تغییرات مکانی نیتروژن، فسفر و پتاسیم و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک در اراضی شرکت کشت و صنعت شریف آباد قزوین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد علوم خاک دانشگاه شاهد

2 استادیار دانشگاه شاهد تهران

3 استادیار موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

خاک نقش مهمی را در چرخه بیوژئوشیمیایی به عنوان یک منبع مهم ذخیره عناصر ایفا می­کند. از عوامل مهمی که در کشاورزی حائز اهمیت است نوع ویژگی­های خاک، پراکنش و میزان تغییرات آن می­باشد. در این مطالعه 600 نمونه خاک با فواصل تقریبی 100 متر در 100 متر  از عمق 30-0 سانتی­متری در 800 هکتار از اراضی شرکت کشت و صنعت شریف آباد قزوین جمع­آوری شد. آنالیز آمار توصیفی و زمین آماری داده­های جمع­آوری شده، انجام شد. نتایج نشان داد دامنه تغییرات نیتروژن کل خاک در محدوده 82/0- 02/0% با میانگین 26/0 درصد، فسفر قابل استخراج با اولسن در محدودهmg/kg 07/93-58/9 با میانگین 21/36 میلی­گرم بر کیلوگرم، پتاسیم قابل استخراج با استات آمونیوم در محدوده 1740-180 با میانگین 87/552 میلی­گرم بر کیلوگرم و ظرفیت تبادل کاتیونی در محدوده 16/50-44/11 با میانگین 20/28 میلی­اکی­والان در 100 گرم خاک بود. بهترین مدل نیم­تغییرنما برای تمام ویژگی­های مورد مطالعه مدل نمائی بود. دامنه مؤثر برای نیتروژن، فسفر، پتاسیم و ظرفیت تبادل کاتیونی به ترتیب 510، 798، 567، 1476 متر بدست آمد. به منظور تهیه نقشه پهنه­بندی صفات مورد مطالعه از تخمین­گر کریجینگ استفاده شد. نتایج نشان داد وسعت نسبی مناطق برای عنصر نیتروژن کل در محدوده کمتر از 1/0% (صفر درصدمساحت)،برای 2/0-1/0N=%(5/3% مساحت)، 3/0-2/0N=% (3/74%) و بیشتر از 3/0 درصد(2/22%)بود. در مورد عنصر فسفر بر حسب میلی گرم در کیلو گرمدر محدوده کمتراز 12 (صفر درصد مساحت)،برای 24-12(8/7% مساحت)،36-24(4/48% مساحت) و بیشتر از 36 میلی­گرم در کیلوگرم(8/43% مساحت)به دست آمد. عنصر پتاسیم در محدوده کمتر از 250 (صفر درصد مساحت)، 400-250(6/4%)، 600-400(72%) و بیشتر از 600 میلی­گرم بر کیلوگرم(4/23%). در مورد ظرفیت تبادل کاتیونی کمتر از 10 (صفر درصد)، 20-10(1/13%)، 30-20(6/44%) و بیشتر از 30 میلی­اکی والان در 100 گرم (3/42%) بود. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Geostatic and GIS Evaluation of Spatial Variability of Nitrogen, Phosphorus, Potassium, and Cation Exchange Capacity in Agro-Industrial Land of Sharif Abad in Qazvin

نویسندگان [English]

  • E. Khazaie 1
  • A. A. Bostani 2
  • N. Davatgar 3
1 Shahed University, MSc. in Soil
2 Assistant Professor., Shahed University, Tehran
3 Assistant professor of Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran
چکیده [English]

Soil plays a crucial role in biogeochemical cycles as an important source and sink of nutrients. Soil properties, distribution, and changes are important factors in agriculture. In this study, 600 samples were collected at 100 x 100 m intervals from 0-30 cm depthin 800 hectares of agro-industrial land of Sharif Abad, in Qazvin. Analysis of classical statistics and geostatistical analysis were performed on the collected data. The results showed that changes in soil total nitrogen varied within a range of 0.02% to 0.82% with an average of 0.26%, while Olsen extractable phosphorus varied within a range of 9.58 to 93.07 mg/kg, with an average of 36.21 mg/kg.  Changes in ammonium acetate extractable potassium varied within a range of 180 to 1740 mg/kg, with an average of 552.87 mg/kg. Also, cation exchange capacity varied within a range of 11.44 to 50.16 with an average of 28.20 meq/100 g soil. Exponential model was the best semivariogram model for all studied parameters. Effective ranges for N, P, K and cation exchange capacity were, respectively, 510 m, 798 m, 567 m and 1476 m. Kriging estimator was used to prepare zoning map of the studied traits. The results showed that the relative area of zones with less than 0.1% total nitrogen element was zero percent (0% of the total area), between 0.1-0.2% (3.5%); between 0.2-0.3% (74.3%), and for more than 0.3%, it was 22.2%. In addition, for elemental P, the extent of zones for less than 12 mg/kg was zero percent, between 12-24 mg/kg  was 7.8%, between 24-36 mg/kg was 48.4%, and for values more than 36 mg/kg, the extent was 43.8%. In the case of elemental K, the extent of zones for less than 250 mg/kg was zero percent, from 250 to 400 mg/kg it was 4.6%, from 400 to 600 mg/kg the extent was 72%, and for values more than 600 mg/kg, it was 23.4%. Moreover, for cation exchange capacity less than 10 meq per 100 g soil, the extent of zones was zero percent, between 10 and 20 meq per 100 g soil, the extent was 13.1%, between 20 and 30 meq per 100 g soil, it was 44.6%, and for more than 30 meq per 100 g soil, the extent of zones was 42.3%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Macronutrients
  • Geostatistics
  • Exponential model
  • zoning

مراجع

  1. ادهمی، ا.، مفتون، م.، مولوی، ر.(مترجمان).(1393). راهنمای آزمایشگاهی آزمون­های خاک و تجزیه گیاه. انتشارات دانشگاه یاسوج.چاپ اول. 425 ص.
  2. افشار، ح.، صالحی، م، ح.، محمدی، ج.، محنت­کش، ع. (1388). تغییرپذیری مکانی ویژگی­های خاک و عملکرد گندم آبی در یک نقشه تناسب کمی(مطالعه موردی: منطقه شهرکیان، استان چهارمحال و بختیاری). مجله آب و خاک(علوم و صنایع کشاورزی). جلد 23، شماره1. 161-172.
  3. بستانی، ع.ا. (1381). تأثیر کود پتاسیمی بر قابلیت جذب و تثبیت پتاسیم در خاک­های زیر کشت نیشکر خوزستان. پایان نامه کارشناسی ارشد خاک­شناسی. دانشگاه تهران. 125ص.
  4. بهرام­پور، ت.، اخوان، ک. (1394). نحوه نمونه­برداری خاک، آب و گیاه و توصیه صحیح کودی. نشریه فنی، شماره 51: 1-39.
  5. تاج­گردان، ت.، ایوبی، ش.  خرمالی، ف. (1388). تهیه نقشه شوری سطحی خاک با استفاده از داده­های دورسنجی ETM (مطالعه موردی: شمال آق قلا، استان گلستان). مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 16(2):1-18.
  6. دواتگر، ن.، کاووسی، م.، علی نیا، م.ح.، پیکان،م. (1384). بررسی وضعیت پتاسیم و اثر خواص فیزیکی و شیمیایی خاک بر آن در شالیزارهای استان گیلان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. سال نهم. شماره چهارم. 71-88.
  7. سکوتی اسکوئی، ر. مهدیان، م. ح. محمودی، ش. قهرمانی، ا. (1386). مقایسه کارآیی برخی روش­های زمین آماری برای پیش­بینی پراکنش مکانی شوری خاک. مطالعه موردی دشت ارومیه. پژوهش و سازندگی. 74: 90-98.
  8. شهرکی، ع.، شیخ تبار، م.، کلاته عربی، و. (1388). تأثیر نوع بافت خاک مزارع ذرت بر میزان مصرف آب کشاورزی(مطالعه موردی شهرستان خاش). همایش ملی مدیریت بحران آب. 13ص.
  9. غیبی، م.ن. (1375). تعیین حد بحرانی فسفر و پتاسیم در شرایط گلخانه­ای در خاک­های آهکی منطقه فارس برای ذرت. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تربیت مدرس. 1-58.
  10. فاتحی، ش.(1391). تغییرپذیری مکانی کربن آلی، پتاسیم و فسفر قابل جذب در مزارع ایستگاه تحقیقات کشاورزی اسلام آباد غرب، استان کرمانشاه. نشریه زراعت(پژوهش و سازندگی)، شماره 97. 29-38.
  11. فرشادی­راد، ا.، دردی پور، ا.، خرمالی، ف.، کیانی، ف. (1390). شکل­های مختلف پتاسیم در خاک و اجزای آن در تعدادی از خاک­های لسی و شبه لسی استان گلستان. مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. جلد هجدهم، شماره سوم. 1-16.
  12. فیضی اصل، و.، ولی­زاده، غ.، توشیح، و.، اشرف طلیعی، ع. (1382). تعیین حد بحرانی عناصر کم مصرف در خاک­های گندم دیم در شمال غرب ایران. مجله علوم زراعی ایران. جلد پنجم، شماره4. 236-239.
  13. کاظمی پشت مساری، ح.، طهماسبی سروستانی، ز. ا.، کامکار، ب.، شتایی،ش.، صادقی ، س. (1391). ارزیابی روشهای زمین آمار جهت تخمین و پهنه‌بندی عناصر غذایی پرمصرف اولیه در برخی اراضی کشاورزی استان گلستان. نشریه دانش آب و خاک, 22(1). 201-220.
  14. کافی، م.، راشدمحصل، م. ح.، کوچکی، ع. ر.،ملافیلابی، ع.(1381). زعفران، فناوری، تولید و فرآوری، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد. 280 ص.
  15. گلستانی فرد، ع. 1375. بررسی تثبیت پتاسیم در خاک­های شالیزاری شمال ایران. پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه تهران.
  16. محمدی، ج. 1385 . آمارمکانی(ژئواستاتیستیک). جلد دوم. انتشارات پلک. تهران.
  17. ملکوتی، م. ج. (1373). حاصل­خیزی خاک­های مناطق خشک (مشکلات و راه حل­ها) انتشارات دانشگاه تهران.518 ص.
  18. ملکوتی، م. ج. (1373). حاصل­خیزی خاک­های مناطق خشک (مشکلات و راه حل­ها) انتشارات دانشگاه تهران.518 ص.
  19. میرباقری، ا.، عباسپور، ع.، روحانی، ع. (1390). استفاده از تکنیک زمین آمار در تهیه نقشه آلودگی خاک­های شهر مجن به فسفر . پنجمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست. 1-10.
  20. یاراحمدی، ج.، فرج­نیا، ا. (1385). بررسی تغییرات مکانی فسفر در مزارع سیب زمینی شهرستان سراب با استفاده از GIS. نهمین همایش ملی بهداشت محیط، 16-18آبان­ماه 85. اضفهان. 197.
  21. Baoshan, CUI., Hui, Zhao., Xia, Li., Kejiang, Zhang., Huali, Ren & Junhong, Bai. (2010). Temporal and spatial distributions of soil nutrients in Hani terraced paddy fields, Southwestern China. Procedia Environmental Sciences. 1032-1042.
  22. Bower, C. A., Reitemeier, R. F., & Fireman, M. (1952). Exchangeable cation analysis of saline and alkali soils. Soil Science, 73(4), 251-262.
  23. Bremner, JM and Mulvaney CS. (1986). Nitrogen – Total. In: Page AL Miller RH and Keeney DR (Eds). Methods of Soil Analysis. Part 2 , Soil science society of America journal. Madison, WI. Pp. 595-622.
  24. Burgess, T. M., and R. Webster .(1980). Optimal interpolation and isarithmic mapping of soil properties: I.The variogram and punctual kriging. Soil science society of America journal. 31:315-331.
  25. Cambardella, C. A., Moorman, T. B., Parkin, T. B., Karlen, D. L., Novak, J. M., Turco, R. F., & Konopka, A. E. (1994). Field-scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil science society of America journal, 58(5), 1501-1511.
  26. Carter, M. R. (Ed.). (1993). Soil sampling and methods of analysis. CRC Press. Society of Soil Science. Soil Lewis Publisher.pages:1-198.
  27. Cemek, B., M. Guler, K. Kilic, Y. Demúır, and H. Arslan. (2007). Assessment of spatial variability in some soil properties as related to soil salinity and alkalinity in Bafra plain in northern Turkey. Environ. Monitor Assess. 124: 223-234.
  28. Cheng, Y., Li, P., Xu, G., Li, Z., Cheng, S., &  Gao, H. (2015).Spatial distribution of soil total phosphorus in Yingwugou watershed of the Dan River, China. CATENA.1-7.
  29. Chien, Y.L., Lee, D.Y., Guo, H.Y., Houng, K.H., (1997).Geostatistical analysis of soil properties of mid-west Taiwan soils. Soil Science 162, 291–297.
  30. Chukwu, G. O., Ezenwa, M. I. S., Osunde, A. O., and Asiedu, R. (2007). Spatial distribution of N, P and K in major yam soils of southeastern Nigeria. African Journal of Biotechnology, 6(24). 2803-2806.
  31. Eltaib, K. A. (2007). Effects of land preparation on soil moisture content, weed control and groundnut yield in Gash Delta.313pages.
  32. Franzen DW, Hofman VL, Halvorson AD, Cihacek LJ. (1996). Sampling for site-specific farming: topography and nutrient considerations. Better Crop 80:14–18.
  33. Fu, W., Tunney, H., & Zhang, C. (2010). Spatial variation of soil nutrients in a dairy farm and its implications for site-specific fertilizer application. Soil and Tillage Research, 106(2), 185-193.
  34. Gee, G. W., Bauder, J. W., & Klute, A. (1986). Particle-size analysis. Methods of soil analysis. Part 1. Physical and mineralogical methods, 383-411
  35. Goovaerts, P., (1997). Geostatistics for Natural Resources Evaluation. Oxford University Press, New York.
  36. Goovaerts, P., AvRuskin, G., Meliker, J., Slotnick, M., Jacquez, G., & Nriagu, J. (2005). Geostatistical modeling of the spatial variability of arsenic in groundwater of southeast Michigan. Water Resources Research, 41(7).
  37. Hengl, T .(2007). A practical guide to geostatistical mapping of environmental variables Vol. 140, No. 4, pp. 417-427.
  38. Holfold, I. C.R., 1997. Soil phosphorus: its measurement and its uptake by plants. Aust.J. Soil.Res. 35:277-239.
  39. Karczmarczyk, A., &  Renman, G. (2011). Phosphorus Accumulation pattern in a subsurface constructed wetland treating residential wastewater. Water, 3(1), 146-156.
  40. Kerry, R., & Oliver, M. A. (2004). Average variograms to guide soil sampling. International Journal of Applied Earth Observation andGeoinformation, 5(4), 307-325.
  41. Liu, X.M., Xu, J.M., Zhang, M., Si, B., and Zhao, K. (2007). Spatial variability of soil available Zn and Cu in paddy rice fields of China. Environ. Geoderma. 55: 1569-1576.
  42. Liu, Y., Lv, J., Zhang, B., & Bi, J. (2013). Spatial multi-scale variability of soil nutrients in relation to environmental factors in a typical agricultural region, Eastern China. Science of the Total Environment, 450, 108-119.
  43. Ludwick, A.E., Ed. (1998). Western Fertilizer Handbook, 2 nd ed,. Interstate Publishers. Danville, IL.
  44. McBratney, A. B., & Webster, R. (1983). Optimal interpolation and isarithmic mapping of soil properties. Journal of Soil Science, 34(1), 137-162.
  45. McGrath, D., & Zhang, C. (2003). Spatial distribution of soil organic carbon concentrations in grassland of Ireland. Applied Geochemistry, 18(10), 1629-1639.
  46. Mirnia, K.H., & Mohamadian, M. (2006). Rice Nutrient Disorders and Nutrient Management. Mazandran University. Press, 450p. (In Persian) 17.Mohamadi, J. 2006. Pedometrics 1 Classical Statistics. Pelk Press, 531p. (In Persian).
  47. Nelson, D. W., & Sommers L. E. (1982). Total carbon, organic carbon, and organic matter. In: A. L. Page et al. (ed.). Methods of soil analysis, part 2, 2nd ed. ASA, SSSA, Madison, WI. p. 539-579.
  48. Olsen, S.R., & Dean., L.A. (1965). Phosphorus, in C.A. Black, Ed., Metods of Soil Analysis, Agronomy Number 9, American Society of Agronomy, Madison, WI, 1044-1046.
  49. Olsen, SR., & Sommers LE. (1986). Phospharous. Methods of Soil Analysis. Part 2, Soil Sci Soc of Am. Madison, WI. Pp. 403-427. In: Page AL, Miller RH and Keeney DR (Eds).
  50. Panagopoulos, T., Jesus, J., Antunes, M. D. C., & Beltrao, J. (2006). Analysis of spatial interpolation for optimising management of a salinized field cultivated with lettuce. European Journal of Agronomy, 24(1), 1-10.
  51. Qu, M., Li, W., & Zhang, C. (2014). County-Scale Spatial Variability of Macronutrient Availability Ratios in Paddy Soils. Applied and Environmental Soil Science, 2014. 1-10.
  52. Rahman, M. H., Holmes, A. W., McCurran, A. G., & Saunders, S. J. (2011). Impact of management systems on soil properties and their relationships to kiwifruit quality. Communications in soil science and plant analysis, 42(3), 332-357.
  53. Reza, S. K., Sarkar, D., Baruah, U., & Das, T. H. (2010). Evaluation and comparison of ordinary kriging and inverse distance weighting methods for prediction of spatial variability of some chemical parameters of Dhalai district, Tripura. Agropedology, 2(1), 38-48.
  54. Rhoades, J. D. (1982). Soluble salts. p 167-179. Methods of soil analysis, Part, 2. Chemical and microbiological Properties. Agronomy monograph no. 9. 2nd ed. SSSA and ASA, Madison, WI
  55. Robinson, T. P., & Metternicht, G. (2006). Testing the performance of spatial interpolation techniques for mapping soil properties. Computers and electronics in agriculture, 50(2), 97-108.
  56. Roger, A., Libohova, Z., Rossier, N., Joost, S., Maltas, A., Frossard, E., & Sinaj, S.(2014). Spatial variability of soil phosphorus in the Fribourg canton, Switzerland. Geoderma, 217, 26-36.
  57. Rossi, R.E., Mula, D.J., Journel, A.G., Franz, E.H., (1992). Geostatistical tools for modeling and interpreting ecological spatial dependence. Ecological Monographs 2, 277–314.
  58. Ruth, B., & Lennarts B. (2008). Spatial variability  of soil properties and rice yield along two catenas in southeast China. Pedosphere, 18(4), 409-420
  59. Sen, P., Majumdar, K., & Sulewski, G. (2007). Spatial variability in available nutrient status in an intensively cultivated village. Better Crops, 10.1-32.
  60. Sharpley, A. N., & Smith, S. J. (1985). Fractionation of inorganic and organic phosphorus in virgin and cultivated soils. Soil Science Society of America Journal, 49(1), 127-130.
  61. Sokouti, R., & Mahdian, M. H. (2011). Spatial variability of macronutrient for soil fertilization management: A case study on Urmia plain. International Journal of Soil Science, 6(1), 49-59.
  62. Stutter MI, Deeks LK, Billett MF (2004). Spatial variability in soil ion exchange chemistry in a granitic upland catchment. Soil science society of America journal 68:1304–1314.
  63. Towfighi, H. (1996). Kinetics of potassium release from paddy soils of north of Iran. 1-Comparison and evaluation of first-order, zero-order and parabolic diffusion rate equations. Iranian Journal of Agricultural Sciences (Iran Islamic Republic).
  64. Wagner, H.H., (2003). Spatial covariance in plant communities: integrating ordination, geostatistics, and variance testing. Ecology 84, 1045–1057.
  65. Wang, D.D., Shi, X.Z., Lu, X.X., Wang, H.J., Yu, D.S., Sun,W.X., Zhao, Y.C., (2010). Response of soil organic carbon spatial variability to the expansion of scale in the uplands of Northeast China. Geoderma. 154, 302–310.
  66. Wang, D.D., Shi, X.Z., Wang, H.J., Weindorf, D.C., Yu, D.S., Sun, W.X., Ren, H.Y., Zhao, Y.C., (2010)b. Scale effect of climate and soil texture on soil organic carbon in the uplands of Northeast China. Pedosphere. 20, 525–535.
  67. Wang, Z. M., Zhang, B., Song, K. S., Liu, D. W., Li, F., Guo, Z. X., & Zhang, S. M. (2008). Soil organic carbon under different landscape attributes in croplands of Northeast China. Plant Soil Environ, 54, 420-427.
  68. Wang, Z. M., Zhang, B., Song, K. S., Liu, D. W., Li, F., Guo, Z. X., & Zhang, S. M. (2008). Soil organic carbon under different landscape attributes in croplands of Northeast China. Plant Soil Environ, 54, 420-427.
  69. Wasiullah, A.u., Bhatti, F., Khan& Akmal, M. (2010). Spatial variability and geo-statistics application for mapping of soil properties and nutrients in semi arid district Kohat of Khyber Pakhtunkhwa(Pakistan). Soil & Environ. 29(2): 159-166.
  70. Wilding, L. P., and L. R. Dress. (1983). Spatial variability and pedology. pp. 83-116. In: L. P. Wilding, N. E. Smeck and G. F. Hall (Eds.), pedogensis and soil taxonomy. I. Concepts and interactions. Elsevier Sci., Pub., North Hollan
  71. Wu, C., Wu, J., Luo, Y., Zhang, H., Teng, Y., DeGloria, S.D., (2011). Spatial interpolation of severely skewed data with several peak values by the approach integrating kriging and triangular irregular network interpolation. Environ. Earth Sci. 63 (5), 1093–1103.
  72. Young, M. D. B., Gowing, J.W., Hatibu, N., Mahoo, H.M.F. and R.W Payton. (1999). Assessment and development of pedotransfer functions for Semi-Arid Sub-Saharan Africa. Physics and Chemistry of the Earth –European Geophysical Soc. 24: 845-849
  73. Zhang, J.J., Li, F.Z., Hu, K.L., Zhang, Q., Guo, C.X., Huang, Y.F. (2009). Spatial characteristics and impact factors of soil total nitrogen and soil organic matter in Taiyuan. Acta Ecol. Sin. 29, 3163–3172. (in Chinese with English abstract).
  74. Zhang, X. Y., Yue-Yu, S. U. I., Zhang, X. D., Kai, M. E. N. G., & Herbert, S. J. (2007). Spatial  variability of nutrient properties in black soil of northeast China. Pedosphere, 17(1), 19-29.
پژوهش های خاک
دوره 31، شماره 2
شهریور 1396
صفحه 195-213

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار