تعيين منحني رطوبتي و پارامترهاي معادله ون-گنوختن در خاك‌هاي آبدوست و آب‌گريز شده در اثر حرارت

Determination of Water Retention Curve and van Genuchten Equationʹʹs Parameters in Hydrophilic and Heat-induced Hydrophobic Soils

از آنجا كه حرارت روي خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك تاثير مي گذارد و گاهي سبب آب‌گريزي خاك مي شود، بنابراين منحني رطوبتي خاك نيز تحت تاثير اين تغييرات قرار مي گيرد. در اين پژوهش به منظور تعيين اثر حرارت بر منحني رطوبتي خاك، يك نوع خاك آلي با آب‌گريزي اندك به مدت 30 دقيقه در دماهاي 100 (T100)، 200 (T200)، 300 (T300)، 400 (T400) و 500 (T500) درجه سانتي گراد در كوره حرارت داده شد به اين ترتيب خاك حاصل تحت تاثير 5 تيمار حرارتي در 3 تكرار در قالب طرح آزمايشي كاملاً تصادفي قرار گرفت. سپس آب‌گريزي خاك ها به روش زمان نفوذ قطره آب و محلول آب - الكل و منحني رطوبتي نمونه‌هاي تيمار شده با استفاده از دستگاه صفحات فشاري و جعبه شني اندازه‌گيري شد. پارامترهاي معادله ون گنوختن به روش حداقل‌سازي مجموع مربعات و با استفاده از برنامه RETC تعيين گرديد. سپس با استفاده از نرم افزار SAS8 و آزمون LSD اثر حرارت بر پارامترهاي اين معادله مشخص شد. مشخصات منحني رطوبتي نيز در خاك‌هاي حرارت ديده و خاك بدون حرارت (تيمار شاهد) تعيين شد. نتايج نشان داد خاك مورد نظر كه در ابتدا داراي آب‌گريزي اندك بود با حرارت دادن در 300 درجه آب‌گريزي قوي در آن ايجاد شد و با بالاتر رفتن دما، ناگهان آب‌گريزي آن از بين رفت. همچنين، پارامترهاي معادله ون گنوختن تحت تاثير افزايش دما و آب‌گريزي خاك قرار گرفتند. تيمارهاي خاك آب‌گريز رطوبت اشباع كمتري نسبت به ساير تيمارهاي با بافت مشابه داشتند. تيمار T500 داراي كمترين مقدار رطوبت اشباع بود كه احتمالاً علت آن افزايش ذرات با اندازه شن و نيز از بين رفتن مواد آلي و تشكيل خاكستر در اين تيمار است. مقدار پارامتر ? در تيمارهاي خاك آب‌گريز (T300 و تيمار شاهد) نسبت به ساير تيمارها با بافت مشابه كمتر بود. پارامتر n نيز در تيمارهاي خاك آب‌گريز نسبت به تيمارهاي T100 و T200 بيشتر بود. از آنجا كه اين پارامتر در خاك‌هاي سنگين مقدار كمتري نسبت به خاك‌هاي سبك دارد به همين دليل در تيمارهاي T400 وT500 كه داراي بافت لوم شني بودند نسبت به ساير تيمارها كه داراي بافت لومي بودند، مقدار آن بيشتر بود. رطوبت در ظرفيت زراعي و نقطه پژمردگي نيز با افزايش دماي تيمارها كاهش يافت.

Heating affects soil physical and chemical properties and sometimes causes soil water repellency. In order to investigate heating effect on water retention curve, an organic soil was heated in a muffle furnace preheated at 100 (T100), 200 (T200), 300 (T300), 400 (T400) and 500 °C (T500). Hence, the soil was exposed to five heating treatments in three replications, in a completely randomized design. Water repellency was determined by using water drop penetration time method and aqueous ethanol method. Water retention curve of the treatments was determined by means of sand box and pressure plate. The van Genuchten equationʹs parameters were obtained by minimizing mean square procedure and using RETC software. Then, heating effects were determined using SAS8 and LSD model. Some properties of water retention curve in heated and unheated soils were measured. The results showed that the original soil had low water repellency, while, at 300 °C, strong water repellency appeared, but disappeared by increasing the temperature. Van Genuchten equationʹs parameters changed by increasing temperature and water repellency. The hydrophobic soils had low saturation water content compared to the other treatments with similar texture. T500 had the least saturation water content, probably because higher temperature decreased organic matter and increased sand and ash content. The value of ? in hydrophobic soil was lower than other treatments with the same texture, but the “n” parameter in hydrophobic soils was higher than that in T100 and T200 treatments. Since this parameter is lower in heavy soils than light soils, it was low in T400 and T500 with sandy loam texture compared with the other treatments with loam texture. Water content at field capacity and wilting point diminished by increasing temperature.