تحقیق مقاله روابط خاک و گیاه

فراهم بودن مواد غذایی در خاک ها

تجزیه‌ ی شیمیایی خاک

سرراست ترین راه تعیین فراهم بودن مواد غذایی در خاک، اندازه گیری واکنش های رشد گیاه، با استفاده از آزمایش های کوددهی در مزرعه است. اما این روش وقت گیر بوده یافته های آن به آسانی قابل تعمیم از یک جا به جایی دیگر نیست. برعکس، تجزیه‌ی شیمیایی خاک، آزمایش خاک روشی به نسبت سریع و با صرفه برای دریافت اطلاعات درباره‌ی فراهم بودن غذا در خاک، به عنوان مبنای تجویز استفاده از کودهاست. روش آزمایش خاک سالهای سال در کشاورزی و باغبانی با موفقیت نسبی به کار گرفته شده است. کارایی این روش با میزان همخوانی و هماهنگی اطلاعات به دست آمده با آزمایش های کوددهی مزرعه و نیز با شیوه‌ی بیان و تفسیر تجزیه انجام شده، پیوند نزدیک دارد. در بیشتر موارد، انتظارات، بیشتر از اندازه‌ی کارایی آزمایش های خاک است. در این فصل از دلایل این دوگانگی با تکیه بر فسفر و پتاسیم،‌ به تفصیل گفت و گو خواهد شد.

روش آزمایش خاک از گستره ای وسیع از روش های متداول عصاره گیری مانند اشکال گوناگون اسیدهای رقیق، نمک ها یا عواملی بهره می گیرد، که ترکیبات پیچیده ایجاد می‌کنند. بسته به روش مورد استفاده، میزان کاملا متفاوت از مواد غذایی گیاه استخراج می شود. همچنان که در مورد فسفر، در جدول 1-13 آمده است. به عنوان راهنما، یک میلی گرم فسفر در 100 گرم خاک می تواند برابر حدود 30 کیلوگرم فسفر در هکتار در یک پروفیل با ژرفای 20 سانتی متر در نظر گرفته شود (وزن مخصوص خاک 5/1 = 3 میلیون کیلوگرم خاک در هکتار). کدام روش باید برای تشخیص فراهم بودن یک ماده‌ی غذایی کانی و به وسیله‌ی آزمایش های رشد برای پیش بینی واکنش گیاه در برابر کود ارزیابی شود.

در بیشتر موارد، چند روش به یک میزان برای آزمایش خاک در مورد یک گونه‌ی ویژه‌ی غذایی کانی مناسب هستند (1921). برای نمونه، برای فسفر، با وجود میزان گوناگون فسفر استخراج شده، روش های استخراج آبی می تواند به همان میزان برای تعیین مناسب باشد که روش استخراج با اسیدهای رقیق شده (1637). به هر حال، به دلایل گوناگون، پیش بینی واکنش در برابر کود، بر پایه‌ی تجزیه‌ی شیمیایی خاک به تنهایی رضایت بخش نیست: به این دلیل که تنها ظرفیت بالقوه‌ی یک خاک را برای ذخیره‌ی غذاهای گیاه بیان می کند؛ به اندازه‌ی کافی و به طور خاص، تحرک مواد را در خاک نشان نمی دهد، هیچ اطلاعاتی را در رابطه با عوامل گیاهی، مانند رشد ریشه و تغییراتی که در فضای مجاور ریشه به وسیله‌ی ریشه به وجود می آید و نقش تعیین کننده در جذب غذاها در شرایط مزرعه دارند، بیان نمی کند. در سه بخش زیر، از این عوامل چکیده وار گفت و گو می شود. در آغاز، از میزان فراهم بودن مواد غذایی در رابطه با تحرک و رشد ریشه گفت و گو می شود.

حرکت مواد غذایی به سطح ریشه

اصول محاسبات

اهمیت تحرک مواد غذایی در خاک در مهیا بودن آنها برای گیاهان، نخستین بار از سوی باربر (1962) تاکید شد. برداشت او بر پایه‌ی سه جزو استوار بود: برخورد ریشه‌ها با مواد غذایی، حرکت توده ای و انتشار (نگاره‌ی 1). با نفوذ ریشه ها به درون خاک، ریشه به درون فضاهایی حرکت می‌کند که بیشتر از سوی خاک با عناصر غذایی آماده اشغال بوده است. برای نمونه، بر سطوح رس چسبیده اند. سطوح ریشه در این فرایند جابه جایی با مواد غذایی تماس نزدیک پیدا می‌کنند (برخورد می کنند). فنی و آوراستریت (1939)، فرایند داد و ستد تماسی را برای جذب کاتیون بدون جابه جایی از درون محلول خاک ارایه دادند. باربر (1966)، این فرایند جابه جایی را به شیوه ای کلی تر، به عنوان عاملی بیان می کند، که می تواند در رفع نیاز همه‌ی غذاهای کانی گیاهان نقش داشته باشد.

محاسبات برخورد ریشه ها بر پایه‌ی:

الف- میزان مواد غذایی آماده در حجمی از خاک که به وسیله‌ی ریشه ها اشغال شده اند.

ب- حجم ریشه، به عنوان درصدی از کل حجم خاک- به طور میانگین یک درصد از حجم خاک سطحی.

پ- نسبتی از کل حجم خاک، که به وسیله حفره های خاک اشغال شده است (به طور میانگین 50 درصد).

(تصویر در فایل اصلی موجود است)

نگاره‌ی 1- نمودار نمایی حرکت عناصر کانی به سطح ریشه گیاهان خاکزی. (1) برخورد: جایگزینی حجم خاک به وسیله حجم ریشه (جذب بدون ترابری). (2) جریان توده ای: ترابری توده‌ی محلول خاک در جهت شیب پتانسیل آب (کشیده شده به وسیله‌ی تعرق). (3). انتشار: ترابری مواد غذایی در جهت شیب غلظت . 0 = مواد غذایی آماده (آنطور که برای نمونه به وسیله‌ی آزمایش خاک تعیین شده است)

جزو دوم حرکت توده ای آب و غذاهای محلول به سطح ریشه، که به وسیله‌ی جریان تعرقی گیاهان انجام می شود. براورد کمیت غذاهایی که با حرکت توده ای برای گیاهان فراهم هستند، بر پایه‌ی غلظت ماده‌ی غذایی در محلول خاک و میزان آب تعرق بر مبنای واحد وزن بافت های بخش هوایی گیاه (ضریب تعرق، برای نمونه 300 تا 600 لیتر آب بر کیلوگرم وزن خشک ساقه) یا در هر هکتار فراورده. نقش انتشار برای رساندن غذاها به سطح ریشه قابل اندازه گیری مستقیم نیست، اما بایستی با محاسبه‌ی تفاضل میان کل مواد غذایی جذب شده به وسیله‌ی گیاهان و میزانی، که از راه برخورد ریشه ها و حرکت توده ای جذب می شود تعیین می گردد.

نمونه ای از این محاسبه، در جدول 2-13، ارایه شده است. آشکار است که در این خاک، حرکت توده ای سهم اصلی را در فراهم کردن کلسیم و منیزیوم داراست، در حالی که فراهم کردن پتاسیم و فسفر، عمدتا به انتشار وابسته است. افزون بر این، فراهم آوری کلسیم و منیزیوم با حرکت توده ای بیشتر از میزان جذب شده است، و بنابراین انتظار می رود این مواد غذایی در سطح ریشه انباشته شده باشند. یافته های همانند آنچه که در جدول 2 ارایه شده، به وسیله‌ی دیگر نگارندگان به دست آمده است (مانند منگل و همکاران[1]. 1969)

جدول 2

(جدول در فایل اصلی موجود است)

عبارت برخورد ریشه ها[2]، از سوی بروستر و تینکر[3] (19709، مورد انتقاد قرار گرفته است. بر پایه‌ی یک الگوی پویا[4] ، اثرات رشد در مفهوم انتشار گنجانده شده اند. حرکت مواد محلول در دستگاه خاک- ریشه، تنها بر دو جزو: حرکت توده ای و انتشار، متمرکز است (97 و 1354). شرایط حد فاصل خاک- ریشه با شرایط نقاطی با کمی فاصله از ریشه، از دیدگاههای گوناگون تفاوت چشمگیر دارند. این شرایط به وسیله‌ی یک الگوی مکانیکی که ریشه را تنها به عنوان مخزنی برای دریافت مواد غذایی کانی که به وسیله‌ی حرکت توده ای و یا انتشار به آن رسیده اند، بررسی می کند، به اندازه‌ی کافی توجیه‌شدنی نیست.

غلظت مواد غذایی کانی در محلول خاک

غلظت مواد غذایی کانی در محلول خاک در دامنه‌ای گسترده تغییر می‌کند و به عواملی مانند رطوبت خاک، ph ، ظرفیت داد و ستد کاتیونی، پتانسیل رداکس، میزان مواد ‎آلی، فعالیت میکروبی خاک و کاربرد کودها بستگی دارد. نگاره‌ی 2، غلظت تعادلی عناصر غذایی پرمصرف در محلول های خاک مناطق کشاورزی و باغبانی را نشان می دهد.

نگاره‌ی 2- توزیع فراوانی غلظت های تعادلی عناصر غذایی در محلول های خاک مناطق زراعی و باغبانی (برگرفته از منبع 50 با اجازه‌ی CRC Press, Inc).

غلظت مواد کانی در محلول خاک. نمایه ای برای پویایی عناصر، هم به سوی سطح ریشه و هم در جهت عمودی است (یعنی این که در آب و هوای مرطوب، پتانسیل آبشویی را نشان می دهد). در مقایسه با غلظت دیگر عناصر، غلظت فسفر به گونه ای چشمگیر پایین است (نگاره‌ی 2)، بنابراین آبشویی در خاک های کانی یا کلاً جابه جایی با حرکت توده ای به سطوح ریشه، از اهمیتی ناچیز برخوردار است. برخلاف دیگر آنیون‌ها، مانند نیترات و سولفات، برهم کنش فسفات با سطوح فعال سسکویی اکسیدها[5] و اکسی هیدرات های[6] کانی های رس شدید است؛ میان 20 تا 70 درصد فسفات موجود در محلول خاک، ممکن است به شکل پیوند با مواد آلی باشد (1981).

نه تنها غلظت مواد کانی در محلول خاک (به اصطلاح، شدت)، بلکه نیز توان تامپونی (به اصطلاح، ظرفیت) یک خاک برای تغذیه‌ی کانی اهمیت بسیار دارد. توان تامپونی میزان مواد غذایی جذب شده را بر سطح بخش جامد و یا چسبیده به طور زودگذر برروی ساختمان های آلی و آنچه در محلول خاک است، نشان می دهد. توان تامپونی، به ویژه و نیز سرعت رهاسازی مواد غذایی از فاز جامد به محلول خاک را تعیین می‌کند. از آنجا که نیترات (و کلرید)، ترکیبات غیرمحلول را با اجزای خاک تشکیل نمی دهد، غلظت آن در محلول خاک دارای نوسانات زیاد است.