تأثیر زئولیت کلینوپتیلولایت طبیعی و اصلاح شده با سورفکتانت بر آبشویی نیترات و رشد گیاه ذرت

تلفات نیتروژن به ویژه در زمین های تحت آبیاری و در خاک های با بافت سبک، به طور چشمگیری سبب افزایش غلظت نیترات در آب های سطحی و زیرزمینی می شود. بنابراین کاربرد مواد طبیعی و غیر سمی که سبب افزایش راندمان کاربرد کود شده و همزمان آبشویی نیترات را کاهش دهند، مورد توجه زیادی قرار گرفته است. زئولیت ها، موادی طبیعی، غیر سمی و ارزان قیمت می باشند که به دلیل ویژگی های فیزیکی و شیمیایی منحصر بفرد، از جمله سطح ویژه و تبادل کاتیونی بالا، اصلاح کننده مناسب خاک و یا حامل مناسبی برای مواد غذایی گیاه می باشند. تحقیق حاضر با اهداف: بررسی تأثیر اندازه ذرات زئولیت کلینوپتیلولایت تهیه شده از معدن سمنان (cp) و غلظت کاتیون na+ بر حذف آمونیوم توسط cp و تعیین بهترین مدل تجربی فرایند تبادل یونی، فرایند رهاسازی آمونیوم از cp و تعیین بهترین مدل تجربی سینتیک رهاسازی، تأثیر اندازه ذرات زئولیت اصلاح شده با سورفکتانت (smz) و حضور یون cl- بر حذف نیترات و فرایند رهاسازی نیترات توسط smz به عنوان تابعی از زمان و قدرت یونی، تأثیر اندازه (میلی متر و نانومتر) و میزان کاربرد (20 و 60 گرم در کیلوگرم خاک) cp و smz بر آبشویی نیتروژن و عملکرد گیاه با استفاده از لایسیمتر و همچنین تخمین معکوس پارامترهای مدل leachn با استفاده از leachn-cup و تعیین پارامترهای مدل توسط نتایج مطالعه مزرعه ای در دو حالت عدم استفاده از cp (کنترل) و کاربرد آن، طراحی شد. در این تحقیق، ظرفیت جذب nh4+ توسط cp با اندازه میلی متر در غلظت 03/0 مولار na+ برابر با mgnh4+/g 3/11 و برای cp در اندازه نانومتر برابر با mg nh4+/g 3/13 به دست آمد. راندمان حذف آمونیوم توسط cp با اندازه میلی متر در حضور na+ و با غلظت 03/0 میلی مولار در محدوده 2/10 تا 4/88 درصد متغیر بود. در حالی که این مقادیر برای غلظت 1/0 و 3/0 مولار na+ به ترتیب برابر با 7/8 تا 3/61 درصد و 2/8 تا 3/44 درصد بودند. با افزایش قدرت یونی محلول واجذب، میزان nh4+ رها شده از cp افزایش یافت. smz در اندازه میلی متر قادر به جذب بیش از mmol kg-1 60 نیترات و smz در اندازه نانومتر قادر به جذب بیش از mmol kg-1 80 نیترات بود. نیترات جذب شده می تواند به راحتی تحت شرایط قدرت یونی مختلف رها شود. راندمان حذف برای smz میلی متری و نانومتری به ترتیب بین 7/26 تا 3/82 درصد و 8/37 تا 5/85 درصد به دست آمد. نتایج کاربرد cp و smz در لایسیمتر نشان داد که کاربرد هر دو اصلاح کننده به میزان 60 گرم در کیلوگرم خاک دارای پتانسیل جلوگیری از آلودگی آب های زیرزمینی می باشد و به طور همزمان رشد گیاه را بهبود و نسبت برداشت نیتروژن توسط گیاه به میزان نیتروژن کاربردی (ruf) را افزایش می دهند. میزان ruf در اثر کاربرد cp به طور معنی داری (در سطح 5%) بیشتر از کاربرد smz به دست آمد. اندازه ذرات اصلاح کننده اثر معنی داری بر آبشویی نیترات و رشد گیاه نداشت. نتایج به دست آمده نشان داد که از محدوده پارامترهای هیدرولیکی به دست آمده با استفاده از الگوریتم تخمین معکوس در شرایط عدم کاربرد اصلاح کننده cp، می توان در پیش بینی میزان زه آب خروجی و رطوبت خاک در صورت کاربرد اصلاح کننده استفاده کرد. در حالی که کاربرد محدوده پارامترهای موثر در انتقال و تبدیلات نیتروژن برای شرایط کنترل سبب افزایش عدم قطعیت در پیش بینی میزان نیتروژن نیتراتی خروجی در شرایط کاربرد اصلاح کننده cp خواهد شد. با مقایسه محدوده این پارامترها در دو حالت عدم کاربرد و کاربرد اصلاح-کننده، افزایش شدت دنیتریفیکاسیون، افزایش ضریب توزیع no3-n و کاهش شدت نیتریفیکاسیون در اثر کاربرد اصلاح کننده cp مشاهده شد. به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که اصلاح کننده های cp و smz به عنوان موادی سازگار با محیط زیست در کنترل آبشویی نیترات و بهبود راندمان برداشت نیتروژن توسط گیاه موثر می باشند.