تأثیر کاربرد بیوچار بر ویژگی‌های فیزیکی و هیدرولیکی خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز

2 محقق بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز

3 دانشگاه تبریز گروه علوم و مهندسی آب

4 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده
پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر سطوح مختلف بیوچار حاصل از بقایای هرس درخت صنوبر و کاه و کلش گندم بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و هیدرولیکی خاک در دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز انجام شد. بدین‌منظور، بیوچار در سطوح 1، 3 و 5 درصد وزنی به خاک افزوده و پس از چهار ماه، هدایت الکتریکی، جرم مخصوص ظاهری، رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت زراعی، رطوبت نقطه پژمردگی دائم، هدایت هیدرولیکی اشباع، تخلخل و کل آب قابل دسترس اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار موجب افزایش معنی‌دار هدایت الکتریکی، تخلخل، رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت زراعی و کل آب قابل دسترس و کاهش معنی‌دار جرم مخصوص ظاهری شد، اما بر رطوبت نقطه پژمردگی دائم و هدایت هیدرولیکی اشباع اثر معنی‌داری نداشت. در تیمار 5 درصد بیوچار نسبت به شاهد، تخلخل کل، رطوبت اشباع، رطوبت ظرفیت زراعی، رطوبت نقطه پژمردگی دائم، کل آب قابل دسترس و هدایت هیدرولیکی اشباع به‌ترتیب 04/27، 20/55، 16/44، 4/34، 90/51 و 60/38 درصد افزایش و جرم مخصوص ظاهری 80/22 درصد کاهش یافت. در مجموع، کاربرد 5 درصد بیوچار بیشترین بهبود را در کیفیت فیزیکی خاک و ظرفیت نگهداری آب ایجاد کرد و می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر برای ارتقای کیفیت خاک و افزایش بهره‌وری مصرف آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک توصیه شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

 Acharya, B.S., Dodla, S., Wang, J.J., Pavuluri, K., Darapuneni, M., Dattamudi, S., Maharjan, B. and Kharel, G., 2024. Biochar impacts on soil water dynamics: knowns, unknowns, and research directions. Biochar, 6, 34. https://doi.org/10.1007/s42773-024-00323-4
 Alburquerque, J., Calero, J. M., Barrón, V. and Villar, R., 2014. Effects of biochar produced from different feedstocks on soil properties and sunflower growth. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 177(1), 4061. https://doi.org/10.1002/jpln.201200652
 Atkinson, C. J., Fitzgerald, J. D. and Hipps, N.A., 2010. Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils: a review. Plant and soil, 337, pp.1-18. https://doi.org/10.1007/s11104-010-0464-5
 Basso, A.S., Miguez, F.E. Laird, D.A. Horton, R. and Westgate, M., 2013. Assessing potential of biochar for increasing water‐holding capacity of sandy soils. Global Change Biology Bioenergy, 5, pp.132-143. https://doi.org/10.1111/gcbb.12026
 Corwin, D.L. and Lesch, S.M., 2005. Apparent soil electrical conductivity measurements in agriculture. Computers and Electronics in Agriculture, 46(1–3), pp.11-43. https://doi.org/10.1016/j.compag.2004.10.005  
Faloye, O.T., Ajayi, E.A., Rostek, J., Schroeren, V., Babalola, T., Fashina, A. and Horn, R., 2024. Hydraulic and pore functions of differently textured soils modified by biochar from different parts of the mango plant. Soil and Tillage Research, 236, 105944. https://doi.org/10.1016/j.still.2023.105944
Farajnia, H., 2025. The effect of different levels of biochar and irrigation water on Basil plant growth and numerical simulation of nitrate leaching rate in greenhouse conditions. PhD Thesis. Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Universty of Tabriz, Tabriz, Iran. [In Persian]
 Flint, L.E. and Flint, A.L., 2002. Porosity, in J.H. Dane and G.C. Topp (eds.), Methods of Soil Analysis. Part 4: Physical Methods. Madison, WI: Soil Science Society of America, pp.721-738.
 Gee, G.W. and Or, D., 2002. Particle-size analysis, in Dane, J.H. and Topp, G.C. (eds.) Methods of Soil Analysis: Part 4-Physical Methods. Madison, WI: Soil Science Society of America, pp. 255–293.
 Grossman, R.B. and Reinsch, T.G., 2002. Bulk Density and Linear Extensibility, in Dane, J.H. and Topp, G.C. (eds.) Methods of Soil Analysis. Part 4: Physical Methods. Madison, WI: Soil Science Society of America, pp.201–228.
Guo, J., Zhou, H., Jia, L., Wang, Y and Fan, M., 2025. Effects of biochar from different pyrolysis temperatures on soil physical properties and hydraulic characteristics in potato farmland of arid and semi-arid regions. Agricultural Water Management, 313, 109483. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2025.109483
Han, M., Zhang, J., Zhang, L and Wang, Z., 2023. Effect of biochar addition on crop yield, water and nitrogen use efficiency: A meta-analysis. Journal of Cleaner Production, 420, 138425. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138425
Jiang, Z., Huang, S. and Meng, Z., 2025. Long-term effects of biochar on the hydraulic properties of soil: A meta-analysis based on 1–10 years field experiments. Geoderma, 458, 117318. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117318
Mensah, S.A., Simpson, A.R., Sabi, E.B., Amoatey, P.K., Ofori, P.A., Owusu-Nketia, S., Dwomoh, F.A. and Asenso, E., 2025. Impact of biochar application on soil physical and biogeochemical characteristics: a review. Applied and Environmental Soil Science, (1), 3734167. https://doi.org/10.1155/aess/3734167
Miller, R.O. and Kissel, D.E., 2010. Comparison of soil pH methods on soils of North America. Soil Science Society of America Journal, 74, pp. 310-316. https://doi.org/10.2136/sssaj2008.0047
Mohammadkhani, Z., Zeinalzadeh, K. and Kheirfam, H., 2024. Evaluation of the short-term affectivity of soil physical and hydraulic properties from biochar. Applied Soil Reserarch, 12(1), pp.68-82. [In Persian]. 10.30466/asr.2024.121475
Najafi-Ghiri, M., Boostani, H. R. and Mahmoodi, A. R., 2018. Effect of three plant species residues and their biochars on some properties and potassium status of a calcareous soil. Journal of soil research, 32 (1), pp.25-36. [In Persian]
Nasimi P, Karimi A. and Motaghian H., 2019. Effects of biochar produced from date palm’s leaves on saturated hydraulic conductivity and soil moisture coefficients of sandy clay loam soil. Iranian Water Research Journal, 13(3), pp.161-171. [In Persian]
Nelson, D.W. and Sommers, L.E., 1996. Total carbon, organic carbon, and organic matter, in Sparks, D.L., Page, A.L., Helmke, P.A., Loeppert, R.H., Soltanpour, P.N., Tabatabai, M.A., Johnston, C.T. and Sumner, M.E. (eds.) Methods of Soil Analysis: Part 3-Chemical Methods. Madison, WI: Soil Science Society of America and American Society of Agronomy, pp. 961–1010.
Nowroozi, M., Tabatabaei, S.H., Nouri, M.R. and Motaghian, H., 2017. Short-term effects of biochar produced from date palm’s leaves on moisture retention in sandy loam soil. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 6(2), pp.137-150. [In Persian]
Osooli, H., Karimi, A., Tabatabaei, S. and Shirani, H., 2022. Biochar application impacts on water infiltration rate into soil and field saturation hydraulic conductivity of sandy loam soil. Iranian Water Research Journal, 16(1), pp. 103-112. [In Persian]. https://doi.org/10.22034/iwrj.2022.10110.235
Razzaghi, F. and Rezaie, N., 2017. Effects of different levels of biochar on soil physical properties with different textures. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 7 (1), 75- 89. [In Persian]
Reynolds, W.D. and Elrick, D.E., 2002. Saturated and Field-Saturated Water Flow Parameters—Constant Head Soil Core (Tank) method, in Dane, J.H. and Topp, G.C. (eds.) Methods of Soil Analysis. Part 4: Physical Methods. Madison, WI: Soil Science Society of America, pp.815–821.
Romano, N. and Santini, A., 2002. Water Retention and Storage-Field, in J.H. Dane and G.C. Topp (eds.), Methods of Soil Analysis. Part 4: Physical Methods. Madison, WI: Soil Science Society of America, pp.721-738.
Soil Science Division Staff, 2017. Soil Survey Manual. 4th edn. USDA Handbook No. 18. Washington, DC: United States Department of Agriculture.
Soil Survey Staff, 2022. Kellogg Soil Survey Laboratory methods manual. Soil Survey Investigations Report No. 42, Version 6.0. U.S. Department ofAgriculture, Natural Resources Conservation Service.
Sun, Z., Bruun, E.W. Arthur, E. De Jonge, L.W. Moldrup, P. Hauggaard-Nielsen, H. and Elsgaard, L., 2014. Effect of biochar on aerobic processes, enzyme activity, and crop yields in two sandy loam soils. Biology and Fertility of Soils, 50, pp.1087-1097. https://doi.org/10.1007/s00374-014-0928-5
Yazdanpanahi, A., Ahmadaali, K., Zare, S. and Jafari, M., 2019. The effect of two different biochars on the soil physical properties affecting irrigation management in desert regions. Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(4), pp.965-975. [In Persian]. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.2008479.1398.50.4.16.4
Zhu, Z., Zhang, Y., Tao, W., Zhang, X., Xu, Z. and Xu, C., 2025. The biological effects of biochar on soil’s physical and chemical characteristics: a review. Sustainability, 17, 2214. https://doi.org/10.3390/su17052214
دوره 20، شماره 3 - شماره پیاپی 62
در حال تکمیل ....
پاییز 1405
صفحه 145-158

  • تاریخ دریافت 01 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 05 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 06 شهریور 1405