تعيين شاخص‌هاي بافري و نياز استاندارد فسفر در چهار رديف ارضي مناطق خشك و نيمه‌خشك با استفاده از همدماهاي جذب سطحي (مطالعه موردي: اصفهان و شهركرد)

Determination of phosphorus buffering capacity and standard phosphorus requirement in four toposequences from arid and semi-arid regions using sorption isotherms (A case study: Isfahan and Shahre-Ko

سابقه و هدف: واكنش‌هاي فسفر با اجزاي مختلف خاك از نقطه نظر تغذيه گياه و كارايي مصرف كودهاي شيميايي داراي اهميت است. به‌دليل رسوب فسفر با عناصر كلسيم، آلومينيوم و آهن و يا جذب اختصاصي فسفر توسط اجزاي خاك از جمله كاني‌هاي سيليكاتي و اكسيدهاي آهن و آلومينيوم، قابليت جذب فسفر در خاك در اغلب موارد كم‌تر از حد نياز گياه براي توليد بهينه مي‌باشد. قابليت جذب فسفر در خاك توسط واكنش‌هاي جذب و واجذب كنترل مي‌شود. زماني كه مقدار زيادي كود فسفره در خاك استفاده مي شود ظرفيت جذب فسفر توسط خاك اشباع شده و اين امر مي‌تواند منجر به افزايش هدررفت فسفر از طريق آبشويي و يا رواناب هاي سطحي گردد. در اين مطالعه شاخص‌هاي بافري فسفر در خاك‌هاي آهكي موقعيت هاي بالا، ميانه و پايين شيب در دو رديف ارضي مناطق خشك و نيمه‌خشك مورد بررسي قرار گرفت. مواد و روش‌ها: براي انجام اين مطالعه، دو رديف ارضي از مناطق خشك (اصفهان) و نيمه‌خشك (شهركرد) ايران مركزي انتخاب شد. نمونه‌برداري مركب از عمق 0 تا 30 سانتي‌متري از موقعيت‌هاي بالاي شيب، ميانه شيب و پايين شيب انجام و بعد از هواخشك شدن و عبور از الك 2 ميلي‌متري، برخي از ويژگي هاي شيميايي و فيزيكي خاك تعيين شد. به‌منظور تعيين شاخص‌هاي ظرفيت بافري فسفر در خاك، داده هاي جذب سطحي توسط چهار مدل لانگموير، فروندليچ، تمكين و ون‌هاي برازش داده شد. يافته‌ها: با افزايش غلظت اوليه فسفر، جذب فسفر توسط خاك‌هاي مورد مطالعه افزايش يافت و با ايزوترم‌هاي جذب فروندليچ و لانگموير تطابق بيش‌تري در مقايسه با ايزوترم‌هاي تمكين و وان‌هاي نشان داد. بيش‌ترين ضرايب تبيين (994/0-865/0R2=) را در تمام رديف‌هاي ارضي مدل فروندليچ به خود اختصاص داد. حداكثر جذب سطحي فسفر در نمونه‌ها با استفاده از مدل لانگموير و فروندليچ تعيين شد كه بيش‌ترين مقادير در موقعيت پايين شيب مشاهده شد. شاخص‌هاي حداكثر جذب تنها با آلومينيوم (73/0r=) و آهن (66/0r=) قابل استخراج با دي‌تيونات (Ald وFed ) ارتباط معني‌داري را نشان دادند. بنابراين، قابليت دسترسي فسفر در خاك‌هاي مورد بررسي تحت‌تاثير ميزان اكسيدهاي آهن و آلومينيوم قرار دارد. موقعيت‌هاي پايين شيب بيش‌ترين مقادير شاخص‌هاي بافري خاك مانند حداكثر ظرفيت بافري و ظرفيت بافري استاندارد را دارا بودند. از بين خصوصيات خاك تنها Ald همبستگي معني‌داري را با شاخص‌هاي بافري خاك نشان داد. همبستگي بالاي بين شاخص‌هاي بافري خاك نشان مي‌دهد كه از هر يك از شاخص‌هاي بافري مي‌توان در پيش‌بيني قابليت استفاده فسفر در خاك بهره گرفت. نتيجه‌گيري: با توجه به بيش‌تر بودن شاخص‌هاي بافري و نياز استاندارد فسفر در موقعيت‌هاي پايين شيب (اراضي كشاورزي)، مديريت صحيح كودهاي فسفره در اين اراضي جهت توليد محصول ضروري به‌نظر مي‌رسد.

Background and Objectives: Phosphate reactions with soil components are important from the viewpoint of plant nutrition and P fertilizer use efficiency. The plant availability of P in soils is often below that of required for optimum crop production due to either precipitation of P with Ca, Fe and Al, or to specific adsorption of P by metal hydrous oxides. The availability of the applied P is controlled by sorption/desorption characteristics of the soil. If large amounts of P are accumulated in soil, the capacity of the soil to sorb additional P can be saturated, which may lead to an increased risk for P losses through leaching and surface runoff. In the present study Phosphorus buffering capacity in calcareous soils at upper-, mid- and lower-slope positions of two arid and two semiarid landscapes were investigated. Materials and Methods: Two toposequences in arid region (Isfahan) and two in semiarid region (Shahre-Kord) of central Iran were selected for this study. Composite samples of the topsoil (0-30 cm) were taken at the upper-, mid- and lower-slope positions at each site. Soil samples were air dried, sieved (2 mm) and some chemical and physical characteristics of samples were determined. Phosphorus buffering indices of twelve soils was determined using a batch experiment and Langmuir, Freundlich, Temkin and Van Hay isotherms. Results: Sorption of P by all studied soils increased with the initial P concentration and better accorded with the Langmuir and Freundlich sorption isotherms than Temkin and Van-Hay. The best fit is found to be with the Freundlich isotherm for all landscapes in terms of the coefficient of determination (R2=0.865-0.994) and the standard error of estimate. Maximum P sorption (derived from Langmuir and Freundlich) were found at lower-slope position of four landscapes. Among the physico-chemical properties of soils, di-thionate extractable Al (Ald) and Fe (Fed) were positively correlated with maximum P sorption showing that P availability in these soils was affected by Fe and Al oxides. Buffering capacity indices such as maximum buffering capacity, standard buffering capacity and K at lower-slope position were higher than other position. All P buffering indices in landscapes showed a positive correlation with Ald. High correlation coefficients between P buffering indices let us to use any buffering indices for prediction of P availability in soils. Conclusion: For maximum production, appropriate P management is needed at lower- slope position (agricultural lands) on the basis of higher P buffering indices and standard P requirement.