تأثیر حذف ماده آلی بر سینتیک و ترمودینامیک واجذب فسفر در برخی از خاک‌های آهکی استان آذربایجان شرقی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه تبریز

2 دانشجوی سابق ارشد

3 دانشیار

چکیده

چکیده
سابقه و هدف:
فسفر بعد از نیتروژن دومین عنصر محدود کننده تولید تولید گیاهان زراعی در جهان است. تحرک و قابلیت دسترسی فسفر در خاک‌ها تحت تاثیر ویژگی‌های واجذب فسفر قرار می‌گیرد. اطلاعات اندکی درباره تأثیر مواد آلی بر ویژگی‌های سینتیک و ترمودینامیک واجذب فسفر در خاک‌های آهکی استان آذربایجان شرقی وجود دارد. هدف این پژوهش ارزیابی تأثیر ماده آلی بر پارانترهای سینتیکی و ترمودینامیکی واجذب فسفر بود. سینتیک و ترمودینامیک واجذب فسفر در 4 نمونه خاک(0- 30 سانتی‌متر) جمع‌آوری شده از استان آذربایجان شرقی قبل و بعد از حذف ماده آلی با استفاده از محلول هیپوکلریت سدیم (NaOCl) بررسی شد.
مواد و روش‌ها: بر اساس ویژگی‌های عمومی، 4 نمونه مرکب از عمق 30-0 سانتی‌متری طوری انتخاب شدند که تا حد ممکن از دامنه نسبتاً وسیع ماده آلی، فسفر قابل استفاده و درصد رس و شن برخوردار باشند. نمونه های خاک پس از هواخشک شدن از غربال 2 میلی متری عبور داده شدند و برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی اندازه گیری شدند. سینتیک واجذب فسفر در غلظت اولیه 100 میلی‌گرم فسفر در لیتر با محلول کلرید کلسیم 01/0 مولار قبل و بعد از حذف ماده آلی مطالعه شد. تجزیه آماری داده‌ها با استفاده از نرم افزار SPSS و برازش غیرخطی معادلات سینتیکی با استفاده از نرم افزارData fit انجام شد.همچنین برای ترسیم همدماهای واجذب از نرم افزار Excel استفاده گردید.
یافته ها: سینتیک واجذب فسفر با معادله الوویچ ساده شده بهتر توصیف شد. مقادیر میانگین ثابت معادله الوویچ قبل از حذف ماده آلی برابر با 69/9 و بعد از حذف ماده آلی برابر با 05/8 بود. الگوی واجذب فسفر بر پایه معادله الوویچ ساده شده نشان داد که سرعت واجذب فسفر در 2 ساعت ابتدایی بالاتر بوده و به وسیله یک سرعت واجذب کندتر ادامه یافت که این امر احتمالا بیانگر وجود دو مکانیسم مختلف در فرایند واجذب است. به منظور بررسی تأثیر دما، ترمودینامیک واجذب فسفر در 4 دمای 10، 20،30 و 40 درجه سلسیوس مورد مطالعه قرار گرفت. مقادیر مثبت آنتالپی نشان دهنده گرماگیر بودن فرآیند نگهداشت می‌باشد. با افزایش دما از 10 درجه سلسیوس به 40 درجه سلسیوس در خاک‌های تیمار نشده با هیپوکلریت سدیم، دامنه میانگین انرژی آزاد گیبس از 12/32- تا 3/39- کیلوژول بر مول افزایش یافت درحالیکه در خاک‌های تیمار شده با هیپوکلریت سدیم دامنه آن 05/33- تا 21/40- کیلوژول بر مول بدست آمد.
نتیجه گیری: با توجه به افزایش مقادیر نگهداشت فسفر توسط خاک و کاهش سرعت واجذب فسفر بعد از حذف ماده آلی خاک، مصرف مواد آلی و یا حداقل جلوگیری از کاهش آن می‌تواند سبب افزایش کارایی مصرف فسفر و افزایش سرعت رهاسازی آن به محلول خاک شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Organic Matter Removal on Kinetics and Thermodynamic of Phosphorus Desorption in some calcareous soils of East Azerbaijan Province

نویسنده [English]

  • Adel Reyhanitabar 1
1 Professor Assictant of University of tabriz
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives:
The phosphorus is second limiting nutrient in soil for crop production after nitrogen. Mobility and availability of phosphorus (P) in soils is affected by phosphorus desorption characteristics. Information about the effect of organic matter on kinetics and thermodynamics of P desorption in calcareous soils of East Azerbaijan province is limited. The objective of this study was to evaluate the effect of organic matter on phosphorus desorption kinetics and thermodynamics parameters. P desorption kinetics and thermodynamic was studied in 4 soil samples (0-30 cm) collected from East Azerbaijan province before and after organic matter removal by NaOCl.
Materials and methods:
According general characteristics, 4 soil composite samples (0-30) were selected so that as much as possible had a wide range of SOM, available P and sand and clay content. Soil samples were air dried, to pass a 2 mm sive and some physical and chemical properties analysed.Desorption kinetics of P was studied at 100 mg P L-1 solution as initial concentration with CaCl2 0.01 M solution before and after SOM removal. Statistical analysis using SPSS software and fitting nonlinear kinetics equations were performed by using Data fit software.
Results:
The P desorption kinetics were best described by a simple Elovich equation (r2≥0.94).The mean values of constant “ “was 9.69 before of organic matter removal and 8.05 was after of organic matter. According to the results, P desorption pattern based on the simple Elovich equation revealed that the rate of P desorption was higher in the first 2 hours followed by a slower release rate, which may suggests two different mechanisms are involved. To evaluate temperature effects, desorption thermodynamics of P was studied at various temperatures of 10, 20, 30 and 400C. Results suggested that the P desorption, before and after SOM removal, was a spontaneous and endothermic process.
The Positive values of enthalpy for the retention of P, indicated that the retention process was endothermic. The mean values of ∆G0 ranged from -32.12 to -39/.3 KJmol-1 in NaOCl untreated soils, while it ranged from -33.05 to -40.21 KJmol-1 in NaOCl treated soils when temperature increased from 100C to 400C.

Conclusion: Regarding the rate of P retention by soil and decreasing P desorption after SOM removal, application of organic matter, or at least prevent its loss can increase efficiency and rate of P release to soil solution.

Key words: Enthalpy, Entropy, Hydrogen peroxide (H2O2), phosphorus retention, Sodium Hypochlorite (NaOCl).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kinetics
  • Organic matter
  • desorption
  • Phosphorus
  • Thermodynamic