تأثیر برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی بر نفوذپذیری خاک در شرایط مزرعه‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه تهران

2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد لنجان، گروه مهندسی عمران، اصفهان، ایران

چکیده

خاک‌های مختلف به دلیل تنوع در ویژگی‌ها، رفتار متفاوتی در برابر نفوذ آب در خود نشان می‌دهند. تحقیق حاضر به بررسی نفوذپذیری خاک و نقش ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی بر آن در شرایط مزرعه‌ای می‌پردازد. به این منظور روش استوانه‌های مضاعف با عمق ثابت آب (5 سانتیمتر) در 15 سایت مختلف در سه تکرار استفاده و شدت نفوذ آب تا رسیدن به شرایط پایدار اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که دامنه شدت نفوذ نهایی بین 8/0 تا 6/34 سانتیمتر در ساعت و زمان لازم برای رسیدن به این نفوذ بین 20 تا 80 دقیقه بسته به خصوصیات خاک متغیر است. بافت خاک (توزیع اندازه ذرات اولیه) تأثیر معنی‌داری بر نفوذپذیری آن داشت به‌طوری‌که با افزایش 6 و 4/14 برابری ذرات رس و سیلت، نفوذپذیری نهایی به‌ ترتیب 1/5 و 7/38 برابر کاهش یافت. در مقابل، با افزایش میزان شن به میزان 8 برابر، نفوذپذیری نهایی افزایش 8/14 برابری نشان داد. همچنین از بین ویژگی‌های شیمیایی، میزان آهک اهمیت بیشتری داشت به طوری که افزایش 6/3 برابری آهک باعث کاهش شدت نفوذ نهایی به میزان 2/10 برابر گردید که دلیل آن قرار گرفتن آهک در اندازه رس و سیلت و نفوذپذیری کمتر این دو جزء نسبت به شن بود. نتایج روشن ساخت که نقش خصوصیات فیزیکی بویژه توزیع اندازه ذرات بر نفوذپذیری خاک بیشتر از ویژگی‌های شیمیایی است. یافته‌های این تحقیق نشان از لزوم پرداختن به نقش آهک در بررسی رفتار نفوذپذیری خاک‌های مناطق خشک و نیمه‌خشک دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of some soil physical and chemical properties on permeability in field conditions

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ebrahim Banihabib, 1
  • Mehran Iranpour 2
1 PhD of Civil Engineering, Water Engineering, Assistant professor, University of Tehran, Iran.
چکیده [English]

Soils due to different properties have a range of infiltration rates (IR). This study investigates the influence of soil properties on infiltration rate at the field conditions. Infiltration studies were conducted using double ring method (constant head of 5 cm) at 15 sites with 3 replications. The results showed that final IR ranged between 0.8 – 34.6 cm/h and the time required to achieve steady state IR varied from 20-80 min. The texture of soils had significant effect on IR. Increasing clay and silt percentages by 6 and 14.4 times, final IR decreased 5.1 and 38.7 folds, respectively. Reversely, increasing 8 times in sand fraction, final IR increased 14.8 times. Also, among soil chemical properties, lime had the most effect, which increasing 3.6 times in lime, final IR decreased 10.2 times. This result was attributed to lime particles size which is placed in clay and silt fractions. The results indicated the higher important role of physical characteristics, especially particle size distribution than the chemical properties in soil permeability. The findings of his study reveal the important role of lime in arid and semi arid regions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Infiltration rate
  • Soil properties
  • Double ring
  • Particle size distribution

1. ابراهیمی، ک. و ف. نایب‌لوئی. 1388. تخمین نفوذپذیری نهایی خاک‌ها با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی (مطالعه موردی: مزرعه پردیس ابوریحان). مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک گرگان. جلد16، شماره1، صص. 57-37.

2. پویان‌نژاد هاشمی، ا.، ش. محمودی و ح. رحیمی. 1379. بررسی نفوذپذیری خاک‌های گچی طی فرآیند آبشویی. مجله علوم کشاورزی ایران. جلد 31، شماره 2، صص. 253-241.

3. شکوهی، ع. و پ. دانش کارآراسته. 1382. اصول، روش‌ها و طراحی سیستم‌های آبیاری. تهران، انتشارات دیباگران. 503ص.

4. علیزاده ا. 1386. فیزیک خاک. انتشارات آستان قدس رضوی، دانشگاه امام رضا (ع)، چاپ دوم، 440 ص.

5. محمدی، م. ح. و ح. رفاهی. 1384. تخمین پارامترهای معادلات نفوذ توسط خصوصیات فیزیکی خاک. مجله علوم و فنون کشاورزی. جلد 36، شماره 6، صص. 1398-1391.

6. محمودآبادی، م.، ا. ح. چرخابی و ح. رفاهی. 1386. بررسی تأثیر برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک بر تولید رواناب و رسوب با استفاده از شبیه‌ساز باران. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی. جلد 8، شماره 2، صص 16-1.

7. Ajwa, H.A. and T.J. Trout. 2006. Polyacrylamide and water quality effects on infiltration in sandy loam soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 70: 643-650.

8. Amezketa, E. 1999. Soil aggregate stability: a review. J. Sustain. Agr., 14: 83-151.

9. Assouline, S. 2006. Modeling the relationship between soil bulk density and the hydraulic conductivity function. Soil Sci. Soc. Am. J., 5: 697-705.

10. Bagarello, V. and M. Iovino. 2002. Field testing parameter sensitivity of the two-term infiltration equation using differentiated linearization. Vadose Zone J., 2: 358-367.

11. Ben-Hur, M., I. Shainberg, D. Bakker and R. Keren. 1985. Effect of soil texture and CaCO3 content on water infiltration in crusted soils as related to water salinity. Irrig. Sci., 6: 281-284.

12. Bodhinayake, W., B.C. Si and K. Noborio. 2004. Determination of hydraulic properties in sloping landscapes from tension and double-ring infiltrometers. Vadose Zone J., 3: 964-970.

13. Damodhara, R.M., N.S. Raghuwanshi and R. Singh. 2006. Development of a physically based 1D-infiltration model for irrigated soils. Agri. Water Manag., 85: 165-174.

14. Davis, J.G., R.M. Waskom, T.A. Bauder and G.E. Cardon. 2005. Managing Sodic Soils. Colorado State University, Cooperative Extension.

15. Franzluebbers, A.J. 2001. Water infiltration and soil structure related to organic matter and its stratification with depth. Soil Till. Res., 197-205.

16. Goamez, J.A., J.V. Giraldez, M. Pastor and E. Fereres. 1999. Effects of tillage method on soil physical properties, infltration and yield in an olive orchard. Soil Till. Res., 52: 167-175.

17. Halliwell, D.J., K.M. Barlow and D.M. Nash. 2001. A review of the effects of wastewater sodium on soil physical properties and their implications for irrigation systems. Aust. J. Soil Res., 39: 1259-1267.

18. Hwang, S., K.P. Lee, D.S. Lee and S.E. Powers. 2002. Models for estimating soil particle-size distributions. Soil Sci. Soc. Am. J., l66: 1143-1150.

19. Kutylek, M. 2004. Soil hydraulic properties as related to soil structure. Soil Till. Res., 79: 175-184.

20. Lado, M., A. Paz and M. Ben-Hur. 2004. Organic matter and aggregate size interactions in infiltration, seal formation, and soil loss. Soil Sci. Soc. Am. J., 68: 935-942.

21. Lin H.S., K.J. McInnes, L.P. Wilding and C.T. Hallmark. 1998. Macroporosity and initial moisture effects on infiltration rates in vertisols and vertic intergrades. Soil Sci., 163 (1): 2-8.

22. Liu, Y., T.S. Steenhuis and Y. Parlange. 1994. Closed-form solution for finger width in sandy soils at different water contents. Water Reso. Res., (4): 949-952.

23. Mandal, U.K., A.K. Bhardwaj, D.N. Warrington, D. Goldstein, A. Bartal and Levy. G. J. 2007. Changes in soil hydraulic conductivity, runoff, and soil loss due to irrigation with different types of saline-sodic water. Geoderma, 144. 509-516.

24. Merzouk, A. and G.R. Blake. 1991. Indices for the estimation of interrill erodibility of Moroccan soils. Catena, 18, 537-550.

25. Mzezewa, J., J. Gotosa and B. Nyamwanza. 2003. Characterization of a sodic soil catena for reclamation and improvement strategies. Geoderma, 113: 161-175.

26. Nemes, A., J.W. Rawls and Y.A. Pachepsky. 2005. Influence of organic matter on the estimation of saturated hydraulic conductivity. Soil Sci. Soc. Am. J., 69: 1330-1337.

27. Oster, J.D. and I. Shainberg 2001. Soil responses to sodicity and salinity: challenges and opportunities. Aust. J. Soil Res., 39: 1219-1224.

28. Pansu, M. and J. Gautheyrou. 2006. Handbook of Soil Analysis, Mineralogical, Organic and Inorganic Methods. Springer, 993 p.

29. Romkens, M.J., M. S.H. Luk, J.W.A. Poesen and A.R. Mermut. 1995. Rainfall infiltration into loess soils from different geographic regions. Catena, 25: 21-32.

30. Valentin, C.H. 1989. Surface crusting, run off and erosion on steeplands and coarse material. Soil Manag. J., (3): 285-312.

31. Van Es, H.M., D.K. Cassel and R.B. Daniels. 1991. Infiltration variability and correlations with surface soil properties for an eroded hapludult. Soil Sci. Soc. Am. J., 55: 486-492.

32. William, J. and R. Horton. 2004. Soil Physics. 6th Ed., Canada, 335 p.