بررسی تأثیر بهسازهای نانو و پلیمرهای آلی بر برخی از خصوصیات خاک شنی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران.

2 دانشیار، گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

3 استاد، گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

4 دانشجوی دکتری، مدیریت و کنترل بیابان، دانشکده کشاورزی منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

5 استادیار، گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

doi
10.22092/ijrdr.2025.133487
چکیده

سابقه و هدفاستفاده از افزودنی‌های آلی و سازگار با محیط‌زیست، با اهداف حفاظت کمی و کیفی خاک و کنترل فرسایش بادی، راهکاری اقتصادی و کاربردی است. استفاده از نانوذرات، به‌عنوان یک روش حفاظت خاک معرفی شده‌است. کیتوزان پلیمر طبیعی، غیر سمی، قابل تجزیه و سازگار با محیط است که می‌تواند در کاهش فرسایش بادی تأثیر داشته‌باشد. کیتوزان و کامپوزیت‌های پلیمری آن توجه پژوهشگران بسیاری را به‌خود جلب نموده‌است. در ایران روزانه حجم زیادی ضایعات کشاورزی تولید می‌شود. رهاسازی غیراصولی این مواد در محیط باعث هدررفتن این منابع و آلودگی محیط‌زیست می‌گردد. هدف این پژوهش، بررسی اثربخشی کاربرد 4 نوع بهساز زیستی شامل نانوبیوچار تولید شده از ساقه‌های درخت نخل، نانوبیوچار هسته خرما، کامپوزیت کیتوزان- نانوبیوچار ساقه و کامپوزیت کیتوزان- هسته خرما در سه سطح بر برخی از شاخص‌های ارزیابی پایداری خاکدانه می‌باشد.مواد و روش‌هادر این پژوهش، ابتدا 4 نوع بهساز زیستی شامل نانوبیوچار حاصل از ساقه‌های درخت نخل، نانوبیوچار هسته خرما، کامپوزیت کیتوزان- نانوبیوچار ساقه و کامپوزیت کیتوزان- هسته خرما تولید شد. به‌منظور تولید بیوچار، بقایای زیست‌توده نخل شامل بقایای ساقه درختان نخل و هسته خرما از روستاهای میناب جمع‌آوری و آسیاب شد. سپس درون کوره با دمای 300-350 درجه سانتی‌گراد به مدت سه ساعت و 30 دقیقه فرایند پیرولیز انجام شد. پس از تولید، بیوچار به وسیله آسیاب گلوله‌ای- سیاره‌ای، به نانوبیوچار تبدیل گردید. استخراج کیتوزان با استفاده از پوسته‌های میگو جمع‌آوری‌شده از محل پرورش میگو واقع در بندر تیاب شهرستان میناب انجام شد. در نهایت تولید کامپوزیت کیتوزان – نانوبیوچار با استفاده از محلول استیک اسید و NaOH طی مراحلی در آزمایشگاه دانشگاه هرمزگان تولید گردید. برای اعمال تیمار، هریک از بهسازها به‌طور جداگانه به صورت فاکتوریل در سه سطح 2،1،0 درصد وزنی مواد بهساز در سه تکرار در قالب طرح کاملاً تصادفی با خاک با بافت شنی مخلوط شده و به گلدان‌های پلاستیکی اضافه شد و به‌مدت 90 روز در شرایط ظرفیت زراعی و 50 درصد آن در شرایط گلخانه نگهداری گردید. بعد از گذشت دوره زمانی بیان شده، پس از نمونه‌برداری از خاک گلدان خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد نظر در آزمایشگاه آب و خاک دانشگاه هرمزگان اندازه‌گیری شد. در نهایت تجزیه‌وتحلیل آماری داده‌ها با نرم‌افزار R نسخه 3.2.2 انجام شد. به‌منظور مقایسه میانگین اثر بهسازها از آزمون توکی (HSD) در سطح احتمال 95 درصد و برای رسم نمودارها از نرم‌افزار Excel استفاده شد.نتایجخاک مورد استفاده در این پژوهش، براساس نتایج آزمون خاک، دارای درصد زیادی شن بوده و در طبقه بافت شنی قرار دارد. همچنین دارای pH نزدیک به خنثی و شوری 04/15 می‌باشد. در بررسی زیست‌توده‌های مورد استفاده، هسته خرما دارای درصد بالاتری از کربن و مواد فرار و درصد کمتری از رطوبت و خاکستر است. نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد بهسازهای مورد مطالعه، تأثیر معنی‌داری در سطح احتمال 95 درصد، بر ویژگی‌های مورد ارزیابی دارد و با توجه به مقدار، نوع و ویژگی‌های ماده اولیه تولید شده از آن، اثرهای متفاوتی بر ویژگی‌های خاک دارند. همه بهسازها در سطوح مختلف به‌طور معنی‌داری باعث افزایش pH خاک، افزایش پایداری خاکدانه، افزایش میانگین وزنی قطر خاکدانه در حالت خشک و افزایش نسبت پراکنش رس و سیلت و سبب کاهش جرم مخصوص ظاهری و هدایت الکتریکی خاک شد. افزایش سطوح مصرفی در بهسازهای تولید شده از هسته خرما، باعث کاهش هدایت الکتریکی و جرم مخصوص ظاهری خاک و افزایش پایداری خاکدانه و میانگین وزنی قطر خاکدانه شد. افزایش سطوح مصرفی در بهسازهای تولید شده از ساقه‌های درخت نخل باعث کاهش پایداری خاکدانه و نیز افزایش میانگین وزنی قطر خاک‌دانه و جرم مخصوص ظاهری خاک شد. یافته‌های این مطالعه نشان داد بهسازهای نانومقیاس و پلیمرهای آلی می‌توانند باعث بهبود ویژگی‌های خاک حساس به فرسایش شوند.نتیجه‌گیرینتایج این پژوهش نشان داد همه بهسازهای مورد مطالعه، باعث بهبود ویژگی‌های خاک شد. بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و افزایش مقاومت آن در برابر عوامل فرساینده باد، امری ضروری و راهکاری مؤثر برای دستیابی به هدف توسعه پایدار است. لازم است اقدمات مدیریتی و فنی در راستای بهبود ویژگی‌های مؤثر خاک برای کاهش فرسایش بادی انجام گردد تا ضمن اصلاح خاک، چالش اساسی گردوغبار نیز کنترل شود.