بازتوزیع کاتیون‌های تبادلی در یک خاک شور - سدیمی بر اثر کاربرد مواد بهساز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمان

2 استاد گروه خاکشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

3 استادیار گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

4 استادیار پژوهش، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی کرمان

چکیده

شور و سدیمی‌شدن خاک از جنبه‌های مهم تخریب اراضی به­ویژه در مناطق خشک و نیمه­خشک محسوب می‌شود. تحقیق حاضر با هدف بررسی تأثیر مواد اصلاح­کننده معدنی و آلی مختلف، در اصلاح خاک شور و سدیمی با تأکید بر بازتوزیع کاتیون­های تبادلی انجام شد. آزمایش­ها به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 6 تیمار اصلاح­کننده معدنی و آلی شامل؛ شاهد، کود گاوی، تفاله پسته، گچ، کود گاوی + گچ و تفاله پسته + گچ، 2 تیمار آب آبیاری (با و بدون اسید سولفوریک) همگی در 3 تکرار بود که در شرایط آزمایشگاهی و با استفاده از ستون خاک اجرا گردید. چهار مرحله آبیاری به روش متناوب با فواصل زمانی یک ماه هر کدام به میزان یک حجم تخلخل انجام شد. نتایج نشان داد که مصرف مواد اصلاح­کننده در خاک، تأثیر معنی­داری بر غلظت کاتیون­های تبادلی و همچنین درصد سدیم تبادلی (ESP) دارد در حالی که مصرف اسید سولفوریک همراه با آب آبیاری، در میزان کاتیون­های دوظرفیتی، اثر معنی­داری نشان نداد. پس از عملیات اصلاح، کمترین مقدار کاتیون­های تک­ظرفیتی تبادلی و همچنین ESP در سطح خاک مشاهده شد و با افزایش عمق، مقدار آنها افزایش یافت در حالی­که کاتیون­های تبادلی دوظرفیتی تغییر معنی­داری با عمق پیدا نکرد. در بین تیمارهای مورد مطالعه، تفاله پسته (با و بدون اسید) و گچ + تفاله پسته (بدون اسید) باعث کاهش سدیم تبادلی نسبت به شاهد شدند در حالی که سایر تیمارها افزایش آن را باعث شدند. همه تیمارها به­ویژه تفاله پسته باعث افزایش پتاسیم تبادلی نسبت به شاهد گردیدند. کود دامی نه تنها کلسیم تبادلی را افزایش نداد بلکه تنها تیماری بود که کاهش آن را نسبت به شاهد به دنبال داشت. مصرف گچ بیشترین تأثیر را در افزایش کلسیم و منیزیم تبادلی نسبت به شاهد داشت هر چند، در حضور اسید سولفوریک برای برخی تیمارها، کاهش منیزیم تبادلی نیز مشاهده شد. نتایج حاکی از آن بود که در حضور اسید سولفوریک، تیمارهای تفاله پسته و گچ بیشترین تأثیر را در کاهش ESP داشته ولی تحت شرایط آبیاری معمولی (بدون مصرف اسید)، تیمار تفاله پسته به تنهایی و یا در ترکیب با گچ، کمترین ESP را ایجاد نمود. همچنین به‌دلیل وجود آهک، کارایی اسید سولفوریک در کاهش سدیم تبادلی بیشتر از گچ بود. در مجموع یافته‌های این تحقیق اهمیت و کارایی مطلوب تفاله پسته را در اصلاح خاک‌های شور و سدیمی تحت آبیاری معمولی روشن ساخت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Redistribution of Exchangeable Cations in a Saline-Sodic Soil Due to the Application of Different Amendments

نویسندگان [English]

  • N. Yazdanpanah 1
  • Ebrahim Pazira 2
  • A. Neshat 1
  • M. Mahmoodabadi 3
  • H. Naghavi 4
1 Assistant Professor, Department of Water Engineering, Islamic Azad University, Kerman Branch
2 Professor, Department of Soil Sciences, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Tehran
3 Assistant Professor, Department of Soil Sciences, Agriculture Faculty, Shahid Bahonar University of Kerman
4 Assistant Professor, Agriculture and Natural Resources Research Centre, Kerman
چکیده [English]

Soil salinity and sodicity are important aspects of land degradation, especially in arid and semi-arid regions. This study focused on the effect of different organic and inorganic amendments on saline-sodic soil amelioration with emphasis on the redistribution of exchangeable cations. The experiment was performed as factorial based on complete randomized design using 6 soil treatments including: control, cattle manure, pistachio residue, gypsum, cattle manure+ gypsum, and pistachio residue+ gypsum. Besides, there were two irrigation water treatments: with and without sulfuric acid. All treatments were applied in 3 replicates and the study was conducted in laboratory conditions using soil column. Four intermittent irrigations events with one month intervals and one pore volume per event were applied. The results showed that application of the soil amendments had significant effect on the concentration of exchangeable cations as well as Exchangeable Sodium Percentage (ESP), while addition of sulfuric acid showed no significant influence on bivalent cations. At the end of amelioration process, the lowest amounts of monovalent cations and the ESP were found in the surface layer increasing with soil depth, whereas no significant changes were observed for the bivalent cations. The exchangeable sodium increased in all the applied treatments, except pistachio residue (with and without sulfuric acid) and pistachio residue+ gypsum, which resulted in some decreases. All treatments, especially pistachio residue, increased exchangeable potassium. Cattle manure was the only amendment that decreased exchangeable calcium compared to the control. The application of gypsum in comparison to the control showed the highest effect on increasing exchangeable calcium and magnesium, however, in the presence of sulfuric acid, it decreased in some treatments. The results indicated that, in the presence of sulfuric acid, pistachio residue and gypsum treatments had the highest influence on decreasing ESP, but in the absence of sulfuric acid, pistachio residue alone or in combination with gypsum was the most effective treatment in decreasing ESP. Also, since the soil was calcareous, sulfuric acid exhibited more efficiency than gypsum in decreasing ESP. Finally, the findings of this research highlight the importance of pistachio residue in ameliorating calcareous saline-sodic soils.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cattle manure
  • Gypsum
  • Leaching
  • Organic matter
  • Pistachio residue
  • Sulfuric acid
  • Soil amelioration

مراجع

  1. Akhtar M.S., T.S. Steenhuis, B.K. Richards, and M.B. McBride. 2003. Chloride and lithium transport in large arrays of undisturbed silt loam and sandy loam soil columns. Vadose Zone J. 2: 715-727.
  2. Amezketa, E., R. Aragues, and R. Gazol. 2005. Efficiency of sulfuric acid, mined gypsum and two gypsum by-products in soil crusting prevention and sodic soil reclamation. Agron. J. 97: 983-989.
  3. Ammari T.G., A.B. Tahboub, H.M. Saoub, B.I. Hattar, and Y.A. Al-Zubi. 2008. Salt removal efficiency as influenced by phyto-amelioration of salt-affected soils. J. Food Agri., Environ. 6: 456-460.
  4. Anapali, O., V. Sahin, T. Oztas, and A. Hanay. 2001. Defining effective salt leaching regions between drains. Turk. J. Agric. 25: 51-56.
  5. Chorom, M. and P. Rengasamy. 1997. Carbonate chemistry, pH and physical properties of an alkaline sodic soil as affected by various amendments. Aust. J. Soil Res. 35: 149-161.
  6. Clark, G.J., N. Dodgshun, P.W.G. Sale, and C. Tang. 2007. Changes in chemical and biological properties of a sodic clay subsoil with addition of organic amendments. Soil Biol. Biochem. 39: 2806-2817.
  7. David, R. and P. Dimitrios. 2002. Diffusion and cation exchange during the reclamation of saline structured soils. Geoderma. 107: 271-279.
  8. Elsharawy, M.A.O., M.M. Elbording, and A.A. Sedeka. 2008. Improvement of a salt affected soil on Bahr EL-Bakar Area using certain industrial by products. J. Appl. Sci. Res. 47: 839-846.
  9. Flagella, Z., V. Cantore, M.M. Giuliani, E. Tarantino, and A. De Caro. 2002. Crop salt tolerance. Physiological, yield and quality aspects. Rec. Res. Dev. Plant Biol. 2: 155-186.
  10. Hanay, A., F. Buyuksanmz, F.M. Kiziloglu, and M.V. Canbolat. 2004. Reclamation of saline-sodic soils with gypsum and MSW compost. Compost Sci. Util. 12(4): 175-179.
  11. Harrison, R., D. Xue, C. Henry, and D.W. Cole. 1994. Long term effects of heavy applications of biosolids on organic matter and nutrient content of a coarse-textured forest soil. Forest Ecol. Manag. 66: 165-177.
  12. Jalali, M. and F. Ranjbar 2009. Effects of sodic water on soil sodicity and nutrient leaching in poultry and sheep manure amended soils. Geoderma. 153: 194-204.
  13. Keren, R. 1996. Reclamation of sodic-affected soils. In: Agassi, M. (Ed.), Soil Erosion, Conservation and Rehabilitation. pp. 353-374. Marcel Dekker Inc, New York.
  14. Li, F.H. and R. Keren. 2009. Calcareous sodic soil reclamation as affected by corn stalk application and incubation: A laboratory study. Pedosphere. 19(4): 465-475
  15. Loveday, J. 1976. Relative significance of electrolyte and cation exchange effects when gypsum is applied to a sodic clay soil. Aust. J. Soil Res. 14: 361-371.
  16. Mitchell, J.P., C. Shennan, M.J. Singer, D.W. Peters, R.O. Miller, T. Prichard, S.R. Grattan, J.D. Rhoades, D.M. May, and D.S. Munk. 2000. Impacts of gypsum and winter cover crops on soil physical properties and crop productivity when irrigated with saline water. Agri. Water Manag. 45: 55-71.
  17. Mostafazadeh-Farad, B., M. Heidarpour, A. Aghakhani, and M. Feizi. 2007. Effects of irrigation water salinity and leaching on soil chemical properties in an arid region. Int. J. Agri. Biol. 9(3): 466-469.
  18. Nelson, P.N., J.A. Baldock, P. Clarke, J.M. Oades, and G.J. Churchman. 1999. Dispersed clay and organic matter in soil: Their nature and associations. Aust. J. Soil Res. 37: 289-315.
  19. Oster, J.D. and H. Frenkel. 1980. The chemistry of the reclamation of sodic soils with gypsum and lime. Soil Sci. Soc. Am. J. 44: 41-45.
  20. Oster, J.D., I. Shainberg, and I.P. Abrol. 1996. Reclamation of salt-affected soil. In: Agassi, M. (Ed.), Soil Erosion, Conservation and Rehabilitation. pp. 315-352. Marcel Dekker Inc, New York.
  21. Pansu, M. and J. Gautheyrou. 2006. Handbook of Soil Analysis, Mineralogical, Organic and Inorganic Methods. Springer. 993 p.
  22. Qadir, M. and J.D. Oster. 2004. Review, Crop and irrigation management strategies for saline-sodic soils and waters aimed at environmentally sustainable agriculture. Sci. Total Envir. 323: 1-19.
  23. Qadir, M., A. Ghafoor, and G. Murtaza. 2001. Use of saline-sodic waters through phytoremediation of calcareous saline-sodic soils. Agr. Water Manag. 50: 197-210.
  24. Qadir, M., R.H. Qureshi, and N. Ahmad. 1996. Reclamation of a saline-sodic soil by gypsum and Leptochloa fusca. Geoderma. 74: 207-217.
  25. Quirk, J.P. 2001. The significance of the threshold and turbidity concentrations in relation to sodicity and microstructure. Aust. J. Soil Res. 39: 1185-1217.
  26. Sadiq, M., G. Hassan, G.A. Chaudhry, N. Hussain, S.M. Mehdi, and M. Jamil. 2003. Appropriate land preparation methods and sulfuric acid use for amelioration of salt affected soils. Pakistan J. Agronomy. 138-145.
  27. Sadiq, M., G. Hassan, S.M. Mehdi, N. Hussain, and M. Jamil. 2007. Amelioration of saline-sodic soils with tillage implements and sulfuric acid application. Pedosphere. 17(2): 182-190.
  28. Singh, H. and M.S. Bajwa. 1991. Effect of sodic irrigation and gypsum on the reclamation of sodic soil and growth of rice and wheat plants. Agri. Water Manag. 20(2): 163-171.
  29. Smart, M.K. 2003. Effect of long term irrigation with reclaimed water on soils of the northern Adelaide plains. Aust. J. Soil Res. 1-16.
  30. Tejada M., C. Garcia J.L. Gonzalez, and M.T. Hernandez. 2006. Use of organic amendment as a strategy for saline soil remediation: Influence on the physical, chemical and biological properties of soil. Soil Bio. Biochem. 38: 1413-1421.
  31. Valzano, F.P., R.S.B. Greene, B.W. Murphy, P. Rengasamy, and S.D. Jarwal. 2001. Effects of gypsum and stubble retention on the chemical and physical properties of a sodic grey Vertosol in western Victoria. Aust. J. Soil Res. 39: 1333-1347.
  32. Vance, W.H., J.M. Tisdell, and B.M. McKenzie. 1998. Residual effects of surface application of organic matter and calcium salts on the sub-soil of a red-brown earth. Aust. J. Exp. Agri. 38: 595-600.
  33. Walker, D.J. and M.P. Bernal. 2008. The effects of olive mill waste compost and poultry manure on the availability and plant uptake of nutrients in a highly saline soil. Biores. Tech. 99: 396-403.
  34. Walkley, A. and I.A. Black. 1934. An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter, and proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci. 37: 29-38.
  35. Wong, V.N.L., R.C. Dalal, and R.S.B. Greene. 2009. Carbon dynamics of sodic and saline soils following gypsum and organic material additions: A laboratory incubation. Appl. Soil Ecol. 41: 29-40.
پژوهش های خاک
دوره 27، شماره 2
شهریور 1392
صفحه 179-193

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار