به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « زغال زیستی » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «زغال زیستی» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • افسانه رحمتی، عباس خاشعی سیوکی*، مهدی دستورانی، علی شهیدی

    ایران به عنوان یکی از کشورهای واقع درکمربند خشک کره زمین بوده و کمبود آب یکی از مشکلات اساسی در این مناطق به ویژه در بخش کشاورزی می باشد. تنش آبی گیاهان یکی از روش های صرفه جویی در مصرف آب است و یکی از راه های کاهش بحران آب، مدیریت آب در تامین نیاز آبی گیاهان زراعی می باشد. از این رو ارقامی از گیاهان زراعی را باید انتخاب کرد که تحت تنش آبی تحمل بیشتری داشته باشند و محصول کمتر کاهش پیدا کند. یکی از راه های افزایش بهره وری از آب، نگه داشتن میزان تولید محصول در سطح کنونی توام با کاهش آب مصرفی است.بیوچار از سوختن توده های زیستی با حداقل و یا عدم حضور اکسیژن تولید می شود، این فرآیند متفاوت از سوختن واقعی می باشد. در سوختن واقعی، مقدار زیادی از اکسیژن برای اکسیداسیون کامل کربن به Co2 در زیست توده فراهم است. بنابراین عملا تمام کربن زیست توده به Co2 تبدیل می شود و تنها خاکستر و مقدار کمی از کربن باقی می ماند. محدود کردن دسترسی به اکسیژن منجر به تثبیت بیشتر کربن در زیست توده می شود، با این حال راندمان تولید کربن معمولا 50 درصد یا کمتر می باشد. استفاده از بیوچار به دلیل توانایی بالا یکی از راه هایی است که مورد توجه قرار گرفته است. این آزمایش در گلخانه ای واقع در 100 کیلومتری بیرجند (روستای میریک) با طول جغرافیایی 33 درجه و 24 دقیقه شمالی و 59 درجه و 29 دقیقه شرقی انجام شد. جهت بررسی اثر مصرف مقادیر مختلف بیوچار و تنش خشکی بر میزان رشد عملکرد خیار گلخانه ای آزمایشی به شکل اسپلیت پلات با دو عامل مقادیر مختلف کاربرد بیوچار B در چهار سطح و تنش خشکی Iدر سه سطح در قالب طرح کامل تصادفی در سه تکرار بصورت پشته ای و جمعا در 36 کرت به طول 80 و عرض 40 سانتی متر انجام گرفت.تیمار های آزمایشی شامل بیوچار در چهار سطح (0، 4،2و 6 گرم در هر کیلوگرم خاک) و تنش آبی در سه سطح(100،75 ،50 درصد نیاز آبی) بودند. نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار روی شاخص های قطر خیار با متوسط قطر 07/ 3 میلیمتر، قطر ساقه با متوسط قطر 85/9 میلیمتر، ارتفاع بوته با متوسط ارتفاع 165 سانتی متر، ارتفاع خیار با متوسط ارتفاع 9/16 سانتی متر، کارایی مصرف آب با متوسط 2/2 کیلوگرم بر مترمکعب، تعداد برگ با متوسط تعداد 45 و وزن خیار با متوسط وزن 58/4 تن در هکتار در سطح یک درصد تاثیر معنی دار داشته است. اثرمتقابل تنش آبی و بیوچار بر شاخص های کارایی مصرف آب، وزن خیار و ارتفاع خیار در سطح یک درصد و بر شاخص های قطرخیار و قطرساقه در سطح پنج درصد معنی دار بوده ولی بر شاخص های تعداد برگ و ارتفاع بوته اثر معنی داری نداشته است بنابراین نتایج نشان میدهد افزودن بیوچار در خاک در رشد گیاه اثر مثبتی خواهد داشت و میتوان مقاومت گیاه را در برابر تنش آبی افزایش داد و بیشترین عملکرد را از گیاه خیار شاهد بود.

    کلید واژگان: صلاح خاک, تنش خشکی, زغال زیستی, شاخص های رشد گیاه, کارایی مصرف آب}
    Afsane Rahmati, Abbas Khashei-Siuki *, Mahdi Dastorani, Ali Shahidi

    reenhouse conditions, the use of biochar on yield and yield components of cucumber and to determine the effect of water stress and biochar on cucumber yield components in Birjand region. Application of biochar in soil increases the yield of cucumber (Cucumis sativus) of Storm cultivar and the combined effect of water stress and biochar modulates the effect of water stress on reducing crop yield.

    Methods

    Due to the conditions in the greenhouse and the type of cultivation (stacks), this study was selected as a factorial in a randomized complete block design with three dehydration treatments and four biochar treatments. Drought stress has three levels of 100, 75, 50% water requirement. And biochar levels of zero, 2, 4, 6 grams per kilogram of soil are selected The type of cultivation is in the form of a stack or a stack in which a stack is selected and divided into equal plots. Based on the number of treatments and replications selected, 36 plots are required, each plot being 80 cm long and 40 cm wide. After preparing a suitable culture medium, two seeds were planted in each plot with a distance of 2 cm because if the seed did not germinate or was destroyed, another one could be used as an alternative. Then, all plots were irrigated automatically until the plants became four-leafed, and pest control operations were carried out equally and equally among all plots.

    Results

    The results show that biochar had a significant effect on cucumber height, cucumber diameter, cucumber weight, plant height, number of leaves and stem diameter at 1% level. It can be seen that water stress at the level of 1% had a significant effect on cucumber height, cucumber weight, number of leaves and stem diameter. But its effect on cucumber diameter index and plant height was not significant. In this experiment, the interaction effect of biochar and water stress at 1% level had a significant effect on cucumber height and cucumber weight and at 5% level on cucumber diameter and stem diameter, but its effect on plant height and number of leaves was not significant.

    Conclusions

    Drought stress was significant on cucumber height, cucumber weight, number of leaves and stem diameter at 1% level and had no effect on cucumber diameter and plant height indices. • The best performance in plant height, cucumber weight, number of leaves and stem diameter at I100 level. Consumption of 6 grams of biochar per kilogram of soil at the level of water stress, 100% water requirement had the highest yield on growth indices (cucumber height, cucumber weight) and at the level of 5% on stem diameter and cucumber diameter indices. The use of biochar on the indices of stem diameter, cucumber diameter, cucumber weight, cucumber height, number of leaves and plant height was positive and significant and the use of 6 g of biochar per kg of soil in all indicators has the highest yield for cucumber plant. The interaction effect of water stress and biochar was significant on cucumber height and cucumber weight indices at 1% level and on cucumber diameter and stem diameter indices at 5% level, but the interaction effect of stress and biochar on plant height and leaf area indices was not significant.

    Keywords: Bio charcoal, Drought stress, plant growth indices, Soil Improvement, Water consumption efficiency}
  • صفورا ناهیدان*، سولماز سپهوند
    سابقه و هدف
    فسفر به دلیل تحرک و قایلیت دسترسی کمی که در خاک دارد، عاملی محدودکننده برای رشد گیاهان محسوب می-شود. یکی از راه کارهای افزایش قابلیت دسترسی فسفر در خاک، بکاربردن مواد آلی از جمله بیوچار است. بیوچار یک محصول غنی از کربن است که در اثر پیرولیز بقایای آلی در شرایط بدون اکسیژن یا کم اکسیژن حاصل می شود. بیوچار علاوه بر افزایش مستقیم غلظت فسفر، می تواند با بهبود شرایط فیزیکوشیمیایی، زیستی و آنزیمی خاک بر قابلیت دسترسی فسفر خاک موثر باشد. یکی از مشکلات زیست محیطی چند دهه گذشته، آلودگی خاک به فلزات سنگین از جمله کادمیم می باشد. کادمیم، فعالیت و تنوع جامعه میکروبی خاک را دگرگون ساخته و با کاهش فعالیت آنزیم های موثر در چرخه عناصر، عملکرد خاک را کاهش می دهد. مواد آلی از جمله بیوچار در خاک آلوده می توانند قابلیت دسترسی فلزات سنگین را در خاک کاهش داده و ویژگی های زیستی خاک را بهبود بخشند. چنین فرض می شود که با کاربرد بیوچار در یک خاک آلوده به فلز سنگین، فراهمی فسفر در خاک نه تنها به صورت مستقیم بلکه به صورت غیر مستقیم از طریق بهبود فعالیت زیستی و آنزیمی خاک متاثر می شود و این موضوع به نوع بیوچار و خاک بستگی دارد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی برهمکنش بیوچار (کود گاوی و کاه گندم) و کادمیم بر تنفس میکروبی، فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی و قلیایی و فسفر قابل دسترس در دو خاک با ویژگی های فیزیکوشیمیایی متفاوت انجام گرفت.
    مواد و روش ها
    آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در 3 تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل 4 سطح آلودگی کادمیم (0، 5، 10 و20 میلی گرم بر کیلوگرم)، 3 سطح بیوچار (شاهد، بیوچار کاه گندم و بیوچار کودگاوی) و 2 نوع خاک بودند. بدین منظور، دو نمونه خاک با ویژگی های فیزیکوشیمیایی متفاوت (کرک سفلا و مرکز تحقیقات) با مقادیر مختلف کادمیم از منبع کلرید کادمیم آلوده و سپس با مقدار 5/2 درصد از دو نوع بیوچار تیمار و در دو زمان 14 و 90 روز در دمای آزمایشگاه و رطوبت 70 درصد ظرفیت زراعی انکوباسیون شدند. در انتهای هر دوره انکوباسیون، کادمیم و فسفر قابل دسترس، تنفس میکروبی و فعالیت فسفاتاز اسیدی و قلیایی در نمونه های خاک اندازه گیری شدند.
    یافته ها
    کاربرد بیوچار کود گاوی و کاه گندم در خاک، کادمیوم قابل دسترس را به ترتیب به میزان 73-7/83 و 78-64 درصد نسبت به خاک شاهد بدون بیوچار کاهش دادند. در همه سطوح آلودگی کادمیم، مقدار کادمیوم قابل دسترس در خاک مرکز تحقیقات با بافت لوم شنی بیشتر از خاک کرک سفلا با بافت رسی بود. هچنین کادمیم در غلظت های بالاتر باعث کاهش بیشتر تنفس میکروبی و فعالیت آنزیم ها در خاک مرکز تحقیقات (64-31 درصد) نسبت به خاک کرک سفلا (5/35-5/21 درصد) شد. کاهش تنفس میکروبی و فعالیت آنزیم ها در اثر آلودگی کادمیوم در خاک بدون بیوچار (5/41-10 درصد) بیشتر از خاک دارای بیوچار کاه گندم (8/39-5 درصد) و کود گاوی (9/37-8/0 درصد) بود. نتایج همچنین نشان داد که فسفر قابل دسترس با افزودن بیوچار به خاک افزایش و با افزایش غلظت کادمیوم کاهش یافت؛ به طوری که بیشترین مقدار فسفر قابل دسترس در خاک بدون آلودگی کادمیم و دارای بیوچار کود گاوی مشاهده شد. همبستگی مثبت و معنی داری بین فسفر قابل دسترس با تنفس میکروبی (658/0-385/0 =r)، فعالیت فسفاتاز قلیایی (879/0-764/0 =r) و اسیدی (883/0-761/0 =r) بدست آمد که حاکی از آن بود که فعالیت میکروبی و آنزیم های موثر بر چرخه فسفر نقش بسزایی در قابلیت دسترسی فسفر خاک داشته اند.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار در خاک های آلوده به کادمیم می تواند با کاهش قابلیت دسترسی کادمیوم و افزایش فعالیت زیستی و فسفاتازهای قلیایی و اسیدی، زیست فراهمی فسفر را در خاک افزایش دهد. نوع بیوچار و خاک در این موضوع تاثیر گذار می باشد.
    کلید واژگان: فعالیت زیستی, عناصر مغذی, زغال زیستی, فلز سنگین}
    Safoora Nahidan *, Solmaz Sepahvand
    Background and objectives
    Phosphorus (P) is one of the most important components and a limiting factor for the growth of plants due to its low mobility and availability in soil. Application of organic materials such as biochar is one of the main choices to increase the availability of P in soil. Biochar is a carbon-rich material derived from pyrolysis of organic feedstocks under limited or no oxygen conditions. Biochar can influence the availability of P by improving the physicochemical, biological, and enzymatic conditions of soil, in addition to directly increasing the concentration of nutritional elements, particularly P. Soil pollution by heavy metals such as Cadmium (Cd) has been one of the environmental concerns in the last several decades. Cadmium alters the activity and diversity of soil microbial communities, and it also lessens soil function by decreasing the activity of enzymes related to nutrient cycling. Application of organic materials such as biochar in contaminated soil can reduce the availability of heavy metals in the soil, and as a result, increase the biological properties. It is hypothesized that application of biochar in heavy metal-contaminated soil influences the availability of P not only directly but also indirectly by improving microbial and enzymatic activity. This issue depends on the type of biochar and soil. Therefore, this study was conducted to investigate the interaction effect of biochar (cow manure and wheat straw) and Cd on microbial respiration, acid and alkaline phosphatase activity and available P in two soils with different physicochemical characteristics.
    Materials and methods
    A factorial experiment was conducted using a completely randomized design with three replicates. The experimental factors included 4 levels of Cd contamination (0, 5, 10 and 20 mg kg-1), 3 levels of biochar (control, wheat straw and cattle manure biochar) and 2 types of soil (corck sofla and research center). Two types of soil contaminated with different amounts of Cd from CdCl2, were amended with 2.5% of the biochar, then were incubated for 14 and 90 days at laboratory temperature and 70% field capacity. At the end of each incubation time, available Cd and P, basal respiration and acid and alkaline phosphatase activity were measured.
    Results
    The application of cattle manure and wheat straw biochar in soil reduced the available Cd by 70-86% and 61-85%, respectively. At all levels of Cd contamination, the amount of available Cd in the research center soil with sandy loam texture was higher than that of the Kark Sefala soil with clay texture. Higher concentrations of Cd also reduced the microbial respiration and the enzyme activities in the research center (31-46%) more than in the corck sofla (21.5-35.5%) soil. The decrease in microbial respiration and enzyme activities due to Cd contamination in the soil without biochar (10-41.5%) was more than the soil amended with wheat straw (5-39.8%) and cow manure (0.8-37.9%) biochar. The results also showed that available P increased with biochar addition and decreased with increasing Cd concentration in soil, so that the highest amount of available P was observed in the soil amended with cow manure biochar and without Cd contamination. Positive and significant correlation between available P with microbial respiration (r=0.385-0.604), alkaline (r=0.764-0.879) and acid (r=0.761-0.883) phosphatase activity was obtained, indicating that microbial activity and the enzymes involved in P cycling, play a significant role in the availability of P in the soil.
    Conclusion
    These findings indicated that the application of biochar in Cd-contaminated soils can increase the bioavailability of P in the soil by decreasing the availaility of Cd and increasing microbial activity and alkaline and acid phosphatase activity. This issue was affected by the biochar and soil type.
    Keywords: Microbial activity, Nutrient elements, Biochar, Heavy metal}
  • مائده پریچهره، فردین صادق زاده*، بهی جلیلی، محمدعلی بهمنیار، عبدالوحید سامسوری

    ورود گسترده پساب های حاصل از کارخانجات و صنایع مختلف به محیط زیست و به تبع آن آلوده سازی منابع آب و خاک، منجر به بروز خطرات بسیاری برای انسان و سایر موجودات می شود. لذا، اصلاح این منابع حایز اهمیت است. بررسی ها نشان می دهد که کاربرد زغال زیستی و زغال زیستی دارای پوشش فلز به طور موثری منجر به حذف میزان قابل توجهی آلاینده از آب و خاک می شود، ولی تاکنون به صورت جامع تاثیر کامپوزیت کربن-فلز بر حذف آلاینده ها به ویژه آلاینده های آنیونی مورد بررسی قرار نگرفته است. در این پژوهش تاثیر زی توده گیاهی، زی توده دارای پوشش فلزی، زغال زیستی، زغال زیستی دارای پوشش فلزی و کامپوزیت زغال زیستی-فلز در دو دما (300 و 600 درجه سانتی گراد) بر حذف آلاینده های دایرکت بلو 71 و کروم از آب مورد بررسی قرار گرفت. زغال زیستی دارای پوشش فلز و کامپوزیت های زغال زیستی-فلز مختلف از ترکیب فلزات (منگنز، روی، مس، آهن و آلومینیوم) با بقایای کشاورزی (کاه برنج) به صورت خام یا زغال زیستی تهیه شدند. سپس مقدار معینی از جاذب ها و مواد آلاینده با غلظت 20 میلی گرم بر لیتر با هم ترکیب شده و به مدت سه ساعت تکان داده شدند تا به تعادل رسیدند. پس از سانتریفیوژ کردن و فیلتراسیون، غلظت نهایی آلاینده ها قرایت و درصد حذف دایرکت بلو 71 و کروم محاسبه شد. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که کاربرد کامپوزیت آلومینیوم و آهن و زغال زیستی دارای پوشش آلومینیوم و آهن تولید شده در دمای 600 درجه سانتی گراد توانست به ترتیب98.303، 88.847، 98.302 و 96.777 درصد از آلاینده دایرکت بلو 71 و 97.983، 78.733، 96.75 و 92.167 درصد از آلاینده کروم را از محلول آبی حذف کند؛ بنابراین، کاربرد این جاذب ها توانست آب آلوده به دایرکت بلو 71 و کروم را اصلاح نماید.

    کلید واژگان: آلاینده, زغال زیستی, جذب, کامپوزیت}
    Maedeh Parichehre, Fardin Sadeghzadeh *, Bahi Jalili, MohammadAli Bahmanyar, Abd Wahid Samsuri
    Introduction

    Widespread entry of effluents, which are toxic and non-biodegradable, from factories and various industries into the environment, and accordingly, pollution of water and soil resources lead to many dangers for humans and other organisms. Therefore, modification of these resources is important. Currently, multiple technologies from the physical, chemical, and biological perspectives have been established for the remediation of contaminated water. However, most of them involve energy consumption, high-cost instruments, low efficiency, complicated implementation, or secondary pollution. Therefore, it is critical to develop more convenient, economic, and environmentally harmonious strategies for the decontamination of polluted water. Biochar is an emerging material that is manufactured by the decomposition of carbon-rich biomass under oxygen-limited pyrolysis. Remarkable progress has been made in the understanding of biochar as an environmentally friendly and low-cost material for carbon sequestration, energy recovery, contamination relief, and nutrient supplementation. In recent decades, biochar has gained significant attention in the remediation of contamination in terrestrial and aquatic environments. However, biochar only has limited adsorption ability to anionic contaminants in water. This is because biochar often has a negative surface charge, hindering it to absorb negatively charged compounds such as Cr(VI) and Direct Blue71. Various modification methods thus have been developed to improve its affiliation to anionic contaminants by introducing metal oxides onto the carbon surface within its pore networks. Studies showed that the application of biochar and metal-coated biochar, effectively leads to the removal of significant amounts of contaminants from water and soil, but so far the impact of metal-carbon composite on the removal of contaminants, especially anionic contaminants has not been reviewed. Therefore, the purpose of this research is to produce different types of biochar-metal composites, to investigate the effectiveness of different types of composites in removing Direct Blue 71 and chromium from aqueous solution, and also to compare the composites with: plant biomass, metal-coated biomass, biochar, and metal coated biochar.

    Materials and Methods

    In this study, the effect of plant biomass, metal-coated biomass, biochar, metal-coated biochar, and metal-biochar composite at two temperatures (300 and 600  ̊C) on the removal of Direct Blue 71 and Chromium contaminants from the water was investigated. The biochar used in this experiment was produced from the thermal decomposition of rice straw, which is abundant in the region. At first, the sample was passed through a 2 mm sieve, then they pyrolyzed at 300 and 600  ̊C for three hours. Metal-coated biochars and metal-biochar composites were prepared from the combination of metals (manganese, zinc, copper, iron, and aluminum) with a concentration of 10,000 mg L-1 with agricultural residues (rice straw) as a raw material or biochar. The samples were mixed with metals with a ratio of 1:50 (1 gram of sample, 50 mL of metal solution) and shaken for 24 hours. Then the samples were filtered and oven dried at 70  ̊C. After the preparation of adsorbents, a specific amount of adsorbents and pollutants with a concentration of 20 mg L-1 were combined and shaken for three hours until they reached equilibrium. All the samples were centrifuged for 5 minutes at 6000 rpm. After filtration, the final concentration of pollutants was determined and the removal percentage of Direct Blue 71 and chromium was calculated.

    Results and Discussion

    Based on our results, the application of different adsorbents has a significant effect on the removal percentage of Direct Blue 71 and chromium from the water. Our data showed that high-temperature adsorbents were more efficient in removing Direct Blue 71 and chromium. For example, by increasing the biochar pyrolysis temperature from 300 to 600 °C, the Direct Blue 71 removal percentage has increased from 10.733 to 63.695 %. According to the results of the current study, it can be observed that covering the agricultural residues and biochars with metals has been able to increase the efficiency of the adsorbents in pollutant removal due to the creation of a cationic bridge. In general, the results of this study showed that the application of aluminum and iron composite and aluminum and iron coated biochar produced at 600°C was beneficial in the remediation of contaminated water and these adsorbents could remove 98.303, 88.847, 98.302 and 96.777 % of Direct Blue 71 and 97.983, 78.733, 96.75 and 92.167 % of chromium pollutant from the aqueous solution, respectively. Therefore, the application of these adsorbents can be useful to modify water polluted with these contaminants.

    Conclusion

    According to the results of this research, it can be observed that the addition of metal-coated biochar and biochar-metal composite to water has reduced the amount of direct blue 71 and chromium pollutants, so their use in water contaminated with these pollutants can be beneficial. Organic materials and biochar are among the adsorbents that are widely used to reduce pollutants from water and soil, but anionic pollutants are not well absorbed due to the dominant negative surface charge of these adsorbents. Therefore, it seems that for more effective use of organic adsorbents, it is necessary to combine these materials with metals or other materials so that their absorption capacity increases and they can be effective in removing anionic pollutants. The composite has a new physical and chemical nature compared to Biomass which is pyrolyzed alone (biochar). Even composite can be significantly different from metal-coated biochar.

    Keywords: Adsorption, Biochar, Contaminant, Composite}
  • فاطمه نورعلی وند، احمد فرخیان فیروزی*

    خاکپوش با ایجاد پوششی بر سطح خاک می تواند مقاومت سطحی خاک را در برابر جریان فرساینده ی باد افزایش دهد. هدف این مطالعه بررسی کارایی خاکپوش های معدنی (نانورس مونت موریلونایت)، شیمیایی (پلیمر پلی وینیل استات) و زیستی (زغال زیستی و هیدروژل سلولز) در زمان های مختلف برای اصلاح برخی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک و کنترل فرسایش بادی بود. همچنین دوام و پایداری این خاکپوش ها در زمان های مختلف با چهار چرخه تر و خشک شدن بررسی شد. آزمایش فاکتوریل به صورت طرح کاملا تصادفی در سه تکرار اجرا شد. فاکتورها شامل (1) نوع خاکپوش شامل چهار سطح: نانورس مونت موریلونایت، پلیمر پلی وینیل استات، زغال زیستی و هیدروژل سلولز کاه گندم، (2) غلظت خاکپوش شامل نانورس مونت موریلونایت: 0، 16 و 32 ، پلیمر پلی وینیل استات: 0، 8 و 16 و زغال زیستی و هیدروژل سلولز: 0، 65 و 200 گرم بر متر مربع و (3) زمان شامل 21، 42، 63 و 126روز بودند. خاک مورد مطالعه از کانون گرد و غبار جنوب شرق اهواز نمونه برداری شد. سینی های تونل باد با ابعاد 5×30×50 (سانتی متر) با خاک پر شدند. خاکپوش نانورس و پلیمر پلی وینیل استات روی سینی ها به صورت یکنواخت اسپری شد. خاکپوش زغال زیستی و هیدروژل سلولز کاه گندم ابتدا با خاک مخلوط شد سپس با اسپری نمودن آب روی سطح خاک رطوبت در حد 75 درصد ظرفیت زراعی ثابت نگهداشته شد. پس از گذشت مدت زمان مورد نظر ویژگی های خاک اندازه گیری شد و سینی ها در تونل با سرعت باد 20 متر بر ثانیه (در ارتفاع 15 سانتی متری سطح نمونه) به مدت 5 دقیقه قرار داده شدند. مقدار فرسایش خاک به روش وزنی تعیین شد. سپس در هر زمان بهترین تیمار از هر خاکپوش (از نظر کاهش فرسایش بادی)، انتخاب شده و تحت چرخه تر و خشک شدن (چهار چرخه) قرار گرفت. نتایج نشان داد در خاک های اصلاح شده با زغال زیستی و هیدروژل سلولز با گذشت زمان مقدار فرسایش خاک کاهش یافت اما در خاکپوش نانورس مونت موریلونایت و پلیمر پلی وینیل استات با گذشت زمان مقدار آن افزایش یافت. مقدار فرسایش در خاک تیمار شده با هیدروژل سلولز 3/99 درصد کاهش یافت. بیشترین مقدار مقاومت فروروی و برشی خاک در خاکپوش هیدروژل سلولز در زمان چهارم مشاهده شد که به ترتیب برابر با 1038 و 123 کیلوپاسکال بدست آمد. با گذشت زمان پایداری خاکدانه ها در حضور هیدروژل سلولز و زغال زیستی افزایش و در پلیمر پلی وینیل استات و نانورس مونت موریلونایت کاهش یافت. بین پایداری و بعد فرکتال خاکدانه ها رابطه منفی مشاهده شد. مقدار فرسایش خاک در زمان چهارم در خاک های اصلاح شده با هیدروژل سلولز، زغال زیستی، پلیمر پلی وینیل استات و نانو رس مونت موریلونایت به ترتیب 99، 71، 84 و 85 درصد و بعد از چهار چرخه تر و خشک شدن، به ترتیب 98، 64، 76 و 81 درصد نسبت به خاک شاهد کاهش یافت. با توجه به نتایج این پژوهش هیدروژل سلولز به عنوان یک پلیمر زیستی و سازگار با محیط زیست، خاکپوشی مناسب برای کنترل فرسایش بادی است.

    کلید واژگان: پلیمر پلی وینیل استات, فرسایش بادی, زغال زیستی, نانورس مونت موریلونایت, هیدروژل سلولز}
    Fatemeh Nooralivand, A. Farrokhian Firouzi *
    Introduction

     Wind erosion is one of the important processes of soil degradation in arid and semi-arid regions. Increased soil surface resistance is a key factor to prevent wind erosion. Mulch can increase the resistance of soil surface against erosive agents by creating a coating on the soil surface. The effectiveness of mulch on wind erosion control is on the quantity, type, and durability of the used in dust sources of Iran for stabilizing soil surface against wind erosion. In recent decades, petroleum mulch has been broadly used for stabilizing soil surface against wind erosion in dust sources of Iran. Bio-polymers (e.g. cellulose hydrogel and biochar) and naturally accessible materials (e.g. nanoclay) as environment-friendly mulches can be an alternative to chemical polymers and petroleum mulches. In arid and semi-arid regions, wetting-drying cycles play a crucial role in soil aggregate formation and strength. However, there have been limited studies assessing the impact of wetting-drying cycles on the durability of applied mulches. The main objective of this study was to assess the effectiveness of different types of mulches, including inorganic montmorillonite nanoclay, chemical polyvinyl acetate polymer, and biological biochar and cellulose hydrogel, at various time intervals. The study aimed to improve the physical and mechanical properties of soil, as well as control wind erosion in a loamy sand soil using a wind tunnel. Additionally, the durability of these mulches was evaluated over time after subjecting them to four wetting-drying cycles.

    Materials and  Methods

     A factorial experiment was conducted based on completely randomized design with three replications. The factors including mulch type (four levels: nanoclay montmorillonite, polyvinyl acetate polymer, biochar and cellulose hydrogel), mulch concentration (Nanoclay montmorillonite: 0, 16 and 32, Polyvinyl Acetate polymer: 0, 8, and 16, biochar and cellulose hydrogel: 0, 65 and 200 g/m2) and duration (21, 42, 63 and 126 days). The soil used in the wind tunnel experiments was collected from a dust source in the southeast of Ahvaz (Site Number 4). Trays measuring 50×30×5 cm were filled with this soil. The soil surface was then uniformly sprayed with an emulsion of Nanoclay and Polyvinyl Acetate. Additionally, biochar and cellulose hydrogel were mixed uniformly with the soil. Water was sprayed on the soil surface to maintain a constant moisture content of 75% of field capacity. After a specified period, soil properties such as mean weight diameter of aggregates, fractal dimension, penetration resistance, and shear strength were measured. The trays were then placed in a wind tunnel, and a wind erosion test was conducted at a wind speed of 20 m/s for a duration of 5 minutes. The amount of soil loss was measured using the weight method. Then, at each time, the best treatment from each mulch (in terms of reducing wind erosion) was selected and subjected to wet and dry cycles (four cycles).

    Results and Discussion

     The results showed a significant interaction effects (p<0.01) of mulch type, mulch concentration and time factors on soil aggregate stability and fractal dimension, penetration resistance, shear strength were significant (p<0.01). Soil loss decreased in soils amended with biochar and cellulose hydrogel and increased in the case of montmorillonite and polyvinyl acetate polymer over the time. The amount of soil loss in soil amended with cellulose hydrogel decreased by 99.3%. The highest amount of soil penetration resistance and shear strength was observed in cellulose hydrogel mulch at the fourth time which were equal to 1038 and 123 kPa, respectively. Over time, the mean weight diameter of aggregates increased in the soil treated with cellulose and biochar hydrogels, but decreased in the polyvinyl acetate and montmorillonite nanoclay treatments. There was a negative correlation between aggregate stability and the fractal dimension of aggregates. In terms of soil loss, at the fourth measurement time, soils modified with cellulose hydrogels, biochar, polyvinyl acetate, and montmorillonite nanoclay experienced reductions of 99%, 71%, 84%, and 85% respectively, compared to the control. After four wet and dry cycles, the soil loss further decreased by 98%, 64%, 76%, and 81% in the respective treatments, compared to the control.

    Conclusion

     In general, it can be concluded that cellulose hydrogel presented the greatest effect on reducing soil loss and controlling wind erosion. In the soils amended with biochar and cellulose hydrogel, the effect of mulches on reducing soil loss increased over the time. However, the opposite results were found in the case of polyvinyl acetate and montmorillonite nanoclay polymers. Therefore, biochar and cellulose hydrogel in the long term and polyvinyl acetate polymer and montmorillonite nanoclay in the short term can control wind erosion. Wet and dry cycles at all durations increased soil loss. But their effect remained on soil loss reduction until the end of the fourth cycle. The results revealed that environmentally friendly biopolymers synthesized from biomass components can be considered as sustainable sources to reduce wind erosion. Bio-polymers are a new window into the use of sustainable biomaterials instead of synthetics in wind erosion control.

    Keywords: Biochar, Cellulose hydrogel, Montmorillonite nanoclay, Polyvinyl acetate polymer, Wind erosion}
  • نسرین کریمیان شمس آبادی، شجاع قربانی*، حمیدرضا متقیان، رامین ایرانی پور، بیژن خلیلی مقدم
    سابقه و هدف

    برای حفظ کارایی خاک و دستیابی به کشاورزی پایدار استفاده از مواد آلی و اصلاح کننده‏‏ های خاک ضروری است. هدف از این پژوهش، مطالعه تاثیر کاربرد زغال زیستی و سرکه چوب بر مقاومت‏ فروروی و پایداری خاکدانه‏ های خاک زیر کشت ذرت علوفه‏ ای بود. بدین منظور پژوهشی در شرایط گلخانه‏ ای در دانشگاه شهرکرد اجرا گردید.

    مواد و روش‏ها: 

    آزمایش به‏ صورت فاکتوریل، در قالب طرح کاملا تصادفی شامل 30 تیمار در 3 تکرار اجرا شد. تیمارهای مورد بررسی شامل سرکه چوب در شش مقدار صفر (W0)، 0.2 (W4)،0.1 (W3)، 0.04 (W2)،0.02 (W1) و 0.4(W5) گرم در کیلوگرم (فاکتور اول) و ماده اصلاحی شامل ماده خام (چوب درختان انار و آلو) در دو سطح 1 (B0 1) و 2 (B0 2) درصد جرمی-‏‏‏‏ جرمی و زغال زیستی در دو سطح 1 (B1) و 2 (B 2) درصد جرمی-‏‏‏‏ جرمی (فاکتور دوم) بود. مقاومت‏ فروروی خاک بر روی نمونه‏ های دست نخورده در مکش‏های 0، 10، 50، 100، 500، 1000 و 1500 کیلوپاسکال بوسیله دستگاه فرو‏سنج و میانگین وزنی قطر خاکدانه‏ ها نیز به ‏وسیله الک خشک اندازه‏ گیری شد.

    یافته‏ ها:

     نتایج نشان داد اثر اصلی کاربرد سرکه چوب و ماده اصلاحی (شامل ماده خام (چوب درختان انار و آلو) و زغال زیستی) و اثر متقابل کاربرد سرکه چوب و ماده اصلاحی (ماده خام و سرکه چوب) بر جرم مخصوص ظاهری خاک، پایداری خاکدانه‏ ها و مقاومت‏ فروروی خاک در مکش‏ های 0، 10، ،50، 100 و 500 کیلوپاسکال در سطح احتمال 1درصد معنی‏ دار بود. به‏ طوری که کاربرد سرکه چوب و ماده اصلاحی باعث کاهش جرم مخصوص ظاهری خاک و افزایش پایداری خاکدانه‏ ها گردید، بیشترین پایداری خاکدانه مربوط به تیمار W2B2 بود که پایداری خاکدانه‏ ها را 150 درصد نسبت به شاهد افزایش داد. همچنین کاربرد همزمان سرکه چوب و ماده اصلاحی باعث کاهش مقاومت‏ف روروی خاک شد. به‏ نحوی که در مکش‏ های 0، 10، ،50، 100 و 500 کیلوپاسکال بیشترین کاهش مقاومت‏ فروروی مربوط به تیمار W5B2 بود که به ترتیب مقاومت‏ فروروی خاک 81.70، 82.89، 68.89، 78.65 و 65.59 درصد در مقایسه با شاهد کاهش یافت.

    نتیجه‏ گیری:

     سرکه چوب و زغال زیستی دارای کربن‏آلی بالایی هستند. که به دلیل نقش مواد آلی در افزایش پایداری خاکدانه‏ ها و ایجاد خاکدانه‏ های بزرگتر و افزایش میانگین وزنی قطر خاکدانه ‏ها در اثر افزایش نیروی چسبندگی بین خاکدانه ‏ها توسط ترکیبات موجود است. بنابراین، زغال زیستی و سرکه چوب از طریق افزایش کربن‏ آلی خاک و کاهش جرم مخصوص ظاهری خاک باعث کاهش مقاومت‏ف روروی خاک شدند.

    کلید واژگان: پایداری خاکدانه ‏ها, زغال زیستی, سرکه چوب, مقاومت ‏فروروی خاک}
    Nasrin Karimian, Hamidreza Motaghian, Ramin Iranipour, Bijan Khalilimoghaddam
    Background and objectives

    The application of organic matter and soil conditioners is essential to maintain soil efficiency and achieve sustainable agriculture. The aim of this study was to investigate the effect of application of biochar and wood vinegar on penetration resistance and stability of soil aggregates under forage corn cultivation.

    Materials and methods

    For this purpose, a study was conducted in greenhouse conditions at ShahreKord University. The experiment was performed as a factorial experiment in a completely randomized design with 30 treatments in 3 replications. The studied treatments included wood vinegar in 6 amounts of zero (W0), 0.02 (W1), 0.04 (W2), 0.1 (W3), 0.2 (W4) and 0.4 (W5) g/Kg (first factor) and conditioner including raw material (pomegranate and plum wood) in 2 levels 1 (B01) and 2 (B02) weight-weight percentage and biochar in 2 levels 1 (B1) and 2 (B2) weight-weight percentage (second factor) was applied. Soil penetration resistance of the undisturbed samples at 0, 10, 50, 100, 500, 1000 and 1500 Kpa matric suctions by penetrometer and mean weight diameter of aggregates by dry sieving was measured.

    Results

    The results showed that the main effect of wood vinegar and conditioner (raw material (pomegranate and plum wood) and biochar) application and the interaction effect of wood vinegar and conditioner (raw material (pomegranate and plum wood) and biochar) application on bulk density and aggregate stability and soil penetration resistance at 0,10, 50, 100 and 500 Kpa matric suctions were significant at the level of 1%. The application of wood vinegar and raw material increased bulk density and aggregate stability that the highest aggregate stability was related to W2B2 treatment, which increased the stability of aggregates by150% of the control. Also the application of wood vinegar and raw material increased the reduction of soil penetration resistance. So that at 0, 10, 50, 100 and 500 Kpa matric suctions, the greatest decrease in penetration resistance was related to W5B2 treatment, which soil penetration resistance was observed in 81.7, 82.89, 86.89, 78.65 and 78.65% of the control.

    Conclusion

    Wood vinegar and biochar has high organic carbon, which is effective in increasing the aggregates stability and creating larger aggregates and increasing mean weight diameter of aggregates and the cause can be attributed to the increase of the bonding force between the aggregates by the compounds in organic matter. Also, biochar and wood vinegar reduced soil penetration resistance by increasing soil organic carbon and reducing soil bulk density.

    Keywords: Biochar, Penetration resistance, Structure Stability, Wood Vinegar}
  • سروش سلیمانیان، زهرا گنجی نوروزی*، وجیهه درستکار، محمدهادی موحدنژاد، ماشالله رضاکاظمی

    با افزایش روزافزون جمعیت و افزایش مصرف آب در بخش های کشاورزی و صنعت، ورود آلاینده های مختلف به محیط زیست و منابع آب وخاک افزایش یافته است. در این مطالعه با روش جذب، حذف فلز سرب از آب توسط سه جاذب رس سپیولیت، زغال زیستی ذرت و کمپلکس رس- زغال زیستی ذرت بررسی شد. برای این منظور آزمایش مربوط به هم دماهای جذب و سینتیک جذب توسط سه جاذب موردمطالعه انجام شد. با افزایش غلظت در سرب از 50 تا 1500 میلی گرم بر لیتر ظرفیت جذب جاذب ها افزایش، اما درصد جذب کاهش یافت. نتایج نشان داد که بیشترین ظرفیت جذب در سرب مربوط به جاذب زغال زیستی ذرت می باشد، این در حالی است که کمپلکس رس- زغال زیستی از جاذب رس ظرفیت جذب بیشتری داشت. جهت مطالعه فرآیند جذب، هم دماهای لانگمویر و فروندلیچ برای هر جاذب بررسی گردید و مشخص شد جذب سرب توسط جاذب ها از هر دو مدل تبعیت می کند اما مدل لانگمویر با داشتن بالاترین ضریب تبیین (R2) و کمترین مجموع مربعات خطای معیار (SSE) بهترین برازش را با داده های آزمایشگاهی نشان داد. اثر زمان تماس با جاذب بر میزان جذب بررسی و مشخص شد که راندمان جذب با افزایش زمان تماس افزایش یافت. برازش مدل های سینتیک شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ و پخشیدگی درون ذره ای برای سرب در غلظت های 600، 1000 و 1500 میلی گرم بر لیتر در زمان های 30 تا 1440 دقیقه انجام یافت. مدل الوویچ در غلظت 500 میلی گرم بر لیتر سرب و مدل شبه مرتبه دوم در غلظت های 1000 و 1500 میلی گرم بر لیتر بهترین برازش را با داده های آزمایشگاهی نشان داد. در غلظت های پایین، کمپلکس رس-زغال زیستی عملکرد بهتری در جذب نشان داد ولی با افزایش غلظت سرب، زغال زیستی جاذب بهتری نسبت به دو جاذب دیگر بود.

    کلید واژگان: سرب, جاذب, سپیولیت, زغال زیستی, مدل لانگمویر, مدل الوویچ, مدل سینتیک جذب}
    Soroosh Soleymani, Zahra Ganji *, Vajiheh Dorostkar, MohamadHadi Movahednejad, Mashallah Rezakazemi

    Increasing population and water consumption in agriculture and industry sectors enhanced the entry of various pollutants into the environment and water resources. In this study, the removal of lead from water by three adsorbents, sepiolite clay, corn biochar, and corn biochar-clay complex were investigated. For this purpose, the adsorption isotherms and kinetics were performed by the three studied adsorbents. By increasing the concentration in lead from 50 to 1500 mg L-1, the absorption capacity of the adsorbents increased, but the absorption percentage decreased. The results showed that the lead highest absorption capacity is related to the corn biochar adsorbent, while the clay-biochar complex had a higher absorption capacity than the clay adsorbent. To study the absorption process, Langmuir and Freundlich's isotherms were checked for each adsorbent and it was found that the absorption of lead follows both models, but the Langmuir model with the highest coefficient of explanation (R2) and the lowest sum of squared standard error (SSE) has the best fit. The effect of contact time with the adsorbent on the absorption rate was investigated and it was found that the absorption efficiency increased with increasing contact time. The pseudo-first-order, pseudo-second-order, Elovich and intraparticle diffusion kinetic models were fitted for lead at concentrations of 600, 1000 and 1500 mg L-1 in 30 to 1440 min. The Elovich model at the concentration of 500 mg/L and the pseudo-second order model at the concentrations of 1000 and 1500 mg/L showed the best fit with the laboratory data. At low concentrations, the clay-biochar complex showed better absorption performance, but biochar was a better absorber with increasing lead concentration than the other two adsorbents.

    Keywords: : lead, Adsorbent, Sepiolite, Biochar, Langmuir model, Elovich model, adsorption kinetics model}
  • شجاع قربانی دشتکی*، نسرین کریمیان شمس آبادی، حمیدرضا متقیان، رامین ایرانی پور، بیژن خلیلی مقدم
    سابقه و هدف

    سیاست‏ های مختلف کشاورزی خواستار به حداقل رساندن خطرات زیست‏محیطی ناشی از استفاده مداوم از سموم دفع آفات و سایر مواد شیمیایی مصنوعی و به دنبال روش‏ های جایگزین هستند. سرکه چوب و زغال زیستی می‏ توانند در کشاورزی ارگانیک و به‏ عنوان اصلاح‏ کننده خاک استفاده شود. هدف از این پژوهش مطالعه تاثیر کاربرد توام زغال زیستی و سرکه چوب بر برخی ویژگی‏ های شیمیایی و بیولوژیکی خاک زیرکشت ذرت علوفه‏ ای بود.

    مواد و روش‎ ها:

     بدین منظور تحقیقی در شرایط گلخانه ‏ای اجرا شد. آزمایش به ‏صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار اجرا شد. تیمارهای موردبررسی شامل سرکه چوب در شش مقدار صفر (W0)، 0/02 (W1)، 0/04 (W2)، 0/1(W3)، 0/2 (W4) و 0/4 (W5) گرم در کیلوگرم (فاکتور اول) و ماده اصلاحی شامل ماده خام (چوب درختان انار و آلو) در دو سطح یک (B0 1) و دو (B0 2) درصد جرمی و زغال زیستی (زغال زیستی تهیه ‏شده از چوب درختان انار و آلو در دمای 450 درجه سانتی‏گراد) در دو سطح یک (B1) و دو (B 2) درصد جرمی (فاکتور دوم) اعمال شد. خصوصیات شیمیایی مانند اسیدیته، قابلیت هدایت الکتریکی، کربن آلی، نیتروژن کل، سدیم محلول، پتاسیم محلول، کلسیم محلول، منیزیم محلول و فسفر قابل استفاده، خصوصیات میکروبیولوژی خاک مانند تنفس پایه و کربن زیست‏توده میکروبی خاک و خصوصیات ظاهری گیاه مانند ارتفاع گیاه، قطر ساقه، وزن تر و وزن خشک گیاه ذرت علوفه ‏ای نیز اندازه‏ گیری شد.

    یافته‏ ها:

     نتایج نشان داد با کاربرد هم‏زمان سرکه چوب و ماده اصلاحی، pH(3/5%)، قابلیت هدایت الکتریکی، کربن آلی، کلسیم محلول، منیزیم محلول، تنفس پایه و کربن زیست‏توده میکروبی خاک افزایش یافت. بیشترین افزایش قابلیت هدایت الکتریکی، کلسیم محلول، منیزیم محلول و کربن آلی خاک در تیمار W5B2 بود که نسبت به شاهد 5/3، 3/9، 2/2 و 3/6 برابر شد. همچنین تنفس پایه طی یک ماه انکوباسیون در هر سه فاصله زمانی بیشترین مقدار CO2 متصاعد شده مربوط به تیمار W5B2 بود. به‏ طوری‏که در 10 روز اول، دوم و سوم میزان تنفس میکروبی خاک در تیمار W5B2 به ترتیب 6/91، 6/54 و 6/4 برابر بیشتر از شاهد شد. در گیاه نیز استفاده هم‏زمان سرکه چوب و زغال زیستی باعث افزایش قطر ساقه، وزن تر و وزن خشک گیاه گردید. درحالی‏که کاربرد توام سرکه چوب و ماده خام باعث کاهش قطر ساقه، وزن تر و وزن خشک گیاه در مقایسه با شاهد شد. کاربرد ماده اصلاحی به ‏تنهایی نیز باعث افزایش سدیم محلول، پتاسیم محلول، آهن، مس، روی، منگنز و کاهش فسفرقابل استفاده و نیتروژن کل خاک گردید. 

    نتیجه‏ گیری:

     نتایج نشان داد، تاثیر کاربرد زغال زیستی و سرکه چوب بر افزایش غلظت عناصر و بهبود ویژگی‏ های کیفی خاک و گیاه به مقدار عناصر غذایی، کربن آلی موجود در زغال زیستی و سرکه چوب، pH خاک و مقدار مصرف آن‏ ها وابسته است. با توجه به تاثیر مثبت زغال زیستی و سرکه چوب بر افزایش کربن آلی خاک، افزایش در دسترس بودن عناصرغذایی، تحریک فعالیت میکروبی خاک و افزایش رشد گیاه استفاده از زغال زیستی و سرکه چوب در خاک ‏های آهکی ایران توصیه می ‏شود.

    کلید واژگان: زغال زیستی, سرکه چوب, کربن زیست توده میکروبی, گرماکافت}
    Nasrin Karimian, Hamidreza Motaghian, Ramin Iranipour, Bijan Khalili Moghadam
    Background and Objectives

    Different agricultural policies tend to minimize the environmental risks caused by the continuous use of pesticides and other synthetic chemicals and look for alternative methods. Wood vinegar and biochar can be used in organic agriculture as soil conditioners. This study aimed to investigate the effect of biochar and wood vinegar on some chemical and microbiological properties of soil under forage corn cultivation.

    Materials and Methods

    For this purpose, a research was carried out in greenhouse condition. The experiment was a factorial experiment in a completely randomized design in 3 replications. The studied treatments include wood vinegar in 6 amounts of zero (W0), 0.02 (W1), 0.04 (W2), 0.1 (W3), 0.2 (W4), and 0.4 (W5) g/Kg (first factor) and soil conditioner including raw material (wood of pomegranate and plum trees) in 2 levels 1% (B01) and 2% (B02) amounts and biochar (biochar prepared from pomegranate and plum trees at temperature 4500C) was applied at 2 levels of 1% (B1) and 2% (B2) amounts (second factor). The chemical properties of the soils such as soil acidity (pH), electrical conductivity (EC), soil organic carbon (OC), total nitrogen (TN), soluble sodium (Na+), soluble potassium (K+), soluble calcium (Ca+2), soluble magnesium (Mg+2) and available phosphorous (P); and the soil microbiological properties including basal respiration and microbial biomass carbon and the physical characteristics of forage corn such as height, stem diameter, dry weight, and wet weight were measured.

    Results

    The results showed that co-application of conditioner and wood vinegar increased soil acidity (5.3%), electrical conductivity (EC), soluble calcium (Ca+2), soluble magnesium (Mg+2), organic carbon (OC), basal respiration, and microbial biomass carbon. The most significant increase in electrical conductivity (EC), soluble calcium (Ca+2), soluble magnesium (Mg+2), and organic carbon (OC) were observed in W5B2 treatment, which were 5.3, 3.9, 2.2, 3.6, and 7.2 times more than the control. Also, the basal respiration with the highest amount of emitted CO2 during one month of incubation in all three times intervals was observed in W5B2 treatment. So that in the first, second, and third ten days, the rate of soil microbial respiration in W5B2 treatment was observed 6.91, 6.54, and 6.4 times more than the control, respectively. The co-application of wood vinegar and biochar led to increase in the stem diameter, dry weight, and wet weight of the plant. In contrast, the co-application of wood vinegar and the soil conditioner decreased the plant's stem diameter, wet and dry weight compared to the control. Addition of conditioner material alone increased soluble sodium (Na+), soluble potassium (K+), Fe, Cu, Zn, and Mn, while decreasing total nitrogen (TN) and available phosphorous (P).

    Conclusion

    The results illustrated that the effect of using biochar and wood vinegar on increasing, the concentration of elements and improving the qualitative characteristics of soil and plants depends on the amount of nutrients, organic carbon in biochar and wood vinegar, soil acidity and their consumption. Considering the positive effect of biochar and wood vinegar on increasing soil organic carbon, increasing the availability of nutrients, stimulating soil microbial activity and increasing plant growth, it is recommended to use biochar and wood vinegar in calcareous soils of Iran.

    Keywords: Biochar, microbial biomass carbon, Wood Vinegar, Pyrolysis}
  • ایمان حسن پور، محمدعلی حاج عباسی*، مهران شیروانی، محمدمهدی مجیدی
    سابقه و هدف

    هدف از کاربرد اصلاح کننده های آلی مانند زغال زیستی تثبیت کربن، بهبود حاصلخیزی خاک، جذب آلاینده ها، بهبود ویژگی های فیزیکی خاک و افزایش تولید محصولات کشاورزی می باشد. بیوچار زغال زیستی حاصل از گرماکافت ترکیبات آلی است. زغال های زیستی عمدتا در دمای زیاد تولید شده و دارای خاصیت قلیایی می شوند و مناسب خاک های اسیدی هستند. اما اگر مواد اولیه در دمای کم گرماکافت شوند زغال زیستی حاصل می تواند خاصیت اسیدی داشته و در خاک های آهکی مورد استفاده قرار گیرد. مطالعه حاضر با هدف بررسی تاثیر دو نوع زغال زیستی شلتوک برنج و مخروط کاج به عنوان اصلاح کننده بر ویژگی های فیزیکی دو خاک آهکی در استان اصفهان انجام شد.

    مواد و روش ها

    بر اساس آزمایش های اولیه، زغال زیستی شلتوک برنج (5.64 = pH) و مخروط کاج (6.56 = pH) تولید شده در دمای 300 درجه سانتی گراد برای این پژوهش انتخاب شدند. برای تهیه زغال های زیستی از کوره مخصوص تولید زغال زیستی در فشار دو اتمسفر و بدون حضور اکسیژن استفاده گردید. این پژوهش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل دو نوع زغال زیستی (مخروط کاج و شلتوک برنج) در مقادیر یک، سه و شش درصد (گرم بر گرم)، دو نوع خاک (با بافت های لوم شنی، تیران و لوم رسی، لورک) و دو زمان انکوباسیون یک و شش ماه به همراه چهار شاهد و مجموعا 28 نمونه بودند. خاک های تیمار شده با زغال زیستی در دمای 25 درجه سانتی گراد و رطوبت 60% ظرفیت مزرعه درون انکوباتور نگهداری شدند. در پایان دوره انکوباسیون، درصد رطوبت خاک در شرایط ظرفیت مزرعه و نقطه پژمردگی دایم و همچنین آب قابل دسترس با استفاده از دستگاه های جعبه شن-کایولین و صفحات فشاری اندازه گیری شد.

    یافته ها

    کاربرد زغال زیستی در هر دو خاک قلیایی توانست برخی ویژگی های فیزیکی خاک را بهبود ببخشد. تیمار زغال زیستی مخروط کاج و شلتوک برنج با خاک ها به مقدار 3% و 6%، سبب افزایش معنی دار آب قابل دسترس (AW) در خاک لوم شنی نسبت به شاهد شد. همچنین، کاربرد زغال زیستی باعث افزایش معنی دار شاخص کیفیت فیزیکی پیشنهادی دکستر (SDexter) برازش شده با مدل ونگنختن-معلم در مقدار 6% زغال زیستی در خاک لوم شنی و و مقادیر 3% و 6% در خاک لوم رسی نسبت به شاهد شد. استفاده از زغال زیستی باعث شد کیفیت فیزیکی خاک بر اساس شاخص دکستر از وضعیت ضعیف به خیلی خوب تغییر کند.

    نتیجه گیری

    در این مطالعه با افزودن 6 درصد زغال زیستی شلتوک برنج به خاک لوم رسی و زمان 30 روز انکوباسیون، کیفیت خاک بهبود یافته است. بنابراین و با توجه به نتایج بدست آمده می توان زغال زیستی تولید شده از مخروط کاج و شلتوک برنج را به عنوان یک ماده بهساز مناسب برای ارتقاء ویژگی های فیزیکی خاک های آهکی منطقه توصیه نمود.

    کلید واژگان: اصلاح کننده خاک, بیوچار اسیدی, پسماندهای کشاورزی, زغال زیستی, کیفیت فیزیکی خاک}
    Iman Hasanpour, Mohammad Ali Hajabbasi *, Mehran Shirvani, Mohammad Mahdi Majidi
    Background and objectives

    The purpose of incorporating organic modifiers such as biochar with soil is stabilizing carbon, improving fertility, absorbing pollutants, and consequently increasing crop production. Biochar is a biofuel and the resultant of organic matters thermocouples. Biochars are produced in high temperature ovens and are commonly alkaline and so suitable for the acidic soils. However, if the raw materials are heated at low temperatures, the resulting biochar can be acidic and useful for modifying calcareous soils. The aim of this study was to investigate the effect of two types of acidic biochars of rice husk and pine cone for modifying the physical properties of two calcareous soils of Isfahan province.

    Materials and methods

    Based on a preliminary experiment, rice husk biochar (pH=5.64) and pine cone biochar (pH=6.56) produced at 300°C were selected for this study. The experiment was performed in a completely randomized factorial design with three replications. Treatments included two types of biochar (pine cone and rice husk) mixed with soil at one, three and six percent (g/g), two types of soil (a sandy loam, Tiran and a clay loam, Lavark), and two incubation periods of one and six months, with 4 controls and a total of 28 pots. The treated soils were kept in an incubator at 25°C and 60% of field (pot) capacity. At the end of the incubation periods, the soil moisture contents at field capacity and the permanent wilting point were measured respectively using sand-kaolin box and pressure plate devices and then soil available water contents was calculated.

    Results

    The results showed that the addition of biochars improved some physical properties of soils. The treatment of the soils with 3% and 6% of biochars caused significant increases in the available water (AW) in the sandy loam soils compared to the control. The physical quality index of Dexter (SDexter) fitted by van Genuchten–Mualem was significantly increased in the sandy loam soil amended with 6% of the biochars and in the clay loam soil amended with 3% and 6% of the biochars. The use of biochars also improved the physical quality of the soil, described by the Dexter index, from poor to very good.

    Conclusion

    The results of this study showed that addition of 6% rice husk biochar to the clay loam soil and at the 30 days incubation period, could improve soil properties. Therefore, according to these findings, the biochars produced from pine cones and rice husk can be suggested as a suitable conditioner for improving physical properties of the regional calcareous soils.

    Keywords: Acidic biochar, Agricultural wastes, Biochar, soil conditioner, soil physical quality}
  • سروش سلیمانیان، زهرا گنجی نوروزی*، وجیهه درستکار، محمدهادی موحدنژاد، ماشالله رضاکاظمی
    با افزایش روز افزون جمعیت و افزایش مصرف آب در بخش های کشاورزی و صنعت، ورود آلاینده های مختلف به محیط زیست و منابع آب و خاک افزایش یافته است. از جمله آلاینده ها می توان به فلز سنگین کادمیوم اشاره کرد که علاوه بر سمیت، مشکلات عمده ای را بر سلامت موجودات زنده می توانند ایجاد کنند. در این مطالعه با روش جذب، حذف این فلز کادمیوم از آب توسط سه جاذب رس سپیولیت، زغال زیستی ذرت و کمپلکس رس و زغال زیستی ذرت بررسی شد. برای این منظور آزمایش مربوط به هم دماهای جذب و سینتیک جذب توسط سه جاذب مورد مطالعه انجام شد. پارامترهای موثر بر فرآیند جذب شامل: قابلیت جاذب ها با تغییر غلظت اولیه محلول کادمیوم و حضور جاذب ها با تغییرات زمان تماس بررسی شد. ظرفیت جذب جاذب ها با افزایش غلظت کادمیوم از 150 تا 800 میلی گرم بر لیتر افزایش، اما درصد جذب با افزایش غلظت کاهش یافت. نتایج نشان داد که بیشترین ظرفیت جذب در کادمیوم مربوط به جاذب زغال زیستی ذرت می باشد، این در حالی است که جاذب کمپلکس رس و زغال زیستی از جاذب رس ظرفیت جذب بیشتری داشت. جهت مطالعه فرآیند جذب، همدماهای لانگمویر و فروندلیچ برای هر عنصر و جاذب بررسی گردید و مشخص شد جذب کادمیوم توسط جاذب ها از هر دو مدل تبعیت می کنند. مدل فروندلیچ با داشتن بالاترین ضریب تبیین (R2) و کمترین مجموع مربعات خطای معیار (SSE) بهترین برازش را با داده های آزمایشگاهی نشان داد. اثر زمان تماس جاذب بر میزان جذب بررسی و مشخص شد که راندمان جذب با افزایش زمان تماس افزایش یافت. برازش مدل های سینتیک شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ و پخشیدگی درون ذره ای برای کادمیوم در غلظت های 150 و 600 میلی گرم بر لیتر در زمان های 30 تا 1440 دقیقه انجام یافت. مدل الوویچ در غلظت های 150 و 600 میلی گرم بر لیتر کادمیوم بهترین برازش را با داده های آزمایشگاهی نشان داد. در غلظت های 150 کمپلکس رس-زغال زیستی عملکرد بهتری در جذب از خودش نشان داد ولی در بقیه غلظت های کادمیوم، زغال زیستی جاذب بهتری نسبت دو جاذب دیگر بود. بر مبنای نتایج استنباط شده از آزمایش های جذب می توان بیان کرد بیوچار ذرت نسبت به کمپلکس رس و بیوچار و کمپلکس رس و بیوچار نسبت به رس قابلیت بالایی در حذف فلزات سنگین از آب های آلوده دارد که می توان از این جاذب ها به عنوان یک ماده ارزان قیمت و موثر در حذف آلاینده های نظیر کادمیوم استفاده کرد.
    کلید واژگان: کادمیوم, زغال زیستی, کمپلکس رس-زغال زیستی, سینتیک, مدل لانگمویر و فروندلیچ}
    Soroush Soleymanian, Zahra Ganji Norouzi *, Vajiheh Dorostkar, Mohamad Hadi Movahednejad, Mashallah Rezakazemi
    With increasing population and water consumption in agriculture and industry, the entry of various contaminants into the environment and soil and water resources has been increased. Cadmium heavy metal is known as one of the polluting elements. In addition to toxicity, it has adverse effects on the health of living organisms, too. In this study, the adsorption method was investigated by the three adsorbents of sepiolite clay, corn biochar, and clay and corn biochar complex on the removal of cadmium metal from water. For this purpose, experiments related to adsorption isotherms and adsorption kinetics were performed by the three adsorbents. Parameters affecting the adsorption process include type of adsorbent, change in initial concentration of cadmium solution, and changes in adsorbent contact time were investigated. The adsorption capacity of the adsorbents increased with increasing cadmium concentration from 150 to 800 mg/l, but the adsorption percentage decreased with increasing concentration. The results showed that the highest adsorption capacity in cadmium was related to corn biochar, while the clay-biochar adsorbent had more adsorption capacity than clay adsorbent. Langmuir and Freundlich isotherms for each element and adsorbent were investigated to study the adsorption process. It was found that the adsorption of cadmium by the adsorbents follows both models. Freundlich model with the highest coefficient of determination (R2) and the lowest sum of squares of standard error (SSE) showed the best fit with laboratory data. The effect of adsorbent contact time on the adsorption rate was investigated and found that the adsorption efficiency increased with increasing contact time. Fitting quasi-first-order, quasi-second-order, Elovitch, and intra-particle dispersion models for cadmium at concentrations of 150 and 600 mg/l was performed at 30 to 1440 min. The Elovich model at concentrations of 150 and 600 mg/l cadmium showed the best fit with laboratory data. At concentrations of 150, clay-biochar complexes showed better adsorption performance, but at other concentrations of cadmium, biochar was a better adsorbent than the other two adsorbents. Based on the results inferred from adsorption experiments, it can be stated that the corn biochar compared to clay and biochar and clay and biochar complex compared to clay has a high ability to remove heavy metals from contaminated water, which can be used as a cheap and practical material used to remove contaminants such as cadmium.
    Keywords: Cadmium, Biochar, Clay-Biochar complex, kinetics, Langmuir & Freundlich model}
  • زهرا نوری، محمدامیر دلاور، یاسر صفری*

    در پژوهش حاضر، امکان اصلاح برخی ویژگی های شیمیایی یک خاک شور و سدیمی طی افزودن سطح پنج درصد وزنی بقایای یونجه و دو نوع بیوچار تولید شده از باگاس نیشکر و پوست گردو به صورت مستقل و همزمان با گچ، سولفات آلومینیم و مخلوط این دو بررسی شد. این پژوهش در سه تکرار در قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی به صورت گلدانی انجام شد. نمونه های خاک پس از اعمال تیمارها به مدت چهار ماه در رطوبت ظرفیت مزرعه خوابانیده و برخی از مهم ترین ویژگی های شیمیایی خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بقایای یونجه بیشترین کارایی را در کاهش پ هاش خاک داشته و کاربرد مخلوط این نوع بقایا با گچ مقدار پ هاش خاک را از 13/9 در تیمار شاهد به 24/7 کاهش داد. تیمارهای گچ، سولفات آلومینیم و مخلوط این دو با افزایش غلظت یون هایی از جمله کلسیم و سولفات موجب افزایش غلظت الکترولیت خاک و درنتیجه افزایش قابلیت هدایت الکتریکی تا حدود سه برابر بیشتر از تیمار شاهد شدند. تیمارهای مورد استفاده با جایگزینی برخی یون ها به جای سدیم تبادلی موجب افزایش غلظت سدیم محلول و درنتیجه بالا رفتن نسبت جذب سدیم خاک شدند. بیشترین افزایش نسبت جذب سدیم را کاربرد همزمان بیوچار پوست گردو و گچ رقم زده و این ویژگی را از 6/22 در تیمار شاهد تا 3/54 افزایش داد. آزادسازی پتاسیم از تیمارهای آلی و بهبود شرایط عمومی خاک در پی افزودن تیمارهای شیمیایی موجب افزایش پتاسیم تبادلی خاک شد؛ درحالی که افزایش فسفر قابل دسترس خاک کمتر تحت تاثیر کاربرد تیمارهای شیمیایی قرار گرفت. در مجموع، به نظر می رسد که اثرات اصلاحی تیمارهای آلی و معدنی مورد استفاده تکمیل کننده یکدیگر هستند و از این رو، کاربرد همزمان آنها نه تنها ویژگی های نامطلوب شیمیایی خاک های شور و سدیمی را بهبود می دهد، بلکه افزایش کیفیت حاصلخیزی این خاک ها را نیز رقم می زند.

    کلید واژگان: اصلاح خاک, باگاس نیشکر, پوست گردو, زغال زیستی, گرماکافت}
    Z. Noori, M. A. Delavar, Y. Safari*

    The present study was intended to improve the chemical properties of a saline-sodic soil using the individual application of alfalfa residue and two biochars produced from sugarcane bagasse and walnut shell, at the weighting ratio of 5%; their concomitant application with gypsum, aluminum sulfate and the mixture of these two chemical amendments was considered. The experiment was conducted in three replications using the factorial experiment in a completely randomized design. After four months of incubation, the soil samples were measured for their main chemical properties. The results showed that alfalfa residues were the most effective treatment to reduce the soil pH; so the concomitant application of this organic amendment with gypsum lowered the soil pH from 9.13 in the control (untreated soil) to 7.24. It was also observed that the addition of gypsum and/or aluminum sulfate to the soil led to the increase of the soil electrolyte concentration and consequently, the increase of soil electrical conductivity to three times greater than control, through an increase of ions, like calcium and sulfate in the soil solution. Increasing the soluble sodium concentration by replacing exchangeable sodium by other similar ions showed that the studied treatments enhanced the sodium adsorption ratio (SAR), which could be regulated by washing. Concomitant application of the walnut-shell biochar with gypsum had the most increasing effect on the soil SAR, enhancing it from 22.6 in the control to 54.3. Potassium was released from organic amendments, improving the soil general conditions; addition of chemical amendments elevated soil exchangeable potassium contents; however, the elevated soil available phosphorus contents were less influenced by chemical amendments application. As the conclusion, it seems that the positive impacts of the applied chemical and organic amendments would supplement each other; as a result, the concurrent use of both treatments not only improves the bad soil chemical properties, but also enhances the soil fertility.

    Keywords: Soil remediation, Sugarcane bagasse, Walnut shell, Biochar, Pyrolysis}
  • شجاع قربانی دشتکی*، مهدیس توژی، حمیدرضا متقیان، احمدرضا قاسمی

    خشکسالی و تنش حاصل از آن یکی از مهم ترین و رایج ترین تنش های محیطی بوده که ویژگی های مختلف خاک و در نتیجه تولیدات کشاورزی را با محدودیت روبرو می سازد. پژوهشگران به منظور بهینه نمودن ویژگی های خاک و کم نمودن اثر تنش های یادشده از اثر بهساز های آلی از جمله زغال زیستی استفاده نموده اند. پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر زغال زیستی و ماده خام چوب درخت گردو و پوست سبز میوه آن بر منحنی رطوبتی و پارامتر های هیدرولیکی خاکی با بافت شنی در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. زغال زیستی مورد استفاده در دمای 400 درجه ی سلسیوس و مدت زمان دو ساعت در شرایط محدودیت اکسیژن تهیه شد. بهسازها (چوب درخت گردو و پوست سبز میوه گردو و زغال های زیستی حاصل از آن ها) در نسبت های یک و دو درصد وزنی/وزنی (معادل صفر، 36 و 72 تن در هکتار) در سه تکرار با خاک مخلوط و به مدت 120 روز در شرایط گلخانه انکوبه شدند. پس از آن، منحنی رطوبتی نمونه ها با دستگاه جعبه شنی و صفحات فشاری اندازه گیری شد. آنالیز آماری داده ها نشان داد ویژگی های جرم ویژه ظاهری، تخلخل، پایداری خاکدانه ها در حالت تر و پارامتر های معادله ون گنوختن به جزء پارامتر رطوبت باقی مانده در تیمار های زغال زیستی نسبت به تیمار شاهد تفاوت معنی داری داشتند. به طوری که با کاربرد دو درصد زغال زیستی پوست سبز گردو جرم ویژه ظاهری 17 درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش و تخلخل کل خاک به ترتیب 13 و 11 درصد افزایش یافت. کاربرد دو درصد زغال زیستی بیش ترین تاثیر را بر منحنی رطوبتی خاک داشت. همچنین، افزودن زغال زیستی به خاک باعث افزایش چشمگیر نگهداشت آب خاک در مکش های کم شد و با افزایش مکش تفاوت در رطوبت خاک بین تیمارهای مختلف کاهش یافت. با توجه به اینکه منحنی رطوبتی در مکش های کم متاثر از حجم منافذ درشت و ساختمان خاک است می توان گفت که افزودن زغال زیستی موجب افزایش منافذ درشت خاک گردید. به کار گیری مقادیر مناسب زغال زیستی به عنوان یک بهساز خاک کشاورزی تا حدی می تواند ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی خاک های شنی مناطق نیمه خشک را بهبود بخشد.

    کلید واژگان: زغال زیستی, چوب گردو, پوست سبز میوه گردو, منحنی مشخصه رطوبتی, ویژگی های فیزیکی}
    Shoja Ghorbani Dashtaki *, Mahdis Tozhi, Hamidreza Motaghian, Ahmadreza Ghasemi

    Drought and the resulting stress are one of the most important and common environmental stresses which limit agricultural production. Researchers have used organic amendments such as biochar to improve soil properties and reduce the effects of the undesirable stresses. The purpose of this study was to investigate the effect of using the provided biochar of walnut wood and walnut green shell on retention curve and hydraulic parameters of a sandy soil in completely randomized design. For this purpose, the biochar were produced at 400 0C for 2 h. The amendments (walnut wood and walnut green shell and their biochar) at 1 and 2 w/w% ratios (36 and 72 t ha-1, respectively) were mixed with soil sample in three replications and were incubated for 120 days in greenhouse conditions. The retention curve of the incubated soils was measured using sandbox and pressure plates apparatus. Statistical analysis showed that the applied biochar had significant effects on bulk density, porosity, stability of aggregates in wet sieving, and van Genuchten’s parameters (except residual moisture parameter). Application of 2% walnut green shell biochar led to 17% reduction in bulk density (17%) compared to the control and increased the total soil porosity. Application of 2% biochar had the highest effect on the soil water retention curve. Also, the addition of biochar significantly increased soil water retention at low tension and decreased the difference in soil moisture content between treatments. Since water retention curve in lower tension is affected by coarse soil pores and soil structure it could be concluded that addition of biochar improved soil structure and increased coarse soil porosity. Application of appropriate biochar as an amendment in agricultural soil can partially improve the physical and hydraulic properties of sandy soils in semiarid region.

    Keywords: Biochar, Physical properties, Walnut green shell, Walnut wood, Water retention curve}
  • علی اکبر صفری سنجانی*، مونا فرجی، محسن نایل، محسن شکل آبادی
    این پژوهش با هدف شناخت دگرگونی بخش های گوناگون کربن آلی در خاک چراگاه های سوخته و نسوخته انجام شد. جایگاه نمونه برداری شده یک بالاپی (توپوسکوینس) در چراگاهی در دامنه الوند و در نزدیکی روستای حیدره همدان بود که در ماه مهر سال 94 دچار آتش سوزی با شدت کم شده بود. نمونه های خاک از دو بخش سوخته و نسوخته، در دو فصل: پاییز (آذر 1394؛ دو ماه پس از آتش سوزی) و بهار (خرداد 1395؛ نه ماه پس از آتش سوزی)، از 3 جایگاه: بالا، پایین و میان تپه، از 2 جای: زیرسایه انداز بوته و میان بوته ها، از دو لایه: 0 تا 5 و 5 تا 10 سانتی متری و در 3 تکرار گردآوری شد. از هر جایگاه سوخته و نسوخته نمونه های لاشبرگ رویه خاک نیز در چهارگوشی به اندازه 30×30 سانتی متر مربع در 3 تکرار گردآوری شد. همه کربن آلی، مواد آلی بخش سبک، کربن آلی زیست توده، کربن آلی محلول در آب سرد و گرم اندازه گیری شد. داده های بدست آمده برای هر ویژگی در لایه رویین و زیرین در هر زمان نمونه برداری (بهار و پاییز) به گونه چهار آزمایش جداگانه در چارچوب کرت های دوبار خرد شده آنالیز آماری شد. برای هر آزمایش جایگاه نمونه برداری در طول شیب (بالا، میان و پایین تپه) کرت اصلی، سوختن (سوخته و نسوخته) کرت فرعی و جدایش از گیاه (سایه انداز و دور از گیاه) کرت فرعی-فرعی بود. تنفس خاک و ریخت های گوناگون کربن آلی در لایه رویین خاک بیشتر از لایه زیرین و در بخش سایه انداز بیشتر از بخش دورتر از گیاه بودند. روهمرفته در دو لایه خاک سوخته همه کربن آلی خاک 42%، بخش سبک مواد آلی 41% و کربن زیست توده 52% بیشتر از آنها در خاک نسوخته بود. در برابر، کربن آلی محلول در آب سرد 61%، کربن آلی محلول در آب گرم 52% و تنفس پایه خاک 48% در خاک های سوخته کمتر از خاک های نسوخته بود. اگر چه لاشبرگ در پاییز بر رویه خاک های سوخته 50 درسد کمتر از خاک های نسوخته بود ولی در بهار در خاک های سوخته 5/4 برابر و در خاک های نسوخته 2 برابر افزایش یافت. این پژوهش نشان داد که آتش سوزی و سوزاندن پوشش گیاهی با رهاسازی زغال زیستی آنها در چراگاه ها می تواند مایه بهبود کربن اندوزی در خاک شود.
    کلید واژگان: بخش بندی کربن آلی, تنفس پایه, زغال زیستی, سایه انداز گیاه, کربن اندوزی}
    A. A. Safari Sinegani *, M. Faraji, Mohsen Nael, Mohsen Sheklabadi
    The aim of this study was to recognize the transformation of soil organic matter fractions in burned and unburned pasture lands. The study area was a pasture land located in Alvand hillslope (toposequence), near the village of Haidara, Hamadan. The low-intensity wildfire occurred in the hillslope in autumn (October) 2015, in such a way that half the toposequence was burned up to the bottom symmetrically. Soil samples were gathered from three locations (up, mid, and down) of burned and unburned parts of toposequence 2 (December, 2015-autumn) and 9 months (June, 2016-spring) after wildfire occurrence. In each location, soil sampling was carried out in two parts; between the bushes and under their canopies and in two depths; 0-5 (upper) and 5-10 cm (lower) layers, respectively. Litter samples were also gathered in a 30*30 cm2 plot for each burnt and unburnt parts of toposequence. All sampling was carried out in three replications. The light fraction of organic matter (LF), cold and hot water extractable organic carbons (CWEOC and HWEOC), biomass carbon (BC), total organic carbon (TOC), and basal respiration (BR) were measured. The data analyzed in split-split plot design for each layer (upper and lower) and each season (autumn and spring) of sampling separately. In the mentioned statistical design, sampling location on toposequence (up, mid, and down) was regarded as the main plot, fire impacted area (burnt and unburnt) as a subplot, and sampling location related to bushes (between and under canopy) as sub-sub plot. Soil OC and BR were higher in the upper layer and under the bush's canopy rather than the lower layer and between bushes. In general wildfire increased TOC (42%), LF (41%), and BC (52%) in the sampled soils. In contrast, CWEOC, HWEOC, and BR in burnt soils were 61, 52, and 48% lower compared to those in unburnt soils, respectively. Although in autumn the litter content was lower on burnt soils compared to those in unburnt soils (50%), in spring it significantly increased on burnt soils. The increases in litter on burnt and unburnt soils were 4.5 and 2 times, respectively. The study showed that wildfire and burning of plant cover by producing biochar on the pastures can improve carbon sequestration in soil.
    Keywords: Basal respiration, biochar, Carbon sequestration, Organic carbon fractionation, Plant canopy}
  • احسان کریمی، مصطفی شیرمردی*، مریم دهستانی اردکانی، مجتبی کریمی، جلال غلام نژاد

    کاربرد قارچ میکوریز و زغال زیستی می تواند با افزایش جذب آب و عناصر از منطقه ریشه باعث بهبود تولید محصول شوند. به منظور بررسی اثر زغال زیستی بقایای هرس هلو (صفر، دو و چهار درصد وزنی-وزنی) و قارچ میکوریز (عدم تلقیح و تلقیح با قارچ میکوریز) بر خصوصیات مرفوفیزیولوژیک و غلظت عناصر در اندام هوایی همیشه بهار (Calendula officinalis L.)آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در شرایط گلخانه انجام شد. زغال زیستی تهیه شده از الک دو میلی متری عبور داده و با خاک مخلوط شد. کاربرد قارچ میکوریز به روش تماس مستقیم با ریشه گیاه انجام شد. پس از شش ماه، ویژگی های مرفوفیزیولوژیک و غلظت برخی عناصر ماکرو و میکرو در اندام هوایی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با کاربرد همزمان چهار درصد زغال زیستی و قارچ میکوریز، کلروفیل، قطر گل، ارتفاع گیاه، سطح برگ، قطر ساقه، وزن خشک گیاه و غلظت عناصر فسفر، پتاسیم، کلسیم و آهن نسبت به شاهد به طور معنی داری افزایش یافت. تیمار چهار درصد زغال زیستی و کاربرد همزمان چهار درصد زغال زیستی و قارچ میکوریز توانست غلظت روی را در اندام هوایی گیاه نسبت به شاهد به ترتیب 7/13 و 5/19 درصد افزایش دهد. کاربرد چهار درصد زغال زیستی منجر به افزایش معنی دار Mn نسبت به شاهد شد (3/91 در مقابل6/86 میلی گرم بر کیلوگرم برای شاهد)، در حالی که کاربرد دو درصد زغال زیستی تفاوت معنی داری نسبت به تیمار شاهد و چهار درصد زغال زیستی نشان نداد. نتایج تاثیر اضافه کردن زغال زیستی به خاک پس از دوره رشد گیاه نشان داد که با اضافه کردن چهار درصد زغال زیستی، پتاسیم قابل جذب، Ca، Mg و Mn نسبت به شاهد به ترتیب2/31، 4/71، 8/25 و 3/27 درصد افزایش یافت. به نظر می رسد کاربرد این مواد بتواند با بهبود فراهمی عناصر غذایی و شرایط رشد گیاه، باعث افزایش شاخص های رشدی گیاه شده و تولید محصول را تحت تاثیر قرار دهد.

    کلید واژگان: اصلاح کننده های آلی, تغذیه گیاه, زغال زیستی, کود زیستی, عناصر پر مصرف}
    Ehsan Karimi, Mostafa Shirmardi *, Maryam Dehestani Ardakani, Mojtaba Karimi, Jalal Gholamnezhad

    Application of Mycorrhizal Fungi (MF) and biochar can increase water and nutrient uptake in the rooting zone and thus improve crop production. A factorial experiment with completely randomized design with three replications was conducted to investigate the effects of biochar (0, 2 and 4% w/w) and MF (non-inoculation and inoculation with MF) on the morphophysiological characteristics and concentration of elements in calendula (Calendula officinalis L.) in greenhouse condition. The biochar was passed through a sieve of 2 mm and mixed with soil. The application of mycorrhizal fungi was done by direct contact with the root of plant. After six months, the morphophysiological characteristics and the concentration of some macro and micro elements in shoot were measured. The results showed that with simultaneous application of 4% biochar and mycorrhizal fungi increased chlorophyll, flower diameter, plant height, leaf area, stem diameter, plant dry weight and concentration of P, K, Ca and Fe compared to control, significantly. Zn concentration increased in 4% biochar treatment and simultaneous use of 4% biochar and mycorrhizal fungui compared to the control significantly (13.7 and 19.5% respectively). The application of 4% biochar caused a significant increase in Mn concentration compared to the control (91.3 against 86.6 mg.kg-1), while the application of 2% biochar has not a significant difference with control and 4% biochar treatments. The results of the effect of adding biohar to soil after plant growth period showed that available K, Ca, Mg and Mn increased with addition of 4% biochar by 22.2, 18.2, 43.6 and 15.2%, respectively. However, 2% biochar treatment had no significant effect on these soil parameters compared to control. It seems that application of these materials can improve availability of nutrients and plant growth parameters by improving plant growth conditions and affect crop production.

    Keywords: Biochar, Biofertilizer, Organic amendments, Plant Nutrition, Macro elements}
  • عبدالحسین ضیائیان*، ابوالفتح مرادی، غلامرضا زارعیان، جهانبخش میرزاوند

     به دلیل آهکی بودن خاک های کشور ما، فراهمی فسفر برای گیاهان پایین است. به منظور بررسی اثرات کاربرد ریزجانداران خاک و زغال زیستی بر فراهمی فسفر، رشد و عملکرد سورگوم و برخی خصوصیات شیمیایی خاک، یک آزمایش گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. در این تحقیق اثرات دو تیمار تلقیح و عدم تلقیح باکتری حل کننده فسفات و دو تیمار مصرف زغال زیستی (صفر و 5/1 درصد وزنی) بر چهار سطح صفر، 25، 50 و 75 میلی گرم بر کیلوگرم P2O5 از منبع سوپر فسفات تریپل، در سه تکرار، مطالعه گردید. نتایج نشان داد که تلقیح باکتری حل کننده فسفات و کاربرد زغال زیستی اثر افزایشی معنی داری بر حجم ریشه، عملکرد تر و خشک ریشه، وزن تر علوفه و جذب فسفر، نیتروژن و پتاسیم داشت. مصرف فسفر از طریق افزایش ارتفاع و قطر ساقه ها موجب افزایش معنی دار وزن علوفه گردید. کاربرد فسفر همچنین شوری خاک را افزایش و کربن آلی خاک را کاهش داد اما تلقیح باکتریایی مقدار کربن آلی را افزایش و شوری خاک را کاهش داد. کاربرد زغال زیستی نیز میزان کربن آلی و شوری خاک را افزایش داد اما هیچکدام تاثیر معنی داری بر اسیدیته خاک نداشتند. داده ها نشان دادند که هر چند کاربرد منفرد زغال زیستی و یا باکتری تاثیر معنی داری بر افزایش جذب فسفر داشتند اما کاربرد توام زغال زیستی با فسفر، باکتری با فسفر و همچنین کاربرد توام هر سه با هم از طریق افزایش بیش تر جذب فسفر موجب افزایش عملکرد سورگوم شدند به عبارت دیگر زغال زیستی یا باکتری تاثیر مثبتی بر اثر بخشی مصرف فسفر داشتند به طوری که بیش ترین ارتفاع بوته ، علوفه تر و خشک و بیش ترین جذب کل فسفر، نیتروژن، پتاسیم و روی از کاربرد توام باکتری حل کننده فسفات و زغال زیستی و مصرف 50 میلی گرم P2O5 به ازا هر کیلوگرم خاک حاصل گردید.

    کلید واژگان: زغال زیستی, ریزجاندران, سورگوم علوفه ای و کودهای شیمیایی فسفره}
    Abdolhossein Ziaeian *, Abolfateh Moradi, Gholamreza Zareian, Jahanbakhsh Mirzavand

    Due to the calcareous nature of our country's soils, the plant phosphorus availability is low.  In order to study the effects of soil microorganisms and biochar application on the phosphorous availability, growth and yield of sorghum and some soil chemical characteristics, a pot experiment as factorial in completely randomized design were conducted. In this research, effects of two treatments of inoculation and non-inoculation of phosphate solubilizing bacteria and two biochar consumption treatments (0 and 1.5% by weight) on the four levels of zero, 25, 50 and 75 mg .kg-1 of P2O5 as triple superphosphate source, in three replications were studied. The results showed that phosphate solubilizing bacteria inoculation and biochar application had a significant increase on the volumes, fresh and dry weight of roots, fresh forage yield and phosphorous, nitrogen, potassium and zinc uptake. Using phosphorus increased the forage weight by increasing the height and diameter of the stems. Phosphorus application also increased soil salinity and decreased soil organic carbon, but bacteria inoculation increased the amounts of organic carbon and decreased soil salinity while biochar application increased both of organic carbon and salinity amounts. None of them had a significant effect on soil acidity. Data showed that although single application of the biochar and or bacteria had significant effects on the phosphorus uptake increases, but combined use of biochar and phosphorus and bacteria with phosphorus and also combination of these three treatments caused sorghum yield increases by increasing of phosphorus uptake. In other words, biochar or bacterial had a positive effect on the phosphorus effectiveness so that the highest plant height, fresh and dry forage, and the highest phosphorus, nitrogen, potassium and zinc uptake were obtained from the combined use of phosphorus solubilizing bacteria, biochar and 50 mg P2O5 per kg of soil.

    Keywords: Biochar, Chemical fertilizer, Foliage sorghum, Phosphate solubilizing bacteria}
  • جلال الدین خال لی زاده، اسماعیل دردی پور*، مجتبی بارانی مطلق، عبدالرضا قرنجیکی

    از بین عناصر کم مصرف مورد نیاز گیاهان، آهن محدودیت های فراوانی را برای محصولات کشاورزی به خصوص در خاک های آهکی ایجاد کرده است. به منظور بررسی اثر زغال زیستی اشباع شده با آهن در عرضه آهن و رفع کلروز آهن سویا در یک خاک آهکی آزمایشی گلخانه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و با چهار تکرار انجام شد. تیمارها شامل زغال های زیستی اشباع نشده (زغال زیستی کاه گندم (WB) و زغال زیستی نیوپان (PB) هر کدام 5/2 درصد وزنی)، و زغال های زیستی اشباع شده (زغال زیستی اشباع شده کاه گندم (Fe-IWB1) 5/2 درصد وزنی، زغال زیستی اشباع شده کاه گندم (Fe-IWB2) 5 درصد وزنی، زغال زیستی نیوپان اشباع شده (Fe-IPB1) 5/2 درصد وزنی و زغال زیستی اشباع شده  نیوپان (Fe-IPB2) 5 درصد وزنی)، و کود آهن از منبع سکوسترین آهن (S) و خاک شاهد بدون آهن و زغال زیستی (C) بر روی دو رقم سویا (ویلیامز و سامان) بود. نتایج نشان داد با افزایش میزان مصرف زغال های زیستی اشباع شده با آهن غلظت آهن فعال خاک، غلظت و جذب آهن فعال و شاخص کلروفیل در برگ های بالایی گیاه افزایش معنادار یافت (05/0 P≤). اما زغال های زیستی اشباع نشده با آهن غلظت آهن فعال خاک و گیاه و شاخص کلروفیل برگ را نتوانست افزایش معنادار دهد. همچنین همبستگی مثبت معنی داری بین غلظت آهن فعال با شاخص کلروفیل برگ (**88/0r=) و عملکرد ماده خشک سویا (**87/0r=) وجود داشت. بنابراین، زغال زیستی اشباع شده با آهن قادر به عرضه آهن کافی و رفع کلروز آهن سویا در یک خاک آهکی می باشد.

    کلید واژگان: اشباع سازی, آهن, زغال زیستی, سویا, کلروز}
    J. Khallizadeh, E. Dordipour*, M. Baranimotlagh, A.R. Gharanjiki
    Introduction

    Iron deficiency is one of the most important nutritional disorders in plants, particularly in calcareous soils and deeply affects the yield and quality of the product. Due to the major role of iron in the synthesis of chlorophyll, chlorosis occurs in young leaves in deficiency conditions. In such condition, biochar can help to increase OM, soil fertility level, and iron use efficiency and, to reduce iron chlorosis. The aim of this study was to investigate the effect of iron- impregnated biochar on the availability of iron and the elimination of soybean iron chlorosis in a calcareous soil.

    Materials and Methods

     Calcareous soil with iron deficiency (0-30 cm) was collected from the east of Golestan province and prepared for cultivation. Two types of biochar were produced from wheat straw and particleboard through slow pyrolysis (increasing 5 °C/min) at 300 °C for 2 hours under restricted oxygen conditions in an electric furnace, and then impregnated with iron sulfate solution. FTIR spectra and SEM images of biochars surfaces were also provided. A pot experiment was conducted as a factorial based on a completely randomized design with four replications. Factors were biochars (wheat straw biochar (WB) and particleboard biochars (PB) each one with 2.5% w/w), iron impregnated biochars (Fe impregnated wheat straw biochar 2.5% w/w (Fe- IWB1) and 5% w/w (Fe-IWB2), 2.5% w/w (Fe-IPB1) and 5% w/w (Fe-IPB2) Fe impregnated particleboards, Fe- Sequestrene (S) and control without Fe and biochar (C), and two soybean cultivars (Williams and Saman). The sown pots were maintained near the field capacity for 12 weeks. Then, SPAD numbers, concentration and uptake of active iron in young and senile leaves and active iron content in soil were determined after harvest.

    Results and Discussion

     With increasing application of iron impregnated biochar, active iron content increased in the soil. SPAD numbers of the upper leaves of both soybean cultivars in Fe impregnated biochars were significantly higher than those of non-impregnated biochars and control treatments (P ≤ 0.05). Iron chlorosis symptoms in soybeans decreased following the increased application of Fe impregnated biochars, consequently, there were no iron chlorosis symptoms in 5% Fe impregnated biochar treatments. Also, the active iron concentration of the upper leaves and the amount of leaf active iron uptake significantly increased as a result of Fe impregnated biochars application in both soybean cultivars compared to control and non-impregnated biochars (P ≤ 0.05). The highest concentration of active iron in upper leaves was observed in 5% w/w Fe impregnated biochars treatments, but its value for cultivar Williams in Fe impregnated wheat biochar was higher than that in Fe impregnated particleboard biochar. The results of the SEM images indicated that wheat biochar had more quantity of and fine pores (also CEC) than that of the particleboard biochar, and the surface areas of both biochars were rough and dark after impregnation with iron, indicating the adsorption or accumulation of iron at their surfaces. Also, there was a significant positive correlation between the active iron concentration with SPAD numbers in the upper leaves (r = 0.88 **) and dry weight of soybean shoots (r = 0.87 **). Cultivars responses to Fe impregnated biochars showed that iron uptake and active iron concentration in the upper leaves of Williams variety were significantly less than those of Saman variety at both levels of Fe impregnated biochars (P ≤ 0.05), which indicates that cultivar Williams is more susceptible to the iron chlorosis. The results of this experiment and reports from other studies show that the application of impregnated biochars from nutrients besides increasing SOM, permeability and soil moisture, CEC and soil fertility level, also increases the acquisition and use efficiency of iron in the plant.

    Conclusion

     The results of this study showed that due to the strong adsorption of soil iron, non-impregnated biochar application in the level of 2.5% had no significant effect on the concentration and uptake of active iron and spad numbers of the plant. However, using Fe impregnated biochar and increasing their application in calcareous soils with iron chlorosis resulted in a significant increase of active soil iron content, concentration and uptake of active iron and SPAD numbers of the plant, and, conversely, a decrease of leaf chlorosis. Therefore, besides improving the physical, chemical and biological properties of the soil, the application of Fe impregnated biochar can also be a promising approach to eliminate iron chlorosis in sensitive plants, particularly soybeans in calcareous soils.

    Keywords: Biochar, Chlorosis, Impregnation, Iron, Soybean}
  • مهدی رشتبری*، علی اکبر صفری سنجانی

    امروزه کاربرد گسترده پادزیست ها در پزشکی برای درمان بیماری های مردم و در کشاورزی و دامپزشکی، مایه آلودگی آب و خاک گردیده و پیامد منفی بر ریزجانداران خاک و تندی فرآیندهای زیستی داشته است. در این پژوهش پیامد رها شدن پادزیست های پرکاربرد در خاک (جنتامایسین، اکسی تتراسایکلین و پنی سیلین) در اندازه های گوناگون (50، 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم خاک خشک) با و بدون بهسازهای آلی و کانی (کود گاوی، بیوچار و نانوزیولیت) بر فراوانی قارچ ها، باکتری ها، کلیفرم ها و شناسه های پایداری و بازگشت پذیری آنها در سه بازه زمانی 7-1، 30-7 و 90-30 روز در دوره گرماگذاری 90- روزه در قالب طرح اسپلیت-فاکتوریل ارزیابی شد که بهساز بکاررفته کرت اصلی و گونه پادزیست و اندازه کاربرد آن به عنوان فاکتورهای آزمایش بودند. شناسه های پایداری و بازگشت پذیری نیز برای گروه های میکروبی برآورد گردید. بر پایه برآوردهای آزمایش، افزودن پادزیست ها و در میان آنها جنتامایسن مایه کاهش فراوانی ریزجانداران شد. از سوی دیگر خاک های دارای بهساز کود گاوی بیشترین لگاریتم فراوانی قارچی را در بازه زمانی 7-1 داشت که از دیدگاه آماری ناهمانندی چشمگیری با خاک های دارای بیوچار نداشت. در بازه 30-7 روز، فراوانی همه باکتری ها در تیمارهای کاربرد پادزیست به گونه چشمگیری افزایش پیدا کرد که اندازه افزایش برای پادزیست جنتامایسین و اکسی تتراسایکلین، بویژه در اندازه های بیشتر کاربرد در برابر در کاربرد پادزیست پنی سیلین بالاتر بود. در بازه های زمانی 30-7 و 90-30 روز، تیمارهای بهره گیری از بهساز کود گاوی و پادزیست های جنتامایسین و اکسی تتراسایکلین در اندازه های کاربرد 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم بیشترین اندازه لگاریتم فراوانی باکتری های روده ای را داشتند. رو هم رفته این پژوهش نشان داد که کاربرد بهسازها بویژه کود گاوی و زغال آن می تواند از پیامد زهری پادزیست ها کاسته و مایه افزایش شناسه های پایداری و بازگشت پذیری فراوانی ریزجانداران در خاک گردد.

    کلید واژگان: باکتری های روده ای, پایداری پادزیستی, زغال زیستی, نانوزئولیت}
    Mehdi Rashtbari *, A. A. Safari Sinegani

    Nowadays, extensive application of antibiotics in medicine for treating people and in agriculture and veterinary caused soil and water contamination and also have negative impacts on soil microorganisms and biological processes rate. In the present study, the effect of releasing the mostly used antibiotic in soil (gentamicin, oxytetracycline, and penicillin) and different concentrations (50, 100 and 200 mg/kg dry soil) with and without organic and mineral conditioner (cow manure, biochar, and nano-zeolite) on total soil fungi, total cultivable bacteria and coliforms and their resistance and resilience indices at three time periods including 1-7, 7-30 and 30-90 days during a 90-day incubation time was evaluated in a split-factorial design which soil conditioners were considered as main plots and antibiotic types and concentration were as experimental factors. Resistance and resilience indices were calculated for microbial groups, as well. The addition of antibiotics, including gentamicin, reduced the abundance of microorganisms. Based on the results, cow manure had the highest total fungi count at 1-7 days which had no significant difference with biochar application. At 7-30 days, total bacteria count in antibiotic-treated soil significantly increased which the increase rate for gentamicin and oxytetracycline, especially at higher concentrations was more than penicillin. At 7-30 and 30-90 days, the application of cow manure and gentamicin and oxytetracycline at 100 and 200 mg/kg soil resulted in the highest total coliforms count. Generally, the results of the present study showed that the application of conditioners, especially cow manure, could decrease the toxic effects of antibiotics in soils and causes an increase in resistance and resilience indices of soil microorganisms.

    Keywords: coliforms, Antibiotic resistance, biochar, nano-zeolite}
  • جلال الدین خال لی زاده، اسماعیل دردی پور*، مجتبی بارانی مطلق، عبدالرضا قرنجیکی
    سابقه و هدف

    زغال زیستی یک محصول غنی از کربن است که از گرماکافت بقایای آلی کربن دار در شرایط عدم وجود اکسیژن یا اکسیژن محدود تولید می شود. کاربرد زغال زیستی به دلیل ویژگی های منحصر به فرد نظیر مقادیر کربن آلی، سطح ویژه و ظرفیت تبادل کاتیونی بالا موجب افزایش قدرت جذب و نگهداری آب و عناصر غذایی و در نتیجه موجب افزایش سطح حاصلخیزی خاک می شود. بنابراین، هدف از این پژوهش بررسی اثر زغال زیستی اشباع شده با کود آهن بر رشد و جذب آهن توسط سویا در یک خاک آهکی بود.

    مواد و روش ها

    خاک آهکی دارای کمبود آهن قابل استفاده (30-0 سانتی متری) از شرق استان گلستان تهیه شد و پس از هوا خشک شدن از یک الک 2 میلی متری عبور داده شد. دونوع زغال زیستی از کاه گندم و نیوپان در دمای 300 درجه سانتی گراد تهیه و با سولفات آهن Fe2SO4.7H2O اشباع سازی شد. آزمایشی گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در چهار تکرار انجام شد. فاکتورها شامل زغال های زیستی (زغال زیستی کاه گندم (WB) و زغال زیستی نیوپان (PB) با 5/2 درصد وزنی)، زغال های زیستی اشباع شده با آهن (زغال زیستی اشباع شده کاه گندم 5/2 درصد وزنی (Fe-IWB1) و 5 درصد وزنی (Fe-IWB2)، زغال زیستی نیوپان اشباع شده 5/2 درصد وزنی (Fe-IPB1) و 5 درصد وزنی (Fe-IPB2)، کود سکوسترین آهن (S) و تیمار شاهد (C) و دو رقم سویا (ویلیامز و سامان) بود. گلدان های کشت شده به مدت 12 هفته در حدود ظرفیت مزرعه به روش وزنی نگهداری شدند. سپس ارتفاع، عملکرد وزن تر و وزن خشک، غلظت و جذب آهن کل شاخساره و مقدار آهن فراهم خاک بعد از برداشت اندازه گیری شد.

    یافته ها

    مصرف زغال زیستی اشباع شده با آهن سبب افزایش فراهمی آهن در خاک گردید. همچنین تصاویر SEM نشان داد که آهن روی سطوح زغال های زیستی جذب سطحی یا انباشته شده است. ارتفاع، وزن تر و وزن خشک هر دو رقم سویا در هر دو سطح تیمارهای زغال های زیستی اشباع شده با آهن از تیمار زغال های زیستی اشباع نشده و شاهد بطور معنی داری بیشتر بود (01/0 ≤P) ولی با تیمار سکوسترین آهن تفاوت معناداری نداشت. همچنین غلظت و مقدار جذب آهن در شاخساره در هر دو رقم سویا با مصرف زغال های زیستی اشباع شده در مقایسه با خاک شاهد و زغال های زیستی اشباع نشده افزایش معنی دار داشت (01/0 ≤P). پاسخ ارقام به زغال های زیستی اشباع شده با آهن نشان داد که وزن خشک و جذب آهن شاخساره رقم سامان در هر دو سطح زغال زیستی اشباع شده با آهن به-طور معنی دارای بیشتر از رقم ویلیامز بود.

    نتیجه گیری

    مصرف زغال زیستی اشباع شده با آهن در خاک آهکی دچار کلروز آهن باعث افزایش فراهمی آهن شد. بنابراین زغال زیستی اشباع شده با آهن علاوه بر بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک به خوبی می تواند همانند سکوسترین آهن کمبود آهن گیاه را برطرف سازد.

    کلید واژگان: آهن, خاک, سویا, زغال زیستی, اشباع سازی}
    Jalal-E-Din Khallizadeh, Esmael Dordipour *, Mojtaba Baranimotlgh, Abdolreza Gharanjiki
    Background and Objectives

    Biochar is a carbon-rich product which is produced using pyrolysis of carbon-containing organic residues under anaerobic or oxygen-limited conditions. Due to unique properties such as high organic carbon, specific surface area and cation exchange capacity, application of biochar leads to increase in adsorption and holding capacity of water and nutrients. This, in turn, results in improved soil fertility. The aim of this study was to investigate the effect of iron impregnated biochr on iron uptake and growth of soybean grown in calcareous soil.

    Materials and Methods

    An iron deficient calcareous soil (0-30 cm) was collected from east of Golestan province and after air drying, it was passed through a 2 mm sieve. Two types of biochar were produced from wheat straw and particleboard (at 300○C) and impregnated with iron sulfate (Fe2SO4.7H2O). A pot experiment was conducted as a factorial arrangement in a completely randomized design with four replications. Factors were biochars (wheat straw biochar (WB) and particleboard biochars (PB) with 2.5% w/w), iron impregnated biochars (Fe impregnated wheat straw biochar 2.5% w/w (Fe- IWB1) and 5% w/w (Fe-IWB2), 2.5% w/w (Fe-IPB1) and 5% w/w (Fe-IPB2) Fe impregnated particleboards, Fe- Sequestrene (S) and control (C), and two Soybean cultivars (Williams and Saman). The sown pots were maintained in field capacity by weighing method for 12 weeks. Then, height, fresh and dry weights, total iron concentration and uptake of shoot and soil available iron contents were determined after the harvest.

    Results

    The application of Fe impregnated biochar increased iron availability in the soil. Also, SEM images showed that iron was adsorbed or accumulated on biochars surfaces. Height, fresh and dry weights of both soybean cultivars in Fe impregnated biochars were significantly higher than those of bichars and control treatments (P ≤ 0.01), but there were no significant differences among them with treatment Fe- Sequestrene. Furthermore, with the application of Fe impregnated biochars, the iron concentration and uptake amount of shoots in both soybean cultivars increased significantly compared to control and non-impregnated biochars treatments (P <0.01). Cultivars responses to Fe impregnated biochars showed that shoot dry weight and iron uptake of the Saman variety were significantly higher than those of Williams variety in both levels of Fe impregnated biochars.

    Conclusion

    The application of Fe impregnated biochar in calcareous soils with iron chlorosis increased iron availability. Therefore, in addition to improving the physical, chemical and biological properties of soil, Fe impregnated biochars like Fe- Sequestrene can effectively remove the iron deficiency of the plant.

    Keywords: Iron, soil, soybean, Biochar, Impregnation}
  • حدیت لهراسبی، عطالله خادم الرسول*، احمد فرخیان فیروزی

    فرسایش بادی یکی از مهترین معضلات زیست محیطی در مناطق خشک و نیمه خشک است که سبب هدررفت خاک و تولید گرد و غبار می گردد. در این پژوهش تاثیرات زغال زیستی باگاس نیشکر، کنوکارپوس و تیمار آلی-معدنی زئوپلانت در سه سطح (0، 2 و 4 درصد وزنی)، دو سطح رطوبتی (25 و 50 درصد ظرفیت زراعی) و در 3 تکرار به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک به عنوان شاخص هایی از فرسایش پذیری، بررسی شد. نمونه خاک از محدوده تالاب هورالعظیم به عنوان یکی از کانون های گردوغبار جمع آوری و پس از اعمال تیمارها، به مدت 90 روز در سینی هایی به ابعاد (10 × 30 × 70 سانتی متر) انکوباسیون گردید. پس از اتمام انکوباسیون سینی ها درون تونل باد قرار داده شد و تحت تاثیر وزش باد با سرعت 15 متر بر ثانیه در ارتفاع 2 متری از سطح خاک قرار گرفتند. مهمترین پارامترهای فیزیکی و مکانیکی اندازه گیری شده شامل پایداری خاکدانه، مقاومت فروروی، مقاومت کششی، شاخص تردی خاکدانه، مقاومت برشی، شاخص سله، شاخص بافت خاک و درصد ماده آلی بودند. نتایج نشان داد که هر سه تیمار در دو سطح رطوبتی، به طور معنی داری سبب افزایش تخلخل، مقاومت کششی و کاهش شاخص سله در مقایسه با نمونه بدون تیمار شدند (P<0.01). همچنین زغال زیستی باگاس نیشکر و زئوپلانت (سطح 2 درصد) به طور معنی داری مقاومت برشی را افزایش، در حالی که زغال زیستی کنوکارپوس اثر معنی داری بر مقاومت برشی نداشت. در مجموع تیمارهای مورد استفاده با ایجاد لایه محافظ (Armoring effect) در سطح خاک و نیز افزایش پایداری خاکدانه ها، منجر به کاهش فرسایش شدند.

    کلید واژگان: تونل باد, خاکپوش, زغال زیستی, زئوپلانت, کانون بحرانی}
    H. Lohrasbi, A. Farrokhian Firuzi
    Introduction

    Wind erosion is one of the most important environmental challenges in arid and semiarid regions which cause soil loss and dust storm. In recent decades, the potential of soil erosion has been recognized as serious threat against soil sustainability. In addition, accelerated soil erosion has led to harmful environmental effects. Therefore, focus on soil erosion outcomes is necessary in order to mitigate its environmental impacts. Understanding interactions between land use management and topographical properties of landscape are important in order to effectively control soil erosion through implementing best management practices (BMPs). Application of mulch is one of the most prevailing scenarios to prevent the erosive soil against wind as an erosive factor in the hotspots. In this regard the type of much is really important because the environmental aspects and the mulch consistency are important factors for production and selection of mulch between several options. Nowadays, sustainable management is one of the most important scopes in order to achieve the aims of human healthy. In this regards the Bagasse of sugarcane and Conocarpus were selected as feedstocks to produce biochars. Biochar is the by-product of anaerobic process which called pyrolysis. The biogases, energy and so on are other outputs of pyrolysis. Another treatment which evaluated in this study was Zeoplant. Zeoplant is a super absorptive material which is able to hold the water in the soil therefore is capable to enhance the water holding capacity of the soil.      

    Materials and Methods

    In this study the effects of biochar of Bagasse from sugarcane, biochar of Conocarpus and Zeoplant in three levels (0, 2 and 4 percentage) and two moisture levels (25 and 50 percentage of FC) and 3 replications in randomized completely design with factorial on physical and mechanical properties of soil as indices of soil erodibility was studied. Soil sampling accomplished from Horalazim marshes and after application of treatment, incubated in tray with the size of 70×30×10 cm for 90 days. After incubations the trays located in wind tunnel in order to simulate wind erosion process under a wind with 15 m/sec speed and 2 m from soil surface. The main measured soil physical and mechanical parameters include mean weight diameter (MWD), penetration resistance (PR), tensile strength (TS), friability index (FI), shear strength, crusting index (CI), soil textural index and organic matter. The statistical analysis was performed using SAS 9.2 software and the mean comparison was accomplished with Duncan test (5 %). In order to draw the graphs Origin 2017 software was used.  

    Results and Discussion

    The soil texture was silty loam (SiL) including 62% silt, 26% clay and 12% sand, therefore the soil was sensitive to wind erosion. Soil organic matter before application of biochars and Zeoplant was around 1.93% and after application increased to 3.78%. Application of these treatments and the period of incubation, enhanced the soil porosity. Generally increasing soil organic matter and soil porosity and decreasing of bulk density are the main factors to increase the soil aggregation. Our results showed that all three treatments in two moisture levels significantly increased soil porosity, tensile strength and field capacity and decrease soil crusting index (P<0.01). Biochar of bagasse and Zeoplant (2%) also significantly increased shear strength whereas biochar of Conocarpus has no significant effect on shear strength. Overall the applied treatments with armoring effect (AE) and increase the soil aggregate stability, diminished the wind erosion.

    Conclusion

    Our study illustrated that application of biochar is able to improve soil physical and mechanical properties. The main aspect of this positive effect is the specific characteristics and the structure of biochar which showed with SEM (Scanning electronic microscope) images. Moreover, Zeoplant is organic-inorganic treatment and including high potential to absorb the water in the soil. Indeed, the mulching is an effective management strategy to maintain and preserve the soil against wind (as erosive agent) however afterwards a vegetation cover must be grow on the surface. Therefore some treatments such as Zeoplant are essential to hold the water in the soils of arid and semiarid regions because in those areas the water scarcity is one of the main challenges. Based on our results and evaluation of these treatments we found two main processes which are effective to mitigate wind erosion. The first is aggregation process because of organic carbon and organic matter in the soil and the binding between organic and inorganic components. The second one is an armoring effect which is originating from amendments especially biochar lumps on the surface. Finally our results confirmed the application of evaluated treatments to preserve the erosive soil against wind.

    Keywords: Biochar, Hotspot, Mulch, Wind tunnel, Zeoplant}
  • نرجس سوسرایی، مجتبی بارانی*، اسماعیل دردی پور، فرهاد خرمالی

    زغال زیستی یک ماده جامد غنی از کربن است که حاصل حرارت دهی زیست توده های گیاهی و بقایای کشاورزی در شرایط اکسیژن محدود می باشد. اثرات زغال زیستی در خاک بستگی به دمای گرماکافت و نوع ماده اولیه مورد استفاده در تولید زغال زیستی دارد. به منظور بررسی تاثیر زغال زیستی حاصل از بقایای کشاورزی در دماهای متفاوت گرماکافت بر ویژگی های خاک، وضعیت کاتیون ها و آنیون های خاک و غلظت سدیم و پتاسیم در گیاه ذرت، آزمایشی گلخانه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در 4 تکرار به اجرا درآمد. تیمارها شامل نوع زغال زیستی (بیوچارهای بقایای برنج، بقایای پنبه و بقایای کلزا)، دمای گرماکافت (350 و 700 درجه سلسیوس) و مقدار زغال زیستی (0 ، 2 و 5 درصد وزنی/وزنی) بودند. نتایج نشان داد که همه بیوچارها سبب افزایش قابلیت هدایت الکتریکی خاک شدند. حداقل مقدار pH در خاک در تیمار زغال زیستی تهیه شده از بقایای برنج و بیشترین pH در خاک در تیمار زغال زیستی تولید شده از پنبه به دست آمد. افزایش دمای گرماکافت از 350 به 700 درجه سلسیوس سبب افزایش معنی دار pH در خاک شد. بیشترین مقادیر سدیم، کلسیم، منیزیم، کلر و بیکربنات در خاک در دمای 350 درجه سلسیوس به دست آمد. بیشترین مقدار سدیم در برگ و ساقه ذرت در تیمار زغال زیستی حاصل از بقایای برنج بهدست آمد درحالیکه در مورد پتاسیم برگ و ساقه، زغال زیستی تهیه شده از بقایای کلزا بیشترین افزایش را داشت. دمای تولید زغال زیستی تنها بر مقدار سدیم برگ اثر معنی داری در سطح 5 % داشت. دمای گرماگافت و نوع ماده خام اولیه فاکتورهای مهمی هستند که ویژگی های شیمیایی زغال زیستی و متعاقب آن ویژگی های خاک را متاثر می سازد.

    کلید واژگان: بقایای گیاهی, کاتیون های خاک, آنیون های خاک, زغال زیستی, گرماکافت}
    Narges Sousaraee, Esmaeil Dordipour, Farhad Khormali

    Biochar is a carbon-rich solid material produced by heating biomass and agricultural residues in an oxygen-limited environment. However, effects of biochar in soil depend on pyrolysis temperature and type of the raw material used in its production. In order to determine the effect of biochars prepared from agricultural residues at different temperatures on soil characteristics, soil cations and anions and Na and K concentrations of corn, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design in four replications under greenhouse condition. Treatments included biochar type (rice, cotton and canola), pyrolysis temperatures (350 and 700 °C) and two application rates (0, 2 and 5 w/w). The results showed that all types of biochar increased soil EC values. The lowest and highest values of soil pH were observed at biochar prepared from rice and cotton residues, respectively. The soil pH was significantly increased with increasing pyrolysis temperature from 350 to 700 °C. The highest values of soil Na+, Ca++, Mg++, Cl- and HCO3- was observed at 350 °C. The results showed that between each three biochars type produced from crop residues (rice, cotton and canola), the highest Na concentrations of leaf and stem were recorded with addition of biochar prepared from rice residues, however, the biochar prepared from canola residues lead to the highest amount on K concentrations of leaf and stem. The pyrolysis temperature only affected the Na concentration of leaf at 5% probability level. The results showed that pyrolysis temperature and the type of feedstock material are important factors that influence the chemical properties of biochars and subsequently the soil characteristics.

    Keywords: Agricultural residues, Soil cations, Soil anions, Biochar, Pyrolysis}
  • صفورا ناهیدان*، علی اکبر صفری

    یافته های اندکی در ارتباط با پیامد زغال زیستی بر کرم خاکی و برهم کنش آن ها بر ویژگی های زیستی خاک در دست است. هدف از پژوهش کنونی، بررسی پیامد کرم خاکی، کود گاوی و زغال زیستی آن بر برخی از ویژگی های زیستی خاک می باشد. بدین منظور، خاک با مقادیر 0، 1، 2 و 5 درصد کود گاوی و زغال زیستی آن با حضور و بدون کرم خاکی و برای 30 و 90 روز انکوباسیون شدند. نتایج نشان داد که در 30 روز انکوباسیون، زغال زیستی، فراوانی کرم خاکی را کاهش می دهد. در 90 روز انکوباسیون، مقدار 1، 2 و 5 درصد کود گاوی موجب افزایش فراوانی کرم خاکی به میزان 26، 91 و 104 درصد نسبت به شاهد شد. مقدار 1 درصد زغال زیستی پیامد معنی داری بر فراوانی کرم نداشت ولی مقادیر 2 و 5 درصد زغال زیستی، فراوانی کرم خاکی را به میزان 43 و 48 درصد نسبت به شاهد کاهش داد. نتایج نشان داد که کرم خاکی، افزایش بیشتری در تنفس میکروبی پایه و برانگیخته و زیست توده میکروبی در خاک های تیمار شده با کود گاوی در برابر زغال زیستی ایجاد می کند. همچنین ویژگی های زیستی خاک با کاربرد کود گاوی و زغال زیستی آن در برابر شاهد افزایش یافتند. از طرفی کرم خاکی موجب افزایش و کاهش کسر متابولیکی به ترتیب در 30 و 90 روز انکوباسیون شد. افزودن کود گاوی و زغال زیستی آن در 90 روز انکوباسیون موجب کاهش کسر متابولیکی در برابر شاهد شد. تیمار 5 درصد کود گاوی دارای کرم خاکی (در 90 روز) کمترین مقدار کسر متابولیکی را دارا بود. در مجموع، کود گاوی کیفیت زیستی خاک را بیشتر از زغال زیستی حاصل از آن بهبود بخشید. با وجود این، مقدار 1 درصد زغال زیستی کود گاوی با نداشتن پیامد منفی بر کرم خاکی، می تواند در بهبود کیفیت زیستی خاک نیز مفید باشد.

    کلید واژگان: زغال زیستی, کرم خاکی, ویژگی های زیستی خاک}
    Safoora Nahidan *, Ali Akbar Safari

    Little is known about the effects of biochar on earthworms and their interactions on soil biological properties. The purpose of this study was to investigate the effects of earthworm and cow manure biochar (compared to cow manure) on some biological properties of soil. For this purpose, the soil was treated with cow manure or its biochar in 4 levels (0, 1, 2 and 5%) in the absence and presence of earthworm and incubated for 30 and 90 days. The results showed that the number of earthworm decreased in soil treated with cow manure biochar in 30 days of incubation. After 90 days of incubation, application of 1, 2 and 5% cow manure increased the number of earthworm by 26, 91 and 104%, respectively. Application of 1% biochar resulted no significant effect on the number of earthworm, but the 2 and 5% biochar decreased the number of earthworms by 43 and 48%, respectively. The results showed that the earthworm led to considerable increase on the basal respiration, substrate induced respiration and microbial biomass carbon in soils treated with cow manure compared to cow manure biochar. Also, application of both amendment improved the soil biological properties compared to the control. On the other hand, earthworm increased and decreased the metabolic quotient in 30 and 90 days incubation, respectively. The addition of cow manure and its biochar reduced the metabolic quotient in 90 days of incubation. In addition, the soil treated with 5% cow manure and earthworm (in 90 days) had the lowest metabolic quotient. Overall, cow manure improved soil biological quality better than cow manure biochar. However, application of 1% cow manure biochar in the soil which has no negative effect on earthworm, can be also beneficial to improve soil biological quality.

    Keywords: Biochar, earthworm, soil biological parameter}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال