پژوهش آب در کشاورزی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

نمونه فایل ها

دستورالعمل ارجاعدهی

فرم ها

فرمت کلی تهیه مقاله

عضویت و راهنمای Publons

داوران

اثر زئولیت‌های طبیعی و اصلاح‌شده با سورفکتانت بر آبشویی نیترات در آبیاری با پساب تصفیه شده شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استاد گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 استاد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان.

چکیده

به دلیل کمبود آب استفاده از پساب‌ها برای آبیاری اهمیت بیشتری پیداکرده است. همچنین کاربرد مواد طبیعی و غیر سمی مانند زئولیت که سبب افزایش راندمان کاربرد کود می‌شود و هم‌زمان آبشویی نیترات خاک را کاهش می‌دهند، موردتوجه زیادی قرارگرفته است. پژوهش حاضر با اهداف بررسی تأثیر دو اندازه برای ذرات شامل 1 تا 68/1 میلی متری و 53 تا 63 میکرون و مقدار کاربرد (20 و 60 گرم در کیلوگرم خاک) زئولیت کلینوپتیلولایت طبیعیCp)) و زئولیت اصلاح‌شده با سورفکتانت SMZ)) بر آبشویی نیترات و آمونیوم خاک و عملکرد گیاه گندم با استفاده از ستون‌های خاک و برای آبیاری با پساب در فصل زراعی 95-1394 انجام شد. خاک‌های مورد آزمایش در استوانه‌هایی از جنس پلی‌اتیلن با قطر داخلی 11 سانتی‌متر و ارتفاع 65 سانتی‌متر موردمطالعه و ارزیابی قرار گرفتند.آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار برای هر تیمار طراحی گردید. نتایج نشان داد میزان کل نیتروژن نیتراتی (NO3-N) خارج‌شده از ستون‌های خاک اصلاح‌شده با SMZو Cpدر مقایسه با تیمار کنترل که بدون مواد اصلاح‌کننده بود به ترتیب 32% و 27% کاهش یافت. همچنین، استفاده از اصلاح‌کننده‌های Cpو SMZرشد گیاه گندم را بهبود بخشید. اندازه ذرات اصلاح‌کننده‌ها اثر معنی‌داری بر آبشویی نیترات و رشد گیاه گندم نداشت. به‌طورکلی نتایج نشان داد که اصلاح‌کننده‌های Cpو SMZبه‌عنوان موادی سازگار با محیط‌زیست در کنترل آبشویی نیترات خاک و بهبود عملکرد گیاه گندم مؤثر می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Natural and Surfactant-Modified Zeolites on Nitrate Leaching under Irrigation with Treated Urban Wastewater

نویسندگان [English]

  • mohammad alavi 1
  • jahangir abedi 2
  • behrooz mostafazadeh 3

1 Dept. of Water Eng., College of Agric., Isf. Univ. of Technol., Isfahan Iran.

2 Professor, Department of Water Engineering, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.

3 Professor, Department of Water Engineering, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran.

چکیده [English]

Due to shortage of water, use of wastewater for irrigation is becoming more important. Also, using natural and non-toxic materials that increase fertilizer application efficiency and decrease nitrate leaching has gained increasing attention. The aims of this study were to investigate the effect of two sizes for particles, i.e. 1-1.68 mm and 53-63 μm, and two application rates (20 and 60 grams per kilogram of soil) of natural zeolite of clinoptilolite (Cp) and surfactant-modified zeolite (SMZ) on soil nitrate and ammonium leaching and wheat plant performance under irrigation by treated urban wastewater. The experiment was conducted in 2015-16 growing season. The experimental soils were placed in Polyethylene columns with 11 cm inner diameter and 65 cm height. The treatments were factorial combination of the variables in completely randomized design with three replications. The results showed that the total amount of released NO3-N from columns modified by SMZ and CP were 32% and 21% lower as compared to the control treatment. Also, these amendments improved wheat plant growth. There was no significant effect on nitrate leaching due to the particle size of the two soil amendments. CP and SMZ amendments are eco-friendly materials and results of the study showed that they were effective in controlling soil nitrate leaching and improving wheat plant growth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Clinoptilolite
  • Soil column
  • Wheat
  • Soil amendments
  • Particle size
مراجع
  1. اکبری، ب. 1384. بررسی میزان اثربخشی نانو تکنولوژی در شاخه­های مختلف بهداشت محیط. هشتمین همایش ملی بهداشت محیط. بیمارستان امام خمینی تهران.
  2. بای بوردی، م. 1381. پیدایش و رده‌بندی خاک. انتشارات دانشگاه تهران. چاپ نهم.
  3. بای بوردی، م. و ح. سیادت. 1384. کشاورزی، کودها و محیط‌زیست (ترجمه)، انتشارات نزهت. 
  4. حسینی ابری، س. ع.، م. ر. صالح پرهیزکار، د. ارادتمند اصلی و پ. مرادی. ۱۳۸۹. تأثیر سطوح مختلف زئولیت بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه گلرنگ. دومین همایش ملی کشاورزی و توسعه پایدار (فرصت‌ها و چالش‌های پیش رو). شیراز. دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز.   
  5. خدارحمی، ر. 1389. اهمیت و ضرورت بازچرخانی پساب در توسعه پایدار کشاورزی. همایش ملی مدیریت پسماند و پساب‌های کـشاورزی. تهران. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی.
  6. صادقی لاری، ع.، ه. معاضد، ع. ر. هوشمند و م. چرم. 1389. تأثیر کاربرد زئولیت سدیمی بر نگهداشت نیترات و آمونیوم در یک خاک اشباع لوم سیلتی. علوم و مهندسی آبیاری دانشگاه شهید چمران اهواز. 33(1): 43 -31.
  7. طاهری سودجانی، ه.، س. ح. طباطبایی، م. قبادی نیا، ح. کاظمیان. 1391. تأثیر روش کاربرد، اندازه ذرات و میزان زئولیت بر نگهداشت نیترات در خاک آبیاری شده با پساب شهری.نشریه علوم آب و خاک-علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 18(67): 57-47.
  8. عابدی کوپایی، ج.، س. ف. موسوی و آ. معتمدی. 1389. بررسی تأثیر کاربرد زئولیت کلینوپتیلولایت در کاهش آبشویی کود اوره از خاک، آب و فاضلاب. 3: 57-51. 
  9. غلامحسینی، م.، م. آقاعلیخانی، م. ج. ملکوتی. 1387. تأثیر سطوح مختلف نیتروژن و زئولیت بر عملکرد کمّی و کیفی علوفه کلزای پاییزه. نشریه علوم آب و خاک- علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی 12(45): 548-537.  
  10. قنبری، ا.، ج. عابدی کوپایی، ج. طایی سمیرمی. 1386. اثر آبیاری با پساب فاضلاب تصفیه‌شده شهری روی عملکرد و کیفیت گندم و برخی ویژگی‌های خاک در منطقه سیستان. نشریه علوم آب و خاک-علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 10(4): 75-59.
  11. مصطفی‌زاده فرد، ب. و ف. موسوی. 1393. آبیاری سطحی: تئوری و عمل (ترجمه)، نوشته دبلیو. آر. واکر و گ. وی. اسکوگربو، چاپ پنجم، انتشارات کنکاش.
  12. ملکوتی، م. ج. و م. ن. غیبی. 1379. تعیین حد بحرانی عناصر غذایی مؤثر در خاک، گیاه و میوه در راستای افزایش عملکرد کمی و کیفی محصولات استراتژیک کشور، نشر آموزش کشاورزی، صفحه 95-82.  
  13. ملکوتی، م. ج.، ا. سپهر. 1382. تغذیه بهینه دانه‌های روغنی. انتشارات خانیزان تهران.
  14. ملکوتی، م. م. 1379. تغذیه متعادل گندم. نشر آموزش کشاورزی. 
  15. مهدوی، ع.، ع .م لیاقت، ی. شیخ محمدی. 1390. حذف نیترات از زه آب کشاورزی با استفاده از زئولیت اصلاح‌شده. مجلـهپژوهش آب ایران. 5(8): 134-124.

16.              APHA. 1990. Standard methods for the examination of water and wastewater (19th Ed.), American Public. Health Association, Washington, DC.

17.              Barber, K. L., G. M. Pierzynski and R. L. Vanderlip. 1994. Ammonium/nitrate ratio effects on dry matter partitioning and radiation use efficiency of corn. Journal of Plant Nutrition. 17(5): 869-882.

18.              Below, F. E. and L. E. Gentry. 1987. Effect of mixed N nutrition on nutrient accumulation, partitioning, and productivity of corn. Journal of Fertilizer Issues. 4(3): 79-85.

19.              Bowman, R.S., Haggerty, G.M., Huddleston R.G., Neel, D. and Flynn, M. (1995). Sorpation of nonpolar organics, inorganic cations, and inorganic anions by surfactant-modified zeolites, In: Sabatini, D.A. et al. (Eds.), surfactant-enhanced remediation of subsurface contamination. pp. 54-64. ACS Symposium Series 594, American Chemical Society, Washington, DC.

20.              Cakicioglu-Ozkan, F., Ulku, S. (2005). The effect of HCl treatment on water vapor adsorption characteristics of clinoptilolite rich natural zeolite. Microporous and Mesoporous Materials. 77, 47-53.

21.              Chapman, H.D. (1965). Cation exchange capacity, In: Black, C. A. (Ed.), Method of Soil Analysis. pp. 891-901. SSA, Madison, Wisc.

22.              Ferguson, G.A., and Pepper, I. L. (1987). Ammonium retention in sand amended with clinoptilolite. Soil Science Society of America Journal, 51, 231-234.

23.              Fewtrell, L. (2004). Drinking-water nitrate, methemoglobinemia, and global burden of disease: a discussion. Environmental Health Perspectives, 112(14), 1371-1374.

24.              GÜNGÖR, K., and ÜNLÜ, K. (2005). Nitrite and nitrate removal efficiencies of soil aquifer treatment cloumns. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 29, 159-170.

25.              Huang, H., Xiao, X., Yan, B., and Yang, L. (2010). Ammonium removal from aqueous soluions by using natural Chinese (Chende) zeolite as adsorbent. Journal of Hazardous Materials, 175(1-3), 247-252.

26.              Joseph, P. A. and R. Prasad. 1993. Correlation studies on ammonium/nitrate concentrations in soil and growth and yield of wheat. Journal of Agronomy Crop Science. 171(1): 26-30.

27.              Keeney, D.R. and Nelson, D.W. (1982). N-inorganic forms Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and microbiological properties (2nd Ed.), American society of Agronomy, Madison, WI.

28.              Khasheei, S., Kuchakzaden, A. M., Shahbifar, J. and Abassi, H. 2007. Application of natural zeolite of clinoptilolite of corn yield under water depletion. Journal of agricultural science Technology. 73(3).611-619.

29.              Latifah, O., Ahmed, O. H. and Muhamad, A. M. 2011. Enhancing nutrient use efficiency of maize (Zea mays L.) from mixing urea with zeolite and peat soil water. International Journal of Physical Sciences. 6(14): 3330-3335.

30.              Lei, X., Sugiura, N., Feng, C., and Maekawa, T. (2007). Pretreatment of anaerobic digestion effluent with ammonia stripping and biogas purification. Journal of Hazardous Materials, 145, 391–397.

31.              Li, Z. (2003). Use of surfactant-modified zeolite as fertilizer carriers to control nitrate release. Microporous and Mesoporous Materials, 61(1-3), 181-188.

32.              Li, Z., Willms, C., and Roy, S. (2003b). Desorption of hexadecyl trimethyl ammonium from charged surface. Environmental and Engineering Geoscience, 10(1), 37-45.

33.              Li, Z.H. and Bowman, R.S. (1997). Cointerion effects on the sorption of cationic surfactant and chromate on natural clinoptilolite. Environmental Science & Technology, 31(8), 2407-2412.

34.              Mackown, C.T., and Tusker, T.C. (1985). Ammonium nitrogen movement in a coarse-textured soil amended with zeolite. Soil Science Society of America Journal, 49(1), 235-238.

35.              Malekian, R., Abedi-Kuopai, J., and Eslamian, S.S., Mousavi, S.F., Abbaspour, K.C., and Afyuni, M. (2011). The effect of Ionic strength on Ion-exchange the ammonium emoval and release using natural Iranian zeolite. Applied Clay Science, 51(3), 323-329.

36.              Mig, D.W., and Dixon, J.B. (1987). Quantitative determination of clinoptilolite in soils by a cation-exchange capacity method. Clays and Clay Minerals, 35(6), 463-468.

37.              Nadav, I., Arye, G., Tarchitzky, J., and Chen, Y. (2012). Enhanced infiltration regime for treated-wastewater purification in soil aquifer treatment (SAT). Journal of Hydrology, 421, 275–283.

38.              Park, M., and Komarneni, S. (1998). Ammonium nitrate occlusion vs. nitrate ion exchange in natural zeolite. Soil Science Society of America Journal, 62(5), 1455-1459.

39.              Perrin, T.S., Drost, D.T., Boettinger, J.L., and Norton, J.M. (1998). Ammonium-loaded clinoptilolite: A slow-release nitrogen fertilizer for sweet corn. Journal of Plant Nutrition, 21(3), 515-530.

40.              Rozic, M., Cerjan-stefanovic, S., Kurajica, S., Vancina, V., Hozdic, E. (2000). Ammoniacal nitrogen removal from water by treatment with clays and zeolites. Water Research, 34, 3675-3681.

41.              Rupp, L. A. 1989. Greenhouse culture, in: James, D. W., and K. F. Toppers (Eds.), Utah fertilizer guide, Cooperative Extension Service, PP. 42-54. Utah State University, Logan, UT.

42.              Schick, J., Caullet, P., Paillaud, J.L., Patarin, J., and Mangold-Callarec, C. (2011). Batch-wise nitrate removal from water on a surfactant-modified zeolite. Microporous and Mesoporous Materials, 132(3), 395-400.

43.              Sepaskhah, A.R., and Yousefi, F. (2007). Effects of zeolite application on nitrate and ammonium retention of a loamy soil under saturated conditions. Australian Journal of Soil Research, 45(5), 368-373.

44.              Siljeg, M., Foglar, L., and Kukucka, M. (2010). The ground water ammonium sorption onto Croation and Serbian clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials, 178(1-3), 572-577.

45.              Soleimani, M., Ansari, A., Haj-Abbasi, M., and Abedi-koupaei, J. (2008). Investigation of nitrate and ammonium removal from groundwater by mineral filter. Journal of Hazardous Materials, 67, 18-26.

46.              Tabatabaei, S.H., and Liaghat, A. (2004). Use of zeolite to control heavy metal municipal wastewater applied for irrigation. Journal of Ion Exchange, 15(2), 62-67.

47.              Xing, X., (2016). Ionic-liquid-crafted zeolite for the removal of anionic dye methyl orange. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 59, 237-243.‏

48.              Zwingmann, N., Singh, B., Mackinnon, D.R., and Gilkes, R. (2009). Zeolite from alkali modified kaolin increases NH4+ retention by sandy soil: Column experiments. Applied Clay Science, 46(1), 7-12.

پژوهش آب در کشاورزی
دوره 32، شماره 2
تیر 1397
صفحه 285-304
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار