کاربرد تجزیه مؤلفه‌های اصلی برای شناسایی تغییرات ویژگی‌های خاک ناشی از آبیاری با پساب در اراضی حاشیه رودخانه کشف‌رود

آب و خاک

مقاله 8، دوره 33، شماره 2 - شماره پیاپی 64، خرداد 1398، صفحه 305-316   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v33i2.74937

نویسندگان

سامان حاجی نمکی؛ حجت امامی^* ؛ امیر فتوت

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

با توجه به بحران کمبود منابع آب و لزوم بهره‌برداری از منابع آب نامتعارف، بهره‌گیری مطلوب و بهینه از پساب فاضلاب شهری یکی از مباحث مهم پژوهش‌ها می‌باشد. در اراضی حاشیه رودخانه کشف­رود مشهد از پساب تصفیه‌خانه پرکندآباد به عنوان منبع جایگزین آب آبیاری استفاده می‌شود. در این مطالعه برخی از ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در دو گروه خاک‌های آبیاری شده با پساب به مدت 10 سال و آب چاه مورد بررسی قرار گرفتند. اراضی به شکلی انتخاب شدند که همگی بافت یکسان (لومی) داشتند. کیفیت خاک منطقه مورد مطالعه با پارامترهای جرم مخصوص ظاهری (BD)، درصد رس، میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها (MWD)، شاخص پایداری ساختمان خاک (SI)، pH، نسبت جذب سدیم (SAR)، نیتروژن کل، پتاسیم، فسفر، کربن آلی، زیست توده (MBC) و تنفس میکروبی (BR) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد آبیاری با پساب سبب افزایش معنی‌دار پارامترهای SI، SAR، فسفر قابل دسترس، MBC، BR و کربن آلی نسبت به خاک‌های شاهد شد و پارامترهای BD و درصد رس در خاک‌های آبیاری شده با پساب نسبت به آب چاه کاهش معنی‌داری داشتند. همچنین در مورد pH، MWD، نیترژن کل و پتاسیم تفاوت معنی‌داری ایجاد نشد. همچنین نتابج آنالیز مؤلفه‌های اصلی نشان داد کربن آلی، نسبت جذب سدیم، نیتروژن، pH، جرم مخصوص ظاهری، میانگین وزنی قطر خاکدانه‌ها، تنفس میکروبی و پتاسیم قابل دسترس بیشترین تغییرات را در اثر آبیاری با پساب تصفیه خانه پرکندآباد در زمین­های حاشیه رودخانه کشف رود نشان دادند؛ به طوری‌که بر اساس تغییر این ویژگی­ها، خاک‌های آبیاری شده با پساب و آب چاه را در دو گروه مجزا قرار گرفتند که نشان می‌دهد آبیاری با پساب بر خاک‌های مورد مطالعه تأثیر قابل توجهی داشته است.

کلیدواژه‌ها

آنالیز مولفه‌های اصلی؛ پساب؛ پرکندآباد خاک؛ کشف‌رود

مراجع

1- Adrover M., Farrús E., Moyà G., and Vadell J. 2012. Chemical properties and biological activity in soils of Mallorca following twenty years of treated wastewater irrigation. Journal of Environmental Management 95: S188-S192.

2- Alvarez-Bernal D., Contreras-Ramos S.M., Trujillo-Tapia N., Olalde-Portugal V., Frias-Hernandez J.T., and Dendooven L. 2006. Effects of tanneries wastewater on chemical and biological soil characteristics. Applied Soil Ecology 33(3): 269-277.

3- Bond W.J. 1998. Effluent irrigation-an environmental challenge for soil science. Australian Journal of Soil Research 36(4): 543-556.

4- Bourazanis G., Katsileros A., Kosmas C., and Kerkides P. 2016. The Effect of Treated Municipal Wastewater and Fresh Water on Saturated Hydraulic Conductivity of a Clay-Loamy Soil. Water Resources Management 30(8): 2867-2880.

5- Chen W., Wu L., Frankenberger W.T., and Chang, A.C. 2008. Soil enzyme activities of long-term reclaimed wastewater-irrigated soils. Journal of Environmental Quality 37(5): S-36.

6- Cheng Q., Guo Y., Wang W., and Hao S. 2014. Spatial variation of soil quality and pollution assessment of heavy metals in cultivated soils of Henan Province, China. Chemical Speciation and Bioavailability 26(3): 184-190.

7- del Mar Alguacil M., Torrecillas E., Torres P., Garcia-Orenes F., and Roldan A. 2012. Long-term effects of irrigation with waste water on soil AM fungi diversity and microbial activities: The Implications for Agro-Ecosystem Resilience 7(10): e47680.

8- Di Bene C., Pellegrino E., Debolini M., Silvestri N., and Bonari E. 2013. Short-and long-term effects of olive mill wastewater land spreading on soil chemical and biological properties. Soil Biology and Biochemistry 56: 21-30.

9- Doran J.W., and Parkin T.B. 1994. Defining and assessing soil quality. Defining soil quality for a sustainable environment, (definingsoilqua), 1-21.

10- Frenk S., Hadar Y., and Minz D. 2014. Resilience of soil bacterial community to irrigation with water of different qualities under Mediterranean climate. Environmental Microbiology 16(2): 559-569.

11- Ghaemi M., Astaraei A.R., Emami H., Nassiri Mahallati M., and Sanaei Nejad S.H. 2014. Determining soil indicators for soil sustainability assessment using principal component analysis of Astan Quds- east of Mashhad- Iran. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 14: 987-1004.

12- Heinze S., Chen Y., El-Nahhal Y., Hadar Y., Jung R., Safi J., and Marschner B. 2014. Small scale stratification of microbial activity parameters in Mediterranean soils under freshwater and treated wastewater irrigation. Soil Biology and Biochemistry 70: 193-204.

13- Isermeyer H. 1952. Eine einfache Methode zur Bestimmung der Bodenatmung und der Karbonate im Boden. Zeitschrift für Pflanzenernährung, Düngung, Bodenkunde 56(1‐3): 26-38.

14- Johnson R.A., and Wichern D.W. 2002. Applied multivariate statistical analysis. 5th ed. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.15- Kemper W.D., and Rosenau R.C. 1986. Aggregate stability and size distribution. In: Klute A. (ed), Methods of soil analysis. Part1. Agronomy monographs, 9. America Society of Agronomy, Madison, WI.

16- Lado M., and Ben-Hur M. 2009. Treated domestic sewage irrigation effects on soil hydraulic properties in arid and semiarid zones: A review. Soil and Tillage Research 106(1): 152-163.

17- Lagomarsino A., Moscatelli M.C., Di Tizio A., Mancinelli R., Grego S., and Marinari S. 2009. Soil biochemical indicators as a tool to assess the short-term impact of agricultural management on changes in organic C in a Mediterranean environment. Ecological Indicators 9(3): 518-527.

18- Lyu S., and Chen W. 2016. Soil quality assessment of urban green space under long-term reclaimed water irrigation. Environmental Science and Pollution Research 23(5): 4639-4649.

19- Mahida U.N. 1981. Water Pollution and Disposal of Wastewater on Land. Mc Growhill pub. New Delhi. 323p.

20- Masto R.E., Chhonkar P.K., Singh D., and Patra A.K. 2009. Changes in soil quality indicators under long-term sewage irrigation in a sub-tropical environment. Environmental Geology 56(6): 1237-1243.

21- Manly B.F.J. 1994. Multivariate statistical methods (Second edition). Chapman and Hall.

22- Morugan-Coronado A., Garcia-Orenes F., Mataix-Solera J., Arcenegui V., and Mataix-Beneyto J. 2011. Short-term effects of treated wastewater irrigation on mediterranean calcareous soil. Soil and Tillage Research 112(1): 18-26.

23- Neter J., Kutne M.H., Nachtsheim C.J., and Wasserman W. 1996. Applied linear statistical models (4th ed.). Irwin Series in Statistics. Irwin Publ., Chicago, IL.

24- Olsen S.R. 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate.

25- Pieri C.J.M.G. 1992. Fertility of Soils: A Future for Farming in the West African Savannah. Springer-Verlag, Berlin, Germany.

26- Qi Y., Darilek J.L., Huang B., Zhao Y., Sun W., and Gu Z. 2009. Evaluating soil quality indices in an agricultural region of Jiangsu Province, China. Geoderma 149(3): 325-334.

27- Qishlaqi A., Moore F., and Forghani G. 2008. Impact of untreated wastewater irrigation on soils and crops in Shiraz suburban area, SW Iran. Environmental monitoring and assessment, 141: 257-273.

28- Ranjbar A., Emami H., Khorassani R., and Karimi Karouyeh A. 2016. Soil quality assessments in some iranian saffron fields. Journal of Agricultural Science and Technology 18: 865-878. (In Persian)

29- Rengasamy P. 2010. Soil processes affecting crop production in salt-affected soils. Functional Plant Biology 37(7): 613-620.

30- Rhee H.P., Yoon C.G., Son Y.K., and Jang J.H. 2011. Quantitative risk assessment for reclaimed wastewater irrigation on paddy rice field in Korea. Paddy and Water Environment 9(2): 183-191.

31- Rusan M.J., Albalasmeh A.A., and Malkawi H.I. 2016. Treated olive mill wastewater effects on soil Properties and plant growth. Water, Air, and Soil Pollution 227(5): 1-10.

32- Rohani Shahraki F., Mahdavi R., and Rezaee M. 2005. Effect of Irrigation with Wastewater on Certain Soil Physical and Chemical properties. Journal of Water and Sewage 16 (1): 23- 29. (In Persian)

33- Schipper L.A., Williamson J.C., Kettles H.A., and Speir T.W. 1996. Impact of land-applied tertiary-treated effluent on soil biochemical properties. Journal of Environmental Quality 25(5): 1073-1077.

34- Sepaskhah A.R., and Karizi A. 2011. Effects of alternate use of wastewater and fresh water on soil saturated hydraulic conductivity. Archives of Agronomy and Soil Science 57: 149-158.

35- Sumner M.E. 1995. Sodic soils: New perspectives. In Australian Sodic Soils: Distribution, Properties and Management, pp. 1–34. CSIRO Publications, Melbourne, Victoria.

36- Vance E.D., Brookes P.C., and Jenkinson D.S. 1987. An extraction method for measuring soil microbial biomass Carbon. Soil biology and Biochemistry 19(6): 703-707.

37- Vogeler I. 2009. Effect of long-term wastewater application on physical soil properties. Water, air, and soil pollution 196(1-4): 385-392.

38- Xing Z., Du C., Zeng Y., Ma F., and Zhou J. 2016. Characterizing typical farmland soils in China using Raman spectroscopy. Geoderma 268: 147-155.