بررسی رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی از برخی کانی‌های پتاسیم‌دار توسط عصاره‌گیرهای مختلف

آب و خاک

مقاله 10، دوره 31، شماره 6 - شماره پیاپی 56، بهمن 1396، صفحه 1740-1754   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i6.67425

نویسندگان

ساناز اشرفی سعیدلو^* ؛ میرحسن رسولی صدقیانی¹؛ عباس صمدی²؛ محسن برین²؛ ابراهیم سپهر²

¹؟

²دانشگاه ارومیه

چکیده

به منظور مقایسه سینتیک رهاسازی پتاسیم از کانی‌های پتاسیم‌دار و نیز انتخاب بهترین معادله سینتیکی توصیف کننده روند رهاسازی پتاسیم توسط عصاره‌گیرهای آلی و معدنی، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل در 3 تکرار اجرا گردید. فاکتورهای آزمایش شامل 3 نوع عصاره-گیر (اسید اگزالیک 01/0 مولار، کلرید کلسیم 01/0 مولار، شاهد (آب مقطر))، 3 کانی پتاسیم‌دار (فلدسپار، ایلیت و فلوگوپیت) و 10 زمان (1، 2، 4، 8، 12، 16، 24، 32، 48 و 64 ساعت) بودند. مقدار پتاسیم آزاد شده با استفاده از دستگاه فلیم‌فتومتر طی زمان‌های مختلف در شرایط آزمایشگاهی اندازه‌گیری شد و داده‌ها به معادلات سینتیکی مرتبه صفر، مرتبه اول، مرتبه دوم، تابع توانی، پخشیدگی پارابولیک و الوویچ برازش داده شد. نتایج نشان دهنده‌ی اثر معنی‌دار نوع عصاره‌گیر بر سینتیک رهاسازی پتاسیم بود، بطوریکه میزان پتاسیم آزاد شده در نمونه‌های عصاره‌گیری شده با اسید اگزالیک در مقایسه با نمونه‌های عصاره‌گیری شده با کلرید کلسیم و شاهد (آب مقطر) به ترتیب 48/1 و 35/2 برابر بیشتر بود. کانی‌های مختلف نیز مقادیر متفاوتی از پتاسیم را آزاد نمودند. رهاسازی پتاسیم از فلوگوپیت نسبت به فلدسپار و ایلیت به ترتیب 99/1 و 95/2 برابر بیشتر بود. بیشترین غلظت پتاسیم نیز (440 میلی‌گرم بر کیلوگرم) در تیمار عصاره‌گیری شده با اسید اگزالیک و در حضور کانی فلوگوپیت مشاهده گردید. بطوری‌که مقدار پتاسیم در این تیمار 15/3 برابر نسبت به شاهد افزایش یافت. برازش معادلات سینتیکی نشان داد که معادلات تابع توانی و پخشیدگی پارابولیک با بیشترین ضریب تبیین (R2) و کمترین خطای استاندارد (SE)، بهترین مدل برای برازش داده‌ها بودند این در حالیست که مدل مرتبه دوم قادر به توجیه رهاسازی پتاسیم نبود. چنین استنباط می‌گردد که سینتیک رهاسازی پتاسیم توسط عوامل مختلفی از جمله نوع کانی و نوع عصاره‌گیر تحت تأثیر قرار می‌گیرد و عصاره‌گیر آلی توانایی بالاتری در استخراج پتاسیم غیرتبادلی از ساختار کانی‌ها دارد. همچنین تطبیق نتایج این تحقیق با معادلات مرتبه اول، پخشیدگی پارابولیک و تابع توانی حاکی از آن است که رهاسازی پتاسیم غیرتبادلی از کانی‌ها می‌تواند متأثر از فرآیند پخشیدگی باشد و بعبارت دیگر پخشیدگی پتاسیم به خارج از توده کانی، کنترل کننده سرعت آزاد شدن پتاسیم می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

اسید اگزالیک؛ رهاسازی پتاسیم؛ فلوگوپیت؛ معادلات سینتیکی؛ کلرید کلسیم

مراجع

1- Abdi S., Ghasemi-Fasaei R., Karimian N., and Feizian M. 2015. Availability and release kinetics of nonexchangeable potassium in some calcareous soils of Fars province, Journal of Water and Soil, 28: 766-777. (In Persian)

2- Al-Zubaidi A., Yanni S., and Bashour I. 2008. Potassium status in some Lebanese soils, Lebanese Science journal, 9:81-97.

3- Bahreini Touhan M., Dordipour E., and Khormali F. 2009. The comparison of CaCl2 and organic acid ability in kinetics of non-exchangeable potassium release in dominant soils series in Golestan province, Journal of Water and Soil Conservation, 16 (3):59-81. (In Persian)

4- Bahreini Touhan M., Dordipour E., and Movahedi Naeini A.R. 2010. Kinetic of non-exchangeable potassium release using citric acid and CaCl2 in dominant Farmlands soil series in Golestan province, Journal of Sciences and Technology of Agriculture and Natural Resources, 14 (53): 113- 126. (In Persian)

5- Barman A. K., Varadachari C., and Ghosh K. 1991. Weathering of silicate minerals by organic acids. I. Nature of cation solubilization, Geoderma, 53: 45-63.

6- Bolt M., Sumner E., and Kamphorst A. 1963. A study of the equilibria between three categories of potassium in an illitic soil, Soil Science Society of America Proceedings Journal, 27:294-299.

7- Cox A.E., Joern B.C., Brouder S.M., and Gao D. 1999. Plant- available potassium assessment with a modified sodium tetra phenyl boron method, Soil Science Society of America Proceedings Journal, 63: 902-911.

8- Darunsontaya T., Suddhiprakarn A., Kheoruenromne I., and Gilkes R.J. 2010. The kinetics of potassium release to sodium tetraphenylboron solution from the clay fraction of highly weathered soils, Applied Clay Science Journal, 50:376-385.

9- Dhillon S.K., and Dhillon K.S. 1990. Kinetics of release of non-exchangeable potassium by cation-saturated resins from Red (Alfisols), Black (Vertisols) and Alluvial (Inceptisols) soils of India, Geoderma, 47: 3-4. 283-300.

10- Drever J.I., and Stillings L.L. 1997. The role of organic acids in mineral weathering. Colloids and Surfaces, A: Physicochemical and Engineering Aspects Journal, 120: 167-181.

11- Farshadirad A., Dordipour E., and Khormali, F. 2013. Kinetic of non-exchangeable potassium release with CaCl2 from soils and its components, Journal of Soil Management and Sustainable Production, 3 (1): 113-129. (In Persian)

12- Fox T.R., McFee W.W., and Kelly J. M. 1995. The influence of low molecular weight organic acids on properties and processes in forest soils. P. 43-62. In Carbon forms and functions in forest soils. Soil Science Society of America Incorporated, Madison, WI.

13- Goulding K.W.T. 1984. The availability of potassium in soils to crops as measured by its release to calcium saturated cation exchange resin, Agricultural Science Journal, 103: 265-275.

14- Hatami H., Karimi A., Fotovat A., and Khademi H. 2013. Release of soluble, exchangeable and non-exchangeable forms of potassium in selected silicate k-bearing minerals as influenced by oxalic acid, Journal of Sciences and Technology of Agriculture and Natural Resources, 18 (69): 23-34. (In Persian)

15- Hosseinpur A.R. 2004. Application of kinetic models in describing non-exchangeable potassium release in some soils of Hamadan, Journal of Sciences and Technology of Agriculture and Natural Resources, 8 (3): 85-94. (In Persian)

16- Hue N.V., Craddock G.R., and Adams F. 1986. Effect of organic acids on aluminum toxicity in subsoils, Soil Science Society of America Journal, 50: 28-34.

17- Jalali M. 2005. Release kinetics of non-exchangeable potassium in calcareous soils, Communications in Soil Science and Plant Analysis Journal, 36: 1903-1917.

18- Jalali M. 2006. Kinetics of non-exchangeable potassium release and availability in some calcareous soils of western Iran, Geoderma, 135: 63-71.

19- Jardin P.M., and Sparks D.L. 1984. Potassium-calcium exchange in a multireactive soil system: 1. Kinetics, Soil Science Society American Journal, 47:39-45.

20- Jones D.L. 1998. Organic acids in the rhizosphere-a critical review, Plant and Soil Journal, 205: 25-44.

21- Kononova M.M., Aleksandrova I.V. and Titova N.A. 1964. Decomposition of silicates by organic substances in the soil, Soviet Soil Science Journal, 63: 1005-1014.

22- Martin H.W., and Sparks D.L. 1983. Kinetics of non-exchangeable potassium release from two coastal plain soils, Soil Science Society of America Journal, 47: 883-887.

23- Mengel K., and Dou H. 1998. Release of potassium from the silt and sand fraction of loess-derived soils, Soil Science Journal, 163: 805-813.

24- Mengel K., and Kirkby E.A. 2001. Principles of Plant Nutrition. 5th ed., Illustrated. Springer Pub. USA.

25- Mousavi A., Khiamim F., Khademi H., and Shariatmadari H. 2014. The kinetics of potassium release from K-feldspar, compared with muscovite under the influence of different extractants, Journal of Sciences and Technology of Agriculture and Natural Resources, 67: 229-240. (In Persian)

26- Nilawonk W., Attanandana T., Phonphoem A., Yost R., and Shuai X. 2008. Potassium release in representative maize-producing soils of Thailand, Soil Science Society of America Journal, 72:791-797.

27- Norouzi S., and Khademi H. 2008. Potassium release from muscovite and phlogopite as influenced by selected organic acids, Journal of Water and Soil, 23 (1): 263-273. (In Persian)

28- Norouzi S., Khademi H., and Shirvani M. 2012. The kinetics of K release from muscovite and phlogopite with organic acids, Journal of Soil and Water Research, 42: 163-173. (In Persian)

29- Ogaard A.F., and Krogstad T. 2005. Release of interlayer potassium in Norwegian grassland soils, Plant Nutrition and Soil Science Journal, 168:80-88.

30- Pohlman A.A., and McColl J. 1986. Kinetics of metal dissolution from forest soils by soluble organic Acids, Environmental Quality Journal, 15 (1): 86-92.

31- Rich C.I. 1968. Mineralogy of soil potassium. P. 79-96. In the Role of Potassium in Agriculture. American Society of Agronomy: Madison, Wisconsin.

32- Russel E.W. 1961. Soil Conditions and Plant Growth. Longman, London.

33- Sharpley A.N. 1990. Reaction of fertilizer potassium in soils of different mineralogy, Soil Science Journal, 149:44–51.

34- Shu-Xin T.U., Zhi-Fen G.U.O., and Jin- He S.U.N. 2007. Effect of Oxalic Acid on potassium release from typical Chinese soils and minerals, Pedosphere Journal, 17 (4): 457-466.

35- Song S. K., and Huang P. M. 1988. Dynamics of potassium release from potassium-bearing minerals as influenced by oxalic and citric acids, Soil Science Society of America Journal, 52: 383-390.

36- Srinivasarao C., Rupa T. R., Subba Rao A., Ramesh G., and Bansal S. K. 2006. Release kinetics of nonexchangeable potassium by different extractants from soils of varying mineralogy and depth, Communications in Soil Science and Plant Analysis Journal, 37 (3): 473-491.

37- Sparks D. L., and Huang P. M. 1985. Physical chemistry of soil potassium. P. 201-276. In physical chemistry of soil potassium. Potassium in agriculture.

38- Sparks D. L., and Carski T. H. 1985. Kinetics of potassium exchange in heterogeneous system, Applied Clay Science Journal, 1: 89-101.

39- Sparks D. L. 1987. Potassium dynamics in soils, Advances in Soil Science, 6:1-63.

40- Sparks D. L. 1989. Kinetics of Soil Chemical Processes. Academic Press, Sandiego, CA.

41- Tu S. X., Guo Z. F., and Sun J. H. 2007. Effect of oxalic acid on potassium release from typical Chinese soils and minerals, Pedosphere Journal, 17: 457-466.

42- Keshavarz-Zarjani J., Aliasgarzadeh N., Oustan S.H., and Emadi M. 2014. Release of potassium and iron from biotite and phosphorous from tricalcium phosphate by seven strains of bacteria in vitro, Journal of Soil and Water Science, 27: 556-563.