بخشی از مقاله
چکیده
پتاسیم یکی از عناصر ضروری رشد گیاه بشمار میرود و اهمیت آن در کشاورزی به خوبی شناخته شده است. از طرفی پستی و بلندی به عنوان یک عامل موثر بر خاکسازی باعث میشود تا ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و کانیشناسی خاکهای واقع بر یک ردیف پستی و بلندی دچار تغییر شود، بطوری که تغییر خصوصیات خاک در نهایت روند تحول خاک و باروری و حاصلخیزی خاک را تحت تاثیر قرار میدهد. به منظور بررسی رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی تعداد 11 خاکرخ واقع بر یک ردیف پستی و بلندی بررسی شد. نتایج نشان داد که مقدار تجمعی آزادسازی پتاسیم غیر تبادلی در منطقه مطالعاتی به طور میانگین 172/9 میلیگرم در کیلوگرم بوده و در واحد فیزیوگرافی تپه < دشت دامنهای < تراسهای رودخانهای < دشت رسوبی بوده است. معادلههای تابع توان، الوویچ و پخشیدگی پارابولیک بهترین مدلها برای توصیف رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی در خاکهای منطقه مطالعاتی میباشند.
واژههای کلیدی: رهاسازی، پستی و بلندی، پتاسیم، سینتیک
مقدمه
برای حفظ اراضی و افزایش امکان بهرهبرداری از خاک، آگاهی از یک سری از اطلاعات مربوط به خاکها از جمله ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی، کانیشناسی و غیره و همچنین ردهبندی آنها به منظور برنامهریزی مناسب برای مدیریت اراضی لازم میباشد. در مناطق خشک و نیمه خشک، به ویژه در ایران، در مدیریت خاکها مشکلات متعددی وجود دارد که باید مورد مطالعه قرار گیرد - وحیدی و همکاران، . - 1390 پتاسیم یکی از عناصر ضروری رشد گیاه بشمار میرود و اهمیت آن در کشاورزی به خوبی شناخته شده است. این عنصر نقش مهمی در کیفیت محصولات کشاورزی ایفا میکند و همچنین این عنصر به عنوان سومین عنصر غذایی اصلی برای رشد گیاهان مطرح گردیده و نقش اساسی را در فعالیت آنزیمها، ساخت پروتئینها و فتوسنتز بازی میکند - Basak and . - Biswas, 2009 پتاسیم به طور متوسط 2/6 درصد وزنی پوسته زمین را تشکیل داده و از این رو هفتمین عنصر شیمیایی و چهارمین عنصر غدایی ضروری از نظر فراوانی در لیتوسفر میباشد. این عنصر برای انسان، گیاه و جانوران ضروری بوده و یکی از عناصر مهم تشکیل دهنده بافت گیاهان میباشد و مقدار آن در گیاهان مختلف در گستره 2/5 تا 5 درصد وزنی ماده خشک تغییر میکند . - Sparks, 2000 -
پتاسیم در خاک به 4 شکل اصلی وجود دارد که عبارتند از پتاسیم محلول - درصد بسیار کم - ، تبادلی 0/1-2 - درصد - ، غیر تبادلی - 2-10 درصد - و ساختمانی 90 -98 - درصد - که از این میان، شکلهای محلول و تبادلی به راحتی برای گیاه قابل استفاده، پتاسیم غیر تبادلی به کندی قابل استفاده و پتاسیم ساختمانی غیر قابل استفاده برای گیاه میباشد - Sparks and Huang, 1985 و . - Martin and Sparks,1983 پتاسیم غیرتبادلی در کریستال کانی تثبیت نشده است اما بین لایهها، در حفرههای شش وجهی بین صفحات چهاروجهیهای مجاور در میکاها و ورمیکولیتهای با هشتوجهی دوجایی و سهجایی کانیهای رسی بینابین مانند میکا-ورمیکولیت نگه داشته شده است . - Sparks,1987 -
پستی و بلندی یکی از عوامل تاثیرگذار بر تحول خاک شناخته شده و در بسیاری از مدلهای خاکسازی منظور گردیده است. محسوسترین اثر پستی و بلندی در تشکیل خاک در نواحی کوهستانی ملاحظه میشود. در این مناطق فرسایش، فرآوردههای حاصل از هوادیدگی شیبها را برداشت کرده و در اراضی مسطح پایین دست به جا میگذارد و بدین ترتیب منجر به افزایش عمق خاک خواهد شد - شاکری و اولیایی، . - 1390 پستی و بلندی در قالب جهت شیب، شکل شیب، مقدار شیب و موقعیت آن، خصوصیاتفیزیکوشیمیایی خاک و همچنین مقدار رس و کانیشناسی رس را تحت تاثیر قرار میدهد. پستی و بلندی نیز به عنوان یک فاکتور موثر بر خاکسازی باعث میشود تا خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و کانیشناسی خاکهای واقع بر یک ردیف پستی و بلندی دچار تغییر شود، بطوری که تغییر خصوصیات خاک در نهایت روند تحول خاک و باروری و حاصلخیزی خاک را تحت تاثیر قرار خواهد داد . - Egil et al., 2008 -
مطالعات در منطقه آغاجاری و قلعه خواجو نشان داد که در خاکرخهای انتخاب شده، از قله به طرف پای شیب از میزان کانیهای اولیه مانند میکا کاسته و بر کانی اسمکتیت افزوده میشود که دلیلی بر تکامل خاک میباشد - Mousavi et al., . - 2009 از طرفی چندین فرآیند آزادسازی پتاسیم از کانیهای رسی را کنترل میکنند. دو فرآیند معمول آزادسازی شامل: - 1 - انحلال میکا و در پی آن تشکیل محصولات هوادیدگی و - 2 - خروج پتاسیم بین لایهای میکاها و تبدیل آنها به اسمکتیت و ورمیکولیت میباشد. در مطالعات انجام شده درباره اثر موقعیت پستی و بلندی بر خصوصیات خاک، هیدرولوژی و محصول اراضی دیم و پست تحت کشت برنج، واقع در جنوب شرق آسیا مشخص شد که به دلیل میزان رس در اراضی بالادست کمتر از اراضی پاییندست است، پتاسیم قابل تبادل، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربن آلی از بالا به پایین افزایش مییابد، در حالیکه چگالی ظاهری از بالا به پایین کاهش مییابد . - Boling et al., 2007 -
محققان زیادی برای مطالعه سینتیک آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی از عصارهگیر محلول رقیق کلرید کلسیم استفاده کردهاند . - Hosseinpur and Safari Sinegani, 2007 - اولیایی و همکاران - 1391 - نیز با مطالعه سینتیک آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی تعدادی از خاکهای آهکی استان کهگیلویه و ارتباط آن با کانیشناسی خاک نشان دادند که آزادسازی پتاسیم از خاکها بر اساس تکامل آنها در ردههای انتخابی، روند آلفیسولز< اینسپتیسولز< انتیسولز را نشان میدهد که افزایش میزان رس و کانی میکا منجر به افزایش آزادسازی در آلفیسولز میشود. بنابراین با توجه به مطالعات گذشته و اهمیت توپوگرافی در آزادسازی پتاسیم و کنترل سایر خصوصیات فیزیکوشیمیایی انجام مطالعات سینتیکی رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی در منطقه مذکور با توجه به سابقه کشت در این منطقه مطالعاتی ضروری است.
مواد و روشها الف- منطقه مورد مطالعه
دشت یاسوج - دشت بشار - با ارتفاع 1750 تا 1800 متر از سطح دریا در جنوب شرق استان کهگیلویه و بویراحمد واقع گردیده است. میانگین دمای و بارندگی سالانه در این منطقه به ترتیب 14/5 درجه سانتیگراد و 850 میلیمتر میباشد. رژیمهای رطوبتی و حرارتی خاک این دشت به ترتیب زریک و ترمیک میباشد - شکل . - 1
ب- مواد و روش های استفاده شده
به منظور مطالعه اثر پستی و بلندی بر رهاسازی پتاسیم غیر تبادلی ابتدا در یک فاصله تقریبی 7 کیلومتری تعداد 11 خاکرخ بر روی یک ردیف پستی و بلندی خاکهای دشت جنوبی یاسوج - دشت بشار - حدفاصل تل دراز تا دامنه کوههای غربی یاسوج که دارای اختلاف در کاربری و زهکشی بودند اعم از تپه،دشت دامنهای، دشت رسوبی رودخانهای و تراسهای میانی و پایینی حفر شد. پس از تشریح نیمرخها بر اساس راهنمای تشریح نیمرخ خاک از افقهای مشخصه به میزان لازم نمونه خاک برداشته و پس از انتقال به آزمایشگاه، خاکها هوا خشک و از الک 2 میلیمتری عبور داده شد . - Soil Survey Staff, 2014 - آزمایشات فیزیکی و شیمیایی متداول به روشهای معمول صورت پذیرفت. برای مطالعات سینتیک آزادسازی پتاسیم ابتدا پتاسیم تبادلی و محلول از افقهای سطحی و زیرسطحی با استفاده از در تعادل گذاشتن نمونه و اشباع نمونه با کلرید کلسیم 1 نرمال به مدت حذف گردیدند - Martin . - and Sparks, 1985
سپس جهت حذف یون کلرید اضافی، نمونهها با الکل و سپس آب مقطر شسته شدند. برای اطمینان از حذف کامل یون کلرید از آزمون نیترات نقره استفاده گردید. سپس نمونهها در آون خشک گردیدند. در مرحله بعد حدود 2 گرم از خاک اشباع با کلسیم در لوله سانتریفوژ ریخته و 20 میلیلیتر از محلول کلرید کلسیم 0/01 مولار به آن اضافه گردید و به مدت معین 2 - ، 4، 7، 11، 16، 30، 54، 78، 102، 150، 246، 342، 488، 656، 884، 1220 ساعت - تکان داده شد. سپس نمونه سانتریفوژ گردید و محلول زلال رویی برای اندازهگیری غلظت پتاسیم نگهداری شد.مجدداً محلول تازه کلرید کلسیم به نمونه اضافه شد و این مراحل تکرار گردید تا جایی که غلظت پتاسیم در عصاره به مقدار ثابتی رسید. غلظت نمونهها در عصاره با دستگاه شعله سنج مدل Jenway PFP7 اندازهگیری گردید.
نتایج و بحث
تعداد 11 خاکرخ واقع بر روی یک ردیف پستی و بلندی در منطقه مطالعاتی واقع در دشت بشار مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آزمایشات فیزیکوشیمایی صورت گرفته بر روی آنها از جدول 1 قابل استخراج میباشد. همانطور که در جدول شماره 2 مشاهده میگردد، میزان پتاسیم تبادلی در محدوده 44/3 تا 266/9 میلیگرم در کیلوگرم، میزان پتاسیم غیرتبادلی در محدوده 131/4 تا 716/3 میلیگرم در کیلوگرم، میزان پتاسیم محلول در محدوده 7/3 تا 24/4 میلیگرم در کیلوگرم، میزان پتاسیم ساختمانی در محدوده 542/7 تا 8620/7 میلیگرم در کیلوگرم و میزان پتاسیم کل 647/1 تا 9100 میلیگرم در کیلوگرم در منطقه مطالعاتی متغیر بودند. همانطور که در جدول 3 مشاهده میگردد، به طور میانگین میزان آزادسازی 172/9 میلیگرم در کیلوگرم بوده است در بررسی مقدار تجمعی آزادسازی پتاسیم غیر تبادلی بر اساس نوع واحد فیزیوگرافی روند تپه < دشت دامنهای < تراسهای رودخانهای <
