ماده آلی خاك و چگونگی مدیریت آن


آنچه در این مطلب میخوانید:
ماده آلی چیست؟
خاك از چهار قسمت ماده آلی، ماده معدنی، آبوهوا تشکیل شده است. ماده آلی خاك شامل بقایاي گیاهی و جانوري، سلول و بافتهای جانداران خاك و مواد حاصل از ریشه است. در بیشتر خاك هـا مـاده آلـی خـاك بـین 0.1 درصد (در صحراها) تا بیش از 50 درصد وزنی در خاك هاي آلی (هیستوسولهـا) میباشد.
ترکیب شیمیایی ماده آلی بهطور عمومی از 50 درصد کربن ، 5 درصد نیتـروژن، 0.5 درصد فسفر، 0.5 درصد گوگرد، 39 درصد اکسیژن و 5 درصد هیدروژن تشکیل شده است؛ بااینحال مقـدار ایـن عناصر از خاکی به خـاك دیگـر مـی توانـد متغیر باشـد. بنابراین بیشـتر مـاده آلـی از کربوهیدرات ها، پروتئین ها، سلولز، همی سلولز و لیگنین تشکیل شده اند. سـه ترکیـب اولـی بهسرعت تجزیه می شوند؛ ازاینرو در تأمین غذاي جانداران خاك و نیز دانـه بنـدي خـاك اهمیت بیشتري دارند، اما دو ترکیب بعدي مقاوم تـر هسـتند.
مـاده آلـی خاك با توجه به مراحل مختلف تجزیه به سه گروه تقسیم می شود:
1. جزء فعال ماده آلی که 10 تا 20 درصد آن را تشکیل می دهد و عمدتاً شامل قندهای ساده و اسیدآمینه ها است، سرعت تجزیه بیشتری دارد (فرآیند یک تا دو ساله) و در تـأمین عناصـر غـذایی براي گیاه و میکروارگانیسم های خاك (بهطور اخص) و نیز کاهش بیماري ها و خاکدانه سازی نقش دارد.
2. جزء حد واسط ماده آلی که به آهستگی تجزیه می شـود (فرآینـد 2 تـا 5 سـاله)، 10تا20 درصد ماده آلی خاك اسـت کـه شـامل پلـی سـاکاریدها، پـروتئین هـا و چربیها هستند.
3. جزء اصلی که 60 تا 80 در صد ماده آلی خاك را تشکیل می دهد بسیار پایدار است و در برابر تجزیه میکروبی مقاوم است بهطور عمده در ظرفیت تبادل کاتیونی و رنگ خاك دخالـت دارد. این بخش از ماده آلی به نام هوموس نیز شناخته میشود که شامل هـیومین، اسـید هیومیک و اسید فولویک است.
هوموس عبارت است از ماده آلی تیره رنگ، متخلخل و اسفنجی که بهکندی تجزیـه می شود و به همین دلیل ازنظر حاصلخیزي خاك اهمیـت آن از جـزء فعـال مـاده آلی کمتر است. درمجموع ماده آلی خاك ترکیب حاصـل از لیگنـین و پـروتئین بـوده کـه ساختمان مولکولی ثابتی ندارد و نسبت کربن به نیتروژن آن در حدود 10 تا 12 است.
مدیریت ماده آلی خاک
ماده آلی خاك، قلب کشاورزي پایدار بوده و از مهمترین شاخصههای کیفیت خاک به شمار میرود. در کشاورزي پایدار تمرکز بر سیستمی است که در آن تولید پایدار و اقتصادي بوده و ازنظر زیستمحیطی ایمن باشد؛ ازاینرو خاک که بهعنوان بستر تولید، زمینه رسیدن بـه چنین رویکردي را فراهم میکند بایستی در بهترین حالت خود باشد. بنابراین مدیریت آن بهویژه در خاکهای تحت کشت کشـور کـه ماده آلی (کربن آلی) زیر یک درصد است، از اهمیت خاصـی برخـوردار اسـت. نتایج تحقیقات نشان داده است که چنانچه مدیریت ماده آلی موردتوجه قرار گیرد، نهتنها میزان فرسـایش کـاهش مییابد، بلکـه عـلاوه بر کارکردهای چشمگیري که دارد، متوسط فرسایش سالیانه کمتـر از زمانی است که فقط مدیریت حفاظت خاك اعمال شود.
کارکردهای ماده آلی در خاك
ماده آلی خاک به دلایل زیر از مهمترین فاکتورهای کیفیت خاک به شمار میآید:
- منبع تأمین کربن و انرژي میکروارگانیسمهای خاك است.
- نگهدارنده و ثبات دهنده ذرات خاك به یکدیگر است که موجب کاهش اثرات زیانبار فرسـایش میشود.
- به رشد محصول بهواسطه بهبود توانایی خاك در ذخیره و انتقال آبوهوا کمک میکند.
- ذخیره و تأمینکننده عناصر غـذایی موردنیاز گیـاه خـاك نظیـر نیتروژن، فسفر و گوگرد است.
- در نگهداري مواد غذایی خاك از طریق افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و آنیونی خاك مؤثر است.
- مانع از تراکم (فشردگی) خاك میشود.
- کاهشدهنده چسبندگی خاك و سهولت کار روي آن میباشد.
- ذخیره کربنی خاك را افزایش میدهد (یا به عبارتی موجب ترسیب کربن در خاك میشود).
- اثرات محیطی مخرب آفتکشها، فلـزات سـنگین و بسـیاري از آلایندههای دیگـر را کاهش میدهد.
- مقاومت گیاه را به بیماریهای ریشه و برگ زیاد میکند، بهطوریکه تحقیقـات نشـان داده اسـت که مصرف 5 تا 10 تن در هکتار اصلاحکنندههای آلی خام و یا کمپوست شده قـادر اسـت مانع از بروز و یا کاهش شدت بیماریهای ریشه شود.
- کاهشدهنده سله و روان آب است، بهطوریکه نفوذپذیری خاك را افزایش داده و شرایط را بـراي نفـوذ ریشه فراهم میکند.
- وجود ماده آلی در خاك منجر بـه افـزایش تنـوع زیسـتی و بیومـاس میکروبـی خـاك میشود. این امر موجب کاهش عوامل بیماریزا، بهویژه عوامـل بیماریزای خـاك زاد میگردد. این رویداد از طریق رقابت بین میکروارگانیسمهای مفید خاك با عوامـل بیماریزا صـورت میگیرد، به این صورت که درنتیجه فعالیت میکروارگانیسمهای مفید خاك، شـرایط بـراي فعالیـت میکـروبهـاي بیماریزا نامساعد میشود.
- موجب افزایش کارایی کودهای شیمیایی و جذب بهتر آنها توسط گیاه میشود.
در جدول زیر نقش مواد الی خاک در افزایش ظرفیت نگهداری آب و مواد غذایی در دو نوع خاک مشخص شده است که نشان میدهد این مواد میتوانند نقش بسیار مهمی در کشاورزی و افزایش تولید محصول داشته باشند.
بافت خاك | درصد کاهش ماده آلی | میزان کاهش ظرفیت نگهداري عناصر غذایی (درصد) | میزان کاهش ظرفیت نگهداري آب قابلدسترس (درصد) |
---|---|---|---|
شنی لومی | از 2 درصد به 1.5 درصد | 14 | 7 |
لوم سیلتی | از 4 درصد به 3.5 درصد | 4 | 12 |
وضعیت مواد آلی خاك در ایران
مقدار ماده آلی در خاکهای کشـور بهجز در مناطق شمالی، بسیار ناچیز بوده (کمتر از یک درصد) و با مقدار بهینه آن (بالاتر از سه درصد) فاصله زیادي دارد. با مصرف روزافزون کودهاي شـیمیایی و عـدم برگشـت بقایـاي گیـاهی بـه خاك و همچنین سوزاندن آنها، سالیانه از مقـدار مـاده آلـی نـاچیز خاکهای ایـران کاسـته میشود و خاك به کلوخههایی غیرقابل نفوذ و غیرقابلبرگشت درمیآید. در چنـین شرایطی استفاده از شیوههای مدیریتی متناسب با هر منطقه آبوهوایی میتواند در به اجرا درآوردن اهداف موردنظر تسریع به عمل آورد.وضعیت کربن آلی خاك در برخی نقاط کشور
استان | کربن آلی(درصد) |
---|---|
خوزستان | 0/67 |
بوشهر | 0/41 |
فارس | 0/99 |
هرمزگان | 0/39 |
زنجان | 0/74 |
آذربایجان شرقی | 0/86 |
مازندران | 1/47 |
مدیریت ماده آلی از دیدگاه حاصلخیزي خاك
وجود ماده آلی علاوه بر اینکه نشاندهنده سلامت و کیفیت خاك است، شـاخص مناسبی براي باروري خاك به شمار میرود کـه حاصـل بـرهمکنش فرآینـدهاي فیزیکـی، شیمیایی و زیستی است. ماده آلی بـا بهبـود شـرایط خاکدانـه سـازي، وضـعیت تخلخـل و نفوذپذیري خاك را بهبود میبخشد. در حالتی که خاك فشرده و داراي نفوذپـذیري کمـی باشد، تجمع دیاکسید کربن پیرامون ریشه افزایش یافته و این امر علاوه بـر اینکـه سـبب خفگی ریشه میشود، میتواند از جذب عناصر غذایی نیز ممانعـت بـه عمل آورد. همچنین مواد آلـی بـه علـت داشـتن گروههای عامـلی مختلـف ازجمله گروههای کربوکسیلی، فنلی و هیدروکسی ظرفیت تبادل کاتیونی خاك را افـزایش داده و سـبب میگردد که عناصر غذایی در خاك بهتر نگهداري شده و گیاه دسترسـی بیشـتري بـه آنها داشته باشد. از طرف دیگر مواد آلی در اثر معدنی شدن مقدار قابلتوجهی از عناصر غـذایی پرمصرف و کممصرف را در خاك آزاد نموده و به تغذیه متعادل گیاه کمک زیادي میکند.
در یک خاك حاصلخیز میلیونها موجود زنده ازجمله قارچها، باکتریها، اکتینومیسـتها و … زندگی میکنند که نقش مهمی در تجزیه و تخریب مـواد آلـی خـاك و معدنی شدن آن دارند. با ادامه فرآیند معدنی شدن، ترکیبـات پایـدارتر مـواد آلـی که با نام عمومی هوموس شناخته میشوند در خـاك تجمع مییابند. در یک خاك با ماده آلی کم، جمعیت میکروبی بهشدت کاهش یافته و جـذب بسـیاري از عناصـر غذایی که قابلیت جذب آنها به گیاه وابسته به اکسیداسـیون زیسـتی (بیولـوژیکی ) در خـاك میباشد، مختل میگردد. همه این دلایل گفتهشده باعث شده که به مواد آلی خاک قلب کشاورزی پایدار اطلاق شود.
منابع مواد آلی در کشور
منابع مواد آلـی در ایـران تنـوع زیـادي دارد و شـامل بقایـاي گیـاهی حاصـل از فعالیتهای زراعی، کودهاي دامی و مرغی، گیاهان پوششی (کودهاي سبز)، مواد حاصـل از زبالههای شهري پس از بازیافت آنها، کمپوست حاصل از باگاس نیشکر، ضایعات کشت و صنعتهای تولید قارچ خوراکی، کارخانههای دخانیـات و چایخشککنی، ضایعات کارخانههای قند و فاضلاب شهري و نیز سایر موارد مشابه میباشد.
عوامل مؤثر بر میزان ماده آلی خاك
- وقوع فرسایش باعث از بین رفتن ماده آلی میشود. ذرات خـاك در لایـه سـطحی داراي بیشترین ماده آلی هستند که در اثر فرسایش آبی و بادي از بین میروند.
- میکروارگانیسمهای خاك، ماده آلی را بـراي تـأمین انـرژي و عناصـر غـذایی موردنیاز مورداستفاده قرار میدهند.
- دما، با افزایش دما شدت تجزیه ماده آلی بهصورت پیوسته زیاد میشود.
- هوا، هر چه شرایط تهویهای فراهمتر باشد شدت تجزیه بیشتر خواهد بود.
- آب، هر چه آب بیشتر باشد، اکسیژن کمتر، درنتیجه شدت تجزیه کمتر است.
- زیاد بودن نیتروژن قابلدسترس و نیز بعضی از سموم باعـث تشـدید فعالیـت میکروبـی خاك و بهتبع آن تشدید تجزیه مـاده آلـی میشود.
دلایل کاهشدهنده ماده آلی خاك
- عملیاتی که منجر به کاهش تولید ماده گیاهی (بیوماس گیاهی) میشود.
- سوزاندن بقایاي محصول ( بهعنوان بزرگترین منبع تأمینکننده ماده آلـی خـاك)، جنگلها و مراتع.
- چراي بیشازحد.
- برداشت بقایاي محصول بهمنظور استفاده در سایر امور.
- عملیات خاکورزی که یکی از مهمترین دلایل کاهش ماده آلی خاک است.
- نیتروژن زیاد؛ نیتروژن زیاد باعث تشدید فعالیت میکروبها بهخصوص وقتیکه نسبت کربن به نیتروژن ماده آلی بالا است، میشود و درنتیجه سـرعت تجزیـه مـاده آلـی بـالا میرود.
راههای افزایش ماده آلی خاك:
- استفاده از منابع مختلف ماده آلی نظیر کود دامی
- استفاده از کمپوست
- استفاده از کودهای آلی نظیر هیومیک و فولویک اسید
- کاهش شدت تجزیه ماده آلی (از طریق حذف یا کاهش عملیات خاکورزی و استفاده از گیاهان پوششی).
- کوددهی کافی و متعادل که باعث افزایش تولید بیوماس گیاهی شود.
- استفاده از گیاهان پوششی
- تنوع در سیستم تناوبی ( استفاده از سیستم تناوبی با بیوماس بالا)
- ایجاد جنگل، کشت تلفیقی گیاهان چوبی چند ساله (درختان، درختچهها و نخلها و … ) با گیاهان یکساله
- محدودیت در چراي دام
- جلوگیري از آتش زدن بقایا، بهعنوان بزرگترین منبع تأمینکننده ماده آلی خاك
نتیجهگیری و پیشنهادها:
با توجه به مطالب گفتهشده در این مقاله، افزایش ماده آلی خاک یکی از مهمترین راههای بهبود وضعیت خاکهای کشور و درنتیجه کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی است که کشاورزان، کارشناسان و متخصصان این حوزه بایستی با تمرکز بیشتری روی آن کار کنند و بنابراین راهکارهای افزایش مقطعی و بلندمدت میتواند به بهبود وضعیت کشاورزی کمک کند. با توجه به اینکه ماده آلی خاکهای کشور در اکثر مناطق مورد کشت بسیار کمتر از حد استاندارد برای کشاورزی با بهره بالاست تغییر شیمی و فیزیک آنها و بالا بردن ماده آلی در مقاطع کوتاهمدت امری نشدنی و یا بسیار سخت است بهطوریکه اضافه نمودن هرساله کود آلی همچون کودهای دامی در تناژهای بسیار بالا کاری سخت و طاقت فرساست؛ بااینحال میتوان هرساله در حد توان این کار را انجام داد تا حداقل مقدار این مواد کمتر از قبل نشود.
از طرف دیگر بایستی روشها و ترکیباتی برای حل مقطعی این مشکلات به کار برد تا کاهش باروری در کشاورزی اتفاق نیفتد که یکی از این راهکارها اضافه کردن هیومیک اسید، فولویک اسید و محصولات مشابه است.مواد هیومیکی که میزان بسیار بالایی ماده آلی دارند میتوانند در زمینهای کشاورزی استفاده شده و این مشکل را بهصورت مقطعی حل کنند و با بالابردن جذب عناصر غذایی وضعیت عمومی گیاه و کیفیت و کمیت محصولات را بهبود دهند.
این ترکیبات میتوانند چند بار در طول فصل استفاده شده و مشکلاتی که براثر کمبود ماده آلی خاک (ازجمله تثبیت عناصر غذایی ضروری در خاک و غیرقابلجذب بودن آنها برای ریشه، کاهش ظرفیت نگهداری آب، کاهش فعالیت میکروارگانیسمهای خاک و …) وجود دارند را به حداقل رسانده و تا حدودی این مشکلات را رفع کنند. علاوه بر ترکیبات نامبرده، عصاره جلبک دریایی و آمینواسیدها که در سبد مجموعه آریوزیست نهاده وجود دارند و تولید کمپانی زایز میباشند، بهجز تأثیراتی که مستقیماً بر خود گیاه داشته و میتوانند وضعیت آن را بهبود دهند، ماده آلی بالایی داشته و میتوانند عناصر ضروری را که در خاک قابلجذب نیستند در دسترس ریشه قرار داده تا قابلیت جذب آنها بالا رود.

بااینحال کشاورزان بایستی هرساله کود دامی نیز به زمینهای خود اضافه کرده تا وضعیت خاکهای کشاورزی برای کشتهای بعدی بهتر شود؛ ازاینرو کودهای دامی بهخصوص کود گاوی، گوسفندی و اسبی از گزینههای مناسب افزایش ماده آلی خاک هستند (لازم به ذکر است که روشهای آمادهسازی کودهای دامی و ویژگیهای هریک از انواع کودهای دامی در مقالهای جداگانه تحلیل خواهد شد و رعایت کردن نکات مربوط به استفاده آنها بهاندازهای اهمیت دارد که در بسیاری از موارد عدم استفاده آن مزیتهای بیشتری از استفاده نادرست آن دارد).
همچنین اضافه کردن موادی مانند لئوناردیت نیز یکی دیگر از روشهای افزایش ماده آلی خاک است و کشاورزان میتوانند با اضافه کردن آنها به خاک ماده آلی زمینهای خود را افزایش دهند.