Το Μαγγάνιο (Mn) στο έδαφος

Το Mn είναι το δέκατο σε σειρά αφθονίας ανόργανο στοιχείο που απαντάται στα ανώτερα στρώματα του στερεού φλοιού της γης. Οι υψηλές συγκεντρώσεις του Mn στα πετρώματα (350-2000 mg Kg^-1) οφείλονται όχι μόνο στο ότι αποτελεί βασικό δομικό συστατικό για περισσότερα από 250 ορυκτά, αλλά κυρίως στην ικανότητα του Mn⁺² να αντικαθιστά διάφορα άλλα ιόντα, όπως ο Fe⁺² και το Mg⁺², σε άλλα ορυκτά. Μάλιστα, η παρουσία του Mn στα πετρώματα σχετίζεται άμεσα με την περιεκτικότητά τους σε σιδηρομαγνησιούχα ορυκτά, ανεξάρτητα από τον τύπο του πετρώματος (πυριγενές, ιζηματογενές ή μεταμορφωσιγενές). Έτσι, εδάφη που αναπτύχθηκαν από πλούσια σε Fe και Mg πυριγενή πετρώματα (> 1000 mg Mn Kg^-1) ή από επίσης πλούσιους σε Fe και Mg ιζηματογενείς αργιλλικούς σχιστόλιθους (600 mg Mn Kg^-1), είναι πιθανότερο να περιέχουν περισσότερο Mn από ότι τα εδάφη εκείνα που προέκυψαν από γρανίτες (400 mg Mn Kg^-1) ή ψαμμίτες (170 mg Mn Kg^-1) (γρανίτης: πυριγενές πέτρωμα, ψαμμίτης: ιζηματογενές πέτρωμα) (Gilkes και McKenzie, 1988).

Κατά την αποσάθρωση των πρωτογενών ορυκτών των πετρωμάτων το Mn οξειδώνεται υπό την επίδραση των ατμοσφαιρικών συνθηκών, με αποτέλεσμα το σχηματισμό οξειδίων του Mn, που στη συνέχεια ιζηματοποιούνται ξανά και συσσωρεύονται υπό μορφή δευτερογενών ορυκτών. Γενικότερα, η πολυσύνθετη ορυκτολογική και χημική συμπεριφορά του Mn οδηγεί στο σχηματισμό πλήθους οξειδίων και υδροξειδίων, ενώσεων που προσδίδουν σε αρκετές περιπτώσεις χαρακτηριστικό χρώμα στα εδάφη (Kabata-Pendias και Pendias, 2001). Σύμφωνα με τον Norrish (1975), το επικρατέστερο από τα οξείδια του Mn στα όξινα και στα ουδέτερα εδάφη είναι ο λιθιοφωρίτης (lithiophorite, (Al,Li)MnO₂(OH)₂), ενώ στα αλκαλικά εδάφη ο μπιρνεσίτης (birnessite, Na_0,7Ca_0,3Mn₇O₁₄2,8H₂O). Σε μικρότερο βαθμό συναντώνται βεβαίως και άλλες κρυσταλλικές μορφές των οξειδίων του Mn, όπως ο πυρολουσίτης (pyrolusite, βMnO₂), ο μαγγανίτης (manganite, γMnOOH) και ο χαουσμανίτης (hausmannite, Mn₃O₄). Τα οξείδια και τα υδροξείδια του Mn στα εδάφη εμφανίζονται συνήθως ως επικαλύψεις των τεμαχιδίων του εδάφους ή ως επικαλύψεις των πόρων του εδάφους ή τέλος ως συμπαγείς σφαιρικές μάζες διαφόρων μεγεθών (Kabata-Pendias και Pendias, 2001). Το μικρό μέγεθος των κρυστάλλων των οξειδίων και των υδροξειδίων και κατά συνέπεια η μεγάλη ειδική επιφάνειά τους, σε συνδυασμό με την ύπαρξη αρνητικών φορτίων σε αυτήν, φαίνεται να ευθύνονται για την υψηλή συσχέτιση που υπάρχει μεταξύ των συγκριμάτων (concretions) του Mn και των συγκεντρώσεων διαφόρων βαρέων μετάλλων που υπάρχουν σε αυτά (Co, Ni, Mo, Cu, Zn, Pb και Ba) (Bartlett, 1986). Ο ίδιος λόγος εξηγεί επίσης την ύπαρξη υψηλών συγκεντρώσεων Mn στα συγκρίματα των οξειδίων και των υδροξειδίων του Fe, αλλά και αντίθετα, την έντονη παρουσία του Fe στα συγκρίματα των οξειδίων και των υδροξειδίων του Mn. Αξίζει να σημειωθεί ότι το φορτίο που φέρουν στις εξωτερικές τους επιφάνειες τα οξείδια και τα υδροξείδια του Mn δεν είναι μόνιμο αλλά εξαρτάται από το pH του εδάφους. Έτσι, σε pH κάτω από το ισοηλεκτρικό σημείο οι ενώσεις αυτές του Mn φέρουν περισσότερα θετικά φορτία και κατά συνέπεια είναι δυνατό να προσροφήσουν-δεσμεύσουν μεγάλες ποσότητες P. Αντίθετα, σε pH πάνω από το ισοηλεκτρικό σημείο το φορτίο τους είναι περισσότερο αρνητικό και κατά συνέπεια δεσμεύουν κατιόντα (Fe, Zn, Cu). Αξίζει να διευκρινιστεί ότι το ισοηλεκτρικό σημείο ποικίλει και εξαρτάται από το είδος του οξειδίου ή του υδροξειδίου, την καθαρότητά του και το βαθμό κρυστάλλωσής του (άμορφο ή κρυσταλλικό) (Σακελλαριάδης, 1992).   

Τα σθένη με τα οποία εμφανίζεται συνήθως το Mn στο έδαφος, στα πετρώματα και στα ορυκτά είναι τρία: +2, +3 και +4. Η μέση συγκέντρωση του Mn σε ένα έδαφος ανέρχεται στα 650 mg Kg^-1. Ειδικότερα, το μεγαλύτερο τμήμα του Mn που περιέχεται σε ένα έδαφος αντιστοιχεί στο ρόλο που επιτελεί ως δομικό συστατικό πλήθους πρωτογενών και δευτερογενών ορυκτών. Από το υπόλοιπο Mn του εδάφους, ένα τμήμα βρίσκεται στο εδαφικό διάλυμα, ένα  άλλο τμήμα είναι προσροφημένο στις επιφάνειες της οργανικής ουσίας και των ορυκτών, και ένα τρίτο τμήμα αντιπροσωπεύει την ποσότητα εκείνη του Mn που είναι ενσωματωμένη στην οργανική ουσία και σε διάφορους μικροοργανισμούς που ζουν και αναπτύσσονται εντός του εδάφους (Gilkes και McKenzie, 1988). Σημειώνεται ότι οι κυριότερες μορφές του Mn στα εδάφη, που είναι υπεύθυνες για την τροφοδοσία των ριζών των φυτών με Mn⁺², είναι τρεις: α) το ανταλλάξιμο Mn, β) το οργανικό Mn (δηλαδή εκείνο που είναι ενωμένο με την οργανική ουσία και τις ελεύθερες οργανικές ενώσεις του εδάφους) και γ) τα οξείδια και τα υδροξείδια του Mn (Marschner, 1988).

Κοινό χαρακτηριστικό των διαφόρων ενώσεων του Mn στο έδαφος είναι η ευκολία με την οποία οξειδώνονται και ανάγονται ανάλογα με τις συνθήκες που διαμορφώνονται κάθε στιγμή σε αυτό. Έτσι, οξειδωτικές συνθήκες οδηγούν σε ταχύτατη μείωση του διαθέσιμου για τα φυτά Mn. Αντίθετα, αναγωγικές εδαφικές συνθήκες αυξάνουν πάρα πολύ τις συγκεντρώσεις του διαθέσιμου Mn. Αξίζει να σημειωθεί ότι κατά την αναγωγή των οξειδίων του Mn χάνεται το αρνητικό φορτίο της επιφάνεια τους και κατά συνέπεια μειώνεται η ικανότητα του εδάφους να προσροφά κατιόντα. Παράλληλα, αυξάνεται η συγκέντρωση των δισθενών ιόντων του Mn στο εδαφικό διάλυμα και ως εκ τούτου αυξάνεται ο ανταγωνισμός μεταξύ του Mn και άλλων κατιόντων (Fe, Zn, Al, Cu, Ca, Mg) ως προς την κατάληψη των θέσεων εναλλαγής στα κολλοειδή της αργίλλου και στην οργανική ουσία (Kabata-Pendias και Pendias, 2001). Επομένως, όταν σε ένα έδαφος επικρατούν έντονα αναγωγικές συνθήκες αναμένεται όχι μόνο απότομη αύξηση του Mn⁺² στο εδαφικό διάλυμα, που σε αρκετές περιπτώσεις μπορεί να αποβεί μοιραία για κάποιες καλλιέργειες (τοξική επίδραση), αλλά και αύξηση των πιθανοτήτων απώλειας σημαντικών ποσοτήτων Mn και άλλων στοιχείων, μέσω έκπλυσης.

Οι πληροφορίες προέρχονται από την παρακάτω διδακτορική διατριβή, στο τέλος της οποίας μπορείτε να βρείτε αναλυτικά και τις αντίστοιχες βιβλιογραφικές αναφορές: Παπαδάκης Ι.Ε., 2004. Η Συμπεριφορά των Εσπεριδοειδών στο Μαγγάνιο. Διδακτορική Διατριβή. Τμήμα Γεωπονίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σελ. 245.

Για ακόμη περισσότερη δενδροκομική γνώση και ενημέρωση, επισκεφτείτε και εγγραφείτε στο κανάλι μου στο YouTube πατώντας εδώ!

Μοιραστείτε άμεσα αυτή την ανάρτηση με τους φίλους σας, μέσω Email, Twitter, Facebook, Pinterest ή WhatsApp, χρησιμοποιώντας ένα από τα χαρακτηριστικά εικονίδια που ακολουθούν ...