اثر پلی آکریل آمید بر درون نشت و فرسایش خاک کشاورزی
بسپار/ ایران پلیمر آبیاری سطحی، قدیمیترین و رایجترین روش آبیاری است. یکی از معایب آبیاری سطحی، فرسایش خاک است. فناوریهای جدیدی که از پلیمرهای محلول در آب استفاده می کنند، می توانند روشی را ارایه دهند که برای کنترل فرسایش خاک موثر و مقرون به صرفه باشد. آمیزه آلی آنیونی محلول در آب که به عنوان بسپار پلی آکریل آمید (PAM) شناخته شده، موفقترین بسپار در کنترل فرسایش خاک است. این مقاله به بررسی اثر افشانش (spraying) PAM روی سطح خاک برای کنترل فرسایش خاک و افزایش درون نشت (infiltration، حرکت تدریجی آب به داخل خاک) در خاک رس لوم (loam) اردنی می پردازد. در این مقاله، غلظتهای مختلف PAM، به ترتیب 5، 10 و 20 میلیگرم بر لیتر به همراه نمونه شاهد (صفر میلیگرم بر لیتر) مورد استفاده قرار گرفت. بیشترین اثر PAM روی خواص اندازه گیری شده در 20 میلیگرم بر لیتر مشاهده شد. اثربخشی PAM با آبیاری های بعدی کاهش یافت. کاهش فرسایش خاک 72 و 47/6 درصد، کاهش کدری (turbidity) آب رواناب (runoff، آن بخش از بارندگی که در سطح زمین و در رودها جاری شود) 83 و 35 درصد، افزایش زمان پیشروی (advance time) آب 6 و 0/9 درصد و افزایش دروننشت خاک 36 و 20/8 درصد، به ترتیب برای اولین و چهارمین آبیاری بود. کارایی PAM در هم آوری (flocculating) ذرات خاک در آزمایشگاه مطالعه شد و نتیجه شد که کارایی آن در رسوب گذاری (sedimentation) با افزایش غلظت آن افزایش می یابد.
مقدمه
آبياري سطحي، حدود 31 درصد از کل مناطق آبياري کاملا تجهیز شده را در اردن دربرمی گیرد، جاییکه آبیاری جویچه ای (furrow irrigation، نوعی آبیاری که در آن آب در داخل جوی‌های کوچک باریک به جریان درمی‌آید) بيشترين روش آبياري سطحي است. آبیاری جویچه ای دارای یک عیب عمده است و آن فرسایش خاک ناشی از آبیاری است.
مشخصات خاک و هیدرولیک جریان جوی، دو عامل اصلی کنترل فرسایش خاك هستند. دو سازوکار فرسایش خاک وجود دارد و آنها، جداسازی ذرات خاک از طریق نیروهای برشی و پَسار (drag، نیروی کُندکننده یا بازدارنده که در هنگام حرکت جسم در یک سیال، موازی مسیر و مخالف جهت حرکت جسم، بر آن اثر کند) و انتقال ذرات خاک جدا شده از طریق آب است. تشکیل انبوهه های (aggregates) خاک در تعیین درجه ی فرسایش خاک تاثیر میگذارد.
فرسایش ناشی از آبیاری جویچه ای میتواند یکنواختی درون نشت را تحت تاثیر قرار دهد، جاییکه ذرات ریزتر در بالادست جریان حذف میشوند و منجر به کاهش یکنواختی درون نشت به سمت پایین جوی میشوند.
پلی آکریل آمید، بسپاری با جرم مولکولی زیاد، زنجیر طولانی و محلول در آب است. PAM از 10،000 یا بیشتر از سه واحد مولکولی کربن متصل به یک تک زنجیر خطی تشکیل شده است. چگالی و نوع بار یونیPAM ، حلالیت در آب و جرم مولکولی زیاد آن، عوامل موثر بر توانایی این ماده برای جلوگیری از فرسایش خاک است.
فرسایش جویچه ای در سطح جوی اتفاق میافتد، بنابراین محیط خیس نیاز به آمایش دارد. در طی خیس شوندگی (wetting) اولیه، معلوم شده است که PAM با یک لایه خاک با ضخامت 1 تا 3 میلیمتر در امتداد محیط خیس در تماس است و به آن میچسبد، همچنین تمایل به چسبیدن به ذرات خاک و دیگر مولکولهای پلی آکریل آمید دارد. اثر PAM بر شکلگیری انبوهه های بزرگتر خاک باعث حفظ و تثبیت ساختار خاک میشود. ذرات ریز خاك در جریان جوی هم آوری شده و به صورت انبوهه ها رسوب میکنند.
در تحقیقی، اثرPAM بر آهنگ جذب (IR، Intake Rate) در حین آبیاری ناپیوسته (interrupted) روی دو نوع خاك لایماسه ای (silty loam) (Alfisol) و رس (Vertisol) بررسی شد. گزارش شد با استفاده ازPAM ، آهنگ جذب در Vertisol افزایش و در خاک Alfisol کاهش یافته است. حضور خاک رس در چگونگی تاثیر PAM بر خواص فیزیکی خاک بسیار مهم بود. کاهش آهنگ جذب در Alfisol به کاهش رسانش (conductivity) هیدرولیکی ربط داشت. این به دلیل افزایش گرانروی نسبی محلولهای بسپار در محیط متخلخل بود (که به شدت تحت تاثیر رسانش هیدرولیکیAlfisol قرار داشت) و انسداد جزئی منافذ (pores) رسانش (توسط دم های (tails) درشت مولکولهایی که روی ذرات خاک جذب شده بودند) بود. گرانروی نسبی بستگی به توزیع اندازه منافذ خاک دارد. اثرات PAM بر دروننشت، تعادل دو عامل اصلی است. اولی، افزایش درون نشت ناشی از جلوگیری از آب بندی سطح خاک است. این عامل در برابر افزایش گرانروی ناشی از حضور PAM در آب که منجر به کاهش درون نشت میشود، قرار دارد. افزایش IR در خاک رس Vertisol به علت ثبات ساختار سطحی خاک و عدم تشکیل سطح آببند و جلوگیری از فرسایش خاک بود.
برگردان: دکتر فاطمه خودکار
(ادامه دارد…)
متن کامل این مقاله را که در شماره 198ام ماهنامه بسپار در اسفندماه منتشر شده، بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید.
