بخشی از مقاله
چکیده
هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکها و کانیهای رسی و همچنین اثر تری و خشکی متناوب بر میزان تثبیت پتاسیم در اراضی دشت کاکان استان کهگیلویه و بویراحمد بود. برای اندازهگیری مقدار تثبیت پتاسیم، چهار سطح پتاسیم به نمونهها اضافه شد و این نمونهها بهصورت متوالی 24 ساعت تکان و پس از آن، به مدت 24 ساعت در دمای 50 درجه سلسیوس خشک شدند.
این عمل سه بار تکرار گردید. دسته دیگری از نمونهها نیز به همین روش مورد تیمار قرار گرفتند اما به جای قرار گرفتن در آون و خشک شدن، در دمای اتاق به حالت تعادل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تثبیت پتاسیم در حالت عادی و تری و خشکی با ظرفیت تبادل کاتیونی و مقدار رس همبستگی مثبت و با کربن آلی در هر دو حالت همبستگی منفی دارد. همچنین افقهای سطحی به دلیل داشتن ماده آلی بیشتر و اسمکتایت کمتر، مقدار کمتری پتاسیم تثبیت کردند.
مقدمه
فاکتورهای متعددی بر روی تثبیت پتاسیم مؤثرند. این عوامل شامل نوع و مقدار رس در خاک، تری و خشکی، یخ زدن و ذوب شدن، pH خاک، کاربرد کودهای پتاسیمی، مقدار رطوبت خاک و غلظت پتاسیم در مقایسه با سایر کاتیون ها مانند کلسیم و منیزیم هستند .
همچنین اثر ماده آلی خاک بر فرآیند تثبیت پتاسیم در خاکها نیز اثبات شده است. مکانیسم تأثیر ماده آلی به طور کامل مشخص نشده است و نظرات مختلفی توسط محققان مختلف ارایه شده است. جانشینی پتاسیم بینلایهای توسط بخش آمونیمی ملکولهای آلی Mortland, 1986 - - ، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی خاک - Malavolta, 1985 - و نهایتاً انحلال کانیهای حاوی پتاسیم و آزادسازی این عنصر از آنها.
از جمله نظریات محققان در مورد چگونگی تأثیر مواد آلی بر کاهش تثبیت پتاسیم خاک ها میباشند. از سه کانی مسؤول تثبیت پتاسیمدر خاک معمولاً ورمیکولیت مسؤول تثبیت پتاسیم در خاک های اسیدی است و میکاهای هوادیده هم در شرایط خشکی و هم مرطوب پتاسیم را تثبیت میکند؛ در حالیکه اسمکتایتها فقط در شرایط خشکی باعث تثبیت پتاسیم میشوند - . - Sparks, 2000 مشخص شده است که کانیهای ورمیکولیت و اسمکتایت، به دلیل دارا بودن سطح ویژه بیشتر و همچنین بار منفی لایهای بیشتر در مقایسه با سایر کانی های 2:1 توانایی تثبیت پتاسیم بیشتری را دارند
پژوهشگران زیادی ارتباط بین دهیدراتاسیون فضاهای بینلایه ای کانیها و تثبیت پتاسیم را گزارش کردهاند. آنها به این نتیجه رسیدند که نمونههایی که دائما مرطوب بودند نسبت به نمونههایی که تیمار خشکی یا حرارت داشتند تمایل کمتری برای تثبیت پتاسیم نشان دادند. این الگو برای خاکهای گوناگون و کانیهای رسی متفاوت برای پتاسیم و آمونیم انجام و نتایج آنها اثبات شده است. Martin et al, - 1945 - این باور را داشتند که افزایش تثبیت پتاسیم تیمار خشکی به دلیل افزایش غلظت نمک های محلول است. ولی محققان دیگر از جمله Volk - 1934 - ، با انجام آزمایشی مبنی بر افزایش پتاسیم در محلول خاک، مشاهده کردند که بدون تیمار خشکی تثبیتی انجام نمیشود و نتیجه گرفتند که تأثیر تیمار خشکی بر تثبیت پتاسیم بسیار بیشتر از افزایش غلظت پتاسیم محلول خاک میباشد.
همچنین تری و خشکی متناوب نمونهها باعث افزایش تثبیت پتاسیم اضافه شده به خاک میشود؛ به طوریکه با افزایش تعداد چرخه تری و خشکی، مقدار تثبیت نیز اقزایش مییابد. درحالیکه دهیدراتاسیون برای تثبیت پتاسیم لازم است، حضور آب نیز برای فراهم کردن شرایط پخشیدگی پتاسیم به درون لایههای کانیها مورد نیاز است. Rees et al, - 2013 - ، با انکوبیت کردن نمونهها و بررسی اثر تری و خشکی بر تثبیت، گزارش کردند که در خاکهای مطالعه شده، خشک شدن باعث افزایش پتانسیل تثبیت پتاسیم شده است.
هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاکها و کانیهای رسی و همچنین اثر تری و خشکی متناوب بر میزان تثبیت پتاسیم در اراضی دشت کاکان استان کهگیلویه و بویراحمد بود.
مواد و روشها
وضعیت آب و هوایی
منطقه با استفاده از آمار هواشناسی ایستگاه های تبخیرسنجی کهمر - واقع در دشت کاکان - و سینوپتیک یاسوج انجام شد. براساس اطلاعات هواشناسی، دشت مورد مطالعه دارای زمستانهای مرطوب و خیلی سرد و یخبندان و تابستانهای خشک و معتدل می باشد که طبقهبندی اقلیم آن بر اساس دو مارتن بسیار مرطوب و به روش آمبرژه مرطوب می باشد. میانگین بارندگی سالانه حدود 1000 میلیمتر و میانگین درجه حرارت سالانه11/2 درجه سانتیگراد است. رژیم های رطوبتی و حرارتی خاک های منطقه به ترتیب زریک و مزیک میباشند.
مطالعات آزمایشگاهی
برای انجام این مطالعه، پس از نمونه برداری از خاکرخ های منطقه، تعدادی از آزمایشهای فیزیکی و شیمیایی شامل بافت خاک، کربنات کلسیم معادل و ظرفیت تبادل کاتیونی، کربن آلی با روش های متداول بر روی نمونهها انجام شد. همچنین، پتاسیم تبادلی از طریق عصارهگیری با استات آمونیم 1 مولار در پ. هاش 7 و پتاسیم غیرتبادلی با اسید نیتریک جوشان 1 مولار انجام شد. آماده سازی نمونه ها برای کانی شناسی نیز به روش های معمول انجام و سپس با پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفتند.
برای اندازهگیری مقدار تثبیت پتاسیم، 5 گرم از نمونههای خاک در لولههای سانتریفوژ ریخته شد و پس از افزودن 4 سطح پتاسیم 150 - ، 300، 600 و 1000میلیگرم بر کیلوگرم خاک - نمونهها بهصورت متوالی 24 ساعت تکان داده و سپس 24 ساعت در دمای 50 درجه سلسیوس خشک شدند. این عمل سه بار تکرار گردید. دسته دیگری از نمونهها نیز به همین روش مورد تیمار قرار گرفتند اما به جای قرار گرفتن در آون و خشک شدن، در دمای اتاق به حالت تعادل قرار گرفتند و سعی شد تبخیری از آنها صورت نگیرد. سپس نمونهها با استات آمونیوم 1 مولار سه مرتبه عصارهگیری شدند و عصارههای حاصل پس از به حجم رسیدن، برای اندازهگیری پتاسیم به روش شعلهسنجی نگهداری گردید. مقدار پتاسیم تثبیت شده نیز از رابطه زیر محاسبه شد.
پتاسیم تثبیت شده = - پتاسیم اضافه شده + پتاسیم بومی خاک - – پتاسیم عصارهگیری شده با استات آمونیم
نتایج و بحث
همانطوریکه در شکل 1 مشاهده می شود، با افزایش سطح پتاسیم افزوده شده به خاک، مقدار تثبیت افزایش ولی درصد تثبیت پتاسیم کاهش دارند. همچنین نتایج تجزیه آماری نیز نشان داد که بین سطوح پتاسیم افزوده شده با تثبیت پتاسیم و همچنین تیمار عادی و تری و خشکی با مقدار تثبیت، اختلاف معنی داری وجود دارد - شکل . - 2 این نتایج نشان میدهد که در همه نمونهها کاربرد متفاوت سطوح پتاسیم باعث افزایش تثبیت شده است. در واقع با افزایش مقدار پتاسیم در خاک، تعادل پتاسیم به سمت چپ پیش میرود و مقدار بیشتری پتاسیم تثبیت میشود که این در نتیجه پتاسیم اضافی است که به مکانهای بینلایهای تحمیل میشود و همچنین پتاسیم افزوده شده سبب اشباع محلهای ویژه تثبیت پتاسیم می شود.
در بررسی وضعیت تثبیت پتاسیم در تعدادی از خاکهای منطقهای در شمال غربی هند، سطوح مختلف پتاسیم را به خاک اضافه کردند و نتیجه گرفتند که تثبیت پتاسیم با افزایش مقدار پتاسیم افزوده شده به خاک، بدون در نظر گرفتن نوع کانی ها و عمق، بیشتر میشود. از آنجایی که سیلیکاتهای لایهای ظرفیت تثبیت محدودی دارند که این ظرفیت میتواند با برداشتن و یا اضافه کردن کاتیونها در محلهای تثبیت، افزایش و یا کاهش یابد، درصد تثبیت نیز با افزایش مقدار پتاسیم به دلیل این ظرفیت محدود کاهش مییابد.
شکل-1 درصد - 1 - و میانگین - 2 - پتاسیم تثبیت شده در مقادیر مختلف پتاسیم افزوده شده
جدول 1، همبستگی بین تعدادی از ویژگی های فیزیکیوشیمیایی در حالت عادی و تری و خشکی بر تثبیت پتاسیم افق های سطحی و زیرسطحی را نشان میدهد. همانگونه که مشاهده میشود، تثبیت پتاسیم در حالت عادی و تری و خشکی با ظرفیت تبادل کاتیونی و مقدار رس همبستگی مثبت دارد. همچنین تثبیت پتاسیم با کربن آلی در حالت عادی در سطح 1درصد و در حالت تری و خشکی در سطح 5 درصد همبستگی منفی نشان داد.
ظرفیت تبادل کاتیونی خاک از عوامل مؤثر بر مقدار تثبیت پتاسیم است. به دلیل ارتباط تثبیت پتاسیم با بار لایهای، میتوان استنباط کرد که تثبیت پتاسیم با ظرفیت تبادل کاتیونی نیز مرتبط است. همانگونه که مشاهده میشود، بین ظرفیت تبادل کاتیونی خاکها و مقدار تثبیت پتاسیم در حالت عادی ارتباط مثبت و ضعیف و در حالت تری و خشکی ارتباط مثبت و قویتری وجود دارد. این ارتباط بیانگر این است که با افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی خاک، مقدار تثبیت پتاسیم نیز افزایش مییابد.
با انجام آزمایشی بر روی تعدادی از رسها مشاهده کردند که بین مقدار تثبیت پتاسیم و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک ارتباط مثبت و معنی داری وجود دارد. این در حالی است که Chittamart et al - 2010 - .، اعلام کردند که بین ظرفیت تثبیت پتاسیم و ظرفیت تبادل کاتیونی ارتباط بسیار ضعیفی وجود دارد. در بعضی از نمونهها باوجود ظرفیت تبادل کاتیونی زیاد، به دلیل وجود ماده آلی بیشتر، مقدار تثبیت کم است؛ در صورتی که در نمونههای دیگر با ظرفیت تبادل کاتیونی بیشتر، به دلیل اینکه ظرفیت تبادل کاتیونی ناشی از مقدار و نوع رس می باشد، میزان تثبیت زیاد است.
حسین پور و کلباسی - 1380 - ، با بررسی تثبیت پتاسیم در خاکهای منطقههای گیلان، چهار محال و بختیاری و اصفهان گزارش دادند تثبیت پتاسیم در رسهای منطقه اصفهان با گنجایش تبادل کاتیونی لایه چهاروجهی همبستگی معنی داری نشان داد؛ درحالیکه در منطقههای گیلان و چهارمحال و بختیاری این ارتباط مشاهده نشد.
