فصل اول

مقدمه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-1- مقدمه

کمبود عناصر کم­مصرف[1] در اراضی زیر کشت غلات، گسترش جهانی داشته و میلیون­ها هکتار از اراضی قابل کشت در دنیا دارای کمبود یک یا چند عنصر غذایی کم­مصرف هستند (بلالی، 1383). از بین عناصر کم مصرف و مورد نیاز گیاه، آهن نقش مهم و حیاتی در موجودات زنده دارد. توجه به غلظت این عنصر در خاک به دلیل اثر بر افزایش عملکرد محصولات کشاورزی دارای اهمیت زیادی است (شریفی و همکاران، 1390). آهن در گیاه در ساخت پروتئین­های مهمی از جمله آنزیم­ های حاوی آهن و لگ­هموگلوبین و همچنین در ساخته شدن کلروفیل نقش دارد. همچنین آهن برای تنفس و واکنش­های اکسایش و کاهش در گیاه ضروری است (ملکوتی و همایی، 1383). در ایران طبق بررسی­های انجام شده حدود 37 درصد از مزارع تحت کشت گندم آبی دچار کمبود شدید آهن هستند (بلالی، 1378).

با وجود آنکه آهن فراوان­ترین عنصر کم مصرف در پوسته زمین است، اما بیشترین محدودیت را برای تولید محصولات کشاورزی در خاک­های آهکی مناطق خشک و نیمه­ خشک سبب شده است. قلیایی بودن، مقادیر زیاد آهک، کمبود ماده­آلی، آبیاری سنگین، تراکم خاک و نیز تهویه ضعیف خاک از عوامل کمبود آهن قابل دسترس در خاک­های آهکی هستند (فاجریا و همکاران، 2002؛ کولی یاراس و همکاران، 2004 و لی­و همکاران، 2005). در چنین شرایطی مصرف کود آهن کارایی لازم را نخواهد داشت و برای برطرف کردن کمبود آهن، مصرف مقادیر زیاد کودهای حاوی این عنصر ضروری است که علاوه بر مقرون به صرفه نبودن موجب آلودگی محیط زیست، تخریب ساختمان خاک و بر هم خوردن عناصر غذایی خواهد شد (کلیسی[2] و همکاران، 1999؛ تینکر[3] و همکاران، 1989).

در سال­های اخیر، کاربرد بقایای آلی حاوی مواد آلی بالا مانند کودهای حیوانی، کمپوست، بقایای- محصولات و سایر پسماندهای شهری و صنعتی در خاک­های مناطق نیمه­خشک، به یک راه­ کار         محیطی برای حفظ ماده آلی خاک و فراهم کردن عناصر غذایی مورد نیاز گیاه تبدیل شده است (تجدا و همکاران، 2006). ارزش کودی پسماندهای آلی نظیر لجن فاضلاب در تحقیقات متعدد در کشورهای مختلف نشان داده شده است (خیام­باشی، 1376؛ رضایی نژاد، 1379؛ محمدی نیا، 1994؛ رضوی، 2000؛ افیونی و همکاران، 2006؛ بیگدلی و سیلسپور، 2008). سلیمان[4] و همکاران (2010) گزارش نمودند، لجن فاضلاب می تواند به عنوان منبعی برای تأمین عناصر غذایی مورد استفاده قرار گیرد.

لجن فاضلاب مواد جامدی است که در روش­های مختلف تصفیه به منظور حذف آلاینده­های معلق و محلول از فاضلاب در تصفیه خانه­های فاضلاب به دست می­آید (میرحسینی و همکاران، 1387). به طور متوسط 30 میلیون تن لجن فاضلاب سالیانه در جهان تولید می شود که حدود 21 میلیون تن آن به عنوان کود به زمین­های کشاورزی اضافه می گردد (واثقی و همکاران، 1382). این مواد ممکن است غنی از آهن و مواد بیوشیمیایی متصل شونده باشند که به نگهداشت آهن و دیگر فلزات در محلول خاک کمک می کنند. همچنین می توانند واکنش­های شیمیایی و بیولوژیکی که موجب دسترسی بیشتر آهن در خاک می­شوند را تحریک کنند (جورکویتچ[5] و همکاران، 1988). استفاده از مواد آلی در خاک ممکن است منجر به تغییر شکل­های مختلف آهن در خاک شود. تغییرات در این بخش می ­تواند دسترسی آهن برای جذب گیاه را افزایش دهد. برای درک رفتار فلزات در خاک، روش­های مختلفی به منظور تجزیه و تفکیک فلزات به بخش­های مختلف شیمیایی­شان توسعه یافته است. این شکل­ها ممکن است شامل تبادلی، به­ طور اختصاصی جذب شده، محبوس شده یا جذب بر روی اکسید­های خاک، پیوندهای آلی در باقی­مانده­های زیستی و ریزموجودات زنده و به شکل کربناتی باشد (امریچ[6] و همکاران، 1982).

روش­های عصاره­گیری دنباله­ای در ارزیابی قابلیت استفاده عناصر کم نیاز مورد استفاده قرار می­گیرند (سینگ و همکاران، 1987؛ آگراوال و گوپتا، 1990؛ فوینتز و همکاران، 2004؛ فنگ و همکاران، 2005؛ گوپتا و سینا، 2007). از جمله روش­هایی که به طور گسترده برای اندازه ­گیری و جداسازی شکل­های آهن خاک استفاده می­ شود، روش استخراج دنباله­ای است که توسط تسیر و همکاران (1979) ارائه و به صورت گسترده در تعیین شکل­های عناصر سنگین در خاک­ها به­کار برده می­ شود (آلوارز و همکاران، 2006).

 

1-2- اهداف

  • بررسی اثر لجن فاضلاب صنعتی بر برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی خاک
  • بررسی اثر لجن فاضلاب صنعتی بر رشد و عملکرد دو گیاه گندم و اسفناج
  • اثر کاربرد لجن فاضلاب صنعتی بر توزیع شکل­های مختلف آهن در خاک
  • رابطه بین شکل­های مختلف آهن با آهن جذب شده توسط گیاه

 

فرضیه­ هایی که در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفت:

  • با توجه به غنی بودن لجن فاضلاب از مواد آلی و عناصر ضروری مورد نیاز گیاه می­توان پیش ­بینی کرد که کاربرد آن موجب افزایش عملکرد گیاهان مورد مطالعه و غلظت عناصر مورد نیاز گردد.
  • همچنین پیش ­بینی می­ شود که کاربرد لجن فاضلاب صنعتی به خاک سبب افزایش آهن قابل استفاده و شکل­های مختلف آهن در خاک می­گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل دوم

کلیات و بررسی منابع

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-1-      لجن فاضلاب

به مراحلی که مواد جامد از مواد مایع فاضلاب جدا می­ شود را تصفیه گویند. مایع حاصله پساب و مخلوط جامد که رطوبتی حدود 97-95 درصد دارد را لجن گویند (بهره­مند و همکاران، 1381). کاربرد لجن از دو جنبه زراعی و محیطی حائز اهمیت است. اولاً مواد آلی را برای خاک مهیا می­ کند و ثانیاً سبب چرخه عناصر غذایی مورد نیاز گیاه در خاک می­ شود (چانگ و همکاران، 1984).

مصرف لجن فاضلاب در زمین یکی از مهمترین روش­های استفاده مجدد است که شامل مصارف کشاورزی، جنگل­کاری، درخت­کاری، احیای اراضی و موارد دیگر می­ شود (بینا و همکاران، 1383). لجن فاضلاب از پتانسیل کودی بسیاری برخوردار است، اما قبل از استفاده آن در زمین باید اثر آن را بر افزایش عناصر مورد توجه قرار داد (واثقی و همکاران، 2005). این ماده به­ دلیل دارا بودن ماده آلی فراوان تاثیر به­سزایی در افزایش قابلیت جذب فلزات کم­مصرف و عناصر سنگین در خاک دارد. همچنین فلزات موجود در لجن نیز عمدتاً به صورت ترکیبات آلی بوده که دارای قابلیت جذب زیادی می­باشند و غلظت قابل توجهی را در گیاه ایجاد خواهند نمود (نظری و همکاران، 1385). اما قسمت اعظم فلزات سنگین در حین عملیات تصفیه فاضلاب، به صورت اکسید و یا هیدروکسید در لجن ته­نشین می­شوند (بینا و همکاران، 1383). البته لجن فاضلاب با توجه به مراحل تولید ممکن است دارای پتانسیل خطرات آلودگی­های زیستی نیز باشد که اضافه شدن مقادیر بالای آن­ها به خاک ممکن است خطرات آلودگی محیط زیست و زنجیره غذایی انسان را در پی داشته باشد. از این­رو با توجه به اثرات مفید این ماده، توصیه می­ شود مطالعات زیست محیطی و بررسی امکان آلودگی این مواد نیز به صورت جداگانه انجام و هرگونه توصیه کاربرد این مواد با احتیاط لازم انجام گیرد. از طرفی مصرف لجن فاضلاب به عنوان کود و یا اصلاح کننده خاک در مزارع کشاورزی مناسب بوده و دارای مزایایی است که این مزایا از سه محور مورد بررسی قرار گرفته و بسیار مهم است:

الف: می­توان لجن فاضلاب را به عنوان یک منبع با ارزش مواد مغذی و نیز یکی از روش­های دفع لجن با هزینه پایین مورد بررسی قرار داد.

ب: می­توان کاربرد لجن فاضلاب را از نظر مزرعه­داران به منظور افزایش سود مورد توجه قرار داد.

ج: می­توان از دیدگاه اقتصاد کشور و بهبود آن به مسئله کاربرد لجن فاضلاب توجه کرد (بینا و همکاران، 1383).

با توجه به این­که کشورمان خاک­های فقیر از نظر مواد مغذی دارد، واردات کود­های شیمیایی هزینه­ های ارزی-ریالی زیادی داشته و از طرفی باعث آلودگی غیر قابل جبران محیط زیست می­ شود­. از آن­جایی که لجن فاضلاب از نظر ارزش کودی بسیار ارزشمند می­باشد، برنامه ­ریزی دراز مدت برای امکان گسترش تولید کود از لجن که در آن رعایت ضوابط و استاندارد­ها از نظر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، زیستی و عناصر بالقوه سمی رعایت شده باشد، به عنوان یک منبع درآمد و کمک به اقتصاد صنعت آب و فاضلاب کشور می­گردد (بینا و همکاران، 1383).

 

2-2-      تأثیر لجن فاضلاب بر برخی خصوصیات خاک

لجن فاضلاب منبع با ارزشی از عناصر غذایی ضروری گیاه است. مقدار ماده آلی به نسبت زیاد لجن می ­تواند اثر مطلوبی بر خواص فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک داشته باشد (برولیر و همکاران، 1992) و این به­خصوص برای خاک­های ایران که با کمبود مواد آلی مواجه هستند، دارای اهمیت می­باشد (افیونی و همکاران، 1998).

 

2-2-1-    اثر لجن فاضلاب بر خصوصیات فیزیکی خاک

افزودن لجن­فاضلاب به عنوان کود آلی به خاک، اثرات مطلوبی روی ویژگی­های فیزیکی آن دارد (بهره­مندو همکاران، 2002). احمدآبادی­ و­ قاجار­ (1391) با بررسی اثر کاربرد کمپوست، ورمی­کمپوست و لجن فاضلاب روی برخی خواص فیزیکی خاک بیان داشتند که کاربرد این پسماندهای آلی در خاک، موجب افزایش معنی­دار تخلخل، رطوبت در نقاط ظرفیت زراعی، پژمردگی و ظرفیت نگه­داشت آب در خاک و همچنین کاهش جرم مخصوص ظاهری و حقیقی در مقایسه با تیمار شاهد گردید. که در این رابطه تأثیر کمپوست و لجن فاضلاب نسبت به ورمی­کمپوست بیشتر بوده است.

آگلیدس و لوندرا (2000) نیز افزایش رطوبت خاک را با به­ کارگیری 75، 150 و 300 متر مکعب لجن فاضلاب در هکتار گزارش کردند و بیش­ترین مقدار آن را مربوط به تیمار 300 متر مکعب لجن فاضلاب در هکتار دانستند.

خرید فایل متن کامل در سایت zusa.ir

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *