بخشی از مقاله
چکیده
جهت بررسی تاثیر شکلهاي شیمیایی آهن با خصوصیات خاكها آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی که فاکتور اول تعداد 10 نوع خاك و فاکتور دوم دو سطح کودي آهن در سه تکرار انجام شد. هدف از این آزمایش مطالعه تاثیر شکلهاي شیمیایی آهن بر روي اجزاي مختلف 10 نمونه خاك و رابطه آن با ویژگیهاي خاص خاك میباشد. براي جداسازي و تعیین شکلهاي شیمیایی آهن از روش سینک و همکاران - - 1988 استفاده گردید.
براساس نتایج بدست آمده، مقادیر جزءهاي تبادلی، کربناتی، آلی، اکسیدهاي منگنز، اکسیدهاي آهن بیشکل و متبلور و باقیمانده بهترتیب 18/4، 11/5، 38/9، 116/3، 5/7، 28/9، 55/2 و مقدار کل آهن، 19/0 میلیگرم بر کیلوگرم بدست آمد. مقدارشن با اجزاي تبادلی و محلول - در سطح 5 درصد - ، متصل به آهن بیشکل، باقیمانده و آهن کل همبستگی منفی معنیداري - در سطح 1 درصد - ، سیلت با جزء متصل به آهن بیشکل و جزء باقیمانده به ترتیب در سطح 1 و 5 درصد همبستگی مثبت معنیداري نشان دادند .
رس نیز با جزء تبادلی همبستگی مثبت معنیداري در سطح 1 درصد، با جزء متصل به مادهآلی همبستگی مثبت معنیداري در سطح 5 درصد و با جزءهاي باقیمانده و کل به ترتیب در سطح 5 و 1 درصد، همبستگی مثبت معنیداري از خود نشان دادند.کربنآلی با آهن قابل استخراج با DTPA همبستگی منفی معنیداري در سطح 5 درصد،کربنات کلسیم معادل با جزءهاي متصل به اکسیدهاي آهن بیشکل و باقیمانده به ترتیب در سطح 1 و 5 درصد همبستگی مثبت معنیداري نشان دادند.
.1 مقدمه
عناصر کممصرف در تولید و بهرهوري گیاهان نقش مهمی را ایفا میکنند. در بین عناصر کممصرف عنصر آهن یکی از عناصر ضروري براي گیاه است و نقش اساسی در ساختار و عملکرد کلروپلاست دارد که در رشد حیاتی و فرآیندهاي توسعه گیاه مثل : سنتز کلروفیل و انتقال الکترون در میتوکندري و چرخه فتوسنتز دخالت دارد
میزان 5 درصد وزن پوسته زمین را آهن تشکیل میدهد و همواره در همه خاكها یافت میشود. مقدار آهن در محلول خاك در مقایسه با کل آهن بسیار کم است.
همبستگی ضعیفی بین مقدار کل عناصر در خاك و جذب گیاهی وجود دارد زیرا بخش زیادي از مقدار کل عناصر براي گیاهان قابل دسترس نیستند. امروزه توزیع، تحرك و زیست دسترسی عناصر در محیط بطور گستردهاي مورد مطالعه قرار گرفته و مشخص شده که تنها وابسته به غلظت کل آنها نیست بلکه به فاز جامدي که با آنها پیوند یافته نیز مرتبط است
همانند سایر عناصر آهن میتواند با اجزاي مختلف خاك پیوند یابد که این اجزا توانایی متفاوتی در نگهداشت و رهاسازي آهن دارند. آهن در خاك به شکل اسیدها، هیدروکسیدها، فسفاتها و در شبکه ساختمانی کانیهاي سیلیکاتی اولیه یا کانیهاي ثانویه یافت میشود
اجزاي خاكها یا اشکال شیمیایی که معمولاً جدا میشوند شامل : محلول در آب، قابل تبادل، متصل به کربناتها، مواد آلی، اکسیدهاي آهن و منگنز و یا به صورت اجزاي معدنی باقیمانده هستند
غلظت آهن در گیاه میتواند بهطور قابل ملاحظهاي متغییر باشد. سطح مناسب آهن براي گیاهان در دامنه 50-250 میلیگرم در کیلوگرم است. سطح بحرانی آهن در گیاه 50 میلیگرم در کیلوگرم است. به طوریکه اگر غلظت آهن کل در ماده خشک 50 میلیگرم در کیلوگرم باشد، احتمالا کمبود آهن رخ میدهد که میتواند به دلیل نافراهمی یا جذب ناکافی عنصر باشد. غلظت آهن در برگهاي جوان گیاهان میتواند در حد 300 تا 400 میلیگرم در کیلوگرم باشد
میانگین وزن آهن در پوسته زمین 3/8 درصد است و مقدار آهن کل 1/7 تا 4/8 درصد می باشد که در محدوده طبیعی گزارش شده براي خاكها 0/5 تا 5 درصد گزارش شده است
آهن. به مقداري نسبتاً کم بوسیله گیاه جذب میشود به طوري که سطح بحرانی آن 5 میلیگرم در کیلوگرم در خاك میباشد
در حالی که لیندسی و نورول، - 1978 - حد بحرانی آهن را 2/5 تا 4/5 میلیگرم بر کیلوگرم گزارش نمودند. در خاكهاي آهکی حد بحرانی آن 5 میلیگرم بر کیلوگرم گزارش شده است - ملکوتی و همایی، . - 1383 آهن به دو شکل فروس - - Fe2+ و فریک - Fe3+ - در خاك وجود دارد . قبل از اینکه آهن توسط گیاه جذب شود باید از شکل فریک به فروس تبدیل شود. بنابراین فروس، شکل آهن قابل استفاده گیاه است . در خاكهاي آهکی قلیایی، بروز کمبود آهن کاملا طبیعی است چون قابلیت استفاده آهن کم است . تحت شرایط هوادهی کافی آهن که در اکثر خاكها و جود دارد، آهن به صورت رسوبات اکسید و فسفات، اکسیدهاي آهن، مگنتیت و گئوتیت، هماتیت، لیمونایت و لیپدوکروسایت در این نوع خاكها ثبت شده است
دامنه آهن قابل استفاده در خاك از 0/09 تا 225 میلیگرم در کیلوگرم متغیر است - کانوار و رانهاوا، . - 1974 میزان آهن قابل استفاده خاکهاي استان گلستان از 2/9 تا 22/1 میلیگرم بر کیلوگرم و در خاكهاي آهکی ترکیه 3/9 تا 14/4 میلیگرم بر کیلوگرم - چلیک و کاتکال، - 2007 گزارش شده است.
لیندسی و نورول - 1978 - ، گزارش کردند حد بحرانی آهن قابل استفاده خاك براي سورگوم - عصارهگیري با - DTPA در خاكهاي آهکی و قلیایی، 4/5 میلیگرم در کیلوگرم میباشد. آهن موجود در خاك با توجه به ویژگیهاي فیزیکی و شیمیایی به شش دسته تقسیم میشوند که عبارتند از یونهاي محلول، کمپلکسهاي آلی و غیرآلی در محلول خاك، آهن تبادلی، کمپلکسهاي پایدار آلی هوموس، آهن جذب شده بر روي اکسیدهاي آبدار منگنز، آهن و آلومینیوم، آهن جذب شده بر روي کمپلکس کلوییدي هوموس، رس و آهن پیوندیافته با شبکه کریستالی از کانیهاي خاك
آهن موجود در محلول خاك، تبادلی، جذب اختصاصی شده و پیوند یافته آلی در تعادل با یکدیگر قرار دارند. آنها بیانگر شکلهاي قابل دسترس براي جذب گیاه میباشند. اجزاي آهن خاكها یا اشکال شیمیایی که معمولاً جدا میشوند محلول در آب، قابل تبادل، متصل به کربناتها، موادآلی، اکسیدهاي آهن و منگنز، و یا به صورت اجزاي معدنی باقیمانده هستند
هدف از این تحقیق، مطالعه تاثیر شکلهاي مختلف آهن در بین اجزاي مختلف خاك و روابط این اجزاي فلزي با ویژگیهاي خاص خاك میباشد.
.2 مواد و روشها
به منظور بررسی توزیع شکلهاي آهن در خاكهایی با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مختلف تعداد 10 نمونه مرکب از عمق 0-30 سانتیمتري نواحی مختلف زمینهاي کشاورزي استان گلستان جمع آوري گردید. نمونههاي هوا خشک شده به آرامی کوبیده شده و از الک 2 میلیمتر عبور داده شدند. پ . هاش خاك در گل اشباع به وسیله ي دستگاه پ.هاش متر - مدل - WTW pH720 با الکترود شیشهاي تعیین شد
قابلیت هدایت الکتریکی در عصاره اشباع با هدایت سنج - مدل - WTW cond720 اندازه گیري و در 25 درجه سانتیگراد گزارش گردید
بافت خاك پس از اکسیداسیون موادآلی به روش هیدرومتري بایوکس با اعمال تصحیحات دمایی - بایوکس، - 1962 تعیین گردید. مقدار کربنات کلسیم آزاد خاك به روش خنثی کردن مواد خنثی شونده با اسیدکلریدریک و تیتراسیون اسید اضافی با سود تعیین شد
موادآلی به روش اصلاح شده والکی بلک اندازهگیري شد و ظرفیت تبادلی کاتیونی خاك به روش اشباع باور انجام گرفت
آهن قابل استفاده با DTPA استخراج - لیندزي و نورول، - 1978 و با دستگاه جذب اتمی - مدل - Unicam 919AA قرائت گردید. براي جداسازي و تعیین شکلهاي شیمیایی آهن در خاكها از روش سینگ و همکاران - 1988 - استفاده شد. این روش آهن را به شکلهاي تبادلی، کربناتی، آلی، اکسیدهاي منگنز، اکسیدهاي آهن بی شکل و متبلور و آهن باقیمانده جدا میکند. بعد از عصارهگیري آهن توسط روش فوق در هر مرحله غلظت آهن به وسیله دستگاه جذب اتمی قرائت گردید. تجزیه و تحلیل دادهها با استفاده از نرمافزار SAS - SAS، - 1999 و رسم نمودارها با نرمافزارExcel انجام گرفت.
.3 نتایج و بحث
-1-3 ویژگیهاي خاكهاي مورد مطالعه
برخی از ویژگیهاي اندازهگیري شده در خاكهاي مورد بررسی در جدول 1 نشان داده شده است. بر اساس این جدول، خاكهاي انتخاب شده داراي دامنه وسیعی از نظر ویژگیهاي اندازهگیري شده میباشند. براساس این جدول، در خاكهاي مورد مطالعه pH بین 7 تا 7/6، رس بین 2 تا 42 درصد، سیلت بین 20 تا 52 درصد، کربنات کلسیم معادل بین 1/2 تا 39/5 درصد، کربن آلی بین 0/2 تا 3/2 درصد بوده و ظرفیت تبادلی کاتیونی آنها از 13/4 تا 18/2 سانتیمول بار بر کیلوگرم میباشد . همچنین خاكهاي مورد استفاده در آزمایش فاقد محدودیت شوري بوده و محدوده وسیعی از آهن قابل استخراج با 0/9 - DTPA تا 18/2 میلیگرم بر کیلوگرم - که معیاري از آهن قابل استفاده خاك است - لیندسی و نورول، - 1978 در آنها دیده میشود.
جدول-1 برخی از ویژگیهاي فیزیکی-شیمیایی خاكهاي مورد استفاده در این بررسی
-2-3 توزیع نسبی شکلهاي مختلف آهن
توزیع شکلهاي مختلف آهن در جدول2 آمده است. به طور میانگین آهن محلول بهاضافه تبادلی حدود 0/002 درصد، متصل به کربناتها 0/001 درصد، متصل به مادهآلی 0/004 درصد، متصل به اکسیدهاي منگنز 0/012 درصد، متصل به اکسیدهاي آهن بی-شکل 5/736 درصد، متصل به اکسیدهاي آهن متبلور 29/397 درصد و باقیمانده 55/146 درصد مجموع شکلهاي اندازهگیري شده را تشکیل میدهند - شکل - 1 بنابراین میتوان گفت در خاكهاي مورد مطالعه ترتیب فراوانی شکلهاي شیمیایی آهن به صورت زیر است: کربناتی> تبادلی>مادهآلی> اکسیدهاي منگنز> اکسیدهاي آهن بیشکل> اکسیدهاي آهن متبلور> باقیمانده.
لی و همکاران، 1997 نسبت آهن خاك را به این صورت گزارش کردند: رسوبی< ماده آلی< اکسیدهاي آهن و منگنز< کربناتی< تبادلی.
سینگ و همکاران - 1988 - با بررسی توزیع شکلهاي آهن در یازده خاك با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مختلف بیان کردند
