تاثیر کامپوزیت های دوگانه و سه گانه تهیه شده از زئولیت-کیتوزان-بیوچار بر برخی ویژگی های مکانیکی خاک

تا کنون روش های بسیاری جهت بهبود کیفیت خاک از لحاظ مکانیکی، بسته به هدف مورد نظر (چه برای کشت محصول و اصلاح خاک های زراعی و کشاورزی و چه از لحاظ ساخت و ساز و افزایش پایداری خاک) به کار گرفته شده است. یکی از روش های بهبود کیفیت خاک، کاربرد اصلاح کننده های زئولیت، کیتوزان و بیوچار به صورت جداگانه می باشد. بیوچار ماده ای غنی از کربن می باشد که می تواند اثر مطلوبی بر ویژگی های مکانیکی خاک داشته و باعث افزایش پایداری خاکدانه شود. زئولیت به عنوان اصلاح کننده فیزیکی خاک در افزایش پایداری خاکدانه، تهویه و بهبود ساختمان خاک های شنی و رسی مورد استفاده قرار می گیرد و کیتوزان که فراوان ترین پلیمر زیستی می باشد، دارای پتانسیل افزایش انسجام بین ذرات خاک بوده و منجر به بهبود ویژگی ها مکانیکی خاک می شود. خاک هایی که از لحاظ ویژگی های مکانیکی مناسب نباشند، سرعت نفوذ آب، رطوبت قابل دسترس گیاه و پایداری ساختمان خاک پایینی دارند. تا کنون مطالعاتی بر روی اثر کامپوزیت های زئولیت، کیتوزان و بیوچار روی ویژگی های مکانیکی خاک صورت نگرفته است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی اثر کامپوزیت های دوگانه و سه گانه مذکور بر برخی ویژگی های مکانیکی خاک مانند ضریب انبساط و انقباض پذیری و حدود پایایی خاک شامل حد روانی، حد خمیری و شاخص خمیرایی می باشد.

این پژوهش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی، دو فاکتور نوع خاک و نوع کامپوزیت و در سه تکرار اجرا شد. در این پژوهش از زئولیت، کیتوزان و بیوچار شلتوک برنج کامپوزیت های دوگانه و سه گانه تولید شد. کامپوزیت-های دوگانه شامل زئولیت-کیتوزان (ZC)، زئولیت-بیوچار(ZB)، کیتوزان-بیوچار(CB) و کامپوزیت سه گانه شامل زئولیت-کیتوزان-بیوچار(ZBC) بودند. کامپوزیت های دوگانه ZC، CB و کامپوزیت سه گانه ZBC با استفاده از همزن مغناطیسی، اسید استیک (5%) و سدیم هیدروکسید نیم مولار و کامپوزیت دوگانه ZB با اولتراسونیک سنتز و در مقیاس آزمایشگاهی تهیه شدند. مدت زمان اعمال تیمارها به مدت 3 ماه در رطوبت 65 درصد ظرفیت زراعی انکوباسیون شد. مقایسه میانگین تیمارها با آزمون حداقل اختلاف معنی دار (LSD) در سطح احتمال 5% صورت گرفت.

نتایج نشان داد که نوع کامپوزیت ها اثر معنی داری بر حد روانی، ضریب انقباض و انبساط پذیری و شاخص خمیری خاک داشتند. بیشترین تاثیر مربوط به کامپوزیت سه گانه ZBC بود. این کامپوزیت حد روانی را 8/42 درصد نسبت به خاک شاهد افزایش داد و باعث کاهش 8/58 درصدی ضریب انقباض و انبساط پذیری نسبت به خاک شاهد شد. همچنین مشاهده شد که شاخص خمیری خاک با کاربرد کامپوزیت ها نسبت به خاک شاهد، کاهش یافت که اثر آن در تیمار کامپوزیت ZBC هر دو خاک مورد مطالعه (5/48-60 درصد) بیشتر از سایر کامپوزیت ها بود.

این پژوهش نشان داد کاربرد کامپوزیت های دوگانه و سه گانه به عنوان اصلاح کننده هایی مناسب برای ارتقاء کیفیت مکانیکی خاک قابل استفاده می باشد. زیرا با افزایش حد روانی، جذب رطوبت و نگهداری آب در خاک افزایش می یابد. همچنین افزایش ضریب انبساط و انقباض پذیری، مانع ترک خوردگی خاک می گردد. همینطور خاکی که شاخص خمیرایی کمتری داشته باشد هدر رفت خاک در آن کمتر اتفاق می فتد. بنابراین براساس یافته های این پژوهش، کامپوزیت سه گانه ZBC به دلیل افزایش حد روانی، کاهش ضریب انبساط و انقباظ پذیری خاک و همچنین تاثیر بر کاهش حد خمیری هر دوبافت خاک مورد مطالعه به عنوان موثرترین ترکیب برای اصلاح کیفیت فیزیکی و مکانیکی خاک توصیه می شود. همچنین پیشنهاد می-شود مطالعه های تکمیلی با کاربرد سطوح مختلف کامپوزیت و مقایسه تاثیر آن ها بر ویژگی های مکانیکی خاک انجام شود.