تفسیر آزمایش خاک کشاورزی

تفسیر آزمایش خاک کشاورزی با توجه نتایج آنالیز های کیفی خاک مانند PH، سمیت منگنز، سمیت آلومینویم ، میزان اسیدیته ، ظرفیت تبادل کاتیونی ، مقدار نیتروژن ، مقدار فسفر، غلظت پتاسیم ، میزان شوری و سایر پارامتر ها می باشد.  تفسیر آزمایش خاک کشاورزی منوط به اندازه گیری دقیق پارامتر های فوق بوده و تطبیق این نتایج با میزان استاندارد های ذکر شده بین المللی می باشد.

هدف از انجام آزمایش خاک

• بهینه سازی رشد گیاه
• آگاهی از کمبود ها و بیش بود ها
• برنامه ریزی دقیق تغذیه

pH  واکنش خاک  :

PHمعیاری ازاسیدیته یا قلیائیت خاک است که به ترتیب نشان دهنده فعالیت یون هیدروژن(+H)یا یون هیدروکسیل (-OH)در محلولهای آبی می باشد.هر دو یون دارای فعالیت شیمیایی زیادی بوده و فعالیت مذکور وقتی کهPHمحلول یا آب خاک به سمت PH خنثی یا7میل می کند؛به حداقل می رسد.PHمشخص کننده وضعیت شیمیایی خاک بوده و ممکن است به عنوان راهنما در تعیین شایستگی خاک برای گونه های مختلف گیاهی و مرتعی مورد استفاده قرار گیرد.

PHخاک همچنین شاخصی را از فرایندهای شیمیایی که در خاک به وقوع می پیوندد؛بوده ویک راهنما جهت پیش بینی کمبودهای احتمالی عناصر یا سمیت آنها می باشد.

PH شاخص مهمی در ارزیابی شیمیایی محیطی خاک می باشد که بعنوان یک راهنما برای میزان پایداری خاک مورد بهره برداری قرار می گیرد.  PH خاک همچنین شاخصی برای فرآيند های شیمیایی است که در خاک در حال وقوع است. بر اساس جدول زیر می توان میزان پی اچ برای تفسیر آزمایش خاک کشاورزی را ارائه داد.

میزان پی اچ در مقادیر مختلف باعث کاهش و یونیزه شدن کاتیون ها و آنیون ها موجود در محلول خاک می شود. به این منظور شاخص پی اچ برای این کار معیار بسیار مناسبی می باشد. به طور یک راهنمای کلی مقدار محلول بودن یا نبودن پارامتر های زیر به طور قابل توجهی به PH بستگی دارد و پارامتر های زیر در پی اچ های زیر کاهیده می شود.

تفسیر آزمایش خاک کشاورزی

فسفر در پی اچ کمتر از ۵ و بین  8/5تا9/5

نیتروژن در پی اچ کمتر از ۵ و پی اچ بیشتر از ۹

پتاسیم در پی اچ کمتر از ۵

سولفور در پی اچ کمتر از ۵

کلسیم در پی اچ کمتر از ۵ و پی اچ بیشتر از ۹

منیزیوم در پی اچ کمتر از ۵ و پی اچ بیشتر از ۹

آهن در پی اچ بیشتر از ۷٫۵

منگنز در پی اچ کمتر از ۴٫۵ و پی اچ بیشتر از ۸

بور پی اچ کمتر از4/5و بین7/5-8/5

مس و روی پی اچ کمتر از4/5وبیشتر از8

مولببدن در پی اچ کمتر از ۵/۵

آلومینیوم در پی اچ بیشتراز5/5

توجه:سمیت آلومینیوم وقتی که پی اچ کمتر از4/7شد را بیازمایید.

کاتیونهای تبادلی

ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)

ظرفیت تبادل کاتیونی ,ظرفیت خاک برای نگهداری و تبادل کاتیونها است.CEC دارای اثر بافری در تغییراتPH؛عناصر غذایی دردسترس؛سطوح کلسیم و تغییرات ساختمانی خاک است. بطوریکه CECعامل کنترل کننده اصلی پایداری ساختمان خاک؛قابلیت دسترسی عناصر برای گیاهان؛PHخاک و واکنش خاکها با کودهای شیمیایی و سایر اصلاح کننده ها می باشد.

CECپایین به معنی داشتن مقاومت اندک در برابر تغییرات صفات شیمیایی خاک است که در اثر کاربری اراضی ایجاد می شود.بعضی از خاک‌ها در نگهداری آب و مواد غذایی قوی و بعضی از آنها ضعیف عمل می‌کنند.

بطور کلی هرچقدر مقدار این پارامتر زیاد باشد، بهتر است. CEC پایین نشان می‌دهد خاک شنی بوده و مواد غذایی براحتی شسته شده و از دسترس ریشه خارج می‌شوند. خاک‌های با مواد آلی زیاد و رسی دارای ظرفیت تبادل کاتیونی بالایی هستند و عملکرد مناسبی در جذب و نگهداری آب و مواد غذایی دارند.

کاتیونهای تبادلی

پنج کاتیون فراوان در خاکها عبارتنداز:کلسیم (Ca⁺²)، پتاسیم((k⁺²))، منیزیم(Mg⁺²)، سدیم(Na⁺²),و در خاکهای اسیدی قوی ،آلومینیوم(Al⁺²)کاتیونهای منگنر(Mn)،آهن(Fe⁺²)،مس(Cu⁺²)و روی(Zn⁺²)معمولا در مقادیری حضور پیدا می کنند که سهم معنی دار در کل کاتیونهای خاک ندارند.بنابراین ؛عملا اندازه گیری تنها پنج کاتیون فراوان معمول می باشد.

جمع این کاتیونها مقدار تقریبی CECکه ظرفیت تبادل کاتیونی موثر نامیده می شود را تشکیل می دهند. کاتیونهای منفرد ممکن است بصورت درصدCEC موثر بیان شوند.

جدول مقادیر کاتیونهای تبادلی

منبع:متسون(1961)

پیشنهادشده که بیان سهم کاتیونهای مختلف به صورت درصدی ازCEC موثر در ارتباط با رشد گیاهان از مقادیر واقعی آن مناسب تراست.

راهنما برای سهم مطلوب کاتیونهای مختلف در CECبرای بیشتر گیاهان

 

کاتیونها	محدوده(CEC%)
کلسیم	65-80
منیزیم	10-15
پتاس	1-5
سدیم	0-1
آلومینیوم	5>

منبع:ابوت(1989)

خاکهای شنی و اسیدی که به شدت آبشویی شده اند مقادیر بسار کمی کلسیم و منیزیم تبادلی داشته و در نتیجه رشد گیاهان ممکن است محدود شود.

خاکهایی که حاوی مقادیر زیاد سدیم و منیزیم هستند پراکنش بیشتری نسبت به ،خاکهایی که سدیم و کلسیم زیادی دارند نشان می دهند.

جدول نسبت کلسیم به منیزیم

CEC یا همان ظرفیت تبادل کاتیونی ایده آل در کشاورزی چقدر است؟

مقدار دقیق و استاندارد جهانی برای این پارامتر تعیین نشده است، اما بطور کلی CEC بالای 25 به عنوان عددی مطلوب در نظر گرفته می‌شود.

این صفت معمولا بر اساس میلی اکی‌والان یون‌های مثبت در 100 گرم خاک (meq/100g) نشان داده می‌شود.

برای اصلاح CEC خاک باید مدیریت‌های زراعی مناسبی در جهت افزایش مواد آلی خاک انجام شود. مانند استفاده از مواد هیومیکی، کودهای کمپوست فراوری شده و کودهای میکروبی

شوری

شوری خاک اشاره به تجمع نمکهای محلول در آب ؛عمدتا سدیم؛اما همچنین پتاسیم کلسیم و منیزیم دارد که ممکن است بصورت کلریدها؛سولفاتها و یا کربناتها باشند.اینها می توانند به شدت رشد گیاهی و استفاده از زمین را تحت تاثیر قرار داده و فرسایش خاک را افزایش دهند.

مقادیر شوری معمولا با اندازه گیری هدایت الکتریکی تعلیق های خاک و آب ؛تعیین می شود .بطور سنتی ؛هدایت الکتریکی عصاره های اشباع(ECe)مورد استفاده قرار می گیرند اما اندازه گیری به این روش زمان بر و مشکل است.هدایت الکتریکی معمولا بسیار سریعتر و راحتتر در تعلیق5:1خاک به آب (EC 1:5)اندازه گیری می شود.

رتبه بندی شوری خاکها بر اساس (ECe)

برگرفته از ریچارد(1954)

نشانه های شوری در مزرعه

نشانه های شوری درذیل توسط اداره حفاظت خاک NSW(1990)ارائه شده اند.

1-درختان بدون دلیل ظاهری میمیرند.

2-گونه های پرمحصول یک ساله و چندساله لاغر شده و میمیرند و توسط گیاهان مقاومتر به نمکها جایگزین میشوند.

3-خاکها دچار آب گرفتگی میشوند .این یکی از نخستین علامتهای مشکل بالقوه شوری میباشد.با وجود این تمام آب گرفتگی ها منجر به ایجاد یا توسعه شوری نخواهد شد.

4-تکه های لخت و عریان خاک ظاهرشده و بطور فزاینده ای بزرگتر شده و به آسانی درمعرض فرسایش قرار میگیرند.

5-جلوگیری از اجتماع (ذرات) در منطقه و نمکزار شدن سطح(خاک)

6-بلورهای نمک,وقتی که سطح خاک خشک میشود,قابل مشاهده هستند.

7-سطح خاک برهنه در حالت خشک آنقدر آماس میکند که نتوان بر سطح آن قدم زد.

8-مقادیر زیاد جریان روآناب از منطقه باعث ایجاد فرسایش وتخریب منطقه میشود.

9-آب در سد بسیار زلال میشود,چون نمک باعث ته نشست رسوبات میشود.

10-بوی نمک به مشام میرسد.

مقدار مواد آلی خاکها

ماده آلی عبارتست از موادی در خاک که مستقیما از گیاهان و حیوانات مشتق شده و حامی بیشتر ریز جانوران و ریز گیاهان خاک است و از طریق تجزیه و برهم کنش  با سایر اجزای خاک ,عمدتا مسئول حاصلخیزی فیزیکی و شیمیایی خاک محسوب میشود. ماده آلی خاک اصطلاحی است که برای توصیف ترکیبات آلی با دامنه وسیع شامل مواد آلی زنده و غیر زنده بکار میرود .مواد آلی غیر زنده میتواند شکسته و تبدیل به مواد آلی محلول ,هوموس و ماده آلی خنثی (ذغال چوب ومواد گیاهی خنثی شده)شود.

ماده آلی و کربن آلی معمولا به صورت درصد وزنی خاک بین میشوند. وقتی که نتایج ارایه و تفسیر میشوند باید دقت کرد که آیا مقادیر ماده آلی هست یا کربن آلی.ماده آلی از روی مقادیر کربن آلی خاک با اعمال ضریب1/72قابل محاسبه است.این عامل با این فرض بدست آمده است که ماده آلی در خاک دارای مقدار ثابت کربن به اندازه تقریبی 57 درصد هست.اما نلسون و سومرز (1996)نشان دادند که عامل تبدیل واقعی کربن الی به ماده آلی از1/72تا2/0تغییر میکند و لذا توصیه کردند که تنها مقادیر کربن آلی گزارش شوند.

اینکه آیا مقادیر برای یک مکان ویژه زیاد یا کم هستند بستگی به اقلیم ,شامل بارش و دما دارد.مناطق خشک و گرمتر عموما کربن خاک کمتری از مقادیر مرطوب و سردتر دارند.بنابراین هرگونه ارزیابی مقدار کربن خاک و اینکه برای یک منطقه ویژه مقدار آن زیاد یا کم میباشد,نیازمند شناخت توان منطقه برای تولید کربن خاک بر اساس توان تولید زیتوده و توان تجزیه مواد آلی میباشد. اینها هم عمدتا بستگی به بارش,تبخیر و دما دارند.

منبع:برگرفته ارامرسون(1991),چارمن وروپر(2000)

نکته: همه ترکیبات کربن‌دار، جزو مواد آلی محسوب نمی‌شوند. به عنوان مثال، آهک با وجود داشتن کربن، جزو مواد غیرآلی است.

بطور کلی خاک‌هایی که مقدار مواد آلی آنها زیر 2 درصد باشد، از لحاظ این پارامتر فقیر هستند و اگر خاکی بالای 2 درصد بود میتوان گفت که مقدار مواد آلی خاک در وضعیت خوبی قرار دارد.

بافت خاک ( Soil Texture ) یا درصد ذرات تشکیل دهندۀ خاک:

توزیع اندازه ذرات مقدار نسبی سنگریزه,شن,سیلت,و رس در خاک را توصیف میکند. این ذرات واحدهای سازنده خاک بوده و میتوانند اثرهای زیادی بر ویژگیهای خاک داشته باشند.رس ها بسته به ماهیت آنها دارای سطح ویژه بالایی در حدود5الی 750مترمربع بر گرم بوده و میتوانند از فعالیت شیمیایی و فیزیکی بالایی برخوردار باشند.ذرات شن دارای سطح ویژه پایین بوده(0/1-0/01متر مربع برگرم)و ازنظر شیمیایی و فیزیکی کمتر فعال هستند.

جدول اندازه ذرات

جدول مقادیر عمومی اندازه ذرات متفاوت در خاک

این جدول بر اساس طبقه بندی بین المللی (فائو)برای اندازه ذرات خاک تنظیم شده است.توجه شود که در سیستم آمریکایی (USDA)ذرات0/02-0/05میلی متر سیلت و0/05-0/2میلی متر شن تعریف شده اند.

مثلث بافت خاک

نیتروژن در خاک در شکل های متعددی یافت می شود که تنها بعضی از آنها برای گیاهان قابل جذب هستند. نیتروژن برای اینکه به آسانی قابل جذب گیاهان شود بایستی به شکل معدنی(نیترات یا آمونیوم) در بیاید.  ذخایر یا منابع متعددی از نیتروژن در خاک وجود دارد. نیتروژن در ذخیره مواد آلی، در اثر معدنی شدن به شکل نیترات و آمونیوم آزاد میشود که شکلهای قابل جذب گیاهی هستند.نیترات به آسانی میتواند آبشویی یافته یا در شرایط غرقاب توسط پدیده نیترات زدایی به اکسید نیتروز و گاز نیتروژن تبدیل شود. نیتروز یکی از گازهای مهم گلخانه ای بوده که میتواند برگرم شدن کره زمین بیفزاید.

بویژه اینکه 296بار از گاز گلخانه ای دی اکسید کربن موثرتر بوده و تخمین زده میشود که بیش از6درصد اثر گرمازایی گازهای گلخانه ای را به خود اختصاص دهد.

نیتروژن کل:

نیتروژن کل تمامی مقدار نیتروژن خاک را معین میکند که بیشتر آن در مواد آلی نگهداری شده و مستقیم برای گیاهان قابل جذب نیست.نیتروژن ممکن است به شکلهای قابل جذب معدنی شود. نیتروژن کل نمیتواند به عنوان اندازه ای از شکلهای معدنی نیتروژن در نظر گرفته شود چون بیشتر ان  در مواد آلی خاک نگهداری میشود.

نسبت کربن به نیتروژن(C/N):

نسبت کربن به نیتروژن ,مقدار نسبی نیتروژن رادر مواد آلی بیان میکند و ممکن است برای کربن خاک یا مواد آلی اندازه گیری شود.نسبت مذکور برای کربن خاک کمتر از ماده الی است.این نسبت نشان دهنده تجزیه مواد آلی در خاک بوده و بویژه در بحث اثرات بقایای گیاهی بر سطوح نیتروژن خاک و سرعت تجزیه بقایای گیاهی قابل استفاده است.

آلیسون (1973)برای تفسیر نسبت (C/N)جدول زیر را پیشنهاد داده است:

رقم (C/N)10 تا 12 برای خاکهای زراعی معمولی است.رقم های 15 تا25 بیانگر کند بودن فرآیند تجزیه بوده در حالیکه رقم بالاتر از25 نشان میدهد که مواد آلی نارس بوده و تجزیه سریع آن غیر محتمل است .وقتی که نسبتC/Nمواد آلی کمتر از10شد احتمالا ماده آلی خیلی سریع تجزیه شود.

مواد آلی با نسبت C/Nبالا(20<)به کندی تجزیه شده و نیتروژن قابل جذب گیاهی را کاهش میدهد. سرعت تجزیه مواد آلی همچنین وابسته به حضور ساختار و ترکیبات آلی مقاوم در مواد آلی است.به عنوان مثال مواد آلی غنی از لیگنین ,سوبرین وپلی فنولها (بیشتر مواد چوبی)احتمالا بیشتر از آنچه که از نسبت C/Nآنها انتظار میرود,درمقابل تجزیه از خود مقاومت نشان دهند.

از طرف دیگر مواد آلی همانند بقایای پنبه که از ترکیبات کربن سهل الوصول ,تشکیل شده اند,در مقابل تجزیه مقاومت کمتری نشان داده و باید منبع خارجی نیتروژن در دسترس باشد.

منبع:متسون(1961)؛نیوی(2006)

 

نیترات:

نیتروژنی که به آسانی در دسترس گیاه قرار میگیرد عموما بر حسب نیترات بیان میشوند. مقادیر نیترات میتواند در خاکها به شدت متغیر باشد لازم است که نمونه ها در زمانهای معین برداشته شده وبا احتیاط و در شرایط کنترل شده حمل و ذخیره شوند.

تفسیر مقادیر نیترات در خاک به وسیله عوامل زیر تعیین میشود:

1-بارندگی وآب ذخیره شده به هنگام کاشت.

2-زمان نمونه برداری.

3-عمقی که نمونه برداشته میشود.

پاسخ احتمالی به کود شیمیایی نیتروژن توسط گندم(عمق نمونه برداری صفر تا30سانتی متر)

منبع: هولفورد و دویلی (1992)

احتمال پاسخ سود بخش به کود شیمیایی نیتروژن توسط غلات در شمال NSW

نیترات خاک(mg/kg)	احتمال(%)	تعداد آزمایش
0-6	100	5
7-15	100	10
16-22	60	5
23-30	50	8
30<	0	4

منبع: هولفورد و دویلی (1992)

این توصیه ها بر اساس آزمایش های انجام یافته در سالهای 1985تا1987انجام میگیرد.

نیترات در نمونه های هوا خشک خاک برداشته شده از عمق 0-15سانتی متر تعیین شده است.

جدول نیازهای گندم به کود شیمیایی نیتروژن

نیترات خاک (عمق صفر تا15سانتی متر)		نیاز کودی(کیلوگرم اوره بر هکتار)
(mg/kg)	(kg/ha)	بارندگی عادی(بارندگی درطول آیش 150تا250mm و در طول زراعت250تا350میلی است)	بارندگی کم
3یا کمتر	6یا کمتر	300	150
4-6	7-12	240	100
7-10	13-20	160	50
11-14	21-28	120	0
15-19	29-38	75	0
20-24	39-48	50	0
25-29	49-58	25	0
30یا بیشتر	59 یا بیشتر	0	0

منبع: هولفورد و دویلی (1992)