Διαθέσιμες μορφές Μάκρο και Μίκρο-Θρεπτικών στοιχείων στα Εδάφη

Παρουσίαση με θέμα: "Διαθέσιμες μορφές Μάκρο και Μίκρο-Θρεπτικών στοιχείων στα Εδάφη"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Διαθέσιμες μορφές Μάκρο και Μίκρο-Θρεπτικών στοιχείων στα Εδάφη

2 ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ
ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ Ένας από τους σπουδαιότερους παράγοντες της ανάπτυξης των φυτών είναι και ο εφοδιασμός του εδάφους με θρεπτικά στοιχεία, που είναι απαραίτητα στα φυτά. Τα περισσότερα στοιχεία που βρίσκονται στο έδαφος δεν συναντώνται σε όλα τα φυτά ενώ, τα περισσότερα από εκείνα που υπάρχουν στα φυτά, βρίσκονται σε απειροελάχιστες ποσότητες και ίσως απορροφώνται συμπτωματικά από τα φυτά. Από τα στοιχεία του εδάφους, εκείνα που χρησιμοποιούνται από τα φυτά σε σημαντικά ποσά, παρουσιάζουν ιδιαίτερη σημασία. Στα βασικά αυτά θρεπτικά στοιχεία (ή μακροστοιχεία) περιλαμβάνονται τα: Ν, Ρ, Κ, Ca, Mg, S, C, H, O. Επίσης σημασία για τη θρέψη του φυτού έχουν και ορισμένα στοιχεία που είναι απαραίτητα για την κανονική ανάπτυξη των φυτών, αν και απαιτούνται σε μικρές ποσότητες. Από τα μικροθρεπτικά (ιχνοστοιχεία), τα σπουδαιότερα είναι: Fe, Mn, Zn, Β, Cu, Cl, και Mo.

3 Εκτός από τα Μάκρο και Μικροθρεπτικά στοιχεία, υπάρχουν και άλλα τα οποία θεωρούνται ωφέλιμα – ευεργετικά για τα φυτά. Σ’ αυτά συγκαταλέγονται το κοβάλτιο, Νάτριο και Πυρίτιο. Το Na δεν θεωρείται απαραίτητο για τα φυτά, αλλά για καλλιέργειες όπως τα ζαχαρότευτλα θεωρείται ευεργετικό, ωφέλιμο έως απαραίτητο για ορισμένα αλόφυτα, όπως για το Atriplex vesicaria. Υπάρχουν αναφορές ότι το Ni, και το Va είναι απαραίτητα. Η λίστα των στοιχείων που είναι απαραίτητα για τα ζώα είναι η ίδια, εκτός από το Β, ενώ το Se, Fr, I, Si, Cr, Va, Sn, As, και Ni μπαίνουν στη λίστα των απαραιτήτων. Μεγάλες ποσότητες που βρίσκονται μέσα στους φυτικούς ιστούς, πέραν των ορίων επέρκειας, αντανακλά κυρίως μια υπερπροσφορά του στοιχείου σε μορφή αφομοιώσιμη στο εδαφικό διάλυμα παρά την αναγκαία ποσότητα. Πολλές φορές η επί πλέον ποσότητα του στοιχείου και για ορισμένα στοιχεία φθάνει στα όρια της τοξικότητας. Η ποσοστιαία αναλογία των Θ.Σ διαφέρει σημαντικά μεταξύ των καλλιεργειών όταν αυτές αναπτύσσονται στο ίδιο έδαφος, αλλά και για την ίδια καλλιέργεια πάνω σε διαφορετικά εδάφη.

4 Ο ρόλος κάθε θρεπτικού στοιχείου στην ανάπτυξη των φυτών
Τα ανόργανα στοιχεία απαρτίζουν το 1,5% του νωπού βάρους των φυτών. Το γεγονός ότι ένα θρεπτικό στοιχείο βρίσκεται στο φυτό, δεν σημαίνει ότι διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη ζωή του. Αυτό συμβαίνει γιατί οι μηχανισμοί απορρόφησης δεν μπορούν πολλές φορές να κάνουν επιλογή μεταξύ θρεπτικών στοιχείων. Άζωτο: Αυτό είναι το 4ο πιο συχνά απαντώμενο στοιχείο. Έτσι οι πρωτεΐνες περιέχουν 18% Ν. Το Ν απορροφάται και μέσα στο φυτό ανάγεται και ενσωματώνεται σε διάφορα συστατικά του φυτού. Το Ν είναι συστατικό των αμινοξέων, συνενζύμων, νουκλεοτιδίων, πουρινών πυριμιδινών και της χλωροφύλλης. Από το Ν των φύλλων το 70% βρίσκεται στους χλωροπλάστες. Το NO3-, αυξάνει τη δραστηριότητα του ενζύμου νιτρική αναγωγάση. Η αμμωνιακή μορφή μπορεί να προκαλέσει τοξικότητα. Έτσι κάθε μόριο χλωροφύλλης φέρει κεντρικό άτομο Mg γύρω από το οποίο τοποθετούνται 4 δακτύλιοι πυρολίου.

5 Φώσφορος: Είναι συστατικό των ενώσεων υψηλής ενέργειας, όπως ΑΤΡ, φωσφολιπιδίων, νουκλεϊκών οξέων, νουκλεοτιδίων, συνενζύμων, μυοινοσιτόλης, και φυτικού οξέος, (φυτίνη), που είναι άλας της μυοινοσιτόλης με Ca και Mg. Ο Ρ είναι ρυθμιστής του pΗ του κυττάρου, επηρεάζει την καταβολή των αναπαραγωγικών οργάνων και την αύξηση της ρίζας. Στο εδαφικό διάλυμα απαντάται σε 3 μορφές ανάλογα με το pΗ. Κάλιο : Διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό των υδατανθράκων και στη σύνθεση του αμύλου. Επίσης είναι ενεργοποιητής ενζύμων, (ιμβερτάσης, πυρουβικής κινάσης,), ρυθμίζει το άνοιγμα των στοματίων, είναι απαραίτητο για την αύξηση των μεριστωμάτων, βελτιώνει την ποιότητα των καρπών και αυξάνει την αντοχή στις ασθένειες.

6 Ασβέστιο: Είναι δυσκίνητο στοιχείο και βρίσκεται σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις στα φύλλα. Διαδραμματίζει ρόλο στο σχηματισμό των κυτταρικών τοιχωμάτων και τη σύνθεση πρωτεΐνης. Είναι ενεργοποιητής ενζύμων, ασκεί σημαντική επίδραση στη διαίρεση των κυττάρων, το σχηματισμό της μιτωτικής ατράκτου και την ανάπτυξη των μεριστωμάτων. To Ca είναι ρυθμιστής του pΗ, εξουδετερώνει τα δυσμενή αποτελέσματα των υψηλών συγκεντρώσεων άλλων στοιχείων, είναι απαραίτητο για τη φύτρωση της γύρης και την επιλεκτικότητα και ημιπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών κατά την απορρόφηση θρεπτικών στοιχείων. Η ικανότητα του DNA να σχηματίζει σύμπλοκα με το Ca μπορεί να εξηγήσει την ανωμαλία των χρωμοσωμάτων με έλλειψη Ca. Μεταξύ των ενζύμων που ενεργοποιούνται από το Ca περιλαμβάνονται η α-α-μυλάση και η ΑΤΡάση. Επίσης το Ca παίζει σημαντικό ρόλο στην επικοινωνία των κυττάρων μεταξύ τους.

7 Μαγνήσιο: Αποτελεί μέρος του μορίου της χλωροφύλλης, είναι ενεργοποιητής ενζύμων του κύκλου των τρικαρβοξυλικών οξέων και παίζει ρόλο στη σύνθεση ελαίου. Έλλειψη του επηρεάζει τα μιτοχόνδρια και τα ριβοσώματα. Θείο: Είναι συστατικό των αμινοξέων κυστίνης, κυστεΐνης, μεθειονίνης καθώς και της θειαμίνης, βιοτίνης, συνενζύμου Α και φερρεδοξίνης. Προϊόντα με οσμή, όπως κρεμμύδια και μουστάρδα, περιέχουν S. To S είναι ενεργοποιητής ενζύμων, όπως παπαΐνη, βρομελίνη και. φυκίνη. Το ιόν ανάγεται προκειμένου να χρησιμοποιηθεί από τα φυτά. Σίδηρος: Δρα καταλυτικά στη σύνθεση της χλωροφύλλης και είναι συστατικό των σιδηροπρωτεϊνών, των κυτοχρωμάτων, της φερρεδοξίνης, της καταλάσης και της περοξιαδάσης. Επίσης είναι συστατικό της νιτρικής και νιτρώδους αναγωγάσης. Προσλαμβάνεται από τα φυτά ως Fe2+ . Ο Fe3+ δεν προσλαμβάνεται από τα φυτά.

8 Μαγγάνιο: Είναι ενεργοποιητής των ενζύμων του κύκλου των τρίκαρβυξυλικών οξέων, της αργινάσης, των οξειδοαναγωγικών ενζύμων κ.λ.π.. Επίσης παίζει ρόλο στο φωτοσύστημα II, στις αντιδράσεις που απελευθερώνουν Ο2. Ψευδάργυρος Είναι απαραίτητος για τη σύνθεση της τρυπτοφάνης. Είναι συστατικό των μεταλλοενζύμων και των αφυδρογονασών (αλκοολική αφυδρογονάση, αφυδρογανάση του γλουταμικού οξέος, αφυδρογονάση του L-γαλακτικοΰ οξέος κ.λ.π.). Χαλκός Ο χαλκός ασκεί τις εξής δράσεις: Αναστολή της αντίδρασης Hill, αναστολή της φωτοφωσφοριλίωσης, και της δράσης του ενζύμου PEP καρβοξυίάση, αναστολή σύνθεσης χλωροφύλλης και μείωση σύνθεσης πρωτεΐνης.

9 Μολυβδαίνιο: Είναι απαραίτητο για την αφομοίωση του Ν στα φυτά. Είναι συστατικό των ενζύμων οξειδάση αλδεϋδης, οξειδάση ξανθίνης, νιτρογενάση και νιτρική αναγωγάση. Η χημεία του Μο σε αντίθεση με άλλα μέταλλα είναι χημεία ανιόντος. Το Μο είναι πολύ ευκίνητο στην ηθμώδη μοίρα και η μορφή ΜοΟ42- είναι η κυρίαρχη ιονική μορφή στον ανιόντα χυμό. Βόριο Είναι το μοναδικό μη μέταλλο από τα ιχνοστοιχεία. Το βόριο διευκολύνει τη μεταφορά των σακχάρων μέσω των μεβρανών και λαμβάνει μέρος στο μεταβολισμό νουκλεϊκών οξέων. Είναι δυσκίνητο στοιχείο.

10 Αφού είναι γνωστά τα απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών στοιχεία, είναι αναγκαίο να εξακριβωθεί, η μορφή υπό την οποία τα στοιχεία αυτά προσλαμβάνονται, από τα φυτά και να μελετηθούν ου συνθήκες κάτω από τις οποίες τα θρεπτικά αυτά στοιχεία βρίσκονται στο έδαφος. Υπό ποιά μορφή προσλαμβάνονται ? Από τα μακροστοιχεία: Ν, Ρ, Κ, Ca, Mg και S. Τα Κ, Ca και Mg προσλαμβάνονται ως κατiόντα: K+ , Ca2+ , Mg2+. Ο P, προσλαμβάνεται ως ανιόντα : HPO ή H2PO4- To S, προσλαμβάνεται ως ανιόντα: SO ή SO42- Tο Ν προσλαμβάνεται τόσο ως νιτρικό ανιόν: NO3- , όσο και ως αμμωνιακό κατιόν: NH4+ , σε μικρά δε ποσά ως νιτρώδες ανιόν: NO2- O C ως CO3- , HCO3 - Το νερό ως Η+ , ΟΗ- .

11 Τα Fe, Cu, Zn, Mn προσλαμβάνονται ως κατιόντα: O Fe ως Fe2+ (Fe3+ )
Από τα ιχνοστοιχεία: Τα Fe, Cu, Zn, Mn προσλαμβάνονται ως κατιόντα: O Fe ως Fe2+ (Fe3+ ) Ο Cu, ως Cu2+, Ο Zn, ως Zn2+ , και Το Mn ως Mn2+ (Mn3+ ) To Β ως ΒΟ33-, Η2ΒΟ3-, ΗΒΟ32- , Β4Ο7- Το Mo ως ΜοΟ42- Το Cl ως Cl- Το Na ως Na+

12 Υπό ποια μορφή τα διάφορα Θ.Σ προσλαμβάνονται από τα φυτά
Υπό ποια μορφή τα διάφορα Θ.Σ προσλαμβάνονται από τα φυτά

13

14 Αυτές είναι οι μορφές που τα Θ
Αυτές είναι οι μορφές που τα Θ.Σ θα πρέπει να βρίσκονται στο διάλυμα για να μπορεί η ρίζα του φυτού να τα παραλάβει. Τα ερωτήματα είναι: Πώς δημιουργούνται αυτές οι μορφές ? Ποιά συστατικά του εδάφους (φορτισμένα σωματίδια, ορυκτά, οργανικά σύμπλοκα, ενώσεις των στοιχείων, άλατα των στοιχείων) ελέγχουν τις συγκεντρώσεις τους στο εδαφικό διάλυμα. Ποιά εδαφικά περιβάλλοντα (pH, βιολογική δραστηριότητα) καθορίζουν : πρώτον την δυνατότητα ύπαρξης του Θ.Σ σε αφομοιώσιμη μορφή του, και δεύτερον το επίπεδο συγκέντρωσης και μάλιστα στα όρια της επάρκειας.

15 Πάντα υπάρχει στο πίσω μέρος του μυαλού μας η σκέψη ότι:
το κάθε θρεπτικό στοιχείο προσπαθεί κάθε φορά να ικανοποιήσει ισορροπίες (Χημικές, βιολογικές) μεταξύ: των πηγών ΠΡΟΕΛΕΥΣΗΣ του (διάφορες ενώσεις που συμμετέχει), και των πηγών που ΚΑΤΑΝΑΛΩΝΕΤΑΙ (φυτά, κατακρύμνυση του σε δισδυάλυτα άλατα, αδρανοποιησή του στους μικροοργανισμούς, έκπλυση του). ΕΤΣΙ ΤΟ Θ.Σ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΜΕΣΑ ΣΕ ΕΝΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΟΥ ΚΑΘΕ ΣΤΙΓΜΗ ΜΕΤΑΒΑΛΛΕΤΑΙ ΚΑΙ ΑΥΤΌ ΚΙΝΗΤΑΙ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΜΙΑ ή ΤΗΝ ΑΛΛΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΤΩΝ ΧΗΝΙΚΩΝ ΙΣΟΡΡΟΠΙΩΝ ΠΟΥ ΕΠΙΒΑΛΛΟΝΤΑΙ ΚΑΘΕ ΦΟΡΑ ΑΠΌ ΝΟΜΟΥΣ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΦΥΣΗΣ

16 Η διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων στα φυτά (από πού διατίθενται τα Θ.Σ στο φυτό ? )
Η ανάπτυξη των φυτών εξαρτάται από τις εισροές των Θ. Σ τόσο από το έδαφος όσο και από την ατμόσφαιρα. Τα στοιχεία που συμμετέχουν για την δημιουργία των φυτικών ιστών και ουσιών λαμβάνονται με τους ακόλουθους τρόπους. Ο C και το O2 παίρνονται από το CO2 στην ατμόσφαιρα, με την φωτοσύνθεση στα φύλλα. To H και το Ο2 προσλαμβάνονται σαν νερό μέσα από το ριζικό σύστημα Το K, Ca, Mg προσλαμβάνονται από τις ρίζες μέσα από την εδαφική διάλυση σαν κατιόντα Κ+, Ca2+ και Mg2+. To N, P, και S προσλαμβάνονται σαν ανιόντα από την εδαφική διάλυση. Το άζωτο επίσης προσλαμβάνεται έμμεσα από την ατμόσφαιρα μέσο της Ν-δέσμευσης. Άλλα στοιχεία επίσης προσλαμβάνονται μέσω της εδαφικής διάλυσης Γενικώς η ποσοτική σειρά πρόσληψης σε φθίνουσα τάξη είναι Ν ≥ K > Ca > Mg ≥ P > S Αλλά με μεγάλη διακύμανση μεταξύ των καλλιεργειών

17

18 To αέριο άζωτο (N ) δεσμεύεται στο έδαφος από τα βακτήρια και εν συνεχεία ανοργανοποιείται και φθάνει στην εδαφική διάλυση υπό μορφή NH4+ και NO3-. Τα φυτικά υπολείμματα που εισέρχονται στο έδαφος γρήγορα αφήνουν K+, Ca2+, και Mg2+, αλλά πολύ αργά αφήνουν P, S και N μέσω της ανοργανοποίησης, με μεγάλες ποσότητες να αποθηκεύονται στην Οργανική ουσία του εδάφους (βλέπε παρακάτω εικόνα). Τα ορυκτά της αργίλου, τα οξείδια του Fe και Al και η οργανική ουσία προσδίδουν στο έδαφος τις εναλλακτικές Ιδιότητες και τα κατιόντα Κ, Ca και Mg κλπ. Κρατούνται σαν ανταλλάξιμα κατιόντα και ρυθμίζουν την συγκέντρωση τους στην εδαφική διάλυση. Ο P κρατείται στις επιφάνειες των οξειδίων του Fe και Al καθώς επίσης και σαν ίζημα (precipitate), στα ορυκτά του Φωσφόρου. Η αποδέσμευσή του με εκρόφηση (desorption) ή με διαλυτότητα (dissolution), ρυθμίζει την συγκέντρωσή του στο εδαφικό διάλυμα. Τα SO42+ ιόντα κρατούνται στις επιφάνειες των οξειδίων του Fe και Al στα όξινα εδάφη και ρυθμίζει την συγκέντρωσή του στο εδαφικό διάλυμα. Τα περισσότερα από τα SO42+ ιόντα είναι ελεύθερα στην εδαφική διάλυση στα ουδέτερα εδάφη. Στα αλκαλικά εδάφη των ξηρών εδαφών (arid soils) τα SO42+ ιόντα που είναι μέρος του μορίου του γύψου μπορεί να διαλυθούν για να διατηρήσουν την συγκέντρωση στην εδαφική διάλυση

19

20 Το άζωτο κρατείται επίσης προσωρινά σαν ανταλλάξιμο κατιόν NH4+
Το άζωτο κρατείται επίσης προσωρινά σαν ανταλλάξιμο κατιόν NH4+. ‘Όταν αυτό νιτροποιειθεί, όλο τα NO3- είναι ελεύθερα στην εδαφική διάλυση εκτός σε εκείνα τα εδάφη που εμφανίζουν Ικανότητα Ανταλλαγής Κατιόντων (ΙΑΑ), και τα οποία συγκρατού ανταλλάξιμο NO3-. Ενώσεις (κυρίως αξείδια ) του N και S μαζί με άλατα του Ca2+, Mg2+, και K+, εισέρχονται στην εδαφική διάλυση μέσω της βροχής ή από την ξηρά απόθεση των αιωρούμενων σωματιδίων της ατμόσφαιρας. Θα ξεκινήσουμε τον εφοδιασμό του φυτού με το Κάλιο, Ασβέστιο και Μαγνήσιο διότι κατανοώντας τις απλές αρχές που διέπουν αυτόν το εφαοδιασμό μπορούμε να κατανοήσουμε περισσότερο σύνθετα συστήματα.

21 ΔΙΑΘΕΣΙΜΟΤΗΤΑ Κ+ Για ευκολία, οι διάφορες μορφές καλίου στο έδαφος μπορούν να ταξινομηθούν με βάση την διαθεσιμότητα σε τρείς ομάδες: Μη διθέσιμο Βραδέως διαθέσιμο Ευκόλως διαθέσιμο Μολονότι το πλείστον του εδαφικού καλίου απαντά στην πρώτη μορφή, οι δύο τελευταίες μορφές είναι πρακτικά οι πιο σημαντικές. Αυτό απεικονίζεται στα κατωτέρω διαγράμματα.

22

23

24 Μη διαθέσιμο κάλιο: 90-98% αυτού που υπάρχει στο έδαφος
Οι τάσεις ισορροποίας που παρουσιάσθηκαν είναι ζωτικής σημασίας στην πράξη ειδικά όταν αναφερόμαστε με το βραδέως και ευκόλως διαθέσιμο κάλιο. Μια βραδεία αλλαγή από την μία στην άλλη μορφή καλίου πάντα συμβαίνει. Αυτό καθοιστά δυνατή την δέσμευση (fixation) του καλίου και την διατήρηση (προστασία από την έκπλυση) του διαλυτού καλίου που προστίθεται με τα λιπάσματα και την εν συνεχεία βραδεία αποδέσμευσή του και την μετάπτωσή του σε ευκόλως αφομοιώσιμη μορφή όταν αυτή μειώνεται στο σύστημα. Μη διαθέσιμο κάλιο: % αυτού που υπάρχει στο έδαφος ΠHΓΕΣ-ΑΠΟΘΗΚΕΣ K+ : Άστριοι (feldspars) και Μαρμαρυγίες (micas) Αυτά τα ορυκτά είναι ανθεκτικά στην αποσάθρωση και πιθανώς εφοδιάζουν με σημαντικές ποσότητες Κ κατά την διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου. Το Κ βαθμιαία απελευθερώνεται σε περισσότερο διαθέσιμες μορφές μέσω της δράσης ορισμένων διαλυτών όπως μια διάλυση με ανθρακικό οξύ. CO2 + H2O H2CO3

25 Ευκόλως διαθέσιμο κάλιο: 1-2% της ολικής ποσότητας του καλίου σε ένα
Ευκόλως διαθέσιμο κάλιο: 1-2% της ολικής ποσότητας του καλίου σε ένα συνιθισμένο έδαφος Υπάρχει στο έδαφος σε δύο μορφές: - Κ+ στην εδαφική διάλυση - Κ+ σε ανταλλάξιμη (-ve charged surfaces) Από το: Ευκόλως διαθέσιμο κάλιο το 90% είναι το ex-K+. To K στην εδαφική διάλυση εύκολα απορροφάται από τα φυτά και φυσικά υπόκειται και στον στον κίνδυνο της έκπλυσης. Το ex-K+ και εκείνο της εδαφικής διάλυσης βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία. Αυτή η κατάσταση έχει μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον. Μια απορρόφηση του Κ από την εδαφική διάλυση από την ρίζα του φυτού ΔΙΑΤΑΡΑΣΕΙ την ισορροπία. Έτσι για να διατηρηθεί η ισορροπία μια ποσότητα καλίου από το ex-K αμμέσως μετακινείται στην εδαφική εδφαική διάλυση και νέα ισορροπία δημιουργείται. Από την άλλη μεριά, όταν προσθέτουμε λιπάσματα Κ+, συμβαίνει το αντίθετο.

26 Ανάμεσα στις δύο αυτές ακραίες για το Κ+ καταστάσεις είναι το:
Βραδέως διαθέσιμο Κ+

27

28 μη ανταλλάξιμο Κ+ και δεν είναι υπό αυτή την μορφή διαθέσιμο στα φυτά.
Στην παρουσία ορυκτών όπως Βερμικουλίτη και άλλων αργιλικών ορυκτών του τύπου 2:1 το Κ+ των λιπασμάτων ΌΧΙ μόνον προσρροφάται σαν ex-K αλλά και καθίσταται αδρανοποιείται (fixed) από τα εδαφικά κολλοειδή. Και δεν είναι μόνο το κάλιο που αδρανοποιείται μέσα στο κρυσταλικό πλέγμα αυτών των ορυκτών. Παρόμοια συμπεριφορά έχει και το ΝΗ4+ ιόν το οποίο πάει και κάθεται μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα αυτών των διαστελλόμενων ορυκτών και αποτελεί στην συνέχεια μέρος του κρυστάλλου. Το Κ+ σε αυτή την κατάσταση δεν μπορεί να αντικατασταθεί από τις συνήθεις μεθόδους εκχύλισης ανταλλαξίμων κατιόντων και συνεπώς αναφέρεται ως: μη ανταλλάξιμο Κ+ και δεν είναι υπό αυτή την μορφή διαθέσιμο στα φυτά. Αυτή όμως η μορφή είναι σημαντική διότι είναι η μορφή που το κάλιο των λιπασμάτων βρίσκει με το μηχανισμό αυτό προστασία, κυρίως από την έκπλυση. Θα πρέπει εδώ να τονίσουμε ότι αυτή η μορφή βρίσκεται συνεχώς σε ισορροπία με τις διαθέσιμες μορφές και συνεπώς δρά σαν μια σημαντική αποθήκη βραδέως διαθεσίμου Κ+. Για να δούμε την δομή αυτών των ορυκτών

29 Εδαφικά κολλοειδή: Πυριτικοί Άργιλλοι
Kαολινίτης Mοντμοριλονίτης

30 Φορτία Μόνιμο pH εξαρτώμενο (όχι-μόνιμο) Ισόμορφες αντικαταστάσεις
οι θραυσιγενείς ακμές Al-OH + OH ↔ Al- O- + H2O (μη φορτισμένο) (- φορτισμένο) C-OH + OH ↔ C- O- + H20

31 Πηγές φορτίου στα κολλοειδή
Σταθερό ή μόνιμο φορτίο Αρνητικό φορτρίο αντικαταστάσεις: Mg+2 αντικαθιστά το Al+3, Al+3 αντικαθιστά το Si+4 ( Montmorillonite, Illite, zeolite, and etc.) Θετικό Φορτίο - αντικαταστάσεις: Al+3 αντικαθιστά Mg+2, Al+3 αντικαθιστά Fe+2 Μεταβλητό ή εξαρτώμενο από το pH φορτίο > Al-OH + OH ↔ >Al –O- + H2O (θραυσιγενείς ακμές) - C-OH + OH- ↔ -C-O- + H2O ( Οργανικά) > Al-OH + H+ ↔ >Al –OΗ2 + Kaolinite, humus, Al/Fe oxides

32 B 32

33

34 Ένα τέτοιο σύστημα ανταλλαγής ιόντων μπορούμε να το παρακολουθήσουμε και να το περιγράψουμε για μια αλληλουχία καταστάσεων που περνά. Σ’ αυτές τις καταστάσεις αλλάζει τόσο η ποσοστιαία σύνθεσή του όσο η ικανότητά του να ανταποκρίνεται γρήγορα στις νέες ισορροπίες που επιβάλλονται από τις εισροές και εκροές των ανταλλαξίμων κατιόντων δηλαδή την δυναμική του. Η παρακολούθηση της δυναμικής του γίνεται με την δημιουργία των καμπυλών Q/I και η περιγραφή της ισορροπίας σε κάθε νέα κατάσταση που διαμορφώνεται με την εξίσωση ανταλλαγής, τύπου GAPON equation.

35

36

37 Συμπερασματικά ένα τέτοιο σύστημα προσπαθεί κάθε φορά να προσαρμοσθεί σε μια νέα κατάσταση ισορροπίας βρισκόμενο κάτω από την επήρεια μιάς σειράς παραγόντων όπως αυτοί του σχήματος

38 Η περίπτωση φωσφόρου Οι επιφάνειες των εδαφικών συστατικών που αντιλαμβάνονται τις μεταβολές της σύνθεσης της εδαφικής διάλυσης είναι. οι φορτισμένες επιφάνειες των αργιλικών ορυκτών που φέρουν μόνιμο αρνητικό ή θετικό φορτίο Οι θραυσιγενείς επιφάνειες αυτών των ορυκτών που το φορτίο τους είναι εξαρτώμενο από το pH Οι επιφάνειες των οργανικών συστατικών που έχουν καρβοξιλικές και φαινολικές ομάδες Οι επιφάνειες των οξειδίων του Fe και Al και δευτερευόντως των άλλων στοιχείων Οι ενώσεις των στοιχείων (σύνθετων και απλών). Απλά άλατα

39 D Α

40 B

41 B

42 B

43 C

44 C + D

45 Figure 2. 5 Layer arrangement and charge of gibbsite
Figure 2.5 Layer arrangement and charge of gibbsite. (a) The gibbsite crystal; (b) the development of charge D

46 Ανόργανες ενώσεις του Ca με Φώσφορο που συχνά απαντιούνται στα εδάφη με την σειρά αυξανόμενης διαλυτότητας E

47 όσο και με χημικούς δεσμούς
Τα διάφορα θρεπτικά στοιχεία συγκρατούνται πάνω στις διάφορες εδαφικές επιφάνειες τόσο με δυνάμεις ηλεκτροστατικές (Θετικό + / αρνητικό-) όσο και με χημικούς δεσμούς Η πρώτη περίπτωση αφορά κυρίως το κάλιο και το Νάτριο που δεν σχηματίζουν γενικώς δυσδιάλυτα άλατα ενώ η δεύτερη το Φώσφορο ο οποίος δεσμεύεται ισχυρώς στις υδροξυλικές ομάδες των θραυσιγενών ακμών των αργιλοπυριτικών ορυκτών και εκείνων υδροξειδίων του Fe και Al. Επί πλέον ο Φώσφορος μπορεί να σχηματίζει διάφορης διαλυτότητος άλατα ανάλογα με το pH, ή να κατακρημνίζεται σε σχεδόν πρακτικά αδιάλυτα άλατα, όπως αυτά του Ca. Στην τελευταία αυτή περίπτωση μπορεί να συμπεριλάβουμε και την συμπεριφορά του Ca και Mg τα οποία μπορούν να μειωθούν τόσο πολύ στην εδαφική διάλυση λόγω κατακρήμνισης τους ώστε να μην υπάρχουν υπό μορφή διαθέσιμη για τα φυτά μολονότι το έδαφος περιέχει ενώσεις και ορυκτά που τα φέρουν.

48 Τα ανιόντα του εδαφικού διαλύματος που δημιουργούν τους δεσμούς είναι τα ιόντα:
F-, H2PO4-, HMoO4-, HSeO3-, H2BO3-, H3SiO4-, HCO3-.

49

50 Ποσότητες φωσφόρου στο έδαφος

51 Ο φώσφορος που υπάρχει κάθε στιγμή στην εδαφική διάλυση προκύπτει από τις χημικές ισορροπίες που επιβάλλονται από τις διάφορες ενώσεις στις οποίες λαμβάνει μέρος ο φώσφορος. Το pH του εδάφους καθορίζει σε σημαντικό βαθμό το είδος των ιόντων του φωσφόρου που απαντούν στην εδαφική διάλυση και οι επιφάνειες δέσμευσής του την συγκέντρωση του P στο εδαφικό διάλυμα.

52 Η παρακολούθηση της δυναμικής του P να ανταποκρίνεται στις αλλαγές της συγκέντρωσης στο εδαφικό διάλυμα, για τύπο εδάφους απεικονίζεται με τις ισόθερμες καμπύλες φωσφόρου Σχέση μεταξύ του παράγοντα ένταση Φωσφόρου(= P στην εδαφική διάλυση και του παράγοντα ποσότητα (= P προσροφημένος στα στερεά συστατικά σε ισορροπία με το Φώσφορο στην εδαφική διάλυση) σε δύο εδάφη Α και Β. Το έδαφος A μπορεί να είναι ένα αμμώδες έδαφος με χαμηλή ικανότητα των ενώσεών του να δεσμεύουν Φώσφορο., Ενώ το έδαφος Β είναι ένα βαρύ έδαφος με αρκετές ποσότητες ενώσεων του Fe, Al, Mn, or Ca που κρατά τον Φώσφορο σε σχετικά μη αφομοιώσιμες μορφές, [a) Για να πετύχουμε ένα δεδομένο επίπεδο P στην εδαφική διάλυση (ένταση P), μια πολύ μεγαλύτερη ποσότητα P πρέπει να είναι παρούσα στο έδαφος Β από ότι στο Α

53 The effect of clay content on the percent recovery of fertilizer phosphorus by seven crops grown on four calcareous soils. Soils with higher clay contents tended to fix the phosphorus in forms not readily available to the crop plants

54 The effect of added organic matter (manure) on the soluble phosphorus level of soil at pH 7.2.
As the manure decomposed, organic acids were released that formed stable complexes with iron and aluminum compounds and also affected the' solubility of calcium phosphates.

55

56

57

58

59 FIGURE How relatively soluble phosphates are rendered unavailable by compounds such as hydrous oxide, [a) The situation just after application of a soluble phosphate. The root hair and the hydrous iron oxide particle are surrounded by soluble phosphates, [b) Within a very short time most of the soluble phosphate has reacted with the surface of the iron oxide crystal. The phosphorus is still fairly readily available to the plant roots since most of it is located at the surface of the particle where exudates from the plant can encourage exchange, [c] In time the phosphorus penetrates the crystal and only a small portion is found near the surface. Under these conditions its availability is low.

60 Συμπερασματικά ένα τέτοιο σύστημα προσπαθεί κάθε φορά να προσαρμοσθεί σε μια νέα κατάσταση ισορροπίας βρισκόμενο κάτω από την επήρεια μιάς σειράς παραγόντων όπως αυτοί του σχήματος

61

62

63