پتاسم قابل تبادل
تثبيت پتاسيم نيز مانند ديگر كاتيون‌ها به‌وسيله سطوح باردار منفى كلوئيد و به‌طريق الكتريسيته ثابت تحقق مى‌يابد. جابجايى كاتيون‌هايى كه به اين طريق جذب مى‌گردند، در صورت تماس آنها با محلول‌هاى نمكى خنثى، به راحتى انجام مى‌شود. مقدار پتاسيم جابجا شده بوسيله محلول يك نرمال استات‌آمونيوم معمولا" كمتر از يا درصد كل پتاسيم مى‌باشد. جهت درك فرايندهاى حاكم بر تثبيت و رها شدن پتاسيم موجود در خاك، اطلاع از وضعيت محلول‌هاى تبادلى در كاني‌هاى رس ضرورى است.
مقدار پتاسيم قابل تبادل در كلوئيدهاى خاك يكسان نبوده و كلا" در سه نوع محل يا موقعيت اجبارى قرار مى‌گيرد. در سطوح خارجى بعضى از رس‌ها مانند ميكا كه براى پتاسيم غير اختصاصى است؛ به‌عبارتى ديگر وضعيت‌هاى كنارى و داخلى موقعيت‌هاى اختصاصى براى پتاسيم به‌شمار مى‌روند. يون‌هاى پتاسيم كه در وضعيت داخلى به كلوئيد متصلند، در تعادل با غلظت‌هاى بالاى پتاسيم محلول خاك مىباشند؛ در حاليكه پتاسيم موجود در وضعيت‌هاى كنارى و خارجى در غلظت‌هاى تعادلى بسيار كمترى قرار دارد. غلظت پتاسيم موجود در محلول خاك در واقع نتيجه اصلى سه توازن ممكن مى‌باشد. به‌دليل نقش عمده پتاسيم قابل تبادل در تجديد عنصر مزبور در محلو ل خاك و برداشت آن بوسيله گياه، يا اتلاف آن از طريق آبشويى، توجهى بيشتر به‌تعريف رابطه ميان پتاسيم قابل تبادل و فعاليت پتاسيم محلول در خاك معطوف شده است.
پتاسيم غير قابل تبادل
از آنجا كه پتاسيم محلول و قابل تبادل در خاك به آسانى در دسترس گياه قرار مى‌گيرند، اين دو شكل مورد توجه مىباشند. ليكن، اين انواع در بيشتر خاك‌ها تنها بخش كوچكى از كل پتاسيم آن (كمتراز 1 درصد) را تشكيل داده و بقيه اين عنصر به‌صورت غير قابل تبادل و معدنى در خاك موجود است. هرچند پتاسيم غيرقابل تبادل به‌سرعت در دسترس گياه قرار نمى‌گيرد، ولى مى‌تواند در مقدار كل پتاسيم قابل استفاده خاك مؤثر باشد. زيرا با برداشت محصول، از مقدار اين نوع كاسته مى‌شود. كاني‌هاى حاوى پتاسيم به دو گروه تقسيم مى‌گردند:
گروه اول (كاني‌هاى اوليه): شامل فلدسپارها و ميكاها كه از سنگ‌هاى مادرى به‌وجود آمده‌اند و
گروه دوم (كاني‌هاى ثانويه): كه از هواديدگى ميكا پديد آمده و شامل گروه ايلايت مىباشند.
با مشخص كردن پتاسيم غير قابل تبادل در خاك‌هاى زراعى كه معمولا" به كمك اسيد نيتريك يك نرمال انجام مى‌گيرد، مى‌توان واكنش محصول را نسبت به افزودن كودهاى پتاسيمى تخمين زد. رها شدن پتاسيم از بخش غير قابل تبادل بستگى به نوع و مقدار كاني‌هاى محتوى پتاسيم، اندازه ذرات، سابقه برداشت محصول و نوع آن دارد. آزاد شدن پتاسيم از ذخيره پتاسيمى كاني‌هاى خاك به‌وسيله نوع كانى و فرايند هواديدگى ميكا و فلدسپات‌ها مشخص مى‌گردد. آزاد شدن پتاسيم از فلدسپات‌ها كه ساختمان سه بعدى بلورى داشته و پتاسيم آنها در بين شبكه كانى واقع شده، به مراتب دشوارتر از رهايى پتاسيمى است كه در سطوح ميانى ورقه‌هاى ميكا ذخيره شده است. در فلدسپارها، آزاد شدن پتاسيم بر اثر تخريب كانى، لكن در ميكا، از طريق تبادل كاتيونى انجام مى‌گيرد. آزاد شدن پتاسيم از بيوتايت حدود 90 و 150 مرتبه سريعتر از موسكوايت و فلدسپارميكركلين مى‌باشد.
عوامل مؤثربرتثبيت پتاسيم در خاك
با پيشرفت فرايند هواديدگى و آزاد شدن مقدار بيشترى از يون‌هاى پتاسيم، فضاى بين لايه‌اى افزايش يافته و به‌مقدار ظرفيت تبادل كاتيونى خاك اضافه مى‌گردد. با آنچه گذشت، مى‌توان عوامل مؤثر بر تثبيت پتاسيم را به‌شرح زير خلاصه نمود:
كاني‌هاى رس: نوع رس تثبيت پتاسيم را شديدا" متأثر مى‌سازد. پديده تثبيت پتاسيم در رس‌هاى گروه 2:1 يعنى ايلايت، ميكاى هوازده ورميكولايت و اسمكتايت‌ها رخ داده و رس‌هاى گروه 1:1 نقشى در اين تثبيت ندارند. نتيجه تحقيقى در مورد سرعت تثبيت پتاسيم در چهار نوع خاك مختلف حاكى از آن است كه مقدار پتاسيم تثبيت شده براى هر نوع خاك، با توجه به خصوصيات آن، به‌ويژه نوع كانى، فرق مى‌نمايد.
pH خاك: ظرفيت تثبيت پتاسيم در حضور AL3+، هيدرواكسيدآلومنيوم و پليمرهاى آن كه معمولا" در شرايط اسيدى غلظت آنها زياد است، كاهش مى‌يابد.
غلظت پتاسيم اضافه شده: اضافه كردن پتاسيم به خاك‌هايى كه ظرفيت تثبيت بالايى دارند موجب تثبيت بيشتر يون پتاسيم مى گردد، بنابراين بهتر است قبل از افزودن كودهاى پتاسيمى به خاك، ظرفيت تثبيت آن از نقطه نظر پتاسيم مشخص شود.
تر و خشك شدن خاك: خشك شدن در بعضى از خاك‌ها كه پتاسيم قابل تبادل فراوانى دارند، منجرب تثبيت وكاهش اين گونه پتاسيم مى‌گردد. از سوى ديگر، خشك شدن خاك‌هاى مرطوب كه حاوى مقاديرى كم تا متوسط پتاسيم مىباشند، به‌ويژه خاك‌هاى زيرين، موجب فزونى پتاسيم قابل تبادل گشته و در برخى شرايط، مقدار پتاسيم قابل تبادل در خاك زيرين به چند برابر فراوانى عادى آن مى‌رسد. اثر تر و خشك شدن خاك برقابليت جذب پتاسيم هنوز هم پيش از اندازه‌گيرى پتاسيم، خاك را در هواى آزاد خشك مى‌كنند. اين كار ممكن است مقدار پتاسيم خاك را بيش از حد واقعى نشان داده و احتمآلا" توصيه كودى را دچار اختلال نمايد. افزون بر آنچه گفته شد، به‌نظر مى‌رسد رابطه‌اى مثبت بين ظرفيت تثبيت پتاسيم با آمونيوم وجود دارد. بدين مفهوم كه هر يك از كودهاى پتاسيمى يا آمونيومى را زودتر به خاك اضافه كنند، زودتر تثبيت شده و كود ديگر، با سهولت بيشترى، در اختيار گياه قرار مى‌گيرد.
عوامل مؤثر بر قابليت جذب پتاسيم از خاك
عوامل مؤثر برقابليت جذب پتاسيم به دو دسته كلى (عوامل خاكى و عوامل گياهى) تقسيم مى‌شوند. به‌طور خلاصه، عوامل خاكى مؤثر برقابليت جذب پتاسيم را مى‌توان نوع كاني‌هاى رس، ظرفيت تبادلى كاتيونى، مقدار پتاسيم قابل تبادل، ظرفيت تثبيت پتاسيم خاك، پتاسيم موجود در خاك زيرين، عمق توسعه ريشه‌ها، رطوبت، تهويه و دماى خاك، pH و مقدار كلسيم و منيزيم آن دانست. عوامل گياهى مؤثر بر قابليت جذب پتاسيم شامل ظرفيت تبادلى كاتيونى ريشه، شبكه ريشه و مقدار محصول مورد انتظار، نوع گياه، تراكم گياه در واحد سطح و عامل زمان مىباشند. از عوامل مهم در تعيين مقدار پتاسيم قابل استفاده مى‌توان به مقدار كل پتاسيم خاك، تراكم ريشه و مقدار پتاسيم جذب شده به‌وسيله محصول اشاره نمود.
علائم كمبود پتاسيم
كمبود پتاسيم در اغلب گياهان معمولا" به‌صورت سوختگى برگ ظاهر مى‌گردد. به‌عنوان مثال نياز ذرت به پتاسيم را مى‌توان از روى زرد شدن نوك و لبه برگ‌هاى تحتانى گياه تشخيص داد. تغيير رنگ مزبور مانند كمبود ازت به‌طرف رگبرگ اصلى گسترش نمى‌يابد. بلكه به تدريج از نوك و لبه‌هاى برگ به طرف بالا و داخل برگ پيشروى مى‌نمايد.
كمبود ازت در ذرت كمبود پتاسيم
روش ارزيابى پتاسيم قابل استفاده گياه با استفاده ازاستات آمونيوم يك نرمال
يكى از عصاره گيري‌هاى مناسب براى خاك‌هاى‌آهكى، استفاده از استات‌آمونيوم يك نرمال و خنثى (pH=7) مى‌باشد. چنانكه مقدار پتاسيم قابل استفاده خاك با اين روش از حد معينى بيشتر باشد، وضعيت پتاسيم آن خاك مطلوب قلمداد مى‌شود. بديهى است اين تشخيص كاملا" صحيح نبوده و داراى اشكالاتى فراوان از جمله در نظر نگرفتن درصد و نوع رس غالب خاك، نوع محصول، عملكرد مورد انتظار و غيره است. هر چه درصد رس خاك بيشتر باشد، گياه كشت شده پتاسيم دوست تر و عملكرد بالاترى مورد انتظار باشد، ممكن است عدد 300 ميلى‌گرم در كيلوگرم نيز ناكافى باشد، تحت چنين شرايطى براى نيل به عملكرد بالا، مصرف سرك پتاسيم نيز مطرح خواهد گرديد.
در يك خاك در سيروزم در اسپانيا، از سنجش پتاسيم قابل تبادل كه به‌وسيله استات‌آمونيوم استخراج شد، نتايج اطمينان بخشى براى تخمين پتاسيم قابل استفاده به‌دست آمد. ليكن در خاك‌هاى سيروزم گچى، قهوه‌اى و قهوه‌اى آهكى، مقدار پتاسيم آزاد شده بيش از ميزان پتاسيم قابل تبادل، در دسترس قرار گرفت. به‌عبارت ديگر، رهاسازى پتاسيم در خاك‌هاى آهكى و بيابانى، استخراج پتاسيم با استفاده از استات‌آمونيوم روشى مناسب براى تخمين پتاسيم قابل استفاده به‌شمار مى‌رود.
آزمايش
مواد لازم:
- محلول استاندارد كلريد پتاسيم
- استات‌آمونيوم يك نرمال
- محلول‌هاى استاندارد 0 و 5 و 10 و 15 و 25 ppm
شرح آزمايش:
5/2 گرم خاك را در داخل لوله سانتريفوژ ريخته و بعد بر روى آن در حدود 50 سى‌سى آب مقطر اضافه مى‌كنيم و در مرحله بعد 5/16 سى‌سى استات‌آمونيوم به آن اضافه مى‌كنيم و 5 دقيقه توسط شيكر نمونه را هم مى‌زنيم و سپس در دستگاه سانتريفوژ در 3000 دور و به‌مدت 5 دقيقه قرار مى‌دهيم و بعد از اتمام كار و خارج كردن نمونه، محلول‌هاى استاندارد را تهيه مى‌كنيم.
تهيه محلول‌هاى استاندارد
ابتدا ميزان معينى از KCL دو مولار را در يك ليتر آب مقطر حل مى‌كنيم (تعيين ميزان نمك به‌صورت زير مى‌باشد):
جرم مولى KCL 74 است كه كه 39 تا از اين مقدار مربوط به K مى‌باشد.
در اين مرحله از محلول مادر محلول‌هاى 0 و5 و 10 و 15 و 25 ppm . براى مثال جهت تهيه محلول 5 نرمال به روش زير عمل مى‌كنيم (چون احتمال خطا بسيار زياد است بايد از يك محلول 100 ppm استفاده كنيم).
سپس محلول‌هاى حد واسط را به دستگاه فلايم فتومتر داده و نتايج زير حاصل مى‌شود. (البته قابل ذكر است بعضى از اعداد توسط نرم افزار در نمودار Excel اصلاح شده است)
|
ppm 0 |
ppm 5 |
ppm 10 |
ppm 15 |
ppm 17.8 |
ppm 20 |
|
0 |
2/2 |
6/4 |
7/6 |
8/8 |
9/10 |
بعد از تهيه و دادن نمونه به دستگاه عددى كه براى ما ارائه مى‌دهد در حدود 8/8 مى‌باشد كه با قرار دادن آن در منحنى استاندارد غلظت نمونه مشخص مى‌شود. ( ppm 17.8 )
