پیامد کاربرد نانوزئولیت و زئولیت طبیعی بر بخش های کربن آلی در خاک تیمار شده با برخی از مانده های گیاهی

گرم شدن کره زمین و دگرگونی آب و هوا، نگاه جهانی را به عوامل کارا بر افزایش غلظت دی اکسید کربن در هوا و روش های کاهش آن کشیده است. پژوهش های گوناگون نشان داده است که میان افزایش دمای کره زمین با افزایش غلظت گازهای گلخانه ای مانند اکسید دی نیتروژن، متان و به ویژه دی اکسیدکربن در اتمسفر همبستگی نزدیکی است (سیکس ، 2002). افزایش غلظت دی اکسید کربن در اتمسفر مایه دگرگونی اقلیم های منطقه ای و تغییرهای محیطی مانند افزایش جهانی دما، دگرگونی بارش سالانه، بالا آمدن سطح دریا و افزایش شدت و تناوب پدیده های جوی گردیده است (استرلینگ ،2000). سازمان فائو گزارش کرده است که بخش کشاورزی و زمین های کره زمین عامل یک سوم گرم شدن کره زمین و تغییر اقلیم می باشد، که این کار وابسته به کارفرمایی نادرست و دگرگونی شیوه کاربری زمین است (تان و لال ، 2005). تغییر اقلیم با پیامد بر رژیم های رطوبتی و گرمایی خاک و همچنین چرخه غذایی، بر پوشش گیاهی و ترکیب گونه ها پیامد دارد (چدادی و همکاران، 2001). به دلیل تغییر در زیست توده به نظر می رسد بر نگهداشت کربن آلی و در نتیجه ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک نیز پیامد دارد (لال، 2004). اکسایش کربن جهانی نزدیک 3 تا 8 پتا گرم کربن در سال است که با کارکرد انسانی در سال بیرون می شود، و دوباره به زیست کره خاکی برگشت داده می شود (فیتزیمونس و همکاران، 2001). خاستگاه اصلی نشر دی اکسید کربن به اتمسفر سوخت فسیلی به اندازه 1015×4/0±3/6 گرم کربن در سال می باشد. دگرگونی کاربری زمین ها با بهره گیری نادرست، یکی از دلایل اصلی پدید آمدن گازهای گلخانه ای و گرم شدن هوای کره زمین در چند دهه گذشته می باشد. افزون بر سوخت های فسیلی، دگرگونی کاربری زمین نیز یکی از عوامل مهم افزایش دی اکسید کربن اتمسفر بوده و برآورد می شود که در سده گذشته دگرگونی کاربری زمین ها سهمی 20 درصدی در افزایش دی اکسیدکربن اتمسفر داشته است. فیتزیمونس و همکاران (2004) دگرگونی کاربری زمین را پس از سوخت های فسیلی مهم ترین منبع رهاسازی کربن از راه کارکرد انسانی به اتمسفر زمین می دانند. دگرگونی کاربری زمین شامل جنگل تراشی، سوزاندن زیست توده، دگرگونی اکوسیستم طبیعی به کشاورزی، زهکشی زمین های غرقابی و دگرگونی شیوه کشت با آسان کردن و افزایش تندی فرایند فروزینگی و تنفس در خاک به معدنی شدن- اکسید شدن هوموس انجامیده و مایه رها سازی کربن اکسید شده به هوا می شود (تیسن ، 2001). از سوی دیگر با کارفرمایی شایسته، خاک می تواند همانند انباری برای نگه داشت گاز کربنیک هوا باشد. مهم ترین و بزرگ ترین جایگاه نگه داشت کربن در اکوسیستم های خشکی کربن آلی خاک بوده و همانند انباشتگاهی برای اندوختن کربن جهت زمان نسبتاً درازی مورد توجه می باشد (گیفورد و همکاران، 1994) و نشان دهنده اهمیت خاک در پویایی کربن و کارکرد آن در تعادل چرخه جهانی کربن می باشد. اندوخته کربن آلی خاک با عوامل گوناگون محیطی و مدیریت خاک تعیین می شود. اقلیم و پستی و بلندی و نوع پوشش گیاهی از عامل های محیطی پیامددار بر نگه داشت کربن آلی می باشند (تان و همکاران، 2005؛ هویوس و کومرفورد، 2005). افزایش نگرانی ها در زمینه گرمایش جهانی و دگرگونی اقلیم موجب شده است که به خاک و توان آن در کربن اندوزی توجه ویژه ای شود (لال ، 2001؛ هواگتون ، 2003). افزایش کربن اندوزی خاک روش شایسته ای برای کاهش فشردگی دی اکسید کربن اتمسفری در مجامع علمی و سیاسی جهان مطرح شده است (کیمبل و همکاران، 2003). توانایی خاک در کارکردهای زندگی بخش خود، مانند فراهم نمودن عناصر غذایی برای گیاهان، نگه داشت آب، نگه داشت گازهای گلخانه ای، پالایش آلاینده ها، پایداری در برابر تخریب فیزیکی و ساخت فراورده های گیاهی به شدت وابسته به اندازه کربن آلی خود می باشد (مایا و همکاران، 2010). بهبود اندوخته کربن آلی خاک افزون بر کاهش شدت زیاد شدن دی اکسید کربن در جو و افزایش نگه داشت آن در خاک و در نتیجه گرمایش زمین مایه حفاظت خاک و بهبود زمین های تخریب شده و به دنبال آن ها بهسازی خاک ها و اکوسیستم ها خواهد شد (مایا و همکاران، 2010؛ لال، 2002). دگرگونی کمی در اندوخته کربن خاک پس از دگرگونی کاربری زمین ها می تواند دگرگونی زیادی در فشردگی دی اکسید کربن اتمسفری پدید آورد (هاریسون و همکاران، 1993). همچنین کاهش نگه داشت کربن آلی خاک با افزایش احتمال فرسایش پذیری و فشردگی خاک و افزایش رواناب پیامد فراوانی بر ساختمان خاک و به دنبال آن تخریب پذیری خاک می گذارد (لال، 2004).تغییر پذیری کربن آلی خاک وابسته به عوامل فیزیکی (اقلیم و خاک) و عوامل مدیریتی است (وانگ و همکاران، 2006). عوامل مدیریتی مهم تر می باشند زیرا پاسخ خاک به این عوامل در زمان کوتاه تری انجام می شود و قابل کنترل نیز می باشند (مایا و همکاران، 2010). افزایش شهرنشینی، گسترش جوامع و افزایش نیازهای بشر به منابع غذایی، زمینه بکارگیری نادرست از نهاده های کشاورزی همانند کودهای شیمیایی و سموم را فراهم می نماید؛ که پیامد آن در دراز مدت آلودگی زیستگاه ها می باشد. اما امروزه بکار گیری از کودهایی با خاستگاه بیولوژیک و بهسازهای خاک که رشد گیاه را افزایش می دهند و عاری از هرگونه آلودگی هستند از جمله راه کارهای پیشنهادی در کشاورزی پایدار هستند. موادی همانند زئولیت های طبیعی و سنتز شده با ساختار ویژه، تبادل یونی بالا و توان جذب سطحی و دیگر ویژگی های شایسته، بعنوان یک ماده بهساز دریک خاک شنی و در کشت گیاهان کاربرد دارد (ون بکام و جانسن ،2001). زئولیت ها کانی های آلومینوسیلیکاته کربناتی هستند که گنجایش تبادل کاتیونی بالایی را دارا می باشند. در دهه 1990 سیستم زئوپونیک (کشت توام با زئولیت) توسط سازمان هوا فضای آمریکا ناسا ساخته و بعنوان یک سیستم آزادسازی تدریجی عناصر ضروری گیاهی بکار برده شده است (آلن و مینگ ،1995). زمانیکه کودهای شیمیایی و آلی بهمراه زئولیت بکارگرفته شوند به کاتیون های سنگین زهری اجازه جذب در گیاه را نمی دهد و در برابر آن با آزادسازی آرام و پیوسته کودها، عناصر مورد نیاز گیاه مانند: پتاسیم، فسفر و نیتروژن را فراهم می کند. آمیختن زئولیت با کودهای جانوری مایه از بین رفتن بوی بد آنها و جلوگیری از شستسوی ازت آنها و افزایش بهره وری آنها می شود. زئولیتها توانایی جذب آب تا 6 برابر وزن خود را دارا هستند، از یکسو مایه کاربرد آنها در مناطق خشک و کم آب و از سوی دیگر گنجایش تبادل کاتیونی بالای آنها و کاربرد در خاکهای سبک بافت مایه کاهش کاربرد کودهای شیمیایی و افزایش بازدهی کود می شود.گسترش و فراگیری بکارگیری از زئولیت در جهان و بویژه در کشورهای پیشرفته به سالهای بسیار دور برمی گردد. از دیدگاه بها و قابلیت دسترسی می توان یادآور شد که فراهم سازی و فرآوری این کانی در جهان و بویژه در ایران بسیار ارزان و آسان است از اینرو از دیدگاه اقتصادی بکارگیری این بهساز می تواند سودمند باشد. زئولیت ها با بهبود ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک و با آزادسازی آهسته عناصر غذایی مایه افزایش رشد گیاه می شوند. به کارگیری از زئولیت در خاکهای سبک و شنی مایه کاهش شستشوی کمتر عناصر و کاهش آلودگی آبهای زیرزمینی می شود. بکارگیری زئولیت در خاکهای اسیدی و شستشو یافته، مایه افزایش گنجایش کارکرد خاک و افزایش و بهبود رشد گیاه می شود کاظمیان(1383). ویژگی های منحصر بفرد زئولیت ما را برآن داشت تا زئولیت را به کمک فناوری نانو به ذرات نانو زئولیت تبدیل کنیم و در کنار زئولیت طبیعی پیامد آنها را بر ریخت های گوناگون کربن آلی در خاک بررسی کنیم. در این پژوهش با افزودن نانوزئولیت و زئولیت طبیعی به همراه مانده های گیاهی کاه گندم و کاه یونجه در یک خاک شنی به بررسی روند دگرگونی کربن آلی و بخش-بندی آن در تیمارهای یاد شده در خاک پرداخته می شود. در راستای این پژوهش فرضیه ها و اهداف زیر متصور است: فرضیه ها: 1) کاربرد زئولیت و نانوزئولیت می تواند خاکدانه سازی در خاک را بهبود بخشد. 2) بهبود خاکدانه سازی مایه بهبود نگهداری کربن آلی در خاک خواهد شد. 3) خاک های تیمار شده با مواد آلی و زئولیت ویژگی های فیزیکی، شیمیایی بهتری دارند. هدف ها: 1) کاهش آلودگی هوا و بهبود توان بارآوری خاک از راه خاکدانه سازی و همچنین افزایش و نگهداری کربن آلی در خاک. 2) ارزیابی پیامد نانوزئولیت و زئولیت بر ریخت های گوناگون مواد آلی خاک و فروزینگی آنها. 3) ارزیابی پیامد نانوزئولیت و زئولیت بر ویژگی های فیزیکی و روند خاکدانه سازی.