اثر کودها بر اکوسیستم زراعی

اثر کودها بر اکوسیستم زراعی

در طبیعت فاکتورهای محیطی به تنهایی بر سیستم ها اثر نمی گذارند. زندگی خاک نیز به صورت ایزوله نیست؛ بلکه به مقدار زیادی به مواد آلی همچون کاه و کلش، برگ ها، ریشه های مرده، مواد دفعی ریشه ها و فضولات جانوران در مجموعه ای از اثرات متقابل با فاکتورهای شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیک خاک، آب و هوا و محیط بستگی دارد. ماده آلی تنها یک فرم طبیعی کود که برای افزایش عملکرد گیاهان به کار می رود نیست، بلکه زندگی خاک، ساختمان خاک، متابولیسم گیاه و تولید محصول را بهبود می بخشد. واریته های تازه اصلاح شده ی گیاهان زراعی دارای عملکردهای بالایی هستند اما سازگاری کمی به خاک دارند. اینها به مقادیر زیادی کودهای شیمیایی نیاز دارند و از آنجایی که کودهای شیمیایی بیشتر محدود به سه عنصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم هستند، بنابراین، عناصر کمیاب خیلی اوقات کمبود نشان می دهند. این کمبود عناصر کم مصرف موجب کاهش بنیه ی گیاهان، کاهش مقاومت و افزایش حساسیت به آفات و بیماری ها می گردد. در کشاورزی مکانیزه مواد شیمیایی سمی نیز به میزان زیادی به کاربرده می شود. این امر نشان دهنده ی یک کشاورزی مصرف کننده است؛ یک کشاورزی که نهاده های بیرونی فراوانی را مصرف می کند. از سویی کشاورزی دوره ای، که به وسیله ی کشاورزان سنتی برای بازگردندان حاصلخیزی خاک به کار برده می شد و هم اینک نیز در برخی مناطق ادامه دارد، به دلیل افزایش تقاضای غذا در اثر فشار جمعیت بالای جهان، دیگر قادر به ادامه نخواهد بود. چرا که دوره ی آیش مورد نیاز برای تجدید اندوخته های خاک به منظور نگهداری  حاصلخیزی خاک کاهش یافته است. از آنجایی که این روش نگهداری کاربرد کودهای غیر آلی به تنهایی، به دلیل کاهش فزاینده کیفیت خاک در کشاورزی فشرده سودمند نخواهد بود.

کاهش کیفیت خاک در اثر کاهش مواد آلی به وقوع می پیوندد که موجب اسیدی شدن خاک، عدم تعادل مواد غذایی و عملکردهای پایین مواد غذایی می گردد. واکنش گیاهان زراعی به کاربرد کود به ماده آلی خاک وابسته است. کمیت ماده آلی خاک به مقدار ماده آلی که به وسیله ی چرخه های طبیعی به درون خاک از راه ریشه ها، بقایای گیاهی، گره های ریشه ها و ترشحات آنها یا کاربرد کودهای آلی، برمی گردد بستگی دارد. نیاز به کاربرد فرم های تجدید شونده انرژی، کاربرد کودهای آلی را دوباره رواج خواهد داد. مواد غذایی درون کودهای آلی به آهستگی آزاد می شوند و به مدت طولانی تری در خاک باقی می مانند. بنابراین، اثر باقیمانده ی بیشتری در خاک خواهند داشت. بهبود شرایط محیطی و بهداشت همگانی، همچون نیاز به کاهش هزینه های کوددهی گیاهان زراعی، دلایل مهمی برای حمایت از مصرف مواد آلی در سیستم های کشاورزی است.

کودهای شیمیایی

کودهای شیمیایی نه تنها به مصرف گیاهان زراعی و میکروب ها می رسند، بلکه می تواند اثرات نامطلوبی را بر خاک و زندگی آن بر جای بگذارد، به ویژه هنگامی که بسیار غلیظ بوده و در آب نیز حل بشود.

اسیدی شدن خاک می تواند برای ریزجانداران خاک که به آنزیم های ویژه ای وابسته هستند، خطرناک باشد. چرا که آنزیم ها در یک  pH ویژه ای کار می کنند. تغییر در pH خاک واکنش های آنزیمی را کند می کند، و میکروب ها را وادار به  استراحت کرده و یا حتی موجب مرگ آنها در اثر گرسنگی می گردد. عناصر کم مصرف، فعال کننده ی آنزیم ها هستند. سولفات آمونیوم ماده ضد زیستی بسیار نیرومندی است که موجب کاهش تثبیت نیتروژن، و کشتن نماتدها و کرم های خاکی می شود. سوپر فسفات، یک اثر منفی بر باکتری های آزادزی تثبیت کننده نیروژن دارد.

بدیهی است که میکروب ها و جانوران خاک زی همانند گیاهان به مواد معدنی نیاز دارند. بنابراین، کود شیمیایی ممکن است به زندگی خاک کمک کند، و زندگی خاک نیز به دسترسی کودها برای گیاهان و میکروب ها کمک کند. به طوری که باکتری های تجزیه کننده ی سلولز به فسفر و کلسیم نیاز دارند، و دسترسی این عناصر به زندگی خاک بستگی دارد. با این حال، کارایی کودهای شیمیایی با تضعیف زندگی خاک کاهش می یابد.

بهبود اکولوژیک خاک می تواند از کاربرد متعادل مواد آلی و کودهای شیمیایی به دست آید. خاک در نوع خود یک اکوسیستم، و همچنین بخشی از یک اکوسیستم بزرگ تر است. بنابراین، شرایط خاک به محل  جغرافیایی بستگی دارد، و تولید محصول به وسیله ی هر دو تعیین می شود. برای نمونه، در یک منطقه از برزیل کاربرد مقادیر زیادی از کودهای شیمیایی نتوانست عملکرد برنج را به بیش از 2250 کیلوگرم در هکتار برساند. زیرا مشاهده شد که پوسیدگی طوقه بسیار فراوان وجود داشت. در این حال کمبود عملکرد گیاه به شرایط شدیدا بی هوازی لایه ی سطحی خاک بر می گشت. اما مخلوط کردن کاه و کلش و علف های هرز در لایه ی سطحی خاک و افزودن 300 کیلوگرم در هکتار استخوان آسیاب شده باعث تحریک باکتری های تجزیه کننده ی سلولز، و موجب ایجاد خلل و فرج و تهویه ی خاک گردید. تنها نهاده ی به کار برده شده، سولفات مس به عنوان کود همراه بذر و آب آبیاری بود. در نتیجه پوسیدگی طوقه در همان سال ناپدید شد و عملکرد برنج نیز 1250 کیلو گرم در هکتار افزایش یافت.

این بدان معنی است که هنگامی که فاکتورهای محدود کننده برطرف شوند، عملکردهای بالاتری ممکن است با مقدار کمی کود شیمیایی بدست آید. فاکتورهایی که معمولا عملکرد را محدود می کنند بدین شرح اند:

در مورد کمبود عناصر کم مصرف می توان گفت که مواردی همچون بذرگیری از گیاهانی که در معرض نیتروژن، فسفر و پتاسیم فراوان قرار داشته اند، غنی سازی بذرها با عناصر کم مصرف و یا کاربرد کودی عناصر کم مصرف، می تواند گیاهان را توانمند به مقاومت در برابر شرایط محیطی گرداند و عملکرد را افزایش دهد.

تعادل مواد غذایی و کاهش مصرف کودهای شیمیایی

بازگشت دوره ای مواد آلی به خاک، تناوب گیاهان زراعی و غنی سازی بذرها موجب بهبود ویژگی های زیستی و فیزیکی خاک می گردد. با این حال، تعادل مواد غذایی که در اختیار گیاه قرار می گیرد، نیز اهمیت فراوانی دارد، که موجب نیاز کمتر به کودهای شیمیایی می گردد. عدم تعادل مواد غذایی را می توان با افزودن مواد آلی و عناصر کم مصرف به خاک و پاشیدن اسیدهای آمینه به برگها و سایر روشها برطرف کرد. در واقع تعادل مواد غذایی اهمیت بسیار زیادی در برابر افزودن کودهای شیمیایی به صورت بی رویه و غیر منطقی دارد. ایجاد تعادل در مواد غذایی موجب کاهش مصرف کودهای شیمیایی و در نتیجه کاهش خطرات آلودگی آبها و افزایش کیفیت محصولات زراعی می گردد.

   آیا کود برای محیط زیست مضر است؟

   کودهای شیمیایی که برای کشاورزی استفاده می شوند، می توانند بطور مستقیم یا غیر مستقیم بر محیط       زیست تاثیر بگذارند. استفاده از این کودها ممکن است منجر به آلودگی خاک، آب و هوا و منابع آب      شود. همچنین، می توانند باعث کاهش تنوع زیستی و تخریب اکوسیستم ها شوند. یکی از مضرات استفاده از کودهای شیمیایی بر محیط زیست، آلودگی خاک است. استفاده بی رویه از این کودها می تواند به بازدهی خاک و کیفیت آن آسیب برساند و علاوه بر این، این کودها می توانند   قابلیت جذب و نگهداری آب در خاک را کاهش دهند و باعث افزایش تبخیر و تبخیر تعرق شوند. در نتیجه، خشکسالی و کمبود منابع آب در مناطق کشاورزی افزایش می یابد.

علاوه بر آلودگی خاک، استفاده بی‌رویه از کودهای شیمیایی نیز می‌تواند منجر به آلودگی آب شود. این کودها می‌توانند با جاری شدن در آب‌های سطحی و زیرزمینی، به آب‌ها آلودگی را ایجاد کنند. آلودگی آب به عنوان یک مشکل جدی محیط زیستی مطرح است و می‌تواند منابع آب شرب، حیات وحش و زیستگاه‌های آبزیان را تهدید کند.

همچنین، استفاده از کودهای شیمیایی می‌تواند به کاهش تنوع زیستی و تخریب اکوسیستم‌ها منجر شود. این کودها می‌توانند باعث مرگ و انقراض گیاهان و جانوران محلی شوند. همچنین، تغییرات در ترکیب شیمیایی خاک ناشی از استفاده از این کودها می‌تواند تغییراتی در زیستگاه‌های طبیعی ایجاد کند و تعادل اکوسیستم‌ها را به خطر بیندازد. بطور کلی، استفاده نادرست و بی‌رویه از کودهای شیمیایی می‌تواند به مشکلات جدی در محیط زیست منجر شود. برای حفظ محیط زیست باید از روش‌های کشاورزی پایدار و استفاده مناسب از کودهای طبیعی مانند کودهای آلی استفاده کرد. همچنین، آموزش به کشاورزان درباره استفاده صحیح از کودها و اثرات آن‌ها بر محیط زیست بسیار مهم است. استفاده از بسته بندی های مناسب مانند بطری یک لیتری و گالن 5 لیتری دسته تاشو می تواند در نگهداری مناسب انواع کود و سم موثر باشد.

     اثرات آلودگی محیط زیست به علت استفاده از کود

     استفاده از کود در کشاورزی یکی از عوامل اصلی آلودگی محیط زیست است. این آلودگی می‌تواند          تاثیرات جدی بر روی محیط زیست و حیات وحش داشته باشد. یکی از اثرات جانبی استفاده از کود، آلودگی آب‌های زیرزمینی و سطحی است. درصورتی که کودهای شیمیایی بر روی خاک استفاده شوند، مواد شیمیایی موجود در آن‌ها ممکن است به رودخانه‌ها و دریاچه‌ها جریان پیدا کنند و آب آن‌ها را آلوده کنند. این مسئله می‌تواند باعث مرگ آبزیان و تخریب سیستم‌های زیستی آب شود.

علاوه بر آلودگی آب، استفاده بی‌رویه از کود می‌تواند به آلودگی خاک نیز منجر شود. این مسئله می‌تواند باعث کاهش باروری خاک و کاهش تولید محصولات کشاورزی شود. استفاده بیش از حد از کودهای شیمیایی می‌تواند باعث تغییر ساختار خاک شود و باعث نابودی میکروارگانیسم‌های مفید خاک گردد. از دیگر اثرات منفی استفاده از کود بر روی محیط زیست می‌توان به آلودگی هوا اشاره کرد. آلودگی هوا ناشی از استفاده از کودهای شیمیایی می‌تواند به تنفس ساکنان منطقه و حیوانات و پرندگان آسیب برساند و منجر به اختلال در سلامت آن‌ها شود.

با توجه به اینکه استفاده از کود برای افزایش عملکرد محصولات کشاورزی ضروری است، لازم است راهکارهایی برای کاهش اثرات آلودگی محیط زیست به دنبال استفاده از کودها اتخاذ شود. یکی از راهکارها می‌تواند استفاده از کودهای آلی و ارگانیک باشد. این نوع کودها حاوی مواد طبیعی هستند که بطور طبیعی تجزیه می‌شوند و به محیط زیست آسیب نمی‌رسانند. علاوه بر این، استفاده بهینه از کودها و تعیین مقدار مناسب آن‌ها نیز می‌تواند به کاهش آلودگی محیط زیست کمک کند. همچنین، ترویج روش‌های کشاورزی پایدار می‌تواند به کاهش استفاده از کودهای شیمیایی و همچنین به حفظ محیط زیست کمک کند. همچنین ظروف مناسب نگهداری کود و سم می تواند از هدر رفت آن ها جلوگیری کند.

مقایسه کاربرد دراز مدت کودهای شیمیایی و آلی

یافته های پژوهشگران نشان دهنده ی بهبود ویژگی های خاک در اثر کاربرد دراز مدت کودهای آلی در مقایسه با کودهای شیمیایی می باشد. بر این اساس پترسون و همکاران (1992) در طی پژوهش های 32 ساله، دریافتند که همه ی ویژگی های شیمیایی (شامل فراهمی فسفر، منیزیم، کربن، نیتروژن و pH) در اثر کوددهی آلی در مقایسه با کوددهای شیمیایی بهبود یافتند. همچنین بررسی ظرفیت معدنی شدن در خاک نشان می دهد که میانگین ظرفیت معدنی شدن به هنگام کاربرد دراز مدت کودهای آلی از 33 تا 106 درصد، در مقایسه با کاربرد کوهای شیمیایی افزایش یافت. ظرفیت بالای معدنی شدن با پایداری بالا، عدم مصرف کودهای شیمیایی نیتروژن دار را در تیمارهای ارگانیک به طور کامل جبران کرد.

آیولا (2006) دریافت که پس از طی شدن دوره ی رشد گیاهان و برداشت آنها، میزان کربن آلی خاک کاهش می یابد. این کاهش در هنگام کابرد کودهای آلی، به مراتب کمتر از زمانی بود که کودهای شیمیایی استفاده شده بود. این امر نشان دهنده ی این است که افزودن کود آلی به خاک، یک راهکار مناسب برای نگهداری ماده آلی خاک است. کل نیتروژن خاک نیز در تیمارهای شیمیایی، کاهش چشمگیرتری را نسبت به تیمارهای ارگانیک نشان می دهد. نسبت کربن به نیتروژن (C/N) در زمانی که کودهای آلی به کار می رود، در مقایسه با کودهای شیمیایی بالاتر است. کاربرد کود معدنی موجب تحریک فرایند تجزیه ی مواد آلی و بقایای گیاهان زراعی در خاک می گردد. این امر می تواند موجب جذب بیشتر نیتروژن به وسیله ی گیاه و یا تلفات آن از طریق آبشویی گردد. پژوهشگران گزارش کردند که کاربرد پیوسته ی کودهای غیر آلی به تنهایی، موجب فساد سریع مواد آلی خاک می گردد. اما کاهش نیتروژن و کربن آلی خاک در صورتی که کودهای آلی و معدنی به صورت تلفیقی به کار بروند، در مقایسه با مصرف کودهای معدنی به تنهایی، کمتر خواهد بود. این امر نشان دهنده ی این است که در این شرایط مواد غذایی بهتر نگهداری می شوند. فسفر قابل دسترس خاک زمانی که کودی به خاک افزوده نمی شود، کاهش می یابد، در حالیکه در تیمارهای کود آلی یا تلفیقی (آلی + معدنی) به میزان قابل توجهی پس از برداشت گیاه افزایش نشان می دهد. مخلوط کردن کود آلی و بقایای گیاهی موجب افزایش مقدار مواد آلی محلول می گردد، که خود موجب افزایش آزادسازی فسفات گردیده و بنابراین، مقدار فسفر قابل دسترس خاک را بهبود می بخشد.

مشاهده شده است که پتاسیم قابل تبادل، پس از دوره ی کشت گیاه کاهش یافته است. همچنین نشان داده است که کلسیم قابل تبادل در کرت هایی که کود آلی دریافت کرده بودند، حدود 21 درصد افزایش می یابد، در حالی که در همه ی کرت های دیگر کاهش قابل ملاحظه ای مشاهده شد. کاهش منیزیم قابل دسترس در تیمارهای معدنی در مقایسه با دیگر تیمارها بیشتر بود.  ظرفیت تبادل کاتیونی موثر در تیمار ارگانیک افزایش قابل ملاحظه ای نشان داد در حالی که در دیگر تیمارها کاهش یافت. گزارش شده که در هنگام کاربرد کودهای معدنی، گذشته از آبشویی بالای آنها، گیاهان به مقدار بیشتری مواد غذایی را جذب می کنند. این فرایند اصطلاحا مصرف لوکس نام دارد.

تاثیر کاربرد درازمدت کمپوست و کود فسفره بر خاک

افزودن فسفر در زراعت در فرم های کمپوست و کود شیمیایی در سیستم های کشت فشرده، اغلب بیش از نیاز گیاهان است. این امر موجب انباشتگی فسفر در خاک ها به صورت پایدار و فرم های غیر محلول می شود که می تواند قابل دسترس گیاهان در سال های بعدی باشد. قابلیت دسترسی فسفر باقی مانده برای گیاهان به وسیله ی تغییر شکل آن به ترکیبات مختلف فسفر در خاک بستگی دارد. اکسیدهای آهن و آلومینیوم، سیلیکات آلومینیوم و کربنات کلسیم مهم ترین مواد معدنی خاک هستند که می توانند فسفر را تثبیت کنند و آن را به صورت غیر محلول درآورند. فسفر آلی و غیر آلی در خاک می تواند پس از حل شدن به وسیله ریز جانداران خاک و یا آنزیم های حل کننده فسفات، برای گیاهان قابل دسترس گردد. اگرچه فرم های تثبیت شده ی فسفر می تواند حل شده و سپس به وسیله ی محصولات بعدی مورد بهره برداری قرار گیرند، با این حال فسفر در طی زمان می تواند بیشتر تثبیت شود و قابلیت دسترسی کمی خواهد داشت. بنابراین، کاربرد پیوسته ی فسفر در هر سال برای تامین میزان بهینه ی فسفر مورد نیاز است. این امر موجب افزایش چشمگیر انباشتگی فسفر در خاک های زراعی می گردد. مقادیر اضافه ی فسفر در خاک می تواند در ترکیبات مختلف وارد شود. غلظت ترکیبات مختلف فسفر به صورت خطی با مقادیر تجمعی فسفر افزوده به خاک همبستگی دارد. اثر کود آلی و شیمیایی فسفر بر مخازن مختلف فسفر خاک گزارش شده است. توزیع ترکیبات مختلف فسفر به صورت عمده بستگی به نرخ فسفر به کاررفته، فسفر برداشت شده به وسیله ی گیاه زراعی، ویژگی ذاتی خاک و شرایط آب وهوایی دارد.

مقادیر اضافی فسفر در سیستم های کشت فشرده موجب انباشتگی فراوان این عنصر در خاک شده است. بنابراین، تعیین فرم ها و ویژگی های فسفر باقی مانده در خاک پس از تکرار کاربرد فسفر در درازمدت اهمیت دارد. اطلاعات بیشتر در مورد فرم های فسفر در اثر کاربرد درازمدت کمپوست و کودهای شیمیایی فسفره در خاک برای تعیین دسترسی فسفر و پیامدهای محیطی ناشی از مقادیر بالای فسفر مورد نیاز است.

مقدار ماده آلی خاک در اثر کاربرد درازمدت کمپوست افزایش می یابد، در حالی که کود فسفره موجب کاهش ماده ی آلی خاک می گردد. همچنین کاربرد درازمدت فسفر موجب افزایش مواد غذایی در خاک ها می گردد. اگرچه افزایش فسفر موجب افزایش پتاسیم، منیزیم و کلسیم قابل دسترس می گردد. این امر در تلفیق کمپوست و کود فسفره با شدت بیشتری اتفاق می افتد. افزایش کاتیون ها و ظرفیت تبادل کاتیونی در خاک در اثر کاربرد کمپوست و کود فسفره می تواند دلیل افزایش کاتیون های قابل تبادل در خاک باشد. در مجموع می توان گفت که کاربرد کود فسفره شیمیایی، کمپوست، یا هر دوی این موارد در طی یک دوره ی زمانی موجب افزایش اندوخته های فسفر کل و فسفر قابل دسترس می گردد. سطح فسفر قابل دسترس در خاک با فسفر کل و فسفر مصرف شده همبستگی دارد. سطح بالای فسفر کل در خاک، همچنین فرم های تثبیت شده ی فسفر با آهن، آلومینیوم و کلسیم را افزایش می دهد. کاربرد پیوسته کمپوست و کود شیمیایی موجب افزایش فسفر وارد شده در ترکیبات تثبیت شده بیش از فسفر آلی در خاک می گردد. مصرف بیش از اندازه ی فسفر در خاک، تثبیت فسفر، به ویژه در فرم آهن- فسفر را افزایش می دهد. سهم فسفر آلی در کل فسفر همراه با کاربرد کپوست و کودهای شیمیایی کاهش می یابد. کاربرد درازمدت و هر ساله ی کودهای شیمیایی فسفره موجب انباشتگی فسفر در خاک می گردد. اگرچه فسفر باقی مانده در خاک می تواند برای گیاهان بعدی قابل دسترس باشد، کابرد درازمدت فسفر بیش از اندازه موجب اشباع تدریجی ظرفیت تراوشات فسفر گردیده و ممکن است تلفات فسفر را افزایش داده و موجب آلودگی خاک به وسیله ی فسفر گردد.

اثر کودهای آلی بر فعالیت آنزیمی و جمعیت میکروبی خاک

ماده آلی خاک رشد و عملکرد گیاه را به طور مستقیم از راه فراهمی مواد غذایی و غیر مستقیم از راه تعدیل ویژگی های فیزیکی خاک تحت تاثیر قرار می دهد. در نتیجه موجب بهبود محیط ریشه و بنابراین تحریک رشد گیاه می گردد. بیشترین ماده خشک و عملکرد دانه گیاه با بیشترین محتوی ماده آلی خاک همراه است. همچنین به نظر می رسد که تولید محصول بر اساس کاربرد کودهای آلی در مقایسه با کودهای شیمیایی نوع پایدارتری از کشاورزی باشد. بنابراین، در سالهای اخیر کاربرد کود آلی توجه زیادی را از سوی کشاورزان، دوستداران محیط زیست و مصرف کنندگان به خود جلب کرده است. کشاورزی ارگانیک در برخی مناطق فراگیر شده و سطح زیر کشت این نوع کشاورزی در حال افزایش است. مواد غذایی آزاد شده پس از تجزیه ی بیولوژیک مواد آلی خاک مواد غذایی مورد نیاز برای رشد گیاه را در کشاورزی ارگانیک فراهم می کند. به طور کلی، نرخ معدنی شدن مواد آلی خاک پایین است. بنابراین، برای نگهداری مواد آلی خاک در یک حد مشخص از راه کاربرد مقادیر زیاد و پیوسته کمپوست در کشاورزی ارگانیک اهمیت زیادی دارد. با این حال، آب و هوا و خاک به طور قابل توجهی انباشتگی مواد غذایی در خاک را تحت تاثیر قرار می دهد، چرا که اثر متقابل درجه حرارت و رطوبت بر قابلیت تولید گیاه و توانایی اجزای خاک در نگهداری مواد آلی بسیار قابل توجه است. در شرایط گرمسیری و نیمه گرمسیری، کاربرد کم مواد آلی موجب کاهش مواد آلی خاک به پایین تر از 20 گرم در کیلو گرم می گردد.

بخش بیولوژیک خاک ها معمولا به تغییرات شرایط خاک سریعتراز ویژگی های فیزیکی یا شیمیایی واکنش نشان می دهد. فعالیت های آنزیمی خاک به عنوان نشانگر حاصلخیزی خاک به کار می روند، چرا که این فعالیت ها بازتابی از اثرات اعمال کشت و ویژگی های خاک است.