چکیده:
براساس بررسی‌های انجام شده، در سطح جهانی، مجموع مقدار ازتی که طریق تثبیت بیولوژیک به خاک افزوده میشود حدود ۱۷۵ میلیون تن در سال برآورد شده است. طی چند دهه اخیر به علت افزایش جمعیت و تقاضای روزافزون برای موادغذایی، مصرف کودهای شیمیایی به منظور افزایش مقدار تولید در واحد سطح بشدت افزایش یافته است، که علاوه بر افزایش هزینه‌‌های تولید، پیامدهای نامطلوبی در افزایش آلودگی منابع آب و خاک نیز به همراه داشته است. همچنین مصرف بیرویه کودهای شیمیایی موجب عدم تعادل عناصر و مواد غذایی موجود در خاک، کاهش بازده محصولات کشاورزی و به خطر افتادن سلامت انسان‌ها و دیگر موجودات زنده خواهد شد. به همین علت امروزه استفاده از کودهای بیولوژیک با منشاء باکتری، قارچ، جلبک یا دیگر موجودات خاکزی مورد توجه قرار گرفته است که مکانیسم عمل آنها قابلیت جذب عناصر غذایی گیاه در خاک را افزایش می‌دهد. کودهای بیولوژیک نه‌تنها از مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی فراوانی برخوردارند، بلکه علاوه بر ایجاد و حفظ پایداری منابع موجود در خاک، توان تولید در بلندمدت را افزایش داده و آلودگی‌های زیست‌محیطی را کاهش می‌دهند.
بنا براین به نظر می‌رسد برای دستیابی به توسعه پایدار در کشاورزی و تحقق اهداف و سیاستهای پیش‌بینی شده در این راستا ، استفاده از راهکاری مناسب برای تأمین نیازهای غذایی گیاه به کمک موجودات زنده ساکن خاک ضروری خواهد بود که استفاده از کودهای بیولوژیک می‌تواند راهکار مؤثری برای این کار باشد. در این مقاله کودهای زیستی از نظر کلی و وضعیت آن در ایران و جهان بررسی شده و نقش آن در کشاورزی پایدار و تولید محصولات با کیفیت مطلوب مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.
مقدمه:
کودهای زیستی به مواد حاصلخیزکننده‌ای گفته میشود که شامل تعدادکافی از یک یا چند گونه از ارگانیسم‌های مفید خاکزی هستند که در بستری از مواد نگهدارنده قرار دارند. به عبارت دیگر این نوع کودها که حاوی گونه‌های میکروبی مؤثر برای تأمین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه هستند، بازده تولید در واحد سطح را افزایش می‌دهند. میکروارگانیسم‌های موجود در کودهای زیستی عناصر غذایی را به مواد غذایی قابل استفاده برای گیاه تبدیل می‌کنند. تبدیل این عناصر به مواد غذایی مورد نیاز گیاه فرآیند بیولوژیکی است که توسط این میکروارگانیسم‌ها انجام میشود. اگرچه تنش‌های محیطی بلندمدت همچون خشکی، افزایش دما، یخبندان و غرقاب بودن زمین برای مدت زمان طولانی و همچنین استفاده بیرویه از سموم شیمیایی و عدم حضور گیاه میزبان مناسب به مدت طولانی سبب کاهش جمعیت میکروارگانیسم‌های مفید در خاک آن منطقه میشود، اما می‌توان شرایط را به‌گونه‌ای تحت کنترل قرار داد که جمعیت این گروه از میکروارگانیسم‌ها در خاک افزایش یافته و بتوان از آنها برای تولید کودهای زیستی استفاده کرد.
با توجه به نوع میکروارگانیسم‌هایی که از آنها برای تولید کودهای بیولوژیک استفاده میشود کودهای زیستی را در گروه‌های کودهای بیولوژیک باکتریایی، قارچی، جلبکی واکتینومیست‌ها طبقه‌بندی می‌کنند؛ این در حالی است که چگونگی عملکرد هر یک از میکروارگانیسم‌ها نیز متفاوت است.
تثبیت‌کننده‌های ازت مولکولی یکی از رایج‌ترین انواع کودهای زیستی هستند. مکانیسم عمل میکروارگانیسم‌های موجود در این نوع کود سبب افزایش ازت موجود در خاک میشود. قارچ‌های مایکوریزا یکی از دیگر انواع کودهای زیستی هستند. این قارچ‌ها با ریشه برخی از انواع گیاهان همزیستی کرده و تغییرات مفیدی را ایجاد می‌کنند که سبب افزایش جذب مواد غذایی از ریشه گیاه خواهد شد. میکروارگانیسم‌های حل‌کننده فسفات نیز فسفات نامحلول خاک را به فسفر محلول و قابل جذب توسط گیاه تبدیل می‌کنند. باکتری‌های ریزوسفر نیز یکی از انواع کودهای زیستی هستند که محرک رشد گیاه هستند. علاوه بر این، برخی از میکروارگانیسم‌ها نیز مواد آلی زاید خاک را به کمپوست تبدیل می‌کنند که به عنوان یک منبع غذایی مفید مورد استفاده گیاه قرار میگیرد. برخی از کرم‌های خاکی که در تولید هوموس از آنها استفاده میشود نیز نوعی کود زیستی محسوب می‌شوند که نوعی کود کمپوست به نام ورمی‌کمپوست تولید می‌کنند. باکتری‌های تثبیت‌کننده ازت از رایج‌ترین کودهای میکروبی عرضه‌شده در سطح وسیع تجاری هستند و معمولاً در تحقیقات علمی برای بررسی تأثیر کودهای زیستی از ریزوبیوم‌ها در همزیستی با لگومینوزها استفاده میشود.
در همزیستی با گیاهان چوبی غیرلگومینوز استفاده از فرانکیا به عنوان یک نوع کود بیولوژیک تهیه شده از اکتینومیست‌ها بیشترین کارایی را داشته و در مورد غلات نیز استفاده از آزوسمرپلوم مرسوم است. بررسی‌های انجام شده حاکی از آن است که در شالیزارها بهتر است از میلوباکترها به حالت آزاد یا همزیستی، آزولا به عنوان یک کود بیولوژیک مناسب برای افزایش عملکرد در واحد سطح استفاده شود. جالب است بدانید بیش از ۸۳ درصد از گیاهان دو لپه‌ای و حدود ۷۹ درصد از گیاهان تک‌لپه‌ای قادر به تشکیل سیستم مایکوریزایی و تولید کود بیولوژیک قارچی هستند و تنها تعداد محدودی از گیاهان زراعی فاقد این توانایی هستند.
در دهه گذشته مصرف کودهای شیمیایی، اثرات و پیامدهای زیست محیطی نامطلوبی نظیر آلودگی آب و خاک و همچنین بروز مشکلاتی در خصوص وضعیت سلامت انسان‌ها و دیگر موجودات زنده را به همراه داشته است. بنابراین به نظر می‌رسد برای دستیابی به توسعه پایدار در کشاورزی و تحقق اهداف و سیاستهای پیش‌بینی شده در راستای دستیابی به کشاورزی پایدار استفاده از راهکاری مناسب برای تأمین نیازهای غذایی گیاه به کمک موجودات زنده ساکن خاک ضروری خواهد بود که استفاده از کودهای بیولوژیک می‌تواند راهکار مؤثری برای این کار باشد.
مطالعات انجام شده نشان می‌دهد مصرف کودهای بیولوژیک در کشاورزی قدمتی بسیار طولانی دارد. در گذشته تولیدکنندگان محصولات کشاورزی برای تقویت زمین‌های کشاورزی، گیاهی از تیره لگومینوز را کشت می‌کردند و بر این باور بودندکه با کشت این گیاه میزان حاصلخیزی خاک افزایش پیدا می‌کند. بدون تردید استفاده از کودزیستی می‌تواند اثرات مطلوبی برای گیاه و خاک به همراه داشته باشد. در بسیاری از نوشته‌های تاریخی نیزکاشت گیاهانی نظیر شبدر و باقلای مصری به عنوان تقویت‌کننده خاک مورد تأیید قرار گرفته است. در حقیقت کود بیولوژیک، ماده نگهدارنده میکروارگانیسم‌های مفید خاک است که به‌صورت متراکم و به تعداد بسیار زیاد در یک محیط کشت تولید شده است. این نوع کود معمولاً به صورت بسته‌بندی شده در اراضی کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرد. اگرچه هدف اصلی از مصرف کودهای بیولوژیک، تقویت حاصلخیزی خاک و تأمین نیازهای غذایی گیاه است، امابدون تردید استفاده از این نوع کود می‌تواند اثرات مطلوبی برای گیاه و خاک به همراه داشته باشد.
نخستین کود بیولوژیک در اواخر قرن نوزدهم و با نام تجاری نیتراژین تولید و به بازار عرضه شد و پس از آن به ترتیب کودهای بیولوژیک دیگری نیز ساخته شدند. ارگانیسم‌هایی که در تولید کودهای بیولوژیک از آنها استفاده میشود معمولاً از خاک گرفته شده و پس از تکثیر و پرورش در شرایط آزمایشگاه و در محیط‌های کشت مخصوص به صورت پودرهای بسته‌بندی شده و آماده مصرف می‌شوند. کود بیولوژیک از توباکتر یکی از بهترین و مؤثرترین کودهای بیولوژیک تأمین‌کننده نیازهای طبیعی گیاهان زراعی، سبزی و صیفی و درختان میوه است. این کود با تثبیت ازت هوا و در انتقال آن به سیستم رشد گیاه، موجب ایجاد تعادل در جذب مواد اصلی مورد نیاز گیاه میشود و با ترشح هورمون رشد اکسین، رشد و توسعه ریشه و قسمت‌های هوایی گیاه را افزایش داده و در نتیجه موجب افزایش میزان محصول در واحد سطح میشود. علاوه بر این، باکتری‌های موجود در کودهای بیولوژیک ازتوباکتر با ترشح انواع آنتی‌بیوتیک‌ها، سیانید هیدروژن و ... از تهاجم بسیاری از عوامل بیماریزای خاکزی به ریشه گیاه جلوگیری می‌کنند. کار اصلی تثبیت‌کننده‌های ازت، تثبیت ازت هوا و تبدیل آن به ازت معدنی قابل استفاده برای گیاه است.
در هوای اطراف ما ۷۹ درصد گاز ازت وجود دارد که گیاهان قادر به استفاده از آن نیستند و به همین علت باید این ازت را به ازت معدنی تبدیل کرد. اگر تثبیت ازت موجود در هوا در کارخانه‌های تهیه کودهای شیمیایی انجام شود نه تنها به هزینه و انرژی بسیاری نیاز خواهد داشت، بلکه پیامدهای زیست‌محیطی نامطلوبی را نیز به همراه می‌آورد. اما اگر تثبیت ازت به کمک موجودات ذره‌بینی موجود در خاک و با مکانیسم مشابه عملکرد کارخانه‌های تهیه کودهای شیمیایی انجام شود، علاوه بر کاهش هزینه‌ها میزان کیفیت محصول نیز افزایش خواهد یافت.
برای انتخاب باکتری‌های سبز از میان گونه‌های مختلف این باکتری آزمایش‌های متعددی در شرایط آزمایشگاهی، گلخانه و مزارع و با همکاری زیست‌شناسان انجام شده است. این باکتری به طور متوسط ۳۰ تا ۳۵ کیلوگرم از ازت جوی در هر هکتار از خاک زراعی را تثبیت می‌کند. این باکتری برای تثبیت ۳۰ کیلوگرم ازت در هر هکتار باید حدود هزار کیلوگرم ماده آلی را اکسید کند و به همین دلیل برای بهبود عملکرد باکتری‌های سبز در خاک باید مقداری کود آلی به خاک اضافه کرد (پایگاه اطلاع‌رسانی دولت).
براساس بررسی‌های انجام شده، در سطح جهانی، مجموع مقدار ازتی که طریق تثبیت بیولوژیک به خاک افزوده میشود حدود ۱۷۵ میلیون تن در سال برآورد شده است. طی چند دهه اخیر به علت افزایش جمعیت و تقاضای روزافزون برای موادغذایی، مصرف کودهای شیمیایی به منظور افزایش مقدار تولید در واحد سطح بشدت افزایش یافته است، که علاوه بر افزایش هزینه‌‌های تولید، پیامدهای نامطلوبی در افزایش آلودگی منابع آب و خاک نیز به همراه داشته است. همچنین مصرف بیرویه کودهای شیمیایی موجب عدم تعادل عناصر و مواد غذایی موجود در خاک، کاهش بازده محصولات کشاورزی و به خطر افتادن سلامت انسان‌ها و دیگر موجودات زنده خواهد شد. به همین علت امروزه استفاده از کودهای بیولوژیک با منشاء باکتری، قارچ، جلبک یا دیگر موجودات خاکزی مورد توجه قرار گرفته است که مکانیسم عمل آنها قابلیت جذب عناصر غذایی گیاه در خاک را افزایش می‌دهد. کودهای بیولوژیک نه‌تنها از مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی فراوانی برخوردارند، بلکه علاوه بر ایجاد و حفظ پایداری منابع موجود در خاک، توان تولید در بلندمدت را افزایش داده و آلودگی‌های زیست‌محیطی را کاهش می‌دهند.
کودهای بیولوژیک منشأ طبیعی دارند و معمولاً از خاک تهیه می‌شوند، بنابراین سبب بهبود ساختمان خاک، افزایش محصول و کاهش آلودگی ناشی از مصرف کودهای شیمیایی و در نتیجه کاهش بیماری‌ها خواهند شد. با توجه به سازگاری میکروارگانیسم‌ها با شرایط محیط و اقلیمی زیستگاه اصلی آنها، تولید کود بیولوژیک از باکتری‌های غیربومی که از مناطقی با ویژگی‌های اقلیمی متفاوت نسبت به شرایط داخلی کشور به دست آمده‌اند از کارایی مطلوبی برخوردار نخواهد بود. بنابراین استفاده از باکتری‌های بومی که با شرایط زیستی کشور سازگار هستند در تولید کودهای بیولوژیک مناسب‌تر خواهد بود. تولید محصولات غذایی با کیفیت که محصول کودهای بیولوژیک است نه تنها سبب رضایت خاطر مصرف‌کنندگان خواهد شد، بلکه سلامت آنها را نیز تضمین خواهد کرد. باتوجه به آنچه گفته شد می‌توان نتیجه گرفت مصرف کودهای بیولوژیک نه تنها نیازهای گیاه را بخوبی تأمین خواهد کرد، بلکه سبب بهبود کیفیت محصولات کشاورزی و در نتیجه سلامت مصرف‌کنندگان خواهد شد.
حمیدرضا رحمانی
عضو هیات علمی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان
و دانشجوی مقطع دکترای دانشگاه اصفهان
فهرست منابع:
۱-آمارنامه کشاورزی کشور، ۱۳۸۵، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور.
۲- پایگاه اطلاع رسانی دولت، اردیبهشت ۱۳۸۸، کودهای زیستی، www.dolat.ir.
۳- حیدری.ح، ۱۳۸۴، وضعیت کشور از نظر کشاورزی ارگانیک، فایل نرم افزاری تهیه شده برای معاونت زراعت وزارت جهاد کشاورزی.
۴- خبرگزاری دانشجویان ایران، ۱۳۸۷، سیاستهای تولید محصول سالم کشاورزی زیستی محصولات ارگانیک در جهان، سرویس مسایل راهبردی ایران.
۵- خبرگزاری دانشجویان ایران، بهمن ماه ۱۳۸۷، سیاستهای تولید محصول سالم کشاورزی زیستی، راهکارهای تولید محصول سالم، ششم ، ، سرویس مسایل راهبردی ایران.
۶-سازمان حفاظت محیط زیست ) معاونت تحقیقاتی(، ۱۳۷۳، استاندارد خروجی فاضلابها، دفتر محیط انسانی سازمان حفاظت محیط زیست.
۷- سنجری.م(مترجم)، http://www.sciencedaily.com/releases
۸- شبکه خبری صنایع غذایی ایران، ۱۴ اردیبهشت ۱۳۸۹، انرژی فسیلی، www.foodna.ir/contacts-fa.html
۹- ملکوتی، محمد جعفر، ۱۳۷۸، بررسی وضعیت تعادل عناصر غذایی در خاکهای ایران، مجله آب ، خاک ، ماشین ، جلد ۱۰ ، صفحات ۱۲تا ۱۷.
۱۰- منصوری.ح، کشاورزی ارگانیک، پژوهشکده علوم محیطی دانشگاه شهید بهشتی، خبرگزاری دانشجویان ایران.
۱۱- نصوحی. غ . ح، ۱۳۸۴،گوجه فرنگی در گلخانه، تولید به روش ارگانیک، نشر نصوح
۱۲- EPA/ ROC, ۱۹۹۸, Environmental information of Taiwan , ROC , Environmental Protection Agency ( EPA) , Taipei , Taiwan , ROC.
۱۳- Gardner, ۱۹۹۶, Nriagu, J.O.and J.M. Pacyna ,۱۹۸۸, Quantitative assessment of world –wide contamination of air, water and soils by trace metals Nature. ۳۳۳:۱۳۴-۱۳۹.
