تغییرات ویژیگی های هیدرولیکی خاک در حضور وتیور و پلی اکریل آمید

سابقه و هدف: مدیریت صحیح اراضی باعث بهبود ویژگی‌های فیزیکی و هیدرولیکی خاک و کنترل فرسایش در مناطق خشک و نیمه خشک می‌شود. استفاده از پوشش گیاهی به عنوان یک ابزار بیومهندسی در جهت بهبود ویژگی‌های هیدرو‌فیزیکی خاک و حفاظت آن در برابر عوامل فرساینده فاکتور مناسبی می‌باشد. پلی‌اکریل آمید آنیونی (pam) نیز در این زمینه کاربرد گسترده‌ای یافته است. در مطالعات پیشین اثر وتیور و pam بر شاخص‌های پایداری ساختمان و کنترل فرسایش خاک مورد بررسی قرار گرفته است. این پژوهش با هدف بررسی و مقایسه سیستم وتیور و pam و تلفیق آنها بر ویژگی‌های هیدرولیکی و شاخص کیفیت فیزیکی خاک (sgi) در کرتهای آزمایشی انجام شد. مواد و روش‌ها: این پژوهش در کرت‌های آزمایشی یک خاک لومی واقع در دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل تیمار کشت گیاه وتیور (vp0)، کاربرد pam در دو سطح 20 (p2) و 40 (p4) کیلوگرم در هکتار، کاربرد هم‌زمان وتیور و هر دو سطح pam (vp2 و vp4) بود. یک تیمار نیز به عنوان تیمار شاهد (p0) در نظر گرفته شد. مقادیر رطوبت خاک تیمار‌های مختلف در مکش‌های ماتریک صفر، 5، 10، 30، 50، 100، 300، 500، 1000 و 1500 کیلو‌پاسکال اندازه‌گیری شد. سپس مدل منحنی رطوبتی ون‌گنوختن با استفاده از نرم‌افزار retc به داده‌های آزمایشی برازش داده شد و پارامتر‌های مدل مذکور با روش حداقل مربعات خطا برآورد گردید. هم‌چنین هدایت هیدرولیکی اشباع (ks) و شاخص sgi تعیین گردید. جهت تجزیه و تحلیل داده‌ها، آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار طراحی شد و تحلیل آماری پارامتر‌های مدل ون‌گنوختن، شاخص sgi و هدایت هیدرولیکی اشباع با استفاده از نرم‌افزار spss 23 انجام گردید. یافته‌ها: نتایج به‌دست آمده در این پژوهش نشان داد که pam و وتیور با افزایش خاکدانه‌سازی و پایداری آن‌ها و بهبود ویژگی‌های ساختمانی خاک موجب افزایش درصد رطوبت اشباع و ks شدند. البته اثر pam برks به غلظت و گرانروی محلول نیز بستگی دارد. وتیور درصد رطوبت باقیمانده خاک را کاهش و مولکول‌های آب‌دوست پلیمر pam درصد رطوبت باقیمانده خاک را افزایش داد. وتیور با افزایش منافذ درشت خاک، اثر قابل توجهی در افزایش α و کاهش مکش ورود هوا داشت، در حالی‌که pam تاثیر چندانی در پارامتر α نشان نداد. pam و وتیور پارامتر n را به ترتیب افزایش و کاهش دادند. هم‌چنین pam و وتیور با اثر بر خاکدانه‌سازی و بهبود ساختمان و شرایط فیزیکی خاک، شاخص sgi را افزایش داده‌اند. در مجموع اثر وتیور بر پارامتر‌های مدل ون گنوختن و بهبود ویژگی‌های هیدرولیکی خاک بیشتر ازpam بود و تلفیق وتیور و pam بیشترین تاثیر را نشان داد. نتیجه‌گیری: به طور کلی بر اساس نتایج این پژوهش، روش بیومهندسی کمهزینه و بادوام بر پایه کاربرد وتیور جهت بهبود ویژگی‌های ‌فیزیکی و ساختمانی خاک در مناطق نیمه‌خشک مانند ایران پیشنهاد می شود.

Soil hydraulic properties as affected by Vetiver and Polyacrylamide

Background and Objectives: Suitable land management result in improving the soil hydrophysical properties and erosion control in arid and semiarid regions. Application the cover crop as bioengineering tool is a good choice to improve soil hydrophysical properties and to protect the soil against erosive factors. Anionic polyacrylamide (PAM) has been widely used in this field, as well. In literature, the individual effect of Vetiver and PAM on Soil structural stability and erosion indices has been investigated. The objective of this study was to investigate and compare the effect of vetiver cultivation system, PAM and their combination on hydraulic properties and physical quality index of soil in experimental plots. Materials and Methods: This study was performed in loamy soil plots of a loamy soil in Agriculture Campus, Ferdowsi University of Mashhad. The experimental treatments include vetiver cultivation (VP0), PAM (20 (P2) and 40 (P4) kg ha1), simultaneous application of vetiver and PAM concentrations (VP2, and VP4). In addition, P0 (no PAM and vetiver) was regarded as control treatment. The soil moisture contents for different treatments were measured at 0, 5, 10, 50, 100, 300, 500, 1000, and 1500 kPa. According to this data the van Genuchten’s equation was fitted to the soil moisture characteristic curve using the RETC software, and the parameters of model were estimated by the least square error methods. Also, saturated hydraulic conductivity and soil physical quality index were determined. This study was designed based on randomized complete blocks in a factorial arrangement with 3 replications. Data of van Genuchten’s parameters, Sgi index, and Ks were analyzed using SPSS 23 software. Results: The results showed that vetiver and PAM through increasing the aggregation and stability of soil structure, and improving the structural properties increased θs, and ks. However, the effect of PAM on ks depends on its concentration and viscosity. Vetiver decreased θr, and the hydrophilic molecules of PAM polymer increased θr. Vetiver increased considerably the value of α parameter and decreased air entry value by increasing the soil macropores. Although, the value of α parameter was not affected by PAM. Vetiver increased the value of n parameter, while PAM decreased its value. Also, vetiver and PAM increased the Sgi through the aggregation and improving the soil structure and physical condition. In general, vetiver had more effect on parameters of van Genuchten model and improvement of soil hydraulic properties than the PAM and the combination of vetiver and PAM showed the greatest effect. Conclusion: Generally, the results of this research indicated that the very low cost and longterm bioengineering technique based on vetiver system can be recommended to improve physical and structural properties of soil in semiarid regions such as Iran.