تأثير افزودني ماده معدني بنتونيت بر پايداري خاك‌ دانه‌هاي سطحي

مقدمه و هدف خاك، پايه و اساس منابع زيستي و حيات روي كره زمين است. پايداري خاك از شـاخص هاي كليدي است كه به‌ منظور ارزيابي عملكرد ساختمان خاك در برابر فرسايش خاك استفاده مي شود. در واقع پايداري خاكدانه هاي بيانگر مقاومت ساختمان خاك در برابر نيروهاي خارجي مانند برخورد قطرات باران و فرسايش پاشماني است. انرژي قطرات باران، يكي از عامل‌هاي اصلي از هم پاشيدگي خاكدانه هاي خاك در فرسايش آبي است. استفاده از افزودني‌هاي گوناگون در سطح يا در داخل خاك با فرايند‌هاي گوناگوني شامل سله‌بندي سطحي، نفوذ، رواناب، تبخير و سرانجام فرسايش خاك ارتباط نزديكي دارد. با توجه به اهميت پايداري خاكدانه ها در مهار فرسايش خاك، افزايش قطر ذرات در سطح خاك يكي از راه هاي جلوگيري از حركت آن ها به‌وسيله عامل‌هاي فرسايشي است. بررسي پژوهش‌هاي پيشين نشان داد كه افزودن ماده معدني بنتونيت مي تواند نقش مؤثري در تغييرات پايداري خاكدانه ها به‌ويژه در خاك هاي تخريب‌يافته داشته باشد. بنابراين هدف از اين پژوهش استفاده از افزودني بنتونيت بر تغييرات خاكدانه هاي سطحي خاك بود. مواد و روش‌ها در اين پژوهش، ماده معدني بنتونيت با اندازه‌هاي 30،15 و 45% پوشش سطحي خاك و در سه تكرار استفاده شد. ابتدا خاك جمع آوري شده از زمين‌هاي مرتعي تا ژرفاي 20 سانتي متري به آزمايشگاه انتقال داده شده در معرض هواي آزاد خشك شد و از الك چهار ميلي متري عبورداده ‌شد. سپس، خاك در فنجان هاي پاشمان ريخته‌شده و تحت شبيه ساز باران با شدت 90 ميلي متر بر ساعت و مدت 10 دقيقه قرار گرفت. خاك سطحي قبل و بعد از شبيه سازي باران به ژرفاي دو ميلي متر و با اندازه‌ 50 گرم از سطح فنجان‌هاي پاشمان جمع آوري‌ شد و پايداري خاكدانه ها با استفاده از روش الك تر محاسبه‌ شد. در اين روش خاك باقي‌مانده روي هر الك با روش شستشو به داخل ظروف نشانه گذاري‌شده منتقل ‌شد و به‌مدت 24 ساعت به‌حالت سكون رها شد. پس از تخليه آب اضافي نمونه ها، رسوب باقي مانده به داخل ظروف مناسب با وزن مشخص منتقل شد. سرانجام به‌مدت 24 ساعت در كوره حرارتي با دماي c°105 خشك شد. در نهايت اثر كاربرد ماده معدني بنتونيت بر متغيرهاي دانه‌بندي و پايداري خاكدانه‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS محاسبه شد. نتايج و بحث با توجه به عملكرد حفاظتي و ميانگين وزني- قطر خاكدانه هاي خاك با استفاده از ماده معدني بنتونيت با سه اندازه‌ 15، 30 و 45% و بر اساس طبقه‌هاي قطري 500، 500-250، 250-125، 125-100، 100-53، 53-38 و 38 ميكرومتر، نتايج نشان داد كه به‌علت تأثير ماده معدني بنتونيت ميانگين قطر خاكدانه ها به‌طور معني‌داري تغيير كرد. ميانگين جرم خاكدانه ها در قطرهاي مزبور در تيمار شاهد به‌ترتيب 0/82، 1/88، 6/82، 3/37، 9/53، 4/62 و 20/36 گرم بود و با ماده معدني بنتونيت با اندازه‌ 15% به‌ترتيب 1/16، 2/63، 8/17، 4/46، 10/81، 4/02 و 17/68 گرم بود و با ماده معدني بنتونيت با اندازه‌ 30% به‌ترتيب 0/84، 2/42، 7/93، 4/32، 11/03، 3/46 و 17/38 گرم و با اندازه‌ 45% پوشش سطحي 0/81، 1/96، 6/95، 3/53، 10/01، 3/51 و 19/31 گرم بود. نتايج آزمون GLM نشان داد كه تأثير ماده معدني بنتونيت بر متغيرهاي 10D، 10/D90D و جورشدگي در سطح 95% و بر متغيرهاي 50D، 90D، 10D-90D، 25D-75D و چولگي در سطح 99% معني دار بود. اما اثر بنتونيت بر متغير 25D/75D و كشيدگي معني دار نبود. هم چنين با بررسي نتايج آزمون دانكن مشخص شد كه ماده معدني بنتونيت با اندازه‌ 15 و 30% بر پايداري خاكدانه هاي خاك و افزايش ميانگين قطر خاكدانه ها اثر بيشتري داشت. نتيجه‌ گيري و پيشنهادها نتايج اين پژوهش نشان داد كه ماده معدني بنتونيت با ايجاد چسبندگي در سطح خاك آن را در برابر قطرات باران محافظت كرد و فرسايش خاك را كاهش داد. با توجه به نتايج اين پژوهش پيشنهاد مي‌شود كه ابتدا پژوهش هاي بيشتري با توجه به شرايط خاك و باران طبيعي انجام شود و سپس اندازه‌هاي بهينه بنتونيت در مديريت فرسايش و رواناب مشخص شود.