چرخه عناصر غذایی خاک
چرخه عناصر غذایی خاک به حرکت عناصر غذایی ضروری گیاه در میان ذخایر معدنی، آلی، تبادلی و محلول از طریق هوازدگی، دگرگونی بیولوژیکی، جذب سطحی، جذب و اتلاف اشاره دارد.
Definition
چرخه عناصر غذایی خاک مجموعهای از فرآیندهای بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی است که عناصر غذایی گیاه را در میان ذخایر معدنی، آلی، جذبشده و محلول خاک و بین خاک، گیاهان و محیط وسیعتر منتقل میکند.
Scope
این موضوع به عناصر غذایی ضروری گیاه و چرخههای خاکی آنها، به ویژه نیتروژن، فسفر، پتاسیم و گوگرد، فرآیندهای کانیسازی، تثبیت، جذب سطحی و جذب که دسترسی را کنترل میکنند، و مسیرهای اتلاف عناصر غذایی میپردازد. این موضوع شیمی و زیستشناسی خاک را به تأمین عناصر غذایی که حاصلخیزی را تعریف میکند، مرتبط میسازد.
Core questions
- کدام عناصر غذایی ضروری هستند و گیاهان آنها را به چه اشکالی جذب میکنند؟
- کانیسازی و تثبیت چگونه دسترسی عناصر غذایی را کنترل میکنند؟
- جذب سطحی و تثبیت چگونه دسترسی فسفر و پتاسیم را محدود میکنند؟
- عناصر غذایی از چه مسیرهایی از خاک از دست میروند؟
Key concepts
- درشتمغذیها و ریزمغذیهای ضروری
- کانیسازی و تثبیت
- چرخه نیتروژن خاک
- جذب سطحی و تثبیت فسفر
- تثبیت و آزادسازی پتاسیم
- مسیرهای اتلاف عناصر غذایی
Key theories
- ذخایر و دگرگونیهای عناصر غذایی
- هر عنصر غذایی در میان ذخایر معدنی، آلی، تبادلی و محلول از طریق هوازدگی، کانیسازی، جذب سطحی و جذب حرکت میکند؛ دسترسی در هر زمان منعکسکننده تعادل این دگرگونیها است تا محتوای کل.
- چرخه نیتروژن در خاک
- نیتروژن خاک از طریق تثبیت، کانیسازی به آمونیوم، نیتریفیکاسیون به نیترات، جذب توسط گیاه و میکروبها، و اتلاف از طریق آبشویی، دنیتریفیکاسیون و تبخیر حرکت میکند، که نیتروژن را به پویاترین و حساسترین عنصر غذایی از نظر مدیریت تبدیل میکند.
Mechanisms
عناصر غذایی موجود در مواد معدنی و آلی با هوازدگی و تجزیه میکروبی آزاد شده و وارد محلول خاک و مکانهای تبادلی میشوند که ریشهها آنها را جذب میکنند. نیتروژن توسط میکروبها از طریق کانیسازی، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون دگرگون میشود؛ فسفر به شدت جذب سطحی و رسوب میکند که حلالیت آن را محدود میسازد؛ پتاسیم بر روی و درون رسها نگهداری میشود. اتلاف از طریق آبشویی یونهای محلول مانند نیترات، از طریق اتلاف گازی نیتروژن، و از طریق برداشت محصول و فرسایش رخ میدهد.
Clinical relevance
درک چرخه عناصر غذایی اساس مدیریت کود و کود دامی است: این موضوع توضیح میدهد که چرا عناصر غذایی در دسترس بودن و تحرک متفاوتی دارند، چگونه عرضه را با تقاضای محصول مطابقت دهیم، و چگونه اتلافهایی را که باعث هدر رفتن ورودیها و آلودگی آب میشوند، به حداقل برسانیم، که هم از بهرهوری و هم از حفاظت محیط زیست حمایت میکند.
History
نظریه معدنی تغذیه گیاهی لیبیگ در قرن نوزدهم نشان داد که رشد محصول به تأمین عناصر غذایی معدنی بستگی دارد، و قانون حداقل بیان میکند که عملکرد توسط کمیابترین عنصر غذایی محدود میشود. علم خاک در قرن بیستم چرخههای عناصر غذایی منفرد، به ویژه نیتروژن و فسفر را با جزئیات شرح داد که زیربنای مدیریت نوین عناصر غذایی است.
Key figures
- Justus von Liebig
- Nyle C. Brady
- Ray R. Weil
Related topics
Seminal works
- brady2016
- sparks2003
Frequently asked questions
- چرا نیتروژن عنصری است که اغلب محدودکننده و به راحتی از دست میرود؟
- نیتروژن به مقادیر زیادی نیاز دارد و از طریق اشکال بسیار متحرک و گازی چرخه مییابد؛ نیترات به راحتی با آب زهکشی آبشویی میشود و نیتروژن میتواند به صورت گاز از طریق دنیتریفیکاسیون و تبخیر آمونیاک از دست برود، بنابراین هم اغلب کمبود دارد و هم نگهداری آن دشوار است.
- چرا ممکن است خاکی غنی از یک عنصر غذایی باشد اما گیاهان همچنان دچار کمبود آن باشند؟
- محتوای کل عناصر غذایی با دسترسی برابر نیست؛ به عنوان مثال، فسفر و پتاسیم میتوانند فراوان باشند اما عمدتاً در مواد معدنی محبوس شده یا به شدت جذب سطحی شده باشند، بنابراین تنها بخش کوچکی در محلول خاک و در مکانهای تبادلی به راحتی توسط گیاهان جذب میشود.