اصلاح برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک‌‌های شنی کم‌بازده با استفاده از بنتونیت و نانوبنتونیت

خشک‌سالی و بیابان‌زایی از چالش‌های مهم محیط‌زیست و بخش کشاورزی در ایران و جهان هستند که به دلیل الگوی نامناسب مصرف آب تشدید شده‌اند. با توجه به وسعت قابل توجه اراضی بیابانی کم‌بازده (43 میلیون هکتار) در ایران که عموما خاک با بافت سبک دارند، اصلاح این اراضی و مدیریت منابع آب آن‌ها برای افزایش توان تولیدی خاک ضروری است. از این رو، هدف اصلی این مطالعه تعیین مقادیر بهینه بنتونیت و نانوبنتونیت به‌عنوان اصلاح‌کننده‌های طبیعی خاک و ارزیابی اثربخشی آن‌ها در بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک شنی است. در این پژوهش، هر یک از سطوح بنتونیت شامل مقادیر 10، 20 و 30 تن در هکتار، به‌طور ترکیبی با سطوح نانوبنتونیت شامل مقادیر 0.25، 0.75 و 2.5 تن در هکتار با خاک مخلوط و برای مدت سه ماه در دمای 25 درجه و 80 درصد ظرفیت مزرعه خوابانده شدند. پس از پایان دوره انکوباسیون، خصوصیات خاک شامل درصد رطوبت اشباع (sp)، جرم مخصوص ظاهری (bd)، بافت، هدایت الکتریکی عصاره اشباع (ece)، ph و ظرفیت تبادل کاتیونی (cec) اندازه‌گیری شدند. پژوهش با طرح آزمایشی کاملاً تصادفی شامل 10 تیمار در سه تکرار انجام و داده های آزمایشی با نرم افزار minitab 16 تحلیل شدند. نتایج نشان داد که تیمار بنتونیت در سطح 30 تن در هکتار و نانوبنتونیت در سطح  2.5 تن در هکتار تاثیرات مثبت و معنی‌داری بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک داشت. تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد تیمارهای بنتونیت و نانوبنتونیت تاثیر معنی‌داری بر cec،ece ، bd و sp خاک داشتند. خوشه‌بندی نتایج نیز نشان داد که تیمارهای 30 تن بنتونیت به‌اضافه 0.75 تن نانوبنتونیت در هکتار؛ و 30 تن بنتونیت به‌اضافه 2.5 تن نانوبنتونیت در هکتار بیشترین تاثیر را بر بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مورد بررسی داشتند. با در نظر گرفتن نتایج داده های آزمایشی، نتایج آماری و خوشه بندی تیمارهای آزمایشی، کاربرد 30 تن بنتونیت باضافه 2.5 تن نانوبنتونیت در هکتار به عنوان مناسب ترین تیمار برای اصلاح خاک های شنی در مناطق خشک و نیمه خشک انتخاب شد. این تیمار با بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک شنی، از جمله کاهش bd و افزایش sp و ارتقای cec و کاهش ece خاک به‌طور موثری در اصلاح خاک شنی کمک کرد.

modification of some physical and chemical properties of low productivity sandy soils using bentonite and nano-bentonite

drought and desertification are significant environmental and agricultural challenges in iran and worldwide, which exacerbated by inefficient water consumption patterns. given the considerable extent (43 million hectares) of low yield desert lands in iran, which generally have light textured soils, it is essential to rehabilitate these lands and manage their water resources to enhance soil productivity. therefore, the primary objective of this study is to determine the optimal amounts of bentonite and nano bentonite as natural soil amendments and to evaluate their effectiveness in improving the physical and chemical properties of sandy soil. in this study, each level of bentonite, including rates of 10, 20, and 30 ton ha 1, was applied in combination with nano bentonite levels of 0.25, 0.75, and 2.5 ton ha 1. these experimental treatments were mixed with the soil and incubated for three months at a temperature of 25°c and 80% field capacity. after the incubation period, soil properties, including saturation percentage (sp), bulk density (bd), texture, electrical conductivity of the saturated paste extract (ece), ph and cation exchange capacity (cec), were measured. the experiment was conducted in a completely randomized design with 10 treatments in three replications for bentonite and nano bentonite, and the experimental data were analyzed using minitab 16 software. results showed that the treatment with bentonite at 30 ton ha 1 and nano bentonite at 2.5 ton ha 1 had significant positive effects on the measured physicochemical properties of the soil. analysis of variance revealed that bentonite and nano bentonite treatments had significant effects on soil cec, ece, bd, and sp. clustering of the results further indicated that the treatments of 30 ton ha 1 of bentonite plus 0.75 ton ha 1 of nano bentonite and 30 ton ha 1 of bentonite plus 2.5 ton ha 1 of nano bentonite had the greatest impact on improving the physical and chemical properties studied. considering the experimental data, statistical results, and clustering of the treatments, the application of 30 ton ha 1 of bentonite plus 2.5 ton ha 1 of nano bentonite was selected as the most suitable treatment for amending sandy soils in arid and semi arid regions. this treatment effectively contributed to improving the physical and chemical properties of sandy soil, including reducing bd, increasing sp, enhancing cec and oc content, and lowering soil ece.