تعیین قطر معرف نمونه برای اندازه گیری آزمایشگاهی برخی ویژگی های هیدرولیکی خاک

اندازه گیری ویژگی های مرتبط با جریان آب در خاک در مقیاس مزرعه، زمان بر، پرهزینه و دشوار است، لذا پژوهشگران برای یافتن پاسخ های سریع و اقتصادی به بسیاری از سوالات، مطالعات را در مقیاسی کوچکتر از مقیاس مزرعه و در آزمایشگاه انجام می دهند. از سوی دیگر، در بسیاری از مطالعات آزمایشگاهی مرتبط با مباحث آب و خاک، پژوهشگران از ستون های خاک با طول ها و قطرهای مختلف استفاده می کنند، بنابراین انتخاب اندازه مناسب نمونه آزمایشگاهی برای انطباق و تعمیم مطالعات آزمایشگاهی به مزرعه، اهمیت فراوانی دارد. در این پژوهش قطر مناسب ستون خاک در بررسی حرکت آب در خاک، با سنجش برخی خصوصیات هیدرولیکی خاک از جمله سرعت نفوذ پایه (f0)، نفوذ تجمعی در مدت زمان 120 دقیقه (d120) و هدایت هیدرولیکی اشباع (ks) انتخاب شد. بر این اساس در مزرعه مطالعاتی به عنوان شاهد، آزمایشاتی با چهار روش صحرایی شامل روش های استوانه های مضاعف (dr)، استوانه منفرد (sr)، پرمامتر گلف (gp) و نفوذسنج مکشی (ti) در سه تکرار انجام شد. در آزمایشگاه نیز، آزمایشات با دو روش نمونه برداری شامل 1- خاک عبوری از الک شماره 10 و 2- خاک الک نشده، در 21 ستون از جنس پی وی سی انجام گرفت. تیمارها مشتمل بر 7 قطر خارجی ستون (40، 63، 90، 110، 160، 200 و 250 و ارتفاع خاک ثابت300 میلی متر) و 3 تکرار، بود. میانگین f0 اندازه گیری شده با روش های dr و sr به ترتیب برابر با 308/0 و 471/0 سانتی متر بر دقیقه و میانگین d120 اندازه گیری شده با روش dr برابر با 16/41 سانتی متر بود. تحلیل آماری نتایج نشان داد که بین دو روش مذکور در سطح احتمال 1 درصد در بررسی مقادیر f0 اختلاف معنی داری وجود داشت. همچنین میانگین ks با روش های dr، sr، gp و ti به ترتیب برابر با 300/0، 246/0، 011/0 و 295/0 سانتی متر بر دقیقه بود. تحلیل آماری نتایج در سطح احتمال 1 درصد در بررسی مقادیر ks نشان داد که به جز روش gp بین سه روش دیگر در سطح احتمال 1 درصد در بررسی مقادیر ks اختلاف معنی داری وجود نداشت. تحلیل آماری نتایج ستونی نیز نشان داد که در بررسی f0 و ks بین ستون های پرشده از خاک الک شده و الک نشده در آزمایشگاه با قطرهای مختلف و روش های صحرایی اختلاف معنی داری در سطح 1 درصد وجود دارد. در بین تیمارها، ستون با قطر 110 میلی متر با مقادیر f0 برابر با 29/0 و 32/0 سانتی متر بر دقیقه به ترتیب برای خاک الک شده و الک نشده کمترین درصد خطا را در مقایسه با مقادیر مزرعه ای روش های dr و sr و ستون با قطر 110 میلی متر با مقادیر d120 برابر با 33/43 و 51/44 سانتی متر به ترتیب برای خاک الک شده و الک نشده کمترین درصد خطا را در مقایسه با مقادیر مزرعه ای روش dr داشت. همچنین ستون با قطر 110 میلی متر با ks برابر با 28/0 و 31/0 سانتی متر بر دقیقه به ترتیب برای خاک الک شده و الک نشده کمترین درصد خطا را در مقایسه با مقادیر مزرعه ای روش های dr و ti داشت. از لحاظ آماری در سطح احتمال 1 درصد در بررسی مقادیر ks، اختلاف بین دو تیمار روش dr و ستون خاک الک شده با قطر 110 میلی متر معنی دار نبود و اختلاف بین دو تیمار روش dr و ستون خاک الک نشده با قطر 110 میلی متر معنی دار بود اما اختلاف بین دو تیمار روش ti و ستون خاک (خاک الک شده و خاک الک نشده) با قطر 110 میلی متر معنی دار نبود. در مقایسه ks بین ستون ها و روش sr، ستون خاک الک شده با قطر 90 میلی متر و ستون خاک الک نشده با قطر 160 میلی متر با ks برابر با 23/0 سانتی متر بر دقیقه کمترین اختلاف را با مقادیر مزرعه ای داشتند اما از لحاظ آماری در سطح احتمال 1 درصد در بررسی مقادیر ks اختلاف بین هر کدام از ستون های مذکور با روش sr معنی دار بود. بر مبنای نتایج این پژوهش در مزرعه روش dr توصیه می گردد و ستون خاک با قطر 110 میلی متر به عنوان نماینده مقادیر مزرعه ای ks برای برای خاک الک شده و خاک الک نشده پیشنهاد می شود.