بخشی از مقاله
چکیده
دانش درباره جزء های شیمیایی و روند رهاسازی پتاسیم در جهت مدیریت و استفاده صحیح از منابع خاکی و همچنین در فراهمی و قدرت تأمین پتاسیم به ویژه در خاک های حاوی کانی های پتاسیم، از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است.اگرچه پتاسیم در اغلب خاکها به وفور یافت می شود، اما تنها بخش کوچکی از آن به راحتی در دسترس گیاه قرار میگیرد. بطور معمول پتاسیم خاک به چهار جزء پتاسیم محلول، پتاسیم قابل تبادل، پتاسیم غیرقابل تبادل و ساختمانی تقسیم بندی می شود. ظرفیت رهاسازی پتاسیم از خاک ها به عواملی مانند: نوع و مقدار رس ، محتوای کربنات کلسیم، کربن آلی و عمق خاک بستگی دارد. رایج ترین معادلات ریاضی مورد استفاده برای بررسی روند رهاسازی پتاسیم شامل: مرتبه اول، مرتبه صفر، تابع توانی، انتشار پارابولیک و الوویچ می باشد. شناسایی جزء های مختلف شیمیایی پتاسیم که هر یک فراهمی متفاوتی برای گیاه دارند و سرعت رهاسازی آنها می تواند به طور قابل توجهی حاصلخیزی خاک را تحت تاثیر قرار دهد.
کلمات کلیدی: جزء بندی شیمیایی، رهاسازی پتاسیم، اسیدهای آلی، پخشیدگی
مقدمه
پتاسیم مانند نیتروژن و فسفر جزء عناصر پر نیاز گیاه است و عنصری پویا بوده که در صورت کمبود به بافت های جوان زاینده گیاه منتقل می شود و علائمی را در گیاه ظاهر می سازد .[1] پتاسیم از نظر وظایف فیزیولوژیکی و بیو شیمیایی، مهم ترین کاتیون به شمار می رود [2] و در فرآیندهایی مانند تعادل اسمزی و فتوسنتز گیاهان نقش دارد .[6] اغلب خاک ها از منابع پتاسیمی بالایی برخوردارند اما تنها بخش کوچکی حدود % 2 از آن برای جذب گیاهان به راحتی فراهم می باشد و حدود % 98 آن به شکل غیر قابل دسترس می باشد .[22] چهار جزء مختلف پتاسیم در خاک ها به ترتیب قابلیت استفاده برای گیاهان و میکروب ها شامل: پتاسیم محلول، تبادلی، غیر تبادلی و ساختمانی می باشد 31] و .[10 تعادل بین این چهار جزء پتاسیم بر روی شیمی پتاسیم موثر می باشد و با گذشت زمان ممکن است قابلیت دسترسی آن برای گیاه تغییر کند. بنابراین مطالعه فرایندهای وابسته به زمان، که تغییرات آن را بررسی می کنند لازم می باشد.
بحث
پتاسیم یک عنصر ضروری برای رشد گیاهان بوده که اهمیت آن در کشاورزی به خوبی شناخته شده است .[13] اگر چه پتاسیم تبادلی و محلول به عنوان دو جزء قابل دسترس برای گیاه شناخته شده، اما بررسی های انجام شده نشان می دهند که پتاسیم غیرتبادلی و ساختمانی نیز می توانند در تغذیه گیاه نقش داشته باشند به همین علت برای پیش بینی پتاسیم قابل دسترس گیاه بهتر است آزمایش های انجام شده همراه با اندازه گیری پتاسیم تبادلی، تثبیت شده و ساختمانی باشد 33]،31و.[27 شکل .1 چرخه پتاسیم و روابط بین جزء های مختلف پتاسیم در خاک را نشان می دهد .به طورکلی ظرفیت رهاسازی پتاسیم از خاک ها به عواملی مانند: نوع و مقدار رس، محتوای کربنات کلسیم و کربن آلی، عمق خاک بستگی دارد 31] و .[25
نقش پتاسیم غیرتبادلی خاک در تأمین پتاسیم مورد نیاز گیاه به عوامل مختلفی مانند: نوع کانی های پتاسیم دار، مقدار پتاسیم قابل استفاده خاک، غلظت پتاسیم در آب آبیاری بستگی دارد 14]، 15، 19، و .[24 رهاسازی پتاسیم زمانی رخ می دهد که غلظت پتاسیم تبادلی و محلول توسط جذب گیاه، آبشویی و یا فعالیت های میکروبی کاهش می یابد.[26]عصاره گیرهای مختلفی در مطالعات رهاسازی پتاسیم مورد استفاده قرار می گیرند .[19] اسیدهای آلی کمپلکس کننده نقش مهمی در رها سازی عناصر غذایی در خاک بازی می کنند .[33] این اسید ها در فرآیند هوادیدگی کانی ها به دلیل تشکیل کمپلکس اسید- فلز، تبادل لیگاندی و واکنش های پروتونه شدن نقش دارند .[29]
معادلات سنتیک رهاسازی پتاسیم در خاک می تواند به درک بهتر دسترسی پتاسیم برای گیاهان کمک کند.که رایج ترین آن ها عبارتند از: مرتبه اول، مرتبه صفر، تابع توانی، انتشار پارابولیک و الوویچ .[28] اگر سرعت واکنش به غلظت مواد واکنش دهنده بستگی نداشته باشد مرتبه واکنش صفر خواهد بود .[7] خاکهایی که سرعت رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی در آنها از معادله مرتبه اول و پخشیدگی پیروی می کند، رهاسازی پتاسیم درآنها از فرآیند پخشیدگی پیروی می نماید 7]، 12، 16، 22، .[32 معادله تابع توانی نیز نشان دهنده رهاسازی پتاسیم تحت فرایند پخشیدگی است .[8] شیب معادله الوویچ بیانگر سرعت رهاسازی پتاسیم بین لایه ای و عرض از مبدا آن نشان دهنده سرعت اولیه رهاسازی پتاسیم می باشد .[23]
تولید فشرده محصولات کشاورزی در مناطق خشک و نیمه خشک ممکن است موجب تخلیه پتاسیم گردد .[20] ادامه خروج پتاسیم و تخلیه آن از خاک باعث کاهش کیفیت خاک و ایمنی غذایی می شود .[17] مطالعات متعددی نشان می دهد که پتاسیم غیرتبادلی می تواند برای گیاهان به تدریج در دسترس قرار گیرد .[15] حسینی فرد و همکاران [11] جزءهای مختلف پتاسیم در خاکهای پسته کاری رفسنجان را مورد بررسی قرار دادند. نتایج بدست آمده نشان داد که مقدار پتاسیم محلول در زمینهای بکر بیشتر از باغات پسته با سنین مختلف بود و با افزایش سن درختان، کاهش قابل ملاحظه ای در مقدار پتاسیم ×جزء تبادلی و جزء غیر تبادلی مشاهده گردید.
حسن پور [3] در مطالعه جزء بندی پتاسیم در خاک های سطحی و زیرسطحی باغ های گردوی تویسرکان بیشترین جزء را پتاسیم ساختمانی و پس از آن غیرتبادلی، تبادلی و محلول گزارش نمود. پس از افزودن کودهای مختلف ، نتایج نشان داد که کاربرد کود گوسفندی و مرغی، پتاسیم خاک را به سمت جزء غیر تبادلی و تبادلی وکاربرد کلرید پتاسیم به سمت جزء محلول متمایل کرده که این نتایج می تواند در مدیریت استفاده از این مواد مورد استفاده قرار گیرد. ارزیابی اجزای شیمیایی مختلف پتاسیم در خاک تحت کشت متمرکز نیشکر در مناطق کارانتاکای شمالی نشان داد که پتاسیم فراهم خاک در شرایطی که ذخیره پتاسیم کل خاک بالا بوده و مقدار پتاسیم فراهم خاک زیاد تا متوسط باشد، دچار تغییر نخواهد شد .[9]
هاولین و همکاران [8] با استفاده از رزین کلسیمی، آزاد شدن پتاسیم غیرتبادلی را ازجزء های مختلف خاک مطالعه کردند. نتایج این پژوهشگران نشان دادکه %65-80 پتاسیم بخش رس در مدت 7000 ساعت آزاد شد. کاکس وجورن [5] دریافتند که سرعت آزاد شدن پتاسیم با کاهش اندازه ذرات افزایش می یابد که نشان می دهد، در مرحله اول آزاد شدن پتاسیم از بخش رس ریز و درشت به سرعت اتفاق افتاد و با آزاد شدن کند پتاسیم از بخش سیلت ادامه می یابد.مطالعات انجام شده توسط وانگ و همکاران [35] نشان داد که افزودن کودهای شیمیایی مختلف مانند: منوکلسیم فسفات، آمونیوم سولفات و کلرید پتاسیم در جزء های شیمیایی مختلف پتاسیم خاک تغییرات متفاوتی ایجاد می نماید.
رهاسازی پتاسیم تحت تاثیر عصاره گیرهای آلی و معدنی توسط نجفی قیری و جابری [26] مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که رهاسازی پتاسیم توسط عصاره گیر آلی بسیار بالاتر از عصاره گیرهای معدنی بوده و سرعت رهاسازی با معادله های مرتبه اول، الوویچ و انتشار پارابولیک توضیح داده شد.بررسی سینتیک رهاسازی پتاسیم توسط جلالی و ضرابی [18] از عصاره گیر کلرید کلسیم و اسید اگزالیک نشان داد که رهاسازی در تمام خاک ها در مراحل اولیه تند و با سرعت کمتری تا پایان آزمایش ادامه یافت، و معادله تابع توانی بهترین برازش را برای توصیف سرعت رهاسازی پتاسیم نشان داد. بنابراین سرعت آزاد شدن پتاسیم غیر تبادلی به وسیله فرآیند پخشیدگی از سطح کانی های هوادیده خاک کنترل می شود.
سرعت بالا در مراحل اولیه مربوط به رهاسازی پتاسیم از مناطق لبه ای و گوه ای شکل کانی ها و در مرحله دوم با بالا رفتن انرژی جذب پتاسیم در بین لایه ها و افزایش فاصله پتاسیم از لبه های کانی و افزایش فاصله پخشیدگی سرعت رهاسازی کاهش می یابد .[4]سانگ و هوانگ [30] دینامیک رهاسازی پتاسیم از کانی های حاوی پتاسیم را تحت تاثیر اسیدهای آلی بررسی نمودند . نتایج نشان داد که بیشترین رهاسازی مربوط به بیوتیت بوده همچنین سرعت رهاسازی کاتیون های ساختاری توسط اسیدهای آلی به این ترتیب بود: آلومینیوم> سیلیسیم> پتاسیم. سیلوا و همکاران نیز [28] مطالعه ای به منظور بررسی سرعت رهاسازی پتاسیم از اجزاء مختلف در خاک های اکسی سول و اولتی سول با عصاره گیرهای آلی انجام دادند. نتایج نشان داد که اثر اسیدهای آلی روی شیب انتشار در اولتی سول بیشتر از اکسی سول بود.
نتیجه گیری
بررسی مطالعات متعدد انجام شده توسط محققین نشان می دهد که میزان پتاسیم رها شده در خاک های مختلف توسط اسیدهای آلی بیشتر از نمک های معدنی است و تا حد زیادی نیاز به کود پتاسه را کاهش می دهد. روند رهاسازی دو مرحله ای است و در ابتدا سریع و سپس در ادامه کند می باشد. از آنجا که سرعت آزاد شدن پتاسیم غیر تبادلی اغلب از معادلات مرتبه اول، الوویچ، پخشیدگی و توانی پیروی می کند بنابراین می توان نتیجه گرفت که در بیشتر خاک ها فرآیند پخشیدگی، کنترل کننده سرعت رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی می باشد. همچنین مطالعات نشان دادند که جزء های شیمیایی پتاسیم تحت تاثیر عواملی مانند کاربرد کود می توانند دست خوش تغییر قرار گیرند. بنابراین اطلاع از جزء های شیمیایی پتاسیم و رهاسازی آن جهت بهبود مدیریت و بهبود اقتصادی تولید محصولات و مصرف کودهای پتاسه مفید می باشد و از هدر روی آنها و ایجاد آلودگی زیست محیطی جلوگیری می کند.
منابع
