بررسی خصوصیات مورفولوژیکی و کانی شناسی و وضعیت پتاسیم در خاک های استان فارس

این مطالعه جهت شناسایی منشأ و تکامل کانی های رسی و وضعیت پتاسیم خاک شامل شکل های مختلف پتاسیم، آزادسازی و تثبیت آن در خاک های استان فارس در جنوب ایران صورت گرفت. بر اساس نقشه های خاک، 56 سری خاک انتخاب شده و پروفیل های شاهد حفر گردیدند. سپس خاک ها بر اساس راهنمای نقشه برداری خاک (soil survey staff, 1993) و کلید تاکسونومی خاک (soil survey staff, 2006) تشریح و طبقه بندی گردیدند. افق های مختلف خاک و همچنین افق های 20-0 سانتی متر و 40-20 سانتی متر نمونه برداری شده و برای آزمایش های بعدی هواخشک و سپس از الک 2 میلی متر عبور داده شدند. کانی های اسمکتیت، کلریت، ایلیت، پالیگورسکیت، ورمیکولیت، کائولینیت، کوارتز و کانی های مخلوط در بخش رس خاک های مورد مطالعه یافت شدند. همچنین، کوارتز، کلریت، میکاها، اسمکتیت و فلدسپارها (عمدتا ارتوکلاز) مهمترین کانی های بخش سیلت و شن خاک بودند. مقادیر بالای اسمکتیت در خاک های مناطق مرطوب تر یافت شد، در حالی که در خاک های مناطق خشک تر مقادیر بالای پالیگورسکیت وجود داشت. بیشتر اسمکتیت خاک از سنگ های مادری به ارث رسیده است. مقداری از اسمکتیت نیز ممکن است محصول هوادیدگی پالیگورسکیت و تغییر شکل ایلیت مخصوصا در افق های سطحی باشد. نوسازی پالیگورسکیت در نتیجه رسوب گچ و کلسیت، به نظر می رسد که اصلی ترین دلیل وجود این کانی مخصوصا در خاک های گچی باشد و نقش توارث در اینجا کم اهمیت تر است. یک همبستگی منفی بین مقدار اسمکتیت و پالیگورسکیت در خاک های مورد مطالعه وجود داشت. پالیگورسکیت در نواحی با بارندگی سالیانه بیشتر از 350 میلی متر یافت نشد. همچنین دو الگوی متفاوت در توزیع پالیگورسکیت درون پروفیل خاک در خاک های دارای زهکشی مناسب و ضعیف وجود دارد. در خاک های دارای زهکشی ضعیف، تفاوت معنی دار بین مقدار پالیگورسکیت در خاک سطحی و زیرسطحی وجود ندارد، اما در خاک های دارای زهکشی مناسب، خاک زیرسطحی دارای مقادیر بالاتری پالیگورسکیت نسبت به افق های سطحی می باشد. میانگین مقادیر پتاسیم محلول، تبادلی، قابل استخراج با اسید نیتریک، ساختمانی و کل در خاک های مورد مطالعه به ترتیب، 20، 244، 1026، 5297 و 6323 میلی گرم بر کیلوگرم بودند. این نتایج نشان می دهد که خاک های مناطق خشک و نیمه خشک ایران دارای مقدار نسبتا بالای شکل های مختلف پتاسیم می باشند. همبستگی مثبت و معنی داری بین شکل های مختلف پتاسیم (بجز پتاسیم محلول) و مقدار ایلیت خاک وجود داشت. همچنین تفاوت قابل ملاحظه ای بین مقدار پتاسیم راسته های مختلف خاک مشاهده شد. مقایسه توزیع شکل های مختلف پتاسیم بین راسته های مختلف خاک نشان داد که خاک های ورتی سولز و آلفی سولز دارای مقادیر بالاتری از شکل های مختلف پتاسیم (بجز پتاسیم محلول) نسبت به راسته های دیگر خاک هستند. همچنین مقدار پتاسیم در خاک های هیستوسولز نسبت به دیگر خاک ها بسیار کمتر بود. آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی از 48 خاک سطحی و زیرسطحی اندازه گیری گردید. پتاسیم غیرتبادلی تجمعی آزاد شده از خاک ها در دامنه 260-60 میلی گرم بر کیلوگرم در خاک های سطحی و 198-77 میلی گرم بر کیلوگرم در خاک های زیرسطحی متغیر بود. سینتیک آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی نشان داد که مدل های سینتیکی ایلوویچ و مرتبه اول جهت پیش بینی آزادسازی پتاسیم مناسب تر هستند. مطابقت داده های آزمایش با معادله ایلوویچ می تواند نشان دهنده فرآیند پخشیدگی غیریکنواخت باشد. همچنین آزادسازی پتاسیم از ذرات شن، سیلت و رس 24 خاک سطحی (بدون حذف عوامل سیمانی کننده) نشان داد که ذرات شن، سیلت و رس، به ترتیب، 94، 86 و 516 میلی گرم بر کیلوگرم پتاسیم آزاد کردند. بنابراین با در نظر گرفتن درصد نسبی این اجزا در خاک، سهم ذرات شن، سیلت و رس در آزادسازی پتاسیم خاک، به ترتیب، 14، 23 و 63 درصد می باشد. سینتیک آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی از ذرات مختلف خاک بهترین برازش را با مدل های سینتیکی پخشیدگی پارابولیک و تابع توانی نشان داد. سهم بخش شن، سیلت و رس خاک در آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی پس از حذف عوامل سیمانی کننده، به ترتیب، 6، 22 و 72 درصد بود. مقدار پتاسیم آزاد شده از خاک و ذرات خاک با مقدار میکاهای خاک و مقدار پتاسیم غیرتبادلی خاک همبستگی مثبت و معنی دار (01/0 > p) داشت. تفاوت بین مقدار پتاسیم آزاد شده از ذرات خاک با و بدون حذف عوامل سیمانی کننده در نتیجه عدم پراکنش کامل تجمعات رس در بخش شن و سیلت خاک در صورت حذف نکردن عوامل سیمانی کننده می باشد. تثبیت پتاسیم در خاک های سطحی و زیرسطحی به عنوان تابعی از مقدار پتاسیم کاربردی به خاک، چرخه های تر و خشک شدن و زمان اندازه گیری گردید. تثبیت پتاسیم در خاک ها در دامنه 501-85 میلی گرم بر کیلوگرم در خاک های سطحی و 549-94 میلی گرم بر کیلوگرم در خاک های زیرسطحی تغییر کرد. مقدار تثبیت پتاسیم با افزایش مقدار پتاسیم کاربردی و تر و خشک شدن و زمان افزایش می یافت. تاثیر چرخه های تر و خشک شدن روی افزایش مقدار تثبیت پتاسیم در خاک های زیرسطحی بیشتر از خاک های سطحی بود. مقادیر تثبیت پتاسیم با مقدار اسمکتیت، رس، سیلت، درصد اشباع پتاسیم و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک دارای همبستگی معنی داری (01/0 > p) بود. نتایج نشان داد که خاک های هیستوسولز و انتی سولز به ترتیب بیشترین و کمترین ظرفیت تثبیت پتاسیم را دارند. احیا آهن(iii) به آهن(ii) در ساختمان اسمکتیت ها، در نتیجه اشباع با آب، علت مقدار بالای تثبیت پتاسیم در خاک های هیستوسولز می باشد. همچنین تثبیت پتاسیم در ذرات شن، سیلت و رس 24 خاک سطحی (بدون حذف عوامل سیمانی کننده) نشان داد که بخش شن، سیلت و رس خاک، به ترتیب، مقدار 187، 166 و 167 میلی گرم بر کیلوگرم پتاسیم را تثبیت کردند. بنابراین با توجه به مقدار نسبی این اجزا در خاک، سهم ذرات شن، سیلت و رس در تثبیت پتاسیم خاک، به ترتیب، 26، 48 و 26 درصد می باشد. مقادیر تثبیت پتاسیم در ذرات شن، سیلت و رس پس از حذف عوامل سیمانی کننده) به ترتیب 57، 90 و 161 میلی گرم بر کیلوگرم بود. سهم ذرات شن، سیلت و رس در تثبیت پتاسیم پس از حذف عوامل سیمانی کننده، به ترتیب، 10، 37 و 53 درصد می باشد.