پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 162 |
| تعداد شماره‌ها | 6,694 |
| تعداد مقالات | 72,251 |
| تعداد مشاهده مقاله | 129,281,009 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 102,139,165 |
نقش پوشش گیاهی در زهکش‌های اراضی شالیزاری بر کاهش نیتروژن و فسفر موجود در زهاب | ||
| تحقیقات آب و خاک ایران | ||
| دوره 55، شماره 12، اسفند 1403، صفحه 2243-2260 اصل مقاله (1.65 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2024.375972.669702 | ||
| نویسندگان | ||
| معین معصومی بلسی1؛ سینا کوثری* 2؛ مسعود پارسی نژاد1؛ محمدرضا یزدانی3؛ مریم نوابیان4 | ||
| 1گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران. | ||
| 2گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 3استادیار پژوهش سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات برنج کشور، رشت، ایران. | ||
| 4گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران. | ||
| چکیده | ||
| زهاب کشاورزی به دلیل داشتن مواد معدنی غیرآلی (نیتروژن، فسفر) و آلاینده‌های آلی (آفت‌کش‌ها و سموم) تهدیدی برای اکوسیستم‌های آبی است که باعث اوتروفیکاسیون و آسیب به منابع آبی پایین‌دست می‌شود. زهکش‌های لایروبی‌نشده با پوشش‌گیاهی می‌توانند بستر مناسبی برای حذف مواد مغذی و جامدات معلق باشند. این پژوهش کارایی زهکش‌های طبیعی لایروبی‌نشده را در حذف نیتروژن و فسفر از زهاب مزارع برنج استان گیلان بررسی می‌کند. دو تیمار زهکش خاکی، بدون پوشش‌گیاهی (V1) با پوشش‌گیاهی (V2)، دارای گونه‌های گیاهی خاص (Reed, Typha, Sparganium)) تحت غلظت‌های آلاینده بالا (C1) پایین (C2) در ماه‌های تیر و مرداد مورد بررسی قرار گرفت. مقدار اولیه نیتروژن و فسفر در آب، رسوب و گیاه اندازه‌گیری شد تا بیلان جرمی برای تیمار‌های V1C1، V1C2، V2C1 و V2C2 محاسبه شود. تجزیه و تحلیل واریانس نشان داد که پالایش نیتروژن و فسفر در سطح معنی‌داری یک درصد (P<0/01) تفاوت قابل‌توجهی داشته است. بیشترین درصد حذف نیتروژن و فسفر به ترتیب ۹۹/۷۱ و 11/46 درصد در تیمار V2C2 مشاهده شد. این نتایج نشان می‌دهند که پوشش‌گیاهی و استفاده از غلظت مناسب کود، بیشترین پتانسیل را در حذف نیتروژن و فسفر از زهاب تولیدی اراضی دارد. گیاه‌پالایی به‌عنوان یکی از فرایندهای اصلی حذف آلاینده‌ها در این تیمار، منجر به کاهش 37 درصد نیتروژن و 61 درصد فسفر شد. جذب سطحی رسوب در کاهش آلاینده‌ها نقش مهمی ایفا کرد، به‌طوری که در تیمار V2C2 نیتروژن 88/39 درصد و در تیمار V1C1 فسفر 95/34 درصد کاهش یافت. این نتایج نشان می‌دهد که کانال‌های طبیعی و لایروبی‌نشده پتانسیل بالایی در کاهش آلاینده‌های کشاورزی دارند و به بهبود چشمگیر کیفیت زهاب خروجی از مزارع برنج کمک می‌کنند. استفاده از این کانال‌ها می‌تواند به‌عنوان یک راهکار مؤثر و پایدار برای مدیریت زهاب کشاورزی، کاهش آلودگی منابع آبی و حفظ اکوسیستم‌های آبی مؤثر باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| "گیاه‌پالایی"؛ "پساب کشاورزی"؛ "آلودگی آب"؛ "سامانه زهکشی"؛ "اوتروفیکاسیون" | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The role of vegetation covers in drainage ditch on reduction of nitrogen and phosphorous in drainage effluent | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Moein MasoomiBalsi1؛ Sina Kosari2؛ Masoud Parsinejad1؛ MohammadReza Yazdani3؛ Maryam Navabian4 | ||
| 1Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran. | ||
| 2Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran | ||
| 3Senior Researcher, National Rice Research Institute, Rasht, Guilan, Iran | ||
| 4Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Science, University of Guilan, Rasht, Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Agricultural drainage water, containing inorganic minerals (nitrogen, phosphorus, and metals) and organic pollutants (pesticides and agricultural toxins), is considered a major threat to aquatic ecosystems, leading to eutrophication and damage to downstream water resources. Undredged vegetated ditches can potentially serve as effective beds for removing nutrients and suspended solids from agricultural drainage water. This study investigates the efficiency of non-dredged drainage channels in removing nutrients from drainage water in the paddy fields of Gilan province. For this purpose, two treatments of natural drainage channels, without vegetation (V1) and with vegetation (V2), with lengths of 200 and 105 m respectively, containing specific plant species (Reed, Typha, Sparganium) were examined under high (C1) and low (C2) pollutant concentrations in July and August. The study measured the initial nitrogen and phosphorous content in water, sediment, and plants to compute the mass balance for the V1C1, V1C2, V2C1, and V2C2 treatments. Analysis of variance revealed significant removal of nitrogen and phosphorus, with the highest removal percentages observed in the V2C2 treatment. Phytoextraction was the primary nitrogen and phosphorous removal process in V2C2 at the rate of 37.06% and 61.69%, respectively, while seepage losses dominated in V2C1 treatment at 27.42% and 20.04% per 100 meters, respectively. Sediment absorption was notable, particularly for nitrogen in V2C2 and phosphorus in V1C1 treatments. Thus, our findings suggest that natural un-dredged drainage ditches possess promising capabilities in eliminating typical pollutants discharged from agricultural areas, thereby substantially improving the quality of drainage water that flows into downstream water sources. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| "Phytoremediation", "Agricultural wastewater", "Water pollution", "Drainage system", "Eutrophication" | ||
| مراجع | ||
|
Baker, B. H., Kröger, R., Prevost, J. D., Pierce, T., Ramirez-Avila, J. J., Czarnecki, J. M. P., Faust, D., & Flora, C. (2016). A field-scale investigation of nutrient and sediment reduction efficiencies of a low-technology best management practice: Low-grade weirs. Ecological Engineering, 91, 240–248.
Bundschuh, M., Elsaesser, D., Stang, C., & Schulz, R. (2016). Mitigation of fungicide pollution in detention ponds and vegetated ditches within a vine-growing area in Germany. Ecological Engineering, 89, 121–130.
Collins, S. D., Shukla, S., & Shrestha, N. K. (2016). Drainage ditches have sufficient adsorption capacity but inadequate residence time for phosphorus retention in the Everglades. Ecological Engineering, 92, 218–228.
Cooper, C. M., Moore, M. T., Bennett, E. R., Smith Jr., S., Farris, J. L., Milam, C. D., & Shields Jr., F. D. (2004). Innovative uses of vegetated drainage ditches for reducing agricultural runoff. Water Science and Technology, 49(3), 117–123.
Fausey, N. R., King, K. W., Baker, B. J., & Cooper, R. L. (2004). CONTROLLED DRAINAGE PERFORMANCE ON HOYTVILLE SOIL IN OHIO. Pp. 084-088 in Drainage VIII Proceedings of the Eighth International Symposium, 21-24 March 2004 (Sacramento, California USA), Publication Date 21 March 2004.
Frankenberger, J., Reinhart, B., Nelson, K., Bowling, L., Hay, C., Youssef, M., Strock, J., Jia, X., Helmers, M., & Allred, B. (2017). Questions and Answers about Drainage Water Recycling for the Midwest.
Hay, C. H., Reinhart, B. D., Frankenberger, J. R., Helmers, M. J., Jia, X., Nelson, K. A., & Youssef, M. A. (2021). Frontier: Drainage Water Recycling in the Humid Regions of the U.S.: Challenges and Opportunities. Transactions of the ASABE, 64(3), 1095–1102.
Iseyemi, O. O., Farris, J. L., Moore, M. T., & Choi, S. (2016). Nutrient Mitigation Efficiency in Agricultural Drainage Ditches: An Influence of Landscape Management. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 96(6), 750–756.
Kling, C. L., Panagopoulos, Y., Rabotyagov, S. S., Valcu, A. M., Gassman, P. W., Campbell, T., White, M. J., Arnold, J. G., Srinivasan, R., Jha, M. K., Richardson, J. J., Moskal, L. M., Turner, R. E., & Rabalais, N. N. (2014). LUMINATE: linking agricultural land use, local water quality and Gulf of Mexico hypoxia. European Review of Agricultural Economics, 41(3), 431–459.
Kosari, S., Parsinejad, M., Mokhtaran, A., & Zebardast, S. (2024). Predicted feasibility and economic return of drainage water recycling in an arid region. Agricultural Water Management, 302, 108983.
Kröger, R., Holland, M. M., Moore, M. T., & Cooper, C. M. (2007). Plant senescence: A mechanism for nutrient release in temperate agricultural wetlands. Environmental Pollution, 146(1), 114–119.
Kröger, R., Scott, J. T., & Czarnecki, J. M. P. (2014). Denitrification potential of low-grade weirs and agricultural drainage ditch sediments in the Lower Mississippi Alluvial Valley. Ecological Engineering, 73, 168–175.
Kumwimba, M. N., Zhu, B., Muyembe, D. K., & Dzakpasu, M. (2017). Growth characteristics and nutrient removal capability of eco-ditch plants in mesocosm sediment receiving primary domestic wastewater. Environmental Science and Pollution Research, 24(30), 23926–23938.
Lampayan, R. M., Rejesus, R. M., Singleton, G. R., & Bouman, B. A. M. (2015). Adoption and economics of alternate wetting and drying water management for irrigated lowland rice. Field Crops Research, 170, 95–108.
Liu, F., Zhang, S., Luo, P., Zhuang, X., Chen, X., & Wu, J. (2018). Purification and reuse of non-point source wastewater via Myriophyllum-based integrative biotechnology: A review. Bioresource Technology, 248, 3–11.
Luo, P., Liu, F., Zhang, S., Li, H., Yao, R., Jiang, Q., Xiao, R., & Wu, J. (2018). Nitrogen removal and recovery from lagoon-pretreated swine wastewater by constructed wetlands under sustainable plant harvesting management. Bioresource Technology, 258, 247–254.
Moore, M. T., Bennett, E. R., Cooper, C. M., Smith, S., Farris, J. L., Drouillard, K. G., & Schulz, R. (2006). Influence of vegetation in mitigation of methyl parathion runoff. Environmental Pollution, 142(2), 288–294.
Navabian, M., Kouchaki Pastaki, K., & Esmaili Varaki, M. (2016). Evaluate the effectiveness of the phytoremediation method of removing phosphorus from agricultural drainage water (Case Study: Vetiver, Typha and Reed). Journal of water and soil conservation, 23(4), 187–202. (In persian).
Needelman, B. A., Kleinman, P. J. A., Strock, J. S., & Allen, A. L. (2007). Improved management of agricultural drainage ditches for water quality protection: An overview. Journal of Soil and Water Conservation, 62(4), 171–178. https://pure.psu.edu/en/publications/improved-management-of-agricultural-drainage-ditches-for-water-qu.
Nsenga Kumwimba, M., Meng, F., Iseyemi, O., Moore, M. T., Zhu, B., Tao, W., Liang, T. J., & Ilunga, L. (2018). Removal of non-point source pollutants from domestic sewage and agricultural runoff by vegetated drainage ditches (VDDs): Design, mechanism, management strategies, and future directions. Science of The Total Environment, 639, 742–759.
Reinhart, B., Frankenberger, J., Abendroth, L., Ahiablame, L., Bowling, L., Brown, L., Helmers, M., Jaynes, D. B., Jia, X., Kladivko, E., Nelson, K., Strock, J., Youssef, M., & Mn. (2016). Drainage Water Storage for Improved Resiliency and Environmental Performance of Agricultural Landscapes.
Scavia, D., David Allan, J., Arend, K. K., Bartell, S., Beletsky, D., Bosch, N. S., Brandt, S. B., Briland, R. D., Daloğlu, I., DePinto, J. V, Dolan, D. M., Evans, M. A., Farmer, T. M., Goto, D., Han, H., Höök, T. O., Knight, R., Ludsin, S. A., Mason, D., … Zhou, Y. (2014). Assessing and addressing the re-eutrophication of Lake Erie: Central basin hypoxia. Journal of Great Lakes Research, 40(2), 226–246.
Soana, E., Balestrini, R., Vincenzi, F., Bartoli, M., & Castaldelli, G. (2017). Mitigation of nitrogen pollution in vegetated ditches fed by nitrate-rich spring waters. Agriculture, Ecosystems & Environment, 243, 74–82.
Vymazal, J., & Březinová, T. D. (2018). Removal of nutrients, organics and suspended solids in vegetated agricultural drainage ditch. Ecological Engineering, 118, 97–103.
Wang, T., Zhu, B., & Zhou, M. (2019). Ecological ditch system for nutrient removal of rural domestic sewage in the hilly area of the central Sichuan Basin, China. Journal of Hydrology, 570, 839–849.
Zhang, S., Liu, F., Huang, Z., Xiao, R., Zhu, H., & Wu, J. (2020). Are vegetated drainage ditches effective for nitrogen removal under cold temperatures? Bioresource Technology, 301, 122744.
Zhang, S., Liu, F., Xiao, R., He, Y., & Wu, J. (2017). Nitrogen removal in Myriophyllum aquaticum wetland microcosms for swine wastewater treatment: 15N-labelled nitrogen mass balance analysis. Journal of the Science of Food and Agriculture, 97(2), 505–511.
Zhang, S., Liu, F., Xiao, R., Li, Y., He, Y., & Wu, J. (2016). Effects of vegetation on ammonium removal and nitrous oxide emissions from pilot-scale drainage ditches. Aquatic Botany, 130, 37–44.
Zhao, Y., Shu, X., Tu, Q., Yang, Y., Liu, C., Fu, D., Li, W., & Duan, C. (2020). Pollutant removal from agricultural drainage water using a novel double-layer ditch with biofilm carriers. Bioresource Technology, 310, 123344. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 206 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 198 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب