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.

سرعت آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی از خاک ها می تواند حاصلخیزی پتاسیم خاک ها را تحت تأثیر قرار دهد. در این مطالعه سینتیک آزادسازی پتاسیم توسط عصاره گیری دنباله ای با کلرید کلسیم 01/0 مولار در دوره زمانی 658 ساعته روی 24 نمونه خاک سطحی و زیرسطحی آهکی استان کهگیلویه و بویراحمد بررسی گردید. همچنین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی، شکل های مختلف پتاسیم، نوع و مقدار نسبی کانی های رسی مورد مطالعه قرار گرفت. کانی های رسی عمده شناسایی شده در مناطق مورد مطالعه به ترتیب فراوانی شامل اسمکتیت، کلریت، ایلیت و پالیگورسکیت می باشد. این خاک ها در سه رده انتی سولز، اینسپتی سولز و آلفی سولز قرار گرفتند. نتایج نشان داد مقدار پتاسیم غیرتبادلی آزاد شده پس از پایان مدت آزمایش در خاک های سطحی 94/89 تا 90/460 میلی گرم بر کیلوگرم (با میانگین 4/195 میلی گرم بر کیلوگرم) و در خاک های زیرسطحی 4/99 تا 2/225 میلی گرم بر کیلوگرم (با میانگین 7/143 میلی گرم بر کیلوگرم) بوده است. بین آزادسازی پتاسیم و کربنات کلسیم، پتاسیم غیرتبادلی، ظرفیت تبادل کاتیونی و کانی ایلیت در خاک های مورد مطالعه همبستگی معنی داری به دست آمد. بیشترین مقدار آزادسازی پتاسیم در خاک های آلفی سولز رخ داد که علت اصلی آن وجود مقادیر رس و کانی ایلیت در این خاک ها می باشد و به طور کلی رهاسازی پتاسیم از خاک ها روند روبرو را نشان داد: آلفی سولز> اینسپتی سولز> انتی سولز. داده های حاصل از مطالعات سینتیکی با مدل های سینتیکی مختلف برازش داده شد. نتایج نشان داد که معادلات الوویچ، تابع توان و پارابولیک به دلیل بالا بودن مقدار ضریب همبستگی (r2) و پایین بودن مقدار خطای استاندارد (se) توانستند آزاد شدن پتاسیم از خاک های منطقه را به نحو قابل قبولی توصیف کنند. انطباق داده های سینتیکی با این معادلات نشان می دهد که آزاد شدن پتاسیم غیرتبادلی از خاک های منطقه توسط فرآیند پخشیدگی کنترل می شود.

پتاسیم نقش مهمی در ویژگی های کمی و کیفی محصولات کشاورزی دارد. بخش عمده پتاسیم موجود در خاک به صورت غیرتبادلی و ساختمانی است که به سادگی توسط گیاه قابل جذب نمی‏باشد. میزان عرضه پتاسیم غیرتبادلی به عواملی چون نوع و مقدار کانی های خاک، میزان جذب توسط گیاه و خصوصیاتی چون بافت خاک بستگی دارد. گندم یک محصول استراتژیک در سطح دنیا است. اطلاعات محدودی در کشور در ارتباط با عصاره-گیرهای مناسبی که پتاسیم خاک را مشابه با پتاسیم جذب شده در گیاه گندم خارج نمایند موجود است. مطالعات اندکی در مورد سینتیک رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی در خاک های آهکی جنوب ایران و همچنین معرفی عصاره-گیر مناسب برای استخراج پتاسیم قابل استفاده در گیاه گندم در این خاک ها صورت‏ گرفته‏است. 14 نمونه خاک با تنوع کافی از مناطق مختلف استان جمع آوری شد. شکل های مختلف پتاسیم شامل محلول، تبادلی، غیرتبادلی، ساختمان و کل در آنها اندازه گیری شد. در شرایط گلخانه ای گندم رقم الوند در 14 خاک در 3 تکرار کشت و پس از 8 هفته برداشت شدند. میزان پتاسیم در برگ گیاه اندازه گیری شد. با استفاده از 11 عصاره‏گیر شامل استات آمونیوم 1 مولار، اسید سولفوریک 025/0 مولار، کلرید باریم 1/0 مولار، کلرید سدیم 1 و 2 مولار، بی‏کربنات آمونیوم- dtpa ، مورگان-ولف، استات سدیم 1 مولار ، استات منیزیم 1 مولار، اسیدکلریدریک 2 مولار، کلسیم کلرید 01/0 مولار، پتاسیم استخراج شد و همبستگی آنها با پتاسیم جذب شده توسط گیاه گندم تعیین شد. همچنین سینتیک رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی در 656 ساعت تجمعی با روش عصاره‏گیر دنباله‏ای توسط کلریدکلسیم 01/0 مولار انجام پذیرفت. مطالعات کانی‏شناسی رس نشان داد که اسمکتیت، ایلیت، کلریت و پالیگورسکیت به ترتیب کانی‏های غالب خاک های منطقه بودند. خاک‏ها در سه راسته‏ی انتی‏سول، اینسپتی‏سول و آلفی‏سول رده بندی شدند. میزان پتاسیم محلول، تبادلی، غیرتبادلی، ساختمانی و کل در خاک‏ها به ترتیب در دامنه (4/8-6/1) ، (9/425 - 3/272) ، (3/1839-2/616) ، (4/4620 - 6/1337) و (7/6459- 2000) میلی‏گرم بر کیلوگرم بود. بیشترین میزان پتاسیم عصاره‏گیرشده توسط استات آمونیوم 1نرمال، به میزان 7/335 میلی‏گرم برکیلوگرم و کمترین مقدار آن توسط اسیدکلریدریک 2 مولار به میزان 2/16 میلی‏گرم بر کیلوگرم بود. در بین عصاره‏گیرها، عصاره‏گیرهای استات آمونیوم 1 مولار، استات سدیم 1 مولار و کلریدباریم 1 مولار به ترتیب با ضرایب همبستگی 69/0 ، 65/0 و 65/0 بیشترین همبستگی با جذب پتاسیم گیاه را نشان داد‎اند. مطالعات سرعت رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی نشان داد که میانگین رهاسازی پتاسیم تجمعی از 1/38 میلی‏گرم بر کیلوگرم درخاک 32 در منطقه تنگ سرخ (typichaploxerepts) تا 320 میلی‏گرم بر کیلوگرم در خاک 11 در منطقه دشت روم (calcic haploxeralfs) متغیر بوده است. نتایج همچنین نشان دادند که میزان آزاد سازی، همبستگی معنی داری با ویژگی هایی چون مقداررس، پتاسیم غیرتبادلی، ظرفیت تبادل ‏کاتیونی و همچنین مقدار کانی‏های ایلیت وکلریت داشته‏است. داده های حاصل از مطالعات سینتیکی با مدل های سینتیکی مختلف برازش داده شد. نتایج نشان داد که معادلات تابع توان، مرتبه اول و الوویچ به ترتیب به دلیل بالاتر بودن مقدار ضریب همبستگی و پایین‏تر بودن خطای استاندارد، توانستند آزاد شدن پتاسیم را از خاک‏های مورد مطالعه به نحو قابل قبول تری توصیف کنند. در نتیجه آزادسازی پتاسیم غیرتبادلی در خاک های منطقه به طور عمده توسط فرآیند پخشیدگی کنترل می شود.

پتاسیم عنصری ضروری برای رشد گیاه بوده و به خوبی در کشاورزی شناخته شده¬است. بخش عمده پتاسیم موجود در خاک به صورت غیرتبادلی و ساختمانی است که به سادگی توسط گیاه قابل جذب نمی¬باشد. فعالیت های انسان مانند افزودن کودهای آلی و شیمیایی و همچنین مواد اصلاح کننده خاک مانند ورمی¬کمپوست ممکن است بر توزیع پتاسیم خاک اثر داشته باشد. در این مطالعه 9 خاک با تنوع کافی از مناطق مختلف استان فارس انتخاب گردید. سپس آزمایش¬های مربوطه به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 زمان خوابانیدن (5، 15 و 60 روز) با 5 تیمار ترکیبات آلی (شامل ورمی-کمپوست 2 درصد، 3 نوع اسید شامل اسید سیتریک، مالیک و اگزالیک با غلظت 250 میلی مول برکیلوگرم و یک تیمار شاهد) در سه تکرار انجام گرفت. ویژگی¬های فیزیکی و شیمیایی، شکل¬های مختلف پتاسیم، نوع و مقدار نسبی کانی¬های رسی نیز مورد مطالعه قرار گرفت. کانی¬های رسی عمده شناسایی شده در مناطق مورد مطالعه به ترتیب فراوانی شامل پالیگورسکیت، کلریت، ایلیت، اسمکتیت و کائولینیت بودند. این خاک¬ها در چهار راسته اریدی¬سولز، انتی¬سولز، اینسپتی¬سولز و آلفی¬سولز رده¬بندی شدند. نتایج نشان داد که میانگین پتاسیم محلول، تبادلی، غیرتبادلی، ساختمانی و کل در خاک¬های مورد به ترتیب، 7، 327، 634، 2608 و 3576 میلی¬گرم بر کیلوگرم بودند. همبستگی مثبت و معنی¬داری بین پتاسیم تبادلی و غیرتبادلی با درصد ایلیت مشاهده شد، همچنین همبستگی معنی¬داری بین شکل¬های مختلف پتاسیم و درجه تکامل خاک¬ها مشاهده نشد. تغییرات شکل¬های مختلف پتاسیم در خاک¬های مورد مطالعه تحت تأثیر اسیدهای آلی و ورمی¬کمپوست نشان داد که پتاسیم محلول خاک پس از کاربرد ورمی¬کمپوست می¬تواند سبب افزایش سریع پتاسیم محلول خاک گرددد، که این امر می¬تواند در صورت مهیا بودن سایر شرایط سبب آبشویی پتاسیم خاک گردد و همچنین در صورت وجود گیاه، میزان جذب پتاسیم به وسیله ریشه را افزایش دهد. به طور کلی می¬توان بیان کرد که کاربرد ورمی¬کمپوست سبب افزایش معنی¬دار کلیه اشکال پتاسیم گردیده که با گذشت زمان این تأثیر کمتر شده و پس از 60 روز این تأثیرات معنی¬دار نبوده است. اسیدهای آلی نیز پس از کاربرد به خاک سبب تغییرات نامنظمی در میزان پتاسیم شد. که این امر با واکنش¬های پیچیده¬ای صورت گرفته در خاک و همچنین عواملی مانند تفاوت پایداری آن¬ها در محیط خاک، تغییرات پ¬هاش خاک، انحلال کربنات¬ها و افزایش غلظت کلسیم در محلول خاک مرتبط می¬باشد.