اخبار و اعلانات

 آمار

تعداد نشریات287
تعداد نشریات سازمان85
تعداد شماره‌ها3,159
تعداد مقالات35,108
تعداد مشاهده مقاله50,527,104
تعداد دریافت فایل اصل مقاله90,476,682
حمامی, حسین, شهیدی, علی, حنفی, حنان. (1402). بررسی اثر بیوچار ضایعات ساقه زرشک بر آبشویی نیترات از یک خاک لومی حاوی ماده آلی. سامانه مدیریت نشریات علمی, 37(1), 67-80. doi: 10.22092/ijsr.2023.353179.578
حسین حمامی; علی شهیدی; حنان حنفی. "بررسی اثر بیوچار ضایعات ساقه زرشک بر آبشویی نیترات از یک خاک لومی حاوی ماده آلی". سامانه مدیریت نشریات علمی, 37, 1, 1402, 67-80. doi: 10.22092/ijsr.2023.353179.578
حمامی, حسین, شهیدی, علی, حنفی, حنان. (1402). 'بررسی اثر بیوچار ضایعات ساقه زرشک بر آبشویی نیترات از یک خاک لومی حاوی ماده آلی', سامانه مدیریت نشریات علمی, 37(1), pp. 67-80. doi: 10.22092/ijsr.2023.353179.578
حمامی, حسین, شهیدی, علی, حنفی, حنان. بررسی اثر بیوچار ضایعات ساقه زرشک بر آبشویی نیترات از یک خاک لومی حاوی ماده آلی. سامانه مدیریت نشریات علمی, 1402; 37(1): 67-80. doi: 10.22092/ijsr.2023.353179.578

بررسی اثر بیوچار ضایعات ساقه زرشک بر آبشویی نیترات از یک خاک لومی حاوی ماده آلی

پژوهش های خاک
دوره 37، شماره 1، خرداد 1402، صفحه 67-80    اصل مقاله (638.69 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijsr.2023.353179.578
نویسندگان
حسین حمامی* 1؛ علی شهیدی2؛ حنان حنفی3
1استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند
2دانشیار گروه علوم و مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند
3دانش آموخته کارشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند
چکیده
با توجه به آلودگی منابع آبی به آلاینده‌های مختلف مانند نیترات، استفاده از مواد اصلاح‌کننده‌ نظیر بیوچار می‌تواند به عنوان راهکاری برای حل این مشکل محیط زیستی مورد توجه قرار گیرد. به منظور بررسی اثر بیوچار ضایعات ساقه زرشک بر آبشویی نیترات، آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در سال 1399 در آزمایشگاه خاک‌شناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند انجام شد. عامل‌های آزمایش شامل اندازه ذرات بیوچار در دو سطح (کمتر از 1 میلی‌متر و بزرگتر از 8/2 میلی‌متر (اندازه ذرات طبیعی)) و مقدار بیوچار در سه سطح (به مقدار 1%، 2% و 3% وزن خاک) بود. تیمار شاهد بدون بیوچار نیز برای مقایسه تیمارها با شاهد وجود داشت. بیوچار طی فرآیند تجزیه حرارتی (دمای 400 درجه سانتیگراد به مدت 6 ساعت) و در شرایط اکسیژن محدود تولید شد. گلدان‌ها تحت چرخه‌های مرطوب (ظرفیت مزرعه‌ای بعلاوه 20%) و خشک شدن (رطوبت پژمردگی دائم) قرارگرفته و غلظت نیترات در آب زهکش شده حاصل از آبیاری، در دو مرحله با فاصله شش هفته اندازه‌گیری شد. بیشترین و کمترین میزان آبشویی نیترات در نمونه‌گیری‌های انجام‌شده به ترتیب مربوط به تیمار شاهد بدون بیوچار و تیمار بیوچار با اندازه ذرات کمتر از 1 میلی‌متر به مقدار 1% وزنی بود. نتایج این پژوهش نشان داد که افزودن بیوچار به خاک در مقایسه با شاهد (بدون بیوچار) سبب کاهش آبشویی نیترات شد. تیمارهای بیوچار با اندازه ذرات کمتر از 1 میلی‌متر به مقدار 1%، 2% و 3% وزنی و بیوچار با اندازه ذرات طبیعی به مقدار 1%، 2% و 3% وزنی در مقایسه با شاهد در نمونه‌برداری دوم به ترتیب 6/83%، 4/82%، 8/76%، 7/81%، 2/64% و 2/60% درصد کاهش آبشویی را نشان دادند. افزون بر این، نتایج نشان داد که اثر بیوچار بر کاهش آبشویی نیترات در مورد ذرات با اندازه کمتر از 1 میلی‌متر بیشتر از ذرات بزرگتر از 8/2 میلی‌متر بود. با توجه به نتایج این پژوهش به نظر می‌رسد که کاربرد بیوچار ضایعات شاخه ناشی از برداشت زرشک می‌تواند سبب کاهش آبشویی نیترات و خطر انتقال آلودگی به سایر نقاط خاک شود.
 
 
کلیدواژه‌ها
آلاینده؛ آلودگی زه آب؛ مواد اصلاح کننده خاک
عنوان مقاله [English]
Investigation of the Effects of Barberry Stems Biochar on Nitrate Leaching from a Loam Soil Containing Organic Matter
نویسندگان [English]
Hossein Hammami1؛ Ali Shahidi2؛ Hannan Hanafi3
1Assistant Professor, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran
2Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran
3Bachelor of Science, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran
چکیده [English]
Due to the pollution of water resources by various pollutants such as nitrate, the use of amendments such as biochar can be considered as an approach to solve this environmental problem. To investigate the effect of barberry stem biochar on nitrate leaching, a research was conducted using a factorial and completely randomized design in 2021, in the soil laboratory of the Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran. Experimental factors were particle size of biochar at two levels (less than 1 mm, more than 2.8 mm) and biochar volume in three rates (1, 2, and 3 mm on weight basis). Biochar was produced during the thermal decomposition process under limited oxygen conditions (400 0C for 6 h). The pots were subjected to wet cycles (field capacity plus 20%) and drying (permanent wilting moisture) and the nitrate concentration in the drained water from irrigation was measured in two stages with an interval of six weeks. The highest and lowest nitrate leaching rates in the samples were observed in the control treatment without biochar and biochar with particle size less than 1 mm at the rate of 1% by weight, respectively. The results of this study showed that addition of the biochar to the soil significantly reduced nitrate leaching compared to the control without biochar. At the two measuring times, biochar treatments with particle size of less than 1 mm and 1%, 2% and 3%, biochar with natural particle sizes of 1%, 2%, and 3% showed decrease in nitrate leaching by, respectively, 83.6%, 82.4%, 76.8%, 81.7%, 64.2%, and 60.2 % compared to the treatment without biochar. Moreover, the results showed that biochar particles less than 1 mm had more effects on reducing nitrate leaching than biochar particles more than 2.8 mm. According to the results of this study, it seems that application of barberry branch waste biochar left after harvesting can reduce nitrate leaching and the risk of transmitting contamination to other soil.
کلیدواژه‌ها [English]
Pollutant, Contaminated drainage water, Soil amendments
مراجع
  1. Are, K. S., Adelana, A. O., Fademi, I. O., Aina, O. A. 2017. Improving physical properties of degraded soil: Potential of poultry manure and biochar. Agriculture and Natural Resources, 51(6), 454-462.
  2. Basso, B., and J.T. Ritchie. 2005. Impact of compost, manure and inorganic fertilizer on nitrate leaching and yield for a 6-year maize- alfalfa rotation in Michigan. Agric. Ecosyst. Environ. 108: 329–341.
  3. Brantley, K.E., Brye, K.R., Savin, M.C., and D.E. Longer. 2015. Biochar source and application rate effects on soil water retention determined using wetting curves. Open. J. Soil. Sci. 5:1–10.
  4. Brender, J.D., Olive, J.M., Felkner, M. Suarez, L. Marckwardt, W., and K.A. Hendricks. 2004. Dietary nitrites and nitrates, nitrosatable drugs, and neural tube defects. Epidemiology. 15:330–336.
  5. Bruun, E.W., Ambus, P., Egsgaard, H., and H. Hauggaard-Nielsen. 2012. Effects of slow and fast pyrolysis biochar on soil C and N turnover dynamics. Soil. Biol. Biochem. 46:73–79.
  6. Chen, X.M., Wu, H.S. and F. Wo. 2007. Nitrate vertical transport in the main paddy soils of Tai Lake region, China. Geoderma. 142:136–141.
  7. Cheng, H., Jones, D. L., Hill, P., Bastami, M. S., Tu, C. L. 2018. Influence of biochar produced from different pyrolysis temperature on nutrient retention and leaching. Archives of Agronomy and Soil Science, 64(6), 850-859.
  8. Demiraj, E., Libutti, A., Malltezi, J., Rroço, E., Brahushi, F., Monteleone, M., Sulçe, S. 2018. Effect of organic amendments on nitrate leaching mitigation in a sandy loam soil of Shkodra district, Albania. Italian Journal of Agronomy, 13(1), 93-102.
  9. Downie, A., Van Zwieten, L., Doughty, W., and F. Joseph. 2007. Nutrient retention characteristics of chars and the agronomic implications. In Proceedings, International Agrichar Iniative Conference, 30th April-2nd May.
  10. Fields, S. 2004. Global nitrogen: cycling out of control. Environ. Health. Perspect. 112:557–563.
  11. Gentile, R., Vanlauwe, B., van Kessel, C., and J. Six. 2009. Managing N availability and losses by combining fertilizer-N with different quality residues in Kenya. Agric. Ecosyst. Environ. 131:308–314.
  12. Goolsby, D.A. 2000. Mississippi basin nitrogen flux believed to cause Gulf hypoxia. Eos, Transactions American Geophysical Union, 81:321–327.
  13. Greenberg, A., and A. Eaton. 2005. Standard Methods for Examination of Water and Waste Water. American Public Health Association.
  14. Han, F., Ren, L., and X.C. Zhang. 2016. Effect of biochar on the soil nutrients about different grasslands in the Loess Plateau. Catena. 137:554–562.
  15. Haider, G., Koyro, H.W., Azam, F., Steffens, D., Müller, C., and C. Kammann. 2015. Biochar but not humic acid product amendment affected maize yields via improving plant-soil moisture relations. Plant. Soil. 395:141–157.
  16. Haider, G., Steffens, D., Müller, C., and C.I. Kammann. 2016. Standard extraction methods may underestimate nitrate stocks captured by field‐aged biochar. J. Environ. Qual. 45:1196–1204.
  17. Haider, G., Steffens, D., Moser, G., Müller, C., and Kammann, C.I. 2017. Biochar reduced nitrate leaching and improved soil moisture content without yield improvements in a four-year field study. Agric. Ecosyst. Environ. 237:80–94.
  18. Hollister, C.C., Bisogni, J.J., and J. Lehmann. 2013. Ammonium, nitrate, and phosphate sorption to and solute leaching from biochars prepared from corn stover and oak wood. J. Environ. Qual. 42:137–144.
  19. Kafi, M., and A. Balandari. 2004. Barberry (Berberis vulgaris): Production and processing. Ferdowsi University Press, Mashhad, Iran.
  20. Knowles, O.A., Robinson, B.H., Contangelo, A. and L. Clucas. 2011. Biochar for the mitigation of nitrate leaching from soil amended with biosolids. Sci. Total Enviorn. 409:3206–3210.
  21. Laird, D.A., Fleming, P., Davis, D.D., Horton, R., Wang, B., and D.L. Karlen. 2010. Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma. 158:443–449.
  22. Liang, B., Lehmann, J., Solomon, D., Kinyang, J., Grossman, J., O'Neill, B. Skjemstard, J.O., Thies, J. Luiza, F.J., Peterson, J., and E.G. Neves. 2006. Black carbon increases CEC in soils. Soil. Sci. Soc. Am. J. 70:1719–1730.
  23. Lie, J.H., Lv, G.H., Bai, W.B., Liu, Q., Zhang, Y.C., and J.Q. Song. 2014. Modification and use of biochar from wheat straw (Triticum aestivum) for nitrate and phosphate removal from water. Desalination. Water. Treat. 57:4681–4693.
  24. Lehmann, J. 2007. Bio-energy in the black. Front. Ecol. Environ. 5: 381–387.
  25. Lehmann, J., da Silva, J.P., Steiner, C.J., Nehls, T., Zech, W., and B. Glaser. 2003. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: Fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant. Soil. 249:343–357.
  26. Lehmann, J., & Joseph, S. (Eds.). 2015. Biochar for environmental management: science, technology and implementation. Routledge.
  27. Nelson, N.O., Agudelo, S.C., Yuan, W., and J. Gan. 2011. Nitrogen and phosphorus availability in biochar-amended soils. Soil Sci. 176: 218–226.
  28. Nolan, B.T., Hitt, K.J., and B.C. Ruddy. 2002. Probability of nitrate contamination of recently recharged groundwaters in the conterminous United States. Environ. Sci. Technol. 36: 2138–2145.
  29. Ogura, T., Date, Y., Masukujane, M., Coetzee, T., Akashi, K., Kikuchi, J. 2016. Improvement of physical, chemical and biological properties of aridisol from Botswana by the incorporation of torrefied biomass. Scientific reports, 6(1), 28011.
  30. Olsen, S. R., Cole, C. V., Watanabe, F. S., Dean, L. A. 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. Circular, Vol 939 (p. 19). Washington, DC: US Department of Agriculture.
  31. Paetsch, L., Mueller, C. W., Kögel-Knabner, I., Von Lützow, M., Girardin, C., Rumpel, C. 2018. Effect of in-situ aged and fresh biochar on soil hydraulic conditions and microbial C use under drought conditions. Scientific reports, 8(1), 6852.
  32. Radmehr, A. 2010. Results of sampling survey of garden product in 2009. Ministry of Agriculture, Tehran, Iran.
  33. Ri-Feng, K., Zhang, N.M., Jing, S., Li, B., and C.G. Zhang. 2014. Effects of biochar-based fertilizer on soil fertility, wheat growth and nutrient absorption. Soil. Fertilizers. 6:33-38.
  34. Siedt, M., Schäffer, A., Smith, K. E., Nabel, M., Roß-Nickoll, M., van Dongen, J. T. 2021. Comparing straw, compost, and biochar regarding their suitability as agricultural soil amendments to affect soil structure, nutrient leaching, microbial communities, and the fate of pesticides. Science of the Total Environment, 751, 141607.
  35. Troeh, F. R and L.M. Thompson. 2005. Soils and Soil Fertility, Blackwell Publishing, Iowa, US.
  36. Tylova, M.E., Lorenzen, B., Brix, H., and O. Votrubova. 2005. The effects of NH4 and NO3 on growth, resource allocation and nitrogen uptake kinetics of Phragmites australis and Glyceria maxima. Aquat. Bot. 81:326–342.
  37. Van Zwieten, V.L., Singh, B., Joseph, S., Kimber, S., Cowie, A., and Y.K. Chan. 2009. Biochar and emissions of non-CO2 greenhouse gases from soil. In: Lehmann, J., Joseph, S. (Eds.), Biochar for Environmental Management Science and Technology. Earthscan Press, UK, PP. 227–249.
  38. Walkley, A., Black I.A. 1934. An examination of the Degtjareff Method for Determining Soil Organic Matter, and a proposed Modification of the Chromic Acid Titration Method. Soil Science, 37(1): 29-38
  39. Ward, M.H., deKok, T.M., Levallois, P., Brender, J., Gulis, G., Nolan, B.T., and J. VanDerslice. 2005. Drinking-Water Nitrate and Health Recent Findings and Research Needs. Environ. Health. Perspect. 113: 1607–1614.
  40. Wegner, T. N. 1972. Simple and sensitive procedure for determining nitrate and nitrite in mixtures in biological fluids. J. dairy sc .55: 642-644.
  41. WHO, 2004. Guidelines for Drinking Water Quality. 3rd Ed, Vol. 1, Recommendations. Geneva: World Health Organization.
  42. Zhang A.P., Liu, R.L., Gao, J., Zhang, Q.W., Xiao, J.N., Chen, Z., Yang, S.Q., Hui, J.Z., and L.Z. Yang. 2015. Effects of Biochar on Nitrogen Losses and Rice Yield in Anthropogenic alluvial Soil Irrigated with Yellow River Water. J. Agro-Environ. Sci. 33:2395–2403.
  43. Zhang, C., Huang, X., Zhang, X., Wan, L., Wang, Z. 2021. Effects of biochar application on soil nitrogen and phosphorous leaching loss and oil peony growth. Agricultural Water Management, 255, 107022.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 650
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 398


counter
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب