نوع مقاله : مقاله ترویجی
نویسنده
عضو هیات علمی، بخش تحقیقات بیولوژی خاک، مؤسسه تحقیقات خاک و آب کشور، کرج، ایران.
چکیده
. تجزیه بقایای آلی با مقدار نسبت کربن به نیتروژن (C/N) خاک ارتباط دارد. بقایای با C/N کمتر، سرعت تجزیه بیشتری داشته و ضمن تجزیه آنها مقادیر بیشتری نیتروژن آزاد میشود. بقایای غنی از لیگنین و خشبی با C/N بالاتر، تجزیه کندتری دارند. عدد 24=C/N به عنوان معیاری در تجزیه مواد آلی و معدنی شدن نیتروژن در نظر گرفته میشود. اگر بقایای کلش گندم با 80 =C/N به خاک اضافه شود ریزجانداران برای تنظیم نسبت C/N از ذخیره نیتروژن خاک استفاده و باعث کمبود موقت نیتروژن میشوند. اگر بقایای یک محصول مانند یونجه جوان با 13=C/N به خاک اضافه شود مازاد نیتروژن آن به گیاه خواهد رسید. بنابراین مدیریت بقایای گیاهی و تناوب کشت دارای اهمیت زیادی در حاصلخیزی خاک دارد. در عمل برای جلوگیری از بروز کمبود نیتروژن در گیاه، به بقایای آلی که محتوای نیتروژن آنها کم است، بایستی نیتروژن به صورت کود شیمیایی به خاک اضافه شود. در برخی مناطق، بقایای محصول قبلی سوزانده میشود که این عمل موجب کاهش مواد آلی و حاصلخیزی خاک و افزایش گازهای گلخانه ای میشود. با توجه به مقدار کم مواد آلی خاکهای کشور و اقلیم خشک، اعمال شیوه های مدیریتی در راستای حفظ و افزایش مواد آلی خاکها ضروری است.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
The role of biomineralization of nitrogen in organic matter in the decomposition of crop residues
نویسنده [English]
Member of Scientific Board, Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Iran
چکیده [English]
Nitrogen as an essential nutrient element for organisms has many different oxidation numbers. Nitrogen cycling is sum of the changes and transformations of these oxidation numbers of nitrogen. One of the important nitrogen cycling process is mineralization that has important role in soil fertility. Mineralization has two stages that accomplishes by Nitrosomonas and Nitrobacter respectively. The environmental conditions and type of nitrogen containing material affect the activity of these microorganisms and consequently affect the rate and amount of mineralization. Generally, inappropriate ventilation and anaerobic conditions, drought, salinity and soil compaction decrease the amount of mineralization. Plowing the soil and plant residual management has positive effects on mineralization. The decomposition of Organic residues degradation is related to the ratio of soil C/N. Nitrogen-rich compounds, like legumes, vegetables and weeds, and animal fertilizers that have low C/N, decompose at a higher rate, and, by decomposition, more nitrogen is released. Lignine-rich and rough residues such as palm, sugarcane bagasse, cereals and wood remnants with high C/N have a slower decomposition. The number C/N=24 is considered as an indicator in organic matter decomposition and nitrogen mineralization. If residues such as wheat straw with C/N=80 are added to the soil, the microorganisms use soil nitrogen storage to adjust their C/N and thus to supply their nitrogen, causing a shortage of nitrogen. Conversely, if residues such as young hay with C/N=13 are added to the soil, the excess nitrogen will reach to plant. Therefore, plant residues management and crop rotation is very important. In practice, in order to prevent of nitrogen deficiency in plant, organic residues with low nitrogen contents should add nitrogen to the as soil as chemical fertilizer. In some areas, residues of previous crops are burned which reduces the storage of organic matter and soil fertility, air pollution and increase greenhouse gases. This is while these residues can have many useful uses. Due to low contents of organic matter in most of country’s soils and dry climates, it is necessary to apply of managing practices in order to maintain and increase soil organic matter.
کلیدواژهها [English]
نقش معدنی شدن زیستی نیتروژن مواد آلی در تجزیه بقایای محصولات کشاورزی
هوشنگ خسروی*
کرج، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مؤسسه تحقیقات خاک و آب
* نویسنده مسئول، پست الکترونیکی: hkhosravi@areeo.ac.ir
چکیده
یکی از فرآیندهای مهم چرخه نیتروژن معدنیشدن است که توسط ریزجانداران انجام میشود و نقش مهمی در حاصلخیزی خاک دارد. تجزیه بقایای آلی با نسبت مقدار کربن به نیتروژن (C/N) خاک ارتباط دارد. بقایای گیاهان تیرۀ نخود، سبزیجات، علفهای هرز و کودهای دامی با C/N کمتر، سرعت تجزیه بیشتری داشته و ضمن تجزیه آنها مقادیر بیشتری نیتروژن آزاد میشود. بقایای غنی از لیگنین و خشبی همانند نخل، باگاس نیشکر، بقایای غلات و بقایای چوبی با C/N بالاتر، تجزیه کندتری دارند. عدد 24C/N= به عنوان یک معیار در بحث تجزیه مواد آلی و معدنیشدن نیتروژن در نظر گرفته میشود. اگر بقایای محصولی همانند کُلش گندم با 80 C/N= به خاک اضافه شود ریزجانداران برای تنظیم نسبت C/N و در نتیجه تأمین نیتروژن مورد نیاز از ذخیره نیتروژن خاک استفاده میکنند و باعث کمبود موقت نیتروژن میشوند. اگر بقایای یک محصول همانند یونجه جوان با 13C/N= به خاک اضافه شود مازاد نیتروژن آن به گیاه خواهد رسید. بنابراین مدیریت بقایای گیاهی و تناوب کشت دارای اهمیت زیادی در حاصلخیزی خاک دارد. در عمل برای جلوگیری از بروز کمبود نیتروژن در گیاه، به بقایای آلی با محتوای نیتروژن کم، نیتروژن باید به صورت کود شیمیایی به خاک اضافه شود. در برخی مناطق، بقایای محصول قبلی سوزانده میشود که این عمل موجب کاهش مواد آلی و حاصلخیزی خاک و افزایش گازهای گلخانهای میشود. باتوجه به مقدار کم مواد آلی خاکهای کشور و اقلیم خشک، اعمال شیوههای مدیریتی برای حفظ و افزایش مواد آلی خاکها ضروری است.
کلیدواژگان: معدنی شدن، آمونیاک، نیترات، کربن، کلش، ازت.
مقدمه
سطح وسیعی از زمینهای کشاورزی ایران در مناطق خشک و نیمهخشک واقع شدهاند و میزان کربن آلی آنها کمتر از یک درصد است. برای بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیائی خاک، مقدار بهینه کربن آلی در خاک حداقل بین 2 تا 3 درصد برآورد شده است. بعلاوه با توجه به مصرف روز افزون کودهای شیمیائی، عدم برگشت بقایای گیاهی به خاک و سوزاندن آنها، سالانه از مقدار ماده آلی خاکها به میزان قابل توجهی کاسته شده و در نتیجه باعث کاهش حاصلخیزی خاک شده است. تقریبا نیمی از ترکیب شیمیایی ماده آلی خاکها، کربن است و بقیه به درصد شامل اکسیژن 39، نیتروژن و هیدروژن هر کدام 5 و فسفر و گوگرد هر کدام 5/0 است (شکل 1).
در بین عناصر یاد شده، نیتروژن از جایگاه ویژهای برخوردار بوده و یکی از مهمترین عناصر ضروری مورد نیاز موجودات زنده بوده و در سلول به شکل آمینواسیدها و اسیدهای نوکلئیک یافت میشود. نیتروژن در خاک به اشکال هوموس، پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک و با اعداد اکسیداسیونی مختلف وجود دارد. در جدول 1، اشکال مختلف نیتروژن و اعداد اکسیداسیونی مرتبط با آنها ارائه شده است. تقریباً تمام نیتروژن مورد نیاز گیاهان از اشکال معدنی آن یعنی نیترات و آمونیوم تأمین میشود. برای اینکه نیتروژن، توسط موجودات زنده قابلیت استفاده داشته باشد باید چرخه آن پویا باشد تا اکوسیستمهای مختلف کره زمین به فعالیت طبیعی خود ادامه دهند. عمده گردش نیتروژن از طریق فرآیندهای زیستی صورت میگیرد. ریزجانداران و عمدتا، باکتریها و قارچها نقش مهمی در چرخه نیتروژن و تغییر و تبدیلات آن ایفاء میکنند.
مهمترین مراحل فرآیندی منجر به تغییر و تبدیلات نیتروژن، شامل معدنیشدن [1] (تبدیل نیتروژن آلی به غیر آلی)، توقف[2] (جذب و آسیمیله شدن اشکال غیر آلی نیتروژن بوسیله میکروبها و سایر موجودات خاکزی)، نیتراتسازی[3] (تبدیل آمونیوم به نیتریت و سپس نیترات)، نیترات زدایی[4] (تبدیل نیترات به اکسید نیترو و نیتروژن مولکولی) و تثبیت نیتروژن[5] (تبدیل نیتروژن مولکولی به آمونیوم و سپس ترکیبات آلی) هستند (شکل 2).
جدول 1- اعداد اکسیداسیونی مختلف نیتروژن در خاک
ترکیب نیتروژنی |
فرمول شیمیایی |
حالت اکسیداسیونی |
نیترات |
NO3- |
5+ |
دیاکسید نیتروژن (گازی شکل)* |
NO2 |
4+ |
نیتریت |
NO2- |
3+ |
اکسید نیتریک (گازی شکل) |
NO |
2+ |
اکسید نیترو (گازی شکل) |
N2O |
1+ |
نیتروژن مولکولی (گازی شکل) |
N2 |
0 |
آمونیاک (گازی شکل) |
NH3 |
3- |
آمونیوم |
NH3+ |
3- |
نیتروژن آلی |
R NH3 |
3- |
*اشکال گازی هم به صورت آزاد در اتمسفر خاک و هم به شکل محلول در آب خاک وجود دارند
مفهوم معدنیشدن نیتروژن
معدنیشدن نیتروژن یکی از مهمترین فرآیندهای چرخه
نیتروژن است. معدنیشدن نیتروژن به تبدیل نیتروژن آلی به اشکال غیر آلی عمدتا از طریق تجزیه[6] مواد آلی و بقایای گیاهی اطلاق میشود. معدنی شدن شامل دو مرحله آمونیاکسازی[7] و نیتراتسازی است. آمونیاکسازی، تبدیل شدن نیتروژن آلی، به یون آمونیوم (NH4+) است. آمونیوم غنی از انرژی و ناپایدار است و به سرعت در شرایط هوازی به نیتریت و نیترات تبدیل میشود. بقایای گیاهان و جانوران شامل پروتئین و اسیدهای نوکلئیک، در خاک توسط گروههای مختلف میکروبی تجزیه و در نهایت نیتروژن موجود در آنها به آمونیوم تبدیل میشود. آمونیم تولید شده در مرحله آمونیاکسازی ممکن است جذب کلوئیدهای خاک شده یا مستقیماً توسط ریزجانداران و بعضی گیاهان جذب شود. همچنین ممکن است در خاکهای با pH بالا به صورت آمونیاک از خاک متصاعد شود. آمونیم در نهایت ممکن است به نیتریت و سپس نیترات تبدیل شود. نیتراتسازی یا نیتراتی شدن، اکسیداسیون میکروبی NH4+ و تبدیل شدن به نیترات است.
این فرآیند نیز طی دو مرحله صورت میگیرد، در مرحله اول ابتدا آمونیوم به نیتریت تبدیل میشود. این مرحله عمدتاً توسط نیتروزوموناس، یک باکتری هوازی اجباری و شیمیواتوتروف، در مرحله دوم، نیتریت بوسیله باکتریهای گروه نیتروباکتر به نیترات تبدیل میشود.
شکل 1- ترکیب تقریبی ماده آلی خاک
شکل 2- چرخه نیتروژن
نیتروژن کود شیمیایی
|
|
|
|
|
|
|
نیتروژن بقایای گیاهی |
معدنی شدن |
نیتروژن معدنی خاک |
توقف
معدنیشدن مجدد |
نیتروژن بیوماس میکروبی خاک |
مرگ میکروب |
نیتروژن بقایای میکروبی |
نیتروژن آلی خاک
|
|
|
|
از مسیرهای دیگر |
|
شکل 3- مسیرهای معدنیشدن منابع مختلف نیتروژنی
به طور طبیعی حضور توأم نیتروباکتر و نیتروزوموناس در طبیعت با هم ارتباط نزدیکی دارد و این در تنظیم میزان نیتریت (که برای گیاه سمی است)، مسئله مهمی به شمار میرود. مسیرهای معدنیشدن منابع مختلف نیتروژنی در شکل 3 ارائه شده است.
مدیریت عوامل مؤثر بر معدنیشدن مواد آلی نیتروژندار
هر دو مرحله معدنیشدن ترکیبات آلی نیتروژندار یعنی
آمونیاکسازی و نیتراتسازی، توسط موجودات خاکزی صورت میگیرد.
لذا هر عاملی که تعداد و فعالیت این موجودات را تحت تاثیر قرار دهد، قطعا بر سرعت معدنیشدن نیز تاثیرگذار خواهد بود (شکل 4). شرایط محیطی از جمله دما، رطوبت، اسیدیته، شوری، تهویه و نوع بقایا اثرات زیادی بر تعداد و فعالیت ریزجانداران نیتراتساز دارد. طیف گستردهای از میکروبهای خاکزی شامل باکتریها، قارچها، اکتینومیستها و مخمرها در تجزیه بقایای حاوی نیتروژن دخالت دارند و هر کدام از آنها نیازهای اکولوژیک متفاوتی دارند. مثلا اکتینومیستها در دماها و pHهای بالاتر و البته رطوبتهای کمتر فعال هستند. برخی باکتریها در شرایط بیهوازی ترکیبات آلی را تجزیه میکنند. اکثر ریزجانداران تجزیه کننده، شرایط معمولی را برای فعالیت بهینه ترجیح میدهند. لذا بهترین دمای حدود 25 تا 30 درجه سانتیگراد و رطوبت بهینه حدود 70 تا 100 درصد ظرفیت زراعی بهترین رطوبت و pH محدوده خنثی تا کمی قلیایی بهترین محدوده برای فعالیت این ریزجانداران در تجزیه بقایاست. بهینه pH خاک برای معدنیشدن حدود خنثی است بطوریکه نیتراتسازها عمل نیتراتسازی را در pH کمتر از 6 انجام نمیدهند.
اثر تهویه خاک در معدنیشدن نیتروژن و نیتراتسازی بسیار زیاد است و شرایط بیهوازی خاک ممکن است باعث تلفات مقدار زیادی نیتروژن به صورت دنیتریفیکاسیون شود. افزایش تراکم خاک تأثیری غیرمستقیم بر معدنیشدن نیتروژن دارد و موجودات زندهای را که در چرخه نیتروژن نقش دارند محدود میکند و با کاهش فعالیت میکروبی منجر به کاهش معدنیشدن نیتروژن میشود. شخم زدن خاک و مدیریت بقایای گیاهی موجب تأثیر بر جمعیت، فعالیت و وزن توده زنده میکروبی، میزان رطوبت، وزن مخصوص ظاهری، تخلخل خاک، توزیع عناصر غذایی و پایداری ساختمان خاک میشود.
به طورکلی شوری باعث افزایش پتانسیل آب خاک و به هم خوردن تعادل یونی شده و در نتیجه بر میکروبها تاثیر سوء میگذارند، لذا شوری خاک با اثر منفی بر رشد ریزجانداران مرتبط باعث کاهش معدنی شدن میشود.
روش تنظیم نسبت کربن به نیتروژن (C/N)
معدنی شدن کربن و نیتروژن دو فرآیند مکمل یکدیگرند و این مسئله اهمیت زیادی در کیفیت حاصلخیزی خاک دارد. کربن حدود نیمی از وزن خشک سلول موجودات زنده را شامل میشود و منشا آن از CO2 هوا است. از کل کربنی که به شکل ترکیبات آلی تولید میشود، 95 درصد به خاک بر میگردد که عمدتا توسط ریزجانداران تجزیه شده و مجددا به CO2 تبدیل میشود. بخش عمده کربن آلی که به خاک بر میگردد، به صورت بقایای گیاهی است. ترکیبات اصلی بقایایی گیاهی شامل سلولز، همیسلولز، لیگنین، پروتئین، قندها و اسیدهای آلی میباشند.
بقایای گیاهی که حاوی نیتروژن آلی هستند توسط ریزجانداران تجزیه و معدنی میشوند. تجزیه بقایا ارتباط معنیداری با مقدار نسبت کربن به نیتروژن یا C/N آنها دارد. نسبت C/N هر ماده، نسبت جرم کربن آلی به جرم نیتروژن آلی آن ماده است. این ماده میتواند در خاک، ماده آلی، گیاه، یا سلولهای ریزجاندار باشد.
شکل 4- معدنی شدن مواد آلی
ریزجانداران خاک دارای نسبت C/N حدود هشت به یک هستند و برای نگهداری این نسبت در بدن خود به منابع کربن و نیتروژن نیاز دارند. در طی تجزیه ماده آلی، مقداری از کربن در بدن موجود زنده ذخیره و بقیه آن طی فرآیند تنفسی به CO2 و انرژی تبدیل میشود.
به عنوان یک قاعده کلی مقدار 16 قسمت از کربن، برای تنفس ریزجاندار و هشت قسمت هم برای نگهداری نسبت C/N بدن آن مورد استفاده قرار میگیرد که در مجموع عدد 24 را معیاری برای سنجش تجزیه بقایا در نظر میگیرند. بنابراین اگر بقایای یک محصول همانند یونجه رسیده با 25C/N= به خاک اضافه شود در نتیجه فعالیت ریزجانداران چیزی از کربن و نیتروژن به خاک اضافه نمیشود. اما اگر بقایای محصولی همانند کلش گندم با 80C/N= به خاک اضافه شود ریزجانداران برای تنظیم نسبت 24C/N= و در نتیجه تأمین نیتروژن مورد نیاز خود از ذخیره نیتروژن خاک استفاده مینمایند. این مسئله را توقف نیتروژن گویند این توقف تا زمان مرگ ریزجاندار و تجزیه بدن آن و در واقع معدنیشدن ادامه خواهد داشت. حال اگر بقایای یک محصول همانند یونجه جوان با 13C/N= به خاک اضافه شود مازاد نیتروژن آن به گیاه خواهد رسید و یا اینکه به ریزجانداران برای ادامه تجزیه باقی مانده بقایا خواهد رسید. در هر حال اضافه کردن ترکیبات و بقایای آلی با 24C/N> موجب کمبود موقت نیتروژن (توقف) و بقایای آلی با 24C/N< موجب مازاد موقت نیتروژن (معدنیشدن) میشود. بنابراین مدیریت بقایای گیاهی و تناوب کشت اهمیت زیادی دارد زیرا بقایای با C/N کم موجب تجزیه سریع و کم شدن خواص پوششی و محافظتی بقایا میشود، از طرف دیگر تجزیه بقایا برای آزادسازی عناصر و تشکیل مواد آلی نیز مهم است. بنابراین کیفیت بقایای گیاهی از نظر تجزیه مهم هستند مثلا مقدار زیاد نیتروژن، مقادیر کم لیگنین و سلولز و در نتیجه C/N کم موجب افزایش شدت معدنیشدن میشود. بدون توجه به ترکیب بقایا، مثلا در حالت C/N کم ممکن است نیتروژن از طریق آبشویی، روان آب سطحی، نیترات زدایی و آمونیفیکاسیون از دسترس گیاه خارج شود و یا در حالت C/N بالا گیاه با کمبود نیتروژن مواجه شود. گزارش شده که در اثر افزودن بقایای گندم، سویا، ذرت، پنبه و کلزا در سطوح مختلف رطوبتی، بیشترین میزان توقف نیتروژن مربوط به بقایای گندم و پنبه (دارای C/N بالاتر) بود. همچنین با افزایش میزان رطوبت، میزان نیتروژن معدنی بیشتر شد. در عمل برای جلوگیری از این اتفاق و ممانعت از بروز کمبود نیتروژن در گیاه، همراه با مواد آلی که محتوای نیتروژن آنها کم است، نیتروژن باید به صورت کود شیمیایی به خاک اضافه شود. در اینجا واژه عامل نیتروژن تعریف میشود. عامل نیتروژن یعنی تعداد واحدهای نیتروژن معدنی لازم برای اینکه تجزیه 100 واحد ماده آلی بدون نیاز به مصرف نیتروژن معدنی خاک انجام شود. به طور کلی دیده شده که ریزجانداران تجزیهکننده برای تجزیه 100 واحد ماده آلی به 6/1 واحد نیتروژن نیاز دارند. در صورتی که میزان نیتروژن موجود در مواد آلی کمتر از نیتروژن مورد نیاز ریزجانداران تجزیه کننده باشد، ریزجانداران مقدار کمبود نیتروژن را از خاک دریافت نموده، باعث کاهش نیتروژن معدنی خاک میشوند. در جدول 1 نسبت C/N برخی بقایای گیاهی و عامل نیتروژن ارائه شده است.
مقدار کود مورد نیاز برای تجزیه کامل بقایای گیاهی
در جدول2 نسبت C/N برخی بقایای گیاهی و مقدار کود نیتروژنی مورد نیاز برآورده شده است.
در مقادیر C/N کمتر همانند بقایای یونجه، شبدر و چمن نیتروژن کافی در بقایا برای تجزیه آنها توسط ریزجانداران تجزیه کننده وجود دارد. در حالی که در مقادیر بالاتر C/N مانند کاه و کلش گندم، جو و ذرت، مقدار نیتروژن موجود در بقایا تکافوی نیاز ریزجانداران تجزیه کننده را نمیدهد، لذا ریزجانداران برای تأمین نیتروژن مورد نیاز، نیتروژن معدنی خاک (نیترات و آمونیم) را جذب میکنند. اگر در شرایطی که محصول کشت شده است، افزودن بقایا با نسبت C/N بالا صورت گیرد، جذب نیتروژن معدنی توسط ریزجانداران باعث کمبود نیتروژن در محصول می شود؛ زردی ایجاد شده در کشتهای دوم پس از برداشت محصول اول که بدون توجه به این موضوع ایجاد می شود به همین سبب می باشد.
در عمل برای جلوگیری از بروز کمبود نیتروژن و در واقع تأمین نیتروژن مورد نیاز ریزجانداران تجزیه کننده بایستی نیتروژن معدنی به صورت کود شیمیایی به خاک اضافه شود یا مدتی طولانی باید اجازه داد تا تجزیه بقایا کامل شود و سپس اقدام به کشت محصول بعدی نمود. به طورکلی بقایای گیاهان حدود 40 درصد کربن دارند و برای تجزیه 100 واحد بقایای گیاهی ریزجانداران به 6/1 واحد نیتروژن نیاز دارند. به عنوان مثال در جدول یک کاه و کلش گندم که C/N آن حدود 80 است، 100 کیلوگرم آن برای تجزیه شدن به 1/1 کیلوگرم نیتروژن خالص به صورت کود شیمیایی نیاز دارد که اگر بخواهیم این نیتروژن را به صورت اوره مصرف کنیم میزان 4/2 کیلوگرم کود اوره نیاز است. حال اگر میزان بقایای گندم پس از برداشت محصول حدود سه تن در هکتار باشد باید 72 کیلوگرم در هکتار کود اوره مصرف شود.
باتوجه به جدول فوق و دانستن میزان بقایا در هر هکتار میتوان مقدار کود شیمیایی نیتروژنی مورد نیاز را محاسبه کرد. هنگام مصرف کود برای تجزیه بقایا، بهترین میزان رطوبت خاک در حد گاو رو شدن است. سپس به منظور تجزیه بهتر و کوتاه کردن زمان تجزیه، بقایا را با دیسک یا گاوآهن با خاک مخلوط میشود.
چرا بقایای محصولات کشاورزی نباید سوزانده شوند؟
متأسفانه کشاورزان در برخی مناطق برای اینکه عملیات کشت محصول بعدی راحتتر انجام شود و همچنین در مواردی برای مبارزه با آفات و علفهای هرز، بقایای محصول قبلی را میسوزانند (شکل 6).
این مسئله باعث از دست رفتن منابع کربن و نیتروژن خاک و در نتیجه کاهش ذخیره مواد آلی و کاهش حاصلخیزی خاک میشود.
جدول 1- مقدار کود نیتروژنی مورد نیاز برای تنظیم نسبت C/N در بقایای گیاهی مختلف و سایر مواد آلی*
مقدار کود نیتروژنی مورد نیاز برای تجزیه کامل 100 کیلوگرم ماده مورد نظر |
فاکتور نیتروژن |
C/N |
نوع بقایا |
|
نیترات آمونیم |
کیلوگرم اوره |
|||
29/4 |
26/3 |
5/1 |
400 |
تراشه چوب |
83/3 |
61/2 |
2/1 |
100 |
باگاس نیشکر |
37/3 |
56/2 |
18/1 |
95 |
ضایعات نخل |
14/3 |
40/2 |
1/1 |
80 |
کلش گندم |
14/3 |
40/2 |
1/1 |
80 |
کلش جو |
14/3 |
09/2 |
1/1 |
80 |
کلش برنج |
77/2 |
02/2 |
97/0 |
63 |
سورگوم |
63/2 |
95/1 |
93/0 |
60 |
انواع برگ |
55/2 |
99/0 |
89/0 |
57 |
ساقه ذرت |
32/1 |
00/1 |
46/0 |
35 |
میوه جات |
63/0 |
48/0 |
22/0 |
29 |
کاه نخود |
0 |
0 |
0 |
25 |
سبزیجات |
0 |
0 |
0 |
25 |
علف های هرز |
- |
- |
مازاد نیتروژن |
21 |
شبدر |
- |
- |
مازاد نیتروژن |
20 |
بقایای باغچه |
- |
- |
مازاد نیتروژن |
20 |
بقایای چمن |
- |
- |
مازاد نیتروژن |
17 |
بقایای لگوم ها |
- |
- |
مازاد نیتروژن |
13 |
یونجه رسیده |
شکل 5- اختلاط بقایا با خاک برای تجزیه بهنر بقایا
شکل 6- نمایی تأسف برانگیز از سوزاندن کاه و کلش
لازم به ذکر است که ماده آلی یکی از شاخصهای مهم کیفیت خاک است و فقط حدود پنج درصد خاکها دارای ماده آلی بالای 5/1 درصد هستند و در بیش از 60 درصد خاکهای ایران میزان آن کمتر از 5/0 تا حداکثر یک درصد است. برآورد شده که سوزاندن بقایای شلتوک برنج، 9/3 میلیون تن از کربن آلی، 59000 تن نیتروژن آلی، 20000 تن فسفر و 34000 تن پتاسیم را میسوزاند. باتوجه به محتوای اندک موادآلی خاکهای کشور،اعمال شیوههای مدیریتی در راستای حفظ و افزایش موادآلی خاکها نظیر مدیریت بقایای بعد از برداشت محصول و بویژه خودداری از سوزاندن آنها، از اقدامات ضروری در سیستم کشاورزی کشور محسوب میشود. سوزاندن بقایا همچنین موجب آلوده شدن هوا، مشکلات تنفسی و ورود گازهایی همانند CO2، CO، N2O،NO2, ، SO2 و CH4 به اتمسفر میشود. هر کشاورزی تصور میکند که زمین و بقایای محصول جزء داراییهای فقط خودش بوده و مختار است که آنها را بسوزاند درحالی که این بقایا میتوانند کاربردهای فراوان دیگری نیز داشته باشند (شکل 7).
شکل 7- اثرات مخرب سوزاندن بقایا بر خاک و محیط زیست
مسئله سوزاندن بقایای محصولات تا سالها مورد توجه سیاستگزاران قرار نگرفته بود اما اخیرا، این موضوع مورد بحث قوه مقننه قرارگرفته و حاصل آن تصویب ماده ۲۰ لایحه هوای پاک است. در بخشی از ماده ۲۰ لایحه مذکور آمده است که سوزاندن بقایای گیاهی اراضی زراعی پس از برداشت محصول ممنوع است وطبق مواد قانونی ۲۲ و ۳۳ قانون نحوه جلوگیری از آلودگی هوا و ماده ۶۸۸ قانون مجازات اسلامی با مجرمان برخورد خواهد شد. همچنین وزارت جهاد کشاورزی مکلف است مفاد این ماده را به اطلاع بهرهبرداران بخش کشاورزی، عشایری و منابع طبیعی برساند.
رهیافت ترویجی
در بسیاری از مناطق کشور، پس از برداشت محصول اعم از گندم، جو، ذرت، سورگوم و سایر محصولاتی که دانه، میوه یا هر قسمتی از آنها به عنوان محصول اصلی و نهایی از مزرعه خارج میشوند، باقیمانده محصول شامل کاه و کلش و غیره را میسوزانند. باتوجه به محتوای اندک مواد آلی اکثر خاکهای کشور، توصیه میشود کاه و کلش و بقایای محصول برداشت شده پس از اضافه کردن مقدار مناسبی از کود نیتروژنی با خاک مخلوط و نیز رطوبت درحد مناسب فعالیت میکروبها تأمین گردد. مقدار کود نیتروژنی مورد نیاز، به نوع بقایا و میزان آنها در هر هکتار بستگی داشته و با توجه به اطلاعات ارائه شده در این نوشتار میتوان مقدار آن را تعیین کرد.
مزایا و اثربخشی
مزایای برگرداندن بقایای محصولات کشاورزی به خاک به شرط تأمین نیتروژن مورد نیاز برای معدنیشدن مواد آلی، شامل افزایش کربن آلی، نفوذپذیری، قدرت نگهداری آب در خاک، افزایش تعداد جمعیت ریزجانداران مفید و تنوع میکروبی خاک، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و افزایش میزان حاصلخیزی خاک است. رعایت نکات این مقاله بویژه تأمین نیتروژن مورد نیاز ریزجانداران، اثربخشی تجزیه بقایای محصولات کشاورزی را افزایش خواهد داد.
[1] Mineralization
[2] Immobilization
[3] Nitrification
[4] Denitrification
[5] Nitrogen Fixation
[6] Degradation
[7] Amonification
1 - اخوان فومنی س. و شعبانپور م. 1395. اثر تراکم بر معدنیشدن نیتروژن خاک در مراحل زمانی مختلف. نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار 6(2): 72-67.
2 - برومند رضازاده ا.، رضوانی مقدم پ.، نصیری محلاتی م. و لکزیان ا. 1396. بررسی اثر کیفیت بقایای گیاهی بر روند معدنیشدن نیتروژن در خاک در شرایط رطوبتی متفاوت. نشریه بوم شناسی کشاورزی. 9(2: 804-794.
3 - فلاح، ع. بشارتی ح. و خسروی ه. 1385 . میکروبیولوژی خاک (ترجمه). انتشارات آییژ. تهران، ایران. 179 صفحه.
4 - میرزاشاهی ک. بازرگان ک. 1394. نشریه فنی مدیریت ماده آلی خاک شماره 535. مؤسسه تحقیقات خاک و آب.