تأثیر ماده‌ی آلی بر تغییرات کانی‌شناسی فلوگوپیت و موسکویت در اندازه‌ی رس در محیط ریشه‌ی یونجه

نویسندگان

دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

هوادیدگی کانی­های پتاسیم­دار، خاستگاه اصلی پتاسیم در خاک­هاست که در شرایط کمبود این عنصر اهمیت ویژه­ای دارد. بررسی­های زیادی در مورد تأثیر انواع گیاهان و میکروارگانیسم­ها بر تغییر و تبدیل کانی­های میکایی و رهاسازی پتاسیم از آن­ها صورت گرفته است ولی تاکنون پژوهشی در مورد تأثیر ماده­ی آلی بر تغییرات کانی­شناسی میکاها انجام نشده است. این پژوهش با هدف بررسی تاثیر میزان ماده­ی آلی بر تغییر و تبدیل فلوگوپیت (میکای سه جائی) و موسکویت (میکای دوجائی) در محیط ریشه­ی یونجه صورت گرفت. آزمایش گلدانی در قالب طرح کاملاً تصادفی با آرایش فاکتوریل در سه تکرار انجام شد. بستر کشت مخلوطی از شن کوارتزی، دو نوع کانی میکایی (موسکویت یا فلوگوپیت) و ماده­ی آلی در سه سطح شاهد، نیم و یک درصد بود. در دوره­ی 120 روزه­ی کشت، گیاهان با محلول غذایی کامل یا بدون پتاسیم تغذیه شدند. پس از پایان دوره­ی رشد، گیاه برداشت و عصاره­گیری به روش خاکستر خشک انجام و مقدار پتاسیم با فلیم فتومتر تعیین شد. همچنین کانی­های میکایی بستر کشت و محصولات هوادیدگی آن­ها از شن کوارتزی جدا شدند و بخش رس آن­ها با پراش پرتو ایکس بررسی شد. نتایج نشان داد که در بسترهای دارای فلوگوپیت، حضور ماده­ی آلی در هر دو حالت تغذیه­ای باعث افزایش معنی­دار مقدار کل پتاسیم جذب­شده نسبت به بسترهای بدون ماده­ی آلی شده است. پراش پرتو ایکس، تغییر کانی­شناسی فلوگوپیت را در هر دو حالت تغذیه­ای به خوبی نشان داد ولی هیچ­گونه تغییر کانی­شناسی در موسکویت با پراش پرتو ایکس تشخیص داده نشد. با حضور ماده­ی آلی، در هر دو حالت تغذیه­ای، تغییرات کانی­شناسی چشم­گیری در کانی سه­جائی فلوگوپیت ایجاد شده است. به نظر می­رسد که تجزیه­ی ماده­ی آلی و فعالیت­های ریشه، قدرت اسیدی ریزوسفر [خاک ریشه] را افزایش داده و رهاسازی پتاسیم را از کانی سه­جائی فلوگوپیت تسهیل کرده و در پایان باعث تبدیل این کانی به ورمیکولیت و تا حدودی اسمکتیت و نیز تشکیل مقدار ناچیزی کلریت شده است. بنابراین تأثیر ماده­ی آلی روی تغییرات کانی­شناختی به نوع کانی میکایی وابسته است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of organic matter on mineralogical changes of clay sized phlogopite and muscovite in alfalfa rhizosphere

چکیده [English]

Weathering of K-bearing minerals as the major source of potassium in soils is of special importance under K deficient conditions. Many studies have been carried out on the effect of plant types and microorganisms on the transformation of micaeous minerals and their potassium release. However, there is no information on the effect of organic matter on mineralogical changes in micaceous minerals. The objective of this study was to investigate the effect of organic matter on transformation of muscovite (a dioctahedral mica) and phlogopite (a trioctahedral mica) in the rhizosphere of alfalfa. A pot experiment was carried out in a completely randomized design with factorial combination and three replicates. The growth medium was a mixture of quartz sand, micaceous mineral (muscovite or phlogopite) and organic matter (0, 0.5 and 1 %). During 120 days of cultivation, plants were irrigated with either complete or K-free nutrient solution and distilled water as needed. At the end of cultivation, plants were harvested and their K uptake was measured by flame photometer following the dry ash extraction. Also, the mica particles and their weathering products in each pot were separated from the quartz sand and their clay fraction analyzed using x-ray diffraction (XRD). The results showed a significant increase of total K uptake occurred in pots containing trioctahedral mica (phlogopite) and organic matter as compared to those with no organic matter amendment, under both nutrient solution treatments. XRD data clearly showed the transformation of phlogopite under both nutrient solution treatments, but no XRD detectable transformation of muscovite was recognized. Organic matter amendment seems to have created considerable mineralogical changes in clay sized phlogopite. Root activities and organic matter decomposition appear to have increased the acidity of rhizosphere which, in turn, facilitated the K release from trioctahedral mica (phlogopite) and induced the transformation of phlogopite to vermiculite and a minor quantity of smectite and chlorite. In conclusion, the effect of organic matter on mineralogical changes greatly depends on the type of micaceous mineral.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Potassium release
  • phlogopite
  • muscovite
  • organic matter
  • vermiculite
  • Smectite
  • chlorite

مراجع

[1] ملکوتی م. ج.، شهابی ع. ا.، بازرگان ک.، "پتاسیم در کشاورزی ایران"، انتشارات سنا (1384) 292 صفحه.

[2] Wild A., "Potassium, sodium, calcium, magnesium, sulphur, silicon", In: Wild A. (Ed.), Russell's Soil Conditions and Plant Growth, Longman Scientific & Technical, Harlow, UK. (1988) 743-779.

[3] Barber S.A., "Soil Nutrient Bioavailability". John Wiley & Sons, Inc., New York (1995) 414 p.

[4] Sing B., Goulding K.W.T., "Changes with time in the potassium content and phyllosilicates in the soil of the Broadbalk continuous wheat experiment at Rothamsted", Eur. J. Soil Sci. 48 (1997) 651-659.

[5] Thompson M.L., Ukrainczyk L., "Micas", In: Dixon J.B., Schulze D.G. (Eds.), Soil Mineralogy with Environmental Applications, Soil Sci. Soc. Am. Madison, WI. (2002) 431-466.

[6] Sparks D.L., Huang P.M., "Physical chemistry of soil potassium", In: Munson R.D., (Ed.), Potassium in Agriculture, ASA, CSSA, SSSA. Madison, WI. (1985) 201-276.

[7] Huang P.M., "Feldspars, olivines, pyroxines, and amphiboles", In: Dixon J.B., Weed S.B. (Eds.), Minerals in Soil Environment. Soil Sci. Soc. Am. Madison, WI. (1989) 975-1050.

[8] Bertsch P.M., Thomas G.W., "Potassium status of temperate region soils", In: Munson R.D. (Ed.), Potassium in Agriculture, ASA. CSSA. SSSA. Madison, WI. (1985) 131-162.

[9] Hinsinger P., Jaillard B., "Root-induced release of interlayer potassium and vermiculitization of phlogopite as related to potassium depletion in the rhizosphere of ryegrass", Soil Sci. 44 (1993) 525-534.

[10] Mojallali H., Weed S.B., "Weathering of micas by mycorrhizal soybean plants", Soil Sci. Soc. Am. J. 42 (1978) 367-372.

[11] Wang J.G., Zhang F.S., Cao Y.P., Zhang X.L., "Effect of plant types on release of mineral potassium from gneiss", Nutr. Cycl. Agroecosys. 56 (2000) 37-44.

[12] Zhu B., Wang T., You X., Gao M.R., "Nutrient release from weathering of purplish rocks in the Sichuan Basin, China", Pedosphere. 18 (2008) 257-264.

[13] Spyridakis D.E., Chester S.G., Wilde S.A., "Kaolinization of biotite as a result of coniferous and deciduous seedling growth", Soil Sci. Soc. Am. Proc. 31 (1967) 203-210.

[14] Hinsinger P., Elsass F., Jaillard B., Robert M., "Root-induced irreversible transformation of trioctahedral mica in the rhizosphere of rape", J. Soil Sci. 44 (1993) 535-545.

[15] Rao D.N., Mikkelsen D.S., "Effect of rice straw additions on production of organic acids in a flooded soil", Plant Soil. 47 (1997) 303-311.

[16] Ugolin F.C., Sletten R.S., "The role of proton donors in pedogenesis as revealed by soil solution studies", Soil Sci. 151(1991) 51-75.

[17] Kelly E.F., Chadwick O.A., Hilinski T.E., "The effect of plants on mineral weathering", Biogeochemistry. 42 (1998) 21-53.

[18] Shen Y., StrÖm L., JÖnsson J.A., Tyler G., "Low-molecular organic acids in the rhizosphere soil solution of beech forest (Fagus sylvatica L.) Cambisols determined by ion chromatography using supported liquid membran enrichment technique", Soil Biol. Biochem. 28 (1996) 1163-1169.

[19] Medvedeva O.P., "Unexchangeable fixation of potassium as an indicator of the potassium supply of plants", Agrokhimiya. 11 (1983) 25-31.

[20] Gerke J., Beissner L., Romer W., "The quantitative effect of chemical phosphate mobilization by carboxylate anions on P uptake by a single root. I. The basic concept and determination of soil parameters", J. Plant Nutr. Soil Sci. 1163 (2000) 207-212.

[21] Lindroos A.J., Brugger T., Derome J., Derome K., "The weathering of mineral soil by natural soil solutions", Water Air. Soil Poll. 149 (2003) 269-279.

[22] LundstrÖm U.S., "The role of organic acids in the soil solution chemistry of a podzolized soil", J. Soil Sci. 44 (1993) 121-133.

[23] Khademi H., Arocena J.M., "Kaolinite formation from palygorskite and sepiolite in rhizosphere soils", Clays Clay Miner. 56 (2008) 422-436

[24] Norouzi S., Khademi H., "Ability of alfalfa (Medicago sativa L.) to take up potassium from different micaceous minerals and consequent vermiculitization", Plant Soil (In Press). (2009).

[25] خوشگفتارمنش ا. ح.، "ارزیابی وضعیت تغذیه‌ای گیاه و مدیریت بهینه کودی"، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان (1386) 158 صفحه.

[26] Stegner R., "Plant Nutrition Studies", Lamotte company. Maryland. USA. (2002) 76 p.

[27] Fanning D.S., Keramidas V.Z., El-Desoky M.A., "Micas", In: Dixon J.B., Weed S.B. (Eds.), Minerals in Soil Environments, Soil Sci. Soc. Am. Madison, WI. (1989) 551-634.

[28] Kohut C., Warren C.J., "Chlorite", In: Dixon J.B., Shulze D.G. (Eds.), Soil Mineralogy with Environmental Applications, Soil Sci. Soc. Am. Madison, WI. (2002) 531-556.

[29] Harely A.D., Gilkes R.J., "Factors influencing the release of plant nutrient elements from silicate rock powders: A geochemical overview", Nutr. Cycl. Agroecosys. 56 (2000) 11-36.

[30] Glowa K.R., J. Arocena M., Massicotte H.B., "Properties of soils influenced by ectomycorrhizal fungi in hybrid spruce [Picea glauca x engelmannii (Moench.) Voss]", Can. J. Soil Sci. 84 (2004) 91-102.

[31] Tributh H., Boguslawski E.v., Lieres A.v., Steffens D. Mengel K., "Effect of potassium removal by crops on transformation of illitic clay mineral", J. Soil Sci. 143 (1987) 404-409.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 15 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار