۳-۲-۴ نمونه­برداری خاک و اندازه ­گیری خصوصیات خاک

جهت نمونه­برداری خاک و اندازه ­گیری خصوصیات آن دو نمونه خاک (یکی جهت تعیین خصوصیات فیزیکی و دیگری نیز برای تعیین خصوصیات شیمیایی) در زیر ۱۰ درخت انتخاب شده از عمق ۱۰-۰ سانتی­متر با بهره گرفتن از استوانه فلزی به قطر ۸ سانتی­متر برداشته شد (۲۰۰۸Hojjati,) و نمونه­ها برای تعیین مشخصه­های فیزیکی رطوبت خاک و وزن مخصوص ظاهری و مشخصه­های شیمیایی اسیدیته، هدایت الکتریکی، آهک، کلسیم، منیزیم، ازت و کربن آلی به آزمایشگاه خاک منتقل شدند. نمونه­های خاک بعد از انتقال به آزمایشگاه و اندازه ­گیری رطوبت خاک، در معرض هوا خشک شدند، و بعد از جدا کردن ریشه­ها، سنگ­ها و سایر ناخالصی­ها آسیاب کشته و سپس از الک ۲ میلی­متر عبور داده شد. فاکتورهای فیزیکی و شیمیایی مطابق روش­های استاندارد که در زیر آمده است اندازه ­گیری شد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

۳-۲-۴-۱-مطالعات آزمایشگاهی خاک:

۳-۲-۴-۱-۱-فیزیک خاک:

تعیین رطوبت خاک:
به منظور اندازه ­گیری درصد رطوبت خاک، حدود ۷۰ گرم از خاک تر از هر کدام از نمونه را به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۱۰۵ درجه سانتی ­گراد در دستگاه آون قرار گرفت و پس از ۲۴ ساعت، نمونه­های خشک شده وزن گردید و با بهره گرفتن از رابطه زیر درصد رطوبت نمونه­ها به دست آمد:

رابطه(۳-۹) ۱۰۰ × ( وزن خشک / ( وزن خشک – وزن تر ) )= درصد رطوبت

در نهایت ۵۰ گرم از همین خاک برای تعیین بافت خاک استفاده شد.
بافت خاک:
اساسی­ترین ویژگی کیفی فیزیکی خاک که تبادلات گازی، آبی و جذب عناصر را در کنترل دارد، بافت خاک است. اثر بافت خاک­های جنگلی بر تولید بیشتر و به صورت غیر مستقیم از طریق تأثیر بر رطوبت، ظرفیت تبادل کاتیونی و تهویه می­باشد (واردی کولائی، ۱۳۹۰). برای تعیین بافت خاک از روش هیدرو متری استفاده شد. در این روش ۵۰ گرم خاک نرم در داخل بشر ریخته و تا نصف آب مقطر ریخته و سپس ۱۰ سی سی هگزا متا فسفات سدیم (۱۰%) را به آن افزوده شد. سپس به وسیله همزن برقی (شیکر) به مدت ۲۰ دقیقه بهم زده شد. مخلوط خاک و آب را داخل استوانه مدرج یک لیتری ریخته و حجم کل را با آب مقطر به یک لیتر رسانده شد. درجه حرارت مخلوط اندازه گیری کرده سپس با همزن فلزی به مدت ۱ دقیقه مخلوط به هم زده و پس از چند ثانیه هیدرو متر را داخل استوانه مدرج قرار داده شد. قرائت اول پس از ۴۰ ثانیه همزدن اولیه می­باشد. عدد قرائت شده میزان رس و سیلت را نشان داد. قرائت دوم دو ساعت پس از همزدن می­باشد. عدد قرائت شده روی هیدرو متری مقدار رس را نشان می­دهد. در نهایت می­توان درصد رس، شن و سیلت را به شکل زیر محاسبه نمود، و در نهایت با تعیین درصد رس، شن و سیلت و با کمک مثلث بافت خاک می­توان بافت خاک را مشخص نمود (حقیقی، ۱۳۸۲).

درصد سیلت و رس = قرائت اول هیدرو متر / وزن خاک خشک × ۱۰۰ رابطه (۳-۱۰)

درصد رس = قرائت دوم هیدرو متر / وزن خاک خشک × ۱۰۰ رابطه (۳-۱۱) درصد شن = ۱۰۰ -درصد سیلت و رس رابطه (۳-۱۲) درصد سیلت = درصد سیلت و رس – درصد رس رابطه (۳-۱۳) وزن مخصوص ظاهری:

وزن مخصوص خاک در حقیقت نسبت وزن جامد خاک به حجم خاک می­باشد. بر حسب اینکه، در مخرج کسر، حجم کل و یا حجم ذرات جامد خاک ملاک قرار گیرد، به وزن مخصوص ظاهری و وزن مخصوص حقیقی تعبیر می­ کنند. در واقع وزن مخصوص ظاهری که وزن ذرات جامد خاک بعلاوه املاح و مواد موجود در خلل و فرج خاک است (حقیقی، ۱۳۸۲). ابتدا حجم مشخص خاک دست نخورده را که با استوانه جدا شده بود را به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۱۰۵ درجه سانتیگراد گذاشته و سپس ریشه، سنگ و سایر ناخالصی­های بزرگتر از دومیلی متر جدا شد و وزن و حجم ریشه، سنگ و… اندزه­گیری گردید و همچنین خاک (ذرات معدنی کوچکتر از دو میلی­متر) نیز وزن شد و با بهره گرفتن از رابطه زیر وزن مخصوص ظاهری خاک بر حسب گرم بر سانتی­متر مکعب اندازه ­گیری شد (حقیقی، ۱۳۸۲)..

رابطه (۳-۱۴) (_۱V –₂V) / (₂m – _۱m) = (³g/cm) وزن مخصوص ظاهری

_۱m = وزن خاک خشک شده در آون، _۲m = وزن سنگ و ریشه، _۲V =حجم سیلندر،
_۱V =حجم سنگ و ریشه

۳-۲-۴-۱-۲-شیمی خاک:

اسیدیته (pH):
واکنش خاک یکی از مهمترین سنجش­ها جهت شناسایی خصوصیات شیمیایی خاک است. pH خاک عبارت است از لگاریتم منفی یون هیدروژن در سوسپاسیون یا گل­ اشباع خاک که در آن H+ نماینده فعالیت یون هیدروژن بر حسب گرم در لیتر در سوسپاسیون آب و خاک می­باشد. یون هیدرژن شامل کلیه یونهای هیدروژنی است که از منابع مختلف در خاک بوجود آمده است. pH محلول خاک به طور مستقیم در گیاه تأثیر ندارد اثر آن در گیاه بصورت در اختیار قرار دادن یا ندادن عناصر غذایی مورد نیاز گیاه است و pH خاک معمولا بین ۳ تا ۵/۱۰و گاهی تا ۱۱ تغییر می­نماید (حقیقی، ۱۳۸۲).
به منظور تعیین اسیدیته خاک ۲۰ گرم خاک را در یک بشر ریخته شد. سپس ۵۰ سی سی آب مقطر حل نموده و پس از ۱۷ ساعت با قرار دادن الکترد pH متر، در نمونه­های تهیه شدهpH را می­خوانیم.
هدایت الکتریکی:
شوری خاک یکی از عوامل محدود کننده رشد گیاهان به حساب می ­آید. در خاک­های مناطق خشک همانند ایران، شوری وجود دارد. شوری خاک در اثر تجمع املاح خاک می­باشد و با افزایش غلظت املاح محلول افزایش می­یابد. خاک­های شور از طریق فشار اسمزی خاک­ها و افزایش غلظت بعضی از یونها در محلول خاک و همچنین تأثیر روی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و تأثیر متقابل بعضی از یونها بر روی رشد گیاه و عملکرد محصول تأثیر می­گذارند و موجب کاهش محصول می­گردند (حقیقی، ۱۳۸۲). برای اندازه ­گیری هدایت الکتریکی ابتدا از تمامی نمونه­ها گل اشباع تهیه و سپس از تمامی نمونه­ها عصاره گیری شده، سپس تعیین هدایت الکتریکی نمونه­ها با بهره گرفتن از دستگاه مخصوص هدایت­گر الکتریکی صورت می­گیرد.
درصد کربن آلی خاک:
این مواد آلی یا اصلا تجزیه نشده­اند و موادی هستند که تازه به خاک اضافه شده ­اند و یا نیمه­کاره تجزیه شده ­اند و یا بطور کامل تجزیه گردیده­اند. در خاک­های غیر آهکی و خاک­هایی که خیلی آهکی نیستند، کربن آلی قابل توجه است. اما در خاک­های آهکی و تقریبا آهکی، کربن آلی ممکن است، تخمینی از تفاوت بین دو کربن کل و غیرآلی باشد (حقیقی، ۱۳۸۲). موادآلی از نظر کمی بسیار کم است ولی تأثیرات زیادی بر خاک دارد و بر خصوصیات فیزیکی وشیمیایی و بیولوژیکی خاک اثر می­ گذارد. انواع بسیار زیادی از مواد­آلی در خاک وجود دارد که در خاک مخلوط هستند. موادآلی دارای ۲ منشاء می­باشند (گیاهی یا جانوری) (رادمنش، ۱۳۸۶). یک گرم از نمونه خاک وزن گردید و در داخل ارلن ۲۵۰ میلی­متر انتقال داده شد و به آن ۱۰ میلی­لیتر بی­کرومات پتاسیم یک نرمال اضافه شدو به محلول فوق ۱۰سی سی اسید سولفوریک غلیظ و ۱۰۰ سی سی آب مقطر به نمونه­ها اضافه شد. قبل از تیتر کردن بایستی ۸ قطره معرف اورتو فنانترولین به هر یک از نمونه­ها اضافه و در آخرین مرحله، تیتر کردن را با فروم آمونیوم سولفات ۵/۰ نرمال انجام داده شد که نمونه­ها به رنگ قرمز جگری در آمدند، و از فرمول زیر درصد کربن به دست آمد.
رابطه (۳-۱۵)
N×_۱ V₁꞊ N×_۲ V₂ ×۴۵/۲۳ ꞊۱۰×۱ N₂

%OC = (10 / V₂ × ( V₂ – V₃/S) × ۳۹/۰ ) × ۷۲۴/۱

%OM = )V-₂V (₁× ۱۹۵/۰ – %OC

=%OM درصد کربن آلی، =%OC درصد ماده آلی، _۱ = Nنرمالیته بیکرومات پتاسیم برای شاهد، _۲ = N نرمالیته فرو آمونیوم برای شاهد، _۱ = Vحجم بیکرومات پتاسیم برای شاهد، _۲ = V میلی­لیتر فروم آمونیوم سولفات مصرفی برای شاهد، _۳ = V حجم فرو آمونیوم سولفات مصرفی برای نمونه = S وزن خاک خشک شده در هوای آزاد
میزان آهک:
آهک به خاطر وجود کلسیم در ساختار آن که بعد از اکسیژن، سلسیم، آلومینیم و آهن فراوانترین عنصر پوسته زمین (حدود ۴/۳%)، به مقدار زیادی در طبیعت وجود دارد. در خاک­های ایران، آهک خاک در حد بالایی قرار دارد که منشاء آن هوادیدگی سنگ­های آهکی و یا فرآیندهای هوا­دیدگی اکسید کلسیم و ترکیب آن با CO2 اتمسفری می­باشد. آهک خاک باعث قلیایی کردن خاک­ها شده و بدین ترتیب بر قابلیت استفاده یا حلالیت برخی عناصر تأثیر می­ گذارد (حقیقی، ۱۳۸۲). برای اندازه ­گیری آهک ابتدا یک گرم خاک خشک را با ده میلی­لیتر اسید کلریدریک در ارلن ۲۵۰ سی سی مخلوط شده و بر روی هیتر مقداری گرما داده شد سپس حجم آن با آب مقطر به ۱۰۰ سی سی رسانده و ۵ قطره محلول فتل فتالئین به آن اضافه شده سپس محلول به دست آمده با سود ( NaOH ) یک نرمال تیتر شد تا رنگ محلول ارغوانی شد سپس از فرمول زیر میزان آهک به دست آمد.

%T.N.V= ( ( V₂– V₁ ) × ( ۱۰ / V₂) ) × ۵ رابطه (۳-۱۶)

T.N.V % =درصد آهک، _۱ = Vسود مصرفی برای نمونه بر حسب میلی­لیتر، _۲= V سود مصرفی برای شاهد بر حسب میلی­لیتر
نیتروژن کل (N):
همان­طور که قبلا ذکر شد ازت مهمترین عامل محدود کنند رشد گیاهان است (سالاردینی،۱۳۸۷). در ساختمان کلروفیل گیاه نقش اساسی بازی می­ کند، به گونه ­ای که کمبود ازت در گیاه باعث زرد شدن برگ­های مسن می­گردد (حقیقی، ۱۳۸۲). ابتدا خاک کوبیده را از الک نیم میلی­متری عبور داده و یک گرم از آن وزن شد. سپس مقدار ۱/۱ گرم مخلوط کاتالیزوری (پودر مخلوط سولفات) به آن اضافه نموده و سپس در میلی­لیتر آب مقطر اضافه کرده و سه میلی­لیتر اسید سولفوریک غلیظ را به آن افزودیم. نمونه­ها را روی اجاق برقی قرار داده و به ترتیب به مدت یک ساعت در حرارت ۱۰۰، نیم ساعت در حرارت ۲۰۰ و نیم ساعت حرارت ۳۰۰ درجه و سپس در دمای بین ۳۸۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی ­گراد تا زمانی که رنگ محلول سبز زیتونی شود قرار داده می­ شود. بعد از سرد شدن ۳۰ میلی­لیتر آب مقطر اضافه می­کنیم، سپس مقدار ۲۵ میلی­لیتر از اسید بوریک و اندیکاتور را در ارلن مایر ریخته و زیر مبرد دستگاه قرار می­دهیم. سپس محتویات بالن که نمونه خاک در آن هضم شده به یالن تقطیر انتقال می­دهیم. بعد از شستشوی بالن مقدار ۲۰ میلی­لیتر سود ۱۰ نرمال اضافه می­کنیم. بلافاصله شیر قیف را بسته، حرارت را در سیستم برقرار می­نماییم تا حجم اسید بوریک زیر مبرد به ۷۵ میلی­لیتر برسد که مدت هفت دقیقه طول می­کشد. سپس ارلن را از سیستم جدا نموده و بعد از شستشوی انتهای مبرد آن را با اسید سولفوریک ۰۱/۰ نرمال تیتر می­نماییم تا رنگ از سبز به صورتی تبدیل شود. سپس از محاسبات درصد ازت کل را به دست می­آوریم (علی احیائی و بهبهانی­زاده، ۱۳۷۲).
رابطه (۳-۱۷)Mcf ×۴/۱%N= [ (a-b) / s] × M ×
=aمیلی­لیتر اسید سولفوریک مصرفی برای نمونه، =bمیلی­لیتر اسید سولفوریک مصرفی برای شاهد
=sوزن خاک خشک شده در هوای آزاد، =Mنرمالیته اسید سولفوریک،
mcf= فاکتور تأثیر رطوبت= (۱۰۰/ درصد رطوبت +۱۰۰)
فسفر قابل جذب:
فسفر به عنوان کمترین مواد غذایی دسترس متحرک، و مواد غذایی بسیار ضروری برای گیاه می­باشد که به عنوان یک عنصر کلیدی در مناطق خشک و نیمه­خشک ( برای تحمل خشکی و انتشار یون فسفات از طریق خاک به سطح ریشه و به ویژه ریشه حساس به رطوبت خاک) محسوب می­ شود (Zhao et al., 2007). پنج گرم از نمونه خاک خشک وزن شد و در داخل ارلن پلی اتیلن ۲۵۰ ریخته و ۱۰۰ میلی­لیتر بی­کربنات سدیم ۵/۰ نرمال به آن اضافه شد. بعد از نیم ساعت شیکر مخلوط صلف شد و ۱۰ میلی­لیتر از عصاره را داخل ارلن ۱۲۵ میلی­لیتر ریخته و به آن ۲۵ میلی­لیتر محلول مخلوط اضافه شد. بعد از ۱۵ دقیقه شیکر و حداقل یک ساعت رنگ آبی کامل شده با دستگاه اسپیکرو فتومتر روی طول موج ۸۸۰ نانومتر قرائت شد. سپس از معادله زیر مقدار فسفر به دست آمد (علی احیائی و بهبهانی­زاده، ۱۳۷۲).
رابطه (۳-۱۸) Ppm P= (a – b) × (V / S) × mcf
a = پی­پی­ام فسفر در نمونه عصاره b = پی­پی­ام فسفر در شاهد V = محلول عصاره­گیری اضافه شده
S = وزن نمونه خاک توزین شده mcf = ضریب تصحیح رطوبت
پتاسیم قابل جذب:
پتاسیم با بسیاری از آنزیم­ های درگیر در فتوسنتز و ساخت و انتقال ترکیبات آلی همراه می­باشد. جذب نسبی پتاسیم در ابتدای فصل رویش معمولا در مقایسه با نیتروژن و فسفر بیشتر است. کمبود آن در خاک باعث توقف متابولیسم پروتئین در گیاه شده و قندهای مختلف نیز در گیاه تولید نشده و در اطراف برگ­ها ایجاد سوختگی می­گردد (حقیقی، ۱۳۸۲). برای اندازه ­گیری پتاسیم قابل جذب پنج گرم از نمونه خاک خشک وزن شد و در داخل ارلن پلی اتیلن ۲۵۰ ریخته شد، سپس ۱۰۰ میلی­لیتر استات آمونیوم نرمال به آن اضافه شد و بعد از نگهداری یک شبانه روز آن را با کاغذ صافی صاف کرده و مقدار پتاسیم محلول با دستگاه فیلم فتومتر مورد سنجش قرار گرفت (علی احیائی و بهبهانی­زاده، ۱۳۷۲).