Runoff Generation and Soil loss Control using Combined Application of Vermicompost and Vinasse
Document Type : Full Length Article
Authors
Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Mazandaran, Iran
Abstract
Application of additives on soil surface has been considered to control runoff and soil erosion as well as the necessity of recycling. However, application of the environmentally-friendly techniques has been less taken into consideration. Hence, the present study was planned to determine the effect of combination of vermicompost (24 g) with sugarcane vinasse (22 cm3) on runoff and soil loss at plot scale for an erosion prone soil from southwest of Mazandaran Province, Iran. The comparison was made with control and individually treated plots. In this study, three small plots of 0.5 × 0.5 × 0.3 m with a slope of 30% in three treatments statistical design and three completely random repetitions were used. To conduct the study, a rainfall with intensity of 80 mm h-1 and duration of 8 min was simulated after 48 h from saturation time to apply treatments and combined application of vermicompost and vinasse. Ultimately, runoff and sediment were sampled. The results of the statistical analysis verified a significant effect (p=0.009) of combined application of vermicompost and vinasse on soil loss. Whereas, the reducing effect of similar treatment and the necessity of water recycling was found non-significant (p=0.295) in controlling runoff from the plots
Keywords
- Erodibile Soil
- Rainfall simulator
- sediment production
- Soil Additives
- Water management
- Water Recycling
Main Subjects
[1]. طالب بیدختی، ن.، شاهویی، ص.، بهنیا، ع.، بهبودی، ف.، صادقی، س. ح. ر.، ملک، ع.، شریفی، ف. (1382). "فرهنگ تخصصی فرسایش و رسوب"، مرکز انتشارات کمیسیون ملی یونسکو در ایران، چاپ اول، ص 386.
[2]. میرزایی تالار پشتی، ر.، کامبوزیا، ج.، صباحی، ح.، مهدوی دامغانی، ع. (1386). "کودهای آلی بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و تولید محصول و ماده خشک گوجه فرنگی"، مجله پژوهشهای زراعی ایران، 7(1)، 257-268.
[3]. جعفری، س.، ناصری، ع.ع.، نادیان، ح.، الهامی‌فرد، م. (1382). "بررسی اثر افزایش ویناس همراه با آب آبیاری بر خصوصیات شیمیایی خاک"، مجموعه مقالات هشتمین کنگره علوم خاک ایران، دانشگاه گیلان، 5-8 مهر 1382، 701-705.
[4]. الهامی فرد، م.، جعفری، س. (1386). "اثر ویناس به‌عنوان منبع کود پتاسیم بر خصوصیات شیمیایی خاک و محصول نیشکر"، مجموعه مقالات دهمین کنگره علوم خاک ایران، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، 4-6 شهریور 1386، 807-808.
]5[. Bhardwaj, K.K.K. (1995). “Recycling of Crop Residues Oilcakes and other Plant Products in Agriculture, in: Tandon, H.L.S. (Hd), Recycling of Crop, Animal, Human and Industrial Wastes in Agriculture, Fertilizer Development and Consultation Organization”, Plant Physiology Biochemical. 9-30.
]6[. Bansal, S., Kapoor, K.K. (2000). “Vermicomposting of Crop Residues and Cattle Dung with Eisenia foetida”, Bioresource Technology. 73, 95-98.
]7[. Loh, T.C., Beneyto, J. (2005). “Factors Controlling the Aggregate Stability and Bulk Density in Two Different Degraded Soils Amended with Biosolids”, Soil and Tillage Research. 82 (1), 65–76.
]8[. Tejada, M., Gonzalez, J.L. (2008). “Influence of two Organic Amendments on the soil Physical Properties, soil Losses”, Sediments and Runoff Water Quality, Geoderma. 145, 325-334.
]9[. Ndeywa, P.M., Thompson, S.A. Das, K.C. (1999). “Effects of Stocking Density and Feeding Rate on Vermicomposting of Biosolids”, Bioresource Technology. 71, 5-12.
]10[. Claudio, P.J.B., Raphael, F., Alves, L.R., Kamiila, S.N., Brunade, M.B. (2009). “Zn (ll) Adsorption from Syntheyic Solution and Kaolin Wastewater on Vermicompost”, Science of the Total Environment. 162, 804-811.
]11[. Doan, T.T., Ngo, P.T., Rumpel, C., Nguyen, B.V., Jouquet, P. (2013). “Interactions between Compost, Vermicompost and Earthworms Influence Plant Growth and Yield: A one-year Greenhouse Experiment”, Scientia Horticulturae. 160, 148-154.
[12]. میر‌بلوک، آ.، لکزبان، ا.، غلامحسین، ح.ن. (1390). "مقایسه خصوصیات شیمیایی، فیزیکی و درجه رسیدگی ورمی‌کمپوست به‌دست آمده از کود گاوی تیمار شده با ملاس چغندر قند"، تهویه و خاک، زراعت (پژوهش و سازندگی)، 24(4)، 25-33.
[13]. احمد‌آبادی، ز.، سپانلو، م.ق.، آلاشتی، س.ر. (1390). "اثر کاربرد ورمی‌کمپوست بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک"، علوم آب و خاک، 15(58)، 125-137.
[14]. ابریشم‌چی، پ.، گنجعلی، ب. خ.، عبداله، آ. (1392). "تاثیر ورمی‌کمپوست بر جوانه‌زنی و رشد گیاهچه‌ای ارقام موبیل و سوپراوربینای گوجه فرنگی"، نشریه علوم باغبانی، 383-393.
[15]. حیدریان‌پور، م.ب.، ثامنی،ع.، شیخی، ج.، کریمیان، ن.، زارعی،م. (1393). "اثر ورمی‌کمپوست و نیتروژن بر رشد رویشی، غلظت، و جذب عناصر غذایی آفتابگردان"، مجله علوم آب و خاک-علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 18(67)، 215-225.
]16[. Goodson, C.C., Schwartz, G., and Amrhein, C. (2006). “Controlling Tail water Sediment and Phosphorus Concentrations with Polyacrylamide in the Imperial Valley. California”, Journal of Environmental Quality. 35, 1072-1077.
]17[. Sepaskhah, A.R., and Bazrafshan-Jahromi, A.R. (2006). “Controlling Runoff and Erosion in Sloping Land with Polyacrylamide under a Rainfall Simulator”, Biosystems Engineering. 93(4), 469-474.
]18[. Kumar, A., and Saha, A. (2011). “Effect of Polyacrylamide and Gypsum on Surface Runoff, Sediment Yield and Nutrient Losses from Steep Slopes”, Agriculture Water Management. 98, 999-1004.
]19[. Shin, M.H., Won, C.H., Jang, J.R., Choi, Y.H., Shin, J.Y., Lim, K.J., and Choi, J.D. (2013). “Effect of Surface Cover on the Reduction of Runoff and Agricultural NPS Pollution from Upland Fields”, Paddy Water Environment. 11, 493-501
]20[. Prats, S.A., Martins, M.A.S., Cortizo, M.M., Ben-Hur, M., Keizer, J.J. (2014). “Polyacrylamide Application versus Forest Residue Mulching for Reducing Post-Fire Runoff and Soil Erosion”, Science of the Total Environment. 464-474.
]21[. Inbar, A., Meni, B.H., Marcelo, S., Marcos, L. (2015). “Using polyacrylamide to mitigate post-fire soil erosion”, Geoderma. 107, 239-240.
[22]. شکفته، ح.، رفاهی، ح.، و گرجی، م. (1384). "بررسی اثر مادّه شیمیایی پلیآکریلآمید بر فرسایش و روانآب خاکها". مجله علوم کشاورزی ایران، 36(1)، 177-186.
[23]. شهبازی، ع.، سرمدیان، ف.، رفاهی، ح.، و گرجی، م. (1384). "تأثیر پلیآکریلآمید بر فرسایش و روانآب خاک‌های شور- سدیمی". مجله علوم کشاورزی ایران، 36(5)، 1103-1112.
[24]. قربانی واقعی، ح.، بهرامی، ح.ع.، غفاریان مقرب، م.ه.، شهاب، ح.، و طلیعی طبری، ف. (1387). "کارایی پلیآکریلآمید آنیونی در افزایش سرعت نفوذ آب به خاک"، مجله تحقیقات آب و خاک ایران، 39 (1)، 77-84.
[25]. حزباوی، ز.، صادقی، س.ح.ر.، و یونسی، ح.ا. (1391). "تحلیل و ارزیابی تأثیرپذیری مؤلفههای روانآب از کاربرد سطوح مختلف پلیآکریلآمید". نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 2(2)، 1-12.
[26]. صادقی، س.ح.ر.، حزباوی، ز.، یونسی، ح.ا.، و بهزادفر، م. (1392). "روند تغییرات هدررفت خاک و غلظت رسوب بر اثر کاربرد پلیآکریلآمید". نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 2(4)، 55-69.
[27]. افراسیاب، پ.، و چاری، م. (1392). "ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ ﭘﻠﯽاﮐﺮﯾﻞآﻣﯿﺪ ﺑﺮ روانآب، ﻓﺮﺳﺎﯾﺶ ﺧﺎک و ﻧﻔﻮذ آب در اراﺿﯽ ﺷﯿﺐدار ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﺷﺒﯿﻪﺳﺎز ﺑﺎران". ﻣﺠﻠﻪ ﭘﮋوﻫﺶ آب در ﮐﺸﺎورزی، 27(2)، 261-290.
]28[. Jiang, T., Teng, L., Wei, Sh., Deng, L., Luo, Z., and Chen, Y. (2010). “Application of Polyacrylamide to Reduce Phosphorus Losses from a Chinese Purple Soil: A Laboratory and Field Investigation”, Journal of Environmental Management. 91, 1437-1445.
]29[. Ros, M., Hernandez, M.T., Garcia, C. (2003). “Soil Microbial Activity after Restoration of a Semiarid Soil by Organic Amendments”, Journal of Soil Biology and Biochemistry. 35(3), 463–469.
]30[. Tejada, M., Gonzalez, J.L. (2006). “The Relationships between Erodibility and Erosion in a Soil Treated With two Organic Amendments”, Soil and Tillage Research. 91, 186–198.
]31[. Tejada, M., Gomez, I., Hernandez, T., Garcia, C. (2010). “Utilization of Vermicomposts in Soil Restoration: Effects on Soil Biological Properties”, Soil Society of America Journal. 74 (2), 525–532.
]32[. Entry, J.A., Wood, B.H., Edwards, J.H., Wood, C.W. (1997). “Influence of Organic By-Products and Nitrogen Source on Chemical and Microbiological Status of an Agricultural Soil”, Journal of Biology and Fertility of Soils. 24(1),196–204.
]33[. Giusquiani, P.L., Pagliai, M., Gigliotti, G., Bussinelli, D., Benetti, A. (1995). “Urban Waste Compost: Effects on Physical, Chemical and Biochemical Properties of Soil”, Journal of Environmental Quality. 24 (1), 175-182.
]34[. Martin-Olmedo, P., Lopez, R., Cabrera, F., Murillo, J.M. (1996). “Residual Effect of Sugar Beet Vinasse on Plant Growth”, Journal of Plant Soil Sciences. 66 (1), 527-531.
]35[. Pascual, J.A., Ayuso, M., Hernandez, T., Garcia, C. (1997). “Pytotoxicity and Fertilizer Value of Different Organic Materials”, Journal of Agrochemical. 41(1),50–62.
]36[. Arthur, E., Cornelis, W.M., Vermang, J., De Rocker, E. (2011). “Effect of Compost on Erodibility of Loamy Sand under Simulated Rainfall”, Catena. 81 (1), 67-72.
]37[. Baptista, I., Ritsema, C., Querido, A., Ferreira, A.D., Geissen, V. (2015). “Improving Rainwater-Use in Cabo Verde drylands by Reducing Runoff and Erosion”, Geoderma. 238, 283-297.
]38[. Barzegar, A.R., Yousefi, A., Daryashenas, A. (2002). “The Effect of Addition of Different Amounts and Types of Organic Materials on Soil Physical Properties and Yield of Wheat”, Journal of Plant and Soil. 247(1), 295–301.
]39[. Cellier, A. (2012). “Amendements de Composts Dans un Ecosysteme Mediterraneen Apres Incendie: Effets Sur le sol, les Microorganismes et la vegetation”, PhD thesis, Aix-Marseille Universite, France.
]40[. Garcia-Orenes, F., Guerrero, C., Mataix-Solera, J., Navarro-Pedreno, J., Gomez, I.,Mataix-Beneyto, J. (2005). “Factors Controlling the Aggregate Stability and Bulk Density in Two Different Degraded Soils Amended with Biosolids”, Soil and Tillage Research. 82 (1), 65–76.
]41[. Gholami, L., Banasik, K., Sadeghi, S.H.R., Khaledi Darvishan, A., Hejduk, L. (2014). “Effectiveness of Straw mulch on Infiltration, Splash erosion, Runoff and Sediment in Laboratory Conditions”, Journal of Water and Land Development. 22, 51-60.
]42[. Kowaljow, E., Julia Mazzarino, M. (2007). “Soil Restoration in Semiarid Patagonia: Chemical and Biological Response to Different Compost Quality”, Soil Biology and Biochemistry. 39(7), 1580-1588.
]43[. Ojeda, G., Alcaniz, J. M., Ortiz, O. (2003). “Runoff and Losses by Erosion in Soils Amended with Sewage Sludge”, Journal of Land Degradation and Development. 14 (1), 563–573.
]44[. Tejada, M., Garcia, C., Gonzalez, J.L., Hernandez, M.T., (2006). “Organic Amendment Based on Fresh and Composted Beet Vinasse: Influence on Soil Properties and Wheat Yield”, Soil Science Society of America Journal. 70 (3), 900–908.
[45]. ذبیحی، ف.، نیشابوی، م.ر.، دلالیان، م.ر. (1392). "تاثیر پلی‌آکریل آمید، پومیس و کمپوست زباله شهری بر برخی .ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی یک خاک رسی شور-سدیمی"، نشریه آب و خاک، 3(23)، 79-92.
]46[. Tejada, M., Gonzalez, J.L. (2007). “Influence of Organic Amendments on Soil Structure and Soil Loss Under Simulated Rain”, Soil and Tillage Research. 93, 197–205.
]47[. Courtney, R.G., Mullen, G.J. (2008). “Soil Quality and Barley Growth as Influenced by the land Application of two Compost types”, Bioresource Technology. 99(8), 2913-2918.
]48[. Tejada, M., Garcia-Martinez, A. M., Parrado, J. (2009). “Effects of a Vermicompost Composted with beet Vinasse on soil Properties”, Soil Losses and Soil Restoration. Catena. 77(3), 238-247.
]49[. Kukal, S.S., Sarkar, M. (2011). “Laboratory Simulation Studies on Splash Erosion and Crusting in Relation to Surface Roughness and Raindrop Size”, Journal of the Indian Society of Soil Science. 59(1), 87–93.
[50]. شریفی مقدم، ا.،صادقی، س.ح.ر.، خالدی درویشان، ع. (1392). "تغییر‌پذیری مقدار مؤلفههای رواناب در اثر کاربرد پسماند آلی"، همایش ملی مدیریت منابع طبیعی گنبد، 5 ص.
[51]. صادقی، س.ح.ر.، کریمی، ز.، بهرامی، ح.، (1393). تأثیرپذیری تولید رواناب از کاربرد پلیآکریلآمید محلول در دو شدت و دوام بارندگی، در لوح فشردة دومین همایش ملی بیابان با رویکرد مدیریت مناطق خشک و بیابانی، دانشگاه سمنان، 20 و 21 آبان 1393: 5 ص.
]52[. Razali, N.M., and Wah, Y.B. (2011). “Power comparisons of Shapiro-Wilk, Kolmogrov-Smirnov, Lillifores and Anderson-Darling tests”, Journal of Statistical Modeling and Analytics. 2(1), 21-33.
]53[. Hati, K.M., Swarup, A., Dwivedi, A.K., Misra, A.K., Bandyopadhyay, K.K. (2007). “Changes in Soil Physical Properties and Organic Carbon Status at the Topsoil Horizon of a Vertisol of Central India after 28 years of Continuous Cropping, Fertilization and Manuring”, Agriculture, Ecosystems Environment. 119(1), 127-134.
]54[. Tejada, M., Moreno, J.L., Hernandez, M.T., Garcia, C. (2007). “Application of Two Beet Vinasse Forms in Soil Restoration: Effects on Soil Properties in an Arid Environment in Southern Spain”, Agriculture, Ecosystems and Environment. 119 (1), 289–298.
)