بخشی از مقاله
چکیده
این مطالعه به منظور بررسی تاثیر مواد هومیکی بر میزان منگنز قابل استخراج در برخی از خاکهای ارومیه انجام شد. خاکها با استفاده از MnSO4.nH2O با غلظت 200 میلی گرم در کیلوگرم منگنز تیمار شده و به مدت دو ماه در رطوبت ظرفیت مزرعهای نگهداری شدند. بعد از انکوباسیون سطوح مختلفی از لئوناردیت 0 - ، 2 و 4 درصد - اضافه شد. مقدار منگنز قابل استفاده پس از گذشت 20، 90 و 120 روز با استفاده از روش DTPA اندازه گیری شد. طیف FT-IR لئوناردیت جهت تعیین گروههای عاملی بررسی شد. نتایج نشان داد که لئوناردیت دارای گروهای عاملی مختلف بوده و تاثیر معنی دار در افزایش میزان منگنز قابل استفاده گیاه داشت . - p<0.01 - کربنات کلسیم معادل خاک باعث کاهش تاثیر لئوناردیت در افزایش منگنز قابل استفاده خاک شد. بطوریکه بیشترین افزایش منگنز قابل استفاده - %165 - در خاک اردشاهی با کمترین مقدار کربنات کلسیم - %17/5 - مشاهده شد. زمان تماس در مقدار منگنز قابل استفاده معنی دار بود و با زیاد شدن زمان انکوباسیون، منگنز بیشتری استخراج شد. نتیجتا کاربرد لئوناردیت در افزایش حاصلخیزی و تامین عناصر غذایی کم مصرف مناسب بوده و میتوان بعنوان مواد زیست تخریب پذیر در بهبود عملکرد کمی و کیفی محصولات کشاورزی استفاده کرد.
واژه های کلیدی: ، لئوناردیت، منگنز قابل استخراج و DTPA
مقدمه
نقش فیزیولوژیک عناصر غذایی کم مصرف در افزایش عملکرد و بهبود وضعیت کیفی محصولات کشاورزی بسیار حایز اهمیت می باشد. منگنز یکی از عناصر ضروری برای گیاهان بوده و به عنوان کوفاکتور در ساختمان بسیاری از آنزیمهای آنتی اکسیدانت مشارکت دارند. همچنین منگنز در فرایند فتوسنتز نقش کلیدی در تولید اکسیژن دارد و باعث کاهش فعالیت رادیکالهای آزاد شده و مانع از تخریب و انهدام اسیدهای چرب موجود در غشاء می شود . - Marschner, H. 2011 - با این حال حضور آهک در خاک، کاهش مواد آلی، حلالیت کم این عناصر در pH آهکی، وجود یون های کربنات و بیکربنات در آب آبیاری و مصرف بالای فسفر، کمبود عناصر غذایی به ویژه آهن، منگنز و روی را در خاک برای گیاهان باعث می شوند. لذا کیفیت و عملکرد متوسط محصولات کشاورزی کاهش یافته و لطمات اقتصادی زیادی متوجه کشور شده است. نتایج مطالعات - Cakmak,. - 2000 حاکی از آن است که تحت شرایط کمبود عناصر کم مصرف فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانت کاهش یافته و حساسیت گیاهان به تنش های محیطی افزایش می یابد. محققان نشان دادند که مقدار منگنز کل در خاک بین 200 الی 600 و متوسط آن 420 میلی گرم در کیلوگرم خاک می باشد در حالیکه حد کفایت قابل استفاده آن به روش DTPA به طور متوسط 9-12 میلیگرم در کیلوگرم خاک است . - Benton, and Jones, 2012 - این مقدار در خاکهای مختلف بر اساس نوع مواد مادری متفاوت می باشد. بر این اساس تنها مقدار بسیار کمی از منگنز در خاک برای گیاه قابل استفاده می باشد و اغلب بصورت شکلهای غیرقابل جذب میباشد.
جاذبهای مختلف از جمله مواد هومیکی برای افزایش میزان قابل استفاده بودن عناصر کم مصرف برای گیاهان بکار گرفته شده است . - Shaaban, et al, 2013, Khattak, et al, 2013 - لینیت - lignite - به عنوان جاذب طبیعی و زغال نیمه اکسید شده یکی از منابع بسیار مهم هومیک و فولویک اسید میباشد که به وفور در طبیعت یافت میشود. گونههای از لینیت هوا دیده شده به نام لئوناردیت - leonardite - حاوی مقادیر زیادی از کربن و گروههای عاملی - کربوکسیل، هیدروکسیل، فنلی و کربونیل - بوده و در افزایش قابلیت استفاده عناصر غذایی برای گیاهان و جذب فلزات سنگین بسیار موثر میباشند - . - Machovic, et al, 2000 همچنین بیشترین و مهمترین کاربرد لئوناردیت به عنوان حاصلخیز کننده در کشاورزی و باغبانی می باشد. مصرف مواد هومیکی در خاک باعث بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی و همچنین بهبود نفوذپذیری و پوکی خاک شده که نتیجتا موجب افزایش هوادمی و افزایش ظرفیت نگهداری آب و عناصر غذایی در خاک می شود . - Jackson, et al., 2008 - با توجه به پایین بودن مقادیر قابل استفاده عناصر کم مصرف در اکثر خاکهای آذربایجان علیرغم وجود مقادیر کافی از این عناصر، مصرف مواد هومیکی می تواند اثرات قابل توجهی در افزایش شکل قابل استفاده برای گیاهان داشته باشد. لذا این تحقیق با هدف بررسی و تعیین قابلیت کاربرد لئوناردیت در افزایش شکل قابل استفاده منگنز در خاک های مختلف انجام شد.
مواد و روش ها
در این مطالعه تعداد 20 نمونه خاک زراعی از عمق 0-30 سانتیمتری و به صورت شبکهای از مزارع شهرستان ارومیه برداشت شد. نمونهها پس از انتقال به آزمایشگاه هوا خشک شده و بعد از عبور از الک 2 میلیمتری مورد آزمایش قرار گرفت. ویژگیهای فیزیکوشیمیایی شامل pH و EC - عصاره گل اشباع - ، کربنات کلسیم معادل - CCE - - Nelson and Sommer , 1982 - ، کربن آلی - Walkley and Black, 1934 - ، بافت خاک - Bouyoucos, 1962 - فسفر قابل استفاده - Olsen, 1954 - و منگنز قابل استفاده به روش DTPA اندازه گیری شدند . - Lindsay, 1978 - چهار نمونه خاک متفاوت به لحاظ اختلاف در ویژگیهای فیزیکوشیمیایی برای اعمال تیمارها انتخاب شدند.
به منظور یکنواختی غلظت منگنز در خاکها و بر اساس مقادیر متوسط کل با استفاده از نمک MnSO4.nH2O غلظت 200 میلی گرم در کیلوگرم منگنز تیمار شدند. همچنین به منظور ایجاد تعادل، خاکها به مدت دو ماه به صورت خشک و مرطوب در محیط آزمایشگاه نگهداری و پس از اتمام دوره، سطوح مختلفی از لئوناردیت شامل 0، 2 و 4 درصد وزنی اضافه شد . نمونهها در دمای 25±1 درجه سلسیوس و رطوبت ظرفیت مزرعهای نگهداری و پس از گذشت 20، 60 و 120 روز نمونه برداری و با استفاده از محلول DTPA 0.005 مولار عصاره گیری و تعیین غلظت شدند. آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با دو فاکتور لئوناردیت در سه سطح - 0، 2 و 4 درصد وزنی - و 4 نوع خاک در سه تکرار انجام شد. طیف FT-IR لئوناردیت جهت تعیین گروههای عاملی بررسی شد.
نتایج و بحث
اسیدیته خاکهای مورد مطالعه در محدوده قلیایی و درصد نسبی ذرات عمدتا با مقادیر رس زیاد، سنگین بافت تعیین شدند. همچنین مقادیر کربنات کلسیم معادل خاکها در محدودهی 17/5-23/5 درصد مشاهده شد. بیشترین و کمترین مقدار کربن آلی خاکها بترتیب 1/90 و 0/54 درصد و شوری خاک نیز در محدوده کم تا متوسط ارزیابی شد - Carrow and Duncan, . - 2011 مقدار منگنز قابل استخراج با روش DTPA که شاخصی از قابلیت دسترسی آنها برای گیاه در خاکهای آهکی است در محدوده کم تا خیلی کم ارزیابی شدند . - Benton, and Jones., 2012 - همچنین منگنز قابل استفاده در خاکهای مورد مطالعه به لحاظ اختلاف در خصوصیات فیزیکو شیمیایی متفاوت بود - جدول . - 1 طیف FT-IR لئوناردیت نشان داد که لئوناردیت دارای گروههای عاملی فراوان از جمله هیدروکسیل، کربونیل و آمینی را دارا میباشد. بطوریکه پیک ناحیه 3410 cm-1 مربوط به ارتعاشهای کششی گروههای OH و NH و پیک ناحیه 2940 cm-1 ناشی از ارتعاشات چرخشی گروههای NH میباشد. حضور گروههای عاملی تشکیل کمپلکس های آلی را تسهیل نموده و باعث افزایش منگنز قابل استفاده برای گیاه می شود. ویژگیهای فیزیکوشیمیایی خاکهای مورد مطالعه در جدول 1 نشان داده شده است.
تجزیه واریانس نشان داد که فاکتور مستقل لئوناردیت، نوع خاک و اثرات متقابل آنها در افزایش منگنز قابل استفاده خاکهای مورد مطالعه معنی دار است - p<0.001 - - جدول . - 2 بطوریکه با افزایش مقدار لئوناردیت منگنز بیشتری استخراج شد. بر این اساس بیشترین مقدار منگنز قابل استفاده در تیمار 4 درصد لئوناردیت اتفاق افتاد. همچنین بین تیمارها - درصد لئوناردیت - اختلاف معنی دار وجود داشت. محققان گزارش کردند که افزایش مواد هومیکی باعث افزایش فراهمی عناصر برای گیاه شده و نتیجتا افزایش جذب و وزن خشک گیاه میشود . - Khaled, and Fawy, 2011 -
مقدار منگنز قابل استخراج در طول دوره انکوباسیون متفاوت بود و با افزایش زمان تماس فلز با لئوناردیت مقدار منگنز قابل استخراج با DTPA افزایش معنی داری را نشان داد - P<0.01 - و بیشترین مقدار آن در 120 روز تعیین شد. این اختلاف محتملا ناشی از تغییرات پتانسیل ریداکس و یا واکنش پذیری ضعیف منگنز با ترکیبات هومیکی باشد که مستلزم تماس طولانی مدت می باشد. دولتی - 1394 - گزارش داد که با گذشت زمان تبدیل عناصر از شکلی به شکل دیگر صورت میگیرد. پاول و همکاران - 2010 - نیز کاهش عناصر جذب شده در شکل اکسیدی را با افزایش لینیت بیان داشتند و اعلام کرند که Cd با پیوندی ضعیف به شکل تبادلی و اکسیدهای Fe, Mn متصل شده و تحت تاثیر تغییر شرایط از قبیل کاهش pH و اکسایش و کاهش به راحتی آزاد میشوند. همچنین اعلام کردند که لینیت باعث کاهش pH محلول خاک شده است.
مقایسه میانگین داده ها نشان داد بیشترین مقدار منگنز استخراج شده از خاک 4 و کمترین مقدار در خاک 2 مشاهده شد - شکل . - 1 خاک شماره 2 با رس و ظرفیت تبادلی بیشتر و منگنز قابل استفاده اولیه کمتر، حداقل مقدار منگنز استخراج شده را نشان داد. محققان با مطالعه عناصر کم مصرف خاکهای اینسپتی سول پنجاب هند گزارش کردند که مقدار - کل - عناصر کم مصرف مثل آهن و منگنز با افزایش درصد رس، سیلت و CEC افزایش می یابد و با افزایش میزان ماده آلی مقدار عناصر قابل استخراج با DTPA افزایش می یابد در حالیکه با زیاد شدن pH، درصد شن و آهک در خاک، مقدار عناصر قابل استخراج با
