بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه استفاده از کودها و بقایای آلی در سیستمهای کشاورزی یک روش پایدار برای احیاء دوباره عناصر غذایی میباشد. بنابراین مدیریت استفاده از منابع طبیعی امری ضروری است. این مطالعه، تأثیر کود مرغی بر سینتیک رهاسازی پتاسیم و معادلات سینتیکی در خاکهای سطحی و زیرسطحی ایستگاه تحقیقات گردو تویسرکان را با استفاده از عصارهگیری متوالی با کلرید کلسیم 0/01 مولار و اسید مالئیک 0/01 مولار، در مدت زمان 168 ساعت مورد بررسی قرار داد. میانگین رهاسازی پتاسیم در تیمار شاهد 357/7 و در تیمار کود مرغی 858/5 میلیگرم بر کیلوگرم بهدست آمد که بهطور معناداری توانایی کود آلی و عصارهگیر آلی در رهاسازی پتاسیم بیشتر بود. بهترین معادلات توصیف کننده رهاسازی پتاسیم با هر دو عصارهگیر در خاکها تابعنمایی و الوویچ بودند، بنابراین میتوان نتیجه گرفت رهاسازی پتاسیم تحت فرایند پخشیدگی کنترل میشود.
کلمات کلیدی: ایستگاه تحقیقات گردو تویسرکان ، سینتیک رهاسازی پتاسیم، کود آلی.
مقدمه:
ایران با تولید %14/7 در مقام دوم تولید گردو در جهان جای دارد و شهرستان تویسرکان با تولید حدود 14هزارتن، قطب تولید گردو در کشور میباشد. پتاسیم یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاه بوده و از نظر فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی از مهم ترین کاتیونها در گیاهان بهشمار میآید. تغذیه مناسب با پتاسیم باعث افزایش کمیت و کیفیت آن میشود - ضرابی و جلالی، . - 1388
با وجود فراوانی پتاسیم در خاک، بر اساس خواص فیزیکوشیمیایی خاکها محتوای آن از جایی به جای دیگر متفاوت است . - Lalitha & Dhakshinamoorthy, 2014 - در طول فصل رشد گیاه، پتاسیم به شکل محلول از خاک سطحی و زیرسطحی جذب میشود و با تخلیه پتاسیم محلول خاک، شکلهای تبادلی و غیرتبادلی جایگزین آن میشوند - نجفی قیری، . - 1395 در خاکهای مناطق خشک و نیمهخشک قابلیت دسترسی پتاسیم و میزان متفاوت رهاسازی آن، یک مشکل بسیار جدی بهشمار میرود . - Jalali & varasteh Khanlari, 2014 - بهطور کلی ظرفیت رهاسازی پتاسیم از خاکها به عواملی مانند: نوع و مقدار رس، محتوای کربنات کلسیم و کربن آلی، عمق خاک بستگی دارد. یکی دیگر از عوامل مهم مدیریتی که میتواند بر توزیع پتاسیم اثر گذارد فعالیتهای انسان مانند: کشت و کوددهی و همچنین مواد اصلاح کننده خاک میباشد .al, 2011 -
عصارهگیرهای مختلفی در مطالعات رهاسازی پتاسیم مورد استفاده قرار میگیرد. در خاکهای آهکی کلسیم یک کاتیون بسیار معمول برای جایگزینی پتاسیم بین لایهای میباشد . - Jalali & Rowell, 2003 - همچنین طیف گستردهای از اسیدهای آلی با وزن مولکولی کم ازجمله: اسیدهای اگزالیک، سیتریک، مالونیک، مالئیک، استیک، مالیک، فرمیک، سوکسینیک، لاکتیک و فوماریک که از طریق تشکیل کمپلکسهای آلی _ فلزی موجب آسان شدن هوادیدگی کانیها و سنگها میشوند، درخاکها شناسایی شدهاند . - Fox & Comerford, 1990 -
استفاده از معادلات×سنتیک×رهاسازی×پتاسیم×در×خاک×میتواند×به×درک×بهتر× دسترسی×پتاسیم×برای×گیاهان×کمک×کند. گاهی چندین معادله بهطور کم و بیش یکسان قادر به توصیف دادههای سینتیکی هستند. معادلهای که دارای ضریب تبیین بزرگتر و خطای استاندارد کمتری باشد بهعنوان بهترین معادله در نظر گرفته میشود. تولید فشرده محصولات کشاورزی در مناطق خشک و نیمهخشک میتواند موجب تخلیه پتاسیم شود . - Jalali & varasteh Khanlari, 2014 -
با افزایش شدت برداشت، ارقام پربازده و استفاده بیشتر از کودهای نیتروژن و فسفر، نیاز به کاربرد کود پتاسیمی درحال افزایش است . - Rupa &et al, 2003 - اسیدهای آلی حاصل از تجزیه مواد آلی، میتوانند با عناصر کمپلکس تشکیل داده و با آزاد کردن پروتون، باعث تسهیل در هوادیدگی و رهاسازی عناصر کانیها گردد . - Lindroos & et al, 2003 - محتوا و مقدار رهاسازی پتاسیم در مواد آلی معمولا بیشتر از رهاسازی نیتروژن و فسفر میباشد و میتواند موجب تجمع آن در خاک، افزایش پتاسیل آبشویی آن به آبهای زیرزمینی و یا جذب توسط گیاهان گردد . - Jalali, 2011 - استفاده از مواد آلی به عنوان اصلاحکننده خاک، استراتژی مدیریتی مهمی است که میتواند به بهبود و بالا بردن ویژگیهای کیفی خاک و تغییر چرخه مواد مغذی خاک بیانجامد . - Oliveira & et al., 2015 - استفاده از مواد آلی مشتق شده از دام یا گیاهان در سراسر جهان باعث بهبود حاصلخیزی خاک شده و پتانسیل بهرهوری از خاکهای فقیر از مواد مغذی را بالا میبرد . - Tejada & Benítez, 2014 - کاربرد گسترده کودهای شیمیایی در ایران سبب مشکلات جدی زیست محیطی شده است. کود مرغی یکی از منابع کودهای آلی محسوب میشود. با افزایش صنعت مرغداری در استان همدان مقادیر زیادی از ضایعات مرغداری تولید میشود که در جهت افزایش حاصلخیزی خاک مورد استفاده قرار میگیرند. هدف از این مطالعه بررسی اثرات افزودن مواد آلی بر روی سینتیک رهاسازی پتاسیم و مدلهای سینتیکی در خاک مورد مطالعه میباشد.
مواد و روشها
در ابتدا نمونههای مرکب بهطور تصادفی از خاک سطحی و زیرسطحی 0-30 - و 30 -60 سانتیمتری - ایستگاه تحقیقات گردو تویسرکان تهیه گردید. نمونههای خاک پس از هوا خشک شدن از الک 2 میلیمتری عبور داده شدند و به آزمایشگاه منتقل شدند. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکها شامل بافت خاک به روش هیدرومتری، پیاچ و هدایت الکتریکی در عصاره 1:5، ظرفیت تبادل کاتیونی به روش استات آمونیوم یک نرمال، کربنات کلسیم معادل به روش تیتراسیون با هیدروکسید سدیم و درصد ماده آلی خاک نیز به روش والکی و بلاک اندازهگیری شدند. کانیشناسی نیز با استفاده از پراش پرتو ایکس صورت گرفت. کود مرغی نیز پس از هوا خشک شدن، از الک 2 میلیمتری عبور داده شد. سپس به هر یک از نمونههای خاک سه درصد کود مرغی اضافه شد و به خوبی مخلوط گردید. تیمار شاهد نیز بدون اضافه کردن کود آماده شد. پس از اتمام دوره انکوباسیون - یک ماه - نمونهها هوا خشک شده و از الک 2 میلیمتری عبور داده شدند و جهت انجام آزمایشهای رهاسازی آماده گردیدند. به منظور بررسی روند رهاسازی پتاسیم نسبت 1 به 20 خاک به عصارهگیرهای 0/01 مولار کلرید کلسیم و 0/01 مولار اسید مالئیک تهیه شد و در فاصلههای زمانی 168 ،96، 48، 3،24 ،0/5 ساعت عصارهگیری گردید. در پایان با استفاده از نرم افزار اکسل رهاسازی پتاسیم نسبت به زمان با معادلات سینتیکی شامل: مرتبه اول، الوویچ ساده شده، پخشیدگی پارابولیک و تابع نمایی برازش داده شد که به شرح زیر میباشند.
- 1 - مرتبه اول Ln - K 0 - Kt - = a – bt
- 2 - الوویچ ساده شده Kt = a + blnt
- 3 - پخشیدگی پارابولیک Kt = a + bt1/2
- 4 - × تابع نمایی LnK t = lna + blnt
درهمه معادلات ، : K t مقدار پتاسیم تجمعی رها شده در زمان t - برحسب میلیگرم بر کیلوگرم خاک - ، :K0 بیشترین مقدار پتاسیم رهاشده در زمان t - برحسب میلیگرم بر کیلوگرم خاک - ، :t زمان - برحسب ساعت یا دقیقه - و a و س:b ضرایب سرعت معادلههای سینتیکی میباشند. جهت بررسی معادلههای سینتیکی از ضریب تعیین - R 2 - و خطای استاندارد - SE - استفاده میشود.خطای استاندارد - SE - با استفاده از رابطه - 5 - محاسبه شد: در این معادله kt وk * به ترتیب نشان دهنده مقدارپتاسیم اندازه گیری و محاسبه شده به وسیله معادله در زمان t و n تعداد دفعات عصارهگیری - n=6 - میباشد.
بحث و نتایج
برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکهای مورد مطالعه در جدول - 1 - ارائه شده است - شهرام، . - 1393 نتایج کانی شناسی نشان داد که ترتیب فراوانی کانیهای پتاسیمی در خاک سطحی: کوارتز < بیوتیت <ایلیت < آلبیت < کلریت < اورتوکلاز و درخاک زیرسطحی: کوارتز×<×مسکویت×<×بیوتیت×<×اورتوکلاز×<×آلبیت×<×کلریت×<×کائولینیت میباشد؟
جدول - - 1 خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک های مورد مطالعه
- روند رهاسازی پتاسیم توسط عصاره گیر کلرید کلسیم 0/01 مولار و اسید مالئیک 0/01 مولار در تیمار شاهد و تیمار کود مرغی:
در جدول - 2 - و شکل - 1 - مقدار تجمعی یا کل پتاسیم رهاشده توسط دو عصارهگیر درخاکهای تیمار شاهد و تیمار کود مرغی نشان داده شده است. دامنه تغییرات پتاسیم رهاشده بعد از 168 ساعت در خاکها از 245/6 تا 1212/8 میلیگرم بر کیلوگرم بود. کمترین رهاسازی مربوط به خاک زیرسطحی تیمار شاهد با عصارهگیر کلرید کلسیم و بیشترین مربوط به خاک سطحی تیمار کود مرغی با عصارهگیر آلی میباشد. تفاوت در میزان تخلیه پتاسیم در خاکها را میتوان به دلیل تفاوت در نوع و مقدار کانیها و میزان ماده آلی آنها نسبت داد - بحرینی طوحان و همکاران، . - 1389
نتایج مقایسات آماری میانگین - جدول - 2 نشان میدهد که بین مقدار پتاسیم تجمعی رهاسازی شده در هر دو تیمار و هر دو عصارهگیر در خاکهای سطحی و زیرسطحی تفاوت معناداری وجود دارد. همچنین میانگین رهاسازی پتاسیم بااستفاده از عصارهگیر اسید مالئیک و کلریدکلسیم به ترتیب 702/3 و 513/8 میلیگرم بر کیلوگرم بود که به طور معناداری رهاسازی با عصارهگیر آلی - اسیدمالئیک - بیشتر از کلرید کلسیم است - جدول - 2 میباشد. درصد مواد آلی بیشتر و همچنین غالب بودن کانی تری اکتاهدرال - بیوتیت - در خاک سطحی که با سرعت بیشتری پتاسیم را در مقایسه با کانی غالب دیاکتاهدرال - مسکویت - موجود درخاک زیرسطحی آزاد میکند، میتواند دلیل رهاسازی بیشتر پتاسیم باشد . - Mortland,1958 - بسیاری از محققان نیز گزارش نمودند که خاکهای سطحی نسبت به خاکهای زیرسطحی درصد بالایی از کل پتاسیم جذب شده توسط گیاهان را تأمین مینمایند . - Kuhlmann, 1990 - همچنین نتایج نشان از قدرت بالاتر کود آلی و عصارهگیر آلی برای رهاسازی و فراهمی پتاسیم خاک دارد. تیمار کردن نمونهها با کود مرغی به طور قابل توجهی میزان رهاسازی پتاسیم را از نمونه ها افزایش داد - میانگین رهاسازی پتاسیم درتیمار شاهد 357/7 ، تیمار کود مرغی 858/5 میلیگرم برکیلوگرم - .
عصاره گیر آلی و ماده آلی با وجود اسیدهای آلی میتوانند با تشکیل کمپلکس با عناصر موجب هوادیدگی بیشتر کانیها و رهاسازی بیشتر عناصر گردند . - Lindroos & et al, 2003 - جلالی - - 2011 نیز در خاکهای مورد مطالعه خود مقدار رهاسازی پتاسیم بیشتری را در استفاده از کود آلی گزارش کرد و بیان نمود که معمولا مقدار و محتوای رهاسازی پتاسیم از بقایای آلی بیشتر از نیتروژن و فسفر است و همچنین بقایای آلی به بخشی از مواد آلی خاک تبدیل شده که موجب رهاسازی آهسته مواد غذایی به خاک و بهبود ساختمان خاک میگردد. بهطور کلی کاربرد پسماندهای آلی باعث افزایش غلظت بسیاری از عناصر در خاک میشود و همراه با تجزیه مواد آلی، سبب انحلال و تحرک عناصر غذایی به شکل قابل دسترس گیاه میگردد - McBride, . - 1995
همچنین در مطالعه کینگری و همکاران - 1994 - در خاکهایی که در آنها از کود مرغی استفاده شده بود، مقدار بالایی از پتاسیم مشاهده شد. بیشتر مطالعات انجام گرفته، نشان دادهاند که میزان رهاسازی عصارهگیر آلی بالاتر از کلرید کلسیم بوده است . - Pohlman & Mc Coll, 1986; Najafi Ghiri & et al., 2013; Jalali & Zarabi, 2006 -
