حسین بیات

چکیده: درحال حاضر چالش‌های جهانی زیادی مثل مصرف منابع طبیعی و مشکلات زیست محیطی و همچنین تخریب و فرسایش خاک سطحی در بخش کشاورزی وجود دارد که باعث کاهش حاصلخیزی خاک و رشد گیاهان می‌شود و حفاظت از آن بستگی به نحوه استفاده و مدیریت خاک دارد. یکی از راه‌های بهبود ویژگی‌های فیزیکی خاک و جلوگیری از فرسایش آن استفاده از اصلاح کننده‌ها است. بررسی ویژگی‌های منحصربفرد نانوذرات، زمینه استفاده از آن‌ها در علوم و مهندسی خاک را بوجود آورد. حضور نانوذرات در علم کشاورزی نشان داد که حتی به‌صورت جزیی نیز می‌تواند خصوصیات مهندسی خاک را به‌شدت تحت تأثیر قرار دهد. مطالعات چندانی در رابطه با کاربرد چند ساله مواد معدنی به شکل نانو به‌صورت گسترده بر ویژگی‌های فیزیکی خاک انجام نشده است و درک تاثیر نانو ذرات خاک بر روی خواص مهندسی خاک نیازمند تحقیقات بیشتری می‌باشد. بنابراین هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر چند ساله افزودن نانو اکسید روی بر برخی خصوصیات شیمیایی مانند ظرفیت تبادل کاتیونی، اسیدیته، قابلیت هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم خاک و ماده آلی‌خاک و خصوصیات فیزیکی‌خاک مانند چگالی ظاهری، میانگین وزنی قطر خاکدانه، منحنی‌های مقاومت کششی و فروروی، ظرفیت نگهداری آب خاک، توزیع اندازه منافذ و هدایت هیدرولیکی غیراشباع خاک بود. نمونه‌برداری از 3 منطقه ملایر، عباس‌آباد و نهاوند، واقع در استان همدان و از عمق 0 تا 20 سانتی‌متری خاک به‌ترتیب در سه نوع خاک با بافت لوم‌شنی، لومی و رسی در بهار سال 1396 انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار (در مجموع 36 نمونه آزمایشی) در آزمایشگاه در ظروف پلاستیکی به ابعاد 8 × 5/5 ×18 سانتی‌متر انجام شد و تحت شرایط اشباع و خشک شدن متوالی به مدت3 سال قرار گرفتند. برای این منظور اثر فاکتورها شامل نانوذره اکسید فلزی ZnOدر چهار سطح با مقادیر صفر، 1، 3 و 5 درصد وزنی و بافت خاک در سه سطح بافت لوم‌شنی، لومی و رسی بر خواص فیزیکی و شیمیایی خاک پس از گذشت سه سال از اعمال تیمارها مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل داده‌ها با نرم‌افزار SAS 1.9و مقایسه میانگین‌ها با آزمون دانکن در سطح 5 درصد مورد تجزیه گرفت. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که نانو اکسید روی باعث افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی در همه سطوح بافت رسی و pH در دو سطح 1 و 3 درصد در بافت لوم گردید، همچنین سبب کاهش کربنات کلسیم در سطح 3 درصد بافت رسی شده است. کاربرد نانوذره بر قابلیت هدایت الکتریکی در بافت لوم شنی نسبت به دو بافت دیگر کاهش اما 3 درصد در این بافت و همچنین سطوح 1 و 3 درصد در بافت لوم‌شنی نسبت به شاهد افزایش معنی‌داری داشتند. ماده آلی خاک به‌ترتیب در بافت لومی > رسی > لوم‌شنی بود. تأثیر نانوذره اکسید روی بر خصوصیات فیزیکی مانند چگالی ظاهری در سه سطح شاهد، 5/0 و 1 درصد در بافت رسی افزایش و در جرم مخصوص حقیقی در بافت رسی در سطح شاهد نسبت به سطوح شاهد دو بافت دیگر کاهش اما سطوح 1 و 3 درصد در همین بافت نسبت به شاهد افزایش معنی‌داری داشت. نسبت پوکی در سطوح بافت رسی نسبت به برخی سطوح دو بافت دیگر کاهش معنی‌داری داشت. تاثیر بافت بر مقاومت کششی در هفت نقطه رطوبتی 10، 30، 100، 200، 500، 1000، 1500 کیلوپاسکال، معنی‌دار شد. کاربرد نانوذره بر مقاومت فروروی نیز سبب افزایش در سطح 5/0 درصد در بافت لوم گردید. نانو ذرات به سبب دارا بودن سطح ویژه زیاد میانگین وزنی‌ قطر خاکدانه‌ها را در سطوح بافت لوم و لوم‌شنی افزایش داد. کاربرد نانوذره باعث افزایش هدایت هیدرولیکی غیر اشباع در سه سطح شاهد، 5/0 و 1 درصد در بافت لومی نسبت به دو بافت دیگر شد. در سطوح بافت رسی و لومی کاربرد نانوذره باعث افزایش رطوبت اشباع گردید. نتایج برهمکنش کاربرد نانوذره و تاثیر بافت بر توزیع اندازه منافذ در بیشتر مکش‌ها معنی‌دار شد. به‌طورکلی نتایج این پژوهش نشان داد که نانوذرات با دارا بودن خواص فیزیکی وشیمیایی خاص می‌توانند برخی خصوصیات شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی خاک را تحت تأثیر قرار دهند که گذشت زمان باعث تشدید آن می‌شود.