% و سپیولیت در دو سطح 15 و 30%) و P (وجود یا عدم وجود گیاه) بود. کود گاوی تازه فاقد خاک از مزرعه لورک دانشگاه صنعتی اصفهان تهیه شده و سپس طی دو بازه زمانی 3 و 6 ماه درون ظروفی در محیط گلخانه به صورت جداگانه، کود گاوی بدون کرم خاکی (کمپوست) و مخلوط با کرم خاکی (ورمی کمپوست) (هر دو به عنوان شاهد)، کود گاوی-کانی سپیولیت-کرم خاکی و کود گاوی-کانی فلوگوپیت-کرم خاکی به همراه سه مخلوط جداگانه دیگر از ترکیبات ذکر شده بدون حضور کرم خاکی آماده شد. از شن کوارتزی نیز به عنوان ماده پر کننده گلدان ها استفاده شد. سپس از ترکیبات آماده شده به صورت مخلوط با شن کوارتزی در گلدان های 900 گرمی در سه تکرار تهیه گردید. پس از کشت جو و استقرار گیاهچه ها، نمونه ها در دوره سه ماهه کشت، با آب مقطر، اوره ( یک گرم در لیتر) و دو نوع محلول غذایی (شامل محلول غذایی بدون منیزیم برای بسترهای حاوی سپیولیت و محلول غذایی بدون پتاسیم برای بسترهای حاوی فلوگوپیت) تغذیه شدند. با پایان یافتن دوره سه ماهه، بخش هوایی گیاه جو برداشت و پارامترهای وزن خشک ریشه، اندام هوایی، وزن کل گیاه، آماس نسبی و میزان آهن، منیزیم و پتاسیم کل و قابل استفاده در آن اندازه گیری شد. همچنین پارامترهای چگالی حقیقی به روش آزمایشگاهی و چگالی ظاهری به روش دست خورده، تخلخل کل، رطوبت در نقطه گنجایش زراعی با استفاده از دستگاه جعبه شن و در نقطه پژمردگی دائم با استفاده از دستگاه جعبه شن-کائولین، هدایت هیدرولیکی اشباع به روش بار ثابت، درجه آب گریزی به روش زمان نفوذ قطره آب، ماده آلی، EC، pH و میزان کل و قابل استفاده عناصر آهن، منیزیم و پتاسیم در بستر اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد کاربرد کمپوست و ورمی کمپوست های غنی شده با کانی های فلوگوپیت و سپیولیت نه تنها باعث بهبود وزن خشک گیاه نشدند، بلکه وزن خشک را نیز نسبت به شاهد کاهش دادند به گونه ای که با افزایش خلوص سپیولیت بدلیل کم شدن منافذ و نفوذ آب و مشکلات تهویه ای وزن خشک گیاه بسیار کاهش یافت و باعث تفاوت معنی دار محتوای نسبی آب گیاه، چگالی حقیقی، چگالی ظاهری، تخلخل کل، FC، PWP، آب قابل دسترس، هدایت هیدرولیکی اشباع، درجه آب گریزی (به روش زمان نفوذ قطره آب)، ماده آلی، pH، میزان کل و قابل جذب عناصر (منیزیم و پتاسیم) بستر و ریشه در سطح احتمال 5 درصد گردید اما بر رسانایی الکتریکی اثر معنی داری نداشت. فلوگوپیت نیز نسبت به سپیولیت تأثیر مثبتی بر وزن خشک گیاه داشت و در برخی تیمارهای غنی شده با این کانی وزن خشک گیاه تفاوت معنی داری با تیمارهای غنی شده با سپیولیت و تیمارهای شاهد داشت اما بطور کلی و در مقایسه با تیمارهای شاهد وزن خشک را کاهش داد. در مجموع به نظر می رسد استفاده از سطوح کم تر فلوگوپیت در دراز مدت می تواند تأثیر مثبتی بر وزن خشک گیاه داشته باشد اما برای کاربرد هر سطحی از سپیولیت باید تجدید نظر کرد. واژه های کلیدی: باروری خاک، ماده آلی، غنی سازی، کانیهای سیلیکاتی، جو، ویژگی های فیزیکی، ویژگی های شیمیایی، زیست توده گیاه