SUPERVISOR
Mohammad-Ali Hajabbasi,Mohammad Mehdi Majedi,Mehran Shirvani
محمدعلی حاج عباسی جورتانی (استاد راهنما) محمد مهدی مجیدی (استاد مشاور) مهران شیروانی جوزدانی (استاد راهنما)
STUDENT
Iman Hasanpour Souderjani
ایمان حسن پورسودرجانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Effect of acidic biochar on the quality indices of calcareous soils
In recent years, amending soil with biochar is considered for the purposes of sequestering carbon, improving soil fertility, and immobilizing environmental pollutants. Application of acidic biochar is a promising approach to improving physical, chemical, and biological properties of the alkaline soils in arid and semi-arid regions. The present study aimed to investigate the effect of some acidic biochars as a conditioner for a calcareous soil of Isfahan Province (Central Iran). The biochars of rice husk (RH) (pH=5.64) and pine cone (PC) (pH=6.56) pyrolyzed at 300°C. Treatmentsof the study were included the two types of biochar, at one, three and six percent of biochar, two sandy loam (Tiran) and clay loam (Lavark) soil textures, and two incubation periods of one and six months, and 4 controls with a total of 28 treatments. The treated soils were incubated at 25°C and 60% of field (pot) capacity moisture content. At the end of the periods (three and six months), the effects of biochars on soil properties were obtained. The study was conducted in a completely randomized and factorial design with three replications. The results showed that the application of biochar in all treatments caused a decrease in soil pH values compared to the control. Amendment of the clay loam soil with 6% of RH biochar caused a significant reduction of 0.35 units compared to that of the control after six months of incubation. The use of biochar also caused a significant increase in the soil electrical conductivity in most treatments, and the maximum increase (0.19 dS m - 1 ) was recorded for the sandy loam and 6% PC biochar. After 6 months of incubation, using biochars caused a significant increase in soil organic matter contents in all treatments except for the sandy loam soil and 1% ??PC. The application of 6% biochar also caused a significant increase in the total nitrogen of the soils compared to the control. The addition of 6% PC biochar to the sandy loam soil had the highest significant effect on increasing total nitrogen content compared to the control. With increasing the amount of added biochar from 1% to 6%, a significant increase was observed in the amount of available phosphorus in sandy loam soils and a significant decrease in the clay loam soils. Even after one month of incubation, treating of the sandy loam soil with RH biochar increased available phosphorus by 23 mg kg - 1 compared to the control,. The highest increments in the soil available potassium and iron contents (270 and 4.5 mg kg - 1 , respectively) were observed in the clay loam soil treated with 6% PC biochar, after six months of incubation. The highest increases in the amounts of soil available zinc were 3 and 1.5 mg kg - 1 compared to the control observed in the clay loam soil after one month of incubation with 1% PC and RH biochars, respectively. Treatment of sandy loam soil with 1% RH biochar also increased the amount of available copper in the soil by more than 0.25 mg kg - 1 compared to the control after six months of incubation. The addition of biochars to the soils significantly increased the available manganese in all treatments. Applying 6% biochar into all treatments increased the frequency of medium soil pores. Application of PC and RH biochars at the rates of 3% and 6% caused a significant increase in available water (AW) in sandy loam soils compared to the control. The application of 6% biochar in sandy loam soil and 3% and 6% in clay loam soil also caused a significant increase in the physical quality index proposed by Dexter (S Dexter, fitting the Vannkhten-Moalem model), compared to the control. In conclusion, the use of acidic biochar, as an economically viable amendment, is recommended to increase the quality of soils in arid and semi-arid regions. Key Words Acid biochar, Biochar, Physical properties of soil, Soil remediation, Agricultural wastes, Special storage soils and natural resources, Rice paddy, Pine cone
در سال های اخیر اصلاح خاک با بیوچار به منظور تثبیت کربن، بهبود حاصلخیزی، جذب آلاینده های محیط زیست و اثرات مثبت آن بر تولید محصولات کشاورزی در نظر گرفته شده است. با توجه به pH نسبتا زیاد خاک های اراضی مناطق خشک و نیمه خشک، یکی از راه های بهبود ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک استفاده از بیوچار اسیدی است. مطالعه حاضر با هدف بررسی تأثیر برخی بیوچارهای اسیدی به عنوان اصلاح کننده بر چندین ویژگی دو خاک استان اصفهان انجام شد. بر اساس آزمایش های اولیه، بیوچار شلتوک برنج (64/5pH=) و مخروط کاج (56/6pH=) تولید شده در دمای C°300 با خاصیت اسیدی برای این پژوهش انتخاب شدند. تیمارها شامل دو نوع بیوچار در مقادیر یک، سه و شش درصد، دو نوع خاک (با بافت های لوم شنی (تیران) و لوم رسی (لورک)) و دو زمان انکوباسیون یک و شش ماه به همراه 4 شاهد و مجموعا 28 نمونه بودند. خاک های تیمار شده در دمای C°25 و رطوبت 60% ظرفیت مزرعه درون انکوباتور نگه داری شدند. پس از اتمام دوره، آثار بیوچار بر ویژگی های خاک ها مورد بررسی قرار گرفت . این پژوهش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد کاربرد بیوچار در همه تیمارها سبب کاهش مقدار pH خاک نسبت به شاهد گردید، به طوری که در مقدار 6% بیوچار شلتوک برنج در خاک لوم رسی و زمان شش ماه انکوباسیون سبب کاهش معنی دار 35/0 واحدی نسبت به شاهد گردید. استفاده از بیوچار سبب افزایش معنی دار هدایت الکتریکی خاک در اکثر تیمارها شد، به طوری که در تیمار 6% مخروط کاج در خاک لوم شنی و زمان شش ماه انکوباسیون، این شاخص 19/0 واحد نسبت به شاهد افزایش معنی دار داشت. پس از 6 ماه انکوباسیون استفاده از بیوچار همچنین سبب افزایش معنی دار ماده آلی خاک در همه تیمارها به جز 1% بیوچار مخروط کاج در خاک لوم شنی نسبت به شاهد شد. به کار بردن 6% بیوچار سبب افزایش معنی دار درصد نیتروژن کل خاک ها نسبت به شاهد گردید که تیمار 6% بیوچار مخروط کاج در خاک لوم شنی و زمان شش ماه انکوباسیون بیشترین اختلاف معنی دار را نسبت به شاهد داشت . با افزایش مقدار بیوچار از 1% به 6%، افزایش معنی دار مقدار فسفر قابل جذب در خاک های لوم شنی و کاهش معنی دار مقدار آن در خاک های لوم رسی مشاهده شد، به طوری که این عنصر در تیمار 6% بیوچار شلتوک برنج در خاک لوم شنی بیش از 23 میلی گرم بر کیلوگرم پس از یک ماه انکوباسیون نسبت به شاهد افزایش داشت. بیش ترین اختلاف معنی دار مقدار پتاسیم و آهن قابل جذب در تیمار 6% بیوچار مخروط کاج در خاک لوم رسی به ترتیب به مقدار بیش از 270 و 5/4 میلی گرم بر کیلوگرم پس از شش ماه انکوباسیون مشاهده شد که این روند افزایشی از نظر آماری معنی دار بود. بیشترین مقدار عنصر روی قابل جذب در اثر کاربرد بیوچار مخروط کاج و شلتوک برنج در مقدار 1% و تنها در خاک لوم رسی که به ترتیب باعث افزایش معنی دار بیش از 3 و 5/1 میلی گرم بر کیلوگرم نسبت به شاهد و پس از یک ماه انکوباسیون شده بود، مشاهده گردید. همچنین، تیمار خاک لوم شنی با 1% بیوچار شلتوک برنج باعث شد مقدار عنصر مس قابل جذب خاک، بیش از 25/0 میلی گرم بر کیلوگرم نسبت به شاهد پس از شش ماه انکوباسیون افزایش پیدا کند که از نظر آماری معنی دار بود. افزودن بیوچارها به خاک سبب افزایش معنی دار مقدار منگنز قابل جذب خاک در همه تیمارها شد، به گونه ای که در خاک لوم رسی کاربرد بیوچار شلتوک برنج در مقدار 6% با بیش از 34 میلی گرم بر کیلوگرم، بیشترین تأثیر معنی دار را نسبت به شاهد پس از گذشت 30 روز داشت. استفاده از مقادیر 6% بیوچارها در همه تیمارها سبب افزایش فراوانی منافذ میانه خاک شد. تیمار بیوچار مخروط کاج و شلتوک برنج با خاک ها به مقدار3% و 6%، باعث افزایش معنی دار آب قابل دسترس (AW) در خاک های لوم شنی نسبت به شاهد شد. کاربرد بیوچار باعث افزایش معنی دار شاخص کیفیت فیزیکی پیشنهادی دکستر (SDexter) برازش شده با مدل ونگنختن-معلم در مقدار 6% بیوچار در خاک لوم شنی و و مقادیر 3% و 6% در خاک لوم رسی نسبت به شاهد شد. بنابراین، استفاده از بیوچار اسیدی به دلیل صرفه اقتصادی و افزایش کیفیت شیمیایی و فیزیکی خاک های فقیر از ماده آلی در مناطق خشک و نیمه خشک توصیه می شود. کلمات کلیدی: بیوچار اسیدی، بیوچار، ویژگی های فیزیکی خاک، اصلاح کننده خاک، پسماندهای کشاورزی، خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک، شلتوک برنج، مخروط کاج