بررسی اثر آبیاری آفتابگردان روغنی با پساب تصفیه‌شده شهری بر رشد و عملکرد گیاه و کیفیت خاک

نوع مقاله: مقاله علمی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه شهید بهشتی، دانشکدة مهندسی عمران، آب و محیط زیست

2 تهران، مؤسسة تحقیقات آب وزارت نیرو، مرکز تحقیقات آب و فاضلاب

3 تهران، دانشگاه شهید بهشتی، دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران - آب و فاضلا

چکیده

در این پژوهش، رشد و عملکرد آفتابگردان روغنی و تغییرات مشخصات کیفی خاک تحت شرایط تیمار کامل از پساب، آب چاه و مخلوط یکسان این دو بررسی و مقایسه شد. به‌این‌منظور، این تحقیق به‌صورت گلدانی (10 لیتر) و در قالب طرح کاملاً تصادفی چندمشاهده­ای و در سه تکرار انجام گرفت. نتایج نشان داد میزان رشد و وزن خشک اندام‌های مختلف گیاه، به‌عنوان تابعی از شرایط تیمار در مرحلة زایش تا برداشت نهایی دارای تفاوت معنی‌داری است؛ به‌عبارت دقیق‌تر، مقدار متوسط وزن دانه، ارتفاع بوته، قطر طبق و بازده محصول در هر گلدان تحت شرایط آبیاری با پساب به‌ترتیب تا 21، 14، 27 و 40 درصد نسبت به تیمار آب چاه بالاتر است. همچنین، میزان نیتروژن، فسفر و پتاسیم جذب‌شده در گیاه مطابق با شرایط آبیاری به‌ترتیب در اندام‌های برگ، دانه و ساقه تفاوت معنی‌داری داشت. نتایج آزمایش‌های خاک نشان داد کاهش کیفیت شایان توجه نبود و آبیاری با پساب موجب مغذی‌شدن و افزایش باروری خاک شد؛ بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت استفادة ایمن از پساب تصفیه‌شدة خروجی از واحد لجن فعال تصفیه‌خانة شهرک محلاتی میسر است، هرچند مخلوط آن با آب چاه برای آبیاری پیشنهاد می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Impact Assessment of Cultivating Sunflower (Helianthus annus L.) by Treated Municipal Wastewater on Growth, Yield and Soil Properties

نویسندگان [English]

  • Gagik Badalians Gholikandi 1
  • shervin jamshidi 2
  • Ali Abrishami 3
1 School of Water and Environment, Shahid Beheshti University
2 Water and Wastewater Research Centre, Water Research Institute
3 Graduated at MSc. Water and Wastewater Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this paper, the growth and yield of sunflower(Helianthus annus L.) in addition to the soil properties are compared and assessed according to three irrigation types. It uses treated municipal wastewater, well water and their equal mixture for irrigation. For this purpose, pot trials are carried out in 4 months having 10 litres volume using completely randomized design with three times replications. Experimental results verify that the dry weight and crop yield of sunflower are significantly higher by treated municipal wastewater. In details, the average of seed weight, plant height, capitulum diameter, and crop yield per pot are higher about 21%, 14%, 27%, and 40%, respectively. This is also observed that in the harvesting period, nitrogen, phosphor and potassium are significantly restored in the leaves, seeds, and stems, respectively. Soil experiments approve that the quality degradation is not significant and conversely it becomes more fertilized. It finally points to the potential safe reuse of secondary treated wastewater however it is recommended to be mixed with well water for irrigation

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crop Yield
  • Municipal Wastewater
  • soil
  • Sunflower
  • Wastewater treatment
  • Reuse

[1]      (1389). "ضوابط زیست‌محیطی استفاده مجدد از آب‌های برگشتی و پساب‌ها"، نشریه معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهور، وزارت نیرو، 535.

[2]     USEPA. (2004). “Guidelines for Water Reuse”, EPA/625/R-04/108.

[3]     Lee, C.S. (2012). “Multi-objective game-theory models for conflict analysis in reservoir watershed management”, Chemosphere, 87, 608–613.

[4]     ترابیان، ع.، مطلبی، م. (1382). "طرح مدیریتی استفاده مجدد از پساب تصفیه‌شده (مطالعه موردی: شهرک اکباتان)"، مجله محیط‌شناسی، 32، 62-57.

[5]     Jamshidi, S., Niksokhan, M.H., Ardestani, M. (2014). “Surface Water Quality Management Using an Integrated Discharge Permit and the Reclaimed Water Market”, Water Science & Technology, 70 (5), 917-924.

[6]     Jamshidi, S., Ardestani, M., Niksokhan, M.H. (2015). “Upgrading Wastewater Treatment Plants Based on Reuse Demand, Technical and Environmental Policies (A Case Study)”, Environmental Energy and Economics International Research, 1 (2), 101-110.

[7]    Tsoutsos, T., Chatzakis, M., Sarantopoulos, I., Nikologiannis, A., Pasadakis, N. (2013). “Effect of wastewater irrigation on biodiesel quality and productivity from castor and sunflower oil seeds”, Renewable Energy, 57, 211-215.

[8]     Davies, E.G.R., Simonovic, S.P. (2011). “Global water resources modeling with an integrated model of the social–economic–environmental system”, Advances in Water Resources, 34, 684-700.

[9]     Pedrero, F., Kalavrouziotis, I., Alarcón, J.J., Koukoulakis, P., Asano T. (2010). “Use of treated municipal wastewater in irrigated agriculture: review of some practices in Spain and Greece”, Agricultural Water Management, 97, 1233-1241.

[10] Duncan, R.R., Carrow, R.N., Huck, M.T. (2009). “Turfgrass and Landscape Irrigation Water Quality: Assessment and Management”, CRC Press, Boca Raton, FL, USA.

[11] Agrafioti, E., Diamadopoulos, E. (2012). “A strategic plan for reuse of treated municipal wastewater for crop irrigation on the Island of Crete”, Agricultural Water Management, 105, 57-64.

[12] Cirelli, G.L., Consoli, S., Licciardello, F., Aiello, R., Giuffrida, F., Leonardi, C. (2012). “Treated municipal wastewater reuse in vegetable production”, Agricultural Water Management, 104, 163-170.

[13] عرفانی، ع.، حق‌نیا، غ.، علیزاده، ا. (1380). "تاثیر آبیاری با فاضلاب تصفیه‌شده خانگی بر عملکرد و کیفیت گوجه فرنگی"، مجله علوم و صنایع کشاورزی، 15(1)، 76-65.

[14] Asano T., Burton F., Leverenz, H., Tsuchihashi, R., Tchobanoglous, G. (2007). “Water reuse, Issues, Technologies, and Applications”, 1st edition, Metcalf & Eddy Inc., McGraw Hill, New York, USA.

[15] Chen, W., Lu, S., Jiao, W., Wang, M., Chang, A.C. (2013). “Reclaimed water: A safe irrigation water source?”, Environmental Development, 8, 74-83.

[16] Mizyed, N.R. (2013). “Challenges to treated wastewater reuse in arid and semi arid areas”, Environmental science and policy, 25, 186-195.

[17] Al-Khamisi,­ S., Prathapar S.A., Ahmed, ­­­­­­M. (2013).­ “Conjunctive use of reclaimed water and groundwater in crop rotations”, Agricultural Water Management, 116, 228-234.

[18] Palacios-Diaz, M.P., Mendoza-Grimon, Fernandez-Vera, J.R., Rodriquez-Rodriquez, F., Tejedor-Junco, M.T., Hernandez-Moreno, J.M., (2009). “Subsurface drip irrigation and reclaimed water quality effects on phosphorous and salinity distribution and forage production, agricultural water management”, 96 (11), 1659-1666.

[19] Badalians Gholikandi, G., Khosravi, M. (2010). “Evaluation of agriculture soil quality by treated wastewater reuse in arid regions: case study in Sistan and Baluchestan province, Iran”, International Journal of Sustainable Development and Planning, 5 (4), 392-406.

[20] Alshammary, S.F., Qian, Y.L. (2008). “Long Term Effects of Effluent Water Irrigation on Soil Nitrate and Phosphorus Profiles under Turfgrass”, Journal of Applied Science, 8, 3662-3668.

[21] Qian, Y.L., Mecham, B. (2005). “Long-term effects of recycled wastewater irrigation on soil chemical properties on golf course fairways”, Agronomy Journal, 97, 717–721.

[22] Friedman, H., Bernstein, N., Burner, M., Rot, I., Ben-Noon, Z., Zuriel, A., Zuriel, R., Finkelstein, S., Umiel, N., Hagiladi, A. (2007). “Application of secondary treated effluents for cultivation of sunflower (Helianthus annuus L.) and celosia (Celosia argentea L.) as cut flowers”, Scientia Horticulturae, 115, 62-69.

[23] Pedrero, F., Alarcon, J.J. (2009). “Effects of treated wastewater irrigation on lemon trees”, Desalination, 246, 631-639.

[24] Tabari, M., Salehi, A. (2009). “Long term impact of municipal sewage irrigation on treated soil and black locust trees in a semi-arid suburban area of Iran”, Journal of Environmental Sciences, 21 (10), 1438-1445.

[25] Chatzakis, M.K., Tzanakakis, V.A., Mara, D.D., Angelakis, A.N. (2011). “Irrigation of Castor Bean (Ricinus communis L.) and Sunflower (Helianthus annuus L.) plant species with municipal wastewater effluent: Impacts on soil properties and seed yield”, Water, 3 (4), 1112-1127.

[26] Tzanakakis, V.A., Paranychianakis, N.V., Londra, P.A., Angelakis, A.N. (2011). “Effluent application to the land: changes in soil properties”, Ecological Engineering, 37, 1757-1764.

[27] Gholikandi, G.B., Jamshidi, S., Hazrati, H. (2014). “Optimization of Anaerobic Baffled Reactor (ABR) Using Artificial Neural Network in Municipal Wastewater Treatment”, Environmental Engineering and Management Journal, 13 (1), 95-104.

[28] بدلیانس قلی‌کندی، گ.، ابریشمی، ع.، شویدی، ع.، جمشیدی، ش. (1392). "امکان‌سنجی استفاده مجدد از پساب تصفیه‌شده برای آبیاری فضای سبز (مطالعه موردی پساب تصفیه‌خانه فاضلاب شهید محلاتی)"، نخستین همایش ملی بازیافت آب، دانشگاه تهران.

[29] APHA (2005). “Standard Methods for the Examination of water and wastewater”, 24th edition, American Public Health Association, Washington D.C.

[30] سازمان حفاظت محیط زیست ایران. (1378). "ضوابط و استانداردهای زیست‌محیطی"، انتشارات سازمان حفاظت محیط زیست ایران، تهران.

[31] متشرع زاده، ب.، ثواقبی، غ.ر. (1390)."بررسی پاسخ­های آفتابگردان به سمیت کادمیوم و سرب با کاربرد باکتری‌های محرک رشد گیاه در یک خاک آهکی"، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(5)، 1079-1069.

[32] رضوانی مقدم، پ.، میرزائی نجم‌آبادی، م. (1388). "تاثیر نسبت‌های مختلف آب چاه و فاضلاب تصفیه‌شده بر خصوصیات مورفولوژیکی، عملکرد و اجزای عملکرد ذرت، سورگوم و ارزن علوفه‌ای"، مجموعه پژوهش‌های زراعی ایران، 7 (1)، 75-63.

[33] Khan, M.A., ShahidShaukat, S., ­Altaf Khan. M. (2009). “Growth yield and nutrient content of sunflower (Helianthus annuus L.) using treated wastewater from waste stabilization ponds”, Pakistan journal of botany, 41 (3), 1391-1399.

[34] Ahmed, T.A., Al-Hajri, H.H. (2009). “Effects of treated municipal wastewater and sea water irrigation on soil and plant characteristics”, International Journal of Environmental Research, 3 (4), 503-510.

[35] Miller, R.W, Donahue, R.L. (1990). “Soils, An introduction to soils and plant growth”, 6th edition, Prentice-Hall International Inc., London.

[36] Schneiter, A.A., Miller, J.F. (1981). “Description of sunflower growth stages”, Crops science, 21, 901-903.

[37] Mojiri, A., Abdul Aziz, H., Qarani Aziz, S., Gholami, A., Aboutorab, M. (2013). “Impact of urban wastewater on soil properties and Lepidium sativum in an arid region”, International Journal of Scientific Research in Environmental Science (IJSRES), 1(1), 1-9.

[38] نیکان‌فر، ر.، رضایی، ح.ط. (1387). "تاثیر فاضلاب شهری تصفیه شده بر عملکرد کمی و کیفی آفتابگردان"، سومین کنگره ملی بازیافت و استفاده از منابع آلی تجدید شونده در کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان، اصفهان.

[39] Westerman, R.L. (1990). “Soil testing and plant analysis”, SSSA, Madison, Wisconsin, USA.

[40] امامی، ع. (1375). "روشهای تجزیه گیاه(جلد اول). نشریه شماره 982"، موسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، وزارت کشاورزی، تهران.

[41] Page, A.L., Miller, R.H., Keeney, V.R. (1982). “Methods of soil analysis, Part 2: Chemical and microbiological properties”, 2nd Ed., American society of agronomy, soil science society of America, Inc., Madison, WI, USA.

[42] Vetterlein, D., Huttl, R.F. (1999). “Can applied organic matter fulfil similar functions as soil organic matter Risk – benefit analysis for organic matter application as a potential strategy for rehabilitation of disturbed ecosystems”, Plant Soil, 213, 1-10.

[43] Tsadilas, D.C., Vakalis, P.S. (2003). “Economic benefit from irrigation of cotton and corn with treated wastewater”, Water Science & Technology, 3, 223-229.

[44] Paolo, E.D., Rinaldi, M. (2006). “Yield response of corn to irrigation and nitrogen fertilization in a Mediterranean environment”. Field Crops Research, 125, 18-25.

[45] عسگری، ک.، سلیمانی، ع.، نجفی، پ. (1387). "اثر فاضلاب تصفیه‌شده شهری بر شاخص عملکرد دانه و اجزای آن در گیاه آفتابگردان تحت تیمارهای مختلف آبیاری"، مجله پژوهش آب ایران، 2، 52-45.

[46] Landmeyer, J.E. (2012). “Introduction to phytoremediation of contaminated groundwater”, Springer, New York.

[47] Jamshidi, S., Akbarzadeh, A., Woo, K.S., Valipour, A. (2014). “Wastewater Treatment Using Integrated Anaerobic Baffled Reactor and Bio-rack Wetland Planted with Phragmites sp. and Typha sp.”, Journal of Environmental Health Science and Engineering, 12 (1), 131.

[48] Lubello, C., Gori, R., Nicese, F.P., Ferrini, F. (2004). “Municipal-treated wastewater reuse for plant nurseries irrigation”, Water Research, 38, 2939–2947.

[49] Da Fonesca, A.F., Melfi, A.J., Monteiro, F.A., Montes, C.R., de Almeida, V.V., Herpin, U. (2007). “Treated sewage effluent as a source of water and nitrogen for Tifton 85 bermudagrass”, Agricultural Water Management, 87, 328-336.

[50] Akbarzadeh, A., Jamshidi, S., Vakhshouri, M. (2015), “Nutrients Uptake Rate and Removal Efficiency of Vetiveria zizanioides in Contaminated Waters”, Pollution, 1(1), 1-8.

[51] Vazquez-Montiel, O., Horan, N.J., Mara, D.D. (1996). “Management of domestic wastewater for reuse in irrigation”, Water Science & Technology, 33, 355-362.

[52] Ayers, R.S., Westcot, D.W. (1989). “Water quality for agriculture”. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 29. FAO, Rome.

[53] زرجوع، ا.ا.، زهتابیان، غ.، مشهدی، ن.، خسروی، ح.، سلطانی گردفرامرزی، م. (1393). "ارزیابی آثار آبیاری با فاضلاب تصفیه‌شده بر برخی خصوصیات خاک"، مجله بازیافت آب، 1(1)، 24-17.

[54] Rahil, M.H., Antonopoulos, V.Z. (2007). “Simulating soil water flow and nitrogen dynamics in a sunflower field irrigated with reclaimed wastewater”, Agricultural Water Management, 92, 142-150.

[55] قنبری، ا.، عابدی کوپایی، ج.، طائی سمیرمی، ج. (1385). "اثر آبیاری با پساب فاضلاب تصفیه شده شهری روی عملکرد و کیفیت گندم و برخی ویژگی‌های خاک در منطقه سیستان"، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 10(4)، 74-59.

[56] کاه‌فروشان، د.، عادلی، س. (1393). "آثار استفاده از فاضلاب صنعتی تصفیه‌نشده در آبیاری کلزا (مطاله موردی: فاضلاب خام کارخانه خمیر مایه)"، مجله بازیافت آب، 1(1)، 37-46.