مقدمه
آنچه امروزه كشوری را توسعه یافته و یا عقب مانده معرفی می‌كند، میزان بهره گیری از فناوری در ابعاد مختلف توسعه، به خصوص توسعه تكنولوژی است. سند ملی زیست فناوری (بیوتكنولوژی) جمهوری اسلامی ایران، اخیراً به تصویب هیأت دولت رسید. برای این سند كه از سوی كمیته ملی زیست فناوری وزارت علوم، تحقیقات و فناوری ارائه شده، عنوان راهبرد ایران سبز انتخاب شده است .توسعه در شرایط فعلی جهان، بدون دستیابی به فناوری پیشرفته امكان پذیر نیست. تفاوتی كه امروز بین جهان در حال توسعه و جهان توسعه یافته

وجود دارد، براساس سرمایه، حجم تجارت، منابع طبیعی و حتی تجهیزات صنعتی نیست، بلكه معیار اصلی تفاوت بین دنیای پیشرفته صنعتی و جهان غیر صنعتی، فناوری و به ویژه فناوری پیشرفته است. چه بسا كشورهایی بدون بهره مندی از منابع غنی و سرمایه‌های كلان، تنها با رشد تكنولوژی خود توانسته اند به قدرت اقتصادی در دنیا مبدل شوند. بنابراین فناوری پیشرفته، جایگاه ویژه ای دارد و ما باید در كنار توسعه انسانی، توسعه فرهنگی، توسعه اقتصادی و توسعه علمی، به این مهم توجه داشته باشیم.

شیمی را می‌توان به صورت علمی که با توصیف ویژگیها ، ترکیب و تبدیلات ماده سروکار دارد، تعریف کرد. اما این تعریف ، نارساست. این تعریف ، بیانگر روح شیمی نیست. شیمی همچون دیگر علوم ، سازمانی زنده و در حال رشد است، نه انباره‌ای از اطلاعات. علم ، خاصیت تکوین خودبخود دارد. ماهیت هر مفهوم تازه آن ، خود محرک مشاهده و آزمایشی جدید است که به بهبود بیش از پیش آن مفهوم و سرانجام به توسعه دیگر مفاهیم می‌انجامد.

 

از آنجا که زمینه‌های علمی همپوشانی دارند، مرز متمایزی میان آنها نمی‌توان یافت و در نتیجه مفاهیم و روشهای علمی کاربرد همگانی پیدا می‌کنند. در پرتو این گونه رشد علمی ، دیگر تعجبی ندارد که یک پژوهش علمی معین ، بارها از مرزهای مصنوعی و پرداخته ذهن بشر بگذرد.

شیمی در کشاورزی
نگاه اجمالی
برای کمک به تولید مقدار مواد غذایی کلان ، کشاورزی ما باید به روش علمی جدید انجام گیرد و در این صورت به انواع مواد شیمیایی کشاورزی ، از جمله کودهای گوناگون ، انواع داروی بیماری‌های حیوانی و گیاهی ، مواد آفت کش ، مواد مکمل غذایی و بسیاری دیگر از این قبیل نیازمندیم که باید آنها را به طریق صنعتی تهیه کنیم. بدیهی است که تهیه غذای کافی برای جمعیت در حال انفجار روی زمین ، فقط با درک شیمیایی تولید مواد غذایی و بکار بستن همه جانبه فنون جدید تولید مواد غذایی میسر می‌شود.

 

گیاهان ، منبع اصلی مواد غذایی ما هستند. ما گیاهان یا گوشت جانوران گیاهخوار را می‌خوریم. رشد گیاهان مستلزم دمای مناسب ، مواد مغذی ، هوا ، آب ، و گرفتار نشدن به انواع بیماری ناشی از آفات مضر علف‌های هرز است. برای گیاهان ، مواد مغذی مناسب و موادی برای رهانیدن آنها از ابتلا به بیماریهای گوناگون فراهم می‌آورد.

 

تاریخچه
بعضی از تمدن‌های باستانی به تجربیات مفیدی در کارهای کشاورزی دست یافته‌اند که بطور مستقیم در تاریخ ثبت نشده است. در عصر رومیان ، “کاتوی کبیر” اشاراتی دارد به انتخاب تخم ، تهیه کود سبز با گیاهان تیره نخود ، آزمایش خاصیت اسیدی خاک ، استفاده از خاکهای آهکی ، ارزش یونجه و شبدر ، ترکیب نگهداری و استفاده از کود حیوانی ، ترتیب چرای حیوانات ، اهمیت چارپایان در عملیات کشاورزی و مانند آنها. این گونه پیشرفت ما که مبنای تجربه عملی داشته، گاه به گاه در جریان تاریخ ، بدست آمده و از میان رفته است.

“آرتوریانگ” ، در قرن هیجدهم در انگلیس ، علم جدید کشاورزی را بنیان نهاد. او به عنوان نخستین پژوهشگر مشهور کشاورزی گسترده ، سیستمی برای اشاعه اطلاعات کشاورزی به راه انداخت که امروزه گسترشی جهان‌مشمول یافته است. در سال ۱۸۴۰ “یوستوس فون لیبیگ” ، کتاب خود را به عنوان کاربردهای شیمی آلی در کشاورزی و فیزیولوژی منتشر کرد. لیبیگ را به خاطر کارهایی را که انجام داده بود، پدر علم جدید خاک شناسی نامیده‌اند.

 

انقلاب صنعتی ، ابزار و توان بهتری فراهم آورد که کارهای فیریکی-کشاورزی را نسبتا آسان کرد. اما ، حتی امروزه با بهترین تخمین ، دو سوم کشاورزی جهان عقب مانده است.

رشـد گیاهان
خاکهای طبیعی منبع مواد مغذی برای گیاهان است. خاک سطحی شامل بیشترین مقدار ماده زنده و هوموس ، حاصل از موجودات مرده است. خاک ‌زیرین شامل مواد معدنی و مواد آلی است. اکسایش جزئی مواد آلی در فضای بسته زیر خاک و مصرف اکسیژن آن ، باعث تولید دی‌اکسید کربن می‌شود. افزایش این گاز در خاک ، باعث اسیدی شدن آبهای جاری در زیر زمین می‌شود.

 

علت عمده جذب و جذب سطحی آب در خاک ، وفور اکسیژن در ساختمان شیمیایی غالب مواد خاکی است که چند نمونه آنها سیلیکات‌ها (SiO3-2) ، فسفات‌ها (PO4-3) و کربنات‌ها (CO3-2) هستند. خاکهای که تراوایی خوبی دارند، آب را در جریان طبیعی از تمام منافذ کوچک خود می‌گذارنند.

جاری شدن آب از میان خاک ، امری ضروری است، زیرا برای کشت و تهیه یک کیلو گرم ماده غذایی ، صدها لیتر آب لازم است. خاکها ، نه تنها به علت اکسید شده مواد آلی ، بلکه به علت آب شویی گزینشی توسط جریان آب در زمین ، نیز اسیدی می‌شوند.

تاثیر عناصر موجود در خاک در رشد گیاهان
نمک‌های فلزات قلیایی و قلیایی خاکی ، بیشتر از نمکهای فلزات گروه (III) و فلزات وابسته در آب محلولند. گیاهانی که در خاک پُرسلنیم می‌رویند، مقداری از عنصر را جذب می‌کنند و برای انسان مضر و سمی هستند. اگر هموس که منبع مواد مغذی برای گیاه است تجریه نشود، خاک ارزش حاصلخیزی ندارد و به آنها کودهای فسفات و پتاس می افزایند. ترکیبات شیمیایی خاکها ، منعکس کننده ترکیب پوسته زمین ، ترکیب سنگهای مادر و فعالیتهای فیزیکی و شیمیایی است که در حین تشکیل خاک و پس از آن ، صورت می‌گیرد.

سلیسیم در مقایسه با اکسیژن ، عنصر محوری خاک است. خاک سیاه ، ماده آلی فراوان دارد. خاک قرمز ، احتمالا آهن زیاد دارد و خاک سفید ، شدیدا آب‌شویی شده‌است و کیفیت مناسبی ندارد. مواد مغذی اولیه خاک نیتروژن ، فسفر و پتاسیم است. غالب گیاهان در خاکهای غنی از نیترات رشد می‌کنند. منبع عمده ذخیره نیتروژن در خاک ، موجودات مرده و فضولات حیوانی است.

 

فسفر نیز مانند نیتروژن باید به صورت یک ماده معدنی یا غیر آلی در آید تا مورد استفاده گیاه قرار گیرد. یون پتاسیم یک عنصر کلیدی در کنترل آنزیمی تبادل قندها ، نشاسته‌ها و سلولز است. کلسیم و منیزیم به صورت یونهای (Ca+2) و (Mg+2) ، مواد مغذی ثانویه برای گیاه هستند. آهن ، یک جز اصلی کاتالیزوری است که در تشکیل کلروفیل یا سبزینه گیاه دخالت دارد.

 

کودهای طبیعی مکمل خاک‌
کود شیمیایی علاوه بر داشتن یون مطلوب ، آن یون را به صورتی در خاک جای می‌دهد که گیاه بتواند آن را به طور مستقیم جذب کند. کودهای نیترات جامد از آمونیاک تهیه می‌شود. اوره یکی از مهمترین مواد شیمیایی جهان بشمار می‌آید. زیرا هم به عنوان کود و هم به عنوان ماده مکمل غذایی چارپایان مصرف می‌شود. سنگ فسفات و پتاس ، دو ماده معدنی مهمی هستند که می‌توان آنها را از معدن استخراج کرد، سایید و به صورت گرد ، آنها را مستقیما به خاکهای فاقد این مواد افزود.

 

کودهای فسفات به صورت سوپر فسفات که انحلال پذیری بیشتری دارد، استفاده می‌شود.

ایجاد رشد برتر در گیاهان
علاوه بر کودهایی که به فرایندهای طبیعی رشد زیست شیمیایی گیاهان یاری می‌دهند، موادی به نام افزاینده رشد گیاهان ، موجب نوعی رشد متعارفی یا غیر طبیعی می‌شوند. اتیلن یا استیلن ، شکوفایی و گل دهی آناناس را زیاد می‌کنند. اکسین‌ها موجب دراز شدن سلول‌های نهال می‌شوند. شاید مهم‌ترین تنظیم کنندهای رشد گیاه ، گروهی از مواد باشند که به نام گیب برلین‌ها معروفند.

حفاظت گیاهان برای تولید مواد غذایی بیشتر
هرساله ، یک سوم محصولات غذایی جهان بر اثر آفات (بیماریهای ناشی از ویروسها ، باکتریها ، قارچها ، جلبکها ، علفهای هرز و کرم حشرات گیاه خوار) از میان می‌رود. آفت کش‌ها دفاع شیمیایی برای کنترل آفت بشمار می‌روند. دو نوع آفت کش داریم که عبارتند از:
حشره کش‌ها و آفت کش‌ها

مصرف حشره کش‌هایی مانند (DDT) موجب شده است که به دیگر اشکال حیوانی ، مانند ماهی‌ها و پرندگان ، آسیب جدی برسد. بسیاری از حشره کش‌ها ، برای انسان ، بسیار سمی‌تر از (ِDDT) است. از این جمله مواد غیر آلی ، ترکیبات آرسینک دار و انواع بسیاری از مشتقات فسفر که ما آنها را در محیط زندگی خود و در منابع آب وارد می‌کنیم. از طرف دیگر اگر استفاده از آنها را کنار بگذاریم باید با انواع بیماری‌ها مواجه باشیم.
علف کش‌ها

علف کشها ، گیاهان را می‌کشند. این مواد ممکن است گزینشی باشند و فقط گروه خاصی از گیاهان را از بین ببرند، یا ممکن است غیر گزینشی باشند و زمین را از هر گونه حیات گیاهی پاک کنند.
آزمایشگاه شیمی خاک از واحدﻫای بخش تحقیقات بهزراعی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند بوده که شروع فعالیت آن حدوداً از سال ۱۳۶۵ می باشد. پرسنل این آزمایشگاه در حال حاضر شامل يک نفر کارشناس ارشد در زمینه خاکشناسی (تغذیه و حاصلخیزی خاک)، يک نفر کارشناس کشاورزی عمومی و دو نفر تکنسین آزمایشگاهی می باشد.

این آزمایشگاه در زمینهﻫای مختلف تجزیه صفات شیمیایی خاک، آب، گیاه و بذور و همچنین برخی صفات فیزیکی خاک به شرح ذیل فعالیت دارد:
۱- اندازه گیری فسفر، پتاسیم قابل جذب خاک و همچنین کربناتها و بی کربناتهای موجود در خاک
۲- اندازه گیری فسفر، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم در گیاه و آب

۳- اندازه گیری اشکال مختلف نیتروژن موجود در آب، خاک و گیاه از جمله نیتروزن کل، نیترات و آمونیوم

۴- اندازه گیری درصد موادآلی ( درصد کربن) موجود در خاک، همچنین درصد رطوبت موجود در خاک و در اندام مختلف گیاه شامل برگ، دمبرگ، غده و بذر
۴- اندازه گیری درصد موادآلی ( درصد کربن) موجود در خاک، همچنین درصد رطوبت موجود در خاک و در اندام مختلف گیاه شامل برگ، دمبرگ، غده و بذر
۵- اندازه گیری اسیدیته (PH) و هدایت الکتریکی(EC) آب و خاک

۶- تعیین بافت، وزن مخصوص ظاهری و PF خاک ( تعیین درصد رطوبت خاک درنقاط مختلف، ظرفیت زراعی، نقطه پژمردگی موقت و دائم)

۷- اندازه گیری سطح برگ(LA)

۸- اندازه گیری رطوبت خاک در مزرعه با دستگاههای موجود شاملT.D.R و TRIM

۹- اندازه گیری نور در مزرعه(Sun Scan)

۱۰- تعیین درصد اشباع خاک
۱۱- اندازه گیری فشردگی لایه های مختلف خاک در مزرعه(Peneterometer)

۱۲- تهیه و تآمین آب مقطر جهت مصارف آزمايشگاه شيمي خاک و سایر آزمایشگاهﻫا.
۱۳- اندازه گیری تبخیر و تعرق گیاه با استفاده از دستگاه پرومتر

۱۴- اندازه گیری کارائی کوانتوم فتوسنتزی با استفاده از دستگاه استرس متر
از دیگر فعالیتﻫای این آزمایشگاه می توان به برگزاری دورهﻫای کارآموزی دانشجويان مقاطع مختلف اشاره کرد که بطور متوسط سالانه بیش از ده نفر در این آزمایشگاه دوره کارآموزی خود را می گذرانند که بالغ بر ۲۵۰۰ ساعت می شود.

این آزمایشگاه با آزمایشگاهﻫای سایر مؤسسات در زمینهﻫای مختلف تجزیه همکاری مشترک داشته و علاوه بر تجزیهﻫای سالانه در مؤسسه تحقیقات چغندرقند که بالغ بر ۶۰۰۰ عدد است، تجزيه نمونهﻫای بخش های تحقیقات چغندرقند در شهرستانها نیز بر عهده اين آزمايشگاه می باشد.
روش های توصیه کودی:

عدم توجه به نتایج آزمون خاک باعث مصرف بیش از حد کود شده که اين مصرف علاوه بر ضرر اقتصادی باعث کاهش کیفیت چغندرقند می گردد. در حال حاضر کوددهی کلیه طرح های در دست اجراء در ستاد موسسه تحقیقات چغندر قند اعم از بهنژادی، بهزراعی, گیاه پزشکی و تولید بذر (کرج و فیروزکوه) بر اساس تجزیه خاک و گیاه انجام می گیرد . طبق آمار موجود در برخی از سالﻫا با وجود عدم مصرف هیچگونه کود شیمیایی، بیش از ۱۰۰ تن در هکتار ریشه چغندر قند برداشت شده است. بدين ترتيب می توان به اهمیت تجزیه خاک در ميزان مصرف کودهای شیميایی پي برد. از مهمترین عوامل موثر در توصیه مناسب کود های شیمیایی مورد نیاز، روش صحیح نمونه برداری خاک و گیاه و آماده سازی آن می باشد که در ذیل به اختصار بيان شده است.
تجزیه خاک و گیاه:

مهمترين و مؤثرترين روش جهت دستيابي به كشاورزي پيشرفته از جنبه تغذيه گياهي مصرف عناصر غذائي بر اساس تجزيه خاك و گياه مي باشد. يكي از قديمي ترين روشهاي برآورد عناصر غذائي مورد نياز گياهان از جمله چغندرقند استفاده از آزمايشات مزرعه اي و اعمال تيمارهاي مختلف كودي بوده که در نهايت بهترين تيماري که از نظر عملكرد كمي و كيفي در حد مطلوبي بوده بعنوان فرمول غذائي منطقه معرفي شده است. اشكال اساسي روش فوق اين است كه: حاصلخيزي خاك بر اساس ميزان مصرف كود در زراعتهاي قبلي, نوع محصول

ومديريت از مزرعه اي به مزرعه ديگر و حتي در خاكهاي مشابه بسيار متغير مي باشد. بنابراين كوددهي بر اساس نتايج چندين آزمايش مزرعه اي در يك مزرعه خاص صحيح نيست. يكي ديگر از روشهاي ارزيابي حاصلخيزي خاك بر اساس آزمون خاك و گياه مي باشد. در حاليكه اين روش به تنهايي كامل نبوده ولي بكارگيري آن وضعيت هريك از عناصر غذايي را در زمان دلخواه ميسر مي كند. آزمون خاك به منظور تعيين مقدار عنـاصر غذائي قابل استفاده گياه در خاك انجام مي گيرد و بر اساس نــتايج بدست آمــده مي توان توصيه كودي مناسب را براساس اعداد و ارقام مبناء و مرجع كه از قبل با انجام تحقيقات مختلف مشخص شده انجام داد. مهمترين مرحله در آزمون خاك تهيه و آماده سازي نمونه خاك مي باشد. بطوريكه بايد نمونه نماينده را انتخاب كرد.