اثر نوع کاربری و کشت‌های زراعی متفاوت، برشکل های مختلف پتاسیم خاک (تاکید برکانی‌شناسی رس‌ها)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه علوم خاک. دانشگاه ملایر

چکیده

سابقه و هدف: پتاسیم عنصر ضروری برای رشد گیاه می‌باشد و قابلیت استفاده و شکل‌های آن، تحت تأثیر ویژیگی‌های خاک، کانی‌شناسی رس و نوع کشت است. پتاسیم در خاک به چهار شکل محلول، تبادلی، غیرتبادلی و ساختاری وجود دارد. پتاسیم غیرتبادلی و ساختاری مربوط به محتوی برخی کانی‌ها همانند فلدسپارها و میکاها می‌باشد، در حالی که پتاسیم تبادلی به شکل یون-های جذب شده بر روی کانی‌های رس و مواد آلی مشخص می‌شود. پتاسیم محلول کمتر از یک درصد پتاسیم کل است. گیاهان در نیاز به پتاسیم متغییر و مقادیر متفاوتی از پتاسیم را جذب می‌کنند. اطلاعاتی در زمینه وضعیت پتاسیم خاک‌های استان لرستان و کرمانشاه و ارتباط با کانی‌شناسی رس تحت کشت‌های زراعی متفاوت وجود ندارد. بنابراین هدف از این مطالعه تعیین شکل‌های پتاسیم در برخی از خاک‌های مناطق درود، گیان و کنگاور تحت کشت‌های زراعی متفاوت و آنالیز کانی‌شناسی رس خاک‌های مورد مطالعه، برای یافتن ارتباط بین شکل‌های متفاوت پتاسیم و کانی‌شناسی رس بود.
مواد و روشها: در بررسی حاضر، سه منطقه مختلف شامل گیان، درود و کنگاور، انتخاب گردیدند. سپس 15 سری خاک‌ با ویژگیهای و تاریخچه کشت زراعی متفاوت انتخاب، و خاک‌رخ‌ها حفر و تشریح شدند. خاک‌های انتخابی تحت کاربری مرتع، کشت گندم، برنج، ذرت، کلزا، چغندرقند و انگور بودند. نمونه‌های خاک از افق‌های مختلف، جمع آوری گردید و ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و کانی‌شناسی خاک‌ها در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد. شکل‌های مختلف پتاسیم شامل: محلول، تبادلی، غیرتبادلی و کل تعیین شد.
یافته‌ها: همه خاک‌ها آهکی بوده و در رده اینسپتی‌سولز طبقه‌بندی شدند. محتوی رس، سیلت، کربنات کلسیم معادل و موادآلی به ترتیب دارای دامنه بین 2/53-5/27، 8/49-21، 3/50 – 3/15 و 8/1 – 7/0 درصد بود. مقدار پتاسیم محلول، تبادلی، غیرتبادلی و کل در خاک‌های مورد مطالعه به ترتیب دارای دامنه 62-3، 676-105، 2083-32 و 9333-3600 میلی‌گرم بر کیلوگرم بودند. نتایج نشان داد که میانگین مقدار پتاسیم محلول (mg/kg 2/44)، پتاسیم غیر‌تبادلی (mg/kg 4/1585) و پتاسیم کل (mg/kg 7251) در خاک-های شالیزار بالاترین بوده، که ممکن است بدلیل محتوی رس بالا و مقدار کربنات کلسیم پایین منطقه باشد. در حالی‌که مقدار پتاسیم تبادلی در کشت ذرت (mg/kg 4/676) بالاتر بود. مطالعات کانی‌شناسی نشان داد که کانی‌های اسمکتیت (30-20 درصد)، ورمی-کولیت (50-30 درصد) در سطح خاک، و کانی ایلیت (20-10 درصد) در افق‌های زیرسطحی از کانی‌های رسی عمده هستند. ارتباط معنی‌داری بین پتاسیم تبادلی و مواد آلی و محتوی رس مشاهده شد. شکل‌های متفاوت پتاسیم در خاک‌های مورد مطالعه به محتوی ایلایت و ورمی‌کولایت در جزء رس وابسته بودند.
نتیجه گیری: نتیجه‌گیری شد که بیشتر خاک‌های مطالعه شده، مقدار قابل توجهی از شکل‌های متفاوت پتاسیم را داشتند. خاک-های غرقاب، بالاترین مقادیر پتاسیم محلول، غیرتبادلی و کل را نسبت به غیرغرقاب‌ها دارا بودند. بنظر می‌رسد که ایلایت و ورمی-کولایت کانی‌های عمده نگهداری پتاسیم در شالیزارها هستند. کشت‌ زراعی به دلیل تقاضای متفاوت پتاسیم و عملیت کشاورزی، اثر معنی‌داری بر وضعیت پتاسیم خاک‌های مطالعه شده داشت. به طور کلی توصیه می‌شود که تناوب زراعی و کانی‌شناسی رس برای مدیریت بهتر کوددهی پتاسیم، بایستی مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of land use type and different crop cultivations on different potassium forms of soils (with emphasis on clay mineralogy)

نویسنده [English]

  • Soheila sadat Hashemi
چکیده [English]

Background and Objectives: Potassium (K) is an essential element for plant growth and its forms and availability may be affected by soil properties, clay mineralogy and crop cultivation. Potassium exists as four forms in soil including soluble, exchangeable, non- exchangeable and structural. The non-exchangeable and structural K are related to the content of some minerlas like feldspars and micas; while exchangeable K is defined as K ions adsorbed on clay minerals and organic matter. Soluble K constituted <1% of total K. Crops varied in their K needs and different crops may absorbs K in different quantities. No information is available about the status of K in soil of Lorestan and Kermanshah province and its relationship with clay mineralogy under different crop cultivation. Therefore, the main objectives of this study were to determine the contents of K forms in some representative soils of Doroud, Gyan and Kangavar areas under different crop cultivation, to analysis clay mineralogy of the studied soils and to find relationships among different forms of K and clay mineralogy.
Materials and Methods: In the current investigation, three different areas incluging Gyan, Droud and Kangavar were selected. Then 15 soil series with different properties and crop cultivation history were selected and soil profiles were dugged and described. The selected soils were under cultivation of orchard, wheat, rice, maize, canola, sugar beet and grape. Soil samples were collected from different horizons and physicochemical and mineralogical characteristics were measured in the laboratory. Different forms of K including soluble, exchangeable, non-exchangeable and total were determined.
Results: All soils were calcareous and classified as Inceptisols. The contents of clay, silt, calcium carbonate equivalent and organic matter ranged 27.5-53.2, 21-49.8, 15.3-50.3 and 0.7-1.8 percentage, respectively. The contents of soluble, exchangeable, non-exchangeable and total K in the studied soils ranged 3-62, 105-676, 32-2083 and 3600-9333 mg/kg, respectively. Results indicated that the mean contents of soluble (44.2 mg/kg), non-exchangeable (1585 mg/Kg) and total K (7251 mg/Kg) were the highest in paddy soil may be due to the higher clay content and lower content of calcium carbonate content; while the exchangeable K content was the highest in the soils under maize cultivation (676.4 mg/Kg). Mineralogical analysis indicated that smectite (20-30%), vermiculite (30-50%) and illite (10-20%) are the predominant clay minerals in the surface and subsurface horizons, respectively. Significant relationships were observed between exchangeable K and organic matter and clay contents. Different forms of K in the studied soils was also correlated with illite content of the clay fraction.
Conclusion: It is concluded that most studied soils had considerable contents of different K forms. The paddy soils had higher contents of soluble, non-exchangeable and total K than non paddy soils. It seems that illite and vermiculite are the predominant K-bearing minerlas in paddy soils. Crop cultivation had significant effects on K status of the studied soils due to different K demand and agricultural practices. Generally, it is recommended that crop rotation and clay mineralogy should be considered for better management of K fertility.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Illite
  • Exchangeable K
  • Total K
  • Rice cultivation
  • Vermiculite
1.Alamdari, P., Kamrani, V., and Mohammadi, M.H. 2016. Clay mineralogy relationships
with Potassium forms in different physiographic units. J. Water Soil. 29: 6. 1578-1589.
(In Persian)
2.Banaei, M.H. 1998. Soil moisture and temperature regimes map of Iran. Soil and water
research institute of Iran. (In Persian)
3.Bhonsle, N.S., Pal, S.K., and Sekhon, G.S. 1992. Relationship of forms and release
characteristics clay mineralogy. Geoderma. 54: 258-293.
4.Britzke, D., Da Silva, L.S., Moterle, D.F., Rheinheimer, D.S., and Bortoluzzi, E.C. 2012.
A study of potassium dynamics and mineralogy in soils from subtropical Brazilian lowlands.
J. Soils Sed. 12: 185-197.
5.Darunsontaya, T., Suddhiprakarn, A., Kheoruenromne, I., Prakongkep, N., and Gilkes, R.J.
2012. The forms and availability to plants of soil potassium as related to mineralogy for
upland Oxisols and Ultisols from Thailand. Geoderma. 170: 11-24.
6.Gee, G.W., and Bauder, J.W. 1986. Method of Soil Analysis, Part-1, Physical and
Mineralogical Methods, 2nd Edition. American Society of Agronomy, Madison, WI, USA,
Pp: 383-411.
7.Hashemi, S.S., and Abbaslou, H. 2016. Potassium reserves in soils with arid and semi-arid
climate in southern Iran: a perspective based on potassium fixation. Iran Agriculture
Research. 35: 2. 88-95.
8.Helmke, P.A., and Sparks, D.L. 1996. Lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium.
P 551-574, In: D.L. Sparks, (Ed.), Method of Soil Analysis, Part 3. Chemical Methods. No. 5
American society of agronomy, Madison, WI, USA.
9.Johns, W.D., Grim, R.E., and Bradley, F. 1954. Quantitative estimation of clay minerals by
diffraction methods. J. Sed. Petrol. 24: 242-251.
10.Kittrick, J.A., and Hope, E.W. 1963. A procedure for the particle size separation of soils
for X-ray diffraction analysis. Proceedings Soil Science Society of America (former title).
37: 201-205.
11.Khormali, F., Nabiollahy, K., Bazargan, K., and Eftekhari, K. 2008. Potassium status in
different soil orders of Kharkeh research station Kurdestan. J. Agric. Sci. Natur. Resour.
14: 5. 1-9.
12.Knudsen, D., Peterson, G.A., and Pratt, P.F. 1982. Lithium, sodium and potassium.
P 225-246, In: A.L. Page, R.H. Miller and D.R. Keeny, (Ed.), Methods of Soil Analysis,
Part 2. American Society of Agronomy, Madison, WI. USA.
13.Loppert, R.H., and Suarez, D.L. 1996. Carbonate and gypsum. P 437-474, In D.L. Sparks
et al. (eds.) Method of soil analysis. Part III. 3rd Ed. American Society of Agronomy,
Madison, WI. USA.
14.Malakouti, M.J., and Homaee, M. 2005. Soil fertility of arid and semi-arid regions.
Difficulties and solutions. 2nd ed., Tarbiat Modares University Press, Tehran, 508p.
(In Persian)
15.Mc-Lean, E.O. 1982. Soil pH and Lime requirement. Methods of Soil Analysis. Part 2,
Chemical and Microbiological Properties. American Society of Agronomy, Madison, WI,
USA, Pp: 199-224.
16.Mclean, E.O., and Watson, M.E. 1985. Soil measurements of plant available potassium.
P 277-308, In: R.D. Munson, (Ed.), Potassium in agriculture. American Society of
Agronomy, Madison, WI, USA.
17.Moritsuka, N., Yanai, J., and Kosaki, T. 2004. Possible processes releasing nonexchangeable potassium from the rhizosphere of maize. Plant Soil. 258: 261-268.
18.NajafiGhiri, M., and Abtahi, A. 2013. Potassium Fixation in Soil Size Fractions of Arid
Soils. Soil and Water Research. 2: 49-55.
19.Nelson, R.E. 1986. Carbonate and Gypsum. In methods of soil analysis. Part II. American
Society of Agronomy, Madison, WI, USA.
20.Nelson, D.W., and Sommers, L.E. 1996. Total carbon and organic matter. P 961-1010,
In: D.L. Sparks, (Ed.) Methods of Soil Analysis, Part III, 3rd Ed., American Society of
Agronomy, Madison, WI. USA.
21.Raheb, A., and Heidari, A. 2012. Effects of clay mineralogy and Physico-chemical properties
on potassium availability under soil aquic conditions. J. Soil Sci. Plant Nutr. 12: 4. 747-761.
22.Rhoades, J.D. 1996. Salinity: Electrical conductivity and total dissolved solids. P 417-436,
In: D.L. Sparks, (Ed.) Methods of Soil Analysis, Part III, 3rd Ed., American Society of
Agronomy, Madison, WI. USA.
23.Richards, J.E., and Bates, T.E. 1989. Studies on the potassium-supplying capacities of
southern Ontario soils: Measurement of available K. J. Can. Soil Sci. 69: 596-610.
24.Salardini, A.A. 2003. Soil fertility. Tehran university press, 410p. (In Persian)
25.Sardi, K., and Csitari, G. 1998. Potassium fixation of different soil types and nutrient levels.
Comm. Soil Sci. Plant Anal. 29: 11-14.
26.Shahbazi, K., and Towfighi, H. 2006. Effects of different moisture regimes on soil
exchangeable potassium. Iran J. Agric. Sci. 38: 161-171.
27.Shi, W., Wang, X., and Yan, W. 2004. Distribution patterns of available P and K in rape
rhizosphere in relation togenotypic difference. Plant Soil. 261: 11-16.
28.Soil Survey Staff. 2014. Keys to Soil Taxonomy. USDA. NRCS. Washington, D.C.
29.Sparks, D.L. 1987. Potassium dynamics in soils. Adv. Soil Sci. 6: 1-63.
30.Sparks, D.L., and Huang, P.M. 1985. Physical chemistry of soil potassium. P 201-276,
In: R. Munson, (Ed.), Potassium in Agriculture. American Society of Agronomy, Madison,
WI. USA.
31.Sumner, M.E., and Miller, W.P. 1996. Cation exchange capacity and exchange coefficients.
P 1201-1229, In: D.L. Sparks, (Ed.) Methods of Soil Analysis, Part III, 3rd Ed., American
Society of Agronomy, Madison, WI.
32.Wang, J.G., Zhang, F.S., Cao, Y.P., and Zhang, X.L. 2000. Effect of plant type on release of
mineral potassium from Gneiss. Nutr. Cycl. Agroecosys. 56: 37-44.