نقش مواد آلي در افزايش سطح حاصلخيزي خاكهاي زراعي

l مقدمه: توان تولید و باروری خاك از فرایندهای فیزیكی، شیمیایی و بیولوژی خاك است. توازن پایدار این فرایندها به همراه مدیریت مناسب بهرهبرداری از خاك 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 ۲درصد در درازمدت شرایطی ناپایدار به وجود خواهد آورد. در بسیاری از كشورها، برای ۵۰ تا ۱۰۰ سال آینده، تولیدات كشاورزی باید دست كم سالانه ۳ درصد رشد داشته باشد. تحقق این اهداف نیاز به بهرهبرداری بیشتر از مواد غذایی خاك دارد. مشكل اساسی رسیدن به این مقدار رشد در تولیدات كشاورزی میباشد كه در آن كمیت منابع محیط و ظرفیت تولید اراضی و منابع آبی حفظ شود. مدیریت پایدار منابع و كاربرد فناوری مناسب در ارتباط با بهرهوری از منابع آب و خاك و منابع غذایی باید به گونهای باشد كه هدف فوق تحقق یابد.

اهمیت حاصلخیزی خاك: حاصلخیزی خاك توصیفكننده توانایی و قابلیت خاك برای تامین شرایط رشد پایا، بهینه و مطلوب گیاه است. در گذشته حاصلخیزی خاك، 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 دینامیكی زیستی (Biodynamic System) مورد بررسی قرار گرفت كه توسط دانشمندی آلمانی به نام Roudolph Steuner ارائه شد و كشاورزی به عنوان یك سیستم پایدار درون اكوسیستم معرفی گردید و نام آن از واژه یونانی «بیو» كه به معنی «انرژیزیستی» است، گرفته شده است.

در این سیستم جانوران به عنوان یك قسمت از اكوسیستم كشاورزی در نظر گرفته شدهاند. استانداردهای بیودینامیك محدودتر از كشاورزی آلی بود و در كشاورزی بیودینامیك متدهایی شبیه به هومیوپاتی كنونی رایج بوده است و سرانجام بحث كشاورزی آلی مطرح شد (Smith ، ۲۰۰۲).
هر چند استفاده از كودهای معدنی ظاهراً سریعترین و مطمئنترین راه برای تامین حاصلخیزی خاك به شمار میرود، لیكن هزینههای زیاد مصرف كود، آلودگی و تخریب محیط زیست و خاك، نگرانكننده است. بنابراین، استفاده كامل از منابع گیاهی غذایی قابل تجدید موجود (آلی و بیولوژیكی) به همراه كاربرد بهینهای از مواد معدنی، نقش مهمی در جهت حفظ باروری، ساختمان و فعالیتحیاتی خاك ایفا میكند. در ایران با اقلیم غالب خشك و نیمه خشك نه تنها خاكها عموماً از نظر مواد آلی فقیر بوده (كمتر از یك درصد) بلكه به جهت بالا بودن دما، ثابت نگهداشتن و حفظ مقدار ماده آلی خاك بسیار دشوار میباشد.

شكل ۱- دشواری حفظ مواد آلی در خاكهای زراعی مناطق خشك و نیمه خشك (Laegried و همكاران، ۱۹۹۹).
علاوه بر آن با توجه مشكل یارانهای كودهای شیمیایی، هدف دستیابی به افزایش عملكرد هكتاری، علاوه بر ترمیم مواد آلی خاكها میباشد كه مستلزم حمایتهای عملی دولت و نیازمند عزم ملی میباشد چرا كه علاوه بر ترویج فرهنگ مصرف كودهای آلی در كشاورزی، نیاز به تولید انبوه این كودها میباشد.
l سلامت و كیفیت خاك: مواد آلی به علت اثرات سازندهای كه بر خصوصیات فیزیكی (پایداری خاكدانهها)، شیمیایی (افزایش ظرفیت نگهداری عنصری) و بیولوژیكی (اكتیویته بیوماس میكروبی) دارد، به عنوان ركن باروری خاك شناخته شده است. به طور خلاصه نقش ماده آلی در تامین سلامت و كیفیت خاك را میتوان به شرح زیر بیان داشت:

۱ـ منبع كربن و انرژی برای میكروارگانیسمهای خاك، ۲ـ منبع عناصر غذایی نظیر نیتروژن، گوگرد، فسفر و … ، ۳ـ پایداری و نگهداری ذرات خاك به عنوان خاكدانه یا خاك واحد و كاهش خطر فرسایش خاك، ۴ـ توسعه تخلخل خاك و افزایش ظرفیت نگهداری هوا و آب و تسهیل توسعه و رشد ریشهای، ۵ـ حفظ و ابقای عناصر غذایی و جلوگیری از هدررفت آنها با افزایش ظرفیت تبادل كاتیونی (CEC) و ظرفیت تبادل آنیونی (AEC)، ۶ـ جلوگیری از فشردگی و تراكم خاك با پائین نگهداشتن وزن مخصوص ظاهری و ممانعت از ایجاد قشرها و پوستههای سخت، ترك و گسل، ۷ـ افزایش قابلیت خاكورزی و تغییر در خصوصیات خاك مثل كاهش چسبندگی، افزایش نفوذپذیری و نرمی خاك، ۸ـ ابقای كربن از اتمسفر و دیگر منابع، ۹ـ كاهش اثرات محیطی منفی مثل اثر حشرهكشها، فلزات سنگین و بسیاری از آلایندههای دیگر، ۱۰- افزایش قدرت بافری خاك و مقابله با تغییرات سریع اسیدیته خاك و ۱۱- افزایش سرعت نفوذ آب در خاك و كاهش تولید رواناب.

l اثر مواد آلی بر حاصلخیزی و باروری خاك: همانگونه كه ذكر شد توان باروری خاك حاصل اثرات سازنده فرایندهای فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی خاك است. لذا مناسب خواهد بود تا به طور اختصار اثرات مواد آلی بر این ویژگیها مورد بررسی قرار گیرد.
l ویژگیهای فیزیكی خاك: ویژگیهای فیزیكی خاك كه از عوامل مهم و مشخصكننده رشد گیاهان میباشند، خود تابع عوامل مختلف است. در این بحث اثر متقابل مهمترین خواص فیزیكی خاك و ماده آلی مورد بررسی قرار میگیرد.

۱ـ رنگ خاك: رنگ خاك شاخص دقیقی برای تعیین حاصلخیزی نیست زیرا شاخصی كیفی به شمار میرود. در برخی موارد رنگ تیرة خاك میتواند نشاندهندة میزان مادة آلی مناسب و كافی باشد. هر چه رنگ خاك زراعی تیرهتر باشد به دلیل گرمتر شدن زودتر سطح خاك، در بهار زمان كشت تسریع میشود.
۲ـ ساختار خاك: آرایش ذرات خاك در تشكیل خاكدانهها، اندازه و پایداری خاكدانهها، بر روی تخلخل، نفوذپذیری و مقاومت آنها بسیار مؤثر است و ماده آلی به دلیل ایجاد هسته مركزی در تشكیل خاكدانهها در پایداری و قوام آنها بسیار موثر است (رجوع به نشریه فنی شماره ۲۹۷).
۳ـ تخلخل خاك و نفوذپذیری آن:تخلخل خاك مبین حجم منافذ و روزنههای خاكی است و معبری برای جریان آب و هوا محسوب میشود. میزان تخلخل خاك (۶۰-۳۰ درصد)، تابعی از ساختمان، بافت و محتوای ماده آلی خاك میباشد. مادة آلی با بهبود شرایط خاكدانهسازی، وضعیت تخلخل خاك و نفوذپذیری آن را بهبود میبخشد.

۴ـ بافت خاك: بسیاری از خواص خاك مثل تخلخل، نفوذپذیری، قابلیت فراهمی و ابقای عناصر غذایی تابعی از بافت خاك میباشند. ذرات شنی با اندازه mm2-05/0 بر توزیع هوادهی و زهكشی خاك بسیار مؤثرند اما در حاصلخیزی خاك نقش كمتری دارند. رس كه اندازه ذرات آن كوچكتر از mm002/0 است واجد بار منفی، سطح ویژة وسیع و خاصیت ابقای عناصر غذایی میباشد اما در كلاسهبندی بافت خاك خواص فیزیكی كمرنگتری در نفوذپذیری و زهكشی دارد. مادة آلی دارای خاصیت اصلاحكننده بافت در خاكهای سبك و سنگین است.

۵ـ ظرفیت نگهداری آب خاك: میزان ظرفیت نگهداری آب خاك متأثر از نوع بافت و میزان مادة آلی میباشد. در حالتهای مختلف میزان آب خاك متفاوت است.
۶ـ عمق خاك: عمق ریشهها بر مقدار خاك در دسترس ریشهها كه آب و مواد غذایی را برای گیاه تأمین میكند، موثر است و بوسیله سطح ایستابی، سنگ بستر، كفهها و سخت لایهها و pH پائین محدود میشود.
۷ـ شیب خاك: میزان رواناب تابعی از شیب خاك است، زیرا میزان فرسایش در آن بالاتر است و برای كاهش فرسایش خاك، عملیات مدیریتی خاصی را طلب میكند. ماده آلی با افزایش نفوذپذیری خاك باعث كاهش رواناب ایجاد شده و كاهش فرسایش میشود.

l خواص شیمیایی خاك:
۱ـ كلوئیدهای خاك: كلوئیدهای خاك از بخشهای فعال شیمیایی خاك میباشد كه شامل رس، هوموس و اكسیدهای آهن و آلومینیوم میباشند. كلوئیدها دارای بار منفی هستند و مجموع این بارهای منفی ظرفیت تبادل كاتیونی نامیده میشود. CEC مبین مقدار كاتیون ابقا شده در ۱۰۰ گرم خاك (آون خشك) میباشد كه بر حسب سانتیمول در كیلوگرم (Cmol/kg) بیان میشود. جدول یك میزان CEC كلوئیدهای خاكی آلی و برخی رسهای لایهای نشان داده شده است.
جدول ۱- مقادیر CEC چند كلوئید خاكی در مقایسه با ماده آلی هوموس (Brady، ۱۹۹۰)
كلوئید خاكی CEC (Cmol/kg)
هوموس ۳۰۰
ورمیكولیت ۱۲۰
اسمكتایت ۹۰
میكای ریزدانه ۲۵
كائولینیت ۵
اكسیدهای آبدار ۳

میزان جذب كاتیونی تابعی از بار، اندازه و غلظت كاتیون است. اگر دو كاتیون همبار باشند، كاتیون واجد شعاع بزرگتر، قویتر جذب میشود زیرا كاتیونهای بزرگتر، شعاع آبگیری كوچكتری دارند. CEC در تمام خاكها تابع میزان رس، نوع رس، مادة آلی، pH و اكسیدهای 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 خاكها میشود. متاسفانه مصرف كودهای آلی در جامعه كشاورزی ما، تقریب به بوته فراموشی سپرده شده است. علیرغم دشواریهای اجرایی، وزارت جهاد كشاورزی برای نیل به كشاورزی پایدار، در نظر دارد تهیه مواد آلی را مورد توجه و حمایت قرار دهد.

خوشبختانه منابع تامین كودهای آلی در ایران دارای تنوع زیادی است و شامل كودهای حیوانی، كمپوست حاصل از بقایای شاخه و برگ گیاهان، كمپوست حاصل از تخمیر سبوس برنج و كلش گندم، كمپوست حاصل از ضایعات كشت و صنعتهای تولید قارچخوراكی، از تخمیر سبوس برنج و كلش گندم، كمپوست حال از ضایعات كشت و صنعتهای تولید قارچ خوراكی، كمپوست حاصل از ضایعات كارخانجات دخانیات و چای خشك كنی، كمپوست حاصل از ضایعات كارخانجات قند، كمپوست حاصل از تخمیر زبالههای شهری، شاخههای هرس شدهچای، خرما، كمپوست حال از تخمیر فاضلاب شهری، كمپوست حال از ضایعات حاصل از ضایعات نیشكر، كودهای آلی حاصل از ضایعات بسته و پودر استخوان و سایر مواد مشابه كه علاوه بر اصلاح نسبت كربن به ازت، غلظت عناصر غذایی مورد استفاده گیاهان زراعی را افزایش میدهد. در

جدول ۲ چند نمونه از مواد كودهای آلی با درصد عناصر غذایی موجود در آنها گنجانده شده است.
جدول ۲ـ درصد عناصر غذایی موجود در شماری از مواد و
كودهای آلی (بایبوردی و همكاران، ۱۳۷۹)
منبع كود آلی ازت فسفر پتاسیم كلسیم منیزیم گوگرد كلر
لجن فاضلاب فعال شده ۰/۶ ۲/۲ ـــ ۵/۲ ۵/۱ ۴/۰ ۵/۰
خون خشك شده ۰/۱۳ ـــ ـــ ۵/۰ ـــ ـــ ۶/۰
آرد استخوان (خام) ۵/۳ ۰/۲۲ ـــ ۵/۳۱ ۰/۱ ۲/۰ ۲/۰
آرد پوسته كاكائو ۵/۲ ۰/۱ ۰/۳ ۵/۱ ۵/۰ ـــ ـــ
آرد پنبه دانه ۶/۶ ۵/۲ ۵/۱ ۵/۰ ۵/۱ ۲/۰ ـــ
پسمانده ماهی (اسیدی شده) ۷/۵ ۰/۳ ـــ ۵/۸ ۵/۰ ۸/۱ ۵/۰
پسمانده ماهی (خشك شده) ۵/۹ ۰/۶ ـــ ۵/۸ ۵/۰ ۲/۰ ۵/۱
كود زباله خانگی ۵/۲ ۵/۱ ۰/۱ ۵/۴ ۵/۰ ۴/۰ ۳/۱
آرد پوست بادام ۲/۷ ۵/۱ ۲/۱ ۵/۰ ۵/۰ ۶/۰ ۱/۰
آرد پوست بادامزمینی ۲/۱ ۵/۰ ۸/۰ ـــ ـــ ـــ ـــ
پیت ۷/۲ ـــ ـــ ۰/۱ ۵/۰ ۰/۱ ۱/۰
آرد سویا ۰/۷ ۲/۱ ۵/۱ ۵/۰ ۵/۰ ۲/۰ ـــ
كود مایع، حیوانی ۰/۷ ۰/۱۰ ـــ ۵/۱۵ ۵/۰ ۴/۰ ۷/۰
ساقه توتون ۵/۱ ۵/۰ ۰/۵ ۰/۵ ۵/۰ ۴/۰ ۲/۱

n برقراری توازن تغذیهای: باروری و حاصلخیزی یك خاك علاوه بر وابسته بودن به مقدار عناصر غذایی به توازن و تعادل آنها نیز شدیداً وابسته است. به طوری كه در حالت عدم توازن و تعادل تغذیهای، مصرف كودها نه تنها موثر واقع نمیشود، حتی در بعضی مواقع در جهت عكس عمل كرده و كشاورزان را متحمل ضررهای اقتصادی فراوانی میكنند. مثلاً در سطح ثابت K،افزایش كود ازتی نه تنها افزایش عملكردی را به دنبال نداشته بلكه در بعضی مواقع منجر به كاهش آن نیز شده است، لذا اهمیت توازن تغذیهای در بعضی موارد و در مورد بعضی عناصر بیش از خود آنهاست بطوریكه 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 كودهای شیمیایی كاری بسیار دشوار و وقتگیر است و نیازمند صدها آزمایش كودی در مناطق مختلف میباشد كه غالباً هم به خاطر شرایط پیچیده خاك، نیاز و قدرت متفاوت گیاهان، رفتارهای متفاوت عناصر در خاك، عوامل متغیر محیطی و شرایط مدیریتی مزرعه نتایج مطلوبی نمیدهند. بنابراین استفاده از كودهای دامی كه اكثریت عناصر مورد نیاز گیاهان را تقریباً به نسبتی كه آنها جذب میكنند دارا هستند دامنه موفقیت را افزایش میدهند