اثر آب شور و سدیمی بر برخی ویژگی‌های هیدرولیکی در خاک‌های لومی‌رسی و لومی‌شنی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 استادیار گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

3 استاد گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در پژوهش حاضر، اثر کیفیت آب بر مقدار نگهداشت رطوبت خاک، ساختمان خاک و هدایت هیدرولیکی خاک در دو بافت متفاوت بررسی شد. نمونه­های دست­نخورده خاک از دو بافت لوم­شنی و لوم­رسی با استفاده از 6 تیمار کیفیت­آب آبیاری شامل ترکیبی از 2 سطح شوری EC)=  2/0 و 10دسی­زیمنس بر متر) و 3 سطح سدیمی(SAR= 1، 5 و 12) پنج دوره تر و خشک را گذراندند. مقدار رطوبت نمونه­های خاک در مکش­های ماتریک 0، 10، 20، 40 و 60 سانتی­متر در دستگاه جعبه شن و مکش­های ماتریک 100، 300، 1000، 2000، 4000 و 15000 سانتی­متر در دستگاه صفحات فشاری اندازه­گیری شد. مدل ونگنوختن- معلم بر مقدار رطوبت اندازه­گیری شده، برازش داده شد سپس با استفاده از پارامترهای مدل برازش شده، رطوبت نقطه عطف (θINFL) و شاخص دکستر (S) محاسبه شدند. تخلخل درشت، تخلخل میانه، تخلخل ریز خاک و آب قابل استفاده خاک برای گیاه (AWC100 و AWC300) محاسبه و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک نیز در نمونه­های دست­نخورده خاک اندازه­گیری شد. پژوهش حاضر در قالب طرح کاملاً تصادفی و در 3 تکرار بود. نتایج نشان داد که افزایش EC، سبب هم­آوری ذرات خاک شد، به طوری­که برخی منافذ جدید را در خاک ایجاد کرد و در نتیجه ظرفیت نگهداشت آب افزایش یافت. افزایش SAR سبب پراکنش ذرات ریز خاک گردید ولی با تبدیل برخی منافذ درشت و متوسط به منافذ ریز، مقدار آب نگهداری­شده در مکش­های ماتریک بالا افزایش یافت؛ اما مقدار آب قابل استفاده خاک برای گیاه تغییرات معنی­داری نشان نداد. همچنین افزایش شوری موجب افزایش رطوبت در تمام مکش­ها گردید و بیشترین مقدار رطوبت نقطه عطف در شوری dS m-1 10 بدست آمد. افزایش SAR و کاهش شوری خاکEC) ) به طور مستقیم با کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع مرتبط بود. شاخص دکستر (S) با افزایش سدیم کاهش یافت، که بیانگر کاهش کیفیت فیزیکی خاک بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Saline and Sodic Water on Hydraulic Properties of Clay Loam and Sandy Loam Soils

نویسندگان [English]

  • A. Taghizadehghasab 1
  • A. Safadoust 2
  • M. R. Mosaddeghi 3
1 MSc student, Department of Soil Science, College of Agriculture, Buali Sina-Hamedan University, Hamedan
2 Assistant Professor, Department of Soil Science, College of Agriculture, Buali Sina-Hamedan University, Hamedan
3 Professor, Department of Soil Science, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan
چکیده [English]

The effect of water quality on soil water retention, structure, and hydraulic conductivity in two soil textures was studied. Undisturbed soil samples were treated in 5 wetting and drying periods with 6 different types of water quality consisting of 2 levels of EC (0.2 and 10 dS m-1) and three levels of SAR (1, 5 and 12). Undisturbed soil samples were equilibrated on sand box apparatus to soil matric suctions of 0, 10, 20, 40 and 60 cm and on pressure plate apparatus to soil matric suctions of 100, 300, 1000, 2000, 4000 and 15000 cm. The van Genuchten-Mualem model was fitted to simulate the measured soil water characteristic curve. Soil physical quality index (S) and the inflection point of water retention curve (θINFL) were evaluated using fitted parameters. Also, the macro-porosity, meso-porosity, micro-porosity, available water content (AWC100 and AWC300), and saturated hydraulic conductivity were measured. The study was conducted in a completely randomized design with three replications. Results showed that increasing EC caused soil particles flocculation, by developing some new pores and, consequently, increasing water retention capacity. Although increase in SAR dispersed soil particles, alteration of some macro-pores and meso-pores to micro-pores enhanced water retention, especially at high matric suctions. But, the available water content did not change significantly. Also, increase in water EC enhanced water retention at all matric suctions and the highest moisture content at inflection point was seen at EC of 10 dSm-1. The increase in SAR and decrease in EC were directly related to decrease in saturated hydraulic conductivity. Soil physical quality index (S) decreased by sodium increment, which indicated the reduced soil physical quality. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil quality
  • Water quality
  • Soil porosity
  • van Genuchten-Mualem model
  1. بایرام، م. و بهمنی، ا. 1394. تأثیر نوع خاک و وضعیت تراکم بر منحنی مشخصه رطوبتی خاک. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 4 (4): 65-78.
  2. ختار، م، مصدقی، م. ر.، محبوبی، ع. ا. 1391. اثر کیفیت آب آبیاری بر مقدار آب قابل استفاده برای گیاه و توزیع اندازه منافذ دو خاک آهکی با بافت متفاوت. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، 16(60): 159-171.
  3. صفادوست، آ.، مصدقی، م. ر.، محبوبی، ع. ا.، یوسفی، گ.، 1390. اثرات هوادیدگی فیزیکی و بیولوژیکی شبیه­سازی شده بر ویژگی­های هیدرولیکی خاک. نشریه علمی-پژوهشی آب و خاک، دانشگاه فردوسی مشهد. 26 (2): 340-348.
  4. Arshad, M. A., Lowery, B., and Grossman, B. (1996). Physical tests for monitoring soil quality. Methods for assessing soil quality, (methodsforasses), Soil Science Society of America, 49: 123-141.
  5. Aljuboori, A. H. R., Idris, A., Al-joubory, H. H. R., Uemura, Y., and Abubakar, B. I. 2015. Flocculation behavior and mechanism of bioflocculant produced by Aspergillus flavus. Journal of environmental management. 150: 466-471.
  6. Aschonitis, V. G., Salemi, E., Colombani, N., and Mastrocicco, M. 2015. Comparison of Different “S-index” Expressions to Evaluate the State of Physical Soil Properties. Geotechnical and Geological Engineering. 33(4): 1055-1066.
  7. Asgarzadeh, H., Mosaddeghi, M. R., Mahboubi, A. A., Nosrati, A., and Dexter, A. R. 2010. Soil water availability for plants as quantified by conventional available water, least limiting water range and integral water capacity. Plant and soil. 335(1-2): 229-244.
  8. Beven, K., and Germann, P. 1982. Macropores and water flow in soils”. Water Resources Research. 18: 1311–1325.
  9. Botula, Y.D., Cornelis, W.M., Baert, G., and Van Ranst, E. 2012. Evaluation of pedotransfer functions for predicting water retention of soils in Lower Congo (DR Congo). Agricultural Water Management. 111: 1-10.
  10. Calonego, J. C., and Rosolem, C. A. 2011. Soil water retention and s index after crop rotation and chiseling. Revista Brasileira de Ciência do Solo. 35(6): 1927-1937.
  11. Chaganti, V. N., Crohn, D. M., and Šimůnek, J. (2015). Leaching and reclamation of a biochar and compost amended saline–sodic soil with moderate SAR reclaimed water. Agricultural Water Management, 158:255-265.
  12. Dexter, A. R. 2004a. “Soil physical quality: Part I. Theory, effects of soil texture, density, and organic matter, and effects on root growth. Geoderma. 120(3): 201-214.‏
  13. Dexter, A.R. 2004b. “Soil physical quality, Part III: Unsaturated hydraulic conductivity and general conclusions about S-theory”. Geoderma. 120: 227–239.
  14. Dexter, AR. 2006. Applications of S-theory in tillage research. Proceedings of International Soil Tillage Research Organisation, 17th Triennial Conference 28 August–3 September, Kiel, Germany pp 429–442.
  15. Gadouri, H., Harichane, K., and Ghrici, M. 2017. Effect of sodium sulphate on the shear strength of clayey soils stabilised with additives. Arabian Journal of Geosciences. 10(10): 218.
  16. Hishe, S., Lyimo, J., and Bewket, W. 2017. Soil and water conservation effects on soil properties in the Middle Silluh Valley, northern Ethiopia. International Soil and Water Conservation Research. 5(3): 231-240.
  17. Jalali, M. (2002) “Composition of irrigation waters in west of Iran”. In 17. World congress of soil science,, Bangkok (Thailand), 14-21 Aug 2002.
  18. Kessler, S., Barbour, S. L., Van Rees, K. C., and Dobchuk, B. S. 2010. Salinization of soil over saline-sodic overburden from the oil sands in Alberta. Canadian journal of soil science. 90(4): 637-647.
  19. Klute A (ed). 1986. Methods of soil analysis: part 1. Physical and mineralogical methods. 2nd edn. Soil Science of America, 1173pages.
  20. Marchuk, A. 2013. Effect of cations on structural stability of salt-affected soils (Doctoral dissertation). Discipline of Soil Science School of Agriculture, Food and Wine, The University of Adelaide, 154pages.
  21. Laurenson, S., and Houlbrooke, D. 2011. Winery wastewater irrigation: effects of sodium and potassium on soil structure. Report prepared for Marlborough District Council. AgResearch Ltd, Invermay, New Zealand.
  22. Porebska D, Sawiñski C, Lamorski K and RT Walczak, 2005. Relationship between van Genuchten’s parameters of the retention curve equation and physical properties of soil solid phase. International Agrophysics 20: 153-159.
  23. Rengasamy, P., and Marchuk, A. 2011. Cation ratio of soil structural stability (CROSS). Soil Research. 49(3):280-285.
  24. Rowell, D. L. 1994. Soil science: methods and applications. Department of Soil Science, University of Reading, 350 pp.
  25. Suarez, D.L., Wood, J.D. and Lesch, S.M. 2006. Effect of SAR on water infiltration under a sequential rain-irrigation management system. Agricultural Water Management. 86: 150–164.
  26. van Genuchten, M.Th. (1980) “A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils”. Soil Science Society America Journal, 44, 892-898.
  27. Weil, R. R., Brady, N. C., and Weil, R. R. 2016. The nature and properties of soils. Pearson.
  28. Walky, A. and Block, I. A. 1934. An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of chromic acid titration method.SoilScience.37: 29-38.