تغييرات كاني شناسي فلوگوپيت طي فرآيند توليد كمپوست غني شده

Changes in phlogopite mineralogy during the process of enriched compost production

سابقه و هدف: خاك لايه نازكي از سنگ هاي خرد شده و كاني ها است كه سطح زمين را مي پوشاند و حاصل برهمكنش اتمسفر، ليتوسفر، بيوسفر و هيدروسفر مي باشد. شكل گيري، توسعه و عملكرد خاك بر پايداري اكوسيستم تاثير مي گذارد. ويژگي هاي منحصر به فرد خاك، آن را به يكي از موضوعات كليدي در علوم زمين تبديل كرده است. كاني ها جز مهمي از محيط خاك مي‌باشند كه بر بسياري از ويژگي هاي خاك مانند ظرفيت نگهداري آب در خاك و ظرفيت تبادل كاتيوني خاك اثر مي‌گذارند. هواديدگي كاني ها يك فرآيند غالب در خاك است كه عناصر غذايي را از ساختار مواد معدني به فرم قابل جذب براي گياهان در مي آورد. كاني‌هاي ميكايي از اجزاي معمول خاك، رسوبات و مواد معدني مي‌باشند. مطالعات متعددي به بررسي خصوصيات كمپوست غني‌شده با تركيبات معدني پرداخته‌اند. اما تاكنون مطالعه‌اي به بررسي روند تغييرات كاني‌هاي موجود در اين تركيبات نپرداخته است. به همين دليل، اين مطالعه با هدف بررسي سرعت هواديدگي كاني فلوگوپيت در اندازه رس موجود در كمپوست غني‌شده با فلوگوپيت در طي زمان‌هاي مختلف انجام شد. مواد و روش‌ها: تيمارهاي آزمايش شامل دو سطح كاني فلوگوپيت (0، 20% وزني) و 4 بازه زماني (45، 90، 135 و180 روز) در 3 تكرار مي‌باشند. ميزان 20 گرم مخلوط (كود گاوي + كاني) براي هر پتري ديش در نظر گرفته شد. در هر يك از بازه‌هاي زماني 6 پتري ديش خارج گرديد و محتويات در آون 30 درجه سانتي‌گراد خشك شده و پس از پودر شدن از الك 2 ميلي‌متري عبور داده شد. پس از آماده‌سازي محتويات پتري ديش‌ها، مقدار كربن آلي به روش اكسيداسيون‌تر و مقدار نيتروژن كل نيز بر اساس روش كلدال اندازه‌گيري شد. مطالعه تغييرات كاني‌هاي رسي با استفاده از روش پراش پرتو ايكس صورت گرفت. يافته‌ها: نتايج الگوهاي پراش نگاشت پرتو ايكس بخش رس نشان داد كه در طي فرآيند كمپوستينگ، فلوگوپيت به كاني ورمي-كولايت و تا حدي اسمكتايت تبديل شده است. ميزان اين تبديل در ابتداي فرآيند با توجه به نيمه پوسيده بودن كود گاوي با سرعت بيشتري صورت گرفته و به مرور زمان با نزديك شدن به انتهاي فرآيند كمپوستينگ، سرعت تبديل (هواديدگي) به يك ميزان ثابتي مي-رسد. تغييرات كاني‌شناسي با تغييرات زماني نسبت C/N طي فرآيند كمپوستينگ هماهنگ است. نسبت C/N نيز در ابتداي كمپوستينگ با شيب زيادي كاهش يافته و با گذشت زمان به ميزان ثابتي مي‌رسد. نتيجه‌گيري: به طور كلي نتايج حاكي از آن است كه افزايش عناصر قابل استفاده همچون پتاسيم در كمپوست‌هاي غني‌شده با ميكا در حقيقت به واسطه هواديدگي كاني ميكايي موجود در آن‌ها مي‌باشد بطوريكه سرعت هواديدگي اين كاني نيز تحت تاثير فعاليت‌هاي ميكروبي قرار گرفته است.

Background and objectives: Soil is the thin layer of materials covering the Earth’s surface and forms from the interaction of the atmosphere, lithosphere, biosphere and hydrosphere. Soil formation, development and functions influence the sustainability of ecosystem. The unique characteristics of soil have made it one of the key subjects of the Earth Science. Minerals are important components of the soil environment. They influence on the water-holding capacity of soils and affect their cation exchange capacity. Mineral weathering is an important process in soils, during which available forms of important nutrient elements are released from minerals structure into the soil system for root uptake. Micaceous minerals are common components of soils, sediments and minerals. Several studies have examined the characteristics of compost enriched with mineral compounds. While the mineralogical changes during the process of compost production have not yet been investigated. Therefore, the objective of this research was to evaluate the rate of biological weathering of phlogopite with time in phlogopite-enriched compost. Materials and methods: An experiment was run in petri dishes under laboratory conditions using 2 levels of phlogopite mineral (0 and 20% by weight) and four time periods (45, 90, 135 and 180 days) in 3 replications. Each petri dish contained 20 g of a mixture of cow manure and phlogopite mineral. In each period, 6 petri dishes were separated and their contents were oven dried at 30 °C, powdered and passed through a 2 mm sieve. After preparing the contents of petri dishes, organic carbon content of the samples was measured by wet oxidation method and their total nitrogen by Kjeldahl method. The mineralogical changes were evaluated using X-ray diffraction analysis. Results: XRD patterns showed that during the composting process, phlogopite was partially weathered to vermiculite and smectite. The rate of weathering was higher at the early stages. The weathering of phlogopite was influenced considerably by the activity of microbial communities during organic matter decomposition process. At the end of the composting process, the weathering rate decreased and continued at a stable rate. Mineralogical changes occurred in phologopite during the composting were in line with the reduction of C/N ratio with time. The C/N ratio rapidly changes at the early stages of the composting process and gradually becomes constant. Conclusions: In general, the results indicate that the increase of availability of elements such as potassium in mica-enriched compost is in fact due to the weathering of micaceous minerals added. The weathering rate was influenced by the activities of microbial communities.