فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

سابقه و هدف: فسفر یکی از عناصر غذایی ضروری برای رشد گیاهان است که نقش‌های حیاتی در فرآیندهای فیزیولوژیکی نظیر فتوسنتز، انتقال انرژی، تقسیم سلولی و رشد ریشه ایفا می‌کند. با این حال، به دلیل واکنش‌پذیری بالای فسفر با اجزای معدنی خاک به‌ویژه در خاک‌های آهکی، مقدار زیادی از فسفر افزوده ‌شده به خاک به شکل ترکیب‌های نامحلول مانند فسفات‌های کلسیم رسوب کرده و از دسترس گیاه خارج می‌شود. این مسئله منجر به کاهش بهره‌وری مصرف کودهای فسفره و افزایش هزینه‌های تولید در کشاورزی شده است. در سال‌های اخیر، استفاده از مواد آلی و زیستی از جمله بیوچار به عنوان اصلاح‌کننده‌های خاک با هدف بهبود فراهمی عناصر غذایی مورد توجه پژوهش‌گران قرار گرفته است. بیوچار به دلیل دارا بودن سطح ویژه بالا، ظرفیت تبادل کاتیونی زیاد، مواد آلی پایدار و امکان تغییر در ساختار شیمیایی آن از طریق فرآیندهای اصلاح، می‌تواند به‌عنوان منبعی مؤثر برای افزایش فسفر دردسترس در خاک مطرح باشد اما pH بالای بیوچار ممکن است سبب کاهش قابلیت استفاده فسفر در خاک‌های قلیایی شود. بنابراین، استفاده از بیوچار اسیدی می‌تواند برای بهبود قابلیت استفاده فسفر در نظر گرفته شود، زیرا اصلاح بیوچار با اسید می‌تواند ویژگی‌های شیمیایی سطح آن را به‌گونه‌ای تغییر دهد که آزادسازی عناصر غذایی را تسهیل کند. مواد و روش‌ها: برای بررسی اثر بیوچار بر آزادسازی فسفر، آزمایش فاکتوریل 2×2×3 در قالب طرح کاملاً تصادفی با استفاده از دو نوع خاک آهکی در 3 تکرار انجام شد. آزمایش شامل فاکتور اول بهساز (بدون کاربرد (شاهد)، 1 درصد وزنی/ وزنی بیوچار پوست بادام و 1 درصد وزنی/ وزنی بیوچار پوست بادام اسیدی) و فاکتور دوم نوع خاک (شنی و رسی) در طی زمان انکوباسیون (30 و 60 روز) بود. بیوچار با استفاده از پوسته چوبی بادام در دمای ۴۰۰ درجه سلسیوس تولید شد. مقدار 200 گرم از بیوچار را در بشر ریخته و با آب مقطر اشباع شد. سپس 3/11 میلی‌لیتر اسید فسفریک غلیظ (درصد جرمی/جرمی 85 درصد) و 9/34 میلی‌لیتر اسید نیتریک (درصد جرمی/جرمی 68 درصد) غلیظ به آن اضافه و با هم‌زن شیشه‌ای بهم زده و در نهایت در دمای 60 درجه سلسیوس خشک شدند. نمونه‌های خاک با بیوچارها تیمار و در شرایط رطوبت ۷۰ درصد ظرفیت زراعی انکوبه شدند. پس از پایان دوره انکوباسیون، مقدار فسفر آزادشده به روش استخراج متوالی در زمان‌های 2، 4، 8، 24، 48، 72، 96، 240، 336، 456، 600 و 768 ساعت با محلول بی‌کربنات سدیم استخراج شد. مدل‌های سینتیکی شامل مرتبه اول، تابع توانی، الوویچ ساده و نفوذ پارابولیکی داده‌های حاصل برازش داده شد و ضرایب سرعت آزادشدن فسفر از تیمارهای مختلف تعیین گردید. تعیین بهترین معادله سینتیکی معمولا بر اساس ضرایب تبیین و خطای استاندارد مربوط به هر معادله صورت گرفت. معادله‌هایی که ضریب تبیین بالا و خطای استاندارد کمتری داشته باشند به‌عنوان برترین معادلات در توصیف داده‌های آزادشدن عناصر انتخاب شدند. یافته‌ها: نتایج نشان داد که در هر دو خاک، تیمار بیوچار اسیدی منجر به افزایش معنی‌دار (05/0> p) فسفر تجمعی آزاد شده نسبت به تیمار شاهد شد، درحالی‌که بیوچار پوسته بادام تأثیر معنی‌داری بر مقدار فسفر تجمعی آزاد شده نداشت (05/0< P). بیشترین مقدار فسفر آزادشده (6/144 میلی‌گرم بر کیلوگرم) در تیمار بیوچار اصلاح‌شده با اسید و خاک رسی پس از ۳۰ روز مشاهده شد. در همه تیمارها، مقدار فسفر آزاد شده در خاک رسی بیش از خاک شنی بود که می‌تواند به دلیل ظرفیت تبادل کاتیونی و ماده آلی بیشتر خاک رسی نسبت داده شود. بیوچار اسیدی در مقایسه با بیوچار معمولی، دارای pH پایین‌تر (0/3 در برابر 1/7) و EC بسیار کمتر 0026/0 در برابر 46/0 (dS/m) بود. کاهش قابل توجه قابلیت هدایت الکتریکی در بیوچار اسیدی می‌تواند به‌دلیل حذف کاتیون‌های بازی طی فرآیند شستشو و اسیدی‌سازی باشد. در بررسی مدل‌های سینتیکی، مشخص شد در همه تیمارها معادله تابع توانی و الوویچ ساده با دارا بودن بیشترین ضریب تبیین و کمترین خطای استاندارد نسبت به معادلات دیگر برازش بهتری بر داده‌های آزاد شده داشتند. این امر حاکی از غالب‌ بودن مکانیسم انتشار در فرآیند آزاد شدن فسفر از خاک تحت تاثیر تیمارهای مورد مطالعه است. مقادیر شیب معادلات ﺷﺎﺧﺼﻲ ﺍﺯ سرعت ﺁﺯﺍﺩﺳـﺎﺯﻱ فسفر و ﻣﻘﺪﺍﺭ عرﺽ ﺍﺯ ﻣﺒﺪﺃ ﺑﻴﺎﻥ ﮐﻨﻨﺪﻩ سرعت ﺁﺯﺍﺩﺳﺎﺯﻱ فسفر ﺩﺭ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺍﻭﻝ ﺁﺯﺍﺩﺳﺎﺯﻱ (ﻣﻘـﺪﺍﺭ ﺍﻭﻟﻴـﻪ فسفر ﺁﺯﺍﺩ ﺷﺪﻩ) فسفر است. ضریب عرض از مبدا به‌ترتیب در تابع توانی و الوویچ ساده در بیوچارهای اسیدی در خاک رسی و شنی بیشتر از شاهد و در 30 و 60 روز انکوباسیون، این ضرایب در هر دو خاک رسی و شنی بین تیمارهای بیوچار پوست بادام نزدیک به آن در خاک شاهد بود و در تیمار بیوچار اسیدی افزایش یافت. همچنین این ضرایب در خاک رسی بیشتر از خاک شنی بود. کمترین ضریب شیب در تیمارهای بیوچار اسیدی مشاهده شد که نشان‌دهنده سرعت بیشتر آزادشدن فسفر از این تیمارهاست. عرض از مبدا پس از 60 روز انکوباسیون کاهش یافت و شیب افزایش یافت. ضرایب این مدل‌ها نشان داد که تیمار بیوچار اسیدی دارای بیشترین سرعت آزادسازی فسفر در خاک بود. علاوه‌براین، با گذشت زمان انکوباسیون، مقدار پارامترهای مرتبط با سرعت آزادسازی کاهش یافت و در تیمار بیوچار اسیدی این کاهش کمتر از سایر تیمارها بود. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که اصلاح بیوچار با اسید فسفریک و اسید نیتریک موجب افزایش قابل توجه فسفر آزاد شده از خاک‌های آهکی می‌شود. در مقایسه با بیوچار، بیوچار اسیدی اثر بیشتری در بهبود قابلیت استفاده فسفر داشته و این اثر در خاک رسی بارزتر بود. این یافته‌ها بر اهمیت اصلاح شیمیایی بیوچار برای بهینه‌سازی کارایی آن در سیستم‌های خاک آهکی تأکید دارد. همچنین، بررسی سرعت آزاد شدن فسفر اطلاعات ارزشمندی درباره رفتار فسفر در طول زمان فراهم کرده و می‌تواند مبنایی برای مدیریت بهینه کوددهی فسفره در اراضی آهکی فراهم کند.