بررسی نفوذپذیری بسترهای تغذیه مصنوعی با استفاده از مالچهای مختلف

با توجه به معضل کمبود آب و همچنین افزایش تقاضا برای آب به واسطه ی ازدیاد جمعیت , در اکثر کشورهای دنیا به خصوص کشورهای جهان سوم و از جمله کشور ما جبران کمبود آب از مهمترین برنامه های دولت می باشد .

---

بررسی نفوذپذیری بسترهای تغذیه مصنوعی با استفاده از مالچهای مختلف
 با توجه به معضل کمبود آب و همچنین افزایش تقاضا برای آب به واسطه ی ازدیاد جمعیت , در اکثر کشورهای دنیا به خصوص کشورهای جهان سوم و از جمله کشور ما جبران کمبود آب از مهمترین برنامه های دولت می باشد . یکی از ساده ترین و موثر ترین روش ها برای افزایش منابع آب و رفع مشکل کم آبی استفاده از طرح های تغذیه ی مصنوعی در نقاط مختلف, به خصوص در مناطق گرم و نیمه خشک می باشد. مشکل عمده و اساسی اکثر طرح های تغذیه ی مصنوعی گرفتگی بسترهای تغذیه یمصنوعی به واسطه ی ورورد آب گل آلود به درون آنها می باشد . رسوبات تهنشین شده روی لایه ی سطحی بستر قرار گرفته و با حرکت ذرات ریز به درون منافذ خاک باعث مسدود شدگی آن میگردد. این رسوبات باعث کاهش نفوذ آب از بسترهای تغذیه شده و عملا بعد از چند آبگیری , بسترها آن بازدهی را که از قبل دارا بودند نخواهند داشت و د رنهایت باعث کاهش عمر مفید جریان تغذیه خواهند شد. انسداد بستر تغذیه به عوامل مختلفی چون غلظت رسوب , نسبت توزیع اندازه ی ذرات در آب به توزیع منافذ متوسط , سرعت نفوذ اولیه , سرعت تهنشینی ذرات, دانه بندی ذرات, بافت و ساختمان خاک, ویژگی های فیزیکی ذرات معلق و عوامل بیولوژیک و شیمیایی آب تغذیه بستگی دارد. با ته نشست ذرات معلق , لایه ی محدود کننده ای در بستر تشکیل یافته که دارای نفوذ پذیری کم می باشد . با افزایش غلظت رسوبات معلق, به خصوص افزایش مقدار رس , مقاومت این لایه در مقابل جریان آب افزایش می یابد. تکنیک های مدیریت بستر که باعث کاهش تاثیر مسدودشدگی می گردد بیشمار است. این روش ها شامل پیش پالایی اولیه ی رسوبات, لایروبی مواد رسوبی ته نشین شده در بستر, شخم زدن , موج دار کردنو خراش دادن بستر , خشک نگهداشتن متناوب استخر های نفوذ و استفاده از مواد آلی در کف تاسیسات تغذیه می باشد.
مسدود شدگی در عمق های زیر بستر با اهمیت بوده و در زمان های طولانی بر نفوذ پذیری و عمر طرح موثر می باشد. اگر مسدود شدگی در نزدیکی بستر اتفاق بیفتد رفع مواد رسوبی در چند سانتی متری سطح خاک بسترها به راحتی جبران پذیر است . لذا برای حفظ ذرات در بالای بستر نفوذی, استفاده از مواد مالچی می تواند گزینه ی خوبی باشد.
بنا بر پژوهش های انجام شده غلظت رسوب مواد معلق موجود در آب عامل اصلی بروز پدیده ی مسدودشدگی محسوب شده و این عامل اثر زیان بار خود را از طریق ایجاد یک لایه ی ضخیم و کم نفوذ در سطح خاک و همچنین از طریق پر کردن خلل و فرج خاک ایجاد می نماید . عده ای از متخصصین عملیات لایروبی را برای طرح های تغذیه با مقدار رسوب زیاد مناسب دانستند. حتی لایروبی مقدار کمی از رسوبات بستر , بهبود قابل توجهی در بازیابی سرعت نفوذ اولیه نشان داد. همچنین این محققین نشان دادند که عملیات لایروبی میب تواند تا 96.5% بازده تغذیه را افزایش دهد.
محقق دیگری با به کارگیری لایروبی در عمق های صفر,5,10,15 سانتی متری در چند طرح تغذیه تغذیه مصنوعی استان اصفهان به این نتیجه رسید که لایروبی تا عمق 15 سانتی متر می تواند تنها 80-70 درصد نفوذ اولیه طرح ها را بازیابی کند . البته بازیابی سرعت نفوذ در اثر لایروبی سطحی حوضچه ها ی رسوبگیر نسبت به حوضچه های تغذیه قابل توجه بوده است.
عملیات خراش دادن و خشکاندن خاک سطح حوضچه به مدت 10 روز , مقدار نفوذ را به اندازه ی64 درصد افزایش داده و مقاومت لایه ی سطحی را به میزان 100-10 برابر کاهش می دهد. اما در زمان کوتاهی لایه ی سطحی دچار انسداد محدد گردیده و مقاومت به حد نهایی مقدار اولیه ی خود می رسد. در نهایت به این نتیجه رسیدند که استفاده از بقایای گیاهی ویژگی های فیزیکی زیر لایه های رسوبی حوضچه را طوری بهبود می بخشد که سرعت نفوذ نسبت به زمان بهبود می یابد.
گروهی دیگر گزارش کردند که استفاده ا ز مواد آلی به ضخامت 15 سانتی متر در کف حوضچه باعث افزایش موثر میزان نفوذپذیری می شود بدون آنکه به بازسازی و یا تمیز کردن حوضچه ها نیاز باشد. آزمایشات نشان داد که بقایای پنبه اثر بیشتری در افزایش تغذیه نسبت به یونجه داشته است , نتایج به دست آمده به تشکیلات منظم خاک که در اثر تولید میکروارگانیسم ها ایجاد شده نسبت داده شد.
محققین به این نتیجه رسیدند , هنگام یکه بازشدگی منافذ به طور طبیعی در سطح حوضچه تغذیه صورت گیرد , 50 درصد مواد معلق تا عمق 45 سانتی متری نفوذ می کنند , همچنین آنها گزارش کردند که نفوذ ذرات رس در خاک لوم رسی شخم خورده تنها 15 سانتی متر بوده است.
مواد و روش ها
د راین پژوهش آزمایش ها به دو صورت صحرایی و آزمایشگاهی انجام گرفت. در بررسی های صحرایی از خاک و همچنین رسوبات بستر حوضچه های تغذیه یمصنوعی باغ سرخ شهر رضا نمونه برداری شد. از یک نمونه ی خاک برای تهیه آب غلیظ با غلظت های رسوب صفر(s1),0.5(s2), 2(s3) و 8(s4) گرم در لیتر استفاده گردید.
برای انجام آزمایش ها ا زیک مدل آزمایشگاهی شامل سه ستون شفاف از جنس پلکسی کلاس هر کدام به ارتفاع 120 سانتی متر , با ابعاد خارجی 15*15 سانتی متر و ضخامت 4 میلی متر استفاده گردید. همچنین تیمارهای مالچ به کارگرفته شده در این تحقیق شاما تیمار شاهد ( بدون مالچ) (T1) , تیمار مالچ گونی(T2) که دو لایه گونی به ابعاد 15*15 سانتی متر روی سطح خاک قرار داده شده, تیمار مالچ و کلش گندم(T3) به میزان 2 تن در هکتار و تیمار مالچ بقایای پنبه (T4) به مقدار 2 تن د رهکتار بود.
به منظور انجام آزمایشات , نمونه ها ی خاک به صورت لایه های 20 سانتی متری تا عمق 80 سانتی متری از زمین اصلی ( طرح تغذیه ی مصنوعی باغ سرخ شهررضا) برداشت شده و به محل آزمایشگاه آورده شد. مالچ بقایای پنبه و مالچ گندم با 20 سانتی متر خاک سطحی به وسیله ی بیلچه ی باغبانی مخلوط گردید. در تیمار مالچ گونی , ورقه های نخی گونی به صورت دو لایه روی سطح خاک قرار داده شد. سپس درون هر یک از ستون ها تا ارتفاع مشخص 30 سانتی متر آب با غلظت رسوب مواد معلق مشخص ( تیمارهای s2 تا s4) ریخته شد. به منظور جلوگیری از فرسایش سطح خاک قبل از اضافه نمودن آب به ستون , یک صفحه ی مشبک فلزی و همچنین نایلون پلاستیکی روی سطح خاک قرار داده شد. نفوذ آب به خاک با دامنه ی تغییرات حداکثر 0.5 سانتی متر با زمان ثبت شد.
برای تحلیل اثر پارامترهای مختلف روی نفوذ و حرکت ذرات ریز از نرم افزارهای آماری SAS و Mstat-C با طرح فاکتوریل بر اساس آزمون چند دامنه ی دانکن در سطح احتمال یک درصد استفاده شد.
نتایج و بحث
مقدار نفوذ اولیه برای مالچ ها ی مختلف به جز مالچ گونی بسیار زیاد بوده است. علت این امر , تغییر سیستم سطحی خاک ( مخلوط کردن مالچ با 20 سانتی متر خاک سطحی) می باشد. از طرفی در تیمار مالچ گونی به دلیل اینکه منافذ سطح خاک نسبت به خاک شاهد کوچکتر بوده و همچنین با افزایش غلظت رسوب یک لایه رسوب سطحی یکنواخت تشکیل شده است. در اثر این عمل , منافذ ورودی ( درز و شکاف های گونی) بسته شده و عملا سرعت نفوذ کاهش یافته است. اما مالچ ها ی دیگر از قبیل مالچ کاه و کلش و پنبه و بقایای گندم سرعت نفوذ بالایی را د رابتدای انجام آزمایش نشان میدهند که آن هم به علت افزایش تخلخل سطح خاک به واسطه ی مخلوط کردن با مالچ می باشد. مشکل عمده ی تمام طرحای تغذیه ی مصنوعی گرفتگی لایه های عمقی خاک بستر تغذیه بوده و با ورود ذرات ریز در عمق خاک عمل مسدود شدگی عمق رخ می دهد. ذرات رس وارد شده به اعماق خاک تشکیل لایه ی ضخیم و با نفوذی پذیری کم را در عمق خاک داده و بعد از چند آبگیری حوضچه ی تغذیه , ذرات ریز رس آماس یافته و عملا باعث نفوذ ناپذیری بستر تغذیه شده و در طولانی مدت باعث کاهش شدید عمر طرح تغذیه خواهند شد. لذا کاربرد مالچ ها باعث می گردد که ذرات در لایه های بالایی خاک بستر قرار گرفته و همچنین مانع جلوگیری حرکت ذرات به اعماق خاک می شود.
مالچ های بقایای پنبه و گندم (سیستم خاکورزی) ومالچ گونی( بدون خاک ورزی) توانیته اند ذرات رس بیشتری را نسبت به تیمار شاهد , قبل و بعد از آزمایش, در لایه های سطحی خاک نگهدارند. همچنین پخش ذرات رس در تیمارهای مختلف مالچ نسبت به تیمار شاهد یکنواخت تر بوده است. تیمار مالچ بقایای پنبه در غلظت های زیاد رسوب بهترین حالت برای جذب ذرات ریز( سیلت و رس) سطحی را داشته است . لذا ذرات رس تا عمق 40 سانتی متری در این مالچ (بقایای پنبه) نسبت به تیمار شاهد قبل از آزمایش باقی مانده اند. البته د رلایه ی 20-0 سانتی متری تفاوت زیادی د رگرفتن ذرات رس بین مالچ های مختلف مشاهده نگردیده اما در این لایه ذرات سیلت در تیمار شاهد ( بدون مالچ) با بقیه یتیمارها متفاوت بوده است.
با آنالیز واریانس تیمارهای مختلف آزمایش بیشترین تغییرات درصد ذرات سیلت مربوط به تیمار شاهد و کمترین مقدار مربوط به تیمار گندم بوده است.
نتیجه گیری
مالچ بقایای پنبه به علت داشتن پنبه دانه توانسته ذرات ریز را تا عمق 60 سانتی متری نگهداردکه بیشتر این ذرات تا عمق 40 سانتی متری نفوذ کرده و مقدار کمی از این ذرات تا عمق 60 سانتی متری راه یافته اند. لذا تحقیق در مورد مقدار و عمق خاک ورزی مالچ بقایای پنبه و همچنین پنبه دانه برای استفاده در بستر تغذیه ی مصنوعی در پژوهش های آینده توصیه می گردد.
به دلیل اینکه مالچ گونی باعث کاهش سرعت نفوذ نسبت به تیمار شاهد گردیده و توانسته ذرات ریز بیشتری را در لایه نسبت به تیمار شاهد نگهدارد, به کارگیری این مالچ ( گونی) برای استفاده از آن قبل از ورود آب گل آلود به حوضچه های تغذیه می تواند نتایج خوبی را به دنبال داشته باشد.