عنوان پایان‌نامه
سینتیک بازیابی فسفر در خاک های آهکی و برآورد فسفر باقیمانده قابل استفاده با زمان
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6354;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68242
- تاریخ دفاع
- ۲۹ اردیبهشت ۱۳۹۴
- دانشجو
- مصطفی شیرمردی
- استاد راهنما
- حسن توفیقی
- چکیده
- در این بررسی سینتیک تثبیت فسفر در 4 خاک غیرآهکی که با سطوح مختلف کربنات کلسیم خالص تیمار گردیده و نیز در 6 خاک غیر آهکی که pH آنها در دامنه 5 تا 9 تنظیم شده بود، مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین اثرات ماده آلی بر سینتیک تثبیت فسفر در چهار خاک متفاوت که با سطوح مختلف کود گاوی تیمار شده بودند، مطالعه گردید. بدین منظور، خاک¬ها با mgP/kg45 از منبع K2HPO4 تیمار گردیده و سپس به مدت 100 روز در اینکوبیتور در دمای C?25 نگهداری شدند. در زمان¬های مشخص از خاک¬ها نمونه¬گیری شده و غلظت فسفر در آنها به روش اولسن اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که واکنش فسفر با خاک¬ها دو فازی بوده و متشکل از دسته¬ای از واکنش های سریع و دسته¬ای از واکنش¬های کند می¬باشد. سرعت کاهش فسفر قابل استفاده (Olsen-P) در طول روز اول خیلی سریع و سپس تا 50 روز به تدریج کاهش یافته و بعد از آن در بسیاری از خاک¬ها به سمت صفر میل نمود. به علاوه، با افزایش درصد کربنات کلسیم در خاک¬ها، میانگین بازیابی فسفر به طورمعنی¬داری (در سطح احتمال 5 درصد) افزایش یافتاما این اثر در همه خاکها یکسان نبود؛ به¬طوری¬که در یک خاک، افزایش درصد کربنات¬کلسیم تا 35 درصد، هیچ اثری بر بازیابی فسفر نداشت. اثر pH بر قابلیت استفاده فسفر از روند معینی پیروی نکرد. در بعضی از خاک¬ها افزایش pH از 2/5 به 8/8 اثر معنی¬داری بر قابلیت استفاده فسفر نداشته در حالی¬که در خاک¬های دیگر میزان Olsen-P در pHهای بالا بطور معنی¬داری کمتر و یا به عکس بیشتر از pH پایین بود. این اثرات متفاوت pH در خاکها را می¬توان به این صورت توضیح داد که تغییر pH در یک خاک باعث تغییر همزمان چند عامل مرتبط با قابلیت استفاده فسفر شامل حلالیت کانیهای فسفر، ویژگیهای باری سطوح جامد خاک، گونه گونه شدن فسفر محلول و تغییر نسبت غلظت یا فعالیت این گونه¬های فسفر و سرعت معدنی شدن فسفر آلی در خاک می¬شود. اثر خالص این تغییرات با تغییر pH در خاک¬های مختلف متفاوت می باشد. نتایج نشان داد که سرعت اکسایش ماده آلی و میزان فسفر آلی معدنی شده با میزان رس از همبستگی منفی بالایی برخوردار بودند. سرعت اکسایش کربن آلی همچنین با میزان کود آلی اضافه شده به خاک¬ها افزایش یافت. به علاوه، فسفر موجود در کود دامی از قابلیت استفاده بالاتری نسبت به فسفر معدنی برخوردار بود. در حضور ماده آلی، سینتیک تثبیت فسفر متاثر از معدنی شدن فسفر آلی قرار گرفته و در هر زمان خالص اثرات چهار فرآیند جذب در سطح، رسوب، غیرمتحرک شدن و معدنی شدن فسفر در دوره اینکوبیشن، سطح Olsen-P در خاک را تعیین می نمایند. اضافه کردن ماده آلی به خاک باعث افزایش بازیافت فسفر اضافه شده به خاک گردید، این اثر در زمان های طولانی تر پس از اضافه کردن آشکارتر بود. برای انجام توصیه کودی صحیح، برآوردی واقعی از فسفر باقیمانده قابل استفاده پس از کاربرد کود فسفره مورد نیاز است. جهت پیش-بینی مقدار فسفر قابل استفاده در خاک با استفاده از یک مدل، وابستگی زمانی بازیابی فسفر اضافه شده به 60 خاک آهکی با ویژگی¬های فیزیکوشیمیایی متنوع، مورد مطالعه قرار گرفت. به خاک¬ها mgP/kg45 اضافه گردید و در رطوبت 50 درصد SP و دمای 25 درجه سانتی¬گراد در یک دوره 100 روز نگهداری شدند. در فواصل زمانی معین از خاک¬ها نمونه-برداری و فسفر قابل استخراج به روش اولسن اندازه¬گیری شد. نتایج نشان داد که کاهش بازیابی در خاک¬ها ابتدا شدید بوده و سپس کند شد. معادله R=1/(a+btc) بهترین برازش را بر داده¬های سینتیک تغییر فسفر در خاک¬ها داشت. در این معادله R درصد بازیابی، t زمان و a، b و c ضرایب معادله می¬باشند. بازیابی در زمان¬های 50 و 100 روز با هیچ یک از ویژگی¬های فیزیکوشیمیایی خاک همبستگی نداشت. ضریب a در تمام خاک¬ها تقریباً برابر 01/0 بود اما ضرایب b و c در خاک¬ها متفاوت بودند. همبستگی بین ضرایب b و c با ویژگی-های خاکی وجود نداشت. برای برآورد b و c، میزان تثبیت فسفر اضافه شده به خاک¬ها در زمان های 75 ثانیه و 5 دقیقه بعد از اضافه کردن فسفر به خاک¬ها اندازه¬گیری شد. نتایج نشان داد که ضریب c با میزان تثبیت در زمان های 75 ثانیه و 5 دقیقه همبستگی بالایی داشت. همچنین مقادیر تثبیت فسفر بعد از 3 دقیقه و 3، 6 و 12 ساعت از اضافه کردنفسفر با ضرایب b و c همبستگی معنی¬داری نداشت. شیب و عرض از مبدا خطی که مقدار تثبیت را در زمان¬های 3 دقیقه و 3 ساعت به هم وصل می¬کرد برای همه خاک ها محاسبه وبه عنوان دو متغیر مستقل (X1 و X2) برای برآورد ضرایب b و c با استفاده از رگرسیون چند جمله¬ای استفاده شد. ضرایبb و c برآورد شده با معادلات حاصله،همبستگی بالایی با مقادیر اندازه گیری شده داشت (95/0= R2 برای b و 96/0= R2 برای c). در نهایت با استفاده از ضرایب برآورد شده، بازیابی فسفر در زمان¬های 50 و 100 روز محاسبه شد. نتایج نشان داد که بازیابی¬های محاسبه شده همبستگی بالایی با بازیابی-های واقعی در 50 (**86/0= R2) و 100 روز (**85/0= R2) داشتند.
- Abstract
- In this study,kinetics of P fixation were studied on four non-calcareous soils which had been treated with different levels of pure CaCO3, and also on six soils which were adjusted for pH in the range of 5 to 9. Also Effects of organic matter (OM) on the kinetics of P fixation were studied on four soils treated with different levels of a cow manure. Soils were also treated with K2HPO4 at the rate of 45 mg P/kg before they were incubated for a period of 100 days at 25?C. Samples of the soils were taken at certain times and the concentration of P was measured by Olsen method. It was indicated that the reaction of P with soil was biphasic, composed of a set of fast reactions and a set of slow reactions. The rate of reduction in available P (Olsen-P) was very fast during the first day, and then it diminished gradually up to 50 days, and thereafter approached to zero in most of the soils. In addition, an increase in the amount of CaCO3 in soils resulted in a significant (5% proability level) increase in the mean P recovery of the soils, however, the effect was not the same in all soils, and in one of the soils an increase in the amount of CaCO3 up to 35%, had no effect on P recovery. The effect of pH on P availability was not the same in different soils. In some soils an increase in the pH from 5.2 to 8.8 had no significant effect on P availability, while in others; the amount of Olsen-P was higher or lower at higher pH values. The different effects of pH on P availability was explained by the variable effects of a change in pH on the available-P related parameters such as solubility of P minerals, charge characteristics of the soil surface, speciation of soluble P and change in concentration or activity of P species and the rate of organic P mineralization. The net effect of these changes as a result of a change in pH might be different in various soils. Results were indicated that the rate of oxidation of OM and the amount of organic-P mineralized were negatively correlated with the clay percentage. The rate of oxidation was also increased with the amount of OM added to the soils. The P associated with the manure had a higher availability than the P in mineral fertilizer. Kinetics of P fixation in the presence of OM was influenced by the mineralization of P especially at shorter incubation times, and the net effects of adsorption, precipitation, immobilization and mineralization processes occurred during the incubation, determined the amount of Olsen-P at any time. Addition of OM to the soils caused an increase in the recovery of applied P, the effect was more apparent at longer incubation times. A reliable estimate of the amount of residual available P after application of P fertilizer is needed for a relatively accurate fertilizer recommendation. To predict the amount of residual P by a model, kinetics of recovery of added P were studied in 60 calcareous soils with a wide range in soil properties.The soils were treated with 45 mg P kg–1 and incubated at 50 % SP at 25OC for a period of 100 days. Samples of the soils were taken at certain intervals and were extracted by Olsen-P. Results indicated that the rate of decrease in P recovery was high at initial periods of incubation followed by a slow decrement at longer times, in all soils. The kinetics of P change was described by an equation of the form R=1/(a+btc), where R is the percent of recovery at time t, and a, b and c are constants. Recovery at 50 and 100 days had no significant correlation with soil physicochemical properties. The amounts of b and c were different in soils but the constant "a"was almost equal to 0.01. Constants b and chadno significant correlations with soil properties. For estimation of b and c, fixation of added P to soils was measured at75sec and 5min after addition of P.Results showed that coefficient c had high correlation with the amount of P fixation at 75sec and 5 min. Also the amounts of P fixed after 3 min and 3, 6 and 12 h of P addition were not significantly correlated with b and c. The slope and intercept of the line connecting the amount of fixation at 3 min and 3h were calculated for all soils andused as two independent variables (X1 and X2) inpolynomial regression to estimate the coefficients b and c. The coefficients b and cestimated bythe resulting equations had high correlations with the measured values (R2 = 0.96 for b and R2 = 0.96 for c). Finally, the recoveries at 50 and 100 days were calculated by these estimated coefficients. Results showed that estimated recoverieswere highly correlated with measured recoveriesat 50 (R2 = 0.86**) and 100 days (R2 = 0.85**).
