بررسي اثر سوسپانسيون ميكروسيليس (سيليكا فوم) به عنوان مالچ بر هدررفت خاك تپه هاي ماسه اي

Effect of micro silica (Silica fume) as mulch on soil losses of sand dunes

مسابقه و هدف: فرسايش بادي و حركت ماسه‌هاي روان به‌عنوان يكي از مهم‌ترين علل بيابان‌زايي و تخريب زمين در مناطق خشك و نيمه-خشك،‌ نقش بسزايي در آسيب به خاك و منابع طبيعي، آلودگي هوا، تهديد سلامت جوامع و آشفتگي‌هاي اجتماعي و اقتصادي ايفا مي‌كند. ازاين‌رو، تثبيت ماسه‌هاي روان از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. يكي از روش‌هاي اساسي در كنترل فرسايش بادي و تثبيت ماسه‌هاي روان افزايش مقاومت لايه سطحي خاك با استفاده از مالچ است. ارائه روشي ساده با استفاده از مواد ارزان براي توليد مالچي پايدار براي كاهش هدررفت خاك و كنترل حركت ماسه‌هاي روان بسيار مهم است. در سال‌هاي اخير استفاده از پسماندهاي صنعتي ارزان‌قيمت‌ و ايمن به‌عنوان مالچ مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. اين تحقيق با هدف بررسي اثر سوسپانسيون ميكروسيليس به‌عنوان محصول ثانويه كارخانه-هاي فروسيليس و توليد آلياژهاي سيليكون و فروسيليكون بر هدررفت خاك انجام شد. مواد و روش‌ها: به همين منظور آزمايشي به صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملا تصادفي انجام شد. براي تعيين ميزان هدررفت خاك از دستگاه سنجش فرسايش بادي (تونل باد) استفاده شد. نمونه ماسه بادي پس از توزين در سيني‌هايي به ابعاد 0/3 × 1 مترمربع و عمق 2 سانتي‌متر ريخته شد. مالچ سوسپانسيون ميكروسيليس 50 درصد (با نسبت 1:1 با آب) در چهار سطح پوشش (25، 50، 75 و 100 درصد)، دو ضخامت (يك‌ و دولايه)، دو زمان (7 و 60 روز) و 3 تكرار روي سيني‌هاي ماسه پاشيده شد. سيني‌هاي ماسه به مدت 20 دقيقه تحت تأثير بادي با سرعت 15 متر بر ثانيه، معادل شديدترين بادهاي منطقه موردمطالعه، قرار گرفتند و سپس مقدار مواد فرسايش‌يافته هريك از تيمارها توزين شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه با افزايش سطح پوشش و ضخامت مالچ هدررفت خاك كاهش معني‌داري يافت(P ≤ 0.01) . در سطح پوشش 100 درصد ميزان هدررفت خاك بيش از 2 برابر در مقايسه با سطح پوشش 25 درصد كاهش يافت و با افزودن دولايه مالچ سوسپانسيون ميكروسيليس نيز ميزان هدررفت خاك را 55/3 درصد نسبت به يك لايه آن كاهش داد. مالچ سوسپانسيون ميكروسيليس 50 درصد با تراكم 100 درصد در ضخامت دولايه به‌دليل كمتربودن ميزان هدررفت خاك و مهم‌تر از آن حفظ پايداري با گذشت زمان، به‌عنوان بهترين تيمار به دست آمد. نتيجه‌گيري: با وجود تأثير قابل توجه مالچ سوسپانسيون ميكروسيليس در كاهش هدرروي خاك، مشاهده مي‌شود كه كارايي آن با گذشت زمان كاهش يافته است، اما از آنجايي‌كه در تيمارهاي حاوي دو لايه مالچ ميزان فرسايش خاك با وجود تفاوت معني‌دار كم است، به نظر مي‌رسد با افزودن ضخامت بيشتري از مالچ مي‌توان از تلفات شديد خاك در مقابل باد جلوگيري نمود.

Background and Objectives: Wind erosion and sand dune movement as one of the most important reasons for desertification and land degradation in arid and semiarid areas, incorporates significantly in soil and natural resources damages, air pollution, health threat and socio-economic disturbances. Stabilization of sand dunes is therefore very important. One of the fundamental methods to control wind erosion and to stabilize sand dunes is the use of mulches on the soil surface. Providing a simple method using cheap materials for preparing a durable mulch in order to decrease soil losses is of high importance. In recent years the use of industrial cheap and secure wastes as mulches are attracting more attention. The present study was conducted with the aim of investigating the effect of micro silica slurry as a byproduct in the manufacture of silicon or ferrosilicon alloy, on soil losses of sand dunes. Materials and Methods: Therefore, an experiment was carried out in factorial arrangement as a completely randomized design at 3 replicates. Wind erosion meter (wind tunnel) was used to measure the soil losses. For preparing the treatments, trays with the sizes of 100 cm (length) × 30 cm (width) × 2 cm (depth) were filled with sand samples and their surfaces were level. Filled trays with sands were used for mulching. Micro silica slurry was sprayed over trays in 4 coverage percentages (25%, 50%, 75% and 100%), two thicknesses (one and two- layer) and two times (7 and 60 days). Sand trays were then weighed and exposed to a wind speed of 15 ms-1 for 20 minutes (similar to the intensive wind flows of the studied area). Trays were weighed again and the amount of eroded materials were determined according to the weight differences of trays. Results: Results showed that soil losses decreased significantly (P≤0.01) with the increase in coverage percentage and thickness of micro silica slurry. Soil losses decreased more than 2 times at the micro silica slurry coverage surface of 100 percent in comparison with the coverage surface of 25 percent and soil losses decreased 55.3% in treatments containing two layers of micro silica slurry in comparison with one layer treatments. The 50 percent micro silica slurry with the coverage percentage of 100% and tow layer thickness represented the best results in decreasing soil losses. Conclusion: Despite the significant effect of micro silica slurry mulch on decreasing the soil losses, its efficiency has been decreased during the time. But as the soil losses are low in treatments containing two layers, it seems that more soil losses can be controlled by increasing the mulch thickness.