بررسی میزان آزادسازی پتاسیم و امکان استفاده از ماسه‌سنگ گلاکونیتی به عنوان کود پتاسه در کلزا و گندم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه گلستان

2 - کارشناس ارشد فارغ‌التحصیل

3 استادیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان،

4 دانشیار گروه زیست شناسی دانشگاه گلستان

چکیده

سابقه و هدف: پتاسیم چهارمین عنصر فراوان در پوسته زمین است که در فعال‌سازی آنزیم‌ها، سنتز پروتئین و فتوسنتز نقش اساسی بازی می‌کند. باتوجه به وارداتی بودن بسیاری کودها از جمله پتاسیم در ایران، یافتن منابع کود پتاسیم در کشور اهمیت زیادی دارد. گلاکونیت یک کانی میکایی دارای پتاسیم، آهن، منیزیم، آلومینیوم و سیلیس است. ماسه‌سنگ گلاکونیتی در طبقه‌بندی سنگ‌های رسوبی جزو ماسه‌سنگ‌های سبز می‌باشد. این آزمایش با هدف بررسی میزان آزادسازی پتاسیم و امکان‌سنجی استفاده از پودرماسه‌سنگ گلاکونیتی به عنوان کود پتاسه در دو گیاه گندم و کلزا انجام شد.
مواد و روش‌ها: ماسه‌سنگ گلاکونیتی از مسیر جاده داشلی برون به مراوه تپه حوالی روستای سوزش در استان گلستان جمع‌آوری گردید و به وسیله پتک پودر و از الک‌های مش20 و 120 عبور داده شد. میزان آزادسازی پتاسیم از این دو پودر (مش20 و 120) در آب مقطر، اسید‌ هیدروکلریک (5/2 نرمال) و اسید سولفوریک (7 نرمال) در طول 6 روز به صورت تجمعی سنجیده شد. به علاوه، به منظور یافتن بهترین روش برای آزادسازی حداکثر پتاسیم، از تیمارهای مختلف حرارت، نمک و اسید شامل تیمار کربنات کلسیم- اتوکلاو، تیمار کوره – سود – اتوکلاو، تیمار کلرید سدیم- کوره- اسید هیدروکلریک، تیمار اسید هیدروکلریک – اتوکلاو، تیمار اسید سولفوریک – اتوکلاو و تیمار کلرید کلسیم- کوره استفاده شد. امکان‌سنجی استفاده از این ماسه‌سنگ به عنوان کود پتاسی با کاربرد 75 و 150 گرم پودر ماسه‌سنگ گلاکونیتی در کیلوگرم خاک گلدان و کشت گیاهان گندم و کلزا انجام شد.
یافته‌ها: تجزیه ماسه‌سنگ گلاکونیتی با آنالیزور فلورسانس اشعه ایکس مشخص کرد که این ماسه سنگ بیش از 24/2 درصد اکسید پتاسیم همراه با منیزیم، فسفر، روی و دیگر عناصر ضروری دارد و پس از مخلوط شدن با آب، در طی شش روز تنها 13/0 درصد پتاسیم خود را آزاد می‌کند. بررسی میزان آزادسازی پتاسیم با استفاده از تیمارهای مختلف نشان داد که بیشترین میزان آزادسازی پتاسیم در دو روش کلرید سدیم-کوره- اسید هیدروکلریک و اسید سولفوریک – اتوکلاو بود که با این روش‌ها ماسه‌سنگ در حدود 7 درصد پتاسیم خود را آزاد کرد. نتایج استفاده از پودر گلاکونیت در خاک دو گیاه گندم و کلزا نشان داد که در گیاه گندم، بیشترین میزان وزن تر و خشک بخش هوایی در تیمار 75 گرم گلاکونیت دیده شد و افزایش میزان گلاکونیت تا حد 150 گرم در گلدان سبب کاهش وزن تر و خشک کل گیاهان شد. در گیاه کلزا، وزن تر بخش هوایی، ریشه، کل در تیمار 150 گرم گلاکونیت بیشتر از تیمار شاهد بود.
نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج حاصل از این بررسی مشخص شد که گلاکونیت توانایی آزاد‌سازی پتاسیم را داشته و می‌تواند اثرات ناشی از کمبود پتاسیم را در هر دو گیاه گندم و کلزا جبران نماید. برای تائید نتایج و میزان استفاده در مزرعه آزمایشات بیشتری مورد نیاز است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of K+ release and potential use of glauconitic sandstone as potassium fertilizer on wheat (Triticum aestivum L.) and canola (Brassica napus L.)

نویسندگان [English]

  • ahmad abdolzadeh 1
  • Motahareh Habibi 2
  • Arash Aminei 3
  • Hamid Reza Sadeghipour 4
1 Golestan University
2 Former master student
3 Prof., Department of Biology, Faculty of Science, Golestan University
4 Associate Prof. Dept. of Biology, Faculty of Science, Golestan University
چکیده [English]

Background and Objectives: Potassium is the fourth most abundant element in the earth's crust that plays important roles in enzymes activity, protein synthesis and photosynthesis. Glauconite is a hydro- silicate of iron and potassium. Most of the fertilizers including potassium are imported in our country and finding demotic sources for potassium fertilizers is very important. Glauconite is a micaceous mineral containing K, Fe and Mg, as well as Al and Si. In classification of sedimentary stones, the glauconitic sandstone is classified in green sanstone. The aim of this study was evaluation of K+ release and the potential use of glauconitic sandstone powder as a potassium fertilizer for wheat and canola plants.
Materials and Methods:
The glauconitic sandstone was collected from around Sozesh village in Maraveh, Golestan Province, Iran. The sandstones were finely ground and passed through a sieve of mesh number 20 and 120. The amount of potassium released from these powders (mesh 20 and 120) were accumlatively identified in distilled water, HCl and and H2SO4 during 6 days. In addition, in order to find the best method for maximum potassium release, different treatments including calcium carbonate – autoclave, furnace – NaOH- autoclave, NaCl- furnace – HCl, HCl- autoclave, H2SO4- autoclave and CaCl2- furnace were utilized. The potential use of this sandstone as a potassium fertilizer was assayed through cultivation of wheat and canola plants in soils treated with 75 and 150 g glauconitic sandstone powder per kg soil.
Results: XRay fluorescence analysis indicated that the glauconitic sandstone consisted of 2.24% potassium oxide along with magnesium, phosphorus, zinc and other essential elements, releasing only 0.13 percent of its potassium during 6 days in water. Study of the potassium release using several treatments indicated that the NaCl -furnace - HCl and H2SO4 –autoclave treatments could release the highest amount of K+ from the stone that was about 7%. Soil application of glauconitic sandstone for wheat and canola indicated the highest fresh and dry weight of wheat were observed by application of 75 g glauconit per kg soil and use of higher amunts (150 g per kg soil) cuased frsh and dry weight to be reduced. Roots and shoots fresh and dry weight were higher in canola plants supplied with 150 g glauconitic sandstone per kg soil, compared to control.
Conclusion: The results indicated that glauconitic sand stone have the ability to release potassium and may compensate potassium deficiency in soils for wheat and canola. Further field experiments are necessary for the results to be confirmed and determination of glauconitic sandstone use-rates.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acidic and thermal extraction
  • Canola
  • Maraveh glauconite
  • Potassium fertilizer
  • Wheat
1.Amer, A.M., and Sediek, K.N. 2003. Compositional and technological characteristics of selected
gluacony deposits of North Africa. Physicochemical Prob. Miner. Process. 37: 159-168.
2.Amtmann, A., Troufflard, S., and Armengaud, P. 2008. The effect of potassium nutrition on
pest and disease resistance in plants. Physiol. Plant. 133: 682-691.
3.Basak, B., and Biswas, D. 2009. Influence of potassium solubilizing microorganism (Bascillus
mucilaginosus) and waste mica on potassium uptake dynamics by Sudan grass (Sorghum
vulgare Pers.) grown under two Alfisols. Plant Soil. 317: 235-255.
4.Bidhan, C.H. 2001. Techno market survey on technologies. For Agricultural Application of
Glauconite. A potash mineral, Tifac Publication, New Delhi.
5.Bruulsema, T., Jackson, J., Rajcan, I., and Vyn, T. 2000. Functional food components: A role
for potassium. Better Crops. 2: 1-7.
6.Cakmak, I. 2005. The role of potassium in alleviating detrimental effects of abiotic stresses in
plants. J. Plant Nutr. Soil Sci. 68: 521-530.
7.Carmody, O. 2001. Why grow canola in the central grain belt. Bulliten 4492, Agricultural
Western Australia, South Perth, Australia.
8.Castro, L., and Tourn, S. 2003. Direct application of phosphate rocks and glauconite as
alternative sources of fertilizer in Argentina. Explor. Mining Geol. 12: 71-78.
9.El-Habaak, G., Askalany, M., Faraghaly, M., and Abdel-Hakeem, M. 2016. The economic
potential of El-Gedida glauconite deposits, El-Bahariya. J. Afric. Earth Sci. 120: 186-197.
10.Franzosi, C., Castro, L.N., and Celeda, A.M. 2014. Technical evaluation of glauconies as
alternative potassium fertilizer from the Salamanca formation, Patagonia, Southwest
Argentina. Nat. Resour. Res. 23: 311-320.
11.Harper, F. 1999. Principles of arable crop production. Blackwell Science Ltd, Pp: 109-111.
12.Hinsinger, P. 2002. Potassium. P 1035-1039, In: R. LaI (Eds.), Encyclopedia of Soil Science.
Marcel Dekker, Inc. New York, USA.
13.Karimi, E., Abdolzadeh, A., Sadeghipour, H.R., and Amini, A. 2011. The potential of
glauconitic sandstone as a potassium fertilizer for olive Plants. Arch. Agron. Soil Sci.
58: 9. 1-11.
14.Khayamim, F., and Khademi, H. 2010. The ability of three plant species to take up potassium
from phlogopite. J. Plant Prod. 17: 4. 91-109.
15.Leofond, S. 1993. Industrial mineral and rock, American Institute of mining, metallurgical
and petroleum engineers, Inc, vol 2, 5th edtion, 1446p.
16.Levchenko, E., Ptyk-Kara, N., and Levchenko, M. 2008. Glauconite deposits of Russia:
Perspectives of development. P 6-14, In: Abstracts. International Geological Congress, Oslo,
August 2008. http://www.cprm.gov.br/33IGC/1259.
17.Malakouti, M.J., and Homaee, M. 1995. Soil fertility in arid regions. Tarbiat Modarres
University Press, 580p.
18.Marschner, P. 2012. Marschner’s mineral nutrition of higher plants. Third Edition. Academic
Press is an imprint of Elsevier, 643p.
19.Mazumder, A.K., and Sharma, T., and Rao, T.C. 1995. Extraction of Potassium from
Glauconite Sandstone by Roast-Leach Method: Int. J. Min. Process. 38: 111-123.
20.Meyer, D., and Jung, A. 1993. Plant availability of non-exchangable potassium, a new
approach. Plant Soil. 149: 235-243.
21.Moxham, A.J. 1929. Treating 266 greensands to produce sulphates: US Patent 1737263.
22.Nemeth, K. 1979. The availability of nutrients in the soil as determined by
electroultrafiltration (EUF). Adv. Agron. 31: 155-188.
23.Oliveira Santo, W., Marcio Mattiello, E., Vergutz, L., and Fagundes Costa, R. 2016.
Production and evaluation of potassium fertilizers from silicate rock. J. Plant Nutr. Soil Sci.
000: 1-10.
24.Oliveira Santo, W., Marcio Mattiello, E., Almeida Pacheco, A., Vergutz, L., da Silva Souza-
Filho, L.F., and Abdala D.B. 2017. Thermal treatment of a potassium-rich metamorphic rock
in formation of soluble K forms. Int. J. Miner. Process. 159: 16-21.
25.Rahimzadeh1, N., Olamaei, M., Khormali, F., Dordipour, E., and Amini, A. 2013. The effect
of silicate dissolving bacteria on potassium release from glauconite in Canola (Brassica
napus) rhizosphere. J. Soil Manage. Sust. Prod. 3: 2. 169-186.
26.Rao, C.S., and Rao, A.S. 1999. Characterization of indigenous glauconitic sandstone for its
potassium-supplying potential by chemical, biological and electroultrafiltration methods.
Commun. Soil Sci. Plant Anal. 30: 7. 1105-1117.
27.Rawlley, R.K. 1994. Mineralogical investigations on Indian glauconitic sandstone of
Madhya Pradesh state. Appl. Clay Sci. 8: 449-465.
28.Shreve, N.R. 1921. Action of Lime on Greensand: Jour. Ind. Eng. Chem. 13: 693-695.
29.Simard, R., and Zizka, J. 1994. Evaluating plant available potassium with strontium chloride.
Commun. Soil Sci. Plant Anal. 25: 1779-1789.
30.Sparks, D.L., and Huang, P.M. 1985. Physical chemistry of soil potassium. P 201-276, In: R.D.
Munson (Eds.), Potassium in agriculture. American Society of Agronomy, Madison, WI.
31.Stahlbergh, S. 1959. Studies on the release of bases from minerals and soils. I. The release of
potassium from potassium feldspar and mica in contact with synthetic ion exchangers. Acta.
Agric. Scand. 9: 361-369.
32.Tschirner, F. 1918. Manufacture of potassium compounds from glauconite and like minerals:
Patents GB 117870 (A).
33.Walker, D.J., Leigh, R.A., and Miller, A.J. 1996. Potassium homeostasis in vacuolate plant
cells. Proc Natl Acad Sci USA. 93: 10510-10514.
34.Wentworth, S.A., and Rossi, N. 1972. Release of potassium from layer silicates by plant
growth and by NaTPB extraction. Soil Sci. 113: 410-416.
35.Wiersema, J.H., and León, B. 2013. World Economic Plants: A Standard Reference, Second
Edition. CRC Press, Pp: 556-559.
36.Yadav, V.P., Sharma, T., and Saxena, V.K. 2000. Dissolution kinetics of potassium from
glauconitic sandstone in acid lixiviant. Int. J. Miner. Process. 60: 5-36.