تاثیر كودهای بيولوژيك
نقش عناصر غذايی در رشد و كيفيت گياهان زينتی

تاريخچه كودهاي بيولوژيك (كودهاي ميكروبي)
در دهه گذشته به دليل مصرف كودهاي شيميايي اثرات زيست محيطي متعددي از جمله انواع آلودگي‌هاي آب و خاك و مشكلاتي در خصوص سلامتي انسان و ديگر موجودات زنده به وجود آمد. سياست كشاورزي پايدار و توسعه پايدار كشاورزي، متخصصين را بر آن داشت كه هر چه بيشتر از موجودات زنده خاك در جهت تأمين نيازهاي غذايي گياه كمك بگيرند و بدين‌سان بود كه توليد كود بيولوژيك آغاز شد.

البته مصرف كودهاي بيولوژيك قدمت بسيار طولاني دارد. توليدكنندگان محصولات براي تقويت زمين‌هاي كشاورزي، گياه تيره‌اي به نام لگومينوز را كشت مي‌كردند و معتقد بودند كه با كشت آن حاصلخيزي خاك افزايش پيدا مي‌كند. در نوشته‌هاي تاريخي كاشت گياه شبدر، باقلاي مصري و … براي تقويت خاك‌ها گزارش شده است.
كود بيولوژيك مواد نگهدارنده‌ي ميكرو ارگانيزم‌هاي مفيد خاك مي‌باشند كه به طور متراكم و با تعداد بسيار زياد در يك محيط كشت توليد شده‌اند. معمولاً به صورت بسته‌بندي قابل مصرف در اراضي كشاورزي‌اند.

هدف از مصرف كودهاي بيولوژيك، تقويت حاصلخيزي خاك و تأمين نيازهاي غذايي گياه است، گر چه ممكن است اثرات مفيد ديگري داشته باشند.
نخستين كود بيولوژيك با نام تجارتي نيتراژين توليد شد كه در اواخر قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفت و از آن تاريخ به بعد ساير كودهاي بيولوژيك ساخته شدند.

ارگانيزم‌هايي كه در توليد كودهاي بيولوژيك مورد استفاده قرار مي‌گيرند عمدتاً از خاك جداسازي مي‌شوند. در شرايط آزمايشگاه در محيط‌هاي كشت مخصوص تكثير و پرورش پيدا مي‌كنند و بعد به صورت پودرهاي بسته‌بندي شده و آماده، مصرف مي‌شوند.

انواع كودهاي بيولوژيك
مهم‌ترين كودهاي بيولوژيك عبارتند از:
۱) تثبيت كننده ازت هوا؛
۲) قارچ‌هاي ميكوريزي، كه با ريشه بعضي از گياهان ايجاد همزيستي كرده و اثرات مفيدي ايجاد مي‌كند؛
۳) ميكرو ارگانيزم‌هاي حل كننده فسفات، كه فسفات نا محلول خاك را به فسفر محلول و قابل جذب گياه تبديل مي‌كنند؛

۴) اكسيد كننده گوگرد (تيو باسيلوس)، كودي كه داراي باكتري تيو باسيلوس بوده و باعث اكسايش بيولوژيكي گوگرد مي‌شود؛
۵) كرم‌هاي خاكي، در توليد هوموس مورد استفاده قرار مي‌گيرند و نوعي كود كمپوست به نام ورمي كمپوست
(Wermy compost) توليد مي‌كنند.

تثبيت ‌كننده‌هاي ازت
كار اصلي تثبيت‌كننده‌هاي ازت، تثبيت ازت هوا و تبديل آن به ازت معدني قابل استفاده براي گياه است. هواي اطراف ما ۰٫۷۹ گاز ازت دارد ولي گياهان قادر به استفاده از آن نيستند لذا اين ازت بايد به ازت معدني تبديل شود. تثبيت يا در كارخانه‌هاي كود سازي با صنعت پتروشيمي با هزينه و انرژي بسيار زياد صورت مي‌گيرد و يا بدون هزينه به وسيله موجودات ذره‌بيني خاك كه كار كارخانه‌هاي كود سازي را انجام مي‌دهند، صورت مي‌گيرد.

تثبيت ازت به سه صورت انجام مي‌گيرد كه به شرح ذيل است:
۱) آزاد يا غير همزيست (ازتو باكتر)؛ كود ميكروبي كه به اين روش تهيه شده كود ازتو باكتري است و در شرايطي كه كمبود آن وجود داشته باشد، به خاك اضافه مي‌شود؛
۲) همزيستي (ريزوبيوم)؛ باكتري‌ به نام ريزوبيوم روي ريشه گياهان خانواده گلومينوز ايجاد غده يا گره مي‌كند. گياهاني مانند يونجه، شبدر، نخود، لوبيا، عدس و ماش تثبيت كننده‌هاي مهم ازت به روش همزيستي مي‌باشند.

باكتري ريزوبيوم در داخل غده يا گره توليد شده بر روي ريشه گياه، ازت هوا را مي‌گيرد و آن را تثبيت و به NH3 تبديل مي‌كند. NH3 توليدي، هم مورد استفاده خود باكتري و هم مورد استفاده گياه ميزبان قرار مي‌گيرد. مقدار تثبيت به روش همزيستي بسته به نوع باكتري و گياه ميزبان دارد. به طور متوسط از اين طريق، تثبيت ازت مي‌تواند بين ۲۰۰ تا ۳۰۰ كيلوگرم در هكتار، انجام پذيرد.

انواع گياهان تثبيت كننده ازت و نوع گونه ريزوبيوم
نام ميزبان گونه ريزوبيوم ميزان تثبيت
نخود – باقلا ريزوبيوم لگو مينوزاردم ۳۰۰-۲۰۰
كيلوگرم در
هكتار
شبدر ريزوبيوم تريفولي
لوبيا ريزوبيوم فازئولي
يونجه ريزوبيوم مليلوتي
باقلاي مصري ريزوبيوم لوپيني
سويا ريزوبيوم ژاپنيكوم

۳) همياري (ازوسپيريليوم)؛ باكتري‌ به نام ازوسپيريليوم به صورت همياري با ريشه گياهان خانواده غلات مثل گندم، ازت هوا را تثبيت مي‌كند. اهميت تثبيت ازت در اين است كه بدون آلودگي‌ زيست محيطي، بدون نياز به صرف هزينه و انرژي مي‌توانيم كود ازته داشته باشيم. كود ازته تقويت خوبي براي حاصلخيزي خاك به شمار مي‌رود و لذا با توجه به مشكلاتي كه كودهاي شيميايي دارند، امروزه مصرف كودهاي بيولوژيك مورد توجه خاص قرار گرفته‌اند.

نقش عناصر غذايی در رشد و كيفيت گياهان زينتی

ازت
ازت مهم‌ترين عامل محدود كننده تغذيه‌اي در رشد و توليد گياهان است. به خصوص در مناطق خشك و نيمه خشك مثل شرايط كشور ايران كه مواد آلي خاك كم مي‌باشد و در نتيجه فقر ازت عامل محدود كننده‌ي مهمي است.
ازت در خاك
– آلي؛
– معدني؛
– عنصري.

ازت آلي نمي‌تواند مستقيم مورد استفاده گياه قرار بگيرد. ازت آلي بايد طي فرايند معدني شدن به ازت معدني تبديل شود تا قابل جذب براي گياه باشد. در فرايند معدني شدن يا مينراليزيشن (Mineralization) باكتري‌هاي خاك مهم‌ترين نقش را ايفا مي‌كنند، يكي از وظايف مهم اين باكتري‌ها معدني كردن ازت آلي است.
ازت عنصري توسط تثبيت كننده‌هاي ازت تبديل به ازت معدني شده و قابل استفاده براي گياه مي‌شوند.
منابع تأمين ازت خاك
– مواد آلي خاك؛
– كودهاي شيميايي؛
– تثبيت كننده‌هاي بيولوژيك؛
– نيترات موجود در آب؛

– باران‌هاي اسيدي.
البته توجه داشته باشيد كه نيترات در آب آبياري وجود دارد و باران‌هاي اسيدي معمولاً در مناطق صنعتي و شهرهاي بزرگ ريزش دارند.
البته ازت هوا منبع اصلي انواع ازت مي‌باشد.

جذب ازت توسط گياه به صورت
– يون‌هاي‌ آمونيوم يا + NH4
– يون نيترات يا – NO3
– مولكول اوره CO(NH2)2 است.
ازت به هر صورتي كه توسط گياه جذب شود در داخل گياه توسط جريان احياء به اسيدهاي آمينه و سپس پروتئين تبديل مي‌شود و نقش خودش را در فيزيولوژي گياه ايفا مي‌كند.

نقش ازت در گياه
بيشترين تأثير ازت در رشد رويشي گياه مي‌باشد. يعني ازت رشد شاخه و برگ گياه را زياد مي‌كند و همچنين گياهاني كه از ازت كافي برخوردارند رشد سبزينه‌اي خيلي خوبي دارند. ازت به عنوان جزئي از مولكول كلروفيل در گياه و يا ساختمان پروتئين و آنزيم‌هاي گياهي نقش بسيار مهمي دارد. بدين صورت كه هر مولكول كلروفيل داراي ۴ اتم ازت است. كلروفيل در گياهان آلي و سبز در عمل فتوسنتز نقش بسزايي دارد. ازت در ساختمان DNA و RNA شركت دارد كه اين دو از تركيب‌هاي مهم در گياهان هستند.

اثرات كمبود ازت
كمبود ازت باعث كاهش رشد عمومي و كلي گياه مي‌شود. با توجه به اينكه ازت جزئي از ساختمان كلروفيل است، بر اثر كمبود، كلروفيل خوب ساخته نمي‌شود و برگ‌هاي گياه زرد مي‌شوند. برگ‌هاي زرد شده گياه ابتدا در برگ‌هاي قديمي و مسن آن مشاهده مي‌شوند.
علائم كمبود ازت در گياهان زينتي مثل گل سرخ، بگونيا، ميخك، شمعداني و ميمون ديده مي‌شود. براي مثال در گل ميخك وقتي ازت ناكافي باشد برگ‌هاي كوچك، ساقه‌هاي كوتاه و ميان گره‌هاي كوتاه ديده مي‌شود و تعداد غنچه و گل هم كم و محدود است. بدين معني كه كمبود ازت در رشد و كيفيت محصول اختلال ايجاد مي‌كند.

 

راهنماي تشخيص كمبود ازت در گياهان
گياهان زينتي علائم اصلي براي تشخيص كمبود
گل سرخ برگ‌ها سبز روشن و سپس زرد مي‌شوند، غنچه‌ها خيلي كوچك و كمرنگ مي‌باشند
بگونيا برگ‌ها به رنگ قرمز آجري درمي‌آيند، گياه كوتاه و تعداد گل محدود است
ميخك برگ‌ها كوچك ساقه كوتاه با ميان‌گره كوتاه، تعداد غنچه و گل محدود مي‌باشد
مينا برگ‌ها زرد، برگ‌هاي پير خشك مي‌شوند، ساقه چوبي با ميان گره‌هاي كوتاه
سينه رز برگ‌ها زرد با ظاهر زنگ زده، برگ‌ها پس از خشك شدن هم‌چنان روي ساقه باقي مي‌مانند، غنچه‌ها كوچك بوده و خيلي به كندي رشد مي‌كنند

شمعداني برگ‌ها سبز روشن با حلقه مشخص قرمز برنزي نزديك وسط برگ، برگ‌هاي پير به رنگ قرمز خوشرنگ با حلقه قرمز مايل به زرد نزديك دم‌برگ، برگ‌ها پس از خشك شدن مدتي روي ساقه باقي مي‌مانند، گل نمي‌دهند.
ميمون برگ‌ها سبز روشن، زرد بين رگ‌برگ‌ها، برگ‌هاي پير به رنگ زرد مايل به آجري درآمده و سپس خشك مي‌شوند.

مصرف زياد ازت براي خود گياه مشكل ايجاد نمي‌كند اما در گياهاني كه خوراكي هستند بر اثر مصرف زياد ازت تجمع نيترات در گياه حاصل مي‌شود. بدين صورت كه نيترات احياء نشده در گياه،

تجمع پيدا كرده و براي انسان مشكل ايجاد مي‌كند، بطوريكه حتي مي‌تواند سرطان‌زا باشد. مصرف زياد ازت مشكلاتي غير مستقيم براي گياه ايجاد مي‌كند و حساسيت گياهان را به آفات و بيماري‌هاي قارچي افزايش مي‌دهد. گياهان با مصرف زياد ازت مقاومت خود را در برابر سرما از دست داده و گل‌ها و شكوفه‌هاي آن‌ها از بين رفته يا دچار سرمازدگي مي‌شوند.

غلظت مناسب ازت
غلظت ازت در گياهان مختلف، متفاوت است. به عنوان مثال در گل گلايول غلظت مناسب ۳ تا ۵٫۵ درصد است. يعني غلظت بيش از ۵٫۵% زيادي ازت و كمتر از ۳% كمبود ازت، در نظر گرفته مي‌شود.

غلظت مناسب ازت در برگ تعدادي از گل‌ها و گياهان زينتي
نوع گل درصد ازت برگ زمان نمونه‌برداري
گلايول ۵٫۵ – ۳ برگ‌هاي كامل قبل از برداشت
گل داودي ۵٫۵ – ۳ چهارمين برگ از انتها شروع جوانه گل
گل سرخ ۵ – ۳ برگ‌هاي كامل – شروع گل دهي
ميخك ۲٫۵ – ۲٫۳ برگ‌هاي كامل – شروع گل دهي


گزارش فعاليت محققان كشور در زمينه توليد كود بيولوژيك ازته
كود بيولوژيك ازته يكي از اقسام كودهاي بيولوژيك است كه در صورت توليد و مصرف آن در داخل كشور، مزاياي زيادي براي كشور به‌وجود خواهد آمد. مهندس سيامك عليزاده، عضو هيأت علمي پژوهشكدة بيوتكنولوژي كشاورزي و محقق توليد كودبيولوژيك ازته در اين پژوهشكده، در مطلب زير، ضمن بيان اهميت و كاربردهاي كود بيولوژيك ازته، فعاليت‌هاي انجام گرفته در اين خصوص را مورد بررسي قرار داده است:
تعاريف

امروزه با توجه به ايجاد آلودگي‌هاي زيست‌محيطي و بهداشتي كه از مصرف كودهاي شيميايي حاصل مي‌شود،توليد و مصرف كودهاي بيولوژيك (Biofertilizer) به‌عنوان مهمترين رويكرد در زمينه بيوتكنولوژي خاك به‌شمار رفته و مورد توجه سرمايه‌گذاران بخش كشاورزي در سطح جهان قرار گرفته است.اي مفيد خاكزي به منظور توليد بهينه محصول است كه اين هدف از طريق بهبود كيفيت خاك و رعايت بهداشت و ايمني محيط‌زيست، با بهره‌گيري از بيوتكنولوژي تأمين مي‌شود. توليد و

كودهاي بيولوژيك يكي از مؤلفه‌هاي اساسي در بيوتكنولوژي خاك و به تبع آن مديريت تلفيقي تغذيه گياه محسوب مي‌شود. به‌طور كلي، كود بيولوژيك، تراكم زيادي از يك يا چند نوع ارگانيزم مفيد خاك‌زي و يا مواد متابوليك اين موجودات است كه با يك مادة نگهدارنده همراه است و صرفاً به‌منظور تأمين عناصر غذايي مورد نياز گياه، توليد مي‌شود.

تاريخچه‌اي در خصوص انواع كودها
ميزان توليد محصول، با ميزان عرضه عناصر معدني و بعضاً آلي خاك كه براي آنها قابل استفاده باشد، متناسب است. از ديرباز بشر به اهميت نقش عناصر معدني و آلي در رشد گياه و توليد محصول پي‌برده بود. بعد از جنگ دوم جهاني، مهمترين اين عناصر (ازت، فسفر و پتاسيم)، به صورت كودهاي سنتزي شيميايي با هدف افزايش توليد محصولات كشاورزي، مورد استفاده قرار گرفتند.

كاربرد روزافزون كودهاي شيميايي باعث بروز خسارات جبران‌ناپذير زيست‌محيطي، بهداشتي و اقتصادي شده است. كاربرد كودهاي شيميايي ازته بواسطة برجاي ماندن آنها در طبيعت، باعث آلودگي آب و خاك شده و از اين طريق باعث ايجاد بيماري‌هاي مختلفي از قبيل سرطان و متهموگلوبينا در انسان مي‌شوند.

از طرفي توليد هر كيلوگرم كود شيميايي ازته، مستلزم مصرف ۲۲۰۰ كيلوكالري انرژي است. اين مقدار انرژي عموما از منابع نفتي و در صنايع پتروشيمي تأمين مي‌گردد. اين معايب كودهاي شيميايي باعث شد كه توليد كودهاي بيولوژيك مورد توجه جدي قرار ‌گيرد

.
اهميت اقتصادي كودهاي شيميايي
مصرف كودهاي شيميايي ازته در قارة آسيا از ۵/۱ ميليون تن در سال ۱۹۶۱ به ۴۷ ميليون تن در سال ۱۹۹۶ رسيد و بر اساس پيش‌بيني‌هاي انجام شده، در سال ۲۰۱۰ اين مقدار به ۷۵ ميليون تن خواهد رسيد. اين آمار خود مؤيد بازار گسترده كود شيميايي ازته و فرآورده‌هاي جانشين آن است. با توجه به اهميت كود‌هاي شيميايي در توليد غذا كه در حوزة امنيت ملي از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌باشد، نياز و بازار مصرف اين فرآورده، از گستردگي خاصي در كشور برخوردار است.

شوراي اقتصاد، به استناد بند ۵ تبصرة ۵ قانون بودجه سال ۱۳۸۱ و همچنين بند ب مادة ۳۷ قانون وصول برخي از درآمدهاي دولت و مصرف آن در موارد معين، مجوز تهية كودهاي شيميايي را در سال ۱۳۸۱ به ميزان ۳ ميليون و ۲۱۱ هزار تن صادر نموده است. از اين رقم، ۲ ميليون و ۴۷۲ هزار تن آن از طريق توليدات داخلي و ۷۳۹ هزار تن، از محل واردات، تأمين شده است.

بر اساس همين مصوبة شوراي اقتصاد، مبلغ ۱۰۳ ميليارد و ۴۰۰ ميليون تومان از محل بودجة رديف ۵۰۳۶۲۱ و مبلغ ۵۶ ميليارد و ۳۰ ميليون تومان از محل رديف ۵۰۳۰۲۱، جمعاً ۱۵۹ ميليارد و ۴۳۰ ميليون تومان به‌عنوان يارانه تأمين كودهاي شيميايي، تخصيص يافته است. براي محاسبة بهتر هزينه‌هاي تهيه و تأمين كودهاي شيميايي، بايد به هزينه‌هاي بخش حمل و نقل و نگهداري و توزيع آن نيز توجه نمود كه بر اساس مطالعات انجام شده، معمولاً ۵۰ درصد هزينة تهيه اين كودها را شامل مي‌شود. بر اساس مصوبة شوراي اقتصاد، هزينه‌هاي جنبي تدارك و توزيع كودهاي

شيميايي، توسط سازمان مديريت و برنامه‌ريزي و با هماهنگي سازمان حمايت از مصرف‌كنندگان و توليدكنندگان و شركت خدمات حمايتي برآورد و تأمين مي‌گردد. با در نظر گرفتن اين مورد، تهيه و توزيع كودهاي شيميايي در سال ۱۳۸۱ بالغ بر ۲۳۹ ميليارد و ۱۴۵ ميليون تومان براي دولت هزينه دربر داشته است. اين مبلغ در سال ۱۳۷۸، ۸۳ ميليارد و ۱۰۰ ميليون تومان اعلام شده است.
علاوه بر اين موارد، توليد كودهاي شيميايي به‌ويژه كودهاي ازته، از حمايت‌هاي مالي در صنايع بالادست هم برخوردار است. به‌عنوان مثال، در سال ۱۳۸۰ نرخ تعرفة گاز مصرفي براي مصارف تجاري و عمومي ۱۳۳ ريال، صنعتي ۱۱۵ و براي مجتمع‌هاي پتروشيمي توليدكنندة كود اوره ۲۲ ريال بوده است.

اهميت توليد كود بيولوژيك به صورت بومي
با توجه به سازگاري ميكروارگانيزم‌ها با شرايط محيطي و اقليمي زيستگاه خود، استفاده از باكتري‌هاي خارجي كه از مناطقي با ويژگي‌هاي متفاوت نسبت به شرايط اقليمي كشور به‌دست آمده‌اند، جهت توليد كود بيولوژيك و استفاده از آنها در شرايط اقليمي كشور، مسلماً از كارايي لازم برخوردار نخواهد بود. بنابراين، استفاده از باكتري‌هاي بومي كه با شرايط خاك و اقليم كشور سازگار هستند، براي توليد كود بيولوژيك از ارزش ويژه‌اي برخوردار است.
صرفه‌جويي اقتصادي كاربرد كودهاي بيولوژيك

بر اساس گزارشات و مشاهدات موجود، كاربرد كود بيولوژيك باعث كاهش مصرف كود شيميايي حداقل تا مقدار ۳۰ درصد مي‌گردد. با احتساب ارزان‌ترين قيمت اوره در بازار جهاني (۱۸۵ دلار در هر تن فله-توليد اندونزي) و همچنين با فرض حداقل صرفه‌جويي ۳۰ درصدي در نياز به كود شيميايي، جايگزين نمودن كود بيولوژيك به جاي آن، مزاياي اقتصادي مناسبي را براي كشاورزان و كشور به همراه دارد. به‌عنوان مثال، استفاده از كود بيولوژيك (با قيمت ۳۵۰۰ تومان در كيلو) در مزارع غلات با متوسط مصرف ۲۰۰ كيلوگرم اوره در هكتار توأم با احتساب هزينه‌هاي حمل و نقل، حدود ۸۹۷۰

تومان در هكتار صرفه‌جويي به‌دنبال خواهد داشت. در سطح ۴ ميليون هكتار زمين‌هاي زيركشت غلات، اين صرفه‌جويي حدود ۳۵ ميليارد تومان در سال (بر اساس قيمتهاي سال ۸۱) خواهد بود.
همچنين كاربرد حجم كمتري از كود بيولوژيك (تا ۳۰درصد مقدار كودهاي شيميايي)، به‌تنهايي مي‌تواند تأثير به‌سزايي در كاهش هزينه‌هاي حمل و نقل، انبار‌داري و توزيع داشته باشد.
ساير مزاياي ناشي از كاربرد كودهاي بيولوژيك

علاوه بر صرفه‌جويي فوق، توليد و مصرف كودهاي بيولوژيك مي‌تواند مزاياي زير را براي كشور به‌دنبال داشته باشد:
– حفظ و توسعة باروري خاك (Soil Productivity) به‌موازات افزايش حاصلخيزي خاك (Soil Fertility).
– جلوگيري از ايجاد آلودگي خاك و منابع آب‌هاي سطحي و زيرزميني ناشي از تركيبات باقيماندة كودهاي شيميايي.
– جلوگيري از توسعه بيماري‌هاي ناشي از مصرف آب و محصولات آلوده به تركيبات ازته‌اي كه در اثر كاربرد كودهاي شيميايي به‌ويژه كودهاي ازته ايجاد مي‌شوند. سرطان‌هاي دستگاه گوارش و متهموگلوبينيا از اين دسته بيماري‌ها به‌شمار مي‌روند.

روند تحقيقات انجام شده در زمينه توليد كود بيولوژيك ازته

در سال ۱۳۷۳، قابليت دو نوع كود بيولوژيك ازته توليدشده در كشور ويتنام مورد ارزيابي قرار گرفت. در اين بررسي، ابتدا باكتري‏ها در آزمايشگاه كشت شدند و از نظر تثبيت ازت، مورد آزمايش قرار گرفتند. نتايج بدست آمده از اين آزمايش‌ها، مبين توليد آمونيم در محيط‌هاي كشت بود. به‌منظور بررسي تأثير كودهاي فوق‏الذكر بر روي گياه برنج، بر اساس دستورالعمل كارخانة توليدكننده، ريشه نشاءهاي برنج با اين نوع كود تلقيح‌شده، نشاءها داخل گلدان كاشته و گلدان‌ها در مزرعه قرار داده شدند. بعد از حدود ۴۵ روز هيچگونه اختلاف معني‏داري بين نشاهاي تلقيح شده و تيمار شاهد مشاهده نشد. عدم تأثير اين نوع كود را مي‏توان به صورت زير بيان كرد:

كودهاي بيولوژيك مورد بررسي، از منبع باكتري‌هاي هميار تثبيت‌كننده ازت بومي كشور ويتنام جدا شده بودند. اين باكتري‌ها با شرايط اقليمي مناطق حاره، سازگار بوده و بنابراين از نظر رقابت با ساير موجودات خاك و همچنين از نظر وجود دشمنان طبيعي، با شرايط منطقه‏اي كه از آن جدا شده‏اند، به تعادل رسيده‏اند. با توجه به اين مسايل نمي‏توان انتظار داشت كه باكتري‌هاي مذكور در شرايط اقليمي نواحي حاشيه خزر نيز استقرار يافته و فعال باشند.

در سال ۱۳۷۴، جداسازي باكتري‌هاي هميار تثبيت‌كنندة ازت از بافت ريشة برنج بينام (بومي ايران) انجام شد. همچنين در اين طرح بهترين روش ضدعفوني سطح ريشه و نحوة توزيع جمعيت اين باكتري‌ها بر روي ريشه مورد ارزيابي قرار گرفت. بر اساس نتايج به‌دست آمده، از مجموع ۴۳ باكتري جداسازي‌شده، ۱۶ باكتري قابليت تثبيت ازت را از خود نشان دادند. بيشترين توزيع جمعيت

باكتري‌هاي مورد بررسي در ريشه‏هاي كوچك مشاهده شد. پس از آن، در سال ۱۳۷۵ باكتري‌هاي هميار تثبيت‌كنندة ازت از رايزوسفر ريشه برنج بينام جدا شد. براي انجام اين بررسي، غير از نمونه‏گيري از رايزوسفر، بقيه مراحل مشابه طرح قبل انجام شد. در نتيجة اجراي اين طرح، از ۸۴ باكتري خالص به‌دست آمده، ۳۲ نمونه قابليت تثبيت ازت را در محيط‌هاي مايع فاقد ازت داشتند

. در ادامة اين بررسي‏ها، در سال ۱۳۷۶ تنوع باكتريهاي تثبيت‌كنندة ازت در شرايط اقليمي مختلف استان گيلان مورد بررسي قرار گرفت. نمونه‏برداري‏ها از مناطق اقليمي مختلف استان انجام شد. در نتيجة اين بررسي، ۴۶ باكتري كه قابليت تثبيت ازت را در رايزوسفر ريشه برنج بينام داشتند، جداسازي شدند. در سال ۱۳۷۷ باكتري‌هاي هميار تثبيت‌كنندة ازت، جداسازي و در حد جنس شناسايي شدند. سپس راندمان تثبيت ازت در آنها به روش ARA تعيين گرديد.

در سال ۱۳۷۹، طي اجراي طرحي تحقيقاتي، ۵ سويه از باكتري‌هاي فوق كه داراي بيشترين فعاليت تثبيت بيولوژيك ازت بودند، در شرايط كنترل‌شده، به ريشة دو رقم برنج تلقيح و عكس‏العمل گياه نسبت به تلقيح اين باكتري‌ها مورد بررسي قرار گرفت. اين آزمايش به‌صورت گلداني، در فايتوترون و در خاك استريل انجام شد.
در سال ۱۳۸۱، مناسب‏ترين فرمولاسيون جهت توليد كود بيولوژيك از منبع باكتري‏هايي كه در آزمايشات قبلي انتخاب شده بودند، تعيين شد و به دنبال آن كود بيولوژيك توليد شده با رايزوباكترهايي كه از منابع خارجي تهيه شده بودند، مورد مقايسه قرار گرفتند.
نتايج به‌دست آمده از اين مطالعه حاكي از كارايي مناسب سويه‏هاي بومي جدا شده از شاليزارهاي كشور نسبت به گونه‏هاي استاندارد خارجي رايزوباكترهاي پيش‌برنده رشد بود. تجزيه‌هاي آماري نشان داد كه استفاده از سويه‌هاي بومي در مقايسه با انواع خارجي آن باعث افزايش ارتفاع بوته، تعداد پنجه و عملكرد گياهان مي‌شود.

در سال ۱۳۸۱ موثرترين رايزوباكترهاي جداشدة بومي بر روي گياهان ذرت، خيار، گوجه‏‌فرنگي، سير و گندم در شرايط آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين مطالعات مبين تأثير مناسب سويه‏هاي رايزوباكترهاي بومي در افزايش وزن خشك گياهان مورد آزمايش بود. مرحلة پس از اين آزمايش‌ها، انجام مطالعات مزرعه‌اي در شرايط طبيعي است كه در دستور كار قرار دارند.

ضرورت تولید و کاربرد كود های فسفاته بيولوژيكي در افزایش عملکرد گیاهان زراعی

چكيده
حفظ محیط زیست و دستیابی به توسعه پایدار یکی از مباحث اصلی است که با اجرای طرح های جامع اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی در سرلوحه برنامه کشورهای مختلف جهان از جمله کشور ما قرار گرفته است. با تو جه به واردات سالانه ۵۰۰ هزار تن کود فسفاته و اثرات نامطلوب مصرف بی رویه این گروه از کود ها، که سبب بهم خوردن تعادل عناصر غذايي، كاهش عملكرد محصول، تنزل كيفيت محصول ( كاهش پروتئين گندم )

ازدياد بار منفي خاك، و آلودگي آبها به فسفر و بروز پديده اتروفيكاسيون…می گردد. بنابرین پیدا کردن روشی که بتواند از مصرف بیش از حد آن بکاهد، ضروری به نظر می رسد. دراین راستا لزوم توجه به سیستم های بیولوژیک خصوصاً کود های بیولوژیکی برای تأمین بخشی از نیاز های کودی گیاهان بیش از پیش احساس می شود. مطالعات انجام گرفته در مورد بکار گیری میکرو ارگانیسم های حل کننده فسفات حاكي از كارائي بالاي برخي از ميكروارگانيسم ها در افزايش قابليت جذب فسفر است. بطوریکه اين ميكروارگانيسم ها از انواع ساپروفيت بوده و قادر هستند در منطقه ريزوسفر فعاليت نموده و با كمك ترشحات ريشه، تركيبات نامحلول فسفات، نظیر تري كلسيم

فسفات را به صورت محلول و قابل جذب گياه درآورند. بهترين باكتريهاي حل كننده فسفات از جنس هاي پسودوموناس و باسيلوس و از قارچها، جنس هاي آسپرژيلوس و پنيسيليوم مي باشند. اين ميكروارگانيسم ها، با اكسيداسيون ناقص قندها و مواد پلي ساكاريدي كه توسط ريشه گياه ترشح مي شوند، اسيدهاي آلي مانند اسيد گلوكونيك، اسيد اگزاليك و اسيد سيتريك توليد مي کنند

 

که اين اسيدهاي آلي با كاهش واكنش خاك در منطقه محدوده ريزوسفر مانع غير فعال شدن فسفر مي گردد. نتايج حاصل از مصرف كود بیولوژیکی فسفاته در مقايسه با كودهاي سوپر فسفات تريپل در مورد ذرت ، سويا و گندم مؤيد اثرات رضايت بخش اين كودها مي باشد بطوريكه مشخص گردیده کاربرد كود ميكروبي فسفاته نه تنها بازده جذب كود را بالا مي برد، بلكه باعث افزايش قابل ملاحضه عملكرد نيز مي گردد.

واژه های کلیدی : كود بيولوژيكي فسفاته، تركيبات نامحلول فسفات، عملكرد، جذب فسفر
مقدمه
فسفر از عناصر اصلي مورد نياز گياه بوده و يكي از مهمترين عناصر در توليد محصول مي باشد اين عنصر در ساختمان هسته و غشاي سلولي نقش ويژه دارد. فسفر در بافت هاي گياهي بسيار اندك (حدود ۲/ درصد) بوده و تقریباً یک دهم میزان ازت و یا پتاسیم می باشد. در فقدان همین میزان اندک فسفر و کم شدن مقدار آن، فعل و انفعالات سوخت و ساز، نظير تبديل قند به نشاسته متوقف شده و نهايتاً در اثر تجمع مواد قندي، رنگدانه آنتوسيانين در برگ تشكيل مي شود(۱).اين عنصر در تشكيل بذر نيز نقش اساسي داشته و به تعداد زياد در ميوه و بذر يافت مي شود

. مع الوصف، مقدار فسفر قابل استفاده در سیستم زراعي مناطق خشك و نيمه خشك در مقايسه با مناطق مرطوب كمتر عامل محدود كننده توليد به شمار مي رود. اين در حالي است كه مصرف كودهاي فسفاته در كشور بيش از نياز گياهان بوده و در بسياري از موارد، زيادي مصرف اين نهاده مسائل عديده اي را به وجود آورده است (۲). طبق آمار موجود ، مصرف كود سوپر فسفات تريپل در ايران در سال ۱۳۲۴ ، ۱۰۰تن بوده است (۳) كه طبق آمار اعلام شده توسط شركت

كشاورزي در سال ۱۳۷۱ ، ميزان كود فسفات آمونيوم ( DAD) توزيع شده در كشور به ۱۰۴۹۰۵۵ تن رسيده است (۲). نتايج تحقيقات نشان مي دهد كه افزايش مصرف كودهاي فسفر طي اين سالها ، نه تنها عملكرد محصولات زراعي را چندان افزايش نداده بلكه در نتيجه برهم زدن تعادل عناصر غذائي، كاهش محصول را نيز در مواردي باعث شده است (۲). در حالي كه در كشورهاي پيشرفته نسبت ( N) ، فسفر ( P2O5) و پتاسيم (K2O) به ترتيب ۱۰۰و ۵۰ و ۴۰ است ، اين نسبت در ايران بسيار نا متعادل و تقريبا ۱۰۰، ۸۰ و ۵ بوده و هميشه در مصرف كود بيشتر به

كودهاي فسفاته توجه شده است (۳). مصرف بي رويه كودهاي فسفاته، گذشته از هزينه هاي ارزي گزاف خريد كود از خارج كشور، اثرات زيانباري نيز دارد. از جمله اين اثرات مي توان به مسموميت فسفري ناشي از جذب بيش از حد فسفر معدني و بالا رفتن غلظت آن در بافت هاي گياهي و بهم خوردن تعادل عناصر غذايي، كاهش عملكرد محصول، تجمع بور در گياه در حد سمي، كاهش جذب مس ، غير متحرك شدن آهن در خاك، ممانعت از جذب آهن توسط ريشه ، مختل كردن متابوليسم روي درون گياه، كاهش ميكروريزايي شدن ريشه ، آلودگي خاك به كادميوم، تنزل كيفيت محصول ( كاهش پروتئين گندم ) ازدياد بار منفي خاك ، و آلودگي آبها به فسفر و بروز پديده اتروفيكاسيون را نام برد (۲) توجه به مسائل عديده ذكر شده، تجديد نظر در استفاده از كودهاي فسفاته و بكار بردن روشهاي نوين مانند استفاده از كودهاي بيولوژيك ضروري به نظر مي رسد.

كودهاي بيولوژيك، مواد نگه دارنده اي با انبوه متراكم يك يا چند نوع ارگانيسم مفيد خاكزي و يا بصورت فرآورده متابوليك اين موجودات مي باشند كه صرفاً به منظور تأمين عناصر غذايي مورد نياز گياه توليد مي شوند (۲). در سالهاي اخير، مطالعات گسترده اي در كشورهاي مختلف در اين باره صورت گرفته است و نتايج حاصله حاكي از كارائي بالائي برخي ميكروارگانسيم ها در افزايش قابليت جذب فسفر است. اين ميكروارگانسيم ها ، از انواع ساپرفيت هستند كه قادرند در منطقه ريزوسفر فعاليت نموده و با كمك ترشحات ريشه، تركيبات نامحلول فسفات، مانند تري كلسيم فسفات را بصورت محلول و قابل جذب گياه درآورند (۴).

شکل های مختلف فسفر در خاک
فسفر در خاک به دو شکل آلی و معدنی یافت می شود. بخش آلی آن در هوموس و مواد آلی و قسمت معدنی آن به صورت ترکیباتی با کلسیم (در خاکهای آهکی). آهن و آلو مینیوم (در خاکهای اسیدی ) و سایر فلزات همراه است. این مواد به مقداری کم در آب حل می شوند. فسفات ها با رسها نیز ترکیب شده و بدین ترتیب نیز فسفر از حالت محلول خارج می گردد. به جزء در خاکهای آلی، مقدار فسفر معدنی در خاکها همواره بیشتر از فسفر آلی است. با این حال، میزان فسفر آلی در افق های سطحی خا کهای معدنی معمولاً بیش از زیرین است. علت این امر، انباشته شدن مواد آلی در بخش های بالایی نیمرخ خاک می باشد(۱). بطورکلی فسفر در خاک را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:
– فسفری که به صورت یو نها و ترکیبات محلول در خاک یافت می شود.
– فسفری که جذب سطوح مواد معدنی خاک شده است.
– فسفری که به صورت بلوری ویا بی شکل در مواد معدنی خاک موجود است.
– فسفری که جزئی از مواد آلی خاک بوده و حتی در شرایطی می تواند تا ۵۰ درصد از فسفر کل خاک را شامل شود این فسفر یکی از اجزاء تشکیل دهنده مواد آلی خاک است.

فسفر آلي در خاك
فسفر آلي تركيب بسيار پايداري از فسفر بوده كه در خاكهاي با pH اسيدي و يا داراي مواد آلي و ازت زياد مانند مراتع دائمي، فراوان يافت مي شود. بخش آلي فسفر بيشتر منشاء ميكروبي داشته و حاوي تركيبات سلولي آنها مي باشد. مقدار فسفر آلي در خاكهای متغير بوده و ۲۰ تا ۸۰ درصد كل فسفر خاكها سطحي را تشكيل مي دهد. در كشاورزي ارگانيك ، فسفر آلي حائز اهميت بوده و آزاد شدن فسفر از بخش آلي بسيار مهم است. همچنين فسفر آلي در تشكيل هوموس نيز دخالت داشته بطوريكه براي تشكيل آن نسبت حدود ۲۰۰-۱۰۰ لازم مي باشد (۷)

فاكتورهاي موثر در ميزان فسفر آلي خاك
۱- بافت خاك : خاك با رس زياد مواد آلي زيادي دارند
۲- زهكش : خاكهاي با زهكش ضعيف داراي مقادير زيادي فسفر آلي مي باشند
۳- pH خاك : با كاهش pH فسفر آلي افزايش مي يابد
۴- مقدار فسفر مواد مادري
۵- مقدار گوگرد خاك : باعث افزايش فسفر آلي مي شود
۶- نوع ميكروارگانيسم : كه در نسبت معدني شدن و آلي شدن فسفر موثر هستند
فسفر آلي قبل از استفاده توسط گياه بايستي بوسيله آنزيمي بنام فسفاتاز( كه بعداً در مورد آن توضيح داده خواهد شد ) معدني شده و به يونهاي فسفات محلول تبديل مي گردد. اين فرايند بوسيله خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك وفعاليتهاي ميكروارگانيسم ها كنترل مي‌شود(۷)
عوامل موثر در معدني شدن فسفر عبارتند از :
۱- شرايط خاك ، شامل pH ، درجه حرارت و رطوبت
۲- نوع فسفر اضافه شده : مثل كودهاي شيميايي بقاياي گياهي و حيواني

۳- وضعيت فسفر خاكها : شامل فسفر معدني و آلي قابل عصاره گيري و وضعيت برگشت پذيري فسفر
۴- نوع و ميزان كشت و كار : مثلا كشت مرتع باعث معدني شدن فسفر آلي مي شود.

فسفر ميكروبي
فسفر ميكروبي به فسفري گفته مي شود كه در اثر تيمار ميكروب كش [۱]با كلروفرم نسبت به تيمار شاهد ( بدون از بين بردن ميكروارگانيسم ها ) آزاد مي شود . جرم توده ميكروبي در ۱۰ سانتي متر اول خاكهاي كشاورزي ممكن است به ۱۰-۱ درصد فسفر كل يا ۱۰۰-۱۰ كيلوگرم در هكتار كه معادل يا بيشتر از فسفر موجود در مواد گياهي در حال رشد در خاك است برسد.
هنوز ميزان تأثير فسفر ميكروبي در ذخيره فسفر قابل دسترس معلوم نيست

. فسفات موجود در سلولهاي ميكروبي در حال تجزيه ممكن است به آساني براي ريشه گياهان قابل دسترس نباشد. فسفر ميكروبي به شدت تحت تأثير ميزان رطوبت درجه حرارت، كشت و كار و قابليت دسترسي كربن قابل معدني شدن است. آزمايش نشان داده است كه مقدار فسفر ميكروبي خاك در اثر اضافه كردن كربن و ازت در طول مدت هفت روز به ۹% تا ۷/۷ برابر شاهد مي رسد. شخم عميق كود سبز با افزايش دادن كربن و ازت در خاك باعث افزايش جرم توده ميكروبي و نتيجتاً فسفر ميكروبي مي گردد (۷).

فسفر قابل دسترسي براي گياه
شكل قابل جذب فسفر بيشتر بصورت و به ندرت بوده كه فراواني نسبي اين دو با pH كنترل مي شود. آزمايش نشان داده است كه بيش از ۵۰ درصد كل فسفر محلول، ذخيره فسفر قابل دسترس كم شده و سرعت تخليه آن بستگي به عوامل زير دارد(۷).
۱- مقدار فسفرقابل استفاده و خاصيت بافري خاك [۲]: منظور از خاصيت بافري يعني توانايي خاك براي ثابت نگهداشتن غلظت فسفردر محلول خاك بوده و خاكهاي با قدرت بافري زياد فسفر را كندتر به محلول خاك وارد مي كند
۲- مرفولوژي ريشه : شامل طول ريشه ، فراواني ريشه هاي موئين سرعت رشد ريشه و حجم كل خاك اشغال شده بوسيله ريشه
۳- سينتيك جذب فسفر بوسيله گياه

فسفاتاز
نام عمومي فسفاتاز به گروه وسيعي از آنزيم ها گفته مي شود كه باعث هيدروليز استرهاي فسفر مي شوند. اتحاديه بين المللي بيوشيمي این آنزيم ها را به ۵ دسته تقسيم كرده است :
۱- Phosphoric monoster Hydrolyses
2- Phosphoric diester Hydrolyses
3- Triphosphoric monoester Hydrohysel
4- آنزيم هاي عمل كننده روي فسفريل بدون آب
۵- آنزيم هاي عمل كننده روي پيوند P-N مثل فسفرآميلاز

فسفو منو استرها كه شامل فسفاتاز اسيدي ( ارتوفسفريك منواسترفسفوهيدرولاز ) و فسفاتاز قليائي (ارتوفسفريك منو استر فسفوهيدرولاز) مي باشند بطور وسيع مورد مطالعه قرار گرفته اند، علت نام گذاري اسيدي يا قليايي اين آنزيم ها ، بخاطر فعاليت اپتيمم آنها در اين شرايط است. با توجه به اهميت اين آنزيم ها در معدني شدن فسفر آلي و تغذيه گياه مطالعات زيادي روي فسفومنواسترلاز ها انجام شده است اما بيشترين تمركز روي فسفاتاز اسيدي شده است. لذا در بررسي هاي آنزيم شناسي و بيوشيمي خاك جايگاه ويژه اي دارد. فرمول عمومي واكنش كاتاليز شده بوسيله فسفاتاز اسيدي يا قليايي بصورت زير مي باشد .

 

 

يكي از جالبترين خصوصيات فسفاتاز اسيدي و قليايي اختصاصی [۳] بودن آنهاست. بيشتر اطلاعات قابل دسترسي در خاك مربوط به فسفاتاز اسيدي است. تاكنون هيدروليز phenyl phosphate, glycerophosphate و P-Nitriphenol و phosphate در خاكها گزارش شده است (۸)
محققين ثابت كرده اند كه در خاكهاي اسيدي ، فسفاتاز اسيدي و در خاكهاي قليايي فسفاتاز قليايي غالبند. رابطه معكوس بين pH خاك و فعاليت فسفاتاز اسيدي نشان مي دهد كه يا مقاومت اين آنزيم به pH بالا كم بوده يا ميزان توليد آن بوسيله ميكروارگانيسم ها در اين pH كم مي باشد به نظر مي رسد كه فسفاتاز قليايي تماماً بوسيله ميكروارگانيسم ها توليد مي شود زيرا گياهان فسفاتاز قليايي ترشح نمي كنند (۸)