مقاله بررسی روابط خاک و گیاه در 31 صفحه ورد قابل ویرایش

فراهم بودن مواد غذایی در خاک ها

تجزیه‌ی 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.




جدول 1

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).





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)
نقش انباشتگی ریشه زایی

گرچه انباشتگی زیاد ریشه و تارهای کشنده‌ی دراز، عوامل مهم در جذب موادغذایی که به وسیله ی انتشار مهیا شده‌اند به شمار می‌آیند، اما رابطه‌ی میان انباشتگی ریشه‌زایی و میزان جذب، چنانکه در نگاره‌ی 8 نشان داده شده است، خطی نیست.




اصولاً رابطه ی خمیده خطی همانند میان میزان جذب فسفر و انباشتگی تارهای کشنده‌ی ریشه، به دلیل رقابت میان تارهای کشنده موجود بایستی وجود داشته باشد (861). این رقابت، هنگامی که تلاش در ایجاد رابطه میان انباشتگی ریشه‌زایی، در لایه‌ها یا افق مختلف خاک و نقش آنها در فراهم آوری مواد غذایی می‌شود بایستی در نظر گرفته شود.
فراهم بودن مواد غذایی و توزیع آب در خاک

در شرایط مزرعه، میزان موادغذایی فراهم، از نظر شیمیایی، معمولاً در خاک‌های سطحی به مراتب بیشتر از خاک‌های عمقی است. به طور کلی، انباشتگی ریشه زایی از الگویی همانند پیروی می‌کند و لگاریتم انباشتگی ریشه زایی در برابر افزایش ژرفا، سیر خطی نزولی طی می کند (677). اما تفاوت در ذخایر آب، هم توزیع ریشه ها و هم جذب مواد غذایی از عمق‌های مختلف خاک را، تغییر می دهد. اثر میزان آب بر توزیع و پراکندگی ریشه‌ها در جو بهاره، در طی دو سال پیاپی، به خوبی نشان داده شده است (1676). در سال نخست، با بارندگی زیادی (82 میلی متر) که یک ماه پس از کاشت رخ داد، بیشتر از 70 درصد کل جرم ریشه در خاک سطحی (5/2- 5/12 سانتی متر) دو ماه پس از کاشت مشاهده شد و تنها در حدود 10 درصد از ریشه‌ها به عمق بیشتر از 5/22 سانتی‌متر نفوذ کرده بودند؛ برعکس، درسال بعد، با کاهش بارندگی (24 میلی‌متر)، در طول یک ماه نخست پس از کاشت، میزان همانند توزیع ریشه، به ترتیب در حدود 40 و 30 درصد بود. این گونه تغییر در توزیع ریشه، پی‌آمدی مهم را در جذب موادغذایی از افق‌های مختلف خاک داراست. در گندم بهاره در خاک لوئیس، به طور میانگین در حدود 50 درصد از کل پتاسیمی که در اواخر فصل رشد جذب شده بود از قسمت عمقی زمین فراهم شد. اما بسته به بارندگی در طول فصل رشد (یعنی میزان آب جذب شدنی در خاک سطحی)، این درصد به میزانی قابل توجه، میان سال‌های گوناگون تغییر کرد، به طوری که، در طول سال خشک، در حدود 60 درصد و در طول سال مرطوب، در حدود 30 درصد بود (543).

از سوی فاکس ولیپز[2](1960)، نشان داده شده است که در حدود سه درصد کل پیکر ریشه‌ی یونجه، بیشتر از 60 درصد کل موادغذایی را در طول دروه‌های خشکی از خاک عمقی جذب می‌کند. اما حتی زمانی که پراکندگی باران در طول فصل رشد یکنواخت باشد، برای نمونه، برای فراهم بودن فسفر در مناطق نیمه مرطوب اروپای مرکزی، میزان رطوبت خاک سطحی، عامل محدودکننده به شمار می‌آید. با وجود فراهم بودن زیادتر فسفر در خاک سطحی (به طوری که با آزمایش خاک آشکار شده) در مراحل بعدی رشد، میان 40 و 30 درصد کل جذب فسفات از خاک عمقی فراهم می‌شود.

جدول 6





تغییرات فراهم کردن مواد به وسیله‌ی حرکت توده‌ای و انتشار، در هنگام مراحل گوناگون رشد و نمو

میزان نسبی مواد غذایی که به وسیله‌ی حرکت توده ای و انتشار فراهم می‌شود در مورد نیترات که توانایی تامپونی پایینی در خاک دارد، به میزانی قابل توجه تغییر می‌کند. غلظت در خاک سطحی در آغاز فصل رشد معمولاً بالاست، اما از آن پس در نتیجه‌ی جذب از سوی گیاه، به سرعت کاهش می‌یابد. در گندم بهاره، تغییر غلظت نیترات محلول خاک، هماهنگ باسیر نزولی در میزان نیترات فراهم شده به وسیله‌ی حرکت توده‌ای و با سیر صعودی در فراهم آوری به وسیله‌ی انتشار ارتباط دارد، که بیشتر از 50 درصد همه‌ی نیترات را فراهم می‌کند (1792).

فراهم آوری موادغذایی برای چغندر قند به وسیله‌ی حرکت توده‌ای در گذر فصل رشد، حتی کمتر از اینهاست به طور میانگین 32 کیلوگرم ازت نیتراته در مقایسه با 181 کیلوگرم که به وسیله‌ی انتشار فراهم شده است (1793). یک بررسی زمان بندی شده (نگاره‌ی 9)، نشان داد که فراهم آوری به وسیله‌ی حرکت توده‌ای به آغاز فصل رشد منحصر است؛ در طول این مدت نیترات از خاک سطحی، جذب می‌شود که غلظت بالایی از نیترات در محلول خود دارد. از این پس، نیترات در خاک سطحی کاهش پیدا می‌کند و در اثر نفوذ ریشه به درون خاک عمقی، به اندازه‌ی فراوان با انتشار فراهم می‌شود. این نمونه آشکار روشن می‌کند که میانگین اطلاعات مربوط به مشارکت حرکت توده‌ای و انتشار (همچنین افق‌های گوناگون خاک) باید به دقت تفسیر شود، زیرا چنین اطلاعاتی تا اندازه ای بیانگر تغییرات زیاد و پویایی این فرایندهاست.





نگاره‌ی 9 آزادسازی ازت نیتراته به بوته‌های چغندر قند، به عنوان تابعی از ژرفای خاک (سانتی متر) و زمان. خاک: لووی سول مشتق از لوئس (منبع 1793).