Tải bản đầy đủ

Bai bao cao ra dt dch s b

Quốc tế Đất và Nước Bảo Toàn Nghiên cứu 5 ( 2017 ) 253-257
Bài báo Nghiên cứu ban đầu
Ảnh hưởng của xử lý nước từ đối với phân phối muối trong cột đất chưa bão hòa lớn
Vladimir Zlotopolski
tớm tắt
Việc sử dụng nước mặn phục vụ sản xuất cây trồng dẫn đến nhiễm mặn đất. Nước từ tính
được điều trị (MTW)
đã được sử dụng trong nhiều năm và đã thể hiện lời hứa trong rửa trôi một số ion từ
đất. Đồng thời,
kết quả đã không phù hợp và có phần gây tranh cãi. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử
dụng không bão hòa lớn
cột (đường kính 15 cm và chiều dài 90 cm) để xác định: 1) phân phối muối ở độ sâu lên
đến 90 cm
sau khi thêm từ tính xử lý, nước mặn vào đất; 2) cho dù MTW có thể giảm tỷ lệ tích lũy
của muối (đo bằng EC) trong đất, và; 3) dù MTW có thể làm tăng hiệu quả thẩm thấu
của muối hòa tan dưới vùng rễ so với đối chứng. Đất thử nghiệm có hàm lượng muối
thấp hơn so với nước, một kịch bản thực tế thường phải đối mặt khi nông dân chọn để
chuyển từ thành phố chi phí cao hơn nguồn nước xuống mặt đất nguồn nước có hàm
lượng muối cao. Kết quả chỉ ra rằng tỷ lệ tích lũy muối là lớn hơn ở nhóm đối chứng ở độ
sâu 30-60 cm. Đồng thời, các muối nội dung ở độ sâu 90 cm là lớn hơn trong cột
MTW. Kết quả đã chỉ ra rằng MTW thay đổi sự phân bố của các muối giữa các lớp đất

giảm nội dung của họ trong các lớp trên đó có nhiều quan trọng đối với sản xuất nông
nghiệp.
1. Giới thiệu
công nghệ mới là cần thiết để giảm tỷ lệ tích lũy muối và nâng cao leeching muối dưới
vùng rễ của cây trồng nông nghiệp nhạy cảm với muối. Theo thời gian, việc sử dụng
nước mặn phục vụ sản xuất cây trồng dẫn đến nhiễm mặn đất. Nồng độ cao của các muối
hòa tan tích tụ trong đất có thể làm giảm đáng kể giá trị và năng suất của đất nông
nghiệp. Từ tính xử lý nước (MTW) đã cho thấy tiềm năng nông nghiệp đầy hứa hẹn,
cung cấp một loạt các lợi ích, bao gồm khử muối đất. Theo Yadollahpour, Rashidi, &
Fatemeh (2014), MTW đã chứng minh khả năng giảm tiêu thụ nước và cải thiện năng
suất cây trồngvà tăng trưởng thực vật. Nói chung, ba tác dụng quan sát chính của MTW
trong đất là việc loại bỏ các muối hòa tan dư thừa, giảm pH giá trị, và quá trình phân rã
của các thành phần ít tan như phốt phát, cacbonat và sunfat. Hơn nữa, từ
xử lý nước mặn thủy lợi được báo cáo một cách hiệu quả phương pháp trong việc tách
muối đất (Hilai & Hilai, 2000). MostafazadehFard, Khoshravesh, Mousavi, và Kiani
(2011) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nước và thủy lợi từ hóa độ mặn nước trên
sulfate ion đất trong một thí nghiệm tưới nhỏ giọt lĩnh vực với một hoàn chỉnh thiết kế
khối ngẫu nhiên. Các kết quả này cho thấy, ở tất cả các đất sâu dưới emitter, mức độ ion
sulfate đất trung bìnhđo trong đất MTW điều trị thấp hơn so với phi MTW đất và sự khác
biệt có ý nghĩa ở mức 5%. Hachicha, Kahlaoui, Khamassi, Misle, và Jouzdan (trên báo
chí) cũng quan sát thấy giảm đáng kể độ mặn đất (EC, Nath và nội dung Cl) trong đất
được tưới bằng nước mặn điều trị điện từ so với tầng đất mặt được tưới bằng nước muối
không được điều trị. Ngược lại, so với cả hai phương pháp điều trị (điều trị kiểm soát và


mặn xử lý nước), xử lý nước mặn điện từ sản sinh ảnh hưởng không đáng kể đến năng
suất củ, Mg2þ và HCO3- . Cột đất đã được sử dụng trong nhiều năm để nghiên cứu thủy
văn , đánh giá mô hình vận chuyển, và theo dõi số phận và tính di động của các chất ô
nhiễm trong đất và cho bốc hơi nước nghiên cứu. Kể từ năm 1950, một số lượng lớn các
bài viết liên quan đến cột đất đã được công bố trong các lĩnh vực thủy văn, nông nghiệp
và đất khoa học. Cột đất hoạt động ở chế độ không bão hòa được nói chung và lịch sử gọi
là lysimeters. Các cột này được mô tả như là có cả không khí và nước (hoặc chất lỏng
khác) trong khe hở của họ và họ thường được sử dụng để tái tạo điều kiện gặp phải trong
đất được tìm thấy giữa bề mặt trái đất và phía trên cùng của bảng ngầm (Lewis &
Sjöström, 2010). Một vài thí nghiệm với kích thước cột nhỏ được thực hiện với MTW
(Bogatin et al, 1999;. Hilai, El Fakhrani, Mabrouk, Mohamed & Ebead, 2013) để đánh
giá hiệu quả của MTW trên lọc quặng của Các ion và muối từ đất mặn khác nhau. Những
thí nghiệm này đã tiến hành trong các cột nhỏ (đường kính 5-8 cm; chiều dài 11 – 35 cm)
và được sử dụng cao muối nội dung đất đó là cao hơn so với muối nội dung trong nước
thủy lợi được đánh giá. Cố gắng không có được nêu ra được thực hiện để nghiên cứu đất
xâm nhập và tích tụ muối ở cột lớn đất không bão hòa sau khi ứng dụng MTW, khi đất
có một nội dung muối thấp hơn so với nước tưới tiêu, một thế giới thực trường hợp
thường xuyên phải đối mặt khi nông dân chọn để chuyển từ chi phí cao hơn municipal
nguồn nước để đất nước cho nguồn có một nội dung muối cao. Trong trường hợp này,
nên muối phân phối khá khác nhau như muối từ nước tưới phân phối và tích lũy trong đất
theo thời gian. Mục tiêu của nghiên cứu này là để xác định các phân phối muối trong cột
lớn không bão hòa ở độ sâu lên đến 90 cm và để xác định cho dù MTW có thể làm giảm
tỷ lệ tích lũy của muối (EC) trong đất và tăng hiệu quả leaching của các muối hòa tan
dưới gốc khu vực so với kiểm soát.
2. Vật liệu và phương pháp
Các mẫu đất phân tích được thu thập từ một 0 cm đến 50 cm lớp đất lĩnh vực bơ ở San
Marcos, California. Mẫu không khí khô và đi qua một cái rây 2 mm. Đất sieved được
chuyển đến cột sử dụng một cốc nhựa 1-L theo một thủ tục được mô tả bởi Plummer,
Hull, và Fox (2004); các trọng lượng của mỗi thùng được ghi nhận. Các trầm tích được
bằng tay đầm trong thang máy 15 cm, với mật độ lớn xác định sau vị trí của mỗi thang
máy. Khi mật độ mong muốn được xác minh, bề mặt thang máy đã được xới để tránh lớp
nước hoặc phân tầng bởi hạt kích thước, và thang máy tiếp theo được đặt. Các cột được
đóng góivới đất thịt pha cát trong kết cấu với độ pH 6.5. Cột được sau đó được phép ngồi
mở cửa cho không khí trong vòng một tháng trong phòng thí nghiệm trước khi bắt đầu
các thí nghiệm mô tả ở đây. Sau khi đặc điểm đất một tháng (EC, pH, nồng độ Na,
Ca, Mg, Cl, SO4) được xác định bằng phương pháp chuẩn (Bigham, 1996). Các thí
nghiệm được tiến hành trong các cột được làm từ PVC ống (Hình. 1) đã được định hướng
theo chiều dọc và dần dần bão hòa từ đáy với nước giếng cho đến khi họ đạt lĩnh vực giữ
năng lực. Đất được phép để ổn định trong 24 h. Đường kính của cột là 15 cm và chiều dài
là 90 cm. Cột làinstrumented trong khoảng thời gian 30 cm dọc theo chiều dài của nó tại
các vị trí thẳng đứng biểu thị là mức từ 1 đến 3. Thiết bị đo đạc bao gồm ba Meters
Direct đất dẫn điện (HI 98.331 Hanna Instruments) và ba cặp nhiệt điện. Giải pháp (từ
rửa trôi nguồn cũng tương tự sử dụng để làm ướt các cột) đã được giới thiệu vào hệ thống
sử dụng một bơm nhu động để thấm qua các cột đất đóng gói với tốc độ dòng chảy của
25 ml / phút. Giải pháp lọc đã được bổ sung hàng ngày tại cùng một thời điểm trong 10
phút. Các thẩm thấu cùng giải pháp đã được thêm vào cả hai cột. Tuy nhiên, một cột
được tưới bằng dung dịch thẩm thấu phi MTW và cột thứ hai nhận giải pháp lọc
MTW. Các thông số cơ bản củagiải pháp thẩm thấu được thể hiện trong Bảng 1. Các


bước thông qua . Thời gian thí nghiệm là hai tháng với hai lần nhắc lại. Kích thước lớn
của cột không cho phép chúng ta thiết lập nhiều lần nhắc lại trong phòng thí nghiệm và
do đó có nghĩa là số từ hai lần nhắc lại những được thể hiện trong bài viết. Sử dụng xử lý
MTW Chúng tôi làm việc của chúng tôi (WWTS) vật lý nước hệ thống thiết bị xử lý
Công nghệ nước (HTTPS://www. WelsPrimWoeTechnologies.Com).Hệ thống này bằng
nhiều cách xử lý nước, bao gồm cả Từ tính (hình 2).Thành phần của hệ thống từ tính.
Chứa 16 vòng tròn, vĩnh cửu, một kim loại đất hiếm Nam châm Đặt ở hai polycacbonat
Frank, theo hướng riêng của mình để hướng dẫn Lẫn nhau của các mặt đối lập
cực.Khoảng cách giữa hai mặt bích là 4 mm và mỗi nam châm có một lỗ bên trong 12
mm. Việc thiết kế buộc tất cả các nước di chuyển qua hệ thống để vượt qua qua các lỗ
bên trong nam châm. Cường độ từ trường được
đo bằng một Gaussmeter mẫu GM-2 (AlphaLab Inc) và nó dao động từ 3600 G (gần các
cạnh) đến 700 G (ở giữa lỗ) cho mỗi nam châm.
3. Kết quả và thảo luận
xử lý nước từ không thay đổi các thông số hóa học của nước. Tuy nhiên, nó thay đổi
thông số vật lý và theo một số tác giả, từ trường có hiệu lực từ ngày giảm sức căng bề
mặt, độ nhớt, điện thế zeta, hòa tan và khuếch tán (Bogatin, 1999; Cho & Lee, 2005;
Gang, St-Pierre, & Persinger 2012; Chang & Weng, 2006). Kết quả thí nghiệm cho
thấy rằng các mô hình phân phối muối (như EC) trong cột tưới bằng dung dịch thẩm thấu
MTW là khác so với những quan sát trong cột tưới bằng phi MTW giải pháp lọc, tùy
thuộc vào chiều sâu (Bảng 2). 30 cm đầu tiên của đất có ít muối trong cột tưới bởi các
giải pháp lọc MTW. Các cùng mẫu đã được ghi nhận đối với đất ở độ sâu 60 cm. Tỷ
lệ tích lũy muối tại 0-30 và 60 cm chiều sâu được thể hiện trong Figs. 3 và 4. Tuyến tính
đường xu hướng đã được thêm vào giúp minh họa hướng chung của các điểm dữ liệu
quan sát được cả bằng số. Tỷ lệ tích lũy muối được biểu diễn dưới dạng phần chênh
lệch giữa giá trị EC vào cuối thí nghiệm và ban đầu giá trị EC, chia theo thời gian (ban
đầu EC là 0,5 dS / cm). Kết quả chỉ ra rằng tỷ lệ tích lũy muối lớn hơn 1,70 lần
trong nhóm đối chứng so với cột giải pháp lọc MTW ở độ sâu 30 cm và lớn hơn ở độ sâu
60 cm 2,26 lần. Trong Ngoài ra, hàm lượng muối ở độ sâu 90 cm trong cột MTW lớn hơn
kiểm soát 1,2 lần và nó không thay đổi sau 20 ngày kể từ khi đạt một điều kiện trạng thái
ổn định. So sánh nồng độ của các ion khác nhau giữa MTW rửa trôi cột giải pháp và
kiểm soát cho thấy (Bảng 2) rằng nồng độ natri cao hơn 15% trong cột kiểm soát ở độ sâu
0-30 cm và 21% cao hơn ở độ sâu 60 cm, tương ứng. Việc so sánh tương tự cho clorua và
sulfat cho thấy cả cũng cao hơn cho cột điều khiển (cao hơn 18% ở 0-30 cm và cao 60 cm
chiều sâu cho clorua và cao hơn 18% 30% tại 0- 30 cm và cao hơn 23% tại 60 cm cho
sulfate, tương ứng). Tại cùng một thời điểm, nồng độ canxi và magiê là thực tế tương tự
cho việc kiểm soát và MTW cột giải pháp lọc. Kết quả tương tự thu được trong quá trình
thí nghiệm hiện trường (Mostafazadeh-Fard et al., 2011), nơi MTW giảm nồng độ của
sulfat trung bình lên đến 37,3% (po 0,01). Hachicha et al. (trên báo chí) cho thấy ít hơn
đáng kể Nath và Cl- được tìm thấy trong đất được tưới bằng nước mặn điều trị. Hơn nữa,
so với đối chứng, trong nghiên cứu mà MTW có một không có ý nghĩa ảnh hưởng đến
nội dung magiê và bicarbonate trong đất. Bên cạnh đó, dữ liệu của mình cho thấy sự gia
tăng kali, canxi và sulfat trong đất được tưới bằng cả hai điều trị và không được điều
trị nước mặn so với đối chứng. Được biết, natri và clorua là một số nhiều nhất ion không
mong muốn trong đất vì chúng có tác động tiêu cực rất mạnh đến tăng trưởng thực vật và
năng suất. Điều này đặc biệt đúng với bơ. cây mà rất nhạy cảm bất thường để độ mặn,
clorua và natri khi so sánh với các loài thực vật khác. Để thoát khỏi natri và tích lũy
clorua hầu hết người trồng theo định kỳ sử dụng muối thấp nước nội dung có thể thấm


muối dưới vùng rễ. Đất cột của chúng tôi thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc điều trị từ các
nước muối giải pháp lọc có ảnh hưởng đến sự tích lũy EC. Tỷ lệ 254 V. Zlotopolski / đất
quốc tế và nghiên cứu bảo tồn nước 5 (2017) 253-257 tích tụ của độ mặn của đất (như
EC) đã giảm so với đất tưới bằng giải pháp không xử lý nước muối thẩm thấu. Ngoài ra,
giảm trong EC và một số ion (natri, clorua và sulfat) tại độ sâu 0-60 cm đã được quan sát
ở phần cuối của thí nghiệm. Tại cùng một thời điểm, EC đã lớn hơn trong cột tưới bởi
MTW giải pháp lọc ở độ sâu 90 cm. Mặc dù những dữ liệu này được lấy từ chỉ có hai lần
nhắc lại, họ hỗ trợ dữ liệu thu được bởi các nhà nghiên cứu khác, những người thực
hiện nhiều lĩnh vực và trong phòng thí nghiệm kiểm tra hỗ trợ quan niệm rằng MTW làm
giảm hàm lượng muối trong chân đầu tiên của đất sau khi tưới (Takatshinko, 1997, Zhu,
Sheng, Han , & Liu, 1986). Kết quả của chúng tôi là đáng tin cậy hơn sau đó thử nghiệm
thực địa như họ như họ tiến hành trong phòng thí nghiệm trong điều kiện được kiểm
soát. Một phát hiện thêm nghiên cứu của chúng tôi là tổng khối lượng nước thu được
trong các hồ chứa dưới các cột (nước thải) là khác nhau cho các cột MTW và kiểm
soát. Thủ tục sử dụng để đóng gói các cột và mô tả ở trên (Vật liệu và phương
pháp) tránh layering và sự phân biệt và do đó cho phép chúng tôi giả định rằng thu được
kết quả không liên quan đến mật độ lớn khác nhau của cột. Nhiều nước ở trong cột nơi
giải pháp thẩm thấu qua điều trị. Có tính đến tài khoản mà lượng đất đóng gói trong mỗi
cột là như nhau và lượng nước thu được sau khi thí nghiệm là khác nhau, nó làhợp lý để
giả định rằng nước sau khi xử lý từ có cao hơn khả năng ở lại trong đất. Nó có thể liên
quan đến kết quả thu được bằng cách khác nhau.


Fig. 1. Schematic diagram of soil column and flow chart (WSWT – Wellpure water treatment
system).


Fig. 3. EC accumulation over time - depth of 0–30 cm.


4.Tóm tắt và kết luận
MTW đã cho thấy tiềm năng nông nghiệp đầy hứa hẹn cung cấp một loạt các lợi ích, bao
gồm khử muối đất. Một cột Thí nghiệm được tiến hành để đánh giá ảnh hưởng của MTW
về muối phân phối và tích tụ muối trong đất thịt pha cát sau khi áp dụng các dung dịch
muối thẩm thấu. Kết quả cho thấy tỷ lệ tích lũy muối lớn hơn 1,70 lần trong việc kiểm
soát cột so với cột MTW ở độ sâu 30 cm và cao hơn ở độ sâu 60 cm 2,26 lần. Đồng thời,
các muối nội dung ở độ sâu 90 cm trong cột MTW là 1,2 lần lớn hơn kiểm soát và nó
không thay đổi sau 20 ngày kể từ ngàyđạt một điều kiện trạng thái ổn định. Ngoài ra,
giảm một số ion (natri, clorua và sulfat) ở độ sâu 0-60 cm đã được quan sát
ở phần cuối của thí nghiệm. Một phát hiện bổ sung quan trọng là đất được tưới bằng
MTW đã có một nước giữ công suất 25% lớn hơn, so với cột kiểm soát. Những phát hiện
này hiện tại chỉ ra rằng MTW có thể trợ giúp trong việc tiết kiệm nước bằng cách cải
thiện giữ nước năng lực, bằng cách giảm nhu cầu để biết thêm nước lãng phí và bằng
cách giảm sự tích tụ muối trong đất khi mặn nước được áp dụng. Trong khi các kết quả từ
nghiên cứu này là đầy hứa hẹn, nghiên cứu thực địa lớn hơn cần được tiến hành để
nghiên cứu ảnh hưởng của MTW khi nguồn cung cấp tưới tiêu đang chuyển từ thấp EC,
thành phốnguồn để EC, nguồn nước ngầm cao và được áp dụng cho các cây trồng với độ
muối độ nhạy khác nhau
References
Bigham, J. M. (1996). Methods of soil analysis. Part 3. Chemical methods. Wisconsin,
WI: Soil Science Society of America Inc., American Society of Agronomy Inc. Bogatin,
J. (1999). Magnetic treatment of irrigation water: Experimental results and application
conditions. Environmental Science Technologies, 33, 1280–1285. Chang, K., & Weng, C.
(2006). The effect of an external magnetic field on the structure of liquid water using
molecular dynamics simulation. Journal of Applied Physics, 100, 043917. Cho, Y. I., &
Lee, S. (2005). Reduction of the surface tension of water due to physical water treatment
for fouling control in heat exchangers. International Communication in Heat and Mass
Transfer, 32, 1–9. Gang, N., St-Pierre, L. S., & Persinger, M. A. (2012). Water dynamics
following treatment by one hour 0.16 T static magnetic fields depend on exposure
volume. Water, 3, 122–131. Hachicha, M., Kahlaoui, B., Khamassi, N., Misle, E., &
Jouzdan, O. (2017). Effect of electromagnetic treatment of saline water on soil and crops.
Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. In Press, Corrected Proof,
Available on line 25 March 2016 Hilai, M. H., El-Fakhrani, Y., Mabrouk, V., Mohamed,
A., & Ebead, B. (2013). Effect of magnetic treated irrigation water on salt removal from a
sandy soil and on the availability of certain nutrients. International Journal of
Engineering and Applied Sciences, 2(2), 36–44. Hilai, M. H., & Hilai, M. M. (2000).
Application of magnetic technologies in desert agriculture. II-Effect of magnetic
treatments of irrigation water on water on salt distribution in olive and citrus field and
induced changes of ionic balance in soil and plant. Egyptian Journal of Soil Science,
40(3), 423–435. Kramer, P., & Boyer, L. (1995). Water relations of plants and soils. San
Diego, CA: Academic Press, Inc. Lewis, J., & Sjostrom, J. (2010). Optimizing the
experimental design of soil columns in saturated and unsaturated transport experiments.
Journal of Contaminant Hydrology, 115, 1–13. Mostafazadeh-Fard, B., Khoshravesh, M.,
Mousavi, S.F., Kiani, A.R. (2011). Effects of magnetized water on soil sulfate ions in
trickle irrigation. In Proceedings of the second international conference on environmental
engineering and applications IPCBEE , Vol.17. Singapore. Otsuka, I., & Ozeki, S. (2006).
Does magnetic treatment of water change its properties? The Journal of Physical


Chemistry B Letters, 110, 1509–1512. Plummer, M. A., Hull, L. C., & Fox, D. T. (2004).
Transport of carbon-14 in a large unsaturated soil column. Vadose Zone Journal, 3(1),
109–121. Takatshinko, Y. (1997). Hydromagnetic systems and their role in creating micro
climate. In Proceedings of the International symposium on sustainable management of
salt affected soils. Cairo, Egypt. Yadollahpour, A., Rashidi, S., & Fatemeh, K. (2014).
Applications of magnetic water technology in farming and agriculture development: A
review of recent advances. Current World Environment, 9(3), 695–703. Zhu, T., Sheng,
D. G., Han, C. J. & Liu, H. W. (1986). Studies on the effectiveness of magnetized water
in improving saline soils. Irrigation drainage abstracts 012- 01629. V. Zlotopolski /
International Soil and Water Conservation Research 5 (2017) 253–257



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×