دانلود مقاله روابط خاک و گیاه

word قابل ویرایش
45 صفحه
11700 تومان
117,000 ریال – خرید و دانلود

منابع:
نویسنده: هورست مارشنر- کتاب تغذیه معدنی گیاهان آلی
برگردانندگان:
دکتر بهمن خلد برین
طاهره اسلام زاده
اعضای هیئت علمی بخش زیست شناسی
دانشکده علوم دانشگاه شیراز

استفاده شده از سایت . com خاکشناسی ایران
. com خانه زیست ایران

فراهم بودن مواد غذایی در خاک ها
تجزیه‌ی شیمیایی خاک
سرراست ترین راه تعیین فراهم بودن مواد غذایی در خاک، اندازه گیری واکنش های رشد گیاه، با استفاده از آزمایش های کوددهی در مزرعه است. اما این روش وقت گیر بوده یافته های آن به آسانی قابل تعمیم از یک جا به جایی دیگر نیست. برعکس، تجزیه‌ی شیمیایی خاک، آزمایش خاک روشی به نسبت سریع و با صرفه برای دریافت اطلاعات درباره‌ی فراهم بودن غذا در خاک، به عنوان مبنای تجویز استفاده از کودهاست. روش آزمایش خاک سالهای سال در کشاورزی و باغبانی با موفقیت نسبی به کار گرفته شده است. کارایی این روش با میزان همخوانی و هماهنگی اطلاعات به دست آمده با آزمایش های کوددهی مزرعه و نیز با شیوه‌ی بیان و تفسیر تجزیه انجام شده، پیوند نزدیک دارد. در بیشتر موارد، انتظارات، بیشتر از اندازه‌ی کارایی آزمایش های خاک است. در این فصل از دلایل این دوگانگی با تکیه بر فسفر و پتاسیم،‌ به تفصیل گفت و گو خواهد شد.

روش آزمایش خاک از گستره ای وسیع از روش های متداول عصاره گیری مانند اشکال گوناگون اسیدهای رقیق، نمک ها یا عواملی بهره می گیرد، که ترکیبات پیچیده ایجاد می‌کنند. بسته به روش مورد استفاده، میزان کاملا متفاوت از مواد غذایی گیاه استخراج می شود. همچنان که در مورد فسفر، در جدول ۱-۱۳ آمده است. به عنوان راهنما، یک میلی گرم فسفر در ۱۰۰ گرم خاک می تواند برابر حدود ۳۰ کیلوگرم فسفر در هکتار در یک پروفیل با ژرفای ۲۰ سانتی متر در نظر گرفته شود (وزن مخصوص خاک ۵/۱ = ۳ میلیون کیلوگرم خاک در هکتار). کدام روش باید برای تشخیص فراهم بودن یک ماده‌ی غذایی کانی و به وسیله‌ی آزمایش های رشد برای پیش بینی واکنش گیاه در برابر کود ارزیابی شود.

جدول ۱
در بیشتر موارد، چند روش به یک میزان برای آزمایش خاک در مورد یک گونه‌ی ویژه‌ی غذایی کانی مناسب هستند (۱۹۲۱). برای نمونه، برای فسفر، با وجود میزان گوناگون فسفر استخراج شده، روش های استخراج آبی می تواند به همان میزان برای تعیین مناسب باشد که روش استخراج با اسیدهای رقیق شده (۱۶۳۷). به هر حال، به دلایل گوناگون، پیش بینی واکنش در برابر کود، بر پایه‌ی تجزیه‌ی شیمیایی خاک به تنهایی رضایت بخش نیست: به این دلیل که تنها ظرفیت بالقوه‌ی یک خاک را برای ذخیره‌ی غذاهای گیاه بیان می کند؛ به اندازه‌ی کافی و به طور خاص، تحرک مواد را در خاک نشان نمی دهد، هیچ اطلاعاتی را در رابطه با عوامل گیاهی، مانند رشد ریشه و تغییراتی که در فضای مجاور ریشه به وسیله‌ی ریشه به وجود می آید و نقش تعیین کننده در جذب غذاها در شرایط مزرعه دارند، بیان نمی کند. در سه بخش زیر، از این عوامل چکیده وار گفت و گو می شود. در آغاز، از میزان فراهم بودن مواد غذایی در رابطه با تحرک و رشد ریشه گفت و گو می شود.
حرکت مواد غذایی به سطح ریشه

اصول محاسبات
اهمیت تحرک مواد غذایی در خاک در مهیا بودن آنها برای گیاهان، نخستین بار از سوی باربر (۱۹۶۲) تاکید شد. برداشت او بر پایه‌ی سه جزو استوار بود: برخورد ریشه‌ها با مواد غذایی، حرکت توده ای و انتشار (نگاره‌ی ۱). با نفوذ ریشه ها به درون خاک، ریشه به درون فضاهایی حرکت می‌کند که بیشتر از سوی خاک با عناصر غذایی آماده اشغال بوده است. برای نمونه، بر سطوح رس چسبیده اند. سطوح ریشه در این فرایند جابه جایی با مواد غذایی تماس نزدیک پیدا می‌کنند (برخورد می کنند). فنی و آوراستریت (۱۹۳۹)، فرایند داد و ستد تماسی را برای جذب کاتیون بدون جابه جایی از درون محلول خاک ارایه دادند. باربر (۱۹۶۶)، این فرایند جابه جایی را به شیوه ای کلی تر، به عنوان عاملی بیان می کند، که می تواند در رفع نیاز همه‌ی غذاهای کانی گیاهان نقش داشته باشد.

محاسبات برخورد ریشه ها بر پایه‌ی:
الف- میزان مواد غذایی آماده در حجمی از خاک که به وسیله‌ی ریشه ها اشغال شده اند.
ب- حجم ریشه، به عنوان درصدی از کل حجم خاک- به طور میانگین یک درصد از حجم خاک سطحی.
پ- نسبتی از کل حجم خاک، که به وسیله حفره های خاک اشغال شده است (به طور میانگین ۵۰ درصد).

نگاره‌ی ۱- نمودار نمایی حرکت عناصر کانی به سطح ریشه گیاهان خاکزی. (۱) برخورد: جایگزینی حجم خاک به وسیله حجم ریشه (جذب بدون ترابری). (۲) جریان توده ای: ترابری توده‌ی محلول خاک در جهت شیب پتانسیل آب (کشیده شده به وسیله‌ی تعرق). (۳). انتشار: ترابری مواد غذایی در جهت شیب غلظت . ۰ = مواد غذایی آماده (آنطور که برای نمونه به وسیله‌ی آزمایش خاک تعیین شده است)

جزو دوم حرکت توده ای آب و غذاهای محلول به سطح ریشه، که به وسیله‌ی جریان تعرقی گیاهان انجام می شود. براورد کمیت غذاهایی که با حرکت توده ای برای گیاهان فراهم هستند، بر پایه‌ی غلظت ماده‌ی غذایی در محلول خاک و میزان آب تعرق بر مبنای واحد وزن بافت های بخش هوایی گیاه (ضریب تعرق، برای نمونه ۳۰۰ تا ۶۰۰ لیتر آب بر کیلوگرم وزن خشک ساقه) یا در هر هکتار فراورده. نقش انتشار برای رساندن غذاها به سطح ریشه قابل اندازه گیری مستقیم نیست، اما بایستی با محاسبه‌ی تفاضل میان کل مواد غذایی جذب شده به وسیله‌ی گیاهان و میزانی، که از راه برخورد ریشه ها و حرکت توده ای جذب می شود تعیین می گردد.
نمونه ای از این محاسبه، در جدول ۲-۱۳، ارایه شده است. آشکار است که در این خاک، حرکت توده ای سهم اصلی را در فراهم کردن کلسیم و منیزیوم داراست، در حالی که فراهم کردن پتاسیم و فسفر، عمدتا به انتشار وابسته است. افزون بر این، فراهم آوری کلسیم و منیزیوم با حرکت توده ای بیشتر از میزان جذب شده است، و بنابراین انتظار می رود این مواد غذایی در سطح ریشه انباشته شده باشند. یافته های همانند آنچه که در جدول ۲ ارایه شده، به وسیله‌ی دیگر نگارندگان به دست آمده است (مانند منگل و همکاران . ۱۹۶۹)

جدول ۲

عبارت برخورد ریشه ها ، از سوی بروستر و تینکر (۱۹۷۰۹، مورد انتقاد قرار گرفته است. بر پایه‌ی یک الگوی پویا ، اثرات رشد در مفهوم انتشار گنجانده شده اند. حرکت مواد محلول در دستگاه خاک- ریشه، تنها بر دو جزو: حرکت توده ای و انتشار، متمرکز است (۹۷ و ۱۳۵۴). شرایط حد فاصل خاک- ریشه با شرایط نقاطی با کمی فاصله از ریشه، از دیدگاههای گوناگون تفاوت چشمگیر دارند. این شرایط به وسیله‌ی یک الگوی مکانیکی که ریشه را تنها به عنوان مخزنی برای دریافت مواد غذایی کانی که به وسیله‌ی حرکت توده ای و یا انتشار به آن رسیده اند، بررسی می کند، به اندازه‌ی کافی توجیه‌شدنی نیست.

غلظت مواد غذایی کانی در محلول خاک
غلظت مواد غذایی کانی در محلول خاک در دامنه‌ای گسترده تغییر می‌کند و به عواملی مانند رطوبت خاک، ph ، ظرفیت داد و ستد کاتیونی، پتانسیل رداکس، میزان مواد ‎آلی، فعالیت میکروبی خاک و کاربرد کودها بستگی دارد. نگاره‌ی ۲، غلظت تعادلی عناصر غذایی پرمصرف در محلول های خاک مناطق کشاورزی و باغبانی را نشان می دهد.

نگاره‌ی ۲- توزیع فراوانی غلظت های تعادلی عناصر غذایی در محلول های خاک مناطق زراعی و باغبانی (برگرفته از منبع ۵۰ با اجازه‌ی CRC Press, Inc).
غلظت مواد کانی در محلول خاک. نمایه ای برای پویایی عناصر، هم به سوی سطح ریشه و هم در جهت عمودی است (یعنی این که در آب و هوای مرطوب، پتانسیل آبشویی را نشان می دهد). در مقایسه با غلظت دیگر عناصر، غلظت فسفر به گونه ای چشمگیر پایین است (نگاره‌ی ۲)، بنابراین آبشویی در خاک های کانی یا کلاً جابه جایی با حرکت توده ای به سطوح ریشه، از اهمیتی ناچیز برخوردار است. برخلاف دیگر آنیون‌ها، مانند نیترات و سولفات، برهم کنش فسفات با سطوح فعال سسکویی اکسیدها و اکسی هیدرات های کانی های رس شدید است؛ میان ۲۰ تا ۷۰ درصد فسفات موجود در محلول خاک، ممکن است به شکل پیوند با مواد آلی باشد (۱۹۸۱).
نه تنها غلظت مواد کانی در محلول خاک (به اصطلاح، شدت)، بلکه نیز توان تامپونی (به اصطلاح، ظرفیت) یک خاک برای تغذیه‌ی کانی اهمیت بسیار دارد. توان تامپونی میزان مواد غذایی جذب شده را بر سطح بخش جامد و یا چسبیده به طور زودگذر برروی ساختمان های آلی و آنچه در محلول خاک است، نشان می دهد. توان تامپونی، به ویژه و نیز سرعت رهاسازی مواد غذایی از فاز جامد به محلول خاک را تعیین می‌کند. از آنجا که نیترات (و کلرید)، ترکیبات غیرمحلول را با اجزای خاک تشکیل نمی دهد، غلظت آن در محلول خاک دارای نوسانات زیاد است.

غلظت در محلول خاک، به ویژه کاتیون ها، به مقدار زیاد تحت اثر Ph و بسته به نوع کاتیون، نیز تحت اثر پتانسیل رداکس قرار می گیرد. با کاهش pH و یا پتانسیل رداکس، غلظت عناصر غذایی کم مصر‏ف، مانند منگنز، آهن، روی و مس، به میزان مختلفی افزایش می یابد (۱۷۱۶ ، ۷۷، ۱۶۱۷).
کلات شدن با ترکیبات آلی با جرم مولکولی پایین، عاملی دیگر است، که بر غلظت کاتیون های کم مصرف در محلول خاک و جابه جایی آنها به سطوح ریشه به وسیله‌ی جریان توده ای و انتشار اثری به سزا دارد. در محلول های خاک های آهکی، میان ۴۰ تا ۷۵ درصد روی و ۹۸ تا ۹۹ درصد مس در ترکیبات آلی پیچیده یافت شده اند (۸۰۴ و ۱۶۱۷). میزان در منگنز کمپلکس شده از ۸۴ تا ۹۹ درصد تغییر می‌کند (۶۰۰)، و در pH بالای خاک، ممکن است به ۴۰ درصد کاهش یابد (۱۶۱۷). اهمیت عناصر غذایی کم مصرف برای گیاهان که به شکل کمپلکس درآمده است، در محلول خاک، به ویژه در خاک های آهکی آشکار است، و نیز با این حقیقت هماهنگی دارد، که عصاره گیری خاک به وسیله‌ی کلات های مصنوعی، آزمون خاک مناسبی برای تعیین عناصر غذایی کم مصرف قابل استفاده هستند (۱۰۹۷).

به هر حال، غالباً میان غلظت عناصر غذایی کم مصرف کلات شده در محلول خاک از سویی و میزان فراهم بودن این عناصر کم مصرف بر مبنای میزان جذب آنها به وسیله‌ی گیاه، از سوی دیگر، همبستگی ضعیفی وجود دارد (۶۲۷). به این دلیل که ترکیبات پیچیده‌ی آلی فلزی در محلول خاک، هم از نظر بار الکتریکی متفاوت هستند [دارای بار منفی، بدون بار یا دارای بار مثبت هستند (۱۷۱۶)] هم از نظر اندازه، به طور کلی، میزان جذب کاتیون های فلزی ترکیبات آلی فلزدار کمتر از جذب کاتیون های آزاد است و همراه با افزایش اندازه‌ی لیگاند آلی، کاهش می یابد، همان گونه که این موضوع درباره‌ی مس روشن شده است (۸۸۱).

جدول ۳ نشان می دهد که کلات کردن کاتیون های کم مصرف و به ویژه نیکل، اثراتی دیگر بر میزان فراهم بودن این عناصر برای گیاهان لوبیا دارد، بر پایه‌ی این که آیا این کلات کننده به محلول غذایی یا به خاک افزوده شده باشد. در محلول های غذایی تهویه شده یا محلول های متلاطم، کلات کردن (بجز آهن) غلظت و یا تحرک این کاتیون ها را افزایش نمی دهد، بلکه اثر منفی بر جذب می گذارد. برعکس، در خاک هایی که عمده‌ی عوامل محدود کننده، غلظت پایین و در نتیجه میزان تحرک (مانند جابه جایی به سطح ریشه) است، کلات کردن، به میزانی قابل توجه، موجب افزایش فراهم بودن کاتیون های عناصر کم مصرف و نیز نیکل برای گیاهان می شود.

جدول ۳

نقش حرکت توده ای
محاسبات سهم حرکت توده ای در فراهم کردن مواد غذایی گیاهان رشد یافته در مزرعه هم بر پایه‌ی اطلاعات مشروح مربوط به غلظت مواد غذایی محلول خاک در طول فصل رشد و هم بر میزان آب مصرفی گیاهان بررسی می شود. یافته های این آزمایش ها، در جدول ۴ ارائه شده است. بر پایه‌ی میزان میانگین برای همه‌ی فصل رشد، سهم حرکت توده ای، نه تنها میان مواد غذایی کانی،‌ بلکه میان گونه ای گیاهی نیز متفاوت است (به دلیل اختلاف در میزان تعرق و یا میزان جذب یک ماده‌ی غذایی کانی خاص). اثر جریان توده ای برای فراهم آوری همه‌ی مواد غذایی، تنها در خاک پودزول ، که یک خاک شنی با میزان تحرک زیاد مواد غذایی است، بیشتر از اندازه‌ی کافی است. برعکس، در خاک لووی زول خاکی لومی شنی با غلظت تعادلی پایین پتانیم در محلول خاک است حرکت توده ای اهمیتی در فراهم آوری پتاسیم ندارد. افزون بر این، میزان رساندن نیترات به وسیله‌ی حرکت توده ای برای گندم بهاره در چنین خاکی، تنها ۴۰ درصد کل ازت جذب شده را تشکیل می دهد. فراهم کردن نیترات به میزان زیاد برای چغندر قند به وسیله‌ی جریان توده ای در این خاک، بیشتر جنبه‌ی استثنا دارد تا یک روال متداول. بر پایه ی اطلاعات جدول ۴ می توان انباشتگی قابل توجه کلسیم و منیزیوم را در سطح ریشه پیش بینی کرد.

جدول ۴

هیچ اطلاعاتی درباره‌ی فسفر، در جدول ۴ ارایه نشده، اما براورد کلی می تواند انجام گیرد. میزان آب تبخیر شده به وسیله‌ی یک گیاه زراعی، میان دو تا چهار میلیون لیتر بر هکتار، متغیر است (۱۹۸۳؛ ۹۴). به فرض این که غلظت فسفر در محلول خاک پنج میکرومولار (۱۵/۰ میلی گرم در لیتر) و میزان کل مصرف آب به وسیله‌ی تعرق در این گیاه زراعی سه میلیون لیتر باشد، فراهم آوری فسفر به وسیله‌ی جریان توده ای، در حدود ۴۵/۰ کیلوگرم محاسبه می شود که برابر حدود دو تا سه درصد کل نیاز یک گیاه زراعی است.

اثر جریان توده ای، به گونه‌ی گیاه بستگی دارد (جدول ۴) و برای نمونه، برای پتاسیم در پیاز بیشتر از ذرت است. چون ریشه های پیاز سرعت جذب آب بیشتر در واحد طول دارند. (۷۲) سهم نسبی جریان توده ای با سن گیاه (۲۱۵) و با رطوبت نسبی یعنی میزان تعرق نیز تغییر می‌کند (۴۷۹).

هنگامی که پتانسیل آب خاک بالاست (برای نمونه، در ظرفیت مزرعه)، جریان توده ای محدود نشده، میزانی همانند از پتانسیل آب در سطح ریشه ایجاد می‌کند. با کاهش پتانسیل آب خاک (منفی تر شدن آن)، سرعت جذب آب به وسیله‌ی ریشه ممکن است از میزان فراهم آوری آب به وسیله‌ی جریان توده بیشتر گردد و سپس خاک ممکن است خشک شود. این مسئله پیرامون ریشه ها و به ویژه زمانی مشاهده می شود که، میزان تعرق بالاست (۱۳۵۴)، و اغلب در طول فصل رشد در خاک سطحی رخ می دهد. بنابراین، در شرایط مزرعه طرح بارندگی (یا دور آبیاری) اثری مهم بر نقش حرکت توده در فراهم آوری مواد غذایی داراست.

چون جریان توده ای و انتشار به سوی ریشه معمولا همزمان انجام می شود، امکان جداسازی دقیق این دو فرایند وجود ندارد. برای تعریف میزان مواد محلول جابه جا شده به ریشه به وسیله‌ی جریان توده ای، بروستر و تینکر (۱۹۷۰)، عبارت «جریان توده ای ظاهری» را پیشنهاد کرده اند (۱۳۵۴).
نقش انتشار
انتشار، نیروی محرک اصلی دست کم برای حرکت فسفر و پتاسیم به سطح ریشه است. برخلاف جریان توده ای، انتشار عامل مهم تحرک یونی درست در مجاورت سطح ریشه است و بنابراین، نه تنها در شرایط خاک، بلکه با عوامل گیاهی مانند رشد ریشه و مساحت ریشه ارتباط نزدیک دارد.
جزو مهم ضریب انتشار مؤثر De می تواند به صورت فرمول ساده‌ شده‌ی زیر خلاصه شود:
(۱)
که D1 ضریب انتشار ماده‌ی غذایی در محلول آزاد، بخشی از حجم خاک، که به وسیله‌ی محلول اشغال شده (سطح مقطع انتشار)؛ F1 ضریب پایداری است، که ناشی از مسیر پیچ و خم دار یون ها و دیگر مواد محلول از خلال حفره های خاک و افزایش طول مسیر و در نتیجه، کاهش شیب غلظت و نیز شامل افزایش چسبندگی آب و جذب سطحی یا دافعه‌ی آنیون ها و افزایش dC1/ dC ، یعنی شیب غلظت ، به ترتیب میان غلظت محلول خاک (C1) و مقدار ماده غذایی که در انتشار شرکت می‌کند (C) .
عوامل خاک
به طور کلی، غلظت پتاسیم و فسفر در سطح ریشه، بسیار کمتر از توده‌ی خاک است، که این موضوع، شیب غلظت خاصی را پیرامون ریشه ایجاد می کند، همچنان که در نگاره‌ی ۳ نشان داده شده است، با افزایش غلظت پتاسیم در خاک، ضریب انتشار آن افزایش می یابد. دامنه‌ی کاهش مواد غذایی پیرامون ریشه‌ی گیاهان، منطقه تحلیل نیز از حدود چهار میلی متر در خاک (تحلیل یافته در اثر کشت انبوه)، تا حدود شش میلی متر و ۱۰ میلی متر، به ترتیب در خاک های بدون کود و کود داده شده. افزایش می یابد. بنابراین، افزایش میزان پتاسیم قابل داد و ستد با استفاده از کود، فراهم آوری پتاسیم از راه انتشار را بیشتر از میزانی افزایش می دهد که از راه افزایش پتاسیم قابل داد و ستد تنها در واحد وزن خاک انتظار می رود. این موضوع از سوی کوخن بوخن و جونک (۱۹۸۴)، در یک آزمایش کاربرد کود با منداب نشان داده شد، که میزان پتاسیم قابل داد و ستد در واحد وزن خشک با ضریب در حدود چهار افزایش می یابد، در حالی که میزان پتاسیم قابل داد وستد که با انتشار به سطح ریشه می رسد، با ضریب در حدود ۲۰ افزایش می یافت. کاربرد NaCl یا MgCl2 نیز دامنه‌ی تحلیل و بنابراین رسیدن پتاسیم به سطح ریشه را افزایش می داد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 11700 تومان در 45 صفحه
117,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد