تأثیر آبیاری بلند مدت با فاضلاب تصفیه شده شهری کرمانشاه بر برخی خصوصیات فیزیکی خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل دکتری گروه مهندسی آب پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی.

2 استاد گروه مهندسی آب پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی.

3 استاد گروه مهندسی بهداشت محیط دانشکده بهداشت دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه.

4 استادیار مرکز تحقیقات عوامل محیطی موثر بر سلامت دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه.

چکیده

در کشورهای خشک و نیمه­خشک، کمبود منابع آب تجدیدپذیر از یک سو و بالا رفتن حجم تقاضا برای دستیابی به آب باکیفیت خوب از سوی دیگر، در حال افزایش است. بنابراین، لازم است آب با کیفیت بالاتر برای مصارف شهری و آشامیدن حفظ شده و منابع آب با کیفیت پایین­تر (همچون فاضلاب تصفیه شده) برای مصارف دیگر نظیر کشاورزی و صنعت بکار گرفته شوند. در این شرایط، در اختیار داشتن اطلاعات کافی و محلی ضروری است. از این رو؛ هدف این تحقیق بررسی اثرات آبیاری بلند مدت با فاضلاب تصفیه شده شهری (پساب) در مقایسه با آب چاه )به عنوان تیمار شاهد(، بر خصوصیات فیزیکی خاک بوده است.  به این منظور، خصوصیات خاک شامل: هدایت هیدرولیکی اشباع، منحنی مشخصه رطوبتی و نقاط رطوبتی، جرم مخصوص حقیقی و ظاهری و تخلخل خاک در سه لایه تا عمق 90 سانتی­متری، در قالب طرح تجزیه مرکب دو ساله و آزمایش کرت­های خرد شده در سه تکرار بررسی شد. نتایج به­دست آمده از تحلیل­های آماری نشان داد که روند یکسانی بین پارامترهای مختلف وجود ندارد و تأثیرپذیری پارامترهای خاک از تیمارهای آبیاری در اعماق مختلف متفاوت می­باشد. مثلاً، مقادیر اندازه­گیری هدایت هیدرولیکی اشباع خاک اراضی تحت آبیاری با پساب نسبت به آب چاه به ترتیب برای اعماق 30-0، 60-30 و 90-60 سانتی­متر به اندازه 109%، 25% و 75% افزایش یافت. اضافه بر این؛ بکارگیری پساب باعث افزایش محتوای رطوبتی خاک در نقاط ظرفیت زراعی و پژمردگی دائم شد، اما مقدار آب در دسترس را کاهش داد. تحت تأثیر آبیاری با پساب، جرم مخصوص ظاهری لایه سطحی خاک کاهش و جرم مخصوص حقیقی آن افزایش یافت. همچنین، تخلخل کل خاک در لایه­های اول و دوم نسبت به تیمار شاهد کمتر بود، ولی در لایه 90-60 سانتی­متری افزایش نشان داد. در مجموع می­توان نتیجه گرفت که استفاده از پساب تا حدودی باعث بهبود شرایط فیزیکی خاک گردید، اما استفاده از فاضلاب تصفیه نشده و پساب برای آبیاری محصولات خوراکی توصیه نمی­شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Impact of Long-Term Irrigation with Kermanshah Municipal Treated Wastewater on Some Soil Physical Properties

نویسندگان [English]

  • m f 1
  • h gh 2
  • Meghdad Pirsaheb 3
  • Nazir Fatahi 4
1 PhD, Water Engineering Department, Razi University, Kermanshah.
2 Professor, Water Engineering Department, Razi University, Kermanshah.
3 Professor, Environmental Health Engineering Department, Kermanshah University of Medical Sciences.
4 Associate Professor, Research Center for Environmental Determinants of Health (RCEDH), University of Medical Sciences, Kermanshah, Iran.
چکیده [English]

Crisis of renewable water resources and rising demand for access to fresh water in arid and semi-arid countries is increasing. Therefore, it is indispensable to conserve water resources with high quality for urban purposes and drinking and use water resources with lower quality (such as treated wastewater) for other purposes such as agriculture and industry. In these conditions, having adequate information and local data in different parts of the world is essential. Thus, the main purpose of this study was to investigate the effects of two-year long-term irrigation with treated municipal wastewater in comparison with well water (as the control treatment) on the physical properties of soil. The soil physical properties were measured in three layers, each with three replications, and included saturation hydraulic conductivity (Ks), soil moisture characteristic curve, moisture content at field capacity (θFC) and permanent wilting point (θPWP) as well as “available water”, bulk and practical density,  and porosity of the surface soil to depth of 90 cm . The study was conducted using a two-year split plot design. The rsults of statistical analysis showed that there was no uniform trend between various parameters and the influence of irrigation treatments at different depths of soil parameters were different. Results showed that the soil Ks in treatments irrigated with wastewater increased, compared to the control treatments, by 109%, 25%, and 75% in depths of 0-30, 30-60, and 60-90 cm, respectively. In addition, application of treated wastewater caused increase in the soil moisture content at θFC and θPWP point, but reduced the amount of total available water content. The effect of irrigation with treated wastewater decreased surface soil bulk density and increased its practical density. Also, the soil porosity in the 0-30 and 30-60 cm layers was lower compared to the control treatment, but was higher in 60-90 cm layer. Generally, it can be concluded that the use of treated wastewater improves soil physical conditions, but the application of untreated sewage water and TWW for irrigation is not recommended for edible crops.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bulk density
  • Practical density
  • Soil moisture characteristic curve
  • Soil prosity
  • Saturation hydraulic conductivity
  • Water resources crisis

مراجع

  1. بنی طالبی، گ. 1391. اثرات دراز مدت آبیاری با پساب شهری بر برخی از ویژگی­های خاک و خطر سلامتی فلزات سنگین در منطقه طاقانک. پایان­نامه کارشناسی ارشد گروه علوم خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد. ص 102.
  2. بیگی هرچگانی، ح. و بنی طالبی، گ. 1392. اثر رژیم­های کاربرد دراز مدت پساب شهری بر شاخص­های کیفیت فیزیکی خاک (مطالعه موردی: مزارع طاقانک شهرکرد). نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی): (5)27، 1056-1046.
  3. خدادادی، ن.، قربانی دشتکی، ش. و کیانی، ش. 1394. تاثیر کیفیت آب آبیاری بر برخی ویژگیهای فیزیکی خاک در اراضی تحت کشت برنج (Oryza Sativa). نشریه حفاظت منابع آب و خاک، (3)4، 15-28.
  4. روحانی شهرکی، ف.، مهدوی، ر. و رضایی، م. 1384. اثر آبیاری با پساب بر برخی خواص فیزیکی و شیمیایی. مجله آب و فاضلاب، (1)16. 23-29.
  5. زادهوش، ع. و فرداد، ح. 1375. بررسی اثرات آبیاری با پساب بر خاک و گیاه. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران.
  6. طباطبایی، س.ح.، نجفی، پ و امینی، ح. ۱۳۸۴. بررسی تاثیر آبیاری با فاضلاب کارخانه قند اصفهان بر نقاط مهم رطوبتی خاک. دومین کنفرانس سراسری آبخیزداری و مدیریت منابع آب و خاک، کرمان، انجمن مهندسی آبیاری و آب ایران.
  7. علیزاده، ع. 1382. فیزیک خاک. انتشارات دانشگاه امام رضا. ص 267.
  8. Abedi- Koupai, J., M. Afyuni., B. Mostafazadeh., and M.R. Bagheri 2001. Influence of treated wastewater and irrigation systems on soil physical properties in Isfahan province. ICID International Workshop on Wastewater Reuse Management.
  9. Aiello, R., L. Cirelli., and S. Consoli. 2007. Effects of reclaimed wastewater irrigation on soil and tomato fruits: A case study in Sicily (Italy), Agric.Water Manage. 93: 65-72.
  10. Annabi, M., S. Houot., F. Francou., M. Poitrenaud., and Y. Le Bissonnais. 2007. Soil aggregate stability improvement with urban composts of different maturities. Soil Sci. Soc. Am. J. 71(2):413-423.
  11. Chang, A.C., J E. Warneke., A.L. Page., and L.J. Lund. 1984. Accumulation of heavy metal in sewage sludge treated soils. J. Environ. Qual. 13: 87-90.
  12. Coppola, A., A. Santini., P. Botti., S. Vacca., V. Comegna., and G. Severino. 2004. Methodological approach for evaluating the response of soil hydrological behavior to irrigation with treated municipal wastewater. J. Hydrology. 292: 114-134.
  13. Dawes, L. 2004. Assessing changes in soil physical and chemical properties under long term effluent disposal. The Society for Engineering in Agriculture, Food and Biological System, USA.
  14. Drechsel, P., Ch. Ascott., L. Raschid-sally., M. Redwood., and A. Bahri. 2010. Wastewater Irrigation and Health Assessing and Mitigating Risk in Low-income Countries. Earthscan, London.
  15. EU, (2006) Commission regulation (EC) No. 1881/2006, setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs. Official Journal of the European Union, 364: 5-24.
  16. Gelik, I., I. Ortas. and S. Kilik. 2004. Effect of compost, Mycorhiza, Mnure and fertilizer on some physical properties of Chromoxerert soil. Soil. Till. Res. 78: 59-67.
  17. Hamilton, A.J., F. Stagnitti., X. Xiong., S.L. Kreidl., K.K. Benke., and P. Maher. 2007. Wastewater Irrigation: The State of Play Vadose Zone. 6(4): 823-840.
  18. Hasan, H., A. Battikhi., and M. Qrunfleh. .2014. Impacts of Treated Wastewater Reuse on Some Soil Properties and Production of Gladiolus communis. J. Horticulture 1: 111. doi:10.4172/horticulture.1000111
  19. Hasan, H.I., M. Anwar., M. Battikhi., and M. Qrunfleh. 2015. Impacts of Treated Wastewater Reuse on Some Soil Properties and Production of Gladiolus Communis. Jordan J. Agri Sci. 11(4):1103-1118.
  20. Hillel, D. 1980. Fundamentals of Soil Physics. Academic Press. New York.
  21. Khayri Sabri, A. 2013. Effect of Irrigation with Reclaimed Wastewater on Soil Properties and Groundwater Quality in Zaiton area, Gaza, Palestine. Msc Thesis, Al-Azhar University, Studies & Scientific Research, Institute of Water & Environment.
  22. Klay, S., A. Charef., A. Ayed., B. Houman., and F. Rezgu. 2010. Effect of irrigation with treated wastewater on geochemical properties (saltiness, C, N and heavy metals) of isohumic soils (Zaouit Sousse perimeter, Oriental Tunisia). Desalination. 253:180-187.
  23. Klute, A. and C. Dirkwen. 1986. Hyraulic conductivity and Dffusivity: Laboratory methods. P 687-734. In: A. Klute (Ed.), Method of soil analysis. Part 1. Physical and mineralogical methods. Monogr. 9, ASA and SSSA, Madison, WI.
  24. Lado, M. and M. Ben-Hur. .2009. Treated domestic sewage irrigation effects on soil hydraulic properties in arid and semiarid zones: A review. Soil. Till. Res. 106, 152-163.
  25. Lee, G.W. and J.W. Bauder. 1986. Particle Size Analysis. In: Methods of Soil Analysis, A. Klute (Ed). Part1 (snd Edn.) Agro. Monger. 9, ASA and SSSA, Madison, WS, USA, 383-411.
  26. Lipsius, K. 2002. Estimating Available Water Capacity from Basic Soil Physical Properties, A comparison of Common Pedotransfer Functions, GSF-National Research Centre for Environment and Health, Department of Geoecology, Braunschweig Technical University.
  27. Magesan, G.N., C.D.A. Mclay., and V.V. Lal. 1998. Nitrate leaching from a freely-draining volcanic soil irrigated with municipal sewage effluent in New Zealand. Agri. Ecosys Environ. 70:181-187.
  28. Magesan G.N .2001. Changes in soil physical properties after irrigation of two forested soils with municipal
    wastewater. New Zealand J. Foresty Sci. 31(2): 188-195.
  29. Magesan, G.N., J.C. Williamson., G.W. Yeates., and A.R.H. Lloyd- Jones. 2000. Wastewater C:N ratio effects on soil hydraulic conductivity and potential mechanisms for recovery, Bioresource. Technol. 71: 21-27.
  30. Mahida, N.U. 1981. Water Pollution and Disposal of Wastewater on Land. Tata McGraw-Hill Puplishing Company limited, New Dehli, 325.
  31. Marinari, S., B. Masciandro., and S. Grego. 2000. Influence of organic and mineral fertilizer on soil physical properties. Geoderma. 72:9-17.
  32. Mathan, K. K. 1994. Studies ofthe influence of long-term municipal sewage-effluent irrigation on soil physical properties. Biores Tech. 48: 275-276.
  33. Mojiri, A. 2011. Effects of Municipal Wastewater on Physical Properties of Saline Soil. J. Biol. Environ. Sci. 5(14): 71-76.
  34. Mollahoseini, H. 2013. Long-term effects of municipal wastewater irrigation on some properties of a semiarid region soil of Iran. Int J. Agron Plant. Production. 4(5): 1023-1028.
  35. Morales, A., G.L. Clup. and P.R. Johnson. 2007. The soil hydrological behavior to irrigation with drainage water. pp. 129-134.
  36. Munir, J., M. Rusan., S. Hinnawi., and L. Rousan. 2007. Long-term effect of wastewater irrigation of forage crops on soil and plant quality parameters. Soil Sci. Soc. Am. J. 215:143-152.
  37. Reeve, M.J. and A.D. Carter .1991. Water release characteristic. In Smith, K.A.; Mullins, C.E. (Ed.) "Soil Analysis: Physical Methods". Marcel Dekker Inc. New York.
  38. Reynolds, W.D., C.F. Drury., C.S. Tan., C.A. Fox. and X. Yang . 2009. Use of indicators and pore volume function characteristics to quantify physical quality. Geoderma. 152: 252-263.
  39. Schacht, K., and B. Marschner. 2015. Treated wastewater irrigation effects on soil hydraulic conductivity and aggregate stability of loamy soils in Israel. J. Hydrol. Hydromech. 63(1): 47–54. DOI: 10.1515/johh-2015-0010.
  40. Scott, H.D. 2000. Soil Physics Agricultural and Environmental Application. Towa State University Press/Ames.
  41. Tabatabaei, S.H., P. Najafi., and H. Amin. 2007. Assessment of Change in Soil Water Content Properties Irrigated with Industrial Sugar Beet Wastewater. Pakistan J. Biol Sci. 10(10): 1649-1654.
پژوهش آب در کشاورزی
دوره 31، شماره 3
مهر 1396
صفحه 493-508

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار