ارزیابی ویژگیهای شیمیایی خاک تحت تأثیر آبیاری با پساب خام صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری

اکوسیستم های طبیعی ایران

مقاله 5، دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 32، شهریور 1397، صفحه 67-80   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

یحیی چوپان¹؛ سمیه امامی^{* 2}

¹گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

²گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز

چکیده

به منظور بررسی اثرات آبیاری با پساب خام صنعتی (کارخانه قند) و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری بر خواص شیمیایی خاک، پژوهشی به صورت مقایسه ای در اراضی کشاورزی روستای بوری آباد شهرستان تربت حیدریه صورت گرفت. پژوهش حاضر در قالب آزمایش های مزرعه ای با طرح بلوک کامل تصادفی به ترتیب با پنج تیمار ((آب چاه (T1)، پساب فاضلاب تصفیه شده شهری (T2)، ترکیب 33% آب چاه و 66% پساب تصفیه شده فاضلاب شهری (T3)، پساب خام صنعتی (T4) و ترکیب آب و پساب خام صنعتی (با درصد اختلاط یک به هفت (T5)) و سه تکرار(R) در عمق 40-0 سانتی متری خاک طی سال زراعی 96-1395 انجام شد. نتایج به دست آمده از تحلیل های آماری نشان داد پارامترهای اسیدیته، شوری، نیتروژن، فسفر و پتاسیم در گروه های مختلف آماری قرار گرفتند که دارای تفاوت معنی‌داری بودند، ولی همه پارامترها در حد استاندارد برای آبیاری محصولات زراعی می باشند. بیش ترین و کم ترین مقدار شوری خاک تحت تیمارهای پژوهش حاضر، در تیمارهای T4 و T5 به ترتیب با مقادیر 2/4 و 9/3 دسی زیمنس بر متر شد. همچنین بیش ترین مقادیر نیتروژن، پتاسیم و فسفر به ترتیب با مقدار 06/1 میلی گرم بر کیلوگرم، 490 میلی گرم بر کیلوگرم در تیمار T2 و 85/7 میلی گرم بر کیلوگرم در تیمار T3 مشاهده شد. با توجه به نتایج مقایسه های صورت گرفته، می‌توان بیان نمود که آبیاری با پساب خام صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری بر خصوصیات شیمیایی خاک منطقه مورد مطالعه، تأثیر مخربی ندارد.

کلیدواژه‌ها

آبیاری؛ پساب صنعتی؛ فاضلاب شهری؛ خواص شیمیایی خاک

اصل مقاله

ارزیابی ویژگی­های شیمیایی خاک تحت تأثیر آبیاری با پساب خام صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری

یحیی چوپان[1]، سمیّه امامی[2]^*

تاریخ دریافت: 17/02/97          تاریخ پذیرش:2/6/97

 

چکیده 

به­منظور بررسی اثرات آبیاری با پساب خام صنعتی (کارخانه قند) و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری بر خواص شیمیایی خاک، پژوهشی به­صورت مقایسه­ای در اراضی کشاورزی روستای بوری­آباد شهرستان تربت حیدریه صورت گرفت. پژوهش حاضر در قالب آزمایش­های مزرعه­ای با طرح بلوک کامل تصادفی به­ترتیب با پنج تیمار ((آب چاه (T₁)، پساب فاضلاب تصفیه شده شهری(T₂)، ترکیب 33% آب چاه و 66% پساب تصفیه شده فاضلاب شهری(T₃)، پساب خام صنعتی (T₄) و ترکیب آب و پساب خام صنعتی (با درصد اختلاط یک به هفت (T₅)) و سه تکرار(R)  در عمق 40-0 سانتی­متری خاک طی سال زراعی 96-1395 انجام شد. نتایج به­دست آمده از تحلیل­های آماری نشان داد پارامترهای اسیدیته، شوری، نیتروژن، فسفر و پتاسیم در گروه­های مختلف آماری قرار گرفتند که دارای تفاوت معنی‌داری بودند، ولی همه پارامترها در حد استاندارد برای آبیاری محصولات زراعی می­باشند. بیش­ترین و کم­ترین مقدار شوری خاک تحت تیمارهای پژوهش حاضر، در تیمارهای T₄ و T₅ به ترتیب با مقادیر 2/4 و 9/3 دسی ­زیمنس بر متر شد.هم­چنین بیش­ترین مقادیر نیتروژن، پتاسیم و فسفر به­ترتیب با مقدار 06/1 میلی­گرم بر کیلوگرم، 490 میلی­گرم بر کیلوگرم در تیمار T₂ و 85/7 میلی­گرم بر کیلوگرم در تیمار T₃ مشاهده شد. با توجه به نتایج مقایسه­های صورت گرفته، می‌توان بیان نمود که آبیاری با پساب خام صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری بر خصوصیات شیمیایی خاک منطقه مورد مطالعه، تأثیر مخربی ندارد.

کلمات کلیدی: آبیاری، پساب صنعتی، فاضلاب شهری، خواص شیمیایی خاک.

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

خصوصیات اقلیمی حاکم بر مناطق خشک و  نیمه­خشک ایران، شرایط حساس و  شکننده­ای را در این منطقه ایجاد کرده است. کاهش کمیت و کیفیت منابع آب و خاک، خشکسالی‌های پیاپی و از طرفی تولید مضاعف فاضلاب­های تولیدی، موجبات لزوم استفاده از پساب­های صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری تولیدی به­خصوص در مناطق خشک و نیمه­خشک را فراهم نموده است. پساب­ها بسته به نوع منبع تولید آن نه تنها حاوی عناصر غذایی و مواد آلی بوده، بلکه حاوی عناصر سنگینی هستند که می­توانند برای مدت طولانی در خاک باقی مانده و با گذشت زمان غلظت آن­ها در خاک زیاد شود (18). چنان­چه حتی قسمتی از فاضلاب­های صنعتی با فاضلاب شهری ادغام شوند، به نسبت میزان آلودگی و نوع صنعت، ممکن است عناصر و مواد سمی گوناگونی وارد فاضلاب شهری شده و از کیفیت آن برای آبیاری اراضی کاسته گردد. تنها غلظت فلزات سنگین در خاک، برای پیش­بینی وضعیت جذب آن­ها توسط گیاه کافی نیست، بلکه در بررسی آلودگی سیستم پیچیده گیاه خاک بایستی به ویژگی­های شیمیایی خاک، نیز توجه داشت. بنابراین کاربرد فاضـلاب در کـشاورزی، هر چنـد باعـث ورود عناصر کودی مورد نیاز گیاه به خاک مـی­گـردد، لـیکن ممکـن اسـت برخـی مخـاطرات بهداشــتی را بـه­­همراه داشته باشد. به­همین دلیـل تـصفیه مناسـب فاضـلاب قبـل از کاربرد زراعی جهت حصول استانداردهای مرتبط بـا محـیط­زیـست و سلامتی ضرورت می­یابد. میزان تـصفیه مـورد نیـاز و کیفیـت پساب تولیدی به نوع مصرف، نوع محصول کشت شده، وضعیت خاک، عمق آب زیرزمینـــی و سیـــستم آبیـــاری انتخـــاب شـــده بـــستگی دارد (7). تاکنون به­منظور بررسی اثرات آبیاری با پساب خام و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری در مناطق مختلف ایران و جهان بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، مطالعات متعددی صورت گرفته است.

حیدرپور و همکاران (2007) با بررسی اثر استفاده از پساب فاضلاب تصفیه­شده بر روی خصوصیات شیمیایی خاک از جمله، هدایت الکتریکی، سدیم، کلسیم، منیزیم محلول، نیتروژن، فسفر و پتاسیم در دو نوع آبیاری سطحی و زیرسطحی نتیجه گرفتند استفاده از آبیاری زیرسطحی باعث افزایش هدایت الکتریکی، سدیم و منیزیم محلول در لایه سطحی خاک گردیده، هرچند تغییرات مشاهده شده در پارامترهای بافت خاک، چگالی حقیقی، تخلخل و نفوذ آب معنی­دار نبود.

کیوشلاقی و همکاران ( 2008) گزارش نمودند که آبیاری اراضی کشاورزی با پساب‌های تصفیه نشده سبب افزایش 20 تا 30 درصدی ماده آلی خاک و نیز سبب افزایش غلظت عناصر سنگین در خاک می­شود. پژوهش­های متعددی به­منظور ارزیابی اثر کاربرد پساب بـر غلظت فلزات سنگین در خاک و محصولات مختلف انجام شده اسـت (2).

نتایج مطالعه­ی رضاپور و همکاران (2012) با عنوان واکنش خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک پس از یک دوره­ی طولانی­مدت آبیاری با پساب در مناطق نیمه­خشک نشان داد به‌کارگیری پساب به­منظور آبیاری باعث افزایش 80 درصدی هدایت هیدرولیکی، 350 درصدی کربن­آلی، 100 درصدی نیتروژن و 300 درصدی پتاسیم گردید. کریم­زاده و همکاران (2012) اظهار داشتند که استفاده از پساب در آبیاری موجب کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک و افزایش وزن مخصوص ظاهری خاک می­گردد. کریم­زاده (2012) در نتایج پژوهشی خود نشان داد تأثیر آبیاری با پساب بر میزان کاهش هدایت­ هیدرولیکی­اشباع در خاک درشت­دانه کم­تر از خاک ریزدانه می­باشد. دلیل این امر ناشی از گرفتگی منافذ ریز خاک توسط مواد معلق موجود در پساب در خاک­های ریزدانه است. هم­چنین وی نتیجه گرفت در صورت استفاده از پساب با غلظت مواد معلق TSS=60 میلی­گرم بر لیتر، کاهش K_s حتی در خاک­های ریزدانه کم­تر از 10 درصد می­باشد. ساچت و مارچنز (2015) نتیجه گرفتند آبیاری در کشاورزی در مناطق مواجه با تنش و کمبود آب، باعث کاهش فشار بر منابع آب موجود شده و اجازه می­دهد تا منابع آب با کیفیت جهت مصارف دیگر و توسعه زیر ساخت­های امنیت و سلامت اختصاص یابد.

حسن و همکاران (2015) نتیجه گرفتند استفاده از پساب جهت آبیاری اراضی کشاورزی یک استراتژی مهم جهت بهبود و حفظ منابع آب در دسترس می­باشد. خدادادی و همکاران (1394) با بررسی اثر آبیاری با پساب­های شهری و صنعتی (به مدت هشت سال) و آب رودخانه (بیست سال) بر برخی ویژگی­های فیزیکی خاک در زمین­های کشاورزی منطقه زرین­شهر لنجان گزارش کردند که آبیاری با پساب­های شهری و صنعتی موجب افزایش جرم مخصوص ظاهری و هم­چنین باعث کاهش هدایت هیدرولیکی خاک، نفوذپذیری و دوکوهانه شدن منحنی رطوبتی خاک گردیده است. فرمانی­فرد و همکاران (1396) تأثیر آبیاری بلند مدت با پساب فاضلاب تصفیه شده شهری کرمانشاه بر برخی خصوصیات فیزیکی خاک را مورد بررسی قرار دادند. به این منظور، خصوصیات خاک شامل هدایت هیدرولیکی اشباع، منحنی مشخصه رطوبتی و نقاط رطوبتی، جرم مخصوص حقیقی و ظاهری و تخلخل خاک در سه لایه تا عمق 90 سانتی‌متری، در قالب طرح تجزیه مرکب دو ساله و آزمایش کرت­های خرد شده در سه تکرار بررسی شد. نتایج نشان داد تحت تأثیر آبیاری با پساب، جرم مخصوص ظاهری لایه سطحی خاک کاهش و جرم مخصوص حقیقی آن افزایش یافت. هم­چنین تخلخل کل خاک در لایه­های اول و دوم نسبت به تیمار شاهد کم­تر بود، ولی در لایه 90-60 سانتی­متری افزایش نشان داد.

چوپان و امامی (1397) با بررسی خصوصیات شیمیایی خاک تحت تأثیر آبیاری با پساب خام کارخانه قند و تنش کم­آبی بیان داشتند که آبیاری با پساب خام کارخانه قند و اعمال تنش کم­آبی، به­طور تقریبی خصوصیات شیمیایی خاک را بهبود می­بخشد.

چوپان و همکاران (1397) خصوصیات شیمیایی خاک تحت تأثیر آبیاری با پساب صنعتی تصفیه نشده را مورد بررسی قرار دادند. نتایج به­دست آمده از تحلیل­های آماری نشان داد تنش ­آبی و نوع آب آبیاری بر یون­های پتاسیم، فسفر، نیتروژن و شوری در سطح احتمال یک درصد و بر میزان اسیدیته در سطح احتمال 5 درصد تأثیر معنی­دار داشته است. بیش­ترین مقدار یون­های پتاسیم، فسفر، نیتروژن، شوری و میزان اسیدیته با مقدار 354 کیلوگرم و 9/7 و کم­ترین مقدار یون­های پتاسیم، فسفر، نیتروژن و میزان اسیدیته با مقدار  103 کیلوگرم و 2/7 مشاهده شد.

در مطالعات انجام شده نشان داده شده است که استفاده از پساب خام و نیز پساب فاضلاب تصفیه شده شهری منجر به بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک می­گردد. شهرستان تربت­حیدریه با توجه به قرار گرفتن در اقلیم خشک و سرد و در عین حال دارا بودن اراضی مستعد کشاورزی، با کمبود منابع آب روبه روست، لذا استفاده از منابع آب­های غیر متعارف همانند پساب­ها، در این منطقه امری ضروری می­باشد. در پژوهش حاضر، نقش اصلاحی یا تخریبی پساب خام صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری بر برخی خصوصیات مهم خاک در منطقه تربت­حیدریه مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به مطالب ذکر شده دستیابی به پاسخ­های زیر مدنظر می­باشد: آبیاری با پساب خام صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری چه تأثیری بر روی خصوصیات شیمیایی خاک منطقه داشته است؟ و دیگر این­که کدام­یک از این دو نوع آبیاری جهت استفاده و بهبود خصوصیات خاک مناسب‌تر است؟ 

 

روش تحقیق

پژوهش حاضر در سال زراعی 96-1395 در اراضی کشاورزی روستای بوری­آباد شهرستان تربت­ حیدریه انجام شد. آبیاری توسط یک حلقه چاه، تانکر جهت ذخیره و تلفیق پساب خام صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری در مواقع نیاز صورت می­گرفت. تیمارهای مورد استفاده شامل آب چاه (T₁)، پساب فاضلاب شهری (T₂)، ترکیب 33% آب چاه و 66% پساب فاضلاب تصفیه شده شهری (T₃)، پساب خام صنعتی (T₄)، ترکیب آب و پساب خام صنعتی (با درصد اختلاط یک به هفت) (T₅) بودند.

هدایت ­الکتریکی پساب، آب، ترکیب آب و پساب خام صنعتی و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری با استفاده از دستگاه EC متر در دمای 25 درجه سانتی­گراد، اسیدیته با دستگاه پی اچ سنج، کلر با روش موهر (نیترات نقره)، شوری با استفاده از دستگاه هدایت­سنج، سولفات با روش کولوریمتری در طول موج 420، کربن آلی با روش سوزاندن در کوره، فسفات با روش کولوریمتری با فسفومولیبدات، کلسیم و منیزیم با روش کومپلکسومتری (تیتراسیون با EDTA)، سدیم با روش اسپکتوفتومتری طول موج در 589 و پتاسیم با روش اسپکتوفتومتری در طول موج 766 و نیترات با روش اسپکتوفتومتری در طول موج 220 اندازه­گیری شدند.

مقدار نیاز آبی با استفاده از نرم­افزار NETWAT محاسبه و به­وسیله کنتور حجمی و دقیق تحویل کرت­ها شد. سیستم آبیاری مورد استفاده نیز به­صورت کرتی و فاصله کرت‌ها در هر دو نوع محصول یک متر و فاصله بلوک­ها از یکدیگر 2 متر اختیار گردید. در جدول­ 1، آنالیز شیمیایی آب، پساب خام صنعتی، ترکیب آب و پساب، آب چاه و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری ارائه شده است.

هم­چنین با توجه به آن که معیار کشت انجام کشت در منطقه مورد مطالعه به وسعت زیاد بود، از این­رو، به دلیل کشت زیاد و استفاده از پساب جهت آبیاری و حصول نتایج، خاک با 58 درصد شن جهت کشت اختصاص یافت. در جدول 2، آنالیز شیمیایی و فیزیکی خاک قبل از انجام پژوهش در عمق (40-0) سانتی­متری از سطح زمین برای محصولات زیر کشت آورده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

جدول 1- آنالیز شیمیایی آب معمولی، پساب و ترکیب آب و پساب خام صنعتی (با در صد اختلاط یک به هفت) و پساب فاضلاب تصفیه شده شهری

نوع آزمایش	واحد	آب معمولی	پساب خام صنعتی	ترکیب آب و پساب	پساب فاضلاب شهری
هدایت الکتریکی	dS/m	5/2	20	5	6/1
اسیدیته	-	8/6	1/12	7/10	4/7
کلسیم	meq/lit	2/1	68	10	8/52
منیزیم	meq/lit	8/2	62	4/3	5/35
سدیم	meq/lit	4/18	2/65	74/25	24/39
کربنات	meq/lit	0	15	3/1	-
بی کربنات	meq/lit	4/3	5/8	4/3	-
کلر	meq/lit	5/10	57	5/30	8/60
سولفات	meq/lit	8/10	4/120	83/7	9/84

 

 

 

 

جدول 2- آنالیز شیمیایی و فیزیکی خاک قبل از انجام تحقیق در عمق (40- 0) سانتی­متری از سطح زمین

نتایج آزمایش	واحد اندازه­گیری	نوع آزمایش
175	mg/Kg	پتاسیم
3/5	mg/Kg	فسفر
1/1	mg/Kg	نیتروژن
3/6	dS/m	شوری
6/7	-	اسیدیته
75/18	%	آهک
081/0	%	مواد آلی
58	%	شن
9	%	رس
33	%	سیلت
9/27	%	درصد اشباع

 

نتایج و بحث 

در جدول 3، نتایج مقایسه میانگین صفات شوری، اسیدیته، فسفر، پتاسیم و نیتروژن تحت تیمارهای آزمایشی برای حالت آبیاری با پساب فاضلاب تصفیه شده شهری و پساب خام صنعتی ارائه شده است.

 

جدول 3- مقایسه میانگین آنالیز شیمیایی خاک تحت تیمارهای آزمایشی

اسیدیته (-)	شوری dS/m	پتاسیم mg/Kg	نیتروژن mg/Kg	فسفر mg/Kg	پارامتر   تیمار
a92/8	d23/3	a500	a23/1	c88/7	T1
a7/8	d2/3	a486	b06/1	c85/7	T2
a82/8	c5/3	a490	c98/0	c03/8	T3
c 2/7	a2/4	b2/209	d82/0	a39	T4
b85/7	b9/3	c 7/167	d8/0	b2/19	T5

اعداد با ضرایب مشترک در سطح 05/0 اختلاف معنادار آماری نشان ندادند.

 

نتایج حاصله نشان داد که تأثیر نوع آب آبیاری بر یون­های پتاسیم، فسفر، نیتروژن و شوری در سطح احتمال یک درصد و بر میزان اسیدیته در سطح احتمال 5 درصد، معنی­دار است. هم‌چنین بر اساس نتایج جدول 3، پساب فاضلاب تصفیه شده شهری بر خواص خاک اثر مخربی نداشته و کاتیون­ها و آنیون­های خاک تغییراتی در حد نرمال و مجاز استاندار آبیاری و کشت گیاهان دارند (مطابق استانداردهای کیفی پساب فاضلاب­های تصفیه شده مورد استفاده در آبیاری (FAO) ارائه شده در جدول 4)، به­طوری­که پارامترهای نیتروژن، پتاسیم و فسفر در تیمارهای مختلف در یک گروه آماری قرار گرفته و اختلاف معنی­دار بین تیمارهای پژوهش مشاهده نشده است.

 

جدول 4- استانداردهای کیفی پساب فاضلاب­های تصفیه شده مورد استفاده در آبیاری (FAO)

پارامتر	واحد	مقدار حد مجاز
نیتروژن	mg/Kg	5
فسفر	mg/Kg	15
پتاسیم	mg/Kg	500
شوری	dS/m	2/4-3
اسیدیته	-	5/8-6

 

 

 

اسیدیته 

مهم‌ترین نقش اسیدیته خاک کنترل حلالیت عناصر غذایی در خاک می‌باشد. یک خاک را هنگامی می­توان اسیدی در نظر گرفت که در بخش قابل توجهی از ظرفیت تبادل کاتیونی آن، آلومینیوم و هیدروژن به­جای یون‌های بازی کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سدیم قرار گرفته باشند (17). جایگزینی آلومینیوم و هیدروژن به­جای یون­ها، باعث می‌گردد این یون­ها از پروفیل خاک شسته شده و به اعماق پایین­تر حرکت نمایند. خاک‌های اسیدی دارای pH کم­تر از 6/5 می‌باشند (4). براساس نتایج آنالیز شیمیایی خاک تحت تیمارهای پژوهش، اسیدیته در تیمارهای پژوهش حاضر تغییرات کمی داشته و در محدوده 2/7 تا 82/8 قرار گرفته و مشکلی برای کشاورزی گیاهان و خاک تحت کشت محصولات ایجاد نمی­کند (شکل 1). نتایج نشان داد میزان اسیدیته تیمارهای پساب نسبت به تیمار شاهد با کاهش 1/1 درصدی مواجه بودند که این امر ممکن است به­دلیل وجود املاح و مواد معدنی در این نوع منابع باشد.

 

 

 

شکل 1- مقدار اسیدیته در تیمارهای مورد بررسی

 

 

 

شوری 

خاک‌هایی که EC، آن‌ها بیش از dS/m4 باشد جزو خاک­های شور طبقه‌بندی می‌شوند. عامل اصلی به­وجود آمدن شوری عنصر سدیم می‌باشد. بیش­ترین و کم­ترین مقدار شوری خاک تحت تیمارهای پژوهش حاضر، در تیمارهای T₄ و T₅ به ترتیب با مقادیر 2/4 و 9/3 دسی زیمنس بر متر برای حالت استفاده از پساب خام صنعتی حاصل شد (شکل 2).

 

شکل 2- مقدار شوری در تیمارهای مورد بررسی

 

براساس جدول 5 و نمودار ویلکاس (شکل 3)، شوری خاک در این محدوده مانعی برای کشاورزی ایجاد نمی­کند.

 

 

 

 

 

شکل 3- نمودار ویلکاس آنالیزشیمیاییمنطقه تربت­حیدریه

 

جدول 5- طبقه­بندی آب از نظر کشاورزی بر اساس معیار ویلکاکس

طبقه	حدود EC	طبقه	حدود SAR
250-0	عالی C1	10-0	عالی S1
750-250	خوب C2	18-10	خوب S2
2250-750	متوسط C3	26-18	متوسط S3
5000-2250	ضعیف C4	32-26	ضعیف S4

 

 

هم­چنین نتایج حاصله نشان داد که آبیاری با پساب خام صنعتی شوری بیش‌تری نسبت به پساب فاضلاب تصفیه شده شهری دارد. میزان شوری تیمارهای پساب نسبت به تیمار شاهد با افزایش 30 درصدی روبه­رو بود. احتمالا تغییرات شوری تیمارهای پساب­ نسبت به تیمار شاهد، به­دلیل وجود املاح و مواد معدنی در این نوع منابع باشد یا ویژگی­های ذاتی خاک سبب این تغییر گردد. نتایج حاصل از پژوهش حاضر با نتایج به­دست آمده از مطالعات پژوهشگرانی هم­چون آقابراتی و همکاران (1388)، حسین­پور و همکاران (1386)، شارما و همکاران (2007) و چوپان و همکاران (1397) هم­خوانی دارد (شکل 4).

 

 

شکل 4- مقایسه­ی مقداار شوری (پژوهش حاضر با نتایج پژوهش­های دیگر)  

 

هم‌چنین نتایج تحقیقات صفری­سنجانی و حاجی­رسولی­ها (2001)، نیز نشان داد که آبیاری با پساب باعث شده است که خاک­های شور و سدیمی، به یک خاک مناسب برای کشاورزی تبدیل شده و این کار باعث افزایش چشم­گیر مواد آلی، نیتروژن کل و فسفر قابل جذب لایه صفر تا 40 سانتی­متری خاک ­گردد.

بر اساس نتایج پژوهش حاضر، آبیاری با پساب فاضلاب تصفیه شده شهری باعث کاهش شوری خاک به میزان 45% مقدار اولیه خاک قبل از کشت گردید.  

نیتروژن 

میزان نیتروژن در خاک­های زراعی از 06/0 تا 5/0 درصد متغیر است. نتایج نشان دادند عنصر نیتروژن در محدوده مجاز برای استفاده از خاک تحت تیمارهای پژوهش جهت کشاورزی محصولات کشاورزی بوده و تأثیر نامطلوبی بر گیاه نخواهد نداشتند  (شکل 5).

 

شکل 5- مقدار نیتروژن در تیمارهای مورد بررسی

 

بیش­ترین و کم­ترین مقدار نیتروژن به­ترتیب در تیمارهای T₂ و T₅ با مقادیر 06/1 و 8/0 میلی‌گرم بر کیلوگرم مشاهده گردید. هم­چنین میزان نیتروژن در تیمارهای پساب و ترکیب آب و پساب افزایش قابل توجهی رانشان نداد که می­توان گفت پساب بر نیتروژن خاک تأثیری نداشت. این امر می­تواند به­دلیل کاهش رطوبت و انحلال نیتروژن در خاک و عدم استفاده آن توسط گیاه باشد (آقابراتی و همکاران، 1388، حسین­پور و همکاران، 1386، شارما و همکاران، 2007 و چوپان و همکاران، 1397). نشان داد که میزان نیتروژن تیمارهای پساب نسبت به تیمار شاهد نسبت با کاهش 8/13 درصدی مواجه بود (شکل 6).

 

 

شکل 6- مقایسه­ی مقدار نیتروژن (پژوهش حاضر با نتایج پژوهش­های دیگر)

 

عناصر فسفر و پتاسیم 

نتایج مقایسه­های انجام گرفته نشان داد در تیمارهای آبیاری با پساب خام صنعتی (T₄ و T₅)، مقدار یون­های پتاسیم و فسفر خاک تیمارهای تحت مطالعه در گروه­های مختلف آماری قرار گرفت (شکل5، ب). در حالت آبیاری با پساب فاضلاب تصفیه شده شهری نسبت به آبیاری با پساب خام صنعتی، مقدار پتاسیم و فسفر به ترتیب روند افزایشی و کاهشی داشتند و این امر می­تواند به دلیل میزان تغییرات مقادیر عنصر­های  Mg و Ca در پساب باشد (شکل­های 7 و 8).

 

 

شکل 7- مقدار پتاسیم در تیمارهای مورد بررسی

 

شکل 8- مقدار فسفر در تیمارهای مورد بررسی

 

تجمع عناصر Mg و Ca در خاک، باعث بهبود شرایط فیزیکی خاک و رشد گیاه شده، اما موجبات استفاده کم­تر پتاسیم در واکنش­های شیمیایی و فعالیت­های درونی خاک را نیز فراهم می­نماید. فسفر به­دلیل داشتن بار منفی، با ایجاد واکنش با عناصر Mg و Ca موجود در پساب، در خاک تثبیت می­شود.

هم­چنین نتایج نشان داد که میزان پتاسیم تیمارهای پساب نسبت به تیمار شاهد کاهش 2 درصدی را دارا بود. میزان فسفر تیمارهای پساب نیز نسبت به تیمار شاهد با افزایش 79 درصدی مواجه بود که این امر به­خاطر وجود مقادیر زیاد عناصر  Mg و Ca در پساب­ها می‌باشد. نتایج حاصله با نتایج پژوهشگران (آقابراتی و همکاران، 1388، حسین­پور و همکاران، 1386، شارما و همکاران، 2007، جلالی و همکاران، 2008 و چوپان و همکاران، 1397) هم­خوانی دارد.

با توجه به نتایج حاصل از آزمایش­های صورت گرفته، بیش­ترین و کم­ترین مقدار یون­های­ پتاسیم و فسفر در تیمارهای پژوهش حاضر، به ترتیب در تیمارهای T₃ و T₂ با مقادیر 490 میلی­گرم بر کیلوگرم و 85/7 میلی­گرم بر کیلوگرم مشاهده شد (شکل­های 5 و 6). هم‌چنین نتایج حاصله از پژوهش حاضر با نتایج محققین (آقابراتی و همکاران، 1388، حسین‌پور و همکاران، 1386، شارما و همکاران، 2007، جلالی و همکاران، 2008 و چوپان و همکاران، 1397) هم­خوانی دارد (شکل­های 9 و 10).

 

 

شکل 9- مقایسه­ی مقدار فسفر (پژوهش حاضر با نتایج پژوهش­های دیگر)

 

 

شکل 10- مقایسه­ی مقدار پتاسیم (پژوهش حاضر با نتایج پژوهش­های دیگر)

 

نتیجه­گیری  

براساس نتایج به­دست آمده از پژوهش حاضر، در این تحقیق آبیاری با پساب فاضلاب تصفیه شده شهریعلاوه بر کاهش شوری خاک به 45% مقدار اولیه خاک قبل از کشت، باعث افزایش نیتروژن، فسفر و پتاسیم شده که این امر سبب بهبود وضعیت خاک می­گردد. مقایسه­های انجام گرفته نشان داد که آبیاری با پساب خام صنعتی نیز باعث افزایش مقادیر پتاسیم و فسفر و عدم تغییر شوری و اسیدیته خاک می­گردد، ولی میزان این افزایش عناصر نسبت به آبیاری با پساب فاضلاب تصفیه شده شهری، درصد پایین­تری می‌باشد. نتایج حاصل بیانگر این است که آبیاری با پساب خام صنعتی و نیز پساب فاضلاب تصفیه شده شهری، باعث بهبود خصوصیات شیمیایی خاک مزارع تحت کشت گردید. بر اساس مشاهدات صورت گرفته از پژوهش حاضر، در حالت کلی می­توان اظهار نمود پساب فاضلاب تصفیه شده شهری اثر مؤثرتری نسبت به پساب خام صنعتی بر خاک منطقه مورد مطالعه (تربت‌حیدریه) داشته است و براساس نتایج مشکلی برای کشاورزی محصولات ساقه‌دار را ناشی نمی­شود. لازم به‌ذکر است این مطالعه بر اساس آمار و اطلاعات جمع­آوری شده از منطقه­ی تربت‌حیدریه انجام گرفت و قابل تعمیم برای سایر مناطق می‌باشد.

 

Refernces:

1. Agh-Barati, A., S. M. Hoseini, A. Esmaili, & A. Maralian, 2009. Irrigation effect with urban wastewater treatment on physical and chemical properties of soil, the accumulation of nutrients and cadmium in olive trees. Environmental science journal 6: 1-10.
2. Choopan, Y., S. Emami, S. & M. Hesam, 2018. Study of the Effect of Irrigation with Industrial Wastewater on Soil Chemical Properties (Case Study: Torbat-Heydarieh). Water and Drainage Journal. (In Persian)
3. Choopan, Y. & S. Emami, 2018. Investigation of Soil Chemical Properties under Irrigation with Sugar Factory Raw Wastewater and Water Stress. Journal of Natural Ecosystems of Iran.
4. Cregan, P. 2006. The Acid Soil Problem Defined. New South Wales Department of Agriculture.
5. Farmanifard, M., H. Ghamarnia, M. Pirsaheb, & N. Fatahi, 2017. Effect of long-term irrigation with refined urban wastewater from Kermanshah on some physical properties of soil. Water Research in Agriculture 31 (3): 493-508. (In Persian)
6. Jalali, M., H. Merikhpour, M. J. Kaledhonkar, & S. E. A. T. T. M. Vander-Zee, 2008. Effects of wastewater irrigation on soil sodicity and nutrient leaching in calcareous soils. Agriculture and Water Management 95: 143-153.
7. Hasan, H. I., M. Anwar, M. Battikhi, & M. Qrunfleh, 2015. Impacts of Treated Wastewater Reuse on Some Soil Properties and Production of Gladiolus Communis. Jordan Journal of Agriculture Science 11(4): 1103-1118.
8. Hassanoghli, A., 2004. Use of raw and treated domestic wastewater for irrigation of agricultural crops. Final research report. Agricultural Engineering Research Institute (AERI) 83: 806, 231 pages. 
9. Heidarpour, M., B. Mostafazadeh-Fard, J. Abedi-Koupai, & R. Malekian, 2007. The effects of treated wastewater on soil chemical properties using subsurface and surface irrigation methods. Agricultural Water Management 90 (1-2): 87-94. 
10. Hoseinpour, A., Q. H. Haghnia, A. Alizadeh, & A. Fotowwat, 2007. The irrigation effect of raw and refined sewage on soil chemical properties in various depths in both continuous and alternative conditions. Irrigation and drainage journal 1 (2): 73-85.
11. http://areo.ir/
12. Karimzadeh, M., A. Alizadeh, M. & Mohammadi-Aria, 2012. The effects of irrigation with wastewater on soil saturation hydraulics conductivity. Water and soil journal 6: 1547-1553.
13. Khodadadi, N., Sh. Ghorbani Dashtaki, & Sh. Kiani, 2015. Effect of irrigation water quality on some physical properties of soil in rice cultivated land. Journal of Soil and Water Resources Conservation 4 (3): 15-28. (In Persian)
14. Qishlaqi A., F. Moore, & G. Forghani, 2008. Impact of untreated wastewater irrigation on soil and crops in Shiraz suburban area, SW Iran. Environment Monitoring Assessment 141: 257-273.
15. Rezapour, S., A. Samadi, & H. Khodaverdiloo, 2012. Impact of long-term wastewater irrigation on variability of soil attributes along a landscape, semi-arid region of Iran. Environmental Earth Sciences 67: 1713–1723.
16. Schacht, K. & B. Marschner, 2015. Treated wastewater irrigation effects on soil hydraulic conductivity and aggregate stability of loamy soils in Israel. Journal of Hydrology and Hydromechanic, 63 (1): 47–54. DOI: 10.1515/johh-2015-0010. 
17. Schumann, B., 2007. The causes of soil acidity. New South Wales Acid Soil Action Program.
18. Selivanovskaya, Syu., V. Z. Latypova, S. N. Kiyamova, & F. K. Alimova, 2001. Use of microbial parameters to assess treatment methods of municipal sewage sludge applied to grey forest soils of Tatarstan. Agriculture. Ecosystems and Environment 86: 145-153.  
19.  Sharma, R., M. M. Agrawal, & F. Marshall, 1999. Heavy metal contamination of soil andvegetables in suburban areas of Varanasi, India. Eco-toxicology and Environmental Safety 66: 258-266.
20. FAO, 1989. Wastewater quality guidelines for agricultural use. Irrigation and Drainage paper.

 

 

 

 

 

---

1-       دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان  

2-       نویسنده مسئول: دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه تبریز Email: [e-mail]

مراجع

Refernces:

1. Agh-Barati, A., S. M. Hoseini, A. Esmaili, & A. Maralian, 2009. Irrigation effect with urban wastewater treatment on physical and chemical properties of soil, the accumulation of nutrients and cadmium in olive trees. Environmental science journal 6: 1-10.
2. Choopan, Y., S. Emami, S. & M. Hesam, 2018. Study of the Effect of Irrigation with Industrial Wastewater on Soil Chemical Properties (Case Study: Torbat-Heydarieh). Water and Drainage Journal. (In Persian)
3. Choopan, Y. & S. Emami, 2018. Investigation of Soil Chemical Properties under Irrigation with Sugar Factory Raw Wastewater and Water Stress. Journal of Natural Ecosystems of Iran.
4. Cregan, P. 2006. The Acid Soil Problem Defined. New South Wales Department of Agriculture.
5. Farmanifard, M., H. Ghamarnia, M. Pirsaheb, & N. Fatahi, 2017. Effect of long-term irrigation with refined urban wastewater from Kermanshah on some physical properties of soil. Water Research in Agriculture 31 (3): 493-508. (In Persian)
6. Jalali, M., H. Merikhpour, M. J. Kaledhonkar, & S. E. A. T. T. M. Vander-Zee, 2008. Effects of wastewater irrigation on soil sodicity and nutrient leaching in calcareous soils. Agriculture and Water Management 95: 143-153.
7. Hasan, H. I., M. Anwar, M. Battikhi, & M. Qrunfleh, 2015. Impacts of Treated Wastewater Reuse on Some Soil Properties and Production of Gladiolus Communis. Jordan Journal of Agriculture Science 11(4): 1103-1118.
8. Hassanoghli, A., 2004. Use of raw and treated domestic wastewater for irrigation of agricultural crops. Final research report. Agricultural Engineering Research Institute (AERI) 83: 806, 231 pages. 
9. Heidarpour, M., B. Mostafazadeh-Fard, J. Abedi-Koupai, & R. Malekian, 2007. The effects of treated wastewater on soil chemical properties using subsurface and surface irrigation methods. Agricultural Water Management 90 (1-2): 87-94. 
10. Hoseinpour, A., Q. H. Haghnia, A. Alizadeh, & A. Fotowwat, 2007. The irrigation effect of raw and refined sewage on soil chemical properties in various depths in both continuous and alternative conditions. Irrigation and drainage journal 1 (2): 73-85.
11. http://areo.ir/
12. Karimzadeh, M., A. Alizadeh, M. & Mohammadi-Aria, 2012. The effects of irrigation with wastewater on soil saturation hydraulics conductivity. Water and soil journal 6: 1547-1553.
13. Khodadadi, N., Sh. Ghorbani Dashtaki, & Sh. Kiani, 2015. Effect of irrigation water quality on some physical properties of soil in rice cultivated land. Journal of Soil and Water Resources Conservation 4 (3): 15-28. (In Persian)
14. Qishlaqi A., F. Moore, & G. Forghani, 2008. Impact of untreated wastewater irrigation on soil and crops in Shiraz suburban area, SW Iran. Environment Monitoring Assessment 141: 257-273.
15. Rezapour, S., A. Samadi, & H. Khodaverdiloo, 2012. Impact of long-term wastewater irrigation on variability of soil attributes along a landscape, semi-arid region of Iran. Environmental Earth Sciences 67: 1713–1723.
16. Schacht, K. & B. Marschner, 2015. Treated wastewater irrigation effects on soil hydraulic conductivity and aggregate stability of loamy soils in Israel. Journal of Hydrology and Hydromechanic, 63 (1): 47–54. DOI: 10.1515/johh-2015-0010. 
17. Schumann, B., 2007. The causes of soil acidity. New South Wales Acid Soil Action Program.
18. Selivanovskaya, Syu., V. Z. Latypova, S. N. Kiyamova, & F. K. Alimova, 2001. Use of microbial parameters to assess treatment methods of municipal sewage sludge applied to grey forest soils of Tatarstan. Agriculture. Ecosystems and Environment 86: 145-153.  
19.  Sharma, R., M. M. Agrawal, & F. Marshall, 1999. Heavy metal contamination of soil andvegetables in suburban areas of Varanasi, India. Eco-toxicology and Environmental Safety 66: 258-266.
20. FAO, 1989. Wastewater quality guidelines for agricultural use. Irrigation and Drainage paper.