کیفیت آب در مزارع ارگانیک

کیفیت آب در مزارع ارگانیک

مزارع ارگانیک با مدیریت مطلوب بررروی یک محصول منفرد تمرکز نمی کند، بلکه مجموعه ای متنوع از محصولات را در بردارد که موجب بروز تنوع در استراتژی های مصرف عناصر غذایی، نیازهای آبی و مدیریتی افات می گردد. تناوب گیاهان زراعی و سیستم های چند کشتی از حرکت مواد غذایی به درون منابع آبی به واسطه ی بازچرخ و نگهداری آنها در سیستم خاک- گیاه جلوگیری می کند. بسیاری کشاورزان ارگانیک از این رویکرد استقبال می کنند، اما در برخی مواقع موارد همچون فشار  اقتصادی، کمبود نیروی کار، دانش ناکافی در چگونگی استفاده از این روش ها، شرایط اقلیمی غیر قابل پیش بینی، فشار آفات از مزارع اطراف یا دیگر فاکتورها موجب می شود تا روش هایی به نام روش های ارگانیک به کار بروند که در ویژگی های اصلی پایداری را بروز نمی دهند. در این میان پنج دسته مشکلات زیست محیطی که ممکن است در سیستم های کشاورزی بروز کند شامل آبشویی و رواناب مواد غذایی، فرسایش خاک، انتقال عوامل بیماری زا به درون منابع آبی، شستشو و رواناب آفت کش ها و تجمع عناصر سنگین در خاک ها است. در این مقاله اثرات اکولوژیک سیستم های ارگانیک در بروز این مسایل مورد بحث قرار گرفته و راهکارهایی برای بروز آنها معرفی خواهد شد.

 

آبشویی و رواناب مواد غذایی

نیترات و فسفر دو ماده ی مهم غذایی در مبحث کیفیت آب و سلامت انسان به شمار می روند. نیترات فرم عمده ی نیتروژن خاک ها است که در معرض شستشوی زیادی قرار دارد. بر خلاف پتاسیم، کلسیم و منیزیم، یون نیترات دارای بار منفی است. یونهای دارای بار مثبت به دلیل بار منفی ذرات خاک ناشی از وجود مواد آلی، در میان آنها تثبیت می شوند (جذب سطحی). در حالیکه یون های دارای بار منفی به وسیله بار منفی ذرات خاک دفع می شوند. بنابراین امکان انتقال به سمت پایین در نیمرخ خاک و نفوذ به آب های زیرزمینی در آنها افزایش می یابد. در مقابل فسفر عمده ترین ماده غذایی است که در رواناب و تلفات ناشی از فرسایش مورد توجه قرار دارد. افزایش فسفر در دریاچه ها و رودخانه ها تعادل مواد غذایی را برهم زده و موجب تحریک رشد آلگ ها شده و در عوض دستیابی ماهی ا به مواد غذایی و اکسیژن را کاهش می دهد.

گیاهان نمی توانند به طور مستقیم از مواد غذایی موجود در کود دامی یا بقایای گیاهی استفاده کنند. در نتیجه لازم است تا این مواد به وسیله ی موجودات خاکزی شامل کرم های خاکی ، سوسک ها، قارچ ها، باکتری ها و نماتد ها تجزیه شوند. فعالیت جانداران خاک زی عناصر غذایی را به وسیله معدنی کردن مواد آلی به درون محلول خاک آزاد می کنند. دما، رطوبت، نوع مواد آلی و روش های کاربرد آنها بر زمان مورد نیاز این موجودات به منظر تجزیه ی مواد آلی و همچنین مقادیر عناصر غذایی آزاد شده اثر می گذارد. موجودات خاک زی مواد آلی تازه تر و جوان ر را سریع تر از مواد چوبی و مسن تجزیه می کنند. در کنار آن گیاهان جوان و فعال می توانند مواد غذایی معدنی شده را جذب کرده و مورد استفاده قرار دهند. هنگامی که مواد غذایی معدنی می شوند، اگر گیاهان کشت شده ی موجود در مزرعه جوان و فعال نباشند، این عناصر غذایی ممکن است به واسطه ی آبشویی در خاک جابجا شده و یا در اثر رواناب از مزرعه خارج شوند.

 

آبشویی

آبشویی، عناصر غذایی را از ریشه ی گیاه دور کرده و رشد گیاه را تحت تاثیر قرار می دهد. این امر موجب کاهش کیفیت آب های زیرزمینی نیز می گردد. برخی گزارش ها نشان می دهد که آبشویی نیترات  در سیستم های رایج در مقایسه با سیستم های ارگانیک به مراتب بیشتر است. سیستم های کشت ارگانیک به واسطه ی تثبیت نیتروژن در تناوب های زراعی شامل لگوم ها آبشویی نیتروژن را کاهش می دهد. افزورن مواد آلی به خاک رشد و تکثیر جانداران خاکزی را افزایش داده و همچنین نیتروژن خاک را در یک فرم نسبتا پایدار حفظ می کند. در این روند، روش های کارآمد در تثبیت نیتروژن شامل استفاده از یک لگوم و علوفه ی گراس در تناوب با یکدیگر یا استفاده از گیاهان غیر لگوم به عنوان گیاهان پوششی خواهد بود.

 

 روش های کارآمد در کاهش آبشویی عناصر غذایی

 

در هر دو سیستم ارگانیک و مرسوم، ریسک آبشویی نیتروژن هنگامی افزایش می یابد که اولا گیاهان در حال رشد و جذب مواد غذایی نباشند و ثانیا آب فراوانی برای انتقال توده ای نیتروژن به لایه های پایینی نیمرخ خاک در دسترس باشد. در نتیجه کشاورزان در این زمینه بایستی از موارد زیر اجتناب کنند:

کاربرد کود دامی یا دیگر مواد آلی بیش از نیاز گیاه

افزودن مواد غذایی به خاک در زمانی که گیاهان فعال نیستند.

شخم پاییزه یا اوایل بهار که معدنی شدن نیتروژن از ماده آلی خاک را در زمان هایی که گیاهان فعال نیستند تحریک می کند.

تکرار بیش از اندازه ی کشت لگوم ها در تناوب محصولات زراعی

آبیاری بیش از اندازه پس از کاربرد کود دامی

 علاوه بر مدیریت نادرست زراعی، شرایط آب وهوایی نیز می توانند موجب افزایش آبشویی نیتروژن گردد. این شرایط شامل موارد زیر است:

شزایط آب وهوایی مساعد که رشد و گره بندی لگوم ها را افزایش داده و به دنبال شرایطی مانند یخبندان نابهنگام که موجب مرگ زود هنگام گیاهان و در نتیجه آزاد شدن نیتروژن از ریشه های گیاه به محلول خاک می شود.

افزودن کودهای دامی یا ماده آلی در طی فصولی که شرایط برای تجزیه ی آنها مساعد بوده و به دنبال آن شرایط آب وهوایی که رشد گیاه را متوقف کرده و جذب نیتروژن را به وسیله گیاه کاهش ی دهد.

بارندگی سنگین و غیر منتظره پس از کاربرد کود دامی

 

رواناب

 

رواناب و فرسایش، رشد گیاه را به واسطه ی خارج کردن عناصر غذایی از لایه های سطحی خاک تحت تاثیر قرار می دهد. فرسایش موجب حمل خاک و ذرات کود دامی به وسیله ی آب یا باد می گردد. کاربرد کود دامی، کمپوست یا دیگر منابع غذایی در سطح خاک عملا ریسک جابجایی آنها به وسیله ی آب باران یا باد افزایش می دهد. رواناب مواد غذایی نامحلول را نیز به زهکش ها یا دریاچه ها حمل می کند. این مواد اثر بیشتر بر رشد آلگ ها و اوتریفیکاسیون دریاچه ها دارند.

بر خلاف نیترات، فسفر به وسیله ی ذرات خاک نگه داشته می شود. پیش از این دانشمندان علوم خاک بر این عقیده بودند که خاک ها می توانند بیشتر مقادیر اضافی فسفر را در خود نگهداری کنند. پزوهش های جدید نشان می دهد که در مزارع با مصرف مقادیر بالای کودهای دامی، ظرفیت نگهداری فسفر افزایش می یابد. با این حال، فسفری که به وسیله ذرات خاک نگهداری نشده است به صورت نامحلول درآمده و می تواند به وسیله رواناب جابجا شود.

در کنار روش های مدیریتی، ویژگی های معدنی و pH خاک ظرفیت حفظ فسفر در خاک را تعیین می کند. خاک های با pH پایین و مقادیربالای آلومینیوم و آهن همانند خاک های قلیایی با غلظت های بالای کلسیم توانایی جذب جذب مقادیر بالای فسفر را دارند. خاک های شنی سیلتی یا خاک های دارای محتوی پایین مواد آلی توانایی کمی  در جذب و نگهداری فسفر دارند. فسفر باند نشده به وسیله ی ذرات خاک می تواند در معرض روناب قرار گیرد.

هنگامی فرسایش روی می دهد که در وهله ی اول خاک ها بدون پوشش باشند. در این شرایط رواناب عناصر غذایی ممنکن است روی بدهد. روش های مدیریت گیاهان زراعی که می تواند موجب رواناب مواد غذایی شود شامل موارد زیر است:

در مجموع خاک های فشرده در سطح یا خاک های دارای لایه های فشرده و زمین های شیب دار و همچنین شرایط آب وهوایی از قبیل باران های سنگین یا ذوب شدن سریع برف و یخ آثار نامطلوبی در ایجاد رواناب مواد غذایی دارد.

روش های مدیریتی در کاهش آبشویی و رواناب مواد غذایی

مدیریت جامع مواد غذایی در رابطه با تعادل بین مواد غذایی افزوده شده به مزرعه با مواد غذایی برداشت شده از مزرعه در نظر گرفته می شود.

 این امر علاوه بر حفظ شرایط طبیعی محیط، اهمیت فراوانی در افزایش تولید و بازده اقتصادی دارد. مدیریت تعادل مواد غذایی بایستی گزینه های زیر را در نظر بگیرد:

 

محتوی غذایی خاک که به وسیله ی آزمون مناسب خاک و گیاه تعیین می شود؛

 

عناصر غذایی قابل جذب گیاه می تواند به وسیله آنالیز شیمیایی یا بیولوژیک خاک و گیاه تعیین گردد. آنالیز خاک بایستی تنها قبل از کشت محصول به منظور تعیین کود مصرفی انجام شود. آنالیز بافت گیاه می تواند در طی مراحل رشد اولیه به منظور بررسی نیاز به کاربرد برگی عناصر غذایی یا دیگر اشکال سهل الوصول آنها انجام شود. آنالیز بافت های یک گیاه بالغ نیز می تواند کمبودها را نشان داده و در کاربرد مواد غذایی برای فصل کشت بعدی راهگشا باشد.

به دلیل تبدیل نیتروژن از فرمی به فرم دیگر در اثر فرایندهای بیولوژیک یا شیمیایی، آنالیز آن مشکل است. به ویژه در فرم های آلی و در مناطقی که کود دامی مورد استفاده قرار می گیرد، دسترسی نیتروژن به تجزیه ی مواد آلی و تشکیل نیترات از نیتروژن معدنی بستگی دارد. آزمون جدیدی برای سنجش نیترات خاک به وسیله پژوهشگران دانشگاه ایلی نویز ابداع شده است که ممکن است نتایج قابل اعتمادتری را  در پی داشته باشد. این آزمون بر اساس یافته ای بنا شده که بیان می  دارد قندهای آمینی ساده ترین بخش قابل تجزیه در مواد آلی خاک است. به وسیله ی اندازه گیری میزان قندهای آمینی در خاک، این آزمون می تواند مقدار نیتراتی که ریز جانداران خاکزی معدنی کرده و به محیط خاک آزاد می کنند پیش بینی کند.

 

دسترسی مواد غذایی از منابعی همچون کود دامی، کمپوست یا دیگر منابع آلی که در طی فصل زراعی به خاک افزوده می شود؛

 

به دلیل درصد رطوبت بالا در کودهای دامی و کمپوست، مقدار عناصر غذایی در این مواد در مقایسه با کودهای شیمیایی نسبتا کمتر است. محتوی عناصر غذایی در این مواد در مقایسه با کودهای شیمیایی نسبتا کمتر است. محتوی عناصر غذایی نمونه های کودهای دامی بسته به زمان و نوع ذخیره و نوع تغذیه دام متفاوت است. همچنین کودهای دامی که با بستر چوب و کاغذ مخلوط شده اند، غلظت بالاتری از کربن داشته و در نتیجه با سرعت کمتری تجزیه می شوند. کودهای دامی تازه نیز در مقایسه با کودهای کهنه سرعت تجزیه بالاتری داشته و نیتروژن قابل دسترس بیشتری دارند.

 

تخمین میزان آزاد سازی عناصر غذایی حاصل از معدنی شدن کودهای دامی یا کود سبز افزوده به خاک در فصل های رشد قبلی:

 

  محاسبات مربوط به تعدل عناصر غذایی بایستی میزان آزادسازی عناصر از منابع مختلف آلی در خاک را در نظر بگیرد. برای مثال تحت شرایط گرم و مرطوب، ریز جانداران خاکزی یک سوم عناصر غذایی موجود در کود دامی را در سال مصرف، تجزیه و آزاد می کنند. همچنین گیاهان خانواده لگومینوز می توانند منبع مهمی دیگری از منابع آلی نیتروژن برای گیاهان بعدی فراهم آورند. در همه موارد سرعت تجزیه و آزادسازی عناصر از این منابع در مناطق و گیاهان مختلف متفاوت است.

 

پیش بینی جذب مواد غذایی به وسیله ی گیاه در رابطه با پتانسیل عملکرد که تحت تاثیر ویژگی های خاک، شرایط آب و هوایی، نوع گیاه و روش های مدیریتی قرار می گیرد؛

 

مقدار عناصر غذایی که یک گیاه برای رشد و عملکرد بهینه نیاز دارد به گونه، واریته، شرایط آب و هوایی و خاک و همچنین مدیریت های زراعی بستگی دارد. به طور کلی، جذب عناصر غذایی در واریته های معمولی حتی در فصمختلف تفاوت بیشتری در مقایسه با واریته های هیبرید دارد. هنگامی که گیاهان در معرض تنش های خشکی، سرما یا ماندابی قرار می گیرند، عناصر غذایی کمتری جذب می کنند.

 

مدیریت دقیق کاربرد کود دامی و بقایای گیاهی در خاک

 

به دنبال تجزیه ی کود دامی و بقایای گیاهی توسط ریز جانداران خاکزی عناصر غذایی آزاد شده ممکن است تحت فرایندهای زیر قرار بگیرند:

در هماهنگی و تعدیل این چهار فرایند، مواردی نقش موثری دارند که در این بخش مورد بحث قرار می گیرند:

 

همزمانی معدنی شدن عناصر غذایی با جذب آنها به وسیله ی گیاه

 

گیاهان جذب عناصر غذایی حاصل از تجزیه ی مواد آلی را در زمانی که معدنی شدن مواد آلی همزمان با رشد و جذب فعال آنها روی می دهد، با بیشترین کارایی انجام می دهند. اگر مواد آلی دیر هنگام به کاربرده شوند و یا این که تجزیه ی آنها به کندی و با تاخیر انجام شود، معدنی شدن عناصر غذایی پس از این که جذب عناصر غذایی به وسیله ی گیاه متوقف شد، همچنان ادامه می یابد. این عناصر پتانسیل بالایی برای قرار گرفتن در معرض آبشویی یا رواناب دارند. برای مثال، هنگامی که کود دامی یا بقایای گیاهی در پاییز به خاک افزوده می شوند، برخی از عناصر غذایی در پاییز معدنی می شوند و برخی دیگر در بهار قبل از شدن گاهان زراعی معدنی می شوند. نیتروژنی که قبل از جذب به وسیله ی گیاه معدنی می شود، ممکن است به درون آبهای زیر زمینی شسته شود، در حالی که فسفر معدنی شده در اثر رواناب جابجا شود. همچنان که مشاهده خواهد شد، یک گیاه پوششی که در پاییز یا در اوایل بهار کشت شده است تا قبل از این که به درون خاک و قبل از گیاه اصلی شخم خورده و مخلوز شود، عناصر غذایی را جذب و حفظ می نماید.

در عوض، کاربرد بقایای چوبی یا مسن گیاهی به خاک، قبل از کاشت و یا در هنگامی که گیاهان در حال رشد فعال هستند، موجب می شود تا جانداران خاک زی عناصر غذایی را به طور فعال از خاک جذب کند تا بتوانند تعادل غذایی مناسبی در تجزیه ی این بقایای با محتوی بالای کربن داشته باشند. این امر می تواند موجب کاهش دسترسی گیاه زراعی به عناصر غذایی شده و رشد گیاه را محدود کند.

شرایط آب و هوایی نیز به طور معنی داری همزمانی بین معدنی شدن مواد آلی و رشد گیاه را تحت تاثیر قرار می دهد. آب و هوای سرد فعالیت جانداران خاکزی را کند کرده و از این طریق بر تجزیه ی مواد آلی اثر می گذارد.

 

مدیریت لگوم

 

چنانچه شرایط نامساعد محیطی مانند خشکی طولانی یا یخبندان نابهنگام روی دهد، گیاهان لگوم که به عنوان کود سبز استفاده شده اند می توانند منبع مهمی از نیتروژنی باشند که تحت اثیر آبشویی قرار می گیرد. با تمام شدن دوره ی فعالیت لگوم ها، نیتروژن موجود در بافتهای ریشه و گره های آن به درون محلول خاک آزاد می شود. اما سیستم های زراعی در مناطق خشک معمولا با این مشکل مواجه نمی شوند. آبشویی نیترات از گره های لگوم در شرایطی که یک لگوم با توانایی زیاد در تثبیت نیتروژن در تناوب با یک گیاه دیگر با نیاز کم نیتروژن قرار گیرد، محتمل خواهد بود. بنابراین رعایت این نکته نیز می تواند از آبشویی نیتروژن در خاک جلوگیری نماید.

 

فواید درازمدت مدیریت ارگانیک در مدیریت بقایا

 

   در طی زمان، روش های کشاورزی ارگانیک موجب افزایش تشکیل هوموس و ذخیره ی مواد غذایی   در بدن جانداران خاکزی و ترکیباتی از مواد آلی می شوند که به راحتی قابل تجزیه هستند. همچنان که جوامع جانداران خاکزی بزرگتر و متنوع تر می شود، تجزیه ی مواد آلی مورد استفاده افزایش می یابد و همچنین توانایی این جوامع بیولوژیک در نگهداری عناصر غذایی تقویت می شود. با افزایش توانایی خاک در نگهداری عناصر غذایی، نیاز غذایی گیاه به وسیله ی منابع غذایی ذخیره شده و به کار رفته، به طور همزمان تامین می شود.

مدیریت دقیق بقایای آلی افزودنی به خاک می تواند معدنی شدن و جابجایی عناصر را کنترل نماید. در پاییز می توان مواد آلی با محتوی کربن فراوان را به خاک افزود و یا بقایای چوبی گیاهان را در خاک باقی گذاشت. جانداران خاکزی تجزیه کننده ی این مواد عناصر غذایی زیادی را به منظور رفع نیازهایشان از خاک جذب می کنند. عناصر غذایی جای گرفته در بدن این موجودات می تواند در بهار و به واسطه ی افزودن مواد آلی با نیتروژن بالا در مدت کوتاهی قبل از آغاز فصل رشد در دسترس گیاه قرار بگیرد. این امر موجب تحریک تجزیه ی مواد آلی با محتوی کربن بالا و نیز معدنی شدن و آزادسازی عناصر غذایی موجود در بدن جانداران خاکزی می شود. بایستی در نظر داشت که شرایط آب و هوایی، زمان مورد نیاز برای جابجایی و یا معدنی شدن را تحت تاثیر قرار می دهد. در شرایط سرد و خشک، این فرایندها کندتر از آب و هوای گرم و مرطوب روی می دهد.

 

تناوب زراعی، گیاهان پوششی و گیاهان گیرنده

 

تناوب گیاهان زراعی کارایی استفاده از عناصر غذایی و همچنین چرخه عناصر غذایی را به دلیل تنوع گیاهان در نیازمندی های غذایی، توانایی در استخراج عناصر از خاک و دسترسی به اعماق مختلف خاک افزایش می دهد. برای مثال، لگوم ها از زمانی که قادر به تبدیل نیتروژن اتمسفری به یک فرم قابل دسترس تبدیل می شوند، نیازی به کاربرد کود نیتروژن ندارند، در حالیکه همچنان به مقادیر زیادی فسفر نیاز دارند. گیاهان با ریشه های عمیق می توانند عناصر غذایی را که به درون خاک آبشویی شده اند جذب و استخراج کنند، در حالی که گیاهان با ریشه های سطحی و مشعب توانایی بالاتری در جذب عناصر معدنی شده از مواد در خاک سطحی دارند. ترکیب گیاهان با نیازهای غذایی و سیستم ریشه ای متفاوت در مزرعه در یک کشت همزمان یا در یک تناوب زراعی می تواند کارایی استفاده از مواد غذایی را افزایش داده و پتانسیل آبشویی و رواناب را کاهش دهد.

گیاهان پوششی و گیاهان گیرنده مورد استفاده در تناوب های زراعی در پایان یک فصل رشد یا در طی یک فصل رشد یا در طی یک فصل رشد ثانویه مورد استفاده قرار می گیرند. نقش اولیه ی گیاهان پوششی کاهش پتانسیل فرسایش خاک به وسیله ی ایجاد پوشش گیاهی بر روی سطح خاک است. حفظ پوشش گیاهی برروی زمین و ریشه های فعال در زیرزمین رشد جانداران خاکزی و جب مواد غذایی را افزایش می دهد. در نتیجه این امر موجب کاهش آبشویی نیتروژن می گردد.

بسته به نیاز، گیاه پوششی می توانند به منظور یک هدف ثانویه همچون تثبیت نیتروژن، کنترل آللوپاتیک علف های هرز و مواردی از این دست انتخاب شوند. بایستی در نظر داشت که گیاهان پوششی و گیرنده منتخب، اثرات آللوپاتیک بر روی گیاه اصلی نداشته و نیز به عنوان مهمان ثانویه ی آفات ویژه ی گیاه اصلی عمل نکنند. با این حال مشاهده شده است که در مناطق خشک تناوب گیاهان زراعی به همراه عدم اجرای مدیریت مناسب، رطوبت قابل دسترس برای رشد گیاه اصلی را محدود نماید. گیاهانی که در جذب مقادیر زیاد عناصر غذایی کارایی بسیار بالایی دارند، به عنوان گیاهان گیرنده شناخته می شوند. این گیاهان می توانند به منظور برداشت و کاهش مقادیر اضافه ی عناصر غذایی برداشت شوند و یا به درون خاک برگردانده شوند تا مواد غذایی نگه داشته شده درون بافت این گیاهان به منظور جذب به وسیله ی گیاه اصلی به درون خاک بازگردند. بسته به نوع سیستم کشت، گیاهان گیرنده می توانند به عنوان مواردی همچون کشت دوم پاییزه، کشت زمستانه-بهاره، کشت فرعی(ثانویه) در بهار قبل از کشت گیاه اصلی، گیاه اصلی در بهار و یا به صورت مخلوط با گیاه اصلی کشت شوند. گیاهان گیرنده ی کارآمد در کنترل آبشویی نیتروژن شامل گیاهان خانواده ی براسیکا مانند خردل، کلزا و کلم و یا هر گیاه دیگری است که به سرعت مستقر شده و سیستم های ریشه ای مناسبی را در طی دوره ی سرمای اوایل پاییز یا اوایل بهار تولید کند. پژوهش ها در اورگان و جرجیای آمریکا نشان داده که رایگراس کارآمدترین گیاه پوششی برای کنترل آبشویی نیتروژن در آن مناطق است. گیاهان زراعی که نیاز بالایی به نیتروژن دارند نیز می توانند به عنوان گیاهان گیرنده ی مناسبی در نظر گرفته شوند. از جمله ی آنها می توان کلزا، ذرت و گندم را نام برد. به منظور جلوگیری از فرسایش فسفر، پژوهشگران به دنبال گیاهان پوششی یا تناوب های ویژه ای هستند که توانایی زیاد در جذب مقادیر بالای فسفر داشته باشند، به ویژه در خاکهایی با pH  خنثی با بافت شنی که توانایی کمی در جذب و نگهداری فسفر دارند. لگرم ها در این زمینه گیاهان مناسبی به شمار می آیند.  این گیاهان برای انجام فرایند تثبیت نیتروژن نیاز به انرژی زیادی دارند که به وسیله ی ترکیبات حاوی فسفر فراهم می شود. از دیگر گیاهان که فسفر زیادی را جذب می کنند، می توان به فستوک بلند، برموداگراس، ذرت، سورگوم دانه ای، سودانگراس و گیاهان خانواده براسیکا اشاره کرد. در هنگام رشد این گیاهان، پتانسیل جابجایی فسفر در آبهای سطحی به واسطه ی کاهش فرسایش خاک و نیز جذب مقادیر بالای فسفر در بافت های این گیاهان کاهش می یابد. با این حال، پایان رشد و فعالیت این گیاهان و یا مخلوط کردن آنها با خاک و تجزیه ی آنها موجب آزاد شدن فسفر در خاک و در نتیجه امکان جابجایی به وسیله ی رواناب می گردد. برای جلوگیری از این امر و کاهش پتانسیل رواناب فسفر، باید این گیاهان پس از برداشت از مزرعه خارج شوند. این روش کاملا عکس روش های مدیریتی در مورد آبشویی نیتروژن است.

 

فرسایش خاک

 

فرسایش خاک همان انتقال ذرات خاک به وسیله ی باد یا آب است. به دلیل این که این فاکتورها ذرات سبک را به راحتی حمل می کنند، فرایند فرسایش بیشتر به جابجایی و انتقال خاک سطحی و مواد آلی منجر می شود. بنابراین، این امر موجب کاهش کیفیت خاک در نتیجه ی برداشت حاصلخیزترین بخش خاک می گردد. فرسایش خاک همچنین موجب آسیب به مزارع دیگر و آلوده کردن منابع آبی نیز می شود. فرسایش آبی موجب ایجاد آبراهه و جویچه هایی در مزارع، نشست رسوبات در نهرها و صدمه به کیفیت منابع آبی می شود. رسوبات منتقل شده به وسیله ی فرسایش به همراه خود عناصر غذایی، عوامل بیماری زا و دیگر مواد آلاینده را انتقال می دهد. این رسوبات زیستگاه ماهی ها را به واسطه ی عواملی همچون کاهش کیفیت آب و تغییر دمای آب تحت تاثیر قرار می دهند. عناصر غذایی حمل شده به وسیله رسوبات می توانند موجب افزایش رشد آلگ ها، کاهش کیفیت زیستگاه ماهی ها را به واسطه ی عواملی همچون کاهش کیفیت زیستگاه ماهی ها و اوتریفیکاسیون گردند. عوامل بیماری زای همراه با عناصر غذایی کیفیت آب برای مصرف انسان و دام کاهش داده و هزینه های تصفیه را بدین منظور افزایش می دهد. فاکتورهای مهم مدیریتی که هر دوی فرسایش بادی و آبی را کنترل می کنند، شامل مقادیر گیاه یا بقایای گیاهی پوشاننده ی سطح خاک و مقدار دانه بندی ذرات خاک می گردد.

 

روش های کارآمد در کاهش فرسایش خاک

 

به منظور محافظت خاک از فرسایش بایستی از روش هایی استفاده کرد که پوشش گیاهان در حال رشد و یا بقایای گیاهی برروی سطح خاک را در همه ی زمان ها حفظ کند، پتانسیل جریان آب بر روی زمین را کاهش داده و پتانسیل نفوذ آب به درون خاک را افزایش دهد، و همچنین ماده ی آلی خاک را نیز افزایش دهد.

 

روش هایی که پوشش گیاهی مناسبی را بر روی سطح خاک فراهم می آورد؛

 

هنگامی که خاک ها بدون پوشش گیاهی بوده و یا پوشش کمی دارند، نیروی آب و باد به راحتی می توانند ذرات خاک را جابجا کنند. سقوط قطرات باران بر روی خاک بدون پوشش موجب پراکنده شدن ذرات خاک می شود. این ذرات به وسیله ی جریان آب به راحتی جابجا می شوند. بادها نیز می توانند این ذرات را بالا برده و به صورت ابرهای گرد و غبار جابجا کنند که در ادامه در مزارع اطراف، رودخانه ها، جاده ها و مناطق شهری نشست می کنند.

خاک ورزی حفاظتی، مالچ پاشی، استفاده از گیاهان پوششی، کشت مخلوط و دیگر روش های مدیریتی که پوشش کاملی از گیاهان یا بقایای گیاهی را بر روی سطح خاک حفظ می کنند، بنابراین پتانسیل فرسایش را کاهش می دهند. در این حالت قطرات بارانی که به آرامی از روی بقایای گیاهی یا پوشش گیاهی بر روی خاک چکه می کنند فرصت کافی برای نفوذ در خاک را می یابند. بدیهی است که پوشش گیاهی برروی خاک از فرسایش بادی و انتقال ذرات خاک به وسیله ی بادها نیز جلوگیری می کند.

روش های مختلف استفاده از گیاهان پوششی و یا کشت مخلوط که در بالا به آن اشاره شد در ارتباط با کنترل آبشویی و رواناب عناصر غذایی می باشند. متاسفانه بیشتر پژوهش های انجام شده در مورد خاک ورزی حفاظتی در شرایطی انجام می شوند که استفاده از علف کش ها به عنوان یک جز کلیدی از این روش ها به شمار می رود.

 

روش های بهبود دانه بندی خاک

 

افزایش ماده آلی خاک دانه بندی خاک را افزایش می دهد. این امر موجب بهبود نفوذ آب در خاک و در نتیجه کاهش رواناب و فرسایش می گردد. دانه بندی خاک اشاره به ذرات خاک دارد که متصل به همدیگر در دسته های کوچک به وسیله ی ژل های میکروبی، ریشه های مویی و مواد آلی نگه داشته شده اند. به دلیل این که این دسته ها سنگین تر و بزرگ تر از ذرات منفرد خاک هستند، در نتیجه قابلیت جابجایی به وسیله ی فرسایش بادی و آبی در آنها به شدت کاهش می یابد. علاوه بر محافظت خاک در برابر فرسایش، دانه بندی مناسب خاک موجب بهبود ریشه و افزایش توانایی گیاهان در جذب عناصر غذایی از خاک می شود. از جمله روش های مدیریتی که ساخت مواد آلی خاک و تشکیل دانه بندی خاک را تقویت می کند به قرار زیر است: