تاثیرگذاری زغال زیستی برگ نخل و تفاله لیموترش بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی یک خاک لوم شنی

تخریب خاک به‌عنوان تهدیدی فزاینده در کشاورزی پایدار است. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر کاربرد سطوح مختلف، مواد اولیه و اندازه ذرات زغال زیستی بر برخی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی یک خاک درشت بافت (لوم شنی) انجام شد. پژوهش در گلخانه‌ تحقیقاتی دانشگاه شیراز در سال 1398-1399 انجام شد. به‌منظور بررسی اثر منابع، سطوح و اندازه‌ ذرات زغال زیستی بر جرم مخصوص ظاهری خاک، پایداری خاکدانه‌ها (میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها)، مقاومت فروروی و مقاومت برشی خاک از دو نوع زغال زیستی برگ نخل و تفاله لیمو ترش که به مدت سه ساعت در دمای 500 درجه سانتی‌گراد گرماکافت شده بودند، استفاده شد. هرکدام از زغال ­های زیستی به سه کلاس اندازه ذرات کوچک‌تر از 0/8، 0/8 تا 2 و 2 تا 4 میلی‌متر تفکیک شد و در چهار سطح کاربرد 0/5، 1، 2 و 4 درصد وزنی با خاک به همراه تیمار شاهد مورد استفاده قرار گرفت. گلدان‌ها در شرایط استاندارد و تا حدود نزدیک رطوبت ظرفیت زراعی به مدت 15 ماه نگهداری شدند. نتایج نشان داد کاربرد زغال‌های زیستی سبب بهبود خصوصیات فیزیکی خاک شده است بدین ترتیب که کاهش معنا‌دار (p<0.05) جرم مخصوص ظاهری خاک از 5/4 تا 19/8 درصد در کاربرد سطوح 0/5 تا چهار درصد زغال‌های زیستی، افزایش پایداری خاکدانه از 37/6 تا 73/6 درصد و افزایش مقاومت برشی از 3/2 تا 15 درصد در کاربرد یک تا چهار درصد زغال‌های زیستی در مقایسه با شاهد شده است. در کاربرد سطح چهار درصد زغال‌های زیستی مقاومت نفوذی پنج درصد افزایش یافت. زغال زیستی تفاله‌ لیمو در بهبود جرم مخصوص مخصوص ظاهری خاک موثرتر بوده، اگرچه زغال زیستی برگ نخل بر پایداری خاکدانه‌ها و مقاومت برشی اثرگذارتر بود. اختلاف معنا‌داری در اثر کاربرد منابع مختلف زغال زیستی بر مقاومت نفوذی خاک مشاهده نشد. صرف‌نظر از منابع زغال­زیستی، در سطوح یکسان، ذرات ریزتر زغال زیستی (کوچک‌تر از 0/8 میلی‌متر)، در پایداری خاکدانه‌ها و مقاومت برشی موثرتر بودند، ولی ذرات درشت (42 میلی‌متر) اثر بیش‌تری بر جرم مخصوص ظاهری خاک داشتند. نتایج این پژوهش می‌تواند در انتخاب زغال­ زیستی مناسب از نظر تاثیر بر کیفیت فیزیکی و مکانیکی خاک استفاده شود.

effect of palm leaf and lemon peel biochar on some physical and mechanical properties of a sandy loam soil

introduction increasing agricultural production is necessary due to the growing population in order to ensure food security. also, a large part of agricultural lands in arid and semiarid climates face the limitation of carbon storage and nutrients. this limitation is more visible in coarse textured soils with low clay content, due to the inability to supply elements required for plant growth and the ability to retain water in the soil. therefore, modifying the physical, chemical and biological characteristics of the soil is inevitable to achieve sustainable agriculture. in the meantime, with the high use of chemical fertilizers along with the excessive tillage activities while destroying the soil, management costs increase. soil degradation is an increasing worldwide threat to the sustainability of agriculture. the use of organic amendments like biochar may prove a key for sustainable agriculture, as it could keep the carbon pool in soil over the long term, thus improving soil fertility and crop productivity, mitigating global climate change, and finally enhancing soil physicochemical quality. the ability of biochar to enhance the physical and mechanical properties of soils is dependent on the characteristics of biochar including its particle size, application rate, feedstock type, and pyrolysis conditions. this study aimed to assess the effect of applying different application rates, feedstock, and particle sizes of biochar on the soil’s physical and mechanical properties in sandy loam soil. materials and methods the study was conducted in a research greenhouse of shiraz university in 2019. to investigate the effect of biochar feedstock, application rate, and particle size on soil bulk density, aggregate stability (mean weight diameter), penetration resistance, and shear strength in sandy loam soil, using two feedstock types (palm leaf biochar and lemon peel biochar) were pyrolyzed at a temperature of 500 °c for 3 h. each biochar was fractioned by dry sieving into three sizes: 24, 0.82, and < 0.8 mm, and mixed with sandy loam soil at four application rates of 0.5, 1, 2, and 4 % (v/v) with zero application rates (control). the pots were incubated in standard conditions and water content was kept at near field capacity throughout the experiment for 15 months. in the production of biochar, plant residues of palm leaves and lemon peel were used, which are surplus plant wastes available in fars province. the apparent specific gravity of the soil was measured by the conventional method of paraffin blocks. the statistical analysis of the results was done in order to check the influence of the studied treatments on the soil characteristics using sas statistical software. the mean of the effect of each treatment separately and also the interaction of the effects of the investigated treatments (if significant) were compared using duncan’s multiple range test at the five percent probability level (p < 0.05). results and discussion this result indicated that applying biochar improved the physical properties of soil, including a significant decrease in soil bulk density from 5.4 to 19.8% by using application rates of 0.5 to 4% biochar, increase aggregate stability from 37.6 to 73.6% and increase shear strength from 3.2 to 15 by using application rates of 1 to 4% of biochar as compared to control. for a 4% biochar rate, penetration resistance increased by 5% as compared to control. the results show that lemon peel is more efficient in soil bulk density whereas palm leaf biochar was efficient in aggregate stability and shear strength (no significant difference in penetration resistance was observed with the application of different biochar sources). moreover, irrespective of biochar sources, biochar with finer particle sizes (< 0.8 mm) improved aggregate stability and shear strength, when the biochar application rate was the same, but the most notable improvement in soil bulk density was observed at the coarse fractions (24 mm).