خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بستر رشد گیاهان در باطله های زغال سنگ در مراتع منطقه کیاسر ساری، استان مازندران

سابقه و هدف: استخراج معادن موجب تخریب اجزاء ساختاری و کارکردی در یک اکوسیستم مرتع می شوند. در مراتعی که استخراج معادن زغال سنگ در آنها انجام می شود معمولا انباشت های عظیمی از باطله های معدنی وجود دارد که از آلاینده های مهم برای طبیعت منطقه و اطراف هستند. احیای پوشش گیاهی در این انباشت های باطله زغال سنگ موجب کاهش آلودگی و بهبود چشم انداز در منطقه خواهد شد. هدف از این تحقیق بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی باطله های زغال سنگ در محدوده معادن زغال سنگ البرز مرکزی در استان مازندران بوده است. با این شناخت ضمن شناسایی محدودیت ها ی رشد و استقرار گیاهان، می توان احیای پوشش گیاهی در این مناطق را تسریع نمود.مواد و روش: این تحقیق در معادن زغال سنگ کیاسر در شهرستان ساری در استان مازندران انجام شد. منطقه دارای ارتفاع متوسط 1030 متر از سطح دریا، میانگین بارندگی سالیانه 520 میلی متر و متوسط درجه حرارت سالیانه 13/2درجه سانتی گراد است. بهره برداری از معدن منطقه از سال 1362 آغاز شده است. تعداد 10 انباشت باطله متروک زغال سنگ در منطقه شناسایی شد. با کمک مهندسان و کارکنان با تجربه شش زمان رهاسازی باطله در منطقه تعیین شد. سن رهاسازی باطله ها شامل باطله 4 تا 6 سال، 8 تا 12سال، 15 تا 18سال، 19 تا 21 سال، 22 تا 24 سال و باطله 25 تا 27 سال بوده است. مراتع اطراف معدن که تحت چرای دام هستند به عنوان منطقه شاهد انتخاب شدند. نمونه‌برداری باطله زغال سنگ با استفاده از روش تصادفی-منظم تا عمق 20 سانتی متری انباشت های باطله‌ و مراتع اطراف معدن به عنوان شاهد صورت پذیرفت. بافت و میزان رطوبت در انباشت باطله و همچنین خصوصیات شیمیایی آن مانند درصد کربن آلی، آهک، اسیدیته، هدایت الکتریکی، عناصر غذایی (نیتروژن، پتاسیم و فسفر) و عناصر سنگین (مس، سرب، آهن، نیکل و کادمیم) اندازه گیری شدند. برای مقایسه خصوصیات خاک در باطله های متروک زغال سنگ و مراتع اطراف از آنالیز واریانس یک طرفه و در صورت معنی داری از آزمون دانکن جهت مقایسه میانگین ها استفاده شد.نتایج : نتایج آنالیز واریانس نشان داد که به جز میزان ازت و پتاسیم، برای سایر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی در بین باطله‌های زغال سنگ و خاک مراتع اطراف اختلاف معنی‌دار وجود دارد. باطله‌های زغال سنگ نسبت به خاک مراتع اطراف از درصد سیلت، درصد رس، درصد رطوبت و درصد آهک کمتری برخوردار بودند. باطله های زغال سنگ با سن مختلف رهاسازی از نظر این خصوصیات تفاوت معنی داری با هم نداشتند. بیشتر باطله های زغال سنگ در منطقه دارای اسیدیته خنثی تا قلیایی و هدایت الکتریکی کمتر از 1/5 دسی زیمنس بر متر بودند اما تنها باطله زغال سنگ با سن رهاسازی 22 تا 24 سال دارای شرایط اسیدی و هدایت الکتریکی بالاتر بوده است. میزان ماده آلی در تمام باطله های زغال سنگ و فسفر قابل جذب در باطله با سن رها سازی 22 تا 24 سال بیشتر از خاک مراتع اطراف بود. در آنالیز واریانس اثر معنی داری برای کادمیوم و نیکل مشاهده نشد اما برای سایر فلزات سنگین باطله های زغال سنگ از میزان مس و سرب بیشتری برخوردار بودند. غلظت آهن در خاک مراتع اطراف از میزان آن در باطله های زغال سنگ بیشتر بوده است. سن رهاسازی باطله ها بر برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی باطله اثر داشته و با افزایش سن باطله ها، افزایش درصد ماده آلی، میزان فسفر و سرب مشاهده شد. نتیجه گیری: در بررسی باطله های زغال سنگ که در زمان های مختلف در منطقه رها شده اند مشخص شد که میزان رطوبت از عوامل محدود کننده برای رشد و استقرار گیاهان است که در ارتباط با بافت عمدتاً شنی و شن- لومی باطله ها، دامنه های ناپایدار انباشت باطله ها، و تخلخل بالای آنها است. در باطله ای که در معرض فرسایش و آبشویی بوده افزایش هدایت الکتریکی و کاهش اسیدیته مشاهده شد. مقدار ماده آلی و فسفر قابل جذب هم کمتر از محدوده رشد گیاهان بوده است. مقدار فلزات سنگین در باطله ها حتی با گذشت زمان طولانی از رهاسازی نیز برای رشد گیاهان در محدوده نرمال قرار داشتند. برای احیاء پوشش گیاهی در منطقه استفاده از تیمارهای اصلاحی به منظور بهبود شرایط رشد و استقرار گیاهان توصیه می شود.

physical and chemical characteristics of substrate material for plant growth on coal wastes in rangelands of kiasar, sari, mazandaran province

background: mining activities lead to the degradation of rangeland ecosystem structures and functions. coal mining in rangelands generates substantial quantities of waste dumps, which serve as the primary environmental pollutants in the area and its surrounding ecosystems. vegetation restoration in these mining areas can help reduce soil pollution and contribute to the overall landscape restoration. the aim of this study was to assess the physical and chemical properties of abandoned coal wastes in the rangelands of kiasar, mazandaran province, iran. this information can be utilized to promote vegetation restoration on coal mine wastes by identifying the factors that limit plant growth and establishment on such substrates.methodology: this study was conducted at the kiasar coal mine in sari, mazandaran province, iran. the mine site was established in 1983. the area is located at an elevation of 1030 m above sea level, with an average rainfall of 520 mm and a mean temperature of 13.2°c. a total of 10 coal waste dumps were abandoned in the area over the last three decades. six age classes were identified based on the time since abandonment of these waste dumps in the surrounding area of the mine site. the identification process involved the assistance of experienced engineers and local workers. the age classes were categorized as follows: 4-6, 8-12, 15-18, 19-21, 22-24, and 25-27 years since abandonment. the control site consisted of natural rangelands around the mine, which are currently used for livestock grazing. waste and soil samples were collected using a random-systematic method from a depth of 0-20 cm. the samples were then placed in plastic bags for subsequent chemical analysis. the soil samples were air-dried at room temperature, and various parameters, including texture, moisture, ph, ec, oc, caco3, n, p, k, cu, fe, cd, ni, and pb, were measured in the laboratory. data were analyzed using one-way anova, and means were compared using duncan multiple tests.results: the analysis of variance indicated that all measured parameters of soil and coal, except nitrogen and potassium, exhibited statistically significant differences among the coal wastes and the nearby rangelands. the coal wastes had lower percentages of silt, clay, moisture, and lime compared to those in the surrounding rangelands. however, these properties did not show significant differences among the various abandoned coal wastes. most of the abandoned wastes were characterized as neutral or alkaline, with an electrical conductivity (ec) less than 1.5 ds/m. an exception was found in the waste that was abandoned 22-24 years ago, which exhibited acidic phconclusion: in conclusion, our study revealed that moisture availability is a crucial limiting factor for plant growth on coal wastes. this limitation can be attributed to the sandy and sandy-loamy texture, unstable slope of coal dumps, and high porosity of the substrate. moreover, coal waste undergoing erosion and leaching exhibited high electrical conductivity (ec) and low ph levels. the levels of organic matter and available phosphorus were found to be insufficient for supporting optimal plant growth. however, the concentrations of heavy metals remained within the normal range, even after a significant period since the abandonment of coal wastes. we recommend the implementation of remediation treatments in similar restoration projects to enhance plant growth and establishment.