بخشی از مقاله
چکیده
برنج مهمترین منبع غذایی برای بیش از 50 درصد از جمعیت جهان است. شالیزارها وسیعترین اراضی غرقاب در سطح جهان هستند که تحت تأثیر فعالیتهای انسان قرار میگیرند. عملیات کشت برنج و به ویژه شرایط غرقاب بر ویژگی های خاک در دراز مدت اثر دارد. این مطالعه بهمنظور بررسی این اثرات بر ویژگیهای شیمیایی خاک در دو منطقه بندر کیاشهر و گشت رودخان فومن واقع در شرق و غرب استان گیلان به مدت 12 هفته صورت گرفت.
نتایج نشان داد که غرقاب کردن خاک ها سبب کاهش پتانسیل ریداکس بخصوص در خاک خنثی شد. در تمام خاک های مورد مطالعه، EC محلول خاک پس از غرقاب ابتدا افزایش و پس از رسیدن به حداکثر کاهش یافت. میزان pH محلول خاک منطقه فومن پس از غرقاب افزایش و pH منطقه کیاشهر پس از غرقاب کاهش پیدا کرد و در نهایت هر دو به حد تقریبا ثابتی رسیدند.
مقدمه
در میان غلات، برنج از جمله محصولات مهم کشاورزی در ایران است که نیاز به آب فراوان داشته و عمدتاً در شرایط غرقاب کشت میشود. شیمی خاکهای غرقاب کاملاً متفاوت از خاکهای غیرغرقاب است - Ponnamperuma,1985 ؛ . - Sahrawat, 2005 پس از غرقاب شدن خاک اسیدیته، پتانسیل رداکس، رسانایی الکتریکی و غلظتهای عناصر در محلول خاک تغییر میکنند
غرقاب شدن یک خاک غیراشباع، مجموعهای از فرآیندهای شیمیایی و الکترشیمیایی را ایجاد مینماید. در حالت غرقاب میزان آب در خاک به حدی افزایش یابد، که از جریان اکسیژن در خاک جلوگیری کند و میزان دی اکسید کربن در خاک افزایش یابد
زمانی که خاک غرقاب میشود تغییرات گوناگون فیزیکی، شیمیایی، الکتروشیمیایی و زیستی رخ میدهد
شرایط غرقابی اثر نامطلوبی بر وضعیت شیمی خاک ایجاد میکند که بهصورت کاهش جذب آب و عناصر تغذیهای از طریق ریشه دربرخی از گیاهان نمایان میشود
با غرقاب شدن خاک، pH خاکهای اسیدی افزایش و pH خاکهای قلیایی کاهش مییابد، در واقع pH درخاکهای شالیزاری خنثی میباشد
ایجاد شرایط احیایی در نتیجه غرقاب شدن خاک، موجب تغییرات pH میشود. تغییرات در pH دورهای میباشد؛ واکنش محلول خاک در ابتدای فصل زراعی خنثی بوده و در پایان دوره کشت بهسمت قلیایی و دوباره در آغاز فصل بعد بهسمت pH خنثی تمایل مییابد
در خاکهای اسیدی، EC خاک رایزوسفر به طور قابل توجهی پایین است، در حالی که در خاکهای قلیایی آهکی، EC به طور قابل توجهی بالا میباشد - نجفی، . - 2013 پونامپروما - Ponnamperuma, 1978 - علت افزایش EC در خاک-های شالیزار با زهکشی ضعیف را به احیای اکسیدهای سه و چهار ظرفیتی آهن و منگنز به Fe2+ و Mn2+ محلول در شرایط کاهشی نسبت داده است.
مواد و روشها:
به منظور انجام این پژوهش، دو منطقه با سابقه طولانی کشت برنج شامل نواحی اطراف منطقه بندرکیاشهر و نواحی اطراف منطقه گشترودخان فومن به عنوان دو نمونه موردی از شرق و غرب استان گیلان مورد بررسی قرار گرفت. دلیل انتخاب این دو منطقه با توجه به تفاوت در مواد مادری آنها بود - مواد مادری منطقه بندر کیاشهر، نهشته های ساحلی و ماسه بادی و در منطقه گشت رودخان فومن توده های نفوذی آذرین میباشد - .
نمونهبرداری از مناطق در اواخر شهریور یا اوایل مهر به صورت مرکب از عمق 0 - 30 سانتیمتری خاک به تعداد حداقل 8 نمونه برای هر منطقه بهصورت تصادفی از شالیزارها و با سه تکرار انجام شد. بنابراین تعداد تیمارها حداقل 16 نمونه خاک و سه تکرار بود. موقعیت جغرافیایی هر ناحیه تصادفی انتخابی، هنگام نمونه برداری با استفاده از دستگاه GPS ثبت شد. سپس نمونهها به آزمایشگاه منتقل شد، پس از هواخشک شدن، خاک-ها از الک دو میلیمتری عبور داده شدند.
در آزمایشگاه ویژگیهایی شامل بافت - به روش هیدرومتری - ، pH - سوسپانسیون خاک به آب با نسبت 1:2/5 با استفاده از دستگاه pH متر - ، EC - عصاره گل اشباع توسط دستگاه رساناییسنج - ، ماده آلی - به روش اکسایش تر - ، ظرفیت تبادل کاتیونی - به روش چاپمن - ، درصد کربنات کلسیم معادل - روش خنثی سازی با اسید و تیتر کردن با سود - ، P - عصارهگیرالسن - اندازهگیری شد، خاک به گلدانهای سهکیلوییانتقال داده شد، سپس آن را غرقاب کرده - برای آبیاری گلدانها از مخلوط آب شهری و آب مقطر با نسبت 1:1 استفاده شد - .
ارتفاع آب غرقاب در سطح خاک گلدانها سه سانتیمتر بود و در زمانهای 0، 2، 4، 6، 8، 12 هفته مقادیر Fe قابل جذب - با روش عصارهگیر DTPAو با استفاده از دستگاه جذب اتمی - ، Eh - سوسپانسون خاک به آب با استفاده از الکترود پلاتین دستگاه Eh متر مدل EC - 86505 و - Page et al., 1992 - pH تعیین گردید. رسم نمودارها با نرمافزار Excel انجام گردید.
نتایج و بحث
برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک های مورد مطالعه در جدول شماره 1 نشان داده شده است همانطور که مشاهده میشود خاکها از نظر ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی متفاوت از هم میباشند و این میتواند از دلایل نتایج متفاوت آنها باشد.
جدول -1 برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک های مورد مطالعه
خاک های مناطق گشت رودخان فومن دارای بافت سبک، ماده آلی خوب، pH اسیدی میباشند و خاکهای مناطق کیاشهر بافت متوسط، ماده آلی خوب، pH خنثی و درصد آهک بالا می باشند - جدول - 1 که این تفاوت مربوط به مواد مادری متفاوت خاک در دو منطقه میباشد.
اثر مدت غرقاب بر روی پتانسیل اکسید و احیا
پتانسیل اکسید و احیا در خاک های هر دو منطقه پس از غرقاب کاهش پیدا کرد که با نتایج پانامپروما - 1955 - مطابقت داشت. اما خاک منطقه کیاشهر وضعیت احیایی بیشتری را نسبت به منطقه گشت رودخان فومن نشان داد
شکل-2 پتانسیل اکسید و احیا در زمانهای مختلف منطقه گشت رودخان
شکل-3 پتانسیل اکسید و احیا در زمانهای مختلف منطقه کیاشهر
در خاک منطقه فومن پتانسیل اکسید و احیا ، 260mv بوده و سپس در هفته دوم از شروع غرقاب افزایش یافت و به 318mv رسید و سپس به صورت نزولی کاهش یافت - شکل . - 2 این موضوع میتواند به این دلیل باشد که در زمان هفته دوم هنوز اکسیژن در خاک وجود دارد و باکتری های هوازی فعالیت دارند لذا احتمالا هنوز اکسیژن در منافذ خاک محبوس شده و در مناطقی باعث افزایش پتانسیل اکسید و احیا گردیده است، اما زمانی که پتانسیل اکسید و احیا کاهش می یابد باکتری های هوازی جای خود را به باکتریهای بیهوازی میدهند. زمانی که خاک غرقاب میشود در روز های اول پس از غرقاب پتانسیل اکسید و احیا کاهش مییابد و سپس افزایش مییابد که این تغییرات به نوع خاک بستگی دارد و با نتایج - پانامپروما و همکاران - مطابقت دارد.
در خاک منطقه بندر کیاشهر پتانسیل اکسید و احیا در زمان صفر238 mv بوده و سپس در طول دوره 12 هفته کاهش یافت و به -52 mv رسید - شکل. - 3 خاک منطقه کیاشهر دارای شرایط احیایی شدیدتری نسبت به خاک منطقه گشت رودخان فومن می باشد، لذا در این خاکها احیای آهن و منگنز سریع تر از خاک منطقه گشت رودخان صورت میگیرد. دلیل افزایش پتانسیل اکسید و احیا این است که تغییرات پتانسیل اکسایش و کاهش در خاکها دارای رابطه معکوس با ماده آلی است، دلیل این مساله این است که در محیط غرقاب در مجاورت مواد آلی زیاد، فعالیت میکروارگانیسمهای بی-هوازی افزایش یافته و به تبع آن امکان احیاء هر چه بیشتر آهن فراهم و درجه احیاء در افقهای سطحی کاهش مییابد.
