سایت خبری پیام ما آنلاین | استفاده از بیوپلیمر گوار برای حفظ خاک

پژوهشگران دانشگاه اصفهان به راهکاری برای کاهش فرسایش خاک دست یافته‌اند:

استفاده از بیوپلیمر گوار برای حفظ خاک

مالچ پاشی بیوپلیمر گوار می‌تواند فرسایش بادی خاک را تا بیش از 98 درصد کنترل کند





استفاده از بیوپلیمر گوار برای حفظ خاک

۱۳ شهریور ۱۴۰۰، ۲۱:۲۵

| پیام ما | قطع درختان، بی‌توجهی به پوشش گیاهی، چرای بی‌رویه دام‌ها، تغییر کاربری اراضی کشاورزی، ساخت جاده در مناطق مختلف بدون در نظر گرفتن اصول مربوط به حفاظت از خاک، همه جزو عواملی هستند که موجب فرسایش خاک می‌شوند. بر اساس آخرین برآوردهای صورت گرفته در کشور در شرایط موجود بالغ بر ۲ تا ۴ میلیارد تن خاک در اثر فرسایش از دست خواهد رفت، این میزان فرسایش خاک می‌تواند تا ۵۴ میلیارد دلار خسارت به بخش‌های مختلف از جمله کشاورزی وارد کند، این رقم از میزان درآمد نفتی کشور بیشتر است. بر اساس اعلام دفتر آبخیزداری و حفاظت خاک سازمان جنگل‌ها ۲۰ میلیون هکتار زمین در کشور در معرض فرسایش بحرانی هستند. به رغم تمام بی‌توجهی‌ها در اجرای پروژه‌های مختلف به موضوع فرسایش خاک، بسیاری معتقدند با توسعه آبخیزداری می‌توان این پدیده را کنترل کرد، اما علاوه بر این پیشنهادات راهکارهایی هم برای پیشگیری از بروز این پدیده، از سوی جامعه دانشگاهی ارائه می‌شود، از جمله پژوهشی که اخیرا گروهی از پژوهشگران دانشگاه اصفهان انجام داده و در پی مطالعات میدانی به این نتیجه رسیده‌اند که با استفاده از بیوپلیمرهای خاص می‌توان از فرسایش خاک جلوگیری کرد.

پدیده فرسایش خاک تهدیدی جدی برای کشاورزی در مناطق کم‌آب و خشک محسوب می‌شود و در بلندمدت بر حاصلخیزی خاک و کشاورزی پایدار اثر می‌گذارد. هر چند عوامل بروز این پدیده را دو عامل آب و باد عنوان می‌کنند، اما مداخلات انسانی هم می‌تواند در تشدید این پدیده نقش داشته باشد. به طور کلی سه عامل مهم در میزان فرسایش خاک نقش دارند: درصد تراکم پوشش گیاهی، درصد سنگریزه درشت در لایه سطحی خاک و درصد شیب زمین. مداخله در این موارد می‌تواند در افزایش میزان فرسایش خاک اثرگذار باشد. اخیرا گروهی از پژوهشگران دانشگاه اصفهان در پژوهش‌های خود به نتایجی برای پیشگیری از فرسایش بادی خاک دست پیدا کرده‌اند و نتایج علمی پژوهش خود را که قابلیت کاربرد عمومی در زمین‌های مستعد فرسایش دارند، در «مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران» که متعلق به انجمن آبخیزداری ایران است، منتشر کرده‌اند. کیانا ملک احمدی، علی دهنوی و فرزاد حیدری به همراه محمود هاشمی مسئول و دانشیار دانشکده عمران دانشگاه اصفهان در این پژوهش به بررسی اثر بیوپلیمر گوار بر فرسایش بادی خاک پرداخته‌اند. این پژوهش در استان اصفهان و در دشت سجزی و تالاب گاوخونی که از بحرانی‌ترین کانون‌های فرسایش این استان محسوب می‌شوند که به دلیل خشکسالی‌های پیاپی در سال‌های اخیر، به شدت در معرض فرسایش قرار گرفته، انجام شده است. در مقدمه این پژوهش آمده است: «فرسایش خاک اثرات منفی زیادی بر منابع آب، خاک، هوا و پوشش گیاهی دارد. از جمله این اثرات می‌توان به آلودگی هوا و آب رودخانه‌ها، کاهش حاصلخیزی و قدرت خاک در نگه‌داشتن ریشه گیاهان اشاره کرد. این پدیده می‌تواند سبب خسارات بسیاری به محصولات کشاورزی، ساختمانها و تاسیسات شهری هم شود.» اما این تمام ماجرا نیست، فرسایش خاک آثار دیگری هم دارد که در بلند مدت می‌تواند علاوه بر محیط زیست طبیعی، سلامت انسان را هم به خطر بیندازد: «ریزگردهای حاصل از فرسایش بادی خاک، می‌توانند باعث افزایش بیماری‌های قلبی، تنفسی و انواع سرطانها شود» نویسندگان این پژوهش به آزمایش‌های پیشین در این زمینه اشاره کرده و در مورد بی‌نتیجه بودن یکی از این راهکارها که مالچ‌پاشی با مالچ نفتی است تاکید کرده و آورده‌اند: «مالچ نفتی نسبت به آب ناتراوا ست. پاشیدن مالچ بر روی خاک مانع از نفوذ آب باران شده، در نتیجه این آب در گودالها جمع شده و سپس تبخیر می‌شود. بدین ترتیب هیچ گونه اثر مثبتی بر آن محیط ندارد. استفاده از مالچ نفتی سبب تیره رنگ شدن سطح خاک و افزایش ضریب حرارتی آن می‌شود، در نتیجه خاک گرم‌تر شده و شرایط برای رشد گیاهان نامساعد تر می‌شود. پس با وجود اینکه این مواد نقش مؤثری در کنترل فرسایش بادی خاک دارند، به دلیل آثار مخرب آن در طبیعت، استفاده از آنها به شدت کاهش یافته و یافتن راهکار یا مواد جایگزین ضروری است. پلیمرها و به خصوص نوع خاصی از آنها با نام بیوپلیمر از دیگر موادی هستند که می‌توانند به عنوان مالچ مورد استفاده قرار بگیرند. بیوپلیمرها، پلیمرهایی هستند که از منابع طبیعی تولید می‌شوند. این مواد یا در اثر سنتز شیمیایی مواد بیولوژیکی تشکیل می‌شوند یا به طور کامل توسط ارگانیسم‌های زنده بیوسنتز می‌شوند» این پژوهش راهکار دوم را برای آزمایش در دشت سجزی به کار بسته‌اند باشند. به گفته این پژوهشگران: «بیوپلیمرها از جمله مواد سازگار با محیط زیست هستند که می‌توانند جایگزین سیمان و سبب کاهش تولید گاز دی‌اکسید کربن شوند. این مواد زیست تخریب‌پذیر بوده و سبب افزایش مقاومت خاک می‌شود. هر یک از بیوپلیمرها مزایای خاص خود را دارند که از جمله آنها می‌توان به افزایش چسبندگی، زاویه اصطکاک و در نتیجه مقاومت برشی خاک و کاهش فرسایش بادی آن اشاره کرد» نتایج این پژوهش در خصوص اثر بیوپلیمرها بر دانه‌بندی خاک نشان دهنده: «از جمله این بیوپلیمرها، گوارگام است. این ماده یک پلی ساکارید است که از صمغ دانه گیاه گوار به دست می‌آید و به‌عنوان یک ماده غلیظ کننده، چسباننده و پایدارکننده در صنایع خوراکی کاربرد دارد. این ماده همچنین در صنایع دارویی و بهداشتی به‌عنوان سوسپانسیون کننده محلول‌ها و داروهای خوراکی به کار می‌رود. تأثیر بیوپلیمر گوار بر دانه‌بندی خاک و توانایی آن بر کاهش و کنترل فرسایش بادی خاک است که از دلایل این امر می‌توان به درشت‌تر شدن دانه‌ها بر اثر استفاده از این بیوپلیمر اشاره کرد. افزایش مقدار ماده موثر گوار، باعث کاهش فرسایش نمونه ها به صورت کلی و در قیاس با نمونه شاهد شده است.»
در این تحقیق مشخص شد استفاده از محلول بیوپلیمری که این گروه در طول تحقیقات خود به آن دست پیدا کرده‌اند در آب، به عنوان مالچ، سبب کاهش مقدار فرسایش بادی خاک می‌شود، همچنین محققان این پژوهش معتقدند: «بر خلاف آنچه که دینگ و همکاران او در گزارش خود مبتنی بر کاهش ضخامت سله در اثر افزایش مقدار ماده موثر گوار آورده‌اند، افزایش مقدار مالچ بیوپلیمری در این پژوهش، سبب کاهش ضخامت سله ایجاد شده، در سطح خاک نشد. در این تحقیق به طور کلی مشاهده شد که افزایش مقدار ماده موثر بیوپلیمر استفاده شده، تاثیر چندانی در ضخامت سله ایجاد شده ندارد و این سله در تمامی مقادیر ماده موثر، ضخامتی حدود سه سانتی‌متر دارد. اما با افزایش مقدار ماده موثر گوار، مقاومت سله در مقابل فرسایش بادی افزایش پیدا می‌کند. در این پژوهش مشاهده شد که هرچه مقدار ماده موثر بیوپلیمر گوار بیشتر باشد، تأثیر آن در کنترل فرسایش خاک بیشتر است. با این تفاوت که مقادیر گوار مصرفی در تحقیقات پیشین حدود 0.25 تا 1.5 درصد وزنی بوده که به مراتب بیشتر از مقادیر گوار مصرفی در پژوهش حاضر است. این مالچ همچنین مزیت‌هایی نسبت به مالچ نفتی دارد. برای پاشیدن مالچ بیوپلیمری گوار نیازمند دستگاه‌های پیشرفته نبوده و با استفاده از یک سمپاش پشت تراکتوری به راحتی می‌توان بیوپلیمر مربوطه را بر سطح مورد نظر اسپری کرد. اما پاشیدن مالچ نفتی نیازمند دستگاه اسکی، بولدوزر و تانکرهای مخصوص -با شعله- است. چرا که باید به صورت گرم پاشیده شود. علاوه بر این هزینه هر هکتار مالچ پاشی با مالچ نفتی در سال 1399 در حدود 240 میلیون ریال برآورد شده است. این در حالی است که هزینه خرید هر کیلوگرم بیوپلیمر گوار تهیه شده برای این تحقیق 650 هزار ریال است و هر هکتار به 12 کیلوگرم بیوپلیمر نیاز دارد -با فرض استفاده از مقدار بهینه بیوپلیمر که بر اساس نتایج این پژوهش 1.2 گرم بر مترمربع به دست آمده است- به عبارتی هزینه خرید ماده اولیه گوار برای هر هکتار هفت میلیون و 800 هزار ریال است. هزینه اجازه یک سمپاش پشت تراکتوری که توانایی پاشش حداقل یک هکتار در در روز را دارد چیزی حدود 5 میلیون ریال است. در مجموع هزینه برای این نوع مالچ در حدود 12 میلیون و 800 هزار ریال می‌شود که به مراتب کمتر از هزینه مالچ پاشی با مالچ نفتی است. به علاوه بر خلاف مالچ نفتی که به دلیل رنگ بسیار تیره‌ای که دارد، اثر نامناسبی بر زیبایی محیط دارد، این مالچ به دلیل بی‌رنگ بودن از لحاظ ظاهری مشکلی برای محیط ایجاد نمی‌کند.» علاوه بر کاهش هزینه‌های آزمایش صورت گرفته در این پژوهش، اثربخشی این بیوپلیمرها هم در مقایسه با مالچ نفتی بیشتر است، در نتایج این تحقیق آمده است: « نتایج حاصل از آزمایش‌های تونل باد انجام گرفته، نشان می‌دهد بیوپلیمر گوار می‌تواند فرسایش بادی خاک را تا بیش از 98 درصد در بیشینه سرعت 15 متر بر ثانیه کنترل کند. مالچ پاشی با این بیوپلیمر سبب ایجاد سله‌ای با ضخامت متوسط سه سانتی‌متر بر سطح خاک می‌شود که مقاومت خاک در مقابل فرسایش را به شدت افزایش می‌دهد. افزایش مقدار ماده موثر بیوپلیمر سبب افزایش مقاومت این سله و در نتیجه کاهش مقدار فرسایش بادی خاک می‌شود. مالچ بیوپلیمری گوار همچنین سبب درشت‌تر شدن دانه‌بندی خاک می‌شود که این موضوع تأثیر آن بر کاهش فرسایش و افزایش سرعت آستانه را توجیه می‌کند» بر اساس آخرین اطلاعات موجود، و اظهارات مدیران سازمان جنگل‌ها ایران رتبه نخست را در زمینه فرسایش خاک در دنیا دارد. بسیاری از محققان و صاحبنظران می‌گویند فرسایش خاک مثل بسیاری از تخریب‌های دیگر در حوزه منابع و محیط زیست، غیرقابل جبران است، اما باز هم در جریان توسعه، شاهد اقداماتی هستیم که روند فرسایش خاک را تشدید می‌کنند. تخریب پوشش گیاهی به ویژه جنگل‌ها یکی از اقداماتی است که بیشتری سهم را می‌تواند در تشدید و تسریع فرسایش خاک داشته باشد. این پدیده در کنار پدیده فرونشست زمین، افت سطح آب‌های زیرزمینی و کمبود منابع آب می‌تواند شرایطی بحرانی را در بخش‌های مختلف به ویژه کشاورزی و امنیت غذایی کشور ایجاد کند.

به اشتراک بگذارید:





مطالب مرتبط

نظر کاربران

فرزاد حیدری

گرارش تحقیقی کاربردی و جدیدی ارایه شده در صورتی که این کارتکمیل گردد پاسخگوی بسیاری از مشکلات مناطق بیابانی خواهدشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *