اثر ورمی کمپوست دامی بر جذب سطحی فسفر در خاک‌‌های آهکی در مقایسه با سایر ترکیبات آلی

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

فاطمه بگوند ¹ (دانش‌آموخته کارشناسی ارشد خاکشناسی، گروه خاکشناسی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران)
محبوبه ضرابی ² (استادیار گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.)
شهریار مهدوی ³ (استادیار گروه خاکشناسی دانشگاه ملایر، ملایر، ایران)
مهسا عصاریها ⁴ (دانش‌آموخته کارشناسی ارشد خاکشناسی، گروه خاکشناسی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران)

تاریخ دریافت : 1397/04/11 تاریخ پذیرش : 1398/07/13 تاریخ انتشار : 1398/08/01

کلید واژه: نیاز استاندارد فسفر, جذب سطحی فسفر, ظرفیت بافری فسفر, اصلاح کننده آلی,

چکیده مقاله :

ااصلاح‌کننده‌های آلی غالبا جهت بهبود خصوصیات خاک از جمله شیمیایی و تغذیه‌ای استفاده می‌شوند. هدف از این پژوهش مطالعه اثر ورمی‌کمپوست دامی بر پارامتر‌های هم‌دما‌های جذب، نیاز استاندارد (SPR) و ظرفیت بافری فسفر (PBC) در مقایسه با سه نوع ترکیبات آلی دیگر شامل کود مرغی، کود دامی و تفاله انگور است. بدین منظور 5 نمونه خاک با 2 درصد از ترکیبات آلی ذکر شده به مدت یک ماه در انکوباتور نگهداری شدند و سپس برای ارزیابی اثر ترکیبات آلی بر ویژگی‌های جذب فسفر، مطالعات هم‌دمای جذب در خاک‌های شاهد و تیمار شده، در غلظت‌های فسفر از صفر تا 200 میلی‌گرم در لیتر در حضور کلرید کلسیم 01/0 مولار، انجام شد. افزودن ترکیبات آلی به خاک‌ها موجب افزایش غلظت فسفر فراهم، کاهش ضریبKf معادله فروندلیچ، SPR و PBC در خاک‌های مورد مطالعه شد. میانگین SPR در خاک‌های شاهد 1/17 میلی‌گرم بر کیلوگرم و در خاک‌های تیمار شده در دامنه 3/9 تا 5/14 میلی‌گرم بر کیلوگرم به‌دست آمد. میانگین PBC در خاک‌های تیمار شده با ترکیبات آلی شامل ورمی‌کمپوست دامی، کود دامی، کود مرغی و تفاله انگور به ترتیب 0/41، 9/37، 9/29، 6/21 درصد نسبت به خاک شاهد کاهش یافت. نتایج این تحقیق نشان داد، اثر ورمی‌کمپوست دامی بر غلظت فسفر فراهم، ضرایبKf ، SPR و PBC مشابه و گاهی بهتر از کود دامی و مرغی مصرفی رایج در منطقه می‌باشد. لذا جایگزین نمودن کودهای پرمصرف دامی و مرغی با ورمی کمپوست دامی، به دلیل اثر مطلوب در فراهمی فسفر و داشتن اسیدیته خنثی و شوری کمتر توصیه می‌شود.

چکیده انگلیسی:

Organic amendments are used in soils, with a goal of improving soil properties such as fertility and nutrition. This study was conducted to evaluate and compare the effect of vermicompost, on the phosphorus (P) isotherm, phosphorous buffering capacity (PBC) and standard phosphorus requirements (SPR) with more commonly used sheep manure, poultry manure and grape waste in five vineyard calcareous soil of Malayer area in Hamadan province. Organic amendments were added to soils at the rate of 2 % and the samples were incubated for one month at 25±2 ᵒC and field capacity. Isotherm experiments in treated and control soils were carried out by concentrations of P ranging from 0 to 200 mg kg-1 of KH2PO4 in the presence of 0.01 M CaCl2. Phosphorus sorption curves were well fitted to the Freundlich and Van-Hay equations. Incorporation of organic amendments increased soils available P, and decreased Kf constant, PBC and SPR in treated soils. The SPR average of control soils were 17.1 mg kg-1, while in treated soils ranged from 9.3 to 14.5 mg kg-1.  The PBC average of treated soils, with vermicompost, sheep manure, poultry manure and grape waste decreased 41.0, 37.9, 29.9 and 21.6 % than PBC average of control soils, respectively. The results indicated that conventional soil amendments such as sheep manure and poultry manure in vineyard soil can be replaced with vermicompost, an organic fertilizer with low salinity and natural pH which increases P availability in soil. We suggest further studies on P leaching from vermicompost treated soils.

منابع و مأخذ:

افخمی، م.، رسولی، م.ح.، و مظفری، و. 1384. شناخت ناهنجاری­های تغذیه­ای، تعیین معیارهای کیفی و کمّی و حد مطلوب غلظت عناصر غذایی در میوه­های تولیدی در خاک­های آهکی ایران. تهران: مؤسسه تحقیقات خاک و آب. سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی

.خورشید، م.، حسین­پور، ع.، و اوستان، ش. 1388. تأثیرکودمرغی بر ویزگی­های جذب و نیاز استاندارد فسفر در برخی از خاک­های آهکی استان همدان. مجله تحقیقات آب وخاک ایران، 40(2): 139-147.

رسولی صدقیانی، م. ح.، مرادی، ن.، حمزه­نژاد، ر. 1394. تأثیر نوع و نسبت ورمی­کمپوست بر برخی شاخص­های رشد و غلظت عناصر غذایی در گوجه­فرنگی در شرایط گلخانه­ای. علوم و فنون کشت­های گلخانه­ای. 6(24): 115-127.

سالاردینی، ع. ا. 1371. حاصلخیزی خاک. چاپ هشتم. تهران: انتشارات دانشگاه تهران. 434 صفحه.

ضرابی،م.، بگوند، ف.، مهدوی، ش.، و کلاه­چی، ز. 1396. مطالعه جذب و واجذب فسفر در لایه­های سطحی و زیرسطحی برخی از تاکستان­های شهرستان ملایر. فصلنامه پژوهش­های خاک، 31(2):247-262.

محمدی آریا، م.، لکزیان، ا.، و حق نیا، غ.، بشارتی کلایه، ح.، فتوت، ا. 1389. تاثیر Thiobacillus و Aspergillus برفراهمی فسفر از خاک فسفات غنی شده با گوگرد و ورمی کمپوست. مجله آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 24 (1): 1- 9.

ملکوتی، م.ج.، مجیدی، ع.، سرچشمه پور، م.، دهقانی، ف.، شهابی، ع.ا. 1384. شناخت ناهنجاری­های تغذیه­ای، تعیین معیارهای کیفی و کمی و حد مطلوب غلظت عناصر غذایی در میوه­های تولیدی در خاک­های آهکی ایران. انتشارات سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات خاک و آب. 450 صفحه.

 

Abdala, D. B., Ghosh, A. K., Da Silva, I. R., Novais, R. F. and Alvarez, V. 2012. Phosphorus saturation of a tropical soil and related P leaching caused by poultry litter addition. Agriculture, Ecosystems and Environment, 162: 15–23.

Adeli, A., Shankle, M. W., Tewolde, H., Brooks, J. P.,  Sistani, K. R., McLaughlin, M. R. and Rowe, D. E. 2011. Effect of surface incorporation of broiler litter applied to no-till cotton on runoff quality. Journal of Environmental Quality, 40,566–574.

Adler, P. R., & Sikora, L. J. 2003. Changes in soil phosphorus availability with poultry compost age. Communications in soil science and plant analysis, 34(1-2): 81-95.

 

Agbenin, J. O. and Igbokwe, S. O. 2006. Effect of soil–dung manure incubation on the solubility and retention of applied phosphate by a weathered tropical semi-arid soil. Geoderma, 133: 191-203.

Allen, B. L. and Mallarino, A. P. 2006. Relationships between extractable soil phosphorus and phosphorus saturation after long-term fertilizer or manure application. Journal of Soil Science, 70: 454-463.

Arancon, N. Q., Edwards, C.A., Bierman, P., Metzeger, J.D., Lee, S. and Welch, C. 2003. Effects of vermicompost on growth and marketable fruits of field-grown tomatoes, peppers and strawberries. Pedobiologia, 47, 1-5.

Baggie, I., Rowell, D. L., Robinson, J. S. and Warren, G. P. 2004. Decomposition and phosphorus release from organic residues as affected by residue quality and added inorganic phosphorus. Agroforestry Systems, 63: 125–131.

Bahl, G. S. and Toor, G. S. 2002. Influence poultry manure on phosphorus availability and the standard phosphate requirement of crop estimated from quantity-intensity relationships in different soils. Bioresource Technology, 85: 317-322.

Baran, S., Bielinska, J. and Wisniewski, J. 1998. Effect of utilization of unconventional multi-component fertilizers on chosen properties of light soil. Folia Universitatis agriculturae Stetinesis, Agricultura, 72: 11-20.

Barbieri, D. M., Marques Júnior, J., Pereira, G. T., Siqueira, D. S., and Panosso, A. R. 2013. Behavior of iron oxides in the clay fraction and adsorbed phosphorus under different sugarcane cultivation systems. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 37(6): 1557-1568.

Bhattacharyya, P., Nayak, A. K., Shahid, M., Tripathi, R., Mohanty, S., Kumar, A.,.and Swain, C. K. 2015. Effects of 42-year long-term fertilizer management on soil phosphorus availability, fractionation, adsorption–desorption isotherm and plant uptake in flooded tropical rice. The Crop Journal, 3(5), 387-395.

Blouin, M., Barrere, J., Meyer, N., Lartigue, S., Barot, S. and Mathieu, J. 2019. Vermicompost significantly affects plant growth. A meta-analysis. Agronomy for Sustainable Development, 39:34.

Bolster, C. H., & Sistani, K. R. 2009. Sorption of phosphorus from swine, dairy, and poultry manures. Communications in soil science and plant analysis, 40(7-8): 1106-1123.

Bouyoucos, G. J. 1962. Hydrometer method improved for making particle size analysis of soils. Journal of Agronomy, 54: 464-465.

Cooperband, L. R. and Good, L. W. 2002. Biogenic phosphate minerals in manure: Implications for phosphorus loss to surface waters. Environmental, Science, Technologe, 36: 5075-5082.

Dail, H. W., He, Z., Erich, S. M. and Honeycutt, W.C. 2009. Soil phosphorus dynamic in response to poultry manure amendment. Journal of Soil Science, 174: 195-201.

Elvira. C., Sampedro, L., E. enitez, B. and Nogales. R. 1998. Vermicomposting of sludges from paper-mill and dairy industries with Eisenia andrei: a pilot-scale study. Bioresource  Technology, 63, 205–211.

Gichangi, E. M. and Mnkeni, P. N. S. 2009. Effects of goat manure and lime addition on phosphate sorption by two soils from the Transkei Region, South Africa. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 40(21-22): 3335-3347.

Guppy, C. N., Menzies, N. W., Moody, P. W. and Blamey, F. P. C. 2005. Competitive sorption reactions between phosphorus organic matter in soil: A review. Australian Journal of Soil Research, 43: 189-202.

Hassan, D. and Mishra, M. M. 1994. Influence of Cd on carbon and nitrogen mineralization of sewage sludge amended soils. Environmental Pollution, 84: 285-290.

Havlin, J. L., Beaton, J. D., Tisdale, S. L. and Nelson, W. L. 1999. Soil Fertility and Fertilizers: An Introduction to Nutrient management. Prentice Hall. 499 pp.

Holford, I. C. R., and Mattingly, G. E. G. 1976. Phosphate adsorption and plant availability of phosphate. Plant and Soil, 44: 377-89.

Hua, Q., Li, J. and Zhou, J. 2008. Enhancement of phosphorus solubility by humic substances in Ferrosols. Pedosphere, 18(4): 533-538.

Huang, W. J., Zhou, G. Y. and Liu, J. X. 2012. Nitrogen and phosphorus status and their influence on aboveground production under increasing nitrogen deposition in three successional forests. Acta Oecological, 44: 20-27.

Iyamuremye, F., Dick, R. P. and Baham, J. 1996. Organic amendments and phosphorus dynamics: I. Phosphorus chemistry and sorption. Soil Science, 161: 426–435.

Jalali, M. 2007. Phosphorus status and sorption characteristics of some calcareous soils of Hamadan, western Iran. Environmental Geology, 5: 365-374.

Jalali, M. and Ranjbar, F. 2009. Rates of decomposition and phosphorus release from organic residues related to residue composition. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 172: 353-359.

Jat, R. S. and Ahlawat, I. P. S. 2004. Effect of vermicompost, biofertilizer and phosphorus on growth, yield and nutrient uptake by gram (Cicer arietinum) and their residual effect on fodder maize (Zea mays). Indian Journal of Agricultural Sciences, 74(7):359-361.

Jones, D. L. and Darrah, P. R. 1994. Amino-acid influx at the soil-root interface of Zea mays L. and its implications in the rhizosphere. Plant and Soil ,163: 1-12.

Jones, J. B., Benjamin, W. and Mills, H. A. 1991. Plant Analysis Handbook. Methods of plant analysis and interpretation. Micro-Macro Publishing, Athens, GA.

Kibet, L. C., Allen, A. L., Kleinman, P. J. A., Feyereisen, G. W., Church, C., Saporito, L. S.  and Way, T. R. 2011. Phosphorus runoff losses from subsurfaceapplied poultry litter on Coastal Plain soils. Journal of Environmental Quality, 40: 412–420.

Kuo, S. 1996. Phosphorus. p.869-919. In D. Sparks (ed.) Methods of soil analysis. Part 3. 3nd ed. American Society of Agronomy, Madison, WI. 1390 pp.

Lei, H., Zhu, C. and Liu, X. 2004. Phosphorus adsorption-desorption characteristics in acid soils under amendment. Acta Pedologica Sinica, 41: 636-640.

Li, G., Li, H., Leffelaar, P. A., Shen, J. and Zhang, F. 2014. Characterization of phosphorus in animal manures collected from three (dairy, swine, and broiler) farms in China. PLoS One, 9 (7): 102-698. e102698.

Liu, B., Wu, C., Pan, P., Fu, Y., He, Z., Wu, L. and Li, Q. 2019a. Remediation effectiveness of vermicompost for a potentially toxic metal-contaminated tropical acidic soil in China. Ecotoxicology and environmental safety, 182, 109394.

Liu, J. and Zhang, F. 2000. Dynamics of soil P pool in a long-term fertilizing experiment of wheat-maize rotation II. Dynamics of soil Olsen-P and inorganic P. Chinese Journal of Applied Ecology. 11: 360-364.

Liu, M., Wang, C., Wang, F. and Xie, Y. 2019b. Vermicompost and humic fertilizer improve coastal saline soil by regulating soil aggregates and the bacterial community. Archives of Agronomy and Soil Science, 65(3), 281-293.

Mehadi, A. A., Taylor, R. W. and Shuford, J. W. 1990. Prediction of fretilizer phosphate requirement using the Langmuir adsorption maximum. Plant and Soil, 122: 267-270.

Murphy, J. and Riley, J. P. 1962. A modified single solution method for determination of phosphate in natural waters, Analytica chimica acta, 27:31-36.

Ngo, P. T., Rumpel, C., Ngo, Q. A., Alexis, M., Vargas, G. V., Mora Gil, M. D. L. L., Dang, D. K. and Jouquet, P. 2013. Biological and chemical reactivity and phosphorus forms of buffalo manure compost, vermicompost and their mixture with biochar. Bioresource and Technolgy, 148: 401–407.

Oliveira, C. M. B., Gatiboni, L. C., Miquelluti, D. J., Smyth, T. J. and Almeida, J. A. 2014. Capacidade máxima de adsorção de fósforo e constante de energia de ligação em Latossolo Bruno em razão de diferentes ajustes do modelo de Langmuir. Revista Brasileira de Cienciado solo, 38: 1805–1815.

Olsen, S. R., Cloe, V. Watnebe, F. S. and Pean, L. A. 1954. Estimation of available phosphorous in soil by extraction with sodium bicarbonate. USDA, 939 USA.

Rowell, D. L. 1994. Soil science: methods and applications. Longman, London.

Sainju, U. M., Senwo, Z. N., Nyakatawa, E. Z., Tazisong, I. A. and Reddy, K. C. 2010. Poultry litter application increases nitrogen cycling compared with inorganic nitrogen fertilization. Agronomy Journal, 102:917–925.

Sharpley, A. N., Singh, U., Uehara, G. and Kimble, J. 1989. Modeling soil and plant phosphorus dynamics in calcareous and highly weathered soils. Journal of Soil Science Society of American Proceeding, 53: 153-158.

Sims, J.T. and Wolf, D.C. 1994. Poultry waste management: agricultural and environmental issues. Advance in Agronomy, 52: 1-83.         

Stevenson, F. J. and Cole, M. A. 1999. Cycles of soils: carbon, nitrogen, phosphorus, sulfur, micronutrients. John Wiley & Sons.

Sui, Y. and Thompson, M. L. 2000. Phosphorus sorption, desorption, and buffering capacity in a biosolids- amended Mollisol. Journal of Soil Science Society of American, 64: 164-169.

Tani, M., Kunimoto, A., Kato, T. and Koike, M. 2010. Effect of organic ligands on phosphate adsorption and availability in Andisols of eastern Hokkaido, Japan. 19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World 1 – 6 August 2010, Brisbane, Australia. Published on DVD.

Thomas, G. W. 1996. Soil pH and soil acidity. PP. 475-490. In: Sparks, D.L. (Ed.), Methods of Soil Analysis. Part3, Chemical methods. SSSA, Madison, WI. 1390 pp.

Wang, W., Hang, X. S., Zhang, Y. M. and Yi, Y. L. 2011. Phosphorus adsorption of red clay and its mechanism. Journal of Ecology and Rural Environment, 27(2): 109–112.

Xu, Y., Ding, F., Gao, X., Wang, Y., Li, M. and Wang, J. 2019. Mineralization of plant residues and native soil carbon as affected by soil fertility and residue type. Journal of Soils and Sediments, 19(3), 1407-1415.

Yu, W., Ding, X., Xue, S., ،Li, S., Liao, X. and Wang, R. 2013. Effects of organic-matter application on phosphorus adsorption of three soil parent materials. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 6 (15): 1048-1054.

Zhang, A., He, L., Zhao, H. and Wu, Z. 2009. Effect of organic acids on inorganic phosphorus transformation in soil with different phosphorus sources. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 15(4): 474-478.

Zhou, M., Rhue, R. D. and Harries, W. G. 1997. Phosphorus sorption characteristics of Bh and Bt horizons from sandy coastal plain soils. Journal of Soil Science Society of American, 61: 1364–1369.

Zhu, H. H., Wu, J. S., Huang, D. Y., Zhu, Q. H., Liu, S. L., Su, Y. R., Wei, W. X., Syers, J. K. and Li, Y. 2010. Improving fertility and productivity of a highly weathered upl and soil in subtropical China by incorporating ricestraw. Plant and Soil, 331:427–437.

Zhuo, A., He, L. and Zhao, H. 2009. Effect of organic acids on inorganic phosphorus transformation in soil with different phosphorus sources. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 15: 474-478.