دانلود مقاله استفاده از پلیمر فرا جاذب آبPR 3005 A جهت موفقیت برنامه های آبیاری در مناطق خشك و نیمه خشك pdf

توضیحات

  مقاله استفاده از پلیمر فرا جاذب آبPR 3005 A جهت موفقیت برنامه های آبیاری در مناطق خشك و نیمه خشك pdf دارای 26 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله استفاده از پلیمر فرا جاذب آبPR 3005 A جهت موفقیت برنامه های آبیاری در مناطق خشك و نیمه خشك pdf  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله استفاده از پلیمر فرا جاذب آبPR 3005 A جهت موفقیت برنامه های آبیاری در مناطق خشك و نیمه خشك pdf،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله استفاده از پلیمر فرا جاذب آبPR 3005 A جهت موفقیت برنامه های آبیاری در مناطق خشك و نیمه خشك pdf :

چكیده
پلیمرهای فرا جاذب آب (Water Superabsorbent) می توانند مقادیر زیادی آب یا محلول آبی را جذب نموده و متورم شوند. این مخازن ذخیره ای كوچك وقتی كه در داخل خاك قرار می گیرند، آب حاصل از آبیاری و بارندگی را به خود جذب نموده و از فرو نشت آن جلوگیری می نماید. پس از عمل جذب و در اثر خشك شدن محیط آب داخل پلیمر به تدریج تخلیه می گردد و بدین ترتیب خاك به

مدت طولانی و بدون نیاز به آبیاری مجدد مرطوب می ماند. بررسی خواص پلیمرهای فرا جاذب آب در شرایط مشابه درون خاك مطمئن ترین روش برای درك و پیش بینی رفتار آنها در سیستمهای واقعی آب، خاك و گیاه می باشد.
یكی از این پلیمرهای فرا جاذب آب ماده مصنوعی PR3005A (بلور آب) می باشد كه می توان از آن به منظور بهبود شرایط فیزیكی خاك استفاده نمود. در مرحله اول این تحقیق ابتدا منحنی رطوبتی پلیمر و همچنین میزان تورم آن در مجاورت آب آبیاری و عصاره اشباع خاكهای مورد نظر بدست آمد. در بخش دوم پارامترهای ظرفیت نگهداری آب در خاك، تخلخل و ضریب آبگذری در دو نوع خاك با بافتهای لوم و لوم شنی مورد مطالعه قرار گرفت و در مرحله پایانی تغییرات رطوبت خاك با زمان و تاثیر پلیمر فرا جاذب آب بر روی خاكهای مورد آزمون ارزیابی گردید.
نتایج نشان داد كه ماده مورد نظر در این تحقیق می تواند میزان نگهداری رطوبت در خاكهای سبك را افزایش داده و همچنین مشكل نفوذ پذیری خاكهای سنگین را مرتفع نماید و به طور كلی با بهبود شرایط فیزیكی خاك مانع از تنشهای رطوبتی و نهایتا باعث موفقیت برنامه های آبیاری در مناطق خشك و نیمه خشك گردد. از سوی دیگر، قیمت بالای این مواد مصرف انها را در كشت گیاهان زراعی از نظر اقتصادی غیر قابل توجیه نموده و تنها می تواند برای مصرف در كنار درختان در مناطق كم آب كه آبیاری آنها هزینه سنگینی را در بر دارد و یا همراه با گیاهان گرانقیمت گلخانه ای مورد توصیه قرار گیرد.

مقدمه
آب عنصری حیاتی است كه كمبود آن در مناطق خشك و نیمه خشك گسترش كشت در اراضی مستعد را با محدودیت مواجه می سازد. طبق آمار موجود بیش از 95 درصد از آبی كه در كشور مصرف می شود در بخش كشاورزی مورد استفاده قرارمی گیرد در نتیجه بیشترین حجم تلفات آب نیز در این بخش رخ می دهد )بی نام، 1382).

محدودیت منابع آب كشور ضرورت صرفه جویی در مصرف آب را روشن می سازد. اعمال مدیریت صحیح و بكارگیری تكنیكهای پیشرفته به منظور حفظ ذخیره رطوبتی خاك و افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاك از جمله اقدامات موثر برای افزایش راندمان آبیاری و در نتیجه بهبود بهره برداری از منابع محدود آب كشور می باشد. دستیابی به اهداف فوق الذكر (حفظ ذخیره رطوبتی، افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاك و … ) با انجام اقداماتی نظیر استفاده از كود سبز و آلی، مالچ گیاهی و مصنوعی، ایجاد پوشش گیاهی و یا استفاده از مواد اصلاح كننده نظیر تورب، پرلیت و پلیمرها میسر می باشد.

با توجه به اینكه خاكهای سبك توانایی ذخیره و نگهداری رطوبت كمی را دارند و خاكهای سنگین میزان رطوبت بالایی را در خود نگهداری می كنند اما مقدار رطوبت قابل استفاده گیاه در حد فاصل بین ظرفیت زراعی (F.C)نقطه پژمردگی دائم (P.W.P) نسبتا كم می باشد، با افزودن این ماده به خاك علاوه بر اینكه ظرفیت نگهداری خاك افزایش می یابد نفوذ پذیری آب نیز در خاكهای سنگین اصلاح شده و از میزان تبخیر آب در خاك كاسته می شود و در نهایت كارایی مصرف آب آبیاری افزایش یافته و در مصرف آب صرفه جویی می گردد.

با توجه به تولید و عرضه مواد جاذب رطوبت به عنوان اصلاح كننده خاك و اینكه این مواد می توانند موجب جذب رطوبت ناشی از بارشهای ناچیز در مناطق خشك و نگهداشت آنها در خاك شده و از این طریق مانع از تنشهای رطوبتی و عدم موفقیت برنامه های آبیاری در اینگونه مناطق شوند لازم است پژوهشهایی از جنبه های مختلف شامل مقدار مواد افزوده، روش استفاده، میزان موفقیت و شدت تاثیر و پیامدهای مثبت و منفی ناشی از استفاده مواد جاذب رطوبت به عمل آید.

بدیهی است به دستیابی به موارد ذكر شده افزون بر امكان استفاده بهینه از آبهای موجود و افزایش درصد موفقیت برنامه های آبیاری و بهبود شرایط زیست محیطی می توان گام اساسی در كاهش هزینه های آبیاری افزایش تولید برداشت. استفاده از مواد جاذب رطوبت به عنوان مواد افزوده به خاك در ایران دارای سابقه چندانی نمی باشد.

از بین پژوهش های انجام شده به صورت آزمایشگاهی تا قبل از این تحقیق، منسجم ترین آنها پروژه تحقیقاتی انجام شده در گروه خاكشناسی دانشكده كشاورزی دانشگاه تهران است. كریمی در پایان نامه خود بر روی تخلخل، ظرفیت نگهداری رطوبت ، آبگذری و همچنین تأثیر آن در رشد و نمو نباتات سویا و آفتابگردان كار كرده و به این نتیجه رسیده است كه افزودن ماده اصلاحی ایگیتا به خاك باعث بهبود شرایط فیزیكی خاك می گردد و به طور غیر مستقیم در رشد و نمو گیاهان موثر می باشد (كریمی، 1372). در پژوهشی دیگر كه در دانشكده شیمی دانشگاه تربیت مدرس انجام پذیرفت، در بخشی از تحقیق رفتار تورمی پلیمرPR 3005 A به طور كامل مورد بررسی قرار گرفت. به این ترتیب كه یونهای موجود در خاكهای نمونه شناسایی و اثرات آنها بعلاوه اثر PH و شوری خاك بر درجه تورم پلیمر بررسی گردید (نادری، 1375).

تنها پروژه تحقیقاتی كه استفاده از پلیمر فرا جاذب آب را به طور صحرایی و با كاربرد گیاه مورد استفاده قرار داده است، توسط كیخایی در دانشكده كشاورزی دانشگاه تربیت مدرس انجام پذیرفت. محقق در كار خود با استفاده از ماده مصنوعی PR 3005 A شرایط فیزیكی خاك را بهبود بخشیده و اثر این ماده را بر خصوصیات رشد و نمو گیاه دارویی كتان روغنی بررسی نموده است،

همچنین با ایجاد تنش آبی و بررسی نتایج، استفاده از آن راجهت صرفه جویی آب و بالا بردن بازده مصرف توصیه نموده و در پایان نتیجه گیری كرده است كه كاربرد مقادیر توصیه شده از پلیمر فرا جاذب آب می تواند تا حد زیادی مشكل نگهداری رطوبت خاكهای سبك را مرتفع نماید (كیخایی، 1380).
استفاده از مواد فرا جاذب آب در دیگر كشورهای جهان از جمله آلمان، آمریكا و استرالیا دارای دیرینه زیاد است. سابقه تحقیق در این مورد به سالهای 1960 باز می گردد. با توجه به اینكه این مواد فرا جاذب آب بر اساس شرایط اقلیمی كشورهای سازنده ساخته می شوند و به بازارهای ایران نیز را پیدا نموده اند لازم است كه پژوهشهایی بر روی این مواد در داخل كشور انجام پذیرد (بی نام، 1377).

پلیمر مورد بررسی در این تحقیق به صورت پودر سفید است و اندازه آن از سه میلیمتر تا چند میكرون می باشد و این اندازه بستگی به درجه پلیمر دارد ( نوع A، B و C) و در صورت تماس با آب هیدراته گشته و به صورت یك ژله نگهدارنده آب در می آید. با این حال تمامی ذرات به صورت مجزا باقی مانده و می توانند تا چند صد برابر وزن خود آب را در خود ذخیره نمایند. آب جذب شده توسط پلیمر می تواند به وسیله عمل تبخیر و یا توسط ریشه های گیاه جذب و به حركت در آید. ذرات پلیمر در طی عمل آبدهی به حالت اول خود بر می گردند و عملیات آبدهی و آبگیری می تواند مرتبا تكرار شود سازنده این مواد، مدت دوام آن را 5 سال ذكر نموده است .(Anonymous, 1994)

در این تحقیق سعی بر آن شد كه با افزودن مقادیر پلیمر فرا جاذب آب به خاكهایی كه هر كدام به نحوی دارای مشكلاتی از نظر زراعی می باشند مسایل مربوط به آنها را تعدیل نموده و در نهایت نتیجه شود كه كاربرد این ماده تا چه اندازه در بهبود شرایط فیزیكی خاك موثر است.

مواد و روشهای مورد استفاده
در این مطالعه از دو نوع خاك كه به ترتیب دارای بافت لومی و لوم شنی می باشند (در صورت تمایل به آشنایی با چگونگی تعیین بافت و تجزیه مكانیكی كامل خاكها به مرجع شماره 5 مراجعه نمایید).
نمونه هایی از عمق 20 – 0 سانتیمتری تهیه كرده و برای اجرای آزمایشات مورد نظر به آزمایشگاه موسسه تحقیقات خاك و آب تهران منتقل نمودیم، نمونه های خاك را بعد از خشك كردن در هوای آزاد و كوبیدن، از الك دو میلیمتری عبور داده و سپس آزمایش طی سه مرحله زیر انجام گردید.

مرحله اول آزمایش
در این مرحله از تحقیق، تاثیر میزان مصرف ماده فرا جاذب آب ( 0/0، 05/0، 1/0، 2/0 و 3/0 درصد وزنی) بر روی انواع تخلخل، ظرفیت نگهداری رطوبت و ضریب آبگذری خاكهای مورد آزمون تحت بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی اثرات این ماده بر روی خصوصیات فیزیكی فوق الذكر آزمایش در طرح آماری فاكتوریل 5 2 در قالب طرح كاملا تصادفی با سه تكرار و جمعاً در 30 گلدان انجام گردید. برای مقایسه میانگین تیمارها از روش آماری دانكن و برای بررسی اثرات اصلی و متقابل خاك و پلیمر از روش آماری اسپلیت پلات استفاده گردید.
در این تحقیق از گلدانهای پلاستیكی به رنگ تیره با ق

طر دهانه 24 و قطر كف 18 سانتیمتر استفاده گردید. ابتدا در كف هر گلدان تعدادی منفذ ایجاد كرده و سپس به ارتفاع 2 سانتیمتر شن درشت (با قطر 2 تا 5 میلیمتر) به منظور زهكشی و جلوگیری از خروج خاك در كف هر گلدان ریخته شد و سطح آن صاف گردید. سپس 1/6 كیلوگرم خاك با مقادیر مختلف ماده فرا جاذب آب به نسبتهای 0/0، 05/0، 1/0، 2/0 و 3/0درصد وزنی به خوبی مخلوط و در گلدان ریخته شد. در شروع آزمایش گلدانها تا حد ظرفیت زراعی آبیاری شدند. سپس هر هفت روز یكبار گلدانها را وزن كرده و با محاسبه میزان آب تبخیر شده مجددا گلدانها تا به حد ظرفیت زراعی آبیاری شدند. این روش تا 2 ماه ادامه یافت و در آخرین نوبت آبیاری، رطوبت گلدانها به حد ظرفیت زراعی رسانده شد. سپس گلدانها به آزمایشگاه منتقل شده و تخلخل، ظرفیت نگهداری رطوبت و ضریبآبگذری آنها اندازه گیری گردید.

مرحله دوم آزمایش
به منظور بررسی تغییرات رطوبت خاك با زمان و تاثیر ماده جاذب رطوبت بر روی خاكهای مورد آزمون از گلدانهای پلاستیكی استوانه ای شكل به رنگ تیره با قطر دهانه 10 سانتیمتر استفاده گردید .تعداد 10 عدد گلدان را (طبق روش مرحله اول) آماده كرده و 5 عدد از آنها به بافت لومی و 5 عدد باقیمانده به خاك دارای بافت لوم شنی اختصاص یافت . سپس مقدار 5/1 كیلوگرم خاك را با مقادیر مختلف ماده فرا جاذب آب به نسبتهای 0/0، 05/0، 1/0، 2/0 و 3/0 درصد

وزنی به خوبی مخلوط و در گلدان ریخته شد.
ابتدا گلدانها را تا حد اشباع آبیاری نموده به طوری كه آب اضافی از ته گلدان زهكشی گردید. سپس روزانه در ساعات مشخص گلدانها را با ترازوی دقیق توزین كرده و نتایج ثبت شد. این كار تا آنجا ادامه یافت كه بین قرائتها تفاوت محسوسی مشاهده نگردید . با توجه به مشخص بودن وزن خالص خاك، گلدان، میزان پلیمر مصرفی و فیلتر بكار برده شده، درصد وزنی رطوبت را بدست آورده و منحنی تغییرات رطوبت با زمان رسم گردید.

مرحله سوم آزمایش
برای مقایسه قابلیت جذب آب پلیمر در برابر آب مقطر، آب شهری (آب تهران)، آب آبیاری و عصاره خاك، پلیمر را با وزنهای گوناگون (01/0 تا 05/0 گرم) در 150 میلی لیتر از محلولهای مذكور به مدت دو روز قرار داده و مجددا ژلهای متورم شده توزین گردیدند. سپس با استفاده از نسبت بین وزن اولیه پلیمر قبل از تورم به وزن پلیمر متورم شده درجه تورم پلیمر محاسبه گردید (گنجی خرم دل، 1378).

نتایج و پیشنهادات
نتایج حاصل از این تحقیق را می توان بر حسب مراحل آزمایش در چند بخش به شرح ذیل جمع بندی نمود.
1- پلیمر مورد بررسی در نگهداری رطوبت در خاك نقش مهمی دارد، زیرا زمانی كه به خاك اضافه می شود تغییراتی را در توزیع سه فاز جامد، مایع و گاز خاك ایجاد می كند. بنحوی كه پس از اضافه شدن آب به خاك درصد بخش گازی كاهش و درصد بخش مایع افزایش می یابد.

2- پلیمر فرا جاذب آب باعث تغییراتی در میزان و انواع تخلخل خاكها می گردد، به طوری كه هر چه مقدار پلیمر مصرفی افزایش یابد، میزان انواع تخلخل خاك نیز افزایش می یابد. با توجه به تجزیه و تحلیلهای آماری ملاحظه گردید كه در خاك لومی درصد های مختلف، روی افزایش تخلخل كل خاك چندان موثر نبوده اند، اما بیشترین تاثیر را مقدار 3/0 درصد وزنی از پلیمر مصرفی اعمال نموده است . در خاك لوم شنی مقادیر 2/0 و 3/0 درصد وزنی از پلیمر مصرفی بیشترین تاثیر را بر روی افزایش

تخلخل كل خاك اعمال نموده اند و همچنین از نتایج مشاهده گردید كه افزودن پلیمر فرا جاذب آب به خاك لوم شنی در مجموع تخلخل مویین را بیشتر افزایش داده و پلیمر جاذب آب توانایی بیشتری در جذب و نگهداری رطوبت در این خاك دارد (اشكال 1 و 2).
3- با افزایش مقادیر پلیمر مصرفی ظرفیت نگهداری رطوبت خاكهای مورد آزمون نیز افزایش می یابد اما این افزایش در خاك لوم شنی چشمگیر تر می باشد به طوری كه درصد وزنی رطوبت در حد ظرفیت زراعی و در خاك لومی (با مصرف 3/0 درصد وزنی از پلیمر) 6/4 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش نشان داده است در صورتی كه در خاك لوم شنی این مقدار افزایش 24/7 درصد بوده است. همچنین میزان آب قابل استفاده نیز در خاك لومی 17/4 درصد و در خاك لوم شنی 44/5 درصد افزایش نشان داده است (اشكال 3، 4 و 5).
لازم به ذكر است كه برای شناخت بیشتر پلیمر مورد

استفاده و بررسی عملكرد آن تحت فشارهای مختلف منحنی رطوبتی پلیمر (در مجاورت آب آبیاری و آب مقطر) رسم گردید. با توجه به نتایج مشاهده گردید كه در فشار صفر، اختلاف شدیدی بین درصد حجمی رطوبت دو منحنی رطوبتی وجود دارد، اما به تدریج با اعمال فشار این اختلاف كمتر می شود به طوری كه در فشارهای بالا آب آبیاری و آب مقطر از نظر میزان حفظ رطوبت تقریبا یكسان عمل می نمایند (شكل 6).
4- با افزایش میزان بكارگیری پلیمر ضریب آبگذری خاكهای مورد آزمون افزایش می یابد. با توجه به اینكه در خاكهای با بافت متوسط نیاز است كه میزان آبگذری خاك به حد مطلوبی برسد با توجه به نتایج آماری و جنبه های اقتصادی میزان 05/0 تا 1/0 درصد وزنی از پلیمر قابل توصیه است (شكل 7).
5- نتایج حاصل از بررسی تغییرات رطوبت خاك با زمان در خاكهای مورد آزمون نشان داده است كه با گذشت زمان قابلیت حفظ رطوبت در خاك لوم شنی بیشتر از خاك لومی می باشد. بنابراین از این طریق می توان ضعف قدرت نگهداری آب در خاكهای سبك را بهبود بخشید (اشكال 8 و 9).

6- نتایج حاصل از بررسی میزان قابلیت جذب آب پلیمر نشان داد كه وجود یونهای محلول در آب خاك به شدت درجه تورم پلیمر را كاهش می دهد. به طوری كه میزان تورم در خاك لومی كه دارای آنیونها و كاتیونهای بیشتری است، بسیار كمتر از میزان تورم در خاك لوم شنی است. همچنین ملاحظه می شود كه حداكثر تورم در آب مقطر رخ می دهد و هر چه املاح محلول در آب افزایش

می یابد، این مقدار تورم كاهش می یابد. بنابراین توصیه می شود كه به منظور اعمال مدیریت صحیحتر در موقع انتخاب پلیمر مصرفی، كیفیت آب آبیاری و همچنین خصوصیات شیمیایی خاك مورد استفاده، حتما در نظر گرفته شود (جدول 1).
7- همانطور كه در بخشهای قبلی عنوان گردید، اعمال مدیریت صحیح و بكار گیری تكنیكهای پیشرفته به منظور حفظ ذخیره رطوبتی خاك و افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاك از جمله اقدامات موثر برای افزایش راندمان آبیاری و در نتیجه بهبود بهره برداری از منابع محدود آب كشور می باشد . استفاده از پلیمرهای فرا جاذب آب یك روش نوین به منظور دستیابی به اهداف فوق الذكر (حفظ ذخیره رطوبتی، افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاك و … ) می باشد.
اما نكته مهمی كه باید در مصرف آنها مد نظر داشت صرفه اقتصادی آن می باشد. اگر چه نمونه ای از این ماده به تازگی در داخل كشور توسط پژوهشگاه پلیمر ایران ساخته شده لیكن هنوز بهای هر كیلوگرم آن قابل توجه می باشد. با توجه به بندهای 2، 3 و 4 می توان دریافت كه عمده ترین

نقشی كه پلیمر ایفا می نماید، افزایش دوره زمانی است كه طی آن خاك، آب قابل مصرف خود را از دست می دهد و به این ترتیب دور آبیاری به میزان قابل توجهی (تا 2 برابر) قابل افزایش است. در نتیجه مصرف پلیمر در شرایط فعلی كه از قیمت بالایی برخوردار است در صورتی اقتصادی خواهد بود كه تامین آب در محل كشت گیاه مورد نظر، قیمت تمام شده بالایی داشته باشد تنها در این صورت از آنجا كه مصرف پلیمر می تواند دوره آبیاری را تا نزیك به 2 برابر افزایش دهد، می توان انتظار داشت كه هزینه های آبیاری به نصف كاهش یابد و مصرف آن را از نظر اقتصادی توجیه نماید.

جدول 1 – نسبت تورم پلیمر در محلولهای مختلف (گرم بر گرم)

آب مقطر آب شهر
( آب تهران ) آب آبیاری عصاره خاك یك عصاره خاك دو
پلیمر PR 3005 A 290 160 90 26 44

– مجموع كاتیونها و آنیونهای خاك یك (لومی) = 2/82 میلی اكی والان در لیتر
– مجموع كاتیونها و آنیونهای خاك دو (لوم شنی) = 7/39 میلی اكی والان در لیتر
-EC آب آبیاری = 1284 میلی موس بر سانتیمتر

برای دریافت اینجا کلیک کنید