تأثیر غلظت های متفاوت اسید استیک بر قابلیت رهاسازی پتاسیم میکاهای دی و تری اکتاهدرال در محیط ریشه ی چمن

STUDENT

DEGREE

YEAR

Low molecular weight organic acids, which are produced during various chemical and biological processes in soil, play key roles in many soil processes such as mobility and availability of nutrients and mineral weathering. The rate of non-exchangeable potassium release from minerals can profoundly affect the soil fertility. Considering the relatively high concentration of acetic acid in root exudates, the objective of this study was to evaluate the effects of added different concentrations of acetic acid to the rhizosphere on the likely increase of the amount and rate of K release from phlogopite and muscovite. A pot experiment was carried out under green house conditions for a period of 322 days using a completely randomized design with factorial arrangement and 3 replications. Treatments consisted of 4 concentrations of acetic acid (0, 0.001, 0.01 and 0.05 M), 3 types of growth media (phlogopite + quartz sand + cocopeat, muscovite + quartz sand + cocopeat, and quartz sand + cocopeat as control), and 2 types of nutrient solutions (complete and K-free). During the experiment, plants (grass) were irrigated with distilled water as well as nutrient and acetic acid solutions as necessary. During the growth period, plant shoot was harvested a few times and at the end of the experiment both shoot and root were harvested. The K content of the plant samples was measured by a flame photometer. Also, the mineralogy of the silt fraction of the growth media was determined using an X-ray diffractometer. The results indicated the statistically significant influence of growth medium and nutrient solution on dry biomass and the K concentration and uptake. The addition of 0.001 M acetic acid solution to the growth medium of plants treated with phlogopite and the K-free nutrient solution could significantly increase the total K uptake of plant shoots. In contrast, both shoots and roots of the plants treated with 0.05 M acetic acid solution were damaged. Dry shoot and root biomass of plants grown in phlogopite media treated with the K-free nutrient solution were almost the same as those which received complete nutrient solution. Under the K-free nutrient solution, plant biomass and K concentration and uptake in pots containing phlogopite were significantly higher than those having muscovite. Phlogopite as a tri-octahedral mica could sufficiently provide K for plants. Under the K-free nutrient solution and in all the acetic acid treatments, the K concentrations of both shoot and roots of plants grown in muscovite containing media were not significantly higher than those in quartz sand media. Whereas, the shoot and root dry weights of plants treated with muscovite were significantly higher than those of control. The mineralogical investigation indicated that silt sized phlogopite was transformed into vermiculite and mica-vermiculite mineral as a result of interaction with both plants and added acetic acid. The mineralogical changes in phlogopite was highest under 0.01 M acetic acid followed by 0.001, 0.05 and 0 M concentrations. The rate of mineralogical changes increased as the cetic acid concentration increase up to 0.001 M and then decreased due to damages caused to plants. In conclusion, in greenhouse conditions and for controlled and small plots such as the soccer fields and parks, it is recommended to use phlogopite as a K-bearing mineral along with a very diluted acetic acid solution instead of chemical fertilizers. Keywords: Organic acids, acetic acid, phlogopite, muscovite, mineralogy

اسیدهای آلی با وزن ملکولی کم که طی فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی مختلف در خاک تولید می شوند، نقش های کلیدی در بسیاری از فرآیندهای خاک مثل تحرک و در دسترس قرار دادن عناصر غذایی برای ریشه و هوازدگی کانی ها بازی می کنند. سرعت آزادسازی پتاسیم غیر تبادلی از کانی ها می تواند به مقدار زیادی در حاصلخیزی خاک ها مؤثر باشد. با توجه به وجود غلظت بالای اسید استیک در ترشحات ریشه ی گیاهان در خاک، پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر افزودن غلظت های متفاوت اسید استیک به محیط ریشه ی گیاه چمن بر افزایش مقدار و سرعت آزادسازی پتاسیم از دو کانی میکایی فلوگوپیت و مسکویت انجام شد. بخش گلدانی این تحقیق با استفاده از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در محیط گلخانه به مدت 322 روز انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل غلظت اسید استیک در چهار سطح (0، 001/0، 01/0 و 05/0 مولار)، بستر کشت شامل مخلوط فلوگوپیت + شن کوارتزی + کوکوپیت، مخلوط مسکویت + شن کوارتزی + کوکوپیت و شن کوارتزی + کوکوپیت (بستر شاهد) بود که با دو سطح محلول غذایی با و بدون پتاسیم تغذیه شدند. در طول دوره ی کشت، گیاهان با محلول غذایی و اسید استیک رقیق شده تغذیه شدند. در پایان دوره ی کشت نیز گیاهان برداشت و مقدار پتاسیم ریشه و شاخسار آن ها به وسیله ی دستگاه فلیم فوتومتر اندازه گیری شد هم چنین کانی شناسی جزء سیلت بستر کشت توسط پراش پرتو ایکس انجام گردید. نتایج، تأثیر معنی دار نوع بستر کشت و نوع محلول غذایی بر میزان وزن خشک، غلظت و جذب پتاسیم شاخسار گیاهان تحت کشت را نشان داد. در گیاهان حاوی کانی فلوگوپیت و تغذیه شده با محلول غذایی بدون پتاسیم غلظت 001/0 مولار اسید استیک اضافه شده به بستر کشت توانست در پایان دوره ی کشت تأثیر معنی داری در افزایش کل پتاسیم جذب شده توسط شاخسار گیاهان نسبت به شاهد داشته باشد. این در حالیست که شاخسار و ریشه ی گیاهانی که در طول دوره ی کشت اسید استیک با غلظت 05/0 مولار دریافت کرده بودند به شدت آسیب دیدند. در شرایط تغذیه ای با محلول غذایی بدون پتاسیم، وزن خشک شاخسار و ریشه ی گیاهان حاوی فلوگوپیت با وزن خشک شاخسار و ریشه ی گیاهان تغذیه شده با محلول غذایی کامل تقریباً برابر بود. هم چنین در این شرایط تغذیه ای وزن خشک ، غلظت و جذب پتاسیم شاخسار و ریشه ی گیاهان رشدیافته در بستر کشت حاوی فلوگوپیت به طور معنی داری بیشتر از گیاهانی بود که در بستر کشت حاوی مسکویت رشد کردند. فلوگوپیت به عنوان یک میکای تری اکتاهدرال توانست نیاز پتاسیمی گیاهان تحت کشت را در حد کفایت این عنصر برای گیاه تأمین نماید. در شرایط تغذیه با محلول غذایی بدون پتاسیم و در همه ی غلظت های اسید استیک، غلظت پتاسیم در شاخسار و ریشه ی گیاهان حاوی مسکویت به طور معنی داری بیشتر از گیاهان رشدیافته در شن کوارتزی نبود و این در حالیست که وزن خشک شاخسار گیاهان حاوی مسکویت به طور معنی داری بشتر از گیاهانی بود که در بستر شن کوارتزی رشد یافته بودند. نتایج کانی شناسی جزء سیلت کانی فلوگوپیت در شرایط تغذیه بدون پتاسیم نشان داد که در اثر دو عامل گیاه (جذب پتاسیم و ترشحات ریشه ی گیاه) و همزمان اثر اسید استیک اضافه شده به محیط کشت، شواهدی از تشکیل دو کانی ورمی کولیت و کانی مختلط میکا-ورمی کولیت در نمونه های کانی موجود در ریزوسفر مشاهده شد. هم چنین تغییر کانی شناسی فلوگوپیت در شرایط تغذیه ای بدون پتاسیم در کانی هایی که در تماس با غلظت 01/0 مولار اسید استیک بودند بیشترین شدت را دارا بود و پس از آن در غلظت های 001/0 مولار اسید استیک بیشترین شدت تغییرات کانی شناسی مشاهده شد و در نهایت در غلظت های 05/0 و 0 مولار کمترین شدت تغییرات کانی به وجود آمد. روند تغییرات کانی شناسی، همبستگی مناسبی با تغییر در غلظت اسید استیک داشت بدین ترتیب که با افزایش غلظت اسید تا 001/0 مولار شدت تغییرات کانی نیز افزوده شد ولی پس از آن افزایش غلظت اسید به دلیل ایجاد آسیب در گیاهان، روند نزولی در شدت تغییرات کانی شناسی به وجود آورد. به طور کلی در بسترهای کشت گلخانه ای و یا در محیط های کنترل شده که از چمن به عنوان پوشش استفاده می کنند (زمین های فوتبال، استادیوم های ورزشی، پارک ها و باغ ها) به خوبی می توان به جای استفاده از کودهای شیمیایی پتاسم دار از کانی فلوگوپیت همراه با اسید استیک خیلی رقیق برای تأمین پتاسیم مورد نیاز این گیاه استفاده کرد. کلمات کلیدی: اسیدهای آلی، اسید استیک، فلوگوپیت، مسکویت، کانی شناسی