اثرات كوتاه مدت بايوچار حاصل از برگ خرما بر حفظ رطوبت در خاك لوم شني

Shortterm effects of biochar produced from date palm’s leaves on moisture retention in sandy loam soil

بايوچار، نام تركيب آلي پايداري است كه از تجزيه گرمايي هر نوع زيست‌توده تحت شرايط محدوديت اكسيژن كه پيروليز گفته مي‌شود تهيه مي‌گردد و در كشاورزي به منظور اصلاح شرايط فيزيكي و شيميايي خاك استفاده مي‌شود. هدف اصلي در اين پژوهش، بررسي اثرات بايوچار برگ خرما بر خصوصيات فيزيكي و رفتار رطوبتي خاكي با بافت لوم شني بود. پنج نوع بايوچار تحت شرايط دمايي متفاوت (300، 350، 400، 450 و 500 درجه سانتيگراد) و مدت حرارت 3 ساعت با استفاده از يك بوته برقي تهيه شد. بايوچارها با نسبت وزني 3 درصد، بطور يكنواخت و بصورت پودري با خاك عبور داده شده از الك 2 ميلي‌متر مخلوط شده و به مدت 2 ماه خوابانده شدند، سپس منحني مشخصه رطوبتي مبتني بر مدل ون‌گنوختن تعيين شد. رطوبت در وضعيت‌هاي ظرفيت مزرعه (FC)، نقطه پژمردگي دائم (PWP)، آب قابل دسترس گياه (PAWC)، ظرفيت نگهداري رطوبت (WHC) و درصد اشباع ( ) تعيين شدند. بر اساس نتايج بدست آمده، با افزايش دماي پيروليز در دامنه 300 تا 500 درجه سانتيگراد تغييرات معني‌داري در خصوصيات فيزيكي و رفتار رطوبتي خاك ايجاد نشد ولي بطور كلي كاربرد بايوچار باعث كاهش معني‌دار (P<0.01) وزن مخصوص ظاهري گرديد كه به چگالي پايين ذرات بايوچار و نقش آن در بازآرايي منافذ خاك و تشكيل منافذ ثانويه نسبت داده مي‌شود. مقادير ميانگين WHC، PAWC،  و FC به ترتيب به ميزان 4/24، 1/20، 4/23 و 24 درصد نسبت به تيمار شاهد (خاك بدون بايوچار) افزايش پيدا كردند ولي PWP تغييرات معني‌داري نداشت. داده‌هاي منحني‌هاي مشخصه رطوبتي نشان داد كه بايوچار باعث افزايش معني‌دار (P<0.01) منافذ بزرگتر از µm 2/0 كه به لحاظ ذخيره رطوبت قابل دسترس گياه حائز اهميت است مي‌گردد.

Biochar is a durable organic compound obtained by thermal decomposition of biomass under oxygenlimited conditions (called pyrolysis). It is used for improving chemical and physical properties of soil in agriculture. The main objective of this paper was to evaluate the effects of biochar, produced from date palm’s leaves, on the physical properties and hydrological behavior of a sandy loam soil by carrying out a pot experiment. Pyrolyzed at different temperatures (300, 350, 400, 450 and 500 degree of centigrade) in an electric furnace five biochars were obtained. Biochars were in powdered form and evenly added to soil (airdried and passed through a 2 mm sieve) at the rate of 3% (w/w) and incubated for 2 months. Water retention curves (WRCs) based on Van Genuchten model determined. By measuring gravimetric water content at field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP), plant available water content (PAWC) calculated. Also, water holding capacity (WHC) and saturation percentage ( ) determined. The results showed that by increasing pyrolysis temperature from 300 to 500 degree of centigrade, physical properties and hydrological behavior of the soil had not significant changes. Generally, soil bulk density (BD) significantly (P<0.01) decreased compared to control, which could be attributed to low density of biochar particles and its contribution on rearrangement of soil pores and creation of new accommodation pores. WHC, PAWC,  and FC increased 24.4%, 20.1%, 23.4% and 24% respectively compared to control, but PWP had not significant changes. Data of WRCs indicated a significant (P<0.01) increase in pores greater than 0.2 µm, which are important in storing plant available water.