بررسي تاثير نانو ذرات اكسيدهاي آلومينيم و سيليسيم بر شاخص‌ هاي پايداري ساختمان خاك

The effect of nanoparticles of Aluminum oxide, Silicon oxide on soil structural stability indicators

سابقه و هدف: پايداري ساختمان يكي از مهمترين ويژگي‌ هاي فيزيكي خاك است كه بر جنبه‌ هاي ديگر خاك مثل فرسايش و نفوذ آب در خاك تاثير مي‌ گذارد. يكي از روش هاي بهبود ويژگي‌ هاي فيزيكي خاك، استفاده از اصلاح كننده‌ ها مي‌ باشد. مواد نانو يكي از جديدترين مواد اصلاحي است كه مي‌ تواند نقش مهمي بر ويژگي‌ هاي خاك داشته باشد و نتايج پژوهشگران نشان دهنده‌ ي تاثير مواد نانو بر ويژگي‌ هاي مكانيكي (حد خميرايي و رواني) است. بنابراين هدف از اين پژوهش بررسي تاثير ذرات نانو اكسيد سيليسيم و نانو اكسيد آلومينيم بر برخي از شاخص‌ هاي پايداري ساختمان خاك بود. مواد و روش‌ ها: به منظور بررسي اثر نانواكسيد آلومينيوم و سيليسيم بر شاخص‌ هاي پايداري ساختمان، يك خاك لوم سيلتي انتخاب شد. خاك مورد مطالعه از مركز تحقيات كشاورزي خراسان رضوي نمونه برداري، هوا خشك و از الك 4 ميلي‌ متري عبور داده شد. آزمايش در قالب طرح كاملا تصادفي با 9 تيمار و 3 تكرار اجرا شد. تيمارهاي مورد بررسي شامل شاهد (بدون افزودن ماده اصلاحي) و نانو اكسيدهاي آلومينيوم و سيليسيم به صورت جداگانه با غظت‌ هاي 0/002، 0/005 ، 0/01 و 0/02 درصد وزني به خاك اضافه شدند و در گلدان‌ هايي به وزن 5 كيلوگرم در دوره زماني 4 ماه در رطوبت بين ظرفيت زراعي تا 50 درصد آن و دماي بين 18 تا 25 درجه در گلخانه نگهداري شدند. سپس شاخص‌ هاي ميانگين وزني قطر خاكدانه به روش الك تر (MWDwet) و خشك (MWDdry)، درصد پايداري خاكدانه‌ ها (AS) و درصد تخريب خاكدانه‌ ها (PAD) اندازه‌ گيري شد. تحليل آماري و مقايسه ميانگين‌ ها در سطح پنج درصد بين تيمارهاي مختلف بر اساس تجزيه واريانس يك طرفه و آزمون دانكن با استفاده از نرم افزار SPSS16 انجام شد. يافته‌ ها: نتايج نشان داد كه افزودن مواد اصلاحي تاثير معني‌ داري بر پارامترهاي پايداري ساختمان خاك داشتنند و باعث افزايش معني‌ دار MWDwet، MWDdry و AS و كاهش PAD شدند. بيشترين مقدار MWDwet ‌و MWDdry مربوط به تيمار نانو اكسيد آلومينيوم با غلظت 0/02 درصد بود و در هر دو ماده اصلاحي ميانگين وزني قطر خاكدانه در هر دو حالت خشك و تر با زياد شدن غلظت افزايش پيدا كرد. كمترين ميزان تخريب خاكدانه‌ ها (PAD) مربوط نانواكسيد سيليسيم با غلظت 0/01 درصد بود و تفاوت معني‌‌ داري بين غلظت‌ هاي مختلف نانو اكسيد سيليسيم از نظر تخريب وجود نداشت. نتيجه‌ گيري: به طور كلي نتايج اين تحقيق نشان دهنده تاثير مثبت هر دو ماده اصلاحي نانو اكسيد آلومينيم و سيليسيم بر بهبود پايداري ساختمان خاك مي‌ باشد و نانو اكسيد سيليسيم تاثير بهتري نسبت به نانو اكسيد آلومينيوم از نظر كاهش درصد تخريب خاكدانه‌ ها داشت.

Background and Objectives: Soil structure is the most important property which affects other soil properties such as erosion, water infiltration into soil. Application of soil onditioners is one ways to improve soil physical properties. Nanoparticles are one of the newest materials that can influence the soil physical properties. The results of reseravhers show that application of nanomaterial affect soil mechanical properties (liquid and plastic limits). Therfore, the aim of this research was to study the effect of nanomaterials, including nano silicon oxide (nSio2) and nano Aluminum oxide (nAl2o3) on soil structural stability indicators. Materials and Methods: In order to investigate the effect of nano-aluminum oxide and nano-silicon oxide on stractiral stability indicators a silt loam soil was selected. The studied soil was collected from Agricultural Research Center of Khorasan Razavi province, was air dried, and passed through 4.0-mm sieve. The experiment was conducted as a completely randomized design with 9 treatments and 3 replications. The studied treatments include control (without any amendment) nano aluminum oxide (0.002, 0.005, 0.01 and 0.02 % w/w) and nanao silicon oxide (0.002, 0.005, 0.01 and 0.02 % w/w). After addition the different treatments to soil in boxes of 5 Kg, they were incubated for 4 months at moisture range from field capacity (FC) to 50% FC at 18-25oC in greenhouse conditions. Then some soil structural stability indices including mean weight diameter of wet (MWDwet) and dry (MWDdry) aggregates, aggregate stability (AS) and percentage of aggregate destruction (PAD) were measured. Statistical analysis by one way analysis and comparison of means at P Results: The results showed that application of amendments had a significant effect on structural stability indicators and addition of both nanomaterials to the soil increased MWDwet, MWDdry and AS and decreased PAD, siginificantly. The maximum value of MWDwet and MWDdry was obtained by application of 0.02 % nano-aluminum oxide and by increasing the concentration of both nano materials MWDdry and MWDwet increasd. The minimum percentage of aggregate destruction (PAD) was obtained by application of 0.01 % nano silicon oxide and regard to PAD, there was no significant difference between the different concentrations of nano silicon oxide. Conclusion: According to the results of this research, application of nano aluminum oxide and nano silicon oxide improved structural stability and nano silicon oxide was better than nano aluminium oxide in decreasing the percentage of destruction aggregate