مقاله بررسی روابط خاك و گياه

دسته بندي : فنی و مهندسی » کشاورزی و زراعت
مقاله بررسي روابط خاك و گياه در 31 صفحه ورد قابل ويرايش
فراهم بودن مواد غذايي در خاك ها

تجزيه‌ي شيميايي خاك
سرراست ترين راه تعيين فراهم بودن مواد غذايي در خاك، اندازه گيري واكنش هاي رشد گياه، با استفاده از آزمايش هاي كوددهي در مزرعه است. اما اين روش وقت گير بوده يافته هاي آن به آساني قابل تعميم از يك جا به جايي ديگر نيست. برعكس، تجزيه‌ي شيميايي خاك، آزمايش خاك روشي به نسبت سريع و با صرفه براي دريافت اطلاعات درباره‌ي فراهم بودن غذا در خاك، به عنوان مبناي تجويز استفاده از كودهاست. روش آزمايش خاك سالهاي سال در كشاورزي و باغباني با موفقيت نسبي به كار گرفته شده است. كارايي اين روش با ميزان همخواني و هماهنگي اطلاعات به دست آمده با آزمايش هاي كوددهي مزرعه و نيز با شيوه‌ي بيان و تفسير تجزيه انجام شده، پيوند نزديك دارد. در بيشتر موارد، انتظارات، بيشتر از اندازه‌ي كارايي آزمايش هاي خاك است. در اين فصل از دلايل اين دوگانگي با تكيه بر فسفر و پتاسيم،‌ به تفصيل گفت و گو خواهد شد.

روش آزمايش خاك از گستره اي وسيع از روش هاي متداول عصاره گيري مانند اشكال گوناگون اسيدهاي رقيق، نمك ها يا عواملي بهره مي گيرد، كه تركيبات پيچيده ايجاد مي‌كنند. بسته به روش مورد استفاده، ميزان كاملا متفاوت از مواد غذايي گياه استخراج مي شود. همچنان كه در مورد فسفر، در جدول 1-13 آمده است. به عنوان راهنما، يك ميلي گرم فسفر در 100 گرم خاك مي تواند برابر حدود 30 كيلوگرم فسفر در هكتار در يك پروفيل با ژرفاي 20 سانتي متر در نظر گرفته شود (وزن مخصوص خاك 5/1 = 3 ميليون كيلوگرم خاك در هكتار). كدام روش بايد براي تشخيص فراهم بودن يك ماده‌ي غذايي كاني و به وسيله‌ي آزمايش هاي رشد براي پيش بيني واكنش گياه در برابر كود ارزيابي شود.




جدول 1

در بيشتر موارد، چند روش به يك ميزان براي آزمايش خاك در مورد يك گونه‌ي ويژه‌ي غذايي كاني مناسب هستند (1921). براي نمونه، براي فسفر، با وجود ميزان گوناگون فسفر استخراج شده، روش هاي استخراج آبي مي تواند به همان ميزان براي تعيين مناسب باشد كه روش استخراج با اسيدهاي رقيق شده (1637). به هر حال، به دلايل گوناگون، پيش بيني واكنش در برابر كود، بر پايه‌ي تجزيه‌ي شيميايي خاك به تنهايي رضايت بخش نيست: به اين دليل كه تنها ظرفيت بالقوه‌ي يك خاك را براي ذخيره‌ي غذاهاي گياه بيان مي كند؛ به اندازه‌ي كافي و به طور خاص، تحرك مواد را در خاك نشان نمي دهد، هيچ اطلاعاتي را در رابطه با عوامل گياهي، مانند رشد ريشه و تغييراتي كه در فضاي مجاور ريشه به وسيله‌ي ريشه به وجود مي آيد و نقش تعيين كننده در جذب غذاها در شرايط مزرعه دارند، بيان نمي كند. در سه بخش زير، از اين عوامل چكيده وار گفت و گو مي شود. در آغاز، از ميزان فراهم بودن مواد غذايي در رابطه با تحرك و رشد ريشه گفت و گو مي شود.

حركت مواد غذايي به سطح ريشه

اصول محاسبات

اهميت تحرك مواد غذايي در خاك در مهيا بودن آنها براي گياهان، نخستين بار از سوي باربر (1962) تاكيد شد. برداشت او بر پايه‌ي سه جزو استوار بود: برخورد ريشه‌ها با مواد غذايي، حركت توده اي و انتشار (نگاره‌ي 1). با نفوذ ريشه ها به درون خاك، ريشه به درون فضاهايي حركت مي‌كند كه بيشتر از سوي خاك با عناصر غذايي آماده اشغال بوده است. براي نمونه، بر سطوح رس چسبيده اند. سطوح ريشه در اين فرايند جابه جايي با مواد غذايي تماس نزديك پيدا مي‌كنند (برخورد مي كنند). فني و آوراستريت (1939)، فرايند داد و ستد تماسي را براي جذب كاتيون بدون جابه جايي از درون محلول خاك ارايه دادند. باربر (1966)، اين فرايند جابه جايي را به شيوه اي كلي تر، به عنوان عاملي بيان مي كند، كه مي تواند در رفع نياز همه‌ي غذاهاي كاني گياهان نقش داشته باشد.

محاسبات برخورد ريشه ها بر پايه‌ي:

الف- ميزان مواد غذايي آماده در حجمي از خاك كه به وسيله‌ي ريشه ها اشغال شده اند.

ب- حجم ريشه، به عنوان درصدي از كل حجم خاك- به طور ميانگين يك درصد از حجم خاك سطحي.

پ- نسبتي از كل حجم خاك، كه به وسيله حفره هاي خاك اشغال شده است (به طور ميانگين 50 درصد).





نگاره‌ي 1- نمودار نمايي حركت عناصر كاني به سطح ريشه گياهان خاكزي. (1) برخورد: جايگزيني حجم خاك به وسيله حجم ريشه (جذب بدون ترابري). (2) جريان توده اي: ترابري توده‌ي محلول خاك در جهت شيب پتانسيل آب (كشيده شده به وسيله‌ي تعرق). (3). انتشار: ترابري مواد غذايي در جهت شيب غلظت . 0 = مواد غذايي آماده (آنطور كه براي نمونه به وسيله‌ي آزمايش خاك تعيين شده است)

جزو دوم حركت توده اي آب و غذاهاي محلول به سطح ريشه، كه به وسيله‌ي جريان تعرقي گياهان انجام مي شود. براورد كميت غذاهايي كه با حركت توده اي براي گياهان فراهم هستند، بر پايه‌ي غلظت ماده‌ي غذايي در محلول خاك و ميزان آب تعرق بر مبناي واحد وزن بافت هاي بخش هوايي گياه (ضريب تعرق، براي نمونه 300 تا 600 ليتر آب بر كيلوگرم وزن خشك ساقه) يا در هر هكتار فراورده. نقش انتشار براي رساندن غذاها به سطح ريشه قابل اندازه گيري مستقيم نيست، اما بايستي با محاسبه‌ي تفاضل ميان كل مواد غذايي جذب شده به وسيله‌ي گياهان و ميزاني، كه از راه برخورد ريشه ها و حركت توده اي جذب مي شود تعيين مي گردد.

نمونه اي از اين محاسبه، در جدول 2-13، ارايه شده است. آشكار است كه در اين خاك، حركت توده اي سهم اصلي را در فراهم كردن كلسيم و منيزيوم داراست، در حالي كه فراهم كردن پتاسيم و فسفر، عمدتا به انتشار وابسته است. افزون بر اين، فراهم آوري كلسيم و منيزيوم با حركت توده اي بيشتر از ميزان جذب شده است، و بنابراين انتظار مي رود اين مواد غذايي در سطح ريشه انباشته شده باشند. يافته هاي همانند آنچه كه در جدول 2 ارايه شده، به وسيله‌ي ديگر نگارندگان به دست آمده است (مانند منگل و همكاران[1]. 1969)
نقش انباشتگي ريشه زايي

گرچه انباشتگي زياد ريشه و تارهاي كشنده‌ي دراز، عوامل مهم در جذب موادغذايي كه به وسيله ي انتشار مهيا شده‌اند به شمار مي‌آيند، اما رابطه‌ي ميان انباشتگي ريشه‌زايي و ميزان جذب، چنانكه در نگاره‌ي 8 نشان داده شده است، خطي نيست.




اصولاً رابطه ي خميده خطي همانند ميان ميزان جذب فسفر و انباشتگي تارهاي كشنده‌ي ريشه، به دليل رقابت ميان تارهاي كشنده موجود بايستي وجود داشته باشد (861). اين رقابت، هنگامي كه تلاش در ايجاد رابطه ميان انباشتگي ريشه‌زايي، در لايه‌ها يا افق مختلف خاك و نقش آنها در فراهم آوري مواد غذايي مي‌شود بايستي در نظر گرفته شود.
فراهم بودن مواد غذايي و توزيع آب در خاك

در شرايط مزرعه، ميزان موادغذايي فراهم، از نظر شيميايي، معمولاً در خاك‌هاي سطحي به مراتب بيشتر از خاك‌هاي عمقي است. به طور كلي، انباشتگي ريشه زايي از الگويي همانند پيروي مي‌كند و لگاريتم انباشتگي ريشه زايي در برابر افزايش ژرفا، سير خطي نزولي طي مي كند (677). اما تفاوت در ذخاير آب، هم توزيع ريشه ها و هم جذب مواد غذايي از عمق‌هاي مختلف خاك را، تغيير مي دهد. اثر ميزان آب بر توزيع و پراكندگي ريشه‌ها در جو بهاره، در طي دو سال پياپي، به خوبي نشان داده شده است (1676). در سال نخست، با بارندگي زيادي (82 ميلي متر) كه يك ماه پس از كاشت رخ داد، بيشتر از 70 درصد كل جرم ريشه در خاك سطحي (5/2- 5/12 سانتي متر) دو ماه پس از كاشت مشاهده شد و تنها در حدود 10 درصد از ريشه‌ها به عمق بيشتر از 5/22 سانتي‌متر نفوذ كرده بودند؛ برعكس، درسال بعد، با كاهش بارندگي (24 ميلي‌متر)، در طول يك ماه نخست پس از كاشت، ميزان همانند توزيع ريشه، به ترتيب در حدود 40 و 30 درصد بود. اين گونه تغيير در توزيع ريشه، پي‌آمدي مهم را در جذب موادغذايي از افق‌هاي مختلف خاك داراست. در گندم بهاره در خاك لوئيس، به طور ميانگين در حدود 50 درصد از كل پتاسيمي كه در اواخر فصل رشد جذب شده بود از قسمت عمقي زمين فراهم شد. اما بسته به بارندگي در طول فصل رشد (يعني ميزان آب جذب شدني در خاك سطحي)، اين درصد به ميزاني قابل توجه، ميان سال‌هاي گوناگون تغيير كرد، به طوري كه، در طول سال خشك، در حدود 60 درصد و در طول سال مرطوب، در حدود 30 درصد بود (543).

از سوي فاكس وليپز[2](1960)، نشان داده شده است كه در حدود سه درصد كل پيكر ريشه‌ي يونجه، بيشتر از 60 درصد كل موادغذايي را در طول دروه‌هاي خشكي از خاك عمقي جذب مي‌كند. اما حتي زماني كه پراكندگي باران در طول فصل رشد يكنواخت باشد، براي نمونه، براي فراهم بودن فسفر در مناطق نيمه مرطوب اروپاي مركزي، ميزان رطوبت خاك سطحي، عامل محدودكننده به شمار مي‌آيد. با وجود فراهم بودن زيادتر فسفر در خاك سطحي (به طوري كه با آزمايش خاك آشكار شده) در مراحل بعدي رشد، ميان 40 و 30 درصد كل جذب فسفات از خاك عمقي فراهم مي‌شود.

جدول 6





تغييرات فراهم كردن مواد به وسيله‌ي حركت توده‌اي و انتشار، در هنگام مراحل گوناگون رشد و نمو

ميزان نسبي مواد غذايي كه به وسيله‌ي حركت توده اي و انتشار فراهم مي‌شود در مورد نيترات كه توانايي تامپوني پاييني در خاك دارد، به ميزاني قابل توجه تغيير مي‌كند. غلظت در خاك سطحي در آغاز فصل رشد معمولاً بالاست، اما از آن پس در نتيجه‌ي جذب از سوي گياه، به سرعت كاهش مي‌يابد. در گندم بهاره، تغيير غلظت نيترات محلول خاك، هماهنگ باسير نزولي در ميزان نيترات فراهم شده به وسيله‌ي حركت توده‌اي و با سير صعودي در فراهم آوري به وسيله‌ي انتشار ارتباط دارد، كه بيشتر از 50 درصد همه‌ي نيترات را فراهم مي‌كند (1792).

فراهم آوري موادغذايي براي چغندر قند به وسيله‌ي حركت توده‌اي در گذر فصل رشد، حتي كمتر از اينهاست به طور ميانگين 32 كيلوگرم ازت نيتراته در مقايسه با 181 كيلوگرم كه به وسيله‌ي انتشار فراهم شده است (1793). يك بررسي زمان بندي شده (نگاره‌ي 9)، نشان داد كه فراهم آوري به وسيله‌ي حركت توده‌اي به آغاز فصل رشد منحصر است؛ در طول اين مدت نيترات از خاك سطحي، جذب مي‌شود كه غلظت بالايي از نيترات در محلول خود دارد. از اين پس، نيترات در خاك سطحي كاهش پيدا مي‌كند و در اثر نفوذ ريشه به درون خاك عمقي، به اندازه‌ي فراوان با انتشار فراهم مي‌شود. اين نمونه آشكار روشن مي‌كند كه ميانگين اطلاعات مربوط به مشاركت حركت توده‌اي و انتشار (همچنين افق‌هاي گوناگون خاك) بايد به دقت تفسير شود، زيرا چنين اطلاعاتي تا اندازه اي بيانگر تغييرات زياد و پويايي اين فرايندهاست.





نگاره‌ي 9 آزادسازي ازت نيتراته به بوته‌هاي چغندر قند، به عنوان تابعي از ژرفاي خاك (سانتي متر) و زمان. خاك: لووي سول مشتق از لوئس (منبع 1793).