بررسی تأثیر کاربرد زئولیت کلینوپتی‌لولایت در کاهش آبشویی کود اوره از خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

3 دانشجوی دکترای آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

آبشویی مواد مغذی کودی و سموم موجود در زهاب اراضی کشاورزی، از عوامل مهم تغییر کیفیت آبهای سطحی و زیرزمینی است. در تولید محصولات کشاورزی، قسمت اعظم نیتروژن مورد نیاز گیاهان از طریق کودها تأمین می‌شود. بررسی‌ها نشان داده است که درصدی از کودهای نیتروژنه از دسترس ریشه گیاهان خارج شده و به آبهای زیرزمینی یا رودخانه‌ها می‌پیوندد. استفاده از فناوری‌های نوین در مدیریت کشت، آبیاری، کوددهی و نیز تغییر در ساختار کودها و آفت‌کشها، می‌تواند نتایج مثبتی را در کاهش آبشویی نیتروژن داشته باشد. هدف از این تحقیق، بررسی تأثیر کاربرد زئولیت کلینوپتی‌لولایت بر کاهش آبشویی اوره از خاک بود. در این مطالعة گلخانه‌ای، چهار سطح زئولیت صفر، 5، 10 و 15 درصد اضافه شده به یک خاک لوم رسی‌سیلتی، یک سطح آبشویی 25 درصد عمق خالص آبیاری، یک سطح کوددهی اوره با غلظت 60 میلی‌گرم در لیتر و دو زئولیت میانه (مش 50 و 200) و زئولیت مشهد (مش 200)، در چهار بار آبیاری در نظر گرفته ‌شد. نتایج به‌دست آمده تأثیر مثبت کارایی زئولیت را در کاهش آبشویی اوره نشان ‌داد. میزان غلظت نیتروژن خروجی تیمار بدون زئولیت (خاک معمولی) از 1337 میلی‌گرم در لیتر پس از آبیاری اول به 316 میلی‌گرم در لیتر پس از آبیاری چهارم رسید. ولی در مورد کاربرد 15درصد زئولیت میانه با مش 50، این اعداد به ترتیب 427 و 54 میلی‌گرم در لیتر بودند. مقایسه زئولیت‌های مش 200 میانه و مشهد نشان داد که زئولیت مشهد در نگهداری کود اوره مؤثرتر است. زئولیت، علاوه بر کاهش ورود اوره به آبهای زیرزمینی، قادر است سرعت انتقال آلودگی را نیز کاهش دهد. دانه‌بندی زئولیت می‌تواند بر کاهش آبشویی مواد آلاینده تأثیر معنی‌داری داشته باشد به‌طوری‌که ذرات ریزتر قدرت بیشتری در جذب و نگهداری اوره دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Clinoptilolite Zeolite Application on Reducing Urea Leaching from Soil

نویسندگان [English]

  • Jahangir Abedi-Koupai 1
  • Sayed-Farhad Mousavi 2
  • Artmis Motamedi 3
1 Assoc. Prof. of Water Eng., Dept. of Agriculture, Isfahan University of Tech., Isfahan
2 Prof. of Water Eng., Dept. of Agriculture, Isfahan University of Tech., Isfahan
3 Ph.D. Student of Irrigation and Drainage, Dept. of Agriculture, Isfahan University of Tech., Isfahan
چکیده [English]

Nutrients and insecticides in runoff or drainage water from the agricultural lands have of long posed a great challenge to surface and ground water quality. In agricultural production, fertilizers supply the main source of nitrogen required for plant growth. Investigations have shown that part of the nitrogen fertilizers are excluded from the root zone and leached into the groundwater or rivers. Modern technologies employed cultivation, irrigation, and fertigation management s well as changes in the structure of fertilizers and insecticides could have positive effects on reducing the leaching of nitrogen. The objective of this research was to study the effect of clinoptilolite zeolite application on reduing urea leaching from soil. In this greenhouse experiment, four levels of zeolite (0, 5, 10, and 15% added to a silty clay loam soil), one level of leaching (25% of net irrigation depth), one level of fertilizer application (60 mg/L), two sizes of Mianeh zeolite (50 and 200 mesh), and one size of Mashhad zeolite (200 mesh) were used in four irrigation events. The results showed positive effects of zeolite on reducing urea leaching. The nitrogen concentration in the 0% zeolite treatment was reduced from 1337 mg/L (after the first irrigation) to 16 mg/L (after the fourth irrigation event). But, for 15% Mianeh zeolite (50 mesh),   these values were 427 and 54 mg/L. Comparison of zeolite types showed that Mashhad zeolite was more effective in adsorbing urea than Mianeh zeolite (both 200 mesh). Zeolite, in addition to reducing the urea potential for groundwater pollution, was able to decrease the rate of solute transport. It was found that zeolite size can have significant effects on the leaching of contaminants. Finer zeolite particles absorb and hold more urea.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zeolit
  • Leaching
  • Urea Fertilizer
  • Groundwater Contamination
1- Gilbert, P. M., Harrison, J., Heil, C., and Seitzinger, S. (2006). “Escalating worldwide use of urea – a global change contributing to coastal eutrophication.” Biogeochemistry, 77, 441-463.

2- Akhlaghi, K. (2005). “Production process of sulfur-coated urea fertilizer and determination of its release model coefficients.” 10th Iranian Congress of Chemical Engineering, University of Sistan and Bluchestan, Zahedan. (In Persian)

3- Akhlaghi, K. (2006). “Sulfur-coated urea.” < http://alonefarmer.blogfa.com/post-1786.aspx> (last updated Dec. 2009).

4- Riahi, K., Payami, F., Rad-Goudarzi, M., and Saberi, Sh. (2003). “Chemical and biological investigation of groundwater resources around atomic energy in south-east of Isfahan.” J. of Water and Wastewater, 45,
46-50. (In Persian)

5- Dixon, J. B., and Weed, S. B. (1989). “Minerals in soil environments.Soil Sci. Soc. Am., (Book Reviews)
150 (2), 562

6- Tabatabaei, S. H., Tavassoli, M., and Liaghat, A. M. (2002). “Evaluation of physical characteristics for heavy metal removal in wastewaters.” J. of Water and Wastewater, 42, 68-70. (In Persian)

 7- Abedi-Koupai, J., and Asadkazemi, J. (2006). “Effect of a hydrophilic polymer on the field preformance of an ornamental plant (Cupressus Arizonica) under reduced irrigation regimes.” J. of Iranian Polimer, 15(9),
715-725.

8- Sepaskhah, A. R., and Yousefi, F. (2007). “Effects of zeolite application on nitrate and ammonium retention of a loamy soil under saturated conditions.” Aust. J. Soil Res., 45(5), 368-373.

9- Kavousi, M., and Rahimi, M. (2000). Investigating the effect of zeolite application on rice yield in two light and heavy-textured soils, Rice Research Istitute, Rasht. (In Persian)

10- Nazem, Z., Najafi, P., Haj-Rasooliha, Sh., and Tabatabaei, S. H. (2008).“Evaluating the effects of using Iran’s natural clinoptilolite zeolite in landfills on reducing the amount of dissolved salt in the leachate of Isfahan organic fertilizer factory.” J. of Iranian Water Research, 1(1), 43-53. (In Persian)

11- Soleimani, M., Ansarie, A., Haj-Abbasi, M., and Abedi, J. (2008). “Investigation of nitrate and ammonium removal from groundwater by mineral filters.” J. of Water and Wastewater, 67, 18-26. (In Persian)

12- Ferguson, G. A., and Pepper, I. L. (1987). “Ammonium retention in sand amended with clinoptilolite.” J. of Soil Sci. Soc. Am, 51, 231-234.

13- Bhattacharyya, T., Pal, D. K., and Deshpande, S. B. (1993). “Genesis and transformation of minerals in the formation of red (Alfisols) and black (Inceptisols and Vertisols) soils on deccan basalt in the western Ghats, India.” J. Soil Sci., 44, 159-171.

14- Xiubin, H., and Zhanbin, H. (2001). “Zeolite application for enhancing water infiltration and retention in loess soil.” Resour. Conser. Recyc., 34, 45-52.

15- Eberl, D. D. (2002). “Controlled-release fertilizers using zeolites.” U.S. Geological Survey, Technology transfer, Available at <http://internal.usgs.gov/tech-transfer /factsheets/94-066b.html>.

16- Perez, R., Caballero, J., Gil, C., Benitez, J., and Gonazalez, L. (2008). “The effect of adding zeolite to soils in order to improve the N-K nutrition of olive trees: Preliminary results.” Am. J. Agricultural and Biological Sci., 2(1), 321-324.

17- Dozier, M. C., Morgan, G., and Sij, J. (2008). “BMPs to reduce nitrate impacts in groundwater and to Assess atrazine and arsenic occurrences in private water wells.” Texas State Soil and Water Conservation Board, USA.

18- Abedi, J., and Mehdizadeh, H. (2008). “Estimation of osmotic suction from electrical conductivity and water content measuring in unsaturated soils.” J. of Geotechnical Testing,  31(2), 142-148.