تأثیر افزودنی مادة معدنی بنتونیت بر پایداری خاک‌دانه‌های سطحی

Abstract

مقدمه و هدف خاک، پایه و اساس منابع زیستی و حیات روی کره زمین است. پایداری خاک از شـاخص ­های کلیدی است که به‌منظور ارزیابی عملکرد ساختمان خاک در برابر فرسایش خاک استفاده می­ شود. در واقع پایداری خاکدانه­ های بیانگر مقاومت ساختمان خاک در برابر نیروهای خارجی مانند برخورد قطرات باران و فرسایش پاشمانی است. انرژی قطرات باران، یکی از عامل‌های اصلی از­هم پاشیدگی خاکدانه ­های خاک در فرسایش آبی است. استفاده از افزودنی‌های گوناگون در سطح یا در داخل خاک با فرایند‌های گوناگونی شامل سله‌بندی سطحی، نفوذ، رواناب، تبخیر و سرانجام فرسایش خاک ارتباط نزدیکی دارد. با توجه به اهمیت پایداری خاکدانه ­ها در مهار فرسایش خاک، افزایش قطر ذرات در سطح خاک یکی از راه­ های جلوگیری از حرکت آن­ها به‌وسیلة عامل‌های فرسایشی است. بررسی پژوهش‌های پیشین نشان داد که افزودن مادة معدنی بنتونیت می­تواند نقش مؤثری در تغییرات پایداری خاکدانه ­ها به‌ویژه در خاک­ های تخریب‌یافته داشته باشد. بنابراین هدف از این پژوهش استفاده از افزودنی بنتونیت بر تغییرات خاکدانه ­های سطحی خاک بود. مواد و روش‌ها در این پژوهش، مادة معدنی بنتونیت با اندازه‌های 30،15 و 45% پوشش سطحی خاک و در سه تکرار استفاده شد. ابتدا خاک جمع ­آوری شده از زمین‌های مرتعی تا ژرفای 20 سانتی ­متری به آزمایشگاه انتقال داده شده در معرض هوای آزاد خشک شد و از الک چهار میلی­ متری عبورداده ‌شد. سپس، خاک در فنجان ­های پاشمان ریخته‌شده و تحت شبیه­ ساز باران با شدت 90 میلی­ متر بر ساعت و مدت 10 دقیقه قرار گرفت. خاک سطحی قبل و بعد از شبیه ­سازی باران به ژرفای دو میلی­ متر و با اندازة‌ 50 گرم از سطح فنجان‌های پاشمان جمع آوری‌ شد و پایداری خاکدانه ­ها با استفاده از روش الک تر محاسبه‌ شد. در این روش خاک باقی‌مانده روی هر الک با روش شستشو به داخل ظروف نشانه­ گذاری‌شده منتقل ‌شد و به‌مدت 24 ساعت به‌حالت سکون رها شد. پس از تخلیة آب اضافی نمونه ­ها، رسوب باقی ­مانده به داخل ظروف مناسب با وزن مشخص منتقل شد. سرانجام به‌مدت 24 ساعت در کورة حرارتی با دمای c°105 خشک شد. در نهایت اثر کاربرد مادة معدنی بنتونیت بر متغیرهای دانه‌بندی و پایداری خاکدانه‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS محاسبه شد. نتایج و بحث با توجه به عملکرد حفاظتی و میانگین وزنی- قطر خاکدانه ­های خاک با استفاده از مادة معدنی بنتونیت با سه اندازة‌ 15، 30 و 45% و بر اساس طبقه‌های قطری >500، 500-250، 250-125، 125-100، 100-53، 53-38 و <38 میکرومتر، نتایج نشان داد که به‌علت تأثیر مادة معدنی بنتونیت میانگین قطر خاکدانه ­ها به‌طور معنی‌داری تغییر کرد. میانگین جرم خاکدانه­ ها در قطرهای مزبور در تیمار شاهد به‌ترتیب 0/82، 1/88، 6/82، 3/37، 9/53، 4/62 و 20/36 گرم بود و با مادة معدنی بنتونیت با اندازه‌ 15% به‌ترتیب 1/16، 2/63، 8/17، 4/46، 10/81، 4/02 و 17/68 گرم بود و با مادة معدنی بنتونیت با اندازه‌ 30% به‌ترتیب 0/84، 2/42، 7/93، 4/32، 11/03، 3/46 و 17/38 گرم و با اندازه‌ 45% پوشش سطحی 0/81، 1/96، 6/95، 3/53، 10/01، 3/51 و 19/31 گرم بود. نتایج آزمون GLM نشان داد که تأثیر مادة معدنی بنتونیت بر متغیرهای 10D، 10/D90D و جورشدگی در سطح 95% و بر متغیرهای 50D، 90D، 10D-90D، 25D-75D و چولگی در سطح 99% معنی دار بود. اما اثر بنتونیت بر متغیر 25D/75D و کشیدگی معنی­ دار نبود. هم­چنین با بررسی نتایج آزمون دانکن مشخص شد که مادة معدنی بنتونیت با اندازة‌ 15 و 30% بر پایداری خاکدانه ­های خاک و افزایش میانگین قطر خاکدانه ­ها اثر بیشتری داشت. نتیجه‌ گیری و پیشنهادها نتایج این پژوهش نشان داد که مادة معدنی بنتونیت با ایجاد چسبندگی در سطح خاک آن را در برابر قطرات باران محافظت کرد و فرسایش خاک را کاهش داد. با توجه به نتایج این پژوهش پیشنهاد می‌شود که ابتدا پژوهش ­های بیشتری با توجه به شرایط خاک و باران طبیعی انجام شود و سپس اندازه‌های بهینة بنتونیت در مدیریت فرسایش و رواناب مشخص شود.

Keywords

• الک تر
• حفاظت خاک و آب
• ساختمان خاک
• قطر خاکدانه
• مادة معدنی غیرآلی