حاصلخیزی خاک های زراعی(رامین)
توان تولید و باروری خاک از فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژی خاک است. توازن پایدار این فرایندها به همراه مدیریت مناسب بهرهبرداری از خاک موجب تداوم باروری میشود؛ هر گونه اقدام در جهت بر هم زدن این تعادل اثراتی جبرانناپذیر به دنبال دارد. از طرفی افزایش جمعیت با نرخ بیش از 2درصد در درازمدت شرایطی ناپایدار به وجود خواهد آورد. در بسیاری از کشورها، برای 50 تا 100 سال آینده، تولیدات کشاورزی باید دست کم سالانه 3 درصد رشد داشته باشد. تحقق این اهداف نیاز به بهرهبرداری بیشتر از مواد غذایی خاک دارد. مشکل اساسی رسیدن به این مقدار رشد در تولیدات کشاورزی میباشد که در آن کمیت منابع محیط و ظرفیت تولید اراضی و منابع آبی حفظ شود. مدیریت پایدار منابع و کاربرد فناوری مناسب در ارتباط با بهرهوری از منابع آب و خاک و منابع غذایی باید به گونهای باشد که هدف فوق تحقق یابد.
اهمیت حاصلخیزی خاک: حاصلخیزی خاک توصیفکننده توانایی و قابلیت خاک برای تامین شرایط رشد پایا، بهینه و مطلوب گیاه است. در گذشته حاصلخیزی خاک، صرفاً تامین نیاز عنصری NPK بوده است. پس از آن اهمیت ماده آلی مورد توجه قرار گرفت و
سرانجام بحث ریزمغذیها مطرح شد. سپس سیستم دینامیکی زیستی (Biodynamic System) مورد بررسی قرار گرفت که توسط دانشمندی آلمانی به نام Roudolph Steuner ارائه شد و کشاورزی به عنوان یک سیستم پایدار درون اکوسیستم معرفی گردید و نام آن از واژه یونانی «بیو» که به معنی «انرژیزیستی» است، گرفته شده است. در این سیستم جانوران به عنوان یک قسمت از اکوسیستم کشاورزی در نظر گرفته شدهاند. استانداردهای بیودینامیک محدودتر از کشاورزی آلی بود و در کشاورزی بیودینامیک متدهایی شبیه به هومیوپاتی کنونی رایج بوده است و سرانجام بحث کشاورزی آلی مطرح شد (Smith ، 2002).
هر چند استفاده از کودهای معدنی ظاهراً سریعترین و مطمئنترین راه برای تامین حاصلخیزی خاک به شمار میرود، لیکن هزینههای زیاد مصرف کود، آلودگی و تخریب محیط زیست و خاک، نگرانکننده است. بنابراین، استفاده کامل از منابع گیاهی غذایی قابل تجدید موجود (آلی و بیولوژیکی) به همراه کاربرد بهینهای از مواد معدنی، نقش مهمی در جهت حفظ باروری، ساختمان و فعالیتحیاتی خاک ایفا میکند. در ایران با اقلیم غالب خشک و نیمه خشک نه تنها خاکها عموماً از نظر مواد آلی فقیر بوده (کمتر از یک درصد) بلکه به جهت بالا بودن دما، ثابت نگهداشتن و حفظ مقدار ماده آلی خاک بسیار دشوار میباشد.
شکل 1- دشواری حفظ مواد آلی در خاکهای زراعی مناطق خشک و نیمه خشک (Laegried و همکاران، 1999).
علاوه بر آن با توجه مشکل یارانهای کودهای شیمیایی، هدف دستیابی به افزایش عملکرد هکتاری، علاوه بر ترمیم مواد آلی خاکها میباشد که مستلزم حمایتهای عملی دولت و نیازمند عزم ملی میباشد چرا که علاوه بر ترویج فرهنگ مصرف کودهای آلی در کشاورزی، نیاز به تولید انبوه این کودها میباشد.
l سلامت و کیفیت خاک: مواد آلی به علت اثرات سازندهای که بر خصوصیات فیزیکی (پایداری خاکدانهها)، شیمیایی (افزایش ظرفیت نگهداری عنصری) و بیولوژیکی (اکتیویته بیوماس میکروبی) دارد، به عنوان رکن باروری خاک شناخته شده است. به طور خلاصه نقش ماده آلی در تامین سلامت و کیفیت خاک را میتوان به شرح زیر بیان داشت:
1ـ منبع کربن و انرژی برای میکروارگانیسمهای خاک، 2ـ منبع عناصر غذایی نظیر نیتروژن، گوگرد، فسفر و … ، 3ـ پایداری و نگهداری ذرات خاک به عنوان خاکدانه یا خاک واحد و کاهش خطر فرسایش خاک، 4ـ توسعه تخلخل خاک و افزایش ظرفیت نگهداری هوا و آب و تسهیل توسعه و رشد ریشهای، 5ـ حفظ و ابقای عناصر غذایی و جلوگیری از هدررفت آنها با افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) و ظرفیت تبادل آنیونی (AEC)، 6ـ جلوگیری از فشردگی و تراکم خاک با پائین نگهداشتن وزن مخصوص ظاهری و ممانعت از ایجاد قشرها و پوستههای سخت، ترک و گسل، 7ـ افزایش قابلیت خاکورزی و تغییر در خصوصیات خاک مثل کاهش چسبندگی، افزایش نفوذپذیری و نرمی خاک، 8ـ ابقای کربن از اتمسفر و دیگر منابع، 9ـ کاهش اثرات محیطی منفی مثل اثر حشرهکشها، فلزات سنگین و بسیاری از آلایندههای دیگر، 10- افزایش قدرت بافری خاک و مقابله با تغییرات سریع اسیدیته خاک و 11- افزایش سرعت نفوذ آب در خاک و کاهش تولید رواناب.
l اثر مواد آلی بر حاصلخیزی و باروری خاک: همانگونه که ذکر شد توان باروری خاک حاصل اثرات سازنده فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک است. لذا مناسب خواهد بود تا به طور اختصار اثرات مواد آلی بر این ویژگیها مورد بررسی قرار گیرد.
l ویژگیهای فیزیکی خاک: ویژگیهای فیزیکی خاک که از عوامل مهم و مشخصکننده رشد گیاهان میباشند، خود تابع عوامل مختلف است. در این بحث اثر متقابل مهمترین خواص فیزیکی خاک و ماده آلی مورد بررسی قرار میگیرد.
1ـ رنگ خاک: رنگ خاک شاخص دقیقی برای تعیین حاصلخیزی نیست زیرا شاخصی کیفی به شمار میرود. در برخی موارد رنگ تیرة خاک میتواند نشاندهندة میزان مادة آلی مناسب و کافی باشد. هر چه رنگ خاک زراعی تیرهتر باشد به دلیل گرمتر شدن زودتر سطح خاک، در بهار زمان کشت تسریع میشود.
2ـ ساختار خاک: آرایش ذرات خاک در تشکیل خاکدانهها، اندازه و پایداری خاکدانهها، بر روی تخلخل، نفوذپذیری و مقاومت آنها بسیار مؤثر است و ماده آلی به دلیل ایجاد هسته مرکزی در تشکیل خاکدانهها در پایداری و قوام آنها بسیار موثر است (رجوع به نشریه فنی شماره 297).
3ـ تخلخل خاک و نفوذپذیری آن:تخلخل خاک مبین حجم منافذ و روزنههای خاکی است و معبری برای جریان آب و هوا محسوب میشود. میزان تخلخل خاک (60-30 درصد)، تابعی از ساختمان، بافت و محتوای ماده آلی خاک میباشد. مادة آلی با بهبود شرایط خاکدانهسازی، وضعیت تخلخل خاک و نفوذپذیری آن را بهبود میبخشد.
4ـ بافت خاک: بسیاری از خواص خاک مثل تخلخل، نفوذپذیری، قابلیت فراهمی و ابقای عناصر غذایی تابعی از بافت خاک میباشند. ذرات شنی با اندازه mm2-05/0 بر توزیع هوادهی و زهکشی خاک بسیار مؤثرند اما در حاصلخیزی خاک نقش کمتری دارند. رس که اندازه ذرات آن کوچکتر از mm002/0 است واجد بار منفی، سطح ویژة وسیع و خاصیت ابقای عناصر غذایی میباشد اما در کلاسهبندی بافت خاک خواص فیزیکی کمرنگتری در نفوذپذیری و زهکشی دارد. مادة آلی دارای خاصیت اصلاحکننده بافت در خاکهای سبک و سنگین است.
5ـ ظرفیت نگهداری آب خاک: میزان ظرفیت نگهداری آب خاک متأثر از نوع بافت و میزان مادة آلی میباشد. در حالتهای مختلف میزان آب خاک متفاوت است.
6ـ عمق خاک: عمق ریشهها بر مقدار خاک در دسترس ریشهها که آب و مواد غذایی را برای گیاه تأمین میکند، موثر است و بوسیله سطح ایستابی، سنگ بستر، کفهها و سخت لایهها و pH پائین محدود میشود.
7ـ شیب خاک: میزان رواناب تابعی از شیب خاک است، زیرا میزان فرسایش در آن بالاتر است و برای کاهش فرسایش خاک، عملیات مدیریتی خاصی را طلب میکند. ماده آلی با افزایش نفوذپذیری خاک باعث کاهش رواناب ایجاد شده و کاهش فرسایش میشود.
توان تولید و باروری خاک از فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژی خاک است. توازن پایدار این فرایندها به همراه مدیریت مناسب بهرهبرداری از خاک موجب تداوم باروری میشود؛ هر گونه اقدام در جهت بر هم زدن این تعادل اثراتی جبرانناپذیر به دنبال دارد. از طرفی افزایش جمعیت با نرخ بیش از 2درصد در درازمدت شرایطی ناپایدار به وجود خواهد آورد. در بسیاری از کشورها، برای 50 تا 100 سال آینده، تولیدات کشاورزی باید دست کم سالانه 3 درصد رشد داشته باشد. تحقق این اهداف نیاز به بهرهبرداری بیشتر از مواد غذایی خاک دارد. مشکل اساسی رسیدن به این مقدار رشد در تولیدات کشاورزی میباشد که در آن کمیت منابع محیط و ظرفیت تولید اراضی و منابع آبی حفظ شود. مدیریت پایدار منابع و کاربرد فناوری مناسب در ارتباط با بهرهوری از منابع آب و خاک و منابع غذایی باید به گونهای باشد که هدف فوق تحقق یابد.
اهمیت حاصلخیزی خاک: حاصلخیزی خاک توصیفکننده توانایی و قابلیت خاک برای تامین شرایط رشد پایا، بهینه و مطلوب گیاه است. در گذشته حاصلخیزی خاک، صرفاً تامین نیاز عنصری NPK بوده است. پس از آن اهمیت ماده آلی مورد توجه قرار گرفت و
سرانجام بحث ریزمغذیها مطرح شد. سپس سیستم دینامیکی زیستی (Biodynamic System) مورد بررسی قرار گرفت که توسط دانشمندی آلمانی به نام Roudolph Steuner ارائه شد و کشاورزی به عنوان یک سیستم پایدار درون اکوسیستم معرفی گردید و نام آن از واژه یونانی «بیو» که به معنی «انرژیزیستی» است، گرفته شده است. در این سیستم جانوران به عنوان یک قسمت از اکوسیستم کشاورزی در نظر گرفته شدهاند. استانداردهای بیودینامیک محدودتر از کشاورزی آلی بود و در کشاورزی بیودینامیک متدهایی شبیه به هومیوپاتی کنونی رایج بوده است و سرانجام بحث کشاورزی آلی مطرح شد (Smith ، 2002).
هر چند استفاده از کودهای معدنی ظاهراً سریعترین و مطمئنترین راه برای تامین حاصلخیزی خاک به شمار میرود، لیکن هزینههای زیاد مصرف کود، آلودگی و تخریب محیط زیست و خاک، نگرانکننده است. بنابراین، استفاده کامل از منابع گیاهی غذایی قابل تجدید موجود (آلی و بیولوژیکی) به همراه کاربرد بهینهای از مواد معدنی، نقش مهمی در جهت حفظ باروری، ساختمان و فعالیتحیاتی خاک ایفا میکند. در ایران با اقلیم غالب خشک و نیمه خشک نه تنها خاکها عموماً از نظر مواد آلی فقیر بوده (کمتر از یک درصد) بلکه به جهت بالا بودن دما، ثابت نگهداشتن و حفظ مقدار ماده آلی خاک بسیار دشوار میباشد.
شکل 1- دشواری حفظ مواد آلی در خاکهای زراعی مناطق خشک و نیمه خشک (Laegried و همکاران، 1999).
علاوه بر آن با توجه مشکل یارانهای کودهای شیمیایی، هدف دستیابی به افزایش عملکرد هکتاری، علاوه بر ترمیم مواد آلی خاکها میباشد که مستلزم حمایتهای عملی دولت و نیازمند عزم ملی میباشد چرا که علاوه بر ترویج فرهنگ مصرف کودهای آلی در کشاورزی، نیاز به تولید انبوه این کودها میباشد.
l سلامت و کیفیت خاک: مواد آلی به علت اثرات سازندهای که بر خصوصیات فیزیکی (پایداری خاکدانهها)، شیمیایی (افزایش ظرفیت نگهداری عنصری) و بیولوژیکی (اکتیویته بیوماس میکروبی) دارد، به عنوان رکن باروری خاک شناخته شده است. به طور خلاصه نقش ماده آلی در تامین سلامت و کیفیت خاک را میتوان به شرح زیر بیان داشت:
1ـ منبع کربن و انرژی برای میکروارگانیسمهای خاک، 2ـ منبع عناصر غذایی نظیر نیتروژن، گوگرد، فسفر و … ، 3ـ پایداری و نگهداری ذرات خاک به عنوان خاکدانه یا خاک واحد و کاهش خطر فرسایش خاک، 4ـ توسعه تخلخل خاک و افزایش ظرفیت نگهداری هوا و آب و تسهیل توسعه و رشد ریشهای، 5ـ حفظ و ابقای عناصر غذایی و جلوگیری از هدررفت آنها با افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) و ظرفیت تبادل آنیونی (AEC)، 6ـ جلوگیری از فشردگی و تراکم خاک با پائین نگهداشتن وزن مخصوص ظاهری و ممانعت از ایجاد قشرها و پوستههای سخت، ترک و گسل، 7ـ افزایش قابلیت خاکورزی و تغییر در خصوصیات خاک مثل کاهش چسبندگی، افزایش نفوذپذیری و نرمی خاک، 8ـ ابقای کربن از اتمسفر و دیگر منابع، 9ـ کاهش اثرات محیطی منفی مثل اثر حشرهکشها، فلزات سنگین و بسیاری از آلایندههای دیگر، 10- افزایش قدرت بافری خاک و مقابله با تغییرات سریع اسیدیته خاک و 11- افزایش سرعت نفوذ آب در خاک و کاهش تولید رواناب.
l اثر مواد آلی بر حاصلخیزی و باروری خاک: همانگونه که ذکر شد توان باروری خاک حاصل اثرات سازنده فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک است. لذا مناسب خواهد بود تا به طور اختصار اثرات مواد آلی بر این ویژگیها مورد بررسی قرار گیرد.
l ویژگیهای فیزیکی خاک: ویژگیهای فیزیکی خاک که از عوامل مهم و مشخصکننده رشد گیاهان میباشند، خود تابع عوامل مختلف است. در این بحث اثر متقابل مهمترین خواص فیزیکی خاک و ماده آلی مورد بررسی قرار میگیرد.
1ـ رنگ خاک: رنگ خاک شاخص دقیقی برای تعیین حاصلخیزی نیست زیرا شاخصی کیفی به شمار میرود. در برخی موارد رنگ تیرة خاک میتواند نشاندهندة میزان مادة آلی مناسب و کافی باشد. هر چه رنگ خاک زراعی تیرهتر باشد به دلیل گرمتر شدن زودتر سطح خاک، در بهار زمان کشت تسریع میشود.
2ـ ساختار خاک: آرایش ذرات خاک در تشکیل خاکدانهها، اندازه و پایداری خاکدانهها، بر روی تخلخل، نفوذپذیری و مقاومت آنها بسیار مؤثر است و ماده آلی به دلیل ایجاد هسته مرکزی در تشکیل خاکدانهها در پایداری و قوام آنها بسیار موثر است (رجوع به نشریه فنی شماره 297).
3ـ تخلخل خاک و نفوذپذیری آن:تخلخل خاک مبین حجم منافذ و روزنههای خاکی است و معبری برای جریان آب و هوا محسوب میشود. میزان تخلخل خاک (60-30 درصد)، تابعی از ساختمان، بافت و محتوای ماده آلی خاک میباشد. مادة آلی با بهبود شرایط خاکدانهسازی، وضعیت تخلخل خاک و نفوذپذیری آن را بهبود میبخشد.
4ـ بافت خاک: بسیاری از خواص خاک مثل تخلخل، نفوذپذیری، قابلیت فراهمی و ابقای عناصر غذایی تابعی از بافت خاک میباشند. ذرات شنی با اندازه mm2-05/0 بر توزیع هوادهی و زهکشی خاک بسیار مؤثرند اما در حاصلخیزی خاک نقش کمتری دارند. رس که اندازه ذرات آن کوچکتر از mm002/0 است واجد بار منفی، سطح ویژة وسیع و خاصیت ابقای عناصر غذایی میباشد اما در کلاسهبندی بافت خاک خواص فیزیکی کمرنگتری در نفوذپذیری و زهکشی دارد. مادة آلی دارای خاصیت اصلاحکننده بافت در خاکهای سبک و سنگین است.
5ـ ظرفیت نگهداری آب خاک: میزان ظرفیت نگهداری آب خاک متأثر از نوع بافت و میزان مادة آلی میباشد. در حالتهای مختلف میزان آب خاک متفاوت است.
6ـ عمق خاک: عمق ریشهها بر مقدار خاک در دسترس ریشهها که آب و مواد غذایی را برای گیاه تأمین میکند، موثر است و بوسیله سطح ایستابی، سنگ بستر، کفهها و سخت لایهها و pH پائین محدود میشود.
7ـ شیب خاک: میزان رواناب تابعی از شیب خاک است، زیرا میزان فرسایش در آن بالاتر است و برای کاهش فرسایش خاک، عملیات مدیریتی خاصی را طلب میکند. ماده آلی با افزایش نفوذپذیری خاک باعث کاهش رواناب ایجاد شده و کاهش فرسایش میشود.
خواص شیمیایی خاک:
1ـ کلوئیدهای خاک: کلوئیدهای خاک از بخشهای فعال شیمیایی خاک میباشد که شامل رس، هوموس و اکسیدهای آهن و آلومینیوم میباشند. کلوئیدها دارای بار منفی هستند و مجموع این بارهای منفی ظرفیت تبادل کاتیونی نامیده میشود. CEC مبین مقدار کاتیون ابقا شده در 100 گرم خاک (آون خشک) میباشد که بر حسب سانتیمول در کیلوگرم (Cmol/kg) بیان میشود. جدول یک میزان CEC کلوئیدهای خاکی آلی و برخی رسهای لایهای نشان داده شده است.
میزان جذب کاتیونی تابعی از بار، اندازه و غلظت کاتیون است. اگر دو کاتیون همبار باشند، کاتیون واجد شعاع بزرگتر، قویتر جذب میشود زیرا کاتیونهای بزرگتر، شعاع آبگیری کوچکتری دارند. CEC در تمام خاکها تابع میزان رس، نوع رس، مادة آلی، pH و اکسیدهای آهن و آلومینیوم میباشد. علاوه بر تاثیر مواد آلی در ویژگیهای شیمیایی، از اثرات مهم این مواد تامین عناصر غذایی و برقراری توازن تغذیهای میباشد. عدم مصرف مواد آلی در اراضی زراعی باعث لطمات غیر قابل جبرانی در حاصلخیزی خاکها میشود. متاسفانه مصرف کودهای آلی در جامعه کشاورزی ما، تقریب به بوته فراموشی سپرده شده است. علیرغم دشواریهای اجرایی، وزارت جهاد کشاورزی برای نیل به کشاورزی پایدار، در نظر دارد تهیه مواد آلی را مورد توجه و حمایت قرار دهد. خوشبختانه منابع تامین کودهای آلی در ایران دارای تنوع زیادی است و شامل کودهای حیوانی، کمپوست حاصل از بقایای شاخه و برگ گیاهان، کمپوست حاصل از تخمیر سبوس برنج و کلش گندم، کمپوست حاصل از ضایعات کشت و صنعتهای تولید قارچخوراکی، از تخمیر سبوس برنج و کلش گندم، کمپوست حال از ضایعات کشت و صنعتهای تولید قارچ خوراکی، کمپوست حاصل از ضایعات کارخانجات دخانیات و چای خشک کنی، کمپوست حاصل از ضایعات کارخانجات قند، کمپوست حاصل از تخمیر زبالههای شهری، شاخههای هرس شدهچای، خرما، کمپوست حال از تخمیر فاضلاب شهری، کمپوست حال از ضایعات حاصل از ضایعات نیشکر، کودهای آلی حاصل از ضایعات بسته و پودر استخوان و سایر مواد مشابه که علاوه بر اصلاح نسبت کربن به ازت، غلظت عناصر غذایی مورد استفاده گیاهان زراعی را افزایش میدهد.
n برقراری توازن تغذیهای: باروری و حاصلخیزی یک خاک علاوه بر وابسته بودن به مقدار عناصر غذایی به توازن و تعادل آنها نیز شدیداً وابسته است. به طوری که در حالت عدم توازن و تعادل تغذیهای، مصرف کودها نه تنها موثر واقع نمیشود، حتی در بعضی مواقع در جهت عکس عمل کرده و کشاورزان را متحمل ضررهای اقتصادی فراوانی میکنند. مثلاً در سطح ثابت K،افزایش کود ازتی نه تنها افزایش عملکردی را به دنبال نداشته بلکه در بعضی مواقع منجر به کاهش آن نیز شده است، لذا اهمیت توازن تغذیهای در بعضی موارد و در مورد بعضی عناصر بیش از خود آنهاست بطوریکه متخصصین تغذیه اغلب برای آگاهی از وضعیت تغذیهای گیاهان نسبتهای بین عناصر را به غلظت واحد آنها ترجیح میدهند، اما از طرفی هم ایجاد توازن تغذیهای و مصرف متعادل کودهای شیمیایی کاری بسیار دشوار و وقتگیر است و نیازمند صدها آزمایش کودی در مناطق مختلف میباشد که غالباً هم به خاطر شرایط پیچیده خاک، نیاز و قدرت متفاوت گیاهان، رفتارهای متفاوت عناصر در خاک، عوامل متغیر محیطی و شرایط مدیریتی مزرعه نتایج مطلوبی نمیدهند. بنابراین استفاده از کودهای دامی که اکثریت عناصر مورد نیاز گیاهان را تقریباً به نسبتی که آنها جذب میکنند دارا هستند دامنه موفقیت را افزایش میدهند. چرا که در یک تن کود دامی خوب 4 کیلوگرم N- 3 کیلوگرم P2O5- 3/5 کیلوگرم K2O- 4 کیلوگرم Cao- 2 کیلوگرم MgO – 5/0 کیلوگرم گوگرد و به مقداری کمتر ریزمغذیها وجوددارد و خاک را در درازمدت در جهت تعادل پیش خواهد برد. بنابراین با افزودن 30 تن کود دامی مرغوب به یک هکتار خاک زراعی حدود 120 کیلوگرم ازت، 90 کیلوگرم فسفر، 160 کیلوگرم پتاسیم و … به خاک افزوده میشود که تقریباً با نیاز گیاهان مطابقت دارند و البته بسته به نوع خاک و گیاه بایستی کاستیها را توسط کودهای شیمیایی جبران نمود.
n اثر مواد آلی بر خواص بیولوژیکی خاک: خاک یک محیط زنده است که بسته به نوع آن در هر سانتیمتر مکعب آن میلیونها موجود زنده از جمله قارچها، باکتریها و … زندگی میکنند و مهمترین نقش را در تخریب و تحول مواد آلی در خاک بر عهده دارند و به مراحل هوموسی و معدنی شدن مواد آلی سرعت میبخشند.
با مطالعه بیولوژی ارگانیسمهای خاک میتوان دریافت که با افزایش مواد آلی خاک، محیط جهت رشد آنها مساعدتر شده و بر جمعیت آنها افزوده میشود، طوری که هر چه مواد آلی خاک (تا حدی) افزایش یابد ارگانیسمهای آن زیاد شده و خاک شکل زندهتری به خود میگیرد و هر چه خاک زندهتر باشد به دلایل زیر حاصلخیزتر خواهد بود:
تولید هوموس (هوموس به خاطر خواص کلوئیدی یکی از ارکان حاصلخیزی خاک است)،
معدنی شدن وگردش سریع عناصر غذایی،
افزایش جذب عناصر غذایی توسط گیاهان به خصوص در مورد فسفر،
افزایش تثبیت ازت (باکتریهای آزاد-ریزوبیومها و …) و
اکسیداسیون گوگرد و تبدیل آن به شکل قابل جذب (SO2-4) که این مسئله در خاکهای آهکی کشور ما اهمیت قابل ملاحظهای دارد، چون که در این نوع خاکها به علت بالا بودن pH تیوباسیلوسها جمعیت کمی داشته و افزایش عنصری به خاکها اغلب بیثمر بوده و به شکل قابل جذب آن تبدیل نمیشود، لذا با وجود ماده آلی میکروارگانیسمهای دیگر وارد عمل شده و در نتیجه گوگرد را به سولفات که قابل استفاده برای گیاهان است تبدیل مینمایند (Moody، 1994). در سطور گذشته راجع به اثرات مواد آلی به خواص سه گانه خاک بحث شد. حال این سئوال مطرح است که چه عواملی میزان مواد آلی خاک را کنترل میکنند؟
n عوامل کنترلکننده ماده آلی در خاک : مقدار ماده آلی خاک به وسیله تعادل بین اضافه شدن مواد آلی گیاهی و جانوری و مقدار هدررفت و تجزیه آن کنترل میشود. مکانیسمهای اضافه شدن و کاهش یافتن ماده آلی به وسیله عوامل و فعالیتهای مدیریتی به شدت تحت کنترل قرار میگیرند. مقدار آب قابل دسترسی برای رشد گیاه اولین فاکتور کنترل کننده در تولید مواد گیاهی است. حاصلخیزی خاک و میزان دمای هوا دو عامل عمده دیگر به شمار میآیند. سرعت تجزیه ماده آلی در دمای نزدیک به صفر درجه خیلی پائین است اما با افزایش دما سرعت تجزیه ماده آلی به شدت افزایش مییابد. استرس و تنشهای اعمال شده و وجود مواد شیمیایی سمی در خاک میتوانند از عوامل محدودکننده تولید بیوماس گیاهی باشند. میزان شدت تابش نور خورشید، محتوی دیاکسید کربن در اتمسفر و رطوبت نسبی از عوامل کنترلی دیگر میباشند. مقدار ماده آلی که در خاک باقی میماند به جمعیت مصرفکننده هتروتروف وابسته است. مجموعه عملیات مدیریتی که موجب افزایش مقدار مواد آلی میشود شامل اقداماتی برای افزایش تولیدات گیاهی، جلوگیری از هدررفت و اقداماتی برای جلوگیری از تجزیه و تخریب سریع مواد آلی میشود که شامل موارد زیر میباشد:
1- افزایش عملکرد و تولیدات گیاه با اعمال:
آبیاری،
کوددهی مناسب و افزایش تولید بیوماس گیاهی،
استفاده از گیاهان پوشاننده (Cover crop)،
بهبود و اصلاح زیستی گیاهان ایستا،
احیاء جنگلداری و
احیاء چمنزارها و مراتع.
2- افزایش فراهمی مواد آلی:
حفاظت از آتشسوزی و عدم آتش زدن مزارع بعد از درو،
کنترل آفات، حشرات، جوندگان،
استفاده از کود دامی و فاضلاب غنی از کربن،
کنترل شخم،
استفاده کنترل شده گیاهان به منظور چرا در موقع مقتضی و
ممانعت از چرای بیرویه.
3- کاهش تجزیه یا تخریب ماده آلی:
کاهش یا حذف شخم غیر ضروری،
استفاده از گیاهان پوشاننده (Cover crop) و
نگهداری حالت اشباع خاک در برخی موارد خاص، هر چند ممکن است باعث برخی مشکلات دیگر شود (White، 1997).
n مروری بر کودهای آلی: تاکنون در مورد اهمیت ماده آلی در خاکها بحث و گفتگو شد، در ایجاد مروری بر منابع کودهای آلی و انواع آن ضروری به نظر میرسد. کودهای آلی شامل کودهای حیوانی، سبز، ضایعات کشاورزی و زباله شهری (کمپوست) میشوند.
1- کودهای دامی: کودهای دامی یا حیوانی را سرگین و گمیز دامها و کاه و کلشی که برای تهیه بستر آنها به کار میرود، تشکیل میدهند، این کود شامل دو بخش مایع و جامد میباشد که از لحاظ وزنی، تولید کود اصطبلی جامد سه برابر مقدار مایع آن است. حدود نیمی از ازت و پتاسیم و تمام فسفر کود اصطبلی در قسمت جامد آن متمرکز شده است، ولی از آنجا که فضولات دامی دارای مقدار زیادی ازت قابل جذب است، این مواد دارای جنبه اقتصادی با ارزش میباشند و به همین دلیل کودهای حیوانی باید پیش از خشکیدن در کشتزار پخش و در خاک دفن شوند تا ازت آنها به صورت آمونیاک به هدر نرود.
کود مرغی از نظر عناصر N، P، Ca، Mg، Na و S از قویترین کودهاست. کود گوسفندی هم از نظر N مشابه کود مرغی ولی از نظر K غنیتر از آن میباشد در مجموع میتوان در میان کودهای دامی متداول ترتیب: کود مرغی < کود گوسفندی < کود گاوی را از نظر غنای عناصر مورد نیاز گیاهان قائل شد. طوری که از نظر ریزمغذیها هم عناصر Zn، Cu و Mn کود مرغی غنی بوده و عنصر آهن هم در کود اسبی بالاترین مقدار را دارد و در این میان کود گاوی حالت بینابین را داراست. بیشتر محققان این اختلافات را به نوع تغذیه حیوانات ربط میدهند و بر این باورند که علفخشک، سیلو، علف تازه و غدهها غنی از پتاسیم هستند و تغذیه با آنها موجب زیاد شدن K در کود دامی میشود، دانهها و بذرها هم محتوی ازت و فسفر زیادند، به همین دلیل هم کودهای مرغی (به علت تغذیه طیور از دانه) محتوی ازت و فسفر بالایی هستند. البته قابلیت جذب هر یک از عناصر غذایی در کودهای دامی را نباید از نظر دور داشت و علاوه بر مقدار مطلق آنها باید این عامل را نیز در بیلان غذایی دخیل دانست. بطوریکه مقدار P و K را تقریباً میتوان صددرصد در بیلان قرار داد. در صورتی که این مطلب برای ازت صادق نیست. در کودهای دامی سه فراکسیون مختلف ازت تمیز داده میشود:
ازتی که مستقیماً قابل جذب است مانند ازت معدنی و اوره.
ازتی که به آهستگی قابل جذب میشود مانند پروتئینها و اسیدهای آمینهو
ازتی که عملاً غیر قابل جذب است مانند ازتی که در ساختمان مواد آلی سخت تجزیه شونده وارد شدهاند.
فراکسیون ازتی که به آسانی قابل جذب است در کود دامی برابر 10درصد و در کود دامی مایع تقریباً برابر 50 درصد است و تاثیر آن تقریباً سریع و مشابه کودهای ازتی معدنی میباشد. اما ازت آلی کودهای دامی به سختی قابل جذب گیاه هستند و بیشتر در ساختمان اسیدهای فولویک، هومیک و هومینها یافت میشوند. در حالت کلی فقط 50 درصد ازت موجود در کود دامی را میتوان در بیلان کودی منظور کرد. در این رابطه باید زمان مصرف کود و سرعت به زیر خاک بردن آن نیز مورد توجه قرار گیرد. به طوریکه افت ازت در صورت به زیر خاک بردن کود دامی برابر 10 درصد و در صورتی که به زیر خاک برده نشوند برابر 90-40 درصد آمونیاک موجود است که این عمل از طریق متصاعد شدن آمونیاک حاصل میشود. بنابراین در یک مدیریت کودی صحیح باید تمام عوامل ذکر شده بالا را در نظر داشت و با توجه به نوع گیاه- تجزیه خاک و نوع کود دامی کم و کاستیهای کود دامی را از کودهای شیمیایی جبران کرد طوری که امروزه برای رسیدن به عملکردهای بالا مخصوصاً در واریتههای پر محصول چارهای جز مصرف تلفیقی کودهای آلی و شیمیایی نیست چرا که کودهای آلی با توجه به سرعت کم معدنی شدن نمیتوانند تمام نیاز غذایی گیاهان پرمحصول را تامین نمایند و استفاده مطلق هم از کودهای شیمیایی، خاک را در جهت تخریب و پسرفت حاصلخیزی سوق خواهد داد. بهتر است در مزارع از کودهای دامی پوسیده استفاده کرد چرا که استفاده از کودهای دامی تازه علاوه بر افزایش علفهای هرز و بیماریها، گیاهان را در اوایل رشد با کمبود ازت (زردی عمومی مزرعه) مواجه میسازند. لذا توصیه میشود حتیالامکان در این حالت همراه ماده آلی از کودهای ازتی استفاده نمایند و برای رهایی از خطر بیماریها و علفهای هرز بهتر است کودهای دامی را به مدت 6-3 ماه در شرایط مناسب نگه داشت تا در اثر تولید حرارت اکثریت این عوامل از بین بروند.
2- کود سبز : کشاورزان سالیان مدیدی است که با چگونگی تهیه کودهای سبز آشنایی دارند و معمولاً در سالهای گذشته که کشاورزی به این حد متمرکز نبود و بشر اینقدر خاک را تحت فشار قرار نداده بود با این مسئله و رعایت آیش، انس بیشتری داشت. در هر حال کود سبز از کشت گیاهان علوفهای با رشد سریع به ویژه از خانواده بقولات و زیر خاک کردن محصول سبز به دست میآید. به علت قابلیت زیاد تجزیه و تخریب این مواد، مقدار هوموس حاصله از کود سبز تا حدودی تحتالشعاع سایر محاسن قرار میگیرد. فواید بسیاری برای دادن کودهای سبز به خاک قایل شدهاند که مهمترین آنها افزایش مواد آلی، افزودن خاک، ازدیاد فعالیتهای زیستی و بالاخره نگهداری و قابل جذب نگهداشتن عناصر غذایی خاک میباشد. یک هکتار کود سبز معمولاً بین 50-25 تن شاخ و برگ و انساج گیاهی تازه را وارد خاک میکند که این خود برابر با 20-10 تن کود حیوانی بوده و میتواند بین 2-1 تن هوموس به خاک بیفزاید که در صورت کمبود کود دامی یکی از بهترین راههای جبران تلفات مواد آلی خاک دادن کود سبز میباشد. در بیشتر مواقع از گیاهان خانواده بقولات به عنوان کود سبز استفاده میشود که در این میان معمولاً نزدیک به 200 کیلوگرم ازت هوا به وسیله غدهها در ریشههای یونجه، 150-100 کیلوگرم در هکتار در ریشههای شبدر و نصف این مقدار در سویا تثبیت میشود. شبدر بین 5/2-2 درصد ازت در شاخ و برگ و غدهخود دارد بنابراین هنگامی که یک هکتار از این گیاه در خاک برگردانده شود نزدیک به 100-80 کیلوگرم ازت به خاک افزوده میشود. پیامد افزایش کود سبز تشدید فعالیتمیکروبهای مفید خاک میباشد که این خود تصعید گازکربنیک و آزاد شدن نیترات و دیگر ترکیبات غذایی را باعث میشود. میکروبهایی مانند ازتوباکتر که ازت خاک را زیاد میکند حساسیتی فوقالعاده به مقدار کربن خاک دارد، هر چه مقدار این ماده بیشتر باشد فعالیت آنها نیز فراوانتر خواهد بود. کودهای سبز به خاطر دارا بودن رویش فوقالعاده و ریشههای قوی میتوانند مقدار زیادی از عناصر محلول را که در شرایط عادی بر اثر شستشو به اعماق پایین خاک حرکت دادهاند جذب خود کنند و با تجزیه و تحلیل سریع خود در زیر خاک آنها را در افقهای سطحی در اختیار زراعت بعدی قرار دهند. همچنین این گیاهان قادرند از فسفاتهای غیر محلول پتاسیم تثبیت شده و عناصر کممصرف، تا حدی زیاد استفاده کنند. بنابراین برگرداندن این گیاهان به خاک علاوه بر بهبود خواص فیزیکوشیمیایی و زیستی سبب تسهیل آزاد شدن عناصر غذایی پرمصرف و کممصرف میشود. لازم به ذکر است در مناطقی که برای افزایش مواد آلی خاک از کاه و کلش استفاده میشود چرا که کربن بالای کلش موجب تثبیت شدید ازت معدنی میشود و قابلیت جذب ازت در خاک را شدیداً کاهش میدهد به همین دلیل توصیه میشود با استعمال کودهای کلشی همیشه مقداری ازت اضافی به خاک داده شود و در خاکهایی که از نظر ازت مخصوصاً نیترات فقیر هستند برای هر 100 کیلوگرم کلش یک کیلوگرم ازت توصیه میشود. تاثیر مثبت کوددهی با کلش در مقدار کربن آلی خاک بستگی زیادی به قابلیت ازت خاک دارد به طوریکه بوش و گوستر (1985) توانستند با آزمایشهای درازمدت خود نشاندهند که ازدیاد کربن آلی در خاک با استفاده از کودهای ازتی همراه کلش افزایش مییابد. بدینوسیله معلوم میگردد که ایجاد مواد آلی در خاک نه فقط به کربن آلی بلکه به ازت نیز نیازمند است. اما شدت تجزیه مواد آلی در خاک به مقدار لیگنین آنها بستگی دارد. به طوریکه 50 درصد کود دامی، 60 درصد کلش و 80 درصد مواد سبز گیاهی .
منبع : http://www.maximumtechnic.com/
خاک شناسی
خاکشناسی (Soil Science) دانش مطالعه و طبقه بندی خاک، بر اساس خصوصیات فیزیکی (مانند بافت یا ساختمان)، شیمیایی (مانند هدایت الکتریکی محلول خاک و میزان سدیم موجود) و زیستی آن است. دانش خاکشناسی خاک را به عنوان ترکیب طبیعی بسیار پیچیده، که از هوازدگی فیزیکی و بیوشیمیایی بوجود آمده مورد بررسی قرار میدهد. یک پدولوژیست خاک را به عنوان یک ترکیب مطالعه میکند و کاربردهای آن را مد نظر قرار نمیدهد. خاکشناسی به ما کمک میکند بهترین کاربرد ممکن را برای خاکهای مناطق مختلف تعیین نماییم، از آن حفاظت کنیم و کیفیت آن را افزایش دهیم. علاوه بر این، خاکشناسی شیوههای کشت بدون خاک گیاهان (کشت هایدروپونیک) را نیز در بر میگیرد. پژوهشگران رشته خاکشناسی با بررسی مواد و شرایط مورد نیاز زندگی گیاهان، امکان رشد گیاه در محیطهای بدون خاک را فراهم میکنند.
کارشناسان خاکشناس میزان مواد غذایی موجود در خاکهای مناطق مختلف را بررسی میکنند و بهترین راه افزایش میزان مواد مورد نیاز و کاهش آثار سوء موادی که میزان آن از حد طبیعی بیشتر است را بیان میکنند و در صورتیکه خاک از لحاظ مواد غذایی متعدد دچار کمبود باشد، راه حلهای ترکیبی (مانند کود فسفات آمونیوم) ارایه میدهند.
خاکشناسان میتوانند با شیوههای غیر عادی، مثلاً با اضافه نمودن گچ به خاک سدیمی و شستشوی مداوم آن، ساختار شیمیایی و با شخم مناسب و اضافه نمودن کودهای گیاهی به خاک، ساختار فیزیکی آن را بهبود بخشند. آنها گیاهان و جاندرانی را که میتوانند باعث بهبود کیفیت خاک از نظر شیمیایی یا فیزیکی شوند را براساس نوع خاک پیشنهاد میکنند. مثلاً برای خاکهایی که دارای کمبود نیتروژن هستند شبدر یا یونجه پیشنهاد میکنند و برای خاکهایی که به شدت فشرده شدهاند ولی ساختار شیمیایی مناسبی دارند کرم خاکی پیشنهاد میکنند.
کود سبز
تناوب زراعی و تنوع ژنتیکی از دیر باز به عنوان ارکان سیستمهای تولید کشاورزی سنتی و موفق به شمار می آمده اند . در نیمه اول قرن بیستم ، تناوب زراعی مورد توجه بسیار قرار داشت و تا چند دهه پیش نیز پژوهشهای مربوط به تناوب همچنان ادامه داشت با پایان گرفتن جنگ جهانی دوم ، کودها ازته نسبتا ارزان قیمت به بازار معرفی شدند و بدین ترتیب جاذبه ای اقتصادی موجب جایگزینی کودها با تناوب زارعی گردید و تحقیقات و ترویج نیز بر همین مبنا متمرکز شدند . این امر تا بدین جا پیش رفت که امروزه بسیاری از زارعین ، حاصلخیزی خاک را با میزان مصرف کود برابر می دانند .قبل از معرفی کودهای شیمیایی ، استفاده از بقولات در تناوب برای بهبود حاصلخیزی خاک به عنوان یک شیوه مهم و رایج مدیریتی به شمار می آمد . به منظور افزایش ازت و در نتیجه بهبود حاصلخیزی خاک ، از دو نوع بقولات استفاده می شد : « بقولات یکساله دانه ای و بقولات علوفه ای چند ساله به عنوان کود سبز ».آنچه که اجرای تناوب زراعی را در حال حاضر پیچیده می سازد وجود برخی عوامل اقتصادی است که مزایای بیولوژیک این شیوه مدیریتی را تحت الشعاع قرار می دهند . یقینا هیچ کشاورزی رازی به جایگزین کردن محصول پر بازده خود مثل غلات با دیگر گیاهان به نسبت کم بازده نیست . البته در نظامهایی که تناوب اجرا می شود در مقایسه با نظامهای تک کشتی حتی اگر کود ازت در آنها به اندازه کافی مصرف شده باشد ، عملکرد محصولات غالبا ۱۰ تا ۴۰ درصد بیشتر است .حاصل خیزی پایدار خاک به مفهوم قابل دسترس بودن دائمی عناصر غذایی برای گیاه است . حاصل خیزی پایدار هنگامی تحقق می یابد که تمامی عناصر غذایی جذب شده توسط گیاهان به خاک برگردد ؛ به طوری که این عناصر بتوانند مجدداً مورد استفاده این گیاهان قرار گیرند . در چنین وضعیتی است که چرخه عناصر غذایی شکل می گیرد . تفاوت اساسی نظامهای طبیعی و زراعی در آن است که در نظامهای زراعی مقدار نسبتاً زیادی از عناصر غذایی از طریق برداشت محصول از سیستم خارج می شود . بنابراین در صورت استفاده مداوم از نظامهای مذکور لازم است . که عناصر غذایی مصرف شده در انها به طریقی جایگزین شوند .در سیستمهای فعلی چرخهٔ عناصر غذایی به طور کامل بسته نمی شوند ، زیرا این عناصر دائماً به چرخه یاد شده اضافه شده و یا از آن خارج می شوند . به حداقل رساندن تلفات عناصر غذایی در چرخه مذکور و تامین نهاده های ضروری برای گیاه رمز موفقیت حاصل خیزی خاک در نظامهای کشاورزی پایدار است .
فرسایش و آب شویی
مادامی که عوامل فرساینده خاک از قبیل رواناب و باد کنترل نشوند ، انسان شاهد هدر روی عناصر غذایی از این طریق خواهد بودحجم هدر روی عناصر غذایی از طریق آب شویی تحت کنترل اقلیم ، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک ، نوع محصول ، و نوع عنصر غذایی و غلظت آن در خاک است . اثرات متقابل این عوامل موجب می شود که تلفات عناصر غذایی از راه آب شویی دارای دامنه ای وسیع باشد . از آن جا که عناصر غذایی به وسیله آب از محدوده ریشه و نهایتا از چرخه خارج می شوند لذا نوع نزولات جوی و نحوه توزیع آنها بر میزان هدر روی عناصر غذایی از طریق آب شویی تاثیر می گذارد یک روش کاستن از تلفات ناشی از آب شویی استفاده از کودهایی است که عناصر غذایی آنها به مرور در طی فصل رشد آزاد می شود . بارزترین نمونه این کودها ، کودهای دامی و کودسبز است که به موازات تجزیه در خاک عناصر آنها آزاد شده و در اختیار محصول قرار می گیرد . البته اگر مقدار ازت تولیدی توسط این کود ها بیش از حد نیاز محصول بعدی باشد ، مشکل آب شویی نیترات و خروج آن از محدوده ریشه وجود خواهد داشت .
بقولات و تثبیت بیولوژیکی ازت
در فرآیند تثبیت ازت ، یک رابطه همزیستی ، بین گیاه میزبان و باکتریهای ریزوبیوم در گرهکها برقرار می شود . در این همزیستی ، گیاه میزبان علاوه بر آن که انرژی مورد نیاز باکتریها را به صورت کربن تثبیت شده تامین می نماید انرژی لازم جهت توسعه گرهکها را نیز فراهم نموده. باکتریهای ریزوبیوم نیز به نوبه خود با واکنش تسریعی آنزیمهای نیتروژنازی که تولید می نمایند ازت اتمسفری (N) را به آمونیاک تبدیل نموده و آمونیاک تولیدی پس از تبدیل به اسیدهای آمینه ، از راه آوندهای چوبی به بافتهای در حال رشد انتقال می یابد .در فرآیند تثبیت ، به ازای هر مولکول ازتی که تثبیت می شود به جا به جایی شش الکترون نیاز است ، این نیاز موجب می شود که در شرایط ایده آل به ازای تثبیت هر مولکول ازت ، ۲۱ مولکول ATP به مصرف برسد به عبارت دیگر به ازای هر کیلوگرم ازتی که تثبیت می شود ، ۴ کیلوگرم هیدرات کربن به مصرف می رسد . البته در فرآیند تثبیت ازت ، گرهکها گاز هیدروژن (H) نیز تولید می نمایند که این خود موجب کاهش کارایی فرآیند انتقال الکترون می شود . اضافه شدن این مشکل به موازنه الکترونی فوق علاوه بر انرژی مورد نیاز جهت نگه داری باکتریها و گرهکها ، موجب می شود که به ازای تثبیت هر کیلوگرم ازت ۸ تا ۱۷ کیلوگرم هیدرات کربن به مصرف برسد . در نتیجه می توان چنین برآورد نمود که ۱۰ تا ۴۰ درصد از کربنی که طی فرآیند فتوسنتز در بقولات تثبیت می شود ، صرف تثبیت ازت می شود .
تعریف کود سبز
کود سبز شامل گیاهی است که آنرا قبل از کاشت محصول اصلی کشت کرده و بعد از مقداری رشد سبزینه ای آنرا به زمین بر می گردانند بدون اینکه از این گیاه محصولی برداشت کنند این گیاه می تواند شامل هر گیاهی باشد غیر از آنهایی که بخشهای خشوی دارند یا اثر آللوپاتی بر روی گیاه محصول دار بعدی می گذارند . در اصل کود سبز یک تناوب است که محصول ندارد و برای بهبود باروری و حاصلخیزی خاک و در صورت لگوم بودن تامین کل یا بخشی از ازت مورد استفاده محصول بعدی استفاده میشود به طوری که از نظر رطوبت با محصول اصلی در رقابت نباشد .
با سلام