تعیین املاح محلول خاک یا قابلیت هدایت الکتریکی خاک چگونه انجام می شود؟
تعیین املاح محلول خاک یا قابلیت هدایت الکتریکی خاک چگونه انجام می شود؟
تعیین املاح محلول خاک یا قابلیت هدایت الکتریکی خاک چه فوایدی دارد ؟
تعیین املاح محلول خاک یا قابلیت هدایت الکتریکی خاک چگونه انجام می شود؟
10-1-مقدمه
مقدار املاح محلول در خاك را معمولاً توسط اندازهگیري هدایت الکتریکی (conductivity Electrical) عصارهي آن خاك تعیین میکنند. اساس کار این است که آب خالص یک هادي الکتریکی بسیار ضعیف میباشد، در صورتی که آب حاوي املاح تجزیه شده (املاحی که بطور عادي در خاك وجود دارند) باشد جریان را تقریباً متناسب با مقدار نمک موجود در خاك هدایت مینماید. بنابراین اندازهگیري قابلیت هدایت الکتریکی عصاره، معیار دقیقی از غلظت کل اجزاء یونیزه شدهي این املاح بدست میدهد. تعیین EC بر این اساس است که مقاومت الکتریکی بین دو الکترود موازي که در داخل عصاره قرار دارند اندازهگیري میشود. در چنین سیستمی محلول ما بین الکترودها در حکم یک هادي الکتریکی عمل نموده و قوانین فیزیکی مربوطه در مورد آن قابل اجراست. املاحی در خاك و آب شوري ایجاد میکنند که محلول باشند مانند املاح کلریدي (CaCl2 ،MgCl2 ،NaCl ،KCl ،HCl ،)نیتراته و سولفاته (CaSo4 ،Na2So4 ،K2So4 ،CuSo4 ،MgSO4 )املاح کربناته و بیکربناته، اگر داراي کاتیونهاي Na و K باشند، سبب شوري میشوند، اما اگر کاتیونهاي دوظرفیتی (Ca و Mg (داشته باشند، به خاطر انحلال اندك، شوري کمتري حاصل میشود (میزان انحلال CaCo3 در آب خالص 013/0 گرم در لیتر، CuSo4 2 گرم در لیتر و MgSO4 برابر 262 گرم در لیتر است). با افزایش درجه حرارت EC محلولهاي نمکی آبی نیز افزایش مییابد (به دلیل افزایش انحلال نمکها با افزایش دما). براي هر درجه، این افزایش %2 خواهد بود. دماي استاندارد گزارش EC برابر 25 درجه سانتیگراد میباشد. پس باید در قرائت EC دما تصحیح گردد. اگر ما دما را به دستگاه بدهیم خود عدد تصحیح شده را به ما میدهد. مقادیر مطلق و نسبی یونهاي عصارهگیري شده از خاك تا حدي به مقدار آب مصرفی براي عصارهگیري بستگی دارد. مقادیر کل برخی از یونها با افزایش مقدار آب افزایش و برخی ممکن است کاهش یابد ولی بطور معمول افزایش را داریم. ایدهآل آن است که EC در عصاره شرایط رطوبتی ظرفیت مزرعه (FC (اندازهگیري شود، ولی با وجود مشکلات در این راه کاربرد ندارد. عددد قرائت شده در عصارهي اشباع (Extract Saturation)خود به خود خصوصیات آب مزرعهاي را نشان میدهد که آنرا میتوان با عکسالعمل گیاه ربط داد زیرا مقدار رطوبت براي اکثر خاکهاي با بافت متوسط در حالت اشباع حدوداً دو برابر حالت FC و چهار برابر حالت P.W.P میباشد (در خاكهاي شنی رطوبت اشباع 3 برابر Fc و 6 برابر رطوبت در نقطهي P.W.P میباشد). عصارههاي خاك اشباع را امروزه تا حد زیادي براي اندازهگیري املاح محلول خاك بکار برده و EC به عنوان معیاري در شوري خاك به کار میرود.
اكهاي شور داراي pH کمتر از 5/8 بوده و مقدار سدیم قابل تبادل (ESP (آنها نیز کمتر از 15 درصد میباشد. غالباً قشر نازك سفید رنگی از املاح سطح این خاكها را میپوشاند. خروج املاح از منطقهي توسعهي ریشه در این خاكها مستلزم زهکشی مناسب خاك است.
تاثیر املاح بر روي گیاه غالباً به طور غیر مستقیم و از طریق تاثیر بر پتانسیل اسمزي و درنتیجه کاهش جذب آب به وسیلهي ریشهها و بذرهاي جوانهزده صورت میگیرد لذا اثرات افزایش املاح در خاكها مشابه کاهش جذب رطوبت در اثر پائین آمدن پتانسیل ماتریک (Potential Matric )خاك است. درحقیقت اثرات شوري و رطوبت مکمل هم هستند. مثلاً اگر گیاهی در پتانسیل ماتریک 20 -بار و پتانسیل اسمزي 1 -بار پژمرده شود، همان گیاه در پتانسیل ماتریک 1 -بار و پتانسیل اسمزي 20 -بار نیز پژمرده میشود.
10-1-1- شرح واحد mmohs.cm برای EC
دستگاه EC سنج از دو الکترود تشکیل شده که در یک محلول صاف و زلال قرار دارند. الکترودها به یک اهممتر وصل بوده و آن هم به یک منبع نیروي محرکه وصل است. زمانی که دستگاه را روشن میکنیم، بین دو الکترود یک مقاومت ایجاد میشود که هر چه املاح محلول تر باشند، مقاومت کم و رسانائی الکتریکی قويتر است. عکس این قضیه در املاح کم محلول صادق است. مقاومت الکتریکی (R) با فاصلهي بین الکترودها (L) رابطهي مستقیم داشته و با سطح مقطع هادي (A)نسبت عکس دارد. بنابراین داریم؛ که در آن r ضریب تناسب یا مقاومت مخصوص الکتریکی میباشد و مقدار آن بستگی به جنس هادي دارد. چنانچه R را بر حسب 2 ohm ،L را بر حسب cm و A را بر حسب cm حساب نماییم، واحد (r ،(cm.ohm خواهد شد. عکس مقاومت الکتریکی یک هادي (R/1 )هدایت الکتریکی میباشد. همین طور عکس ضریب مقاومت مخصوص الکتریکی (r/1) قابلیت هدایت الکتریکی (EC )میباشد. [واحد r/1 یا EC برابر cm.ohm/1یا cm/mho میباشد (ohm را روي خط کسري میآورند و حروف آن را وارونه میکنند)]
چون در داخل آب یا عصارهي خاك یک یون نداریم، بلکه مجموع یونها را داریم، لذا به جاي واحد cm/mho ،واحد cm/mhos را مینویسیم که یک واحد بزرگ است و باید قرائت ها را با واحدهاي cm/mmhos( جهت بیان میزان املاح یا شوري خاكها) یا cm µmhos( جهت بیان میزان املاح یا شوري آبها) بیان نمود.
1 mhos.cm-1= 103mmhos.cm-1= 106µmhos.cm
10-1-2- شرح واحد ds.m برای EC
در حال حاضر سیستم بین المللی واحدها (MKS (به جاي واحد موز، واحد زیمنس را پیشنهاد کرده است. اگر mho را با حرف S نشان دهیم میشود cm/ms یا cm/s 1/0 و اگر کسر را در 100 ضرب کنیم، داریم m/s 10 و اگر بجاي 10 علامت دهگان (d )قرار دهیم واحد جدید آن m/ds ) m.ds -1 ds.m که میباشد- ) 1 = mmho.cm-1 میباشد. استفاده از این واحد راحتتر و پذیرفته شدهتر است. (Siemens; S )
10-2-وسایل و مواد مورد نیاز
C متر، بشر پلاستیکی 700 میلیلیتر، قیف بوخنر، دستگاه مکش، پایهي عصاره گیر، بطري عصاره، بهم زن شیشهاي، بوتهي چینی، آون، ترازو (با دقت 1/0 گرم)، دسیکاتور با ماده جاذب رطوبت و آب مقطر.
10-3-روش کار
10-3-1-روش عصارهي اشباع
یکی از روشهاي تعیین میزان املاح این است که عصارهي خاك یا آب مورد آزمایش را در آون قرار داده که آب آن تبخیر شده و املاح به جاي میماند که با اندازهگیري املاح ته ظرف، مقدار آن به دست میآید. این روش وقتگیر و دشوار است. لذا جهت تعیین میزان املاح از دستگاه ECسنج به طریق زیر استفاده میشود. هر گروه 4 بشر 50 یا 100 میلی لیتري برداشته و براساس جدول زیر درون آنها محلولهاي مورد نظر تهیه گردد. خاك مورد آزمایش باید خشک و از الک 2 میلیمتر عبور داده شده باشد.
بشرهاي شمارهي 1 تا 3 را به مدت حداقل 30 دقیقه یا به مدت 1 دقیقه در هر 5 دقیقه به مدت 30 دقیقه کاملاً تکان میدهیم (Shaking ).یعنی جمعاً به مدت 5 دقیقه در کل 30 دقیقه. سپس سوسپانسیونها را به دقت از کاغذ صافی گذرانده و EC آنها را با دستگاهی که کالیبره شده و دماي آن مانند دماي دستگاه pHمتر تنظیم شده، اندازه میگیریم. باید عدد بدست آمده از بشر سوم کمتر از بشر دوم و بشر دوم هم کمتر از عدد خوانده شده از بشر اول باشد. در بشر شمارهي 4 گل اشباع تهیه کرده و عصارهي آن را میگیریم. پس از این مرحله با دستگاهی که قبلاً کالیبره شده، ECe را قرائت کرده و یادداشت میکنیم. جهت تهیهي گل اشباع ابتدا خاك را در تین گل اشباع ریخته و کم کم به آن آب مقطر اضافه مینمایم تا اینکه بدون بهم زدن خیس شود (ممکن است در اثر بهم زدن کلوخه شود). با بهم زن شیشهاي آنرا به هم زده و هر از مدتی آب اضافه میکنیم تا اینکه خمیر سفت شود (براي جلوگیري از کلوخه شدن خاکهاي ریز بافت میبایست آب را در مراحل مرطوب سازي با حداقل به هم زدن به خاك اضافه نمود). مجدداً آب به خاك اضافه نموده تا اینکه به حد اشباع برسد. زمانی اشباع کامل است که چهار خصوصیت زیر در آن مشاهده شود؛ 1) حالت نیمه مایع و جامد داشته باشد. 2) سطح آن صاف و صیقلی و درخشنده به نظر برسد.3) وقتی ظرف را واژگون کنیم، خمیر به آرامی و بصورت زبانهاي شروع به جاري شدن نماید و چنانچه بهم زن را در مجاورت خمیر قرار دهیم به آن نچسبد (به جز خاکهایی که رس آنها زیاد است). 4) اگر شکافی توسط بهم زن یا کاردك ایجاد گردد، بدون اینکه آبی در شیار جمع شود، شیار به آرامی به هم بیاید (خاکهاي با بافت درشت، ممکن است که بسادگی از حد اشباع بگذرد. جمع شدن آب آزاد بر روي سطح خمیر مهمترین عامل نشان دهندهي گذشتن از حد اشباع میباشد). 5)اگر مقداري گل را روي کاردك قرار داده و کاردك را کمی کج کنیم، گل به آرامی روي کاردك سر بخورد. سر بشر را محکم میبندیم (براي جلوگیري از تبخیر آب) و میگذاریم یک شب، یا حداقل 4 ساعت بماند. خاکهاي ماك و پیت (Peat and Muck )بخصوص در مواردي که بافت درشت داشته باشند، حتماً باید یک شب نگهداشته شوند. مجدداً خصوصیات خمیر اشباع را در مورد آن بررسی میکنیم. اگر آب اضافی جمع شده مقداري خاك و اگر سفت باشد مقداري آب مقطر اضافه میکنیم و به هم میزنیم تا خصوصیات خمیر اشباع مشاهده گردد. باید اینجا دقت کنیم که آب یا خاك زیادي به کار نرود. میتوانیم pH گل اشباع را قبل از عصارهگیري اندازه گرفته و گزارش کنیم. دو کاغذ صافی (واتمن 50 )اندازه ته قیف بوخنر تهیه و در قیف که روي پایه عصارهگیر است قرار میدهیم. مقداري گل اشباع (طوري که سر قیف خالی باشد) را روي آن ریخته و با تکان دادن سطح آنرا صاف میکنیم. 6) قیفهاي بوخنر انواع مختلفی دارند که نوع شیاردار آن مناسبتر است. دستگاه مکش (3/0 بار) را روشن و شروع به عصاره گیري میکنیم. 7) اگر عصاره گل آلود بود، در انتها با کاغذ صافی صاف میکنیم و یا از آن عصاره صرفنظر مینماییم. زمانی که شکاف در سطح و یا حاشیهي گل ایجاد شد، عمل عصارهگیري قطع میشود و بطريهاي عصاره را از زیر پایه عصارهگیر خارج میکنیم (چون از این به بعد هوا از خاك عبور میکند).8) با 10 دقیقه سانتریفوژ در 4000 دور نیز میتوان عصاره تهیه کرد.
ـ دستگاه EC متر را روشن مینماییم و در وضعیت تنظیم دما قرار میدهیم، آنگاه دماي عصاره را خوانده و به دستگاه میدهیم (تصحیح دما)، سپس الکترود دستگاه را وارد عصاره نموده و قرائت مینماییم. می توانیم براي اطلاعات بیشتر EC آب شهر و آب مقطر را نیز اندازه بگیریم و با بقیه مقایسه کنیم.
10-3-2-تعیین درصد رطوبت وزنی گل اشباع (درصد اشباع وزنی یا sp)
ک بوتهي چینی وزن میکنیم (M1 ). مقداري گل اشباع درون آن ریخته و دوباره وزن میکنیم (M2 ). به مدت 48 ساعت در حرارت 110 درجه در آون قرار میدهیم. پس از خشک شدن در دسیکاتور میگذاریم تا سرد شود. آنگاه دوباره وزن میکنیم تا جرم خشک خاك (M3 )بدست آید و درصد اشباع (Percentage Saturation )را به صورت زیر حساب میکنیم.
10-3-3-نگهداری عصاره
ر کارهاي تحقیقاتی اگر بخواهیم عصاره را براي اندازهگیريهاي دیگر نگهداري نماییم به ازاي هر 25 میلیلیتر عصاره یک قطره محلول % 1/0 6)NaPo3)اضافه مینماییم تا از رسوب کلسیم جلوگیري به عمل آید. (شاید به نظر برسد این کار موجب افزایش 1 -نمک در عصاره میشود ولی با این کار ppm 5/0 یا lit.meq 02/0 سدیم وارد عصاره میشود که در مقابل رسوب کلسیم ناچیز است). مقداري تیمول (Thymol)جهت جلوگیري از رشد موجودات زنده به عصاره اضافه گردد. سپس عصارهها در دماي 4 درجهي سانتیگراد نگهداري شود.
10-3-4- 1:5 و 1:2/5 عصارههاي روش
گرم خاك خشک کمتر از 2 میلیمتر را در یک ارلن 250 میلیلیتري ریخته و به آن 100 میلیلیتر آب مقطر میافزاییم (5/2:1 .(20 گرم خاك کمتر از 2 میلیمتر را در یک ارلن 250 میلیلیتري ریخته و به آن 100 میلیلیتر آب مقطر میافزاییم (5:1 .( درب آنها را مسدود کرده و براي مدت دو ساعت بهم میزنیم و سپس با کاغذ صافی با قدرت جذب (واتمن 50 (بالا و با استفاده از دستگاه مکش و قیف بوخنر صاف میکنیم. اگر عصاره کدر بود از آن صرفنظر میکنیم یا مجداً صاف میکنیم و با دستگاه EC متر آنها را همانند قرائت درعصاره میخوانیم. رابطهاي تقریبی بین EC عصارهي اشباع و عصارهي 5:1 بدین صورت وجود دارد؛ ECe = 6.4 . EC1:5 (10-8) ü اگر شرایط طوري بود که نتوانستیم نمونهي کافی جمعآوري کنیم، از این روش عصاره تهیه میکنیم. ü بهتر است در نسبت آب به خاك، رطوبت خاك را در نظر بگیریم. بعنوان مثال اگر خاکی %2 رطوبت دارد براي تهیه عصاره 1:1 مقدار 98 میلیلیتر آب مقطر و 102 گرم خاك به کار رود. ü معمولاً نسبتهاي 5:1 و بیشتر به خوبی ساخته نمیشوند.
منبع :
دانشگاه پیام نور، دانشکدهی علوم کشاورزی، گروه اب و خاک
جهت خرید انواع خاک مناسب برای بستر های کشاورزی و نیز خاک های مناسب گیاهان زینتی به صورت بسته بندی به بستر عرضه خاک و مشتقات وارد شوید . بستر خاک و مشتقات
جهت تماشای ویدئوی آموزشی رایگان وارد بستر مرکز آموزش شوید . بستر مرکز آموزش ویدئویی
