آهن

۳/۱۵-۱/۰

کروم

۲۸۸۵۰-۲۰

آهن در خاک

آهن چهارمین عنصر فراوان پوسته زمین بعد از اکسیژن، سیلیسیم و آلومینیم با میزان ۶/۵ درصد می­باشد و متوسط مقدار آن در خاک ۸/۳ درصد تخمین زده شده و تقریباً در هر نوع خاکی یافت می­ شود. ولی بیشتر به­ صورت غیرقابل­ حل در بین لایه­ های مختلف کانی­ها و اکسید­های آهن وجود دارد. معمولأ یون آهن به صورت مختلف در خاک مشاهده می­گردد (به حالت دو ظرفیتی و یا سه ظرفیتی). در کانی­های اولیه آهن به­ صورت Fe²⁺ است که در طی هوا­دیدگی در محیطی با تهویه نامناسب این کانی­ها حل شده و Fe²⁺ آزاد می­ کنند در حالیکه در خاک­های با تهویه خوب بهFe³⁺ تبدیل و به صورت اکسید و هیدروکسید⁺ Fe³ رسوب می­ کند (ملکوتی و همکاران، ۱۳۸۲).
حلالیت آهن در خاک عمدتاً توسط اکسید­­های آهن سه ظرفیتی کنترل می­گردد. غلظت Fe³⁺ در خاک به pH وابسته است و در pH بین ۶/۵ تا ۸ به حداقل خود می­رسد (شکل ۱-۲). که متاسفانه اکثریت خاک­های کشور نیز دارای این pH هستند. به­ طور کلی به ازاء هر یک واحد کاهش در pH فعالیت Fe³⁺ هزار بار افزایش می­یابد (لیندزی، ۱۹۹۸).
یون سه ظرفیتی آهن در خاک تقریباً تحرکی نداشته و در اکثر موارد غیر­محلول است و به خاک و لجن رنگ قرمز می­دهد. در­ حالی­که در شرایط احیایی خاک که در این حالت آهن دو ظرفیتی در خاک غالب می­باشد، رنگ خاک خاکستری و گاهی هم آبی به نظر می­رسد. بنابراین رنگ­های خاک می­توانند تحت تأثیر اکسید­های آهن باشند، اکسیدهای آهن نظیر گوتیت و هماتیت در اکثر موارد عامل تغییر رنگ در خاک­ها می­باشند. به­ طور کلی رنگ­هایی که بین قرمز و بژ هستند از قبیل قرمز، زرد، نارنجی، قهوه­ای، بژ و رنگ­های بین خاکستری تا سبز در نتیجه وجود آهن در خاک پدید می­آیند (ملکوتی و تهرانی، ۱۳۸۴؛ اوسان، ۱۳۸۳).

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

دو کانی گوتیت و هماتیت فراوان­ترین و پایدار­ترین اکسید­های آهن موجود در خاک می­باشند. در بیشتر نقاط کشور ما، مهمترین عامل کمبود آهن، زیادی بی­کربنات در محلول خاک است که این بی کربنات خود نیز حاصل انحلال آهک در محلول خاک است. بی­کربنات تولید شده در محلول خاک، خاصیت بافری دارد بدین معنی که با جلوگیری نسبی از کاهش pH در اطراف ریشه از حلالیت بیشتر ترکیبات آهن­دار و قابلیت جذب آهن می­کاهد (اوسان، ۱۳۸۳؛ شاهویی، ۱۳۸۵).
۲-۵- پراکنش جغرافیایی آهن
به دلیل کم­توجهی به نقش عناصر غذایی در افزایش کمی و کیفی محصولات کشاورزی، اطلاعات کمی در مورد پراکنش جغرافیایی کمبود یا بیش­بود کلیه عناصر­غذایی از جمله عناصر کم­مصرف در دست است. ولی آنچه مسلم است کمبود آهن عمدتاً در خاک­های غیر­آهکی و سبک (شنی) دیده می­ شود، اما در خاک­های آهکی مناطق خشک با تهویه کافی، شایع­تر می­باشد. در مطالعه جامع فائو که توسط سیلانپا در سال ۱۹۸۲ در بیش از ۳۰ کشور جهان انجام شده است، معلوم گردید که بیش از ۳۰ درصد خاک­های این کشورها به نوعی به کمبود یک یا چند عنصر کم­مصرف از جمله آهن مبتلا هستند. ولی کمبود آهن را در کشورهای مالتا، مکزیک، ترکیه و زامبیا شدید توصیف نموده است. گزارش­های متعدد از مناطق دیگر جهان از جمله در گیاهانی که در مناطق خشک، آهکی و خاک­های غیر­ شور آهکی کشورهای شرق مدیترانه، خاورمیانه و هند و بنگلادش رشد کرده ­اند، حاکی از بروز کمبود آهن در این کشورهاست (ضیائیان، ۱۳۸۲).
در ایران گزارش مستند و کاملی از وضعیت و پراکندگی کمبود آهن در گیاهان وجود ندارد. شواهد موجود حاکی از کمبود شدید آهن به خصوص در درختان میوه در اغلب استان­های کشور است. زرد برگی ناشی از آهک، شکل خاصی از کمبود آهن در گیاهان است که بخش وسیعی از کشور ما را فرا گرفته است. استان­های تهران، قزوین، خوزستان، خراسان، فارس، اصفهان و آذربایجان بیش از سایر مناطق دچار این مشکل هستند. در مطالعاتی که به منظور تعیین حد بحرانی آهن و روی در گندم در بیش از ۳۰ استان توسط محققین موسسه خاک و آب انجام گرفته است، بیانگر کمبود شدید آهن در استان خراسان می­باشد. بر اساس این تحقیقات حدود ۳۷ درصد از اراضی مورد مطالعه، از لحاظ آهن کمبود داشته اند (ملکوتی و تهرانی، ۱۳۸۴؛ زرین کفش، ۱۳۷۶؛ بلالی و همکاران، ۱۳۷۹). در استان گلستان کمبود آهن در خاک در عمق ۳۰-۰ به میزان ۷۵ درصد و در عمق ۶۰-۳۰ به میزان ۹۴ درصد مشاهد شد (نصرالله­نژاد و همکاران، ۱۳۸۸).
۲-۶- مقدار آهن در گیاهان و خاک
سطح مناسب آهن برای گیاهان در دامنه ۵۰-۲۵۰ میلی­گرم در کیلوگرم و سطح بحرانی آن در گیاه ۵۰ میلی­گرم در کیلوگرم است. به­ طوری که اگر غلظت آهن کل در ماده خشک ۵۰ میلی­گرم در کیلوگرم باشد، احتمالا کمبود آهن رخ می­دهد که می ­تواند به دلیل نافراهمی یا جذب ناکافی عنصر باشد. غلظت آهن در برگ­های جوان گیاهان می ­تواند در حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ میلی­گرم در کیلو­گرم باشد (مورت وت، ۱۹۹۱). اگر مقدار آهن در برگ­های جوان از ۵۰۰ میکروگرم در هر گرم ماده خشک گیاهی کمتر باشد، بروز علائم کمبود آهن محتمل خواهد بود (ملکوتی و همایی، ۱۳۸۳).
میانگین وزن آهن در پوسته زمین ۸/۳ درصد است و مقدار آهن کل ۷/۱ تا ۸/۴ درصد می­باشد که در محدوده طبیعی­گزارش شده برای خاک­ها ۵/۰ تا ۵ درصد گزارش شده ­­است (لیون و همکاران، ۱۹۸۲). آهن به مقدار نسبتاً کم به­وسیله­­ی گیاه جذب می­ شود به­ طوری که سطح بحرانی آن ۵ میلی­گرم در کیلوگرم در خاک می­باشد (آگراوال، ۱۹۹۲). در­حالی که لیندزی و نورول (۱۹۸۷) حد بحرانی آهن را ۵/۲ تا ۵/۴ میلی­گرم بر کیلوگرم گزارش نمودند. در خاک­های آهکی قلیایی، بروز کمبود آهن کاملاً طبیعی است، چون قابلیت استفاده آهن کم است. دامنه­ آهن قابل استفاده در خاک از ۰۹/۰ تا ۲۲۵ میلی­گرم در کیلوگرم متغیر است (کانوار و رانهاوا، ۱۹۷۴). میزان آهن قابل استفاده خاک­های استان گلستان از ۹/۲ تا ۱/۲۲ میلی­گرم در کیلوگرم گزارش شده است (امامی، ۱۳۸۹).

۲-۷- نقش آهن در گیاه

اولین بار در سال ۱۸۶۰ ضرورت وجود آهن برای گیاهان توسط ناپ و ونساچز^[۲۲] کشف شد و از آن زمان تا­کنون تحقیقات بی­شماری در این رابطه انجام گرفته است. البته این تحقیقات در ایران از دهه ۴۰ آغاز شده و رشد کندی نیز داشته است و عمدتاً بر روی درختان میوه بوده­ است. آهن نقش تأثیرگذاری را در­گیاهان دارد. آهن تعدادی از آنزیم­ها را فعال ساخته و نقش مهمی در سنتز RNA دارد. در اثر کمبود آهن غلظت کلروفیل و دیگر رنگ­ریزه های گیاهی نظیر کاروتن و گزانتوفیل کاهش می­یابد. آهن در فعال ساختن حامل­های الکترون هر دو فتوسیستم (I و II) موثر است. در اثر کمبود آهن فتوسنتز شدیداً کاهش می­یابد در­حالی ­که کمبود آن اثری بر تنفس ندارد. همچنین در اثر کمبود آهن به علت کاهش فردوکسین و در نتیجه کاهش احیاء نیتریت، نیترات در گیاه تجمع می­یابد. در لگوم­های که از کمبود آهن رنج می­برند، احتمالاً به علت صدمه دیدن تکثیر باکتری­ ها در طی تشکیل اولیه گره، گره­بندی توسط ریزوبیوم­ها مختل می­گردد. به طور کلی در برگ­های تمام گونه­ های گیاهی علامت اصلی کمبود آهن جلوگیری از رشد کلروپلاست است (ملکوتی وهمکاران، ۱۳۸۴؛ زرین کفش، ۱۳۷۶). رامش و همکاران (۲۰۰۱) در بررسی اثر فسفر و آهن در عملکرد آفتابگردان گزارش کردند که عملکرد دانه و درصد پروتئین با میزان ۵ میلی­گرم آهن در یک کیلوگرم خاک، برای هر گیاه افزایش معنی­داری می­یابد. سینگ (۲۰۰۰) در بررسی اثر عنصر آهن در خواص فیزیولوژیکی آفتابگردان گزارش کرد که افزودن آهن به میزان ۱۰ کیلوگرم در هکتار اثر معنی­داری در عملکرد دانه دارد.

۲-۸- علائم ظاهری کمبود آهن در گیاه

اگر گیاهی قادر به جذب آهن به مقدار کافی نباشد ساخت سبزینه (کلروفیل ) در برگ کاهش می­یابد و برگ­ها رنگ پریده خواهند شد. به نحوی که، ابتدا فاصله بین رگبرگ­ها و سپس با شدت یافتن کمبود، به جز رگبرگ­ها، تمام سطح برگ زرد می­ شود. چون آهن در گیاه پویا نیست (غیرمتحرک است)، این علائم ابتدا در برگ­های جوان و در قسمت بالای ساقه مشاهده می­ شود و با شدت یافتن کمبود، تمامی گیاه را در بر می­گیرد. در درختان میوه، زردی برگ در حالی که رگبرگ­ها کم و بیش سبز مانده­اند، پدیده رایجی است. حاشیه­ برگ­ها با شدت یافتن کمبود به سفیدی گراییده، سپس علائم سوختگی (نکروز) مشاهده می­ شود. باید توجه داشت که تنها کمبود آهن به زردی برگ منجر نمی­ شود، کمبود ازت، گوگرد، منیزیم، و برخی عناصر غذایی دیگر، بعضی آفات و بیماری­ها و یا نور کم در مواردی به رنگ پریدگی برگ می­انجامد (سالاردینی، ۱۳۸۲). سامر و همکاران (۱۹۹۵) در آزمایشی بر روی ذرت دریافتند که کمبود آهن باعث کاهش اندازه کلروپلاست می­گردد و گیاه کوتاه می­ماند.

۲-۹- اثر لجن فاضلاب بر عملکرد گیاه

گزارشات نشان می دهد کاربرد لجن فاضلاب بر رشد و عملکرد گیاه می ­تواند مثبت، منفی و یا بی اثر باشد. مقدار لجن اضافه شده به خاک، گیاه کشت شده، خصوصیات خاک مانند بافت و ظرفیت تبادل کاتیونی و خصوصیات لجن، برخی از عواملی هستند که می­توانند در مثبت یا منفی بودن اثر لجن فاضلاب بر رشد مؤثر باشند (کسرایی، ۱۳۸۹؛ افیونی و همکاران، ۱۳۷۷و هندریک، ۱۹۹۴).
گزارشات متعددی در مورد اثر لجن فاضلاب بر عملکرد گیاهان مختلف ارائه شده است (زاریچ و میلز، ۱۹۷۹؛ آگلیدس و لوندرا، ۲۰۰۰؛ فروست، ۲۰۰۰؛ دلیباکاک و همکاران، ۲۰۰۹؛ گو و همکاران، ۲۰۱۲).
پرز-مورسیا و همکاران (۲۰۰۶) با بررسی تأثیر کمپوست لجن فاضلاب بر رشد کلم بروکلی گزارش نمودند، افزودن لجن باعث افزایش عملکرد گیاه و افزایش عناصر پر­مصرف و کم­مصرف در کلم بروکلی گردید.
سیمونی^[۲۳] و همکاران (۱۹۸۴) استفاده از لجن فاضلاب را موجب کاهش عملکرد گیاهانی چون کاهو و یولاف دانسته ­اند که دلیل آن افزایش بیش از حد شوری خاک است.
خدیوی (۱۳۸۶) پس از بررسی اثر کودهای کمپوست و لجن فاضلاب بر جذب عناصر سنگین توسط گندم نشان داد که در بین عناصر مورد مطالعه، غلظت آهن در دانه و کاه و کلش بیشترین مقدار را داشته است. همچنین با بررسی همبستگی غلظت عناصر در اندام­های گیاهی گندم با فرم­های مختلف دریافتند که بین جذب و مقدار قابل جذب و کل عناصر، در بیشتر موارد همبستگی وجود دارد. اسپیر و همکاران (۲۰۰۴) افزایش عملکرد چغندر را در اثر افزودن کمپوست لجن فاضلاب گزارش کردند.
هودجی (۱۳۸۰) در تحقیق خود نشان داد که کاربرد لجن فاضلاب افزایش معنی­داری در عملکرد هر سه گیاه شاهی، کاهو و اسفناج به همراه داشته است که این افزایش در سطح ۵ درصد معنی­دار است. موررا و همکاران (۲۰۰۲) نشان دادند که افزودن لجن فاضلاب به خاک ( ۸۰، ۱۳۰ و ۱۶۰ تن در هکتار) میانگین وزن خشک آفتابگردان را به طور معنی­داری افزایش داد.
اکدینز و همکاران (۲۰۰۶) اثرات کاربرد لجن فاضلاب و نیتروژن را بر رشد سورگم دانه­ای در ترکیه بررسی نمودند. نتایج آنان نشان داد، لجن فاضلاب باعث افزایش ماده خشک گیاهی و دانه، ارتفاع گیاه و میزان نیتروژن برگ و کل گیاه و کل نیتروژن جذب شده گردید. همچنین آنان بیان داشتند، غلظت فلزات سنگین در برگ و دانه کمتر از سطوح سمی برای انسان و دام بوده و می توان از لجن فاضلاب به عنوان کود نیتروژن در تولید سورگوم دانه­ای استفاده نمود.
سانگ و لی (۲۰۱۰) با ارزیابی جنبه­ های اقتصادی و زیست محیطی مصرف لجن فاضلاب بر خاک و گیاه گزارش نمودند، لجن فاضلاب باعث افزایش بیوماس برگ و پارامترهای فیزیولوژیکی مانند میزان کلروفیل و سرعت فتوسنتز می­گردد.
پیردشتی و همکاران (۲۰۱۰) گزارش کردند، افزودن ۴۰ تن در هکتار لجن فاضلاب به خاک تحت کشت سویا، شاخص کلروفیل برگ و عملکرد گیاه را در مقایسه با کودهای شیمیایی و دیگر کودهای آلی افزایش داد.
کومار و کوپرا (۲۰۱۴) با بررسی اثر کاربرد تیمارهای لجن فاضلاب در لوبیا دریافتند که افزودن لجن موجب افزایش عملکرد گیاه گردید. آن­ها افزایش عملکرد ناشی از اعمال لجن را به ترتیب در برگ، ساقه و ریشه گیاه مشاهده کردند.
همچنین افزایش عملکرد ذرت (کاستیکا و همکاران، ۲۰۰۷)، آفتابگردان (لاوادو، ۲۰۰۶) و برنج (کبیر و همکاران، ۲۰۱۱) در اثر کاربرد لجن فاضلاب نیز گزارش شده است.
۲-۱۰- اثر لجن فاضلاب بر غلظت آهن در گیاه
افزودن مقادیر زیاد مواد آلی به خاک­ها به موجب کاهش اسیدیته خاک و همچنین به­ دلیل دارا بودن مقادیر زیادی از عناصر ضروری گیاه از جمله آهن، حلالیت و جذب این عناصر را در خاک و گیاه افزایش می­دهد (کبیری­نژاد و همکاران، ۱۳۸۸).
کاپلان و همکاران (۲۰۱۴) گزارش کردند که افزودن لجن فاضلاب به خاک، موجب افزایش غلظت آهن موجود در ریشه گیاه شد. این افزایش در تیمارهای ۶۰ و ۸۰ تن در هکتار لجن مشاهده شد.
حسین­پور و قاجار (۱۳۹۲) با بررسی اثر کاربرد لجن فاضلاب بر خاک تحت کشت تربچه دریافتند که با کاربرد لجن غلظت آهن در ریشه تربچه افزایش یافت. نتایج نشان داد که بیشترین میزان آهن در کاربرد سه ساله تیمار ۴۰ تن در هکتار لجن مشاهده شد.
احمد و همکاران (۲۰۱۴) دریافتند که با کاربرد پسماند آلی به خاک، میزان غلظت عناصر کم مصرف نظیر آهن در بافت گیاه اسفناج افزایش یافت. نتایج آن­ها نشان داد که میزان آهن از ۹/۴۶ میلی گرم بر گرم به ۹/۷۱ میلی گرم بر گرم افزایش یافت.
شیخی و همکاران (۱۳۹۲) گزارش کردند که با افزودن پسماند آلی به خاک تحت کشت اسفناج، غلظت آهن اندام هوایی افزایش یافت. این افزایش در تیمار ۱۰% وزنی پسماند آلی مشاهده شد.
احمد آبادی و همکاران (۱۳۹۰) بیان کردن که با افزودن لجن فاضلاب به خاک، عملکرد گیاه نعناع افزایش یافت. آن­ها همچنین دریافتند که به کارگیری لجن به عنوان یک کود آلی به صورت غنی شده و غنی نشده با کود شیمیایی، موجب افزایش غلظت عناصر کم­مصرف از جمله آهن در برگ گیاه نسبت به شاهد شد.
هایسنلی و همکاران (۱۹۷۹) افزایش غلظت عناصر کم مصرف از جمله آهن را در دانه گندم در اثر کاربرد لجن گزارش کردند.
کمال و همکاران (۲۰۱۳) با بررسی اثر کاربرد لجن فاضلاب در سطوح صفر، ۴۰، ۸۰، ۱۲۰ و ۲۴۰ تن در هکتار بر عملکرد گیاه برنج دریافتند که عملکرد گیاه برنج در اثر کاربرد لجن افزایش یافت و همچنین موجب افزایش غلظت آهن در دانه گیاه گردید. با کاربرد لجن غلظت آهن در دانه برنج از ۳۳/۴۸۲ میلی­گرم بر گرم به ۷۱۹ میلی­گرم بر گرم افزایش یافت.
ابراهیمی (۱۳۸۰) طی پژوهشی اعلام کرد که افزودن مواد آلی نظیر لجن فاضلاب، به میزان ۱۰۰ تن در هکتار، موجب افزایش معنی­دار غلظت آهن در کاه ذرت گردید.
واثقی و همکاران (۱۳۸۰) گزارش کرد که کاربرد لجن فاضلاب در چهار خاک با اسیدیته­های متفاوت، موجب افزایش معنی­دار غلظت فلزاتی نظیر آهن و روی در اندام­هوایی و ریشه دو گیاه کاهو و اسفناج شد.
جارش و رهین (۲۰۰۱) دریافتند که مقدار آهن موجود در بوته­ های ذرت تحت تیمارمصرف کمپوست لجن فاضلاب، در حد نیاز رشد بوته­ها بوده و کمپوست لجن فاضلاب می ­تواند به عنوان منبع ارزشمند تأمین آهن برای کشت ذرت باشد.
محمدی و رهبر (۱۳۹۱) با بررسی اثر تیمار­های لجن فاضلاب در سطوح صفر، ۴ و ۶ درصد میلی­گرم بر کیلوگرم بر روی گیاه دریافتند که افزودن لجن فاضلاب، موجب افزایش غلظت آهن از ۶۹/۵۵ میلی­گرم بر کیلوگرم در تیمار شاهد به ۴۶/۶۲ میلی­گرم بر کیلوگرم در تیمار ۶ درصد لجن در اندام هوایی گیاه رسید.