تغييرات خاك‌دانه‌ها در اثر كاربرد زغال‌زيستي حاصل از سرشاخه‌هاي صنوبر

مقدمه حفاظت از منابع خاك به منظور حفظ امنيت غذايي جهان و بهبود كيفيت محيطي ضروري است. ساختمان خاك از ويژگي‌هاي فيزيكي و فعال خاك است كه مي‌توان آن را با معيار پايداري ارزيابي نمود. پايداري خاك‌دانه‌ها در بحث كيفيت فيزيكي خاك اهميت داشته و بهبود آن منجر به بهبود عملكرد خاك مي‌شود. استفاده از انواع افزودني‌هاي خاك در شرايطي كه امكان مديريت زيستي وجود نداشته باشد، راه‌حلي مفيد براي حفاظت و اصلاح ساختمان خاك است. افزودني زغال‌زيستي از منابع زيستي مختلف تهيه و به عنوان روش حفاظتي غير‌سازه‌اي در سال‌هاي اخير معرفي شده است؛ لذا آگاهي از رفتار‌ها، واكنش‌ها و تغييرات كوتاه‌مدت و بلندمدت آن در خاك از اهميت زيادي به منظور مديريت پايدار برخوردار است. تأثير افزودني زغال‌زيستي بر ويژگي‌هاي فيزيكي خاك تحت شرايط آزمايشگاهي حاكي از ايجاد تغييرات مثبت در معيارها و شاخص‌هاي فيزيكي خاك بوده‌ است. اين جنبه از كاربردهاي زغال‌زيستي ضرورت مطالعه و شناسايي هر چه بيشتر آن را در عرصه‌هاي منابع‌طبيعي با محوريت كنترل فرسايش نمايان مي‌سازد. از آنجايي كه كاربرد زغال‌زيستي حاصل از ضايعات و سرشاخه‌هاي درخت صنوبر به‌منظور حفاظت از خاك در عرصه و در شرايط طبيعي آب‌و هوايي تاكنون گزارش نشده است، بنابراين پژوهش حاضر تأثير افزودني زغال‌زيستي بر ساختمان خاك در شرايط طبيعي را در دامنه‌اي از‌ ديم‌زارهاي رهاشده و در قالب كرت‌هاي استاندارد مدل جهاني تلفات خاك در مدت دو سال متوالي به بررسي گذاشته است. مواد و روش‌ها در پژوهش حاضر اثر افزودني زغال‌زيستي بر تغييرات ساختمان خاك در محدوده سد نوروزلو، شهرستان مياندوآب استان آذربايجان‌غربي و در مقياس شش كرت استاندارد USLE ارزيابي شد. در همين راستا، زغال‌زيستي در اثر فرايند گرماكافت از سرشاخه‌هاي گونه درخت صنوبر تبريزي (Populus nigra) تهيه شد. براي انجام آزمايش، دو تيمار شاهد و زغال‌زيستي و هر كدام با سه تكرار مدنظر قرار گرفت. پس از تهيه و انتقال زغال‌زيستي به منطقه، اقدام به اعمال و پخش آن در سطح كرت‌ها به‌ميزان 32.5 تن بر هكتار شد. جهت بررسي تغييرات ساختمان خاك در اثر اعمال زغال‌زيستي در چهار زمان متوالي به فواصل شش ماه بعد از اعمال زغال زيستي نمونه‌برداري از خاك كرت‌ها انجام شد. در اين فواصل زماني توزيع اندازه ذرات و پايداري خاك‌دانه‌ها با استفاده از روش سري الك خشك اندازه‌گيري شدند. از نتايج الك خشك براي اندازه‌گيري پايداري خاك‌دانه‌ها استفاده شد و براي تعيين اندازه خاك‌دانه‌ها و تشخيص سطح پايداري ذرات دو شاخص ميانگين وزني قطر خاك‌دانه‌ها و ميانگين هندسي قطر خاك‌دانه‌ها محاسبه شدند. سپس آزمون همگني واريانس‌ها به‌عنوان يكي از ملزومات اوليه تجزيه و تحليل داده‌ها، آزمون‌ GLM  براي بررسي تأثير جداگانه و تعاملي تيمارها و زمان و آزمون T مستقل براي مقايسه ميانگين مؤلفه‌هاي مورد بررسي بين تيمارها انجام گرفت.نتايج و بحث به منظور بررسي پايداري خاك‌دانه‌ها تحت تيمار زغال‌زيستي در شرايط طبيعي و كرت‌هاي استاندارد مؤلفه‌هاي ميانگين وزني قطر خاك‌دانه (MWD) و ميانگين هندسي قطر خاك‌دانه‌ها (GMD) براي تيمار شاهد و زغال‌زيستي در چهار زمان متوالي اندازه‌گيري شده است. نمايه‌هاي MWD وGMD در كرت‌هاي شاهد داراي مقادير ميانگين به‌ترتيب 0.85، 0.68، 0.64 و 0.81 و 0.8، 0.69، 0.7 و 0.76 ميلي‌متر و در كرت‌هاي زغال‌زيستي نيز به‌ترتيب 0.86، 0.82، 0.75 و 0.84 و 0.79، 0.78، 0.75 و 0.77  ميلي‌متر بود. روند تغييرات متغيرهاي D10، D50 و D90 مربوط به توزيع اندازه ذرات در بازه زماني دوم به ترتيب داراي درصد تغييرات 43.8، 26.7 و 15.2 درصد و در بازه زماني سوم نيز به ترتيب داراي درصد تغييرات 14.2، 14.2 و 16.8 درصد بوده كه نشان‌دهنده روند تغييرات افزايشي در رقوم تيمار زغال‌زيستي نسبت به شاهد در بازه‌هاي زماني نام‌برده است. افزودني زغال‌زيستي در تركيب خاك كرت‌هاي USLE بر شاخص‌هاي پايداري خاك‌دانه ها تأثير داشته است به‌طوري‌كه اثر جداگانه زغال‌زيستي و زمان در هر دو شاخص و اثر تعاملي آن‌ها براي شاخص GMD در سطح اطمينان 95 درصد معنادار بوده است. در مقايسه ميانگين‌ مؤلفه‌هاي مورد بررسي بين تيمارها در هر دوره زماني هر دو متغير MWD و GMD در بازه زماني دوم اختلاف معني‌داري در سطح پنج درصد نشان داده‌اند. از اين‌رو مي‌توان گفت زغال‌زيستي بعد از گذشت يك‌سال براي بهبود پايداري خاك‌دانه مفيد و مؤثر است. نتيجه‌گيري يافته‌هاي اين مطالعه حاكي از تأثير مثبت افزودني زغال‌زيستي بر شاخص‌هاي پايداري خاك‌دانه است كه افزايش محدودي در ميانگين‌هاي وزني و هندسي قطر خاك‌دانه‌ها و تغييرات 40 درصدي در مؤلفه‌هاي اندازه ذرات ايجاد كرده است. به‌طوركلي بررسي شاخص‌هاي MWD وGMD در تيمارهاي شاهد و زغال‌زيستي در چهار زمان متوالي به فواصل شش ماه حاكي از معني‌داري اثر جداگانه زغال‌زيستي و زمان در هر دو شاخص و اثر تعاملي زغال‌زيستي و زمان در شاخص GMD در سطح اطمينان 95 درصد بوده است. بازه زماني دوم داراي بيش‌ترين درصد تغييرات در مؤلفه‌هاي توزيع اندازه ذرات بوده است. همچنين بين ميانگين‌هاي شاهد و زغال‌زيستي در بازه زماني دوم در هر دو شاخص اختلاف معني‌داري مشاهده شده است، لذا براساس يافته‌هاي اين آزمايش بهترين عملكرد زغال‌زيستي در زمينه بهبود پايداري خاك‌دانه و ساختمان خاك بعد از گذشت يك سال از اعمال آن به خاك بود. مطابق با نتايج اين پژوهش پايداري خاك‌دانه عاملي تأثيرپذير از گذر زمان و تغييرات آب‌و هوايي فصلي است. ميداني بودن مقياس آزمايش و هم‌چنين قرارگيري كرت‌ها در معرض آب‌و هواي طبيعي بر پيچيدگي‌هاي حاكم بر چنين فرآيندهايي افزوده و لذا طراحي مطالعات جزئي و در مقياس زماني مناسب‌تر و بازه‌هاي زماني كوچك‌تر به منظور كسب نتايج دقيق‌تر ضروري است.