بررسي اثر تراكم بر مسيرهاي نفوذ آب در خاك با استفاده از محلول ردياب رنگي و پردازش تصوير

Effects of Soil Compaction on Water flow in Soil Using dye Tracers and Image Processing

تراكم حاصل از عمليات كشاورزي مي تواند باعث تغيير منافذ هدايت كننده آب در خاك شود. فشردگي منافذ خاك باعث تخريب ساختمان خاك، كاهش ارتباط روزنه‏ها به يكديگر و در نتيجه كاهش كيفيت خاك و جمعيت هاي گياهي و ريز جانداران مي گردد. مطالعه اي به منظور بررسي مسيرهاي نفوذ آب در خاك و كمي كردن ميزان نفوذ آب بر اساس مساحت رنگي در سطوح مختلف فشردگي در يك خاك لومي در اهواز در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي، با پنج تيمار (شاهد (بدون عبور)، يك بار، دو بار، چهار بار و هشت بار عبور تراكتور) و در سه تكرار انجام شد. در مزرعه، محلول ردياب رنگي بريليانت بلو سي اف سي به‌طور يكنواخت توسط باران ساز با سرعت پنج ميلي متر در ساعت و به مدت هشت ساعت به هر تيمار اضافه گرديد. مسيرهاي جريان رنگي با استفاده از دوربين هاي ديجيتال عكس برداري شدند. تصاوير ديجيتالي توسط تكنيك پردازش تصوير تجزيه و تحليل شده و توزيع مكاني ماده ردياب رنگي به صورت كمي در هر تيمار مشخص گرديد. نتايج اين مطالعه نشان داد ويژگي هاي فيزيكي و هيدروليكي خاك در اثر تراكم ايجاد شده به‌طور معني داري تحت تاثير قرار گرفتند. بيشترين اثر تراكم در عمق 20-0 سانتي متر بود و از اين عمق به بعد تغييراتي در خصوصيات فيزيكي خاك در اثر تراكم ايجاد شده مشاهده نگرديد. همچنين نتايج حاصل از پردازش تصاوير نشان دادند كه ميزان نفوذ ماده ردياب رنگي (به عنوان شاخص نفوذ آب در خاك) در بيشترين سطح فشردگي خاك (تيمار هشت بار عبور تراكتور) نسبت به تيمار شاهد 5/77 درصد كاهش داشت. در تيمار شاهد نفوذ ماده ردياب رنگي يكنواخت بوده در صورتي كه در تيمارهاي چهار و هشت بار عبور تراكتور ميزان نفوذ سطحي بسيار كم ولي در عمق هاي پايين تر به علت جريان ترجيحي نفوذ ماده ردياب رنگي ديده شد. تراكم تعيين شده با اندازه گيري هاي آزمايشگاهي هم‌خواني خوبي با نتايج حاصل از اندازه گيري هاي نفوذ ماده ردياب رنگي داشت. الگوهاي جريان نه تنها اطلاعاتي در مورد اثرات تراكم ارايه مي دهد بلكه نشان مي دهد كه تراكم چگونه جريان آب در خاك را تغيير مي دهد.

Compaction developed by agricultural practices may change water conducting soil pores. Compacted soil pores results in destruction of soil structure, reduces pore connection and hence reduction of soil quality which in turn affects the population of microorganisms in soils. A research was performed to study the pathways of water through the soil and quantify infiltration based on colored area at different levels of compaction in a loamy soil at Ahwaz University Compus in southern Iran. A completely randomized block design was used with five treatments: (blank with no passing, once, twice, three times, four times and eight times of tractor passings) with three replications. In the field, Brilliant blue CFC solution was used as a dye tracer and added uniformally to each treatment with a rate of 5 mm h-1 for a period of 8 hours using a custom designed rain simulator. Colored flow paths were photographed by a digital camera. Digital pictures were analyzed with image processing techniques and surface distribution of dye tracer was quantitatively determined for each treatment. Our results showed that physical and hydraulic characteristics of soil was significantly affected by compaction. The highest impaction was observed at 0-20 cm. From this depth downward, no change was seen in soil physical characteristics due to compaction. The results of image processing also revealed that dye infiltration (as an index of water infiltration) had a 77.5 percent reduction at the highest compaction level (8 times tractor passing) when compared to blank. Dye tracer pattern was uniform in blank while in 4 and 8 times teraffic surface infiltration was little where as in lower depths dye transter was observed due to preferential flow. Although laboratory measurements indicated the compaction levels at different depths, it was not detected by dye tracer results. On the other hand, flow patterns show compaction effects and informations regarding changes developed in soil water infiltration.