<!--[if !mso]> <style> v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} </style> <![endif]--><!--<!--<!--[if !mso]> <object classid="clsid:38481807-CA0E-42D2-BF39-B33AF135CC4D" id=ieooui> </object> <style> st1\:*{behavior:url(#ieooui) } </style> <![endif]--><!--[if gte mso 10]> <style> /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman","serif";} table.MsoTableGrid {mso-style-name:"Table Grid"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-unhide:no; border:solid windowtext 1.0pt; mso-border-alt:solid windowtext .5pt; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh:.5pt solid windowtext; mso-border-insidev:.5pt solid windowtext; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; text-align:right; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:"Times New Roman","serif";} </style> <![endif]--><!--<!--

إدمصاص وتثبيت الفوسفات في بعض أنواع الأراضى

Adsorption and fixation of phosphate in some soils

الفوسفور Phosphorus

            يتشابه الفوسفور مع النيتروجين في مدى أهميته بالنسبة للنبات على الرغم من وجوده في أنسجة النبات بكميات أقل من عنصري النيتروجين والبوتاسيوم ، حيث يمتص النبات هذا العنصر لسد احتياجاته لمختلف العمليات الحيوية مثل : عمليات التمثيل الضوئي وتكوين النوايا وانقسام الخلايا وتكوين البذور وتنظيم العمليات الخلوية ونقل الصفات الوراثية ، كما أن للفوسفور دور أساسي في تكوين مركبات الطاقة .

الفوسفور في الأرض Phosphorus in Soil                  

            تختلف الأراضى في محتواها من الفوسفور الكلى متأثرة بالعديد من العوامل أهمها:  مادة الأصل- الاستغلال الزراعي - المناخ. ....إلخ. وبصفة عامة يكون محتوى الأراضى من الفوسفور1 الكلى (P) Total phosphorus في مدى يتراوح بين 02, -0.15%،  وهذه الكمية تكون مرتبطة بوجود المادة العضوية حيث يُمثل الفوسفور العضوى من 20-80% من الفوسفور الكلى .

            أوضحت الدراسات على الأراضى المصرية كما ذكرها بلبع سنة 1988 بأن الأراضى الطينية الرسوبية تحتوى على نحو 1200 ملجم/كجم من الفوسفور الكلى ، يليها الأراضى الطفليه الجيرية (600 ملجم/كجم) ، بينما الأرض الرملية تحتوى على (400 ملجم/كجم) . كما يتضح من الجدول التالي.  وتعتبر الصورة المعدنية هي السائدة في الأراضى المصرية لانخفاض محتوى هذه الأراضى من المادة العضوية .

محتوى الأراضى المصرية من الفوسفور محسوبة بالملجم/كجم

العوامل المؤثرة على احتفاظ التربة الزراعية بالفوسفور:

            بصفة عامة توجد عدة عوامل تؤثر على مدى صلاحية الفوسفور بالنسبة للنبات ، وهذه العوامل مشتركة في جميع أنواع الأراضى ، وسوف نتناولها بشيء من التفصيل فيما يلي:

1- كمية الطين في الأرض: بزيادة نسبة الطين في الأرض تزداد الكمية المثبتة من الفوسفور ويرجع ذلك إلى زيادة السطح النوعي لحبيبات الطين.

2- نوع معدن الطين: تبين من العديد من الأبحاث بأن الأراضى الغنية في معادن الطين من نوع 1:1 مثل الكاؤولينيت  تكون قدرتها على تثبيت الفوسفور مرتفعة عن الأراضى الغنية في معادن من نوع 1:2 . ويرجع ذلك إلى أن عدد أكبر من مجموعات الأيدروكسيل المرتبطة مع ذرة الألومنيوم في طبقة الأوكتاهيدرا تكون مكشوفة في معادن من نوع 1:1 ولقد وصف عواد 1987 سنة  طبيعة التفاعل كما يلي :

أ- قد يحدث إحلال متماثل للفوسفات في طبقة التتراهيدرا محل أيون السيليكات إذ لوحظ في بعض الدراسات أن كمية السيليكات في معلق التربة تزداد بزيادة كمية الفوسفات المضافة . وغالباً ما يتم هذا الإحلال في معادن الطين من نوع 1:1 ولا يُعتبر هذا التفاعل تفاعل إدمصاص حيث يتم تثبيت الفوسفور داخل المعدن ، وبالتالي يصبح غير مُيسر بالنسبة للنبات .

ب- قد يحدث تبادل أنيونى بين مجموعة الفوسفات ومجموعة الأيدروكسيل الموجودة في الهيكل البنائي لمعدن الطين . هذا بالإضافة إلى أن مثل هذا التفاعل يساعد على زيادة عدد مجاميع الأيدروكسيل المرتبطة بالمعدن مما يؤدى إلى زيادة السعة التبادلية الكاتيونية وخاصة عندما يرتفع رقم الـpH  للأرض عن 7 كما توضحها المعادلات الآتية :

 بينما الأراضى الغنية في معادن الطين من نوع 1:2 ، ونظراً لأن السعة التبادلية الكاتيونية لها مرتفعة فتكون كمية الكالسيوم المتبادلة كبيرة وبالتالي يحدث التثبيت أو الاحتفاظ بواسطة أيون الكالسيوم (فوسفات – كالسيوم - طين).

3- مدة التفاعل: كلما ذاد زمن التلامس بين أيونات الفوسفات ومكونات التربة الزراعية كلما زاد معدل التثبيت، وهذا الزمن يختلف من أرض إلى أُخرى. وتُعتبر المدة التي يتمكن فيها النبات من الاستفادة القصوى من السماد الفوسفاتي المضاف مهمة من الناحية العملية.  ففي الأراضى ذات القدرة العالية على التثبيت تكون هذه المدة قصيرة ، بينما في أراضى أُخرى قد تطول الفترة لمدة شهر أو أكثر . وهنا ترجع أهمية ما إذا كان السماد يضاف على دفعة واحدة أوعلى عدة دفعات خلال الدورة الزراعية ، كذلك تحديد طريقة الإضافة.

4- رقم الـpH  للتربة الزراعية: يُعتبر رقم pH  التربة من العوامل العالية التأثير على تحديد درجة صلاحية  الفوسفور للنبات ، كما سبق ذكر أن الصورة الأيونية للفوسفات والتي تكون مفضلة للامتصاص من قِبل النبات هيH2PO4-   بالمقارنة بالصور الأيونية الأخرى ، وذُكر أن تركيز هذه الصورة يقل بارتفاع وانخفاض رقم الـpH  وذلك حسب طريقة التثبيت وتكون أعلى درجة صلاحية للفوسفات في مدى pH من 6-7 .

5- المادة العضوية: من المعروف بأن الأسمدة العضوية عند إضافتها إلى الأراضى الزراعية تؤدى إلى زيادة خصوبة تلك الأراضى ، سواء كان نتيجةً لما تحويه من عناصر، أو بطريقة غير مباشرة عن طريق زيادة ذوبان بعض العناصر ، وجعلها في صورة ميسرة للنبات ومن تلك العناصر الفوسفور.

ويرجع ذلك إلى عدة أسباب وهى:

أ- انطلاق غاز ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية تحلل وأكسدة المادة العضوية وأيضاً نتيجة للنشاط الميكروبي المصاحب لوجود المادة العضوية يعمل على خفض رقم الـpH  للأرض مما يزيد من ذوبان المركبات الفوسفاتية .

ب- تقوم الغرويات العضوية بتغليف الأكاسيد السداسية المتأدرتة ، وبالتالي تمنع أو تقلل من اتحادها مع الفوسفات .

ج- وجود بعض الأيونات العضوية السالبة الشحنة والناتجة من تحلل المادة العضوية مثل الهيومات Humate ،  السترات Citrate، الطرطرات Tartrate، والأوكسلات  Oxalateفي المحلول الأرضي يمكن أن تتحد مع الحديد والألومنيوم، أو يمكن أن تتبادل مع أنيونات الفوسفات المدمص ، أو تتنافس مع أيونات الفوسفات المضافة وبالتالي تزيد من الفوسفور الميسر للنبات .

د- تعتبر المادة العضوية مصدراً هاماً للفوسفور العضوى والذي يمتاز بقلة تثبيته بالمقارنة بالفوسفور المعدني ، وبفعل الكائنات الأرضية الدقيقة يحدث عملية معدنة لهذا الفوسفور ، ويُصبح في صورة ميسرة للنبات .

ه- مع تقدم تحلل المادة العضوية ينتج الدبال ، وهذا المركب يمكن أن يتحد مع الفوسفات ويتكون معقد الدبال والفوسفات ، وهذه المركبات يمكن أن يستفيد منها النبات بسهوله .

6- درجة الحرارة: كما هو معروف بأن سرعة التفاعلات الكيميائية تزيد بزيادة درجة الحرارة ، وبالتالي وجد في أراضى المناطق الحارة يكون تثبيت الفوسفور أكبر مما هو عليه في أراضى المناطق المعتدلة ، وفى المناطق الاستوائية يكون التثبيت بفعل الأكاسيد السداسية المتأدرتة لزيادة محتوى هذه الأراضى من تلك المركبات .

7- نسبة أكسيد السليكون إلى أكاسيد الحديد والألومنيوم: Si2 : R2O3 ratio

تؤثر هذه النسبة على ذوبان الفوسفات ، ووجد أن هذه النسبة تقل في الأراضى الحامضية ( نتيجة لزيادة الحديد والألومنيوم ) وفقد السيليكا بواسطة ماء المطر ، وهذه النسبة تؤيد الرأى القائل بأن معادن الطين من نوع 1:1 قدرتها على تثبيت الفوسفات أكبر من معادن 1:2 وذلك لانخفاض هذه النسبة في معادن 1:1.

8- التأثير الفسيولوجي للأسمدة الكيماوية: كما هو معروف بأن  الأسمدة النشادرية ذات تأثير حامضي ، وبالتالي تُخفض رقم pH الأرض مما يساعد في ذوبان الفوسفات .

إختبارات فوسفور التربة :

           تهدف إختبارات التربة في هذا المجال إلى محاولة تقدير كمية الفوسفور الميسر في التربة والتي تكون مرتبطة بمدى استجابة المحاصيل لإضافة الفوسفور لهذه الأرض ، وبتفسير نتائج تلك الاختبارات يمكن معرفة الأرض التي قد تستجيب لإضافة الفوسفور من عدمه. ويوجد عدد كبير من الطرق التي بواسطتها يمكن تقدير ما يعرف بالفوسفور الميسر ، والجدول التالي يوضح أهم هذه الطرق والتي عن طريقها يمكن معرفة حالة الفوسفور في الأراضي :

مستويات خصوبة التربة للفوسفور تبعا  لطريقة الاستخلاص عن Landon  سنة 1984

وطبيعي يكون عند المستوى المرتفع من الفوسفور المستخلص لا يكون هناك استجابة لإضافة الفوسفور، وتكون درجة الاستجابة متوسطة عند المستوى المتوسط، في حين تكون الاستجابة عالية في حالة المستوى المنخفض من الفوسفور المستخلص.

تثبيت الفوسفور:Fixation of phosphates

            يتعرض الفوسفور المضاف للآراضى الزراعية إلى تفاعلات خاصة تؤدى إلى تحوله إلى صور غير ميسرة للنبات يطلق عليها بالصور المثبتة ومن خلال الدراسات التي قام بها الشبينى (1983) وجد أن حوالي 20-30% من الكمية المضافة تستغل من قبل النبات خلال المراحل الأولى من إضافة الأسمدة الفوسفاتية إلى الأراضى الزراعية ، أما الكمية المتبقية فيمكن إعتبارها صور غير ميسرة في اغلب الأحوال . لذا فإن دراسة أسس تثبيت وتقييد الفوسفور مع تغير خصائص الأراضى الزراعية سيساعد على تفهم وزيادة المعارف الخاصة برفع كفاءة التسميد الفوسفاتي مما يكون لهذه الحالة مؤشرات ومدلولات إقتصادية من الوجهة الزراعية .

وتشمل عملية تثبيت الفوسفات التفاعلات الآتية :

إدمصاص الفوسفات :Phosphate adsorption

            يعرف الإدمصاص الآيونى بأنه حركة العنصر من المحلول الآرضى إلى سطح معقد الآرض دون التفاعل المباشر معه وبدون الإختراق لسطحه وليس كما يحدث في عملية تثبيت أيون الآمونيوم . والفوسفات المدمصة أو التي تحل محل مجموعة الهيدروكسيل تعتبر صورة ميسرة للنيات ، وهى تلك الصورة التي قدرها Bray  عند إختباره لخصوبة الأراضى الحامضية في الفوسفور والتي إستخلصها بأيون الفلور الذي يحل محل أنيونات الفوسفات.

وقد أوضح Awad (1987) أن الفوسفور يدمص نوعيا Specific adsorption أي أن الكمية المدمصة لايمكن إعادتها أو إرجاعها مرة ثانية إلى المحلول الأرضي وفقا لأسس وقواعد التبادل الآيونى بل وفقا لحالات خاصة ومن خلال عملية عكس الإدمصاص أو الإنطلاق desorption .

وتوصف عملية الإدمصاص النوعي للفوسفات بواسطة معادلات خاصة تبين علاقة التوازن بين الفوسفور المدمص على السطح والفوسفور الذائب في المحلول الأرضي .فقد بين Helford and Mattingly (1974) أن معادلة لانجومير Langmuir والتي صممت خصيصا لوصف إدمصاص الغازات على الأسطح الصلبة في دراسة إدمصاص الأيونات على سطح معقد التربة تعتبر من أفضل المعادلات الرياضية لوصف إدمصاص الفوسفور بالأراضي الجيرية ، وأن أبسط صور هذه المعادلة في المعادلة التالية :

حيث أن:

X= الكمية المدمصة لكل وحدة كتل من التربة.

c= تركيز الأيون بعد الإتزان.

K= طاقة الربط للأيون بالسطح.

b= أقصى حد إدمصاصى عند وصول حالة الإدمصاص لتمثل طبقة واحدة Monolayer على السطح.

ومن أجل حساب قيمة الثوابت k,b تحول هذه المعادلة إلى معادلة خطية تبعا للأتي:

ومن خلال رسم العلاقة بين C\X و Cأو 1\Xو 1\C يمكن حساب قيم الثوابت .

وتتباين قدرة الأراضى الإدمصاصٍٍية وفقا لاختلاف خصائصها الكيماوية والفيزيائية .فقد أوضح Griffin and Jurinak (1973)،  Pagel (1983) العلاقات بين تركيز الفوسفور بعد الإتزان في المحلول الآرضى والكميات المدمصة والشكل التالي يوضح هذه العلاقات لأراضى مختلفة الخصائص والتي تؤكد أن قدرة الأرض على الإدمصاص تتفاوت وفقا لخصائصها وان قلة الإدمصاص يعنى زيادة التركيز في المحلول بعد الاتزان والعكس صحيح أيضا .

المصدر: (عواد،1987).

الإدمصاص النوعي بواسطة كربونات الكالسيوم :

            أثبتت الدراسات التي قام بها Cole et al. (1953) أن أنيونات الفوسفات تدمص على أسطح كربونات الكالسيوم في الأراضى الجيرية من خلال إحلال ايون H2PO4- محل CO3-مكونا طبقة سطحية وبذلك يمكن وصف هذا التفاعل بمعادلة لانجومير Langmuir ولكن في هذه الحالة تتأثر بتركيز الفوسفور المضاف إذ أن زيادة التركيز من الفوسفور يدفع التفاعل لتكوين المزيد من الطبقات وبالتالي يتعدى الأمر حدود هذا التفاعل الذي يستلزم التركيزات المنخفضة جدا التي لا تتجاوز 3x10-4 مول /لتر وذلك حسب رأى Cole et al. (1953) كذلك يعتمد على قيمة pH الوسط الذي يحدد النشاط الآيونى للكالسيوم في المحلول الآرضى. يعتبر تفاعل الإدمصاص مهما في الأراضى الجيرية عند وجود التركيزات المنخفضة من الفوسفور وتكون الفترة الزمنية اللازمة لهذا التفاعل لا تتجاوز الساعة غالبا كما أشار إلى ذلك Holford and Mattingly (1975)  و Cole et al. (1953).

إدمصاص الازدواج الآيونى للفوسفور :

            يدمص الازدواج الآيونى للفوسفور مع الكالسيوم+ CaH2PO4 والماغنسيوم +MgH2PO4على   أسطح الكربونات الصلبة وبالأخص كربونات الكالسيوم . فلقد أوضح Douglas and Walker (1950) سيادة الشحنة السالبة على أسطح بعض أنواع كربونات الكالسيوم بعد إذابتها بالماء وهذا يدفع هذه الايونات ( MgH2PO4+,CaH2PO4+ ) إلى الانجذاب الإدمصاص نوعيا . وقد أكد ذلك Holford and Mattingly (1975)  وأوضحا أهمية السطح النوعي ومحتوى الأرض من الكربونات الصلبة للإدمصاص النوعي للفوسفور .

الإدمصاص الآيونى بواسطة الأكاسيد :

            أشار Holford and Mattingly (1975)   إلى أن الفوسفور المضاف إلى الأراضى الحامضية يتفاعل مع مركبات الحديد والألومنيوم ليكون العديد من المعقدات المختلفة . وقد يحدث التفاعل مباشرا مكونا لمكونات الحدي