آزمایشات شیمیایی خاک

آزمایشات شیمیایی خاک

آزمایشگاه شیمی خاک از واحدﻫای بخش تحقیقات بهزراعی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند بوده که  شروع فعالیت آن حدوداً از سال 1365 می باشد. پرسنل  این آزمایشگاه در حال حاضر شامل یک نفر کارشناس ارشد در زمینه خاکشناسی (تغذیه و حاصلخیزی خاک)،  یک  نفر کارشناس کشاورزی عمومی و دو نفر تکنسین آزمایشگاهی می باشد.

 

 این آزمایشگاه در زمینهﻫای مختلف تجزیه صفات شیمیایی خاک، آب، گیاه و بذور و همچنین برخی صفات فیزیکی خاک به شرح ذیل فعالیت دارد:

1-      اندازه گیری فسفر، پتاسیم قابل جذب خاک و همچنین کربناتها و بی کربناتهای موجود در خاک

2-      اندازه گیری فسفر، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم در گیاه و آب

  

3-      اندازه گیری اشکال مختلف نیتروژن موجود در آب، خاک و گیاه از جمله نیتروزن کل، نیترات و آمونیوم

  

 

  4-      اندازه گیری درصد موادآلی ( درصد کربن) موجود در خاک، همچنین درصد رطوبت موجود در خاک و در اندام مختلف گیاه شامل برگ، دمبرگ، غده و بذر

  4-      اندازه گیری درصد موادآلی ( درصد کربن) موجود در خاک، همچنین درصد رطوبت موجود در خاک و در اندام مختلف گیاه شامل برگ، دمبرگ، غده و بذر

5-      اندازه گیری اسیدیته (PH) و هدایت الکتریکی(EC) آب و خاک 

        

  6-      تعیین بافت، وزن مخصوص ظاهری و PF خاک ( تعیین درصد رطوبت خاک درنقاط مختلف، ظرفیت زراعی، نقطه پژمردگی موقت و دائم)

 7-      اندازه گیری سطح برگ(LA)

  8-      اندازه گیری رطوبت خاک در مزرعه با دستگاههای موجود شاملT.D.R و TRIM

 

 9-      اندازه گیری نور در مزرعه(Sun Scan)

10-   تعیین درصد اشباع خاک

11-   اندازه گیری  فشردگی لایه های مختلف خاک در مزرعه(Peneterometer)

 

 12-   تهیه و تآمین آب مقطر جهت مصارف آزمایشگاه شیمی خاک و سایر آزمایشگاهﻫا.

13-   اندازه گیری تبخیر و تعرق گیاه  با استفاده از دستگاه پرومتر

14-   اندازه گیری کارائی کوانتوم فتوسنتزی با استفاده از دستگاه  استرس متر 

از دیگر فعالیتﻫای این آزمایشگاه می توان به برگزاری دورهﻫای کارآموزی دانشجویان مقاطع  مختلف اشاره کرد که بطور متوسط سالانه بیش از ده نفر در این آزمایشگاه دوره کارآموزی خود را می گذرانند که بالغ بر 2500 ساعت می شود.

این آزمایشگاه با آزمایشگاهﻫای سایر مؤسسات در زمینهﻫای مختلف تجزیه همکاری مشترک داشته و علاوه بر تجزیهﻫای سالانه در مؤسسه تحقیقات چغندرقند که بالغ بر 6000 عدد است، تجزیه نمونهﻫای بخش های تحقیقات چغندرقند در شهرستانها نیز بر عهده این آزمایشگاه می باشد.

روش های توصیه کودی:

 عدم توجه به نتایج آزمون خاک باعث مصرف بیش از حد کود شده که این مصرف علاوه بر ضرر اقتصادی باعث کاهش کیفیت چغندرقند می گردد. در حال حاضر  کوددهی کلیه طرح های در دست اجراء  در ستاد موسسه تحقیقات چغندر قند اعم از بهنژادی، بهزراعی, گیاه پزشکی و تولید بذر (کرج و فیروزکوه)  بر اساس تجزیه خاک و گیاه انجام می گیرد . طبق آمار موجود در برخی از سالﻫا با وجود عدم مصرف هیچگونه کود شیمیایی،  بیش از 100 تن در هکتار ریشه چغندر قند برداشت شده است. بدین ترتیب می توان به اهمیت تجزیه خاک در میزان مصرف کودهای شیمیایی پی برد. از مهمترین عوامل موثر در توصیه مناسب کود های شیمیایی مورد نیاز، روش صحیح نمونه برداری خاک و گیاه  و آماده سازی آن می باشد که در ذیل به اختصار بیان شده است.

تجزیه خاک و گیاه:

مهمترین و مؤثرترین روش جهت دستیابی به کشاورزی پیشرفته از جنبه تغذیه گیاهی مصرف عناصر غذائی بر اساس تجزیه خاک و گیاه می باشد. یکی از قدیمی ترین روشهای برآورد عناصر غذائی مورد نیاز گیاهان از جمله چغندرقند استفاده از آزمایشات مزرعه ای و اعمال تیمارهای مختلف کودی بوده که در نهایت بهترین تیماری که از نظر عملکرد کمی و کیفی در حد مطلوبی بوده بعنوان فرمول غذائی منطقه معرفی شده است. اشکال اساسی روش فوق این است که: حاصلخیزی خاک بر اساس میزان مصرف کود در زراعتهای قبلی, نوع محصول ومدیریت از مزرعه ای به مزرعه دیگر و حتی در خاکهای مشابه بسیار متغیر می باشد. بنابراین کوددهی بر اساس نتایج چندین آزمایش مزرعه ای در یک مزرعه خاص صحیح نیست. یکی دیگر از روشهای ارزیابی حاصلخیزی خاک بر اساس آزمون خاک و گیاه می باشد. در حالیکه این روش به تنهایی کامل نبوده ولی بکارگیری آن وضعیت هریک از عناصر غذایی را در زمان دلخواه میسر می کند. آزمون خاک به منظور تعیین مقدار عنـاصر غذائی قابل استفاده گیاه در خاک انجام می گیرد و بر اساس نــتایج بدست آمــده می توان توصیه کودی مناسب را براساس اعداد و ارقام مبناء و مرجع که از قبل با انجام تحقیقات مختلف مشخص شده انجام داد. مهمترین مرحله در آزمون خاک تهیه و آماده سازی نمونه خاک می باشد. بطوریکه باید نمونه نماینده را انتخاب کرد. متاسفانه در کشاورزی ایران تاکنون توجه چندانی به تجزیه خاک جهت برآورد عناصر غذائی مورد نیاز گیاه نشده است. کشاورزان بخصوص جمعیت سنتی کار تنها بر حسب عادت آبا و اجدادی اقدام به مصرف کودهای شیمیائی بدون هیچگونه اطلاع فنی می نمایند. بخصوص اینکه مبادرت به مصرف بی رویه چند نوع عنصر غذایی محدود پر مصرف از جمله: نیتروژن، فسفر و شاید پتاسیم می کنند. در حال حاضر مصرف بی رویه کودهای شیمیائی صرفه نظر از ضرر اقتصادی باعث آلودگی محیط زیست و تخریب خاکهای کشاورزی شده است.

راههای متعددی جهت تشخیص کمبود مواد غذائی به شرح ذیل وجود دارد:

1-مشاهده وضعیت ظاهری رشد و وقوع علائم کمبود

2-تجزیه بافت گیاهی

3-روشهای بیولوژیکی

4-آزمایشهای کودی در مزرعه

5-آزمون خاک

در بین روشهای ذکر شده مطمئن ترین و واقعی ترین راه تعیین نیاز غذائی گیاه، روش آزمایش های کودی در مزرعه می باشد. این روش معیاری است جهت صحت و سقم سایر روشها البته این روش معایبی نیز دارد از جمله : فوق العاده گران بودن، نیاز به نیروی انسانی متخصص، امکان کمتر کنترل شرایط رشد و نمو و همچنین نیاز به تکرار آزمایش در چند مکان و یا زمان

توجه به تجزیه خاک جهت برآورد عناصر مورد نیاز گیاه قدمتی بیش از دو قرن دارد. بطوری که در سال 1813 سرهامفری داوی انگلیسی در کتاب اصول اساسی شیمی کشاورزی نوشت :

چون گیاهان عناصر غذائی را از خاک دریافت می کنند اطلاع از ترکیب خاک امری الزامی و ضروری است. در سال 1841 لیبگ آلمانی در کتاب شیمی آلی و کاربرد آن در کشاورزی و فیزیولوژی نوشت :

بعنوان یک اصل اساسی در زراعت باید بخاطر داشت که هرچه را از خاک برداشت می کنیم باید به آن برگردانیم. در حال حاضر نیز توجه زیادی به روشهای آزمون خاک و بافت گیاه جهت تعیین نیاز غذائی گیاه معطوف است که در ذیل به شرح آن پرداخته می شود .

 

1- آزمون خاک[1]

همانگونه که بیان شد یکی از روشهای ارزیابی حاصلخیزی خاک بر اساس آزمون خاک می باشد. بطورکلی به آزمایشهای شیمیائی سریع جهت ارزیابی قابلیت استفاده عناصر غذائی موجود در خاک برای گیاه و تعیین مقدار کود لازم به منظور دستیابی به حداکثر عملکرد آزمون خاک گفته می شود.

 

اهداف آزمون خاک

1-تشخیص خاکهای دارای کمبود قبل از کشت و یا در طول دوره رشد گیاه بطوریکه بتوان بر اساس آن مقدار کود لازم را توصیه و رفع کمبود نمود.

2-تعیین سرنوشت کودهای اضافه شده به خاک و ردیابی تغییرات حاصله در قابلیت استفاده عناصر غذائی این کودها پس از وارد شدن به خاک.

3-پیش آگاهی دادن درباره نقاطی که ممکن است در نتیجه مصرف بی رویه کودها، فاضلابها و فضولات در خاک باعث مسمومیت در گیاه، انسان و یا حیوانات شود.

4-تعیین نقاطی که خاک آنها از نظر غلظت عناصر به حد سمیت رسیده و باید از مصرف بیشتر عناصر در آنها به هر شکلی خودداری نمود.

 دو هدف اخیر در حفظ محیط زیست دارای اهمیت فوق العاده ای می باشند.

مراحل انجام آزمون خاک

یک برنامه آزمون خاک شامل سه مرحله اجرائی می باشد.

1-نمونه برداری و آماده سازی نمونه خاک.

2-انتخاب عصاره گیر و تجزیه صحیح خاک به منظور تعیین دقیق غلظت عناصر غذائی قابل استفاده گیاه.

3-تعیین نتایج آزمایشگاهی و انجام توصیه کودی جهت دستیابی به عملکرد حداکثر 

از بین سه مرحله فوق مهمترین مرحله آزمون خاک، مرحله نمونه برداری و آماده سازی نمونه خاک است.

بطوریکه باید نمونه نماینده[2] را انتخاب کرد. چنانچه نمونه برداری و آماده سازی آن صحیح انجام نگیرد، به کارگیری بهترین و دقیق ترین وسایل، دستگاهها و یا مجربترین افراد و با بهترین نوع مواد شیمیائی نتیجه ای نداشته و نهایتاً تفسیر آن غلط انجام خواهد شد.

توجه به این نکته ضروریست که تغییرات در نمونه ها حتی در مزرعه کود نخورده هم وجود دارد. بنابراین در برداشت نمونه می بایست دقت کامل را مبذول تا این خطاها به حداقل ممکن کاهش یابند.

ضمن اینکه تغییرات نمونه ها خطا نیست بلکه واقعی است بعنوان مثال در مزارعی که کود نواری داده شده نمونه خاک با فاصله چند سانتی متر ازیکدیگر نیز متفاوت می باشد. در اراضی کود نخورده تغییر در نمونه ها بدینگونه می باشد که نمونه خاک قسمتهای فرسوده شده و نشده (مانند آبشوئی در بعضی قسمتهای مزرعه) حتی تحت مدیریت واحد هم ممکن است متفاوت باشد. علت آن تغییر در میزان آب آبیاری داده شده در ابتدا و انتهای کرت، بافت و مواد آلی خاک می باشد.

بنابراین نمونه برداری صحیح از خاک کاری بسیار مهم و حساس بوده بطوریکه این مرحله از آزمون خاک تعیین کننده درجه دقت و صحت نتایج بدست آمده می باشد.

وزن یک هکتار خاک زراعی با عمق 30 سانتی متر و وزن مخصوص ظاهری 4/1 گرم بر سانتی متر مکعب بیش از چهـار میلیون کیلوگرم است. بنابرایـن نمونـه برداشت شده از یک هکتار زمین باید به گونه ای باشد که بتوان این نمونه حدود یک کیلوگرمی را نماینده این وزن زیاد خاک دانست. به اصطلاح، مشت نمونه خروار به معنی واقعی باشد.

ازطرفی تعداد نمونه مهم است. ابتدا می بایست زمین را از نظر وضعیت ظاهری رنگ، شیب، فرسایش و یا خصوصیات ذاتی مانند بافت، سابقه کشت قبلی، و در زمان داشت و وجود زراعت در زمین بر اساس وضعیت ظاهری همانند رنگ زراعت تقسیم بندی و سپس اقدام به نمونه برداری کرد. به ازاء هر هکتار می بایست حدود 15-10 نمونه برداشت و در نهایت با هم مخلوط و یک نمونه ترکیبی حدود یک کیلوگرم را به آزمایشگاه ارسال نمود.

 آماده سازی نمونه خاک

پس از نمونه برداری آماده سازی نمونه خاک مهم است. چنانچه نمونه برداری به طرز صحیح انجام ولی آماده سازی نمونه به طرز صحیح انجام نگیرد، تغییرات ایجاد شده در نمونه باعث ایجاد خطا در نتایج واقعی خواهد شد. بعنوان مثال چنانچه نمونه برداری به منظور ارزیابی عناصری همانند نیتروژن و گوگرد که تحت تاثیر فعالیت میکروبهای خاک تغییر می کند انجام شود, رعایت نکات ذیل جهت متوقف نمودن فعالیت میکروبهای خاک ضروریست.

1-نمونه برداری در زمانی انجام شود که رطوبت زمین در حد گاو رو باشد.

2-نمونه های برداشت شده با دست کاملاً نرم و در پاکتهای کاغذی ریخته و تا پایان مدت نمونه برداری درب پاکتها، باز و در محیط خنک (مانند سایه بوته های موجود در مزرعه ویاظروف دو جداره یخی) نگهداری شوند.

3-پس از اتمام کار، نمونه های برداشت شده سریعاً به محیط آزمایشگاه حمل و در نازکترین قشر ممکن پهن تا در هوای آزاد خشک شوند (هوا خشک).

4-از ریختن نمونه ها در پاکتهای پلاستیکی و یا ظروف سر بسته که امکان تبادل هوا وجود ندارد و یا برداشت نمونه هایی با رطوبت بالا که امکان نرم کردن خاک وجود نداشته باشد باید خودداری کرد. زیرا بدلیل ایجاد محیط با اکسیژن کم باعث فعال شدن میکروبهای بی هوازی شده و این گروه از باکتریها باعث تبدیل سریع نیترات خاک به گازهای نیترو و نیتریت می شوند و جواب واقعی از تجزیه گرفته نخواهد شد.

 عمق نمونه برداری

عمق نمونه برداری بر حسب شرایط، و نوع و مرحله رشد گیاه (عمق توسعه ریشه) متغیر می باشد. به طوری که بر حسب شرایط خاک،  گاهی لایه های تشکیل دهنده به فواصل خیلی کم از یکدیگر قرار داشته و یا سطح آب زیر زمینی بالا می باشد. بنابراین در اینگونه خاکها می بایست با در نظر گرفتن این شرایط عمق نمونه برداری تعیین شود.

در ارتباط با نوع گیاه و شرایط مختلف دوره رشد بر حسب عمق توسعه ریشه عمق نمونه برداری متفاوت است. بعنوان مثال برای زراعت چغندرقند و در مرحله 6-4 برگی عمق 30-0 سانتی جهت برآورد نیتروژن مورد نیاز کافی بوده در حالیکه با پیشرفت مرحل رشدی گیاه و در مرحله 10-8 برگی عمق 60-30 سانتی متری نیز در تغذیه نیتروژنی گیاه دخیل و حدود 30% نیتروژن مورد نیاز گیاه چغندرقند را تامین می کند.

طبق تحقیقات مختلف بهترین عمق که گیاه چغندرقند بیشترین عناصر غذائی مورد نیاز خود را از آن تامین می کند عمق 30-0 سانتی متری می باشد و به دلیل اینکه در مراحل اولیه رشد نیز بیشترین جذب را انجام می دهد و با توجه به عمق توسعه ریشه که مراحل اولیه رشد حدود 30 سانتی متر می باشد, بنابراین عمق نمونه برداری در چغندرقند جهت برآورد عناصر غذائی مورد نیاز همان عمق 30-0 سانتی متری است, البته در شرایط خاص از جمله زیاد بودن مواد آلی در اعماق پایین تر از 30 سانتی متر و یا سبک بودن خاک باعث جذب عناصر غذائی توسط این گیاه از اعماق پایین تر نیز می شود. بطوریکه در تحقیقات مختلف عملکرد چغندرقند با میزان نیترات اعماق 60، 90، 120، 200 و 250 سانتی متری و در مراحل اولیه رشد چغندرقند همبستگی مثبت داشته است. ولی تحقیقات در ایران نشان داده است که نمونه برداری از اعماق 30-0 و 60-30 سانتی متری جهت برآورد عناصر غذائی مورد نیاز چغندرقند کفایت می کند.

 2- اندام هوایی چغندرقند بعنوان شاخصی جهت ارزیابی عناصر غذائی

تجزیه گیاه یکی از ساده ترین روشها جهت مطالعه ارتباط بین رشد و میزان عناصر غذائی موجود در گیاه است. استفاده از غلظت های مرجع عناصر غذائی, که در یک دوره رشد مشخص فیزیولوژی و از قسمت معینی از گیاه طبق تحقیقات و آزمایشات مختلف بدست آمده, راهنمای خوبی جهت ارزیابی وضعیت تغذیه گیاه می باشد. یک مفهوم اساسی که باید در تجزیه اندامهای گیاه به آن توجه داشت این است که غلظت عناصر غذائی موجود در هر بخش از گیاه در هر لحظه تحت تاثیر فاکتورهای رشد گیاه قرار می گیرند. بنابراین زمان نمونه برداری قابل توجه بوده و باید مد نظر قرار گیرد. با تجزیه گیاه می توان مستقیماً وضعیت تغذیه گیاه را بررسی نمود در حالیکه تجزیه خاک یک روش غیر مستقیم می باشد.

در ارتباط با چغندرقند آزمایشات و تحقیقات مختلف نشان داده اند که تجزیه گیاه راهنمای خوبی جهت تعیین میزان کود مورد نیاز گیاه می باشد.

مناسب ترین اندام چغندرقند جهت نمونه برداری, برگهایی که تازه تکامل یافته (جوانترین برگهائی که سطح برگ آنها به حداکثر رسیده است) است.

جهت ارزیابی عناصر فسفر، نیتروژن و کلر، دمبرگ برگهای مذکور و جهت بررسی سایر عناصر از جمله پتاسیم، سدیم، عناصر ریز مغذی و...، پهنک مناسب ترین بخش اندام هوائی می باشد.

  روش نمونه برداری

ترجیحاً چهار و یا دو نمونه مرکب با در نظر گرفتن یکنواختی هر مزرعه باید برداشت گردد. هر نمونه مرکب باید حداقل شامل 25 تا 50 برگ باشد. به منظور این کار ابتدا باید مزرعه را به چهار قسمت مساوی تقسیم کرد و نمونه بردار در هر قطعه از گوشه به طرف مرکز و یا از مرکز به طرف گوشه های مزرعه حرکت (مورب) داشته باشد بطوریکه با خطوط کشت نیز زاویه بسازد (شکل یک).

طرز حرکت در مزرعه چغندرقند جهت نمونه برداری از برگ

پس از برداشت نمونه های برگ و دمبرگ, نمونه ها باید کاملاً با آب معمولی حاوی سه دهم درصد شوینده ها شستشو و سپس با آب مقطر آب کشی گردند. در صورت زیاد بودن نمونه ها می توان پهنک ها را به قطعات حدود چهار سانتی متری برش داده و در نهایت حدود یکصدگرم (یک مشت پر) از نمونه ها را برداشت و در پاکت کاغذی با سایز مناسب ریخت و سریعاً در آون با دمای 80-75 درجه سانتیگراد خشک کرد. توجه به این نکته ضروری است که پس از برداشت از مزرعه، نمونهﻫا نباید بیش از 48 ساعت در دمای معمولی نگهداری شوند و اگر قرار است به هر دلیلی نمونه ها قبل از خشک کردن نگهداری شوند باید در دمای پنج درجه سانتیگراد این کار صورت گیرد. به هر حال پس از برداشت، نباید اندام هوائی را زیاد نگهداری کرد و لازم است بلافاصله در پاکتهای کاغذی و یا ظروفی که کاملاً هوا در آن جریان داشته باشد ریخت و در کوتاهترین زمان ممکن به آزمایشگاه منتقل، شسته و در آون خشک کرد. از حمل اندام هوائی جهت تجزیه عناصر غذائی با کیسه نایلون در بسته و یا هر ظرفی که هوا در آن جریان نیابد باید اکید خودداری نمود. زیرا باعث تنفس گیاه و تغییر غلظت عناصر غذائی مورد نظر می گردد. در ارتباط با برگهای چغندرقند نیز به علت آبدار بودن برگ و دمبرگ حتماً از آون تهویه دار استفاده، تا از پخته شدن نمونه ها جلوگیری شود. جهت جلوگیری از تغییر غلظت عناصر، از خشک کردن نمونه اندام هوائی در هوای آزاد باید پرهیز کرد

منبع:

/www.sbsi.ir