وابستگي اندازه‌گيري‌هاي هدايت هيدروليكي اشباع مزرعه‌اي به اندازه استوانه در يك خاك لوم رسي

Ring size dependence of field saturated hydraulic conductivity measurements in a clay loam soil

سابقه و هدف: هدايت هيدروليكي اشباع مزرعه‌اي (Kfs) يكي از مهم‌ترين ويژگي‌هاي خاك است كه نقشي مهم در كيفيت خاك دارد. با اين‌حال، به‌ويژه در خاك‌‌هاي ساختمان‌دار اندازه‌گيري Kfs دشوار و وقت‌گير است. بنابراين راستي‌آزمايي روش هاي ساده و سريع براي اندازه‌گيري Kfs به‌منظور پايش موثر خاك ضروري است. اين مطالعه به‌منظور ارزيابي تاثير اندازه استوانه (استوانه‌هايي با قطرهاي 5/5، 88/10، 16 و 8/31 سانتي‌متر) بر Kfs اندازه‌گيري شده با الگوي بارافتان ساده‌سازي شده (SFH) به روش تك‌استوانه در يك خاك لوم رسي ساختمان‌دار انجام گرفت. افزون بر اين، تاثير خاك‌ورزي مرسوم بر Kfs نيز ارزيابي و Kfs اندازه‌گيري شده با روش‌هاي استوانه دوگانه (DR) و SFH مقايسه گرديد. مواد و روش‌ها: در روش SFH از استوانه‌هاي با قطر داخلي 5/5، 88/10، 16، 8/31 سانتي‌متر استفاده شد. در روش DR قطر استوانه اندازه‌گيري 83/27 سانتي‌متر و قطر استوانه بافر 50 سانتي‌متر بود و و نفوذ آب به خاك به روش معمول بار ثابت اندازه‌گيري شد. ضريب ناهم‌خواني (a) بين مقادير Kfs اندازه‌گيري شده با هر اندازه استوانه در روش SFH با ساير اندازه‌هاي مورد استفاده و همچنين با روش DR محاسبه گرديد. تجزيه‌ و تحليل آماري در قالب طرح كاملاً تصادفي بين روش DR و اندازه‌هاي گوناگون مورد استفاده در روش SFH انجام گرفت. همچنين مقايسه ميانگين‌ها با استفاده از روش SNK در سطح احتمال 5 درصد با استفاده از برنامه SAS (9.1.3) انجام شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد، با اين‌كه اندازه استوانه بر Kfs اندازه‌گيري شده تاثير داشت، ناهم‌خواني بين نتايج Kfs اندازه‌هاي مختلف استوانه و روش SFH و DR از نظر كاربردي قابل چشم‌پوشي بود (ضريب ناهمخواني كم‌تر از 27/0). اثر عمليات خاك‌ورزي بر Kfs اندازه‌گيري شده چشم‌گير بود (اختلاف 2 تا 3 برابري). روش‌هاي SFH و DR ميانگين‌هايي متفاوت از نظر آماري از Kfs ارايه دادند. با اين‌حال، تفاوت Kfs اندازه‌گيري شده با بزرگ‌ترين استوانه در روش SFH تفاوتي كاربردي با Kfs به‌دست آمده با روش DR نداشت (ضريب ناهم‌خواني كم‌تر از 37/0). همچنين، ضريب تغييرات مقادير Kfs به‌دست آمده با روش DR بيش‌تر از اندازه‌گيري‌هاي SFH بود. نتيجه‌‌گيري: مدت‌زمان اجراي آزمايش نفوذ با روش SFH به‌مراتب كوتاه‌تر از روش DR بود. به‌طوركلي، مقادير ميانگين Kfs به‌دست آمده با روش SFH براي پايش تاثير خاك‌ورزي مناسب بود. مطالعات بيش‌تري براي آزمودن تناسب روش SFH براي پايش هدايت هيدروليكي خاك‌هاي گوناگون براي اهداف مختلف ضروري است.

vBackground and Objectives: Field saturated hydraulic conductivity (Kfs) is one of the most important soil properties that considerably contribute to soil quality. However, specifically in the structured soils, the measurement of Kfs is difficult and time-consuming. Therefore, verifying the simple and fast methods for Kfs measurement is needed for effective soil monitoring. This study was conducted to investigate the effect of ring size (rings with diameters of 5.5, 10.88, 16 and 31.8 cm) on the Kfs measured with simplified falling head (SFH) single ring method in a structured clay loam soil. Furthermore, the effect of conventional tillage on Kfs was assessed and the Kfs measured with double ring (DR) method and SFH procedure was compared. Materials and Methods: The simplified falling head (SFH) method of rings with diameters of 5.5, 10.88, 16, 27.83 and 31.8 cm was used. In DR method diameter measuring 83/27 cm and diameter ring buffering 50 cm and infiltration with way costant head was measured. Factor of discrepancy between the values of field saturated hydraulic conductivity (Kfs) was measured with different ring sizes with model simplified falling head (SFH) single ring and traditional double ring (DR) methods. Statistical analysis in a completely randomized design between DR method and different sizes were used in SFH. The comparison of the level of five percent by SNK using SAS (9.1.3) was performed. Results: Results showed that while the ring size affected the measured Kfs, the discrepancy between Kfs results of given ring size compared to the smallest ring size (d=5.5 cm) was practically negligible (factor of discrepancy ? 0.27). The effect of tillage operations on the measured Kfs was substantial (discrepancy between Kfs results of 2.1 to 3.1). The SFH and DR techniques yielded statistically different means of Kfs. However, the discrepancy between the Kfs values obtained with the SFH method using the largest ring size and the Kfs values determined with DR method was practically negligible (factor of discrepancy < 0.37). The coefficient of variation of Kfs values obtained with DR was also higher than the SFH measurements. Conclusion: The duration of the infiltration runs with SFH approach was appreciably shorter than the DR method. In conclusion, the mean Kfs values obtained with SFH technique were appropriate to monitor the effect of tillage. Further studies are needed to test the suitability of SFH technique to monitor hydraulic conductivity of various soils for different purposes.