بررسي اثر كاربرد لجن تصفيه‌خانه فاضلاب شهري در بهبود خاك كشاورزي (مطالعه موردي: جزيره كيش)

Reuse of Sewage Sludge for Agricultural Soil Improvement (Case Study: Kish Island)

لجن تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب، يك منبع با ارزش حاوي نيتروژن، فسفر و پتاسيم است كه براي رشد گياهان ضروري است. هدف از تحقيق حاضر، كنترل شاخصهاي كيفي لجن به‌منظور كاربرد آن در بهبود خاك در مناطقي مانند جزيره كيش بود. در اين منطقه به‌دليل ضعيف بودن حاصلخيزي و پر هزينه بودن انتقال خاك، كاربرد لجن به‌عنوان كودي ارزان قيمت، رشد گياهان را بهبود مي‌بخشد. مقايسه نتايج آزمايش‌هاي فيزيكي و شيميايي لجن با استاندارد‌هاي جهاني، بيانگر كيفيت مناسب لجن از نظر غلظت مواد مغذي و مواد سمّي مانند فلزات سنگين بود. با توجه به شرايط آب، هوا، دما، تابش خورشيد و مدت ذخيره، براساس استاندارد سازمان حفاظت محيط‌زيست آمريكا، شاخص كليفرم‌هاي مدفوعي در محدوده دو كلاس A و B قرار داشت. همچنين آناليز لجن، بيانگر شوري و غلظت بالاي يون‌هاي سديم و كلسيم در محدوده 5000 تا 7000 ميلي‌گرم بر كيلوگرم بود كه عامل محدود كننده رشد گياه است. كشت آزمايشي گياه در جزيره از نيمه آذر1387 تا اواخر ارديبهشت 1388 در نمونه‌هاي مختلف بار‌گذاري خاك تيمار شده با لجن (صفر، 25، 50، 75 و100 تن در هكتار) انجام گرفت. در مراحل اوليه رشد، نتايج حاكي ازكاهش رشد گياهان پرورش يافته با خاكهاي تيمار شده با لجن نسبت به نمونه شاهد بود، ولي بعد از گذشت 5 ماه با توجه به بارش باران‌هاي بهاره و كاهش شوري در نمونه‌هاي تيمار شده خاك با لجن (100و 75 تن در هكتار)، گياه رشد بسيار خوبي را نشان داد در حالي‌كه در نمونه شاهد، بوته‌ها خشك شده بودند. نتايج آناليز خاك و گياه نيز مويد اين مطلب بودند زيرا در تيمار‌هاي خاك با لجن ضمن كاهشEC ، خصوصيات فيزيكي (افزايش درصد رطوبت اشباع) و شيميايي خاك بهبود يافته و در اكثر موارد، مقادير عناصر ريزمغذي ضروري (آهن، منگنز، روي و مس) و مواد مغذي در نمونه‌هاي خاك و برگ به تناسب افزايش ميزان بارگذاري لجن افزايش داشتند. البته در برخي موارد استثنا هايي نيز مشاهده گرديد كه از جمله مي‌توان به غلظت ناچيز كادميم و تغييرات نامحسوس سرب در گياه اشاره نمود. همچنين ميزان فسفر قابل دسترس كه با توجه به روند افزايشي در خاكهاي تيمار شده در استخراج از نمونه‌هاي گياهي تغيير محسوسي نداشت و يا غلظت پتاسيم قابل دسترس كه در خاكهاي تيمار‌شده متناسب با ميزان آن در خاك، روند نزولي داشت. در نهايت مي‌توان نتيجه‌گيري نمود كه در صورت كاربرد لجن در خاك، ضمن رعايت نرخ مورد نياز مصرف مواد مغذي گياه و كنترل تجمعي فلزات سنگين، بايد از گياهان مقاوم به شوري و يا گياهان بومي جزيره استفاده نمود و در صورت كاشت گياهان حساس، به‌منظور آماده‌سازي خاك حداقل شش ماه زودتر لجن را اضافه نمود تا شرايط فيزيكي و شيميايي خاك مناسب گردد.

Sludge from wastewater treatment plants is a valuable source of nitrogen, phosphorus and potassium which are necessary for the plants growth. The purpose of this research was to control sludge quality to use it for soil improvement in Kish Island, Iran. Because of soil with low qualified for agricultural activities and high import expenses of fertile soils from outside of the Island, application of sludge as a cheap source of soil amendment is an easy and economical mean to improve the soil in Kish Island. Comparison of laboratory data of domestic sludge with global standard has shown that it has suitable for application on landscapes and agriculture from the point of view of fertility and heavy metals concentration. Biological data has also shown that the sludge was in class A or B of EPA standard, to fecal coliform, based on the ambient conditions such as water, air, temperature, sun radiation and storage time. The soil test data indicated that salinity, sodium and calcium ions were between 5000-7000 mg/kg which cause a decrease in plantʹs growth. Transplanting of garden petunia in the region has been done in different samples mixed with sludge rate of 0, 25, 50, 75 and 100 ton/ha during December 2008 to March 2009. In the first period of the growth study, the results have shown a decrease in the amended soil with sludge retard in comparison with control plant, but after 5 months probably because of spring rains and decrease in the salinity of amended soil, the plant has shown very good growth in leaves and petal, whereas the control plant was dried. Soil and plant analyses were also approved the results because physical (humidity increase) and chemical (EC decrease) characteristics of the amended soil with sludge were improved. Most of the time, the concentrations of micro-nutrients such as iron, manganese, zinc, copper and nutrients in soil and leaves showed an increase in values by an increase in the rate of applied sludge. Other results were not shown considerable variation in accessible phosphorus but noticeable decrease in potassium. Of course, in some special cases, negligible changes in cadmium and lead concentrations of the plant have been observed. In addition, the soil phosphorous content had negligible changes and the soil potassium content had a decreased rate in the amended soil. Finally, it is concluded that for sludge application, it is necessary to check agronomic nutrients levels and heavy metals accumulation. However it is also recommended to use any kind of salt resisted native plants for landscapes. In case of sensitive plant, sludge should be added at least 6 months in advance to ensure that soil physical and chemical condition are achieved.