مواد آلي خاك

بوسیله t.javareshkian در تیر 24, 1398

مواد آلي جزء لاينفك هر خاك بوده و خواص فيزيكي و شيميايي آنرا تا حد قابل توجهي تغيير مي دهد و عبارتست از كليه اجسام آلي موجود در خاك اعم از زنده يا مرده ، تازه يا كهنه ، ساده يا پيچيده ومركب . مواد آلي خاك شامل بقاياي گياهي و حيواني در مراحل مختلف تجزيه، هوموس، ميكروبها و هر تركيب آلي ديگر مي باشد .

بقاياي گياهي يا حيواني كه به خاك افزوده مي گردند در نتيجه فعاليت ميكروارگانيسمهاي خاك تجزيه و ضمن آزاد كردن قسمتي از مواد غذايي خود دچار تغيرات زيادي مي گردند ، سرعت فعاليت ميكروارگانيسمها به وجود آب ، هواي كافي و حرارت مناسب براي فعاليت آنها بستگي دارد . يادآور مي شود كه واحد ساختماني ماده آلي خاك كربن است . افزون بر كربن ، در تركيب ماده آلي خاك عناصر هيدروژن، اكسيژن، فسفر، ازت و گوگرد نيز بكار رفته است . در خاكهايي كه به آن كود اضافه نشده است ماده آلي مهمترين منبع تامين كننده ازت و گوگرد است .

هوموس ماده آلي كلوييدي خاك است كه تجزيه آن به كندي انجام مي شود و به خاك رنگ قهوه اي يا سياه مي دهد. برخي از فراورده هاي حاصل از تجزيه ماده آلي خاك درآب محلول بوده و به سرعت ناپديد مي شوند، برخي تركيبات ديگر پايدارتر بوده و باقي مي مانند . مواد آلي پايدار بصورت چسب آلي عمل كرده و براي تشكيل خاكدانه ذرات خاك را به هم مي چسبانند . هوموس دو خاصيت مشترك با رس دارد : نخست اينكه از نظر الكتريكي به مقدار زيادي باردار است . دوم اينكه سطح ويزه زيادي دارد و به خاطر همين دو خاصيت اين ماده در خاك بسيار مهم است .

اثرات مفيد مواد آلي خاك

n مواد آلي با تجزيه و فساد خود و همچنين ظرفيت تبادل يوني قابل توجهي كه دارند در تغذيه گياهان مورد استفاده قرار مي گيرند . خاكهايي كه كمتر از 2 درصد ماده آلي داشته باشند از نظر ماده آلي فقير محسوب مي شوند . ظرفيت تبادل كاتيوني زياد هوموس و مواد آلي با افزايش اسيديته خاك افزايش مي يابد .

nمواد آلي تركيبات لازم براي تشكيل و تثبيت خاكدانه ها را فراهم مي سازد و به اصلاح ساختمان خاك كمك مي كند . تركيبات پيچيده كربوهيدراتها مانند صمغ ها ، رزين ها و اسيد هاي آلي كه از تجزيه مواد آلي خاك حاصل مي شوند به صورت سيماني در ارتباط با ذرات خاك عمل كرده و ساختمان خاك را بهبود مي بخشد .

nمواد آلي ظرفيت نگهداري و استعداد خاك را براي هدايت آب افزايش مي دهد زيرا هوموس قدرت جذب آب زيادي داشته و ظرفيت آبگيري خاك را بهبود مي بخشد. ذرات مواد آلي در لابلاي ذرات رس قرار مي گيرند و از به هم چسبيدگي ذرات رس مي كاهد و ضمن بهبود ساختمان خاك ، جريان آب را تسهيل مي كند .

nمواد آلي به كاهش روان آب يا آبدوي از خاك و فرسايش آن كمك مي كند .

مواد آلي خاك را مي توان بوسيله اضافه كردن كودهاي آلي به خاك تامين نمود . كودهاي آلي شامل كودهاي دامي ، كمپوست و كود سبز مي باشد .

مقدمه و اهمیت موضوع

خاک گوهر گرانبها و از برکات حیات بخش الهی است که بهره برداری بهینه و اصولی از ان به عنوان یک وظیفه ملی و اسلامی می باشد . از طرفی از خاک بعنوان محیطی زنده که در آن موجود است زیادی فعالیت می نمایند و بستر طبیعی رشد گیاهی یاد می شود . حفاظت و بهره برداری بهینه از خاک مستلزم افزایش شناخت و آگاهی همه سطوح دخیل در نحوه استفاده از خاک به منظور تغذیه صحیح گیاهی و افزایش عملکرد و بهبود کیفی محصولات کشاورزی می باشد .

در حال حاظر با کشا.رزی متمرکز و استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی و … خاکها دیگر حاصلخیزی اولیه و سالهای گذشته را ندارند .

مواد آلی (کاه و لکش و بقایای گیاهی , کود حیوانی , کمپوسیت و کود سبز و …) فرآورده های طبیعی و بی خطری هستند که یکی از پایه های اساسی کشاورزی پایدار را تشکیل می دهند . بطوریکه محققین از مدیریت مطلوب ماده آلی در خاک , بعنوان ,قلب کشاورزی پایدار نام می برند .

امروزه خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک ایران با مشکل جدی کمبود مواد آلی مواجه می باشند . مقدار مواد آلی موجود در خاکهای کشور به جز مناطق محدودی در شمال از یک ماده آلی خاک کمتر از 5/0 می باشد . بنابر این آنچه امروزه برای کشاورزی امری ضروری به نظر می رسد آن در خاک حتی با افزایش کودهای شیمیائی نیز می توان حاصلخیزی خاک را افزایش داد .به عبارت دیگر در شرایط کمبود شدید مواد آلی کودهای شیمیائی قابلیت جذب ندارد .با توجه به موارد ذکر شده بیم آن می رود . که ادامه این روند (کاهش ماده آلی ) در آینده نزدیک تبدیل به بحران کمبود مواد آلی خاکها در کشور گردد . بنا بر این برای حفظ محوریت نیل به کشاورزی پایدار و امنیت غذایی مواد آلی بر خاک خصوصاً از طریق کاه و لکش و بقایای گیاهی بایستی مورد توجه جدی مسئولین بخش کشاورزی و کشاورزان جهت افزایش مواد آلی برنامه های در حال اجرا ء دارد , ولی در مجموع اجراء کامل این طرح نیاز به همت ملی دارد تا به طریق مقتضی زارعین که در جهت افزایش ماده آلی اقدام می نمایند مورد حمایت , تشویق و اعطای تسهیلات قرار گیرند .

آثار مواد آلی در خاک :

1- اصلاح خواص فیزیکی خاک :

مواد آلی در سبک نمودن خاکهای نیلی موثر است در نتیجه تهویه و نفوذ پذیری آب را افزایش می دهد در خاکها ی شنی مواد آلی سبس بالا بردن ظرفیت نگهداری آب می شود . زیرا می تواند حتی معاول وزن خود آب جذب و مشکل خشکی این خاکها را تا حدودی رفع کند .

2 – تامین و آزاد سازی عناصر غذایی در خاک

مواد آلی برای تجزیه شدن می توانند مقادیر مختلفی عناصر غذایی را آزاد نمایند و همچنین در کاهش PH و آهک خاک و افزایش حلالیت عناصر غذایی خصوصاً فسفر و عناصر ریز مغذی چون آهن , روی , مس , منگنز و بور موثر می باشد .

3 – آثار بیولوژیکی : مواد آلی به عنوان منبع عالی عذا و انرژی برای موجودات زنده خاکستری مطرح می باشند بنا بر این با وجود مواد آلی کافی فعالیت خاک به حداکثر می رسد .

4 – آثار اقتصادی:

هر چند اثرات ماده آلی چند ساله است ( حداقل سه سال ) بر روی خاکها مؤثر است و باعث افزایش عملکرد محصول می شود. بنابر تحقیقی که در استان خراسان در سال گذشته صورت گرفته , اضافه کردن 50 درصد بقایای کاه و لکش به خاک باعث افزایش عملکرد 650 کیلوگرم گندم مثبت به مزرعه شاهد شده است ( کشاورز , عباس زاده 1385) بنابراین مصرف بقایای تبتیتنش اقتصادی نیز دارد .

روش کار :

هر چند اکثر زارعین به دلیل کمبود علوفه از بقایای گیاهی جهت خوراک دام استفاده می کنند ولی برای بهبود حاصلخیزی خاک ضرورت دارد. حداقل بخشی از بقایای گیاهی و نیز کاه و لکش غلات به خاک برگردانده شود . برای غنی سازی بقایا و سرعت مدت خرید آنان در خاک لازم است حداقل 50 کیلوگرم کود اوره روی بقایا مصرف با عملیات شخم و دیسک زیر خاک برده شود . بعضاً زارعین برای خلاصی از این بقایا اقدام به سوزاندن آنها می کنند این عمل علاوه بر آنکه سبب از بین رفتن حجم زیادی از بقایای آلی می گردد باعث نابودی موجودات زنده خاک سطحی و آلودگیهای زیست محیطی می شود . ضمناً برای استفاده بهینه از بقایای گیاهی چون ذرت دانه ای , آفتابگردان , پنبه و … زارعین می توانند از دستگاه ساقه خردکن و جهت سرشاخاهای باغات از شاخه خردکن استفاده نمایند .

كود دامي

اين مواد به طور عادي از پوسيده فضولات يا قسمتي ازاندام حيواناتي مثل گوسفند، بز، گاو، اسب و الاغ ، شتر يا مرغ و ماهي و امثال آنها بدست مي آيند؛ از قبيل پهن، فضله مرغ و كبوتر، پودر ماهي، پودر استخوان، خون و ادرار حيوانات .

اين كودها علاوه بر تامين قسمتي از مواد غذايي مورد نياز گياهان نقش بسيار مهمي در اصلاح فيزيكي خاك داشته و در با لا بردن حاصلخيزي خاك بسيار موثرند . مقدار مواد غذايي كه كود هاي دامي دارند متفاوت بوده و بسته به نوع حيوان، تر يا خشك بودن كود و جامد يا مايع بودن آن و حتي جنس خاكي كه علوفه دام از انجا بدست آمده تفاوت مي كنند . كود دامي بايد كاملا پوسيده و تخمير شده باشد تا گياه بتواند از آن استفاده كند . لذا در اراضي سنگين بايد اقلا 3 تا 4 ماه قبل از كشت محصول آنرا با خاك مخلوط نمود تا در اين مدت در زمين پوسيده شده و قابل جذب گردد.

جدول زير درصد مواد غذايي اصلي موجود در بعضي كودهاي طبيعي را نشان مي دهد :

كود درصد ازت درصد فسفر درصد پتاس

كود گاوي خشك 2 1.5 2

كود گوسفندي خشك 2 1.5 2

كود مرغي 5 3 1.5

آرد ماهي خشك 9.5 7 —

خاكستر استخوان — 35 —

خون خشك 13 3 1

زباله پوسيده خشك 2.5 3 1

كود سبز

براي ازدياد حاصلخيزي زمين و ايجاد هوموس درخاك مي توان ازگياهان علفي و سريع الرشد كه داراي شاخ و برگ زياد هستند كشت نمود و پس از اينكه رشدشان به حد كافي رسيد آنرا برگردانده و در زير خاك مدفون نمود ، اين عمل باعث پوسيدن گياه در خاك مي شود ( البته مدت آن به نوع زمين و نوع نبات بستگي دارد ) و توليد هوموس نموده و موجب بهبود خاصيت فيزيكي خاك مي شود . گياهاني كه از خانواده يونجه و بقولات هستند بعلت داشتن خاصيت جذب ازت از هوا و ذخيره كردن آن در گره هاي ريشه خود از اين نظر داراي ارزش بالايي هستند . كود سبز مي تواند بجاي آيش گذاشتن زمين در نواحي مرطوب و يا در شرايط آبياري مورد استفاده قرار بگيرد . كود سبز را حداقل دو هفته قبل از كاشت محصول بعدي بايد به خاك برگرداند . هرچه درصد مواد خشبي كود سبز بيشتر و ازت آن كمتر باشد بايستي با فاصله زماني طولاني تري قبل از كشت محصول بعدي به خاك برگردانده شود . در صورتيكه از گياهاني مانند يونجه و شبدر به عنوان كود سبزاستفاده مي شود بايدآنها را ابتدا با وسيله اي از طوقه جدا نمود و بعد زير خاك نمود زيرا در غير اينصورت امكان رشد مجدد آنها وجود دارد و به صورت علف هرز در خواهند آمد . در هر صورت كود سبز را بايد ابتدا با ديسك خرد و سپس با شخم زير خاك نمود .

در جدول زير تركيب پاره اي از گياهاني كه بعنوان كود سبز كاشته مي شوند بر حسب درصد نشان داده شده است :

نوع گياه آب ازت اسيد فسفريك پتاس

ماشك 82 59 12 61

كلزا 86 45 13 38

خردل سفيد 86 52 — —

شبدر معمولي 79 58 12 42

شبدر سفيد 80 64 15 25

شبدر قرمز 82 44 82 25

چاودار 76 52 13 15

نخود فرنگي 81 55 11 50

يكي از اركانهاي مهم حاصلخيزي و بهره وري خاك مواد آلي خاك مي باشد . كه در نهايت مي توان گفت كليد بهبود پايداري نظامهاي كشاورزي ، حاصلخيزي خاك مي باشد كه در نمودارزيرتشريح شده است :

روشهاي حفاظت خاك

مراحل تخريب خاك

فرسايش خاك

آبشوئي مواد غذايي

ماند آبي شدن

بياباني شدن

اسيدي شدن

تراكم

سله بندي

اتلاف مواد آلي

شور و نمكدار شدن

اتلاف مواد غذايي به واسطهشستشو

تجمع موادسمي

خاك ورزي حفاظتي

تناوب محصول

زهكشي مناسب

مديريت بقاياي گياهي

حفاظت آب

تراس بندي

كشت روي خطوط تراز

كود شيميايي

كودهاي آلي

چرخة مناسب مواد غذايي

نظامهاي توسعه يافته براي همخاني

با خاك ، اقليم و ارقامزراعي

کشت هيدروپونيک soil less

در کشت هيدروپونيک از خاک اثری نيست و گياه تمام نيازهای خود را مستقيما از آب دريافت می کند . از مضايای اين نوع کشت می توان به تغذيه کياه ، کنترل علفهای هرز و بيماريها ، رعايت بهداشت ، بلوغ گياه ، کيفيت محصول و عملکرد نام برد .

در بحث تغذيه گياه در کشت خاکی مشکلاتی از قبيل تغيير پذيزی زياد خاک ،کمبودهای متمرکز زياد ، غير قابل دسترس بودن عناصر برای گياه به علت پی اچ بالا ، مشکل نمونه برداری و آزمايش و تعديل خاک وجود دارد .در حالی که در کشت هيدروپونيک تمام عوامل قابل کنترل است ، محيط دارای پايداری نسبی است ، برای همه گياهان همجنس است ، به مقادير کافی قابل دسترس است ، پی اچ آن قابل کنترل است و سادگی آزمايش و نمونه گيری و تعديل آن .

در کشت هيدروپونيک نسبت به کشت خاکی تعداد بوته بيشتری در واحد سطح به علت استفاده بهتر از فظا می توان کشت کرد . همچنين در کشت خاکی تياز به آماده سازی زمين وجود دارد و علفهای هرز نيز مشکل ديگر ان می باشد که در هيدروپونيک وجود ندارد .

همچنين خاک منيع اصلی بيماريها ، نماتدها ، قارچها و حشرات مضر می باشد و بايد تناوب زراعی را در يک مزرعه برای جلوگيری از رشد اين عوامل محدود کننده اجرا کنيم که در کشت هيدروپونيک اين مشکلات وجود ندارد .

در کشت خاکی مشکل تبخير آب ابياری و نفوذ اب از منطقه ريشه و کلا راندمان پايين آبياری وجود دارد در صورتيکه در کشت هيدروپونيک از اب استفاده بهتری می شود و مشکل نفوذ عمقی اب نيز وجود ندارد . کود دهی در کشت خاکی با مشکلات نياز به پخش کود در سطح خاک ، توزيع غير مرتب کود و تثبيت کود در خاک وجود دارد . در کشت هيدروپونيک از کودها به مقدار کم و بطور يکنواخت استفاده می شو د . از مهمترين مسائل در گلخانه ها رعايت بهداشت می باشد که در کشت خاکی به علت مجود پسمانده های مواد آلی ناشی از کودها و همانطور که قبلا گفته شد خاک محل زندگی انو.اع بيماريهای قارچی ، ميکروبی و حشرات میباشد .

و در نهايت به علت وجود تمام اين شرايط کيفيت و عملکرد محصول بيشتر از کشت درون خاک ميباشد . بطور مثال عملکرد ساليانه گوجه فرنگی در يک هکتارخاک ۱۵۰ – ۷۵ تن می باشد در حالی که در کشت هيدروپونيک ۶۰۰ –

۳۰۰ تن ميباشد و هزينه توليد کمتری نيز خواهد داشت . البته مهمترين عاملی که باعث ميشود از اين نوع کشت استقبال کمی شود هزينه بالای اجرای طرحهای هيدروپونيک ميباشد .

اثر مواد آلی بر حاصلخیزی و باروری خاك:
l ویژگیهای فیزیكی خاك: ویژگیهای فیزیكی خاك كه از عوامل مهم و مشخصكننده رشد گیاهان میباشند، خود تابع عوامل مختلف است. در این بحث اثر متقابل مهمترین خواص فیزیكی خاك و ماده آلی مورد بررسی قرار میگیرد.
1ـ رنگ خاك: رنگ خاك شاخص دقیقی برای تعیین حاصلخیزی نیست زیرا شاخصی كیفی به شمار میرود. در برخی موارد رنگ تیرة خاك میتواند نشاندهندة میزان مادة آلی مناسب و كافی باشد. هر چه رنگ خاك زراعی تیرهتر باشد به دلیل گرمتر شدن زودتر سطح خاك، در بهار زمان كشت تسریع میشود.
2ـ ساختار خاك: آرایش ذرات خاك در تشكیل خاكدانهها، اندازه و پایداری خاكدانهها، بر روی تخلخل، نفوذپذیری و مقاومت آنها بسیار مؤثر است و ماده آلی به دلیل ایجاد هسته مركزی در تشكیل خاكدانهها در پایداری و قوام آنها بسیار موثر است (رجوع به نشریه فنی شماره 297).
3ـ تخلخل خاك و نفوذپذیری آن:تخلخل خاك مبین حجم منافذ و روزنههای خاكی است و معبری برای جریان آب و هوا محسوب میشود. میزان تخلخل خاك (60-30 درصد)، تابعی از ساختمان، بافت و محتوای ماده آلی خاك میباشد. مادة آلی با بهبود شرایط خاكدانهسازی، وضعیت تخلخل خاك و نفوذپذیری آن را بهبود میبخشد.
4ـ بافت خاك: بسیاری از خواص خاك مثل تخلخل، نفوذپذیری، قابلیت فراهمی و ابقای عناصر غذایی تابعی از بافت خاك میباشند. ذرات شنی با اندازه mm2-05/0 بر توزیع هوادهی و زهكشی خاك بسیار مؤثرند اما در حاصلخیزی خاك نقش كمتری دارند. رس كه اندازه ذرات آن كوچكتر از mm002/0 است واجد بار منفی، سطح ویژة وسیع و خاصیت ابقای عناصر غذایی میباشد اما در كلاسهبندی بافت خاك خواص فیزیكی كمرنگتری در نفوذپذیری و زهكشی دارد. مادة آلی دارای خاصیت اصلاحكننده بافت در خاكهای سبك و سنگین است.
5ـ ظرفیت نگهداری آب خاك: میزان ظرفیت نگهداری آب خاك متأثر از نوع بافت و میزان مادة آلی میباشد. در حالتهای مختلف میزان آب خاك متفاوت است.
6ـ عمق خاك: عمق ریشهها بر مقدار خاك در دسترس ریشهها كه آب و مواد غذایی را برای گیاه تأمین میكند، موثر است و بوسیله سطح ایستابی، سنگ بستر، كفهها و سخت لایهها و pH پائین محدود میشود.
7ـ شیب خاك: میزان رواناب تابعی از شیب خاك است، زیرا میزان فرسایش در آن بالاتر است و برای كاهش فرسایش خاك، عملیات مدیریتی خاصی را طلب میكند. ماده آلی با افزایش نفوذپذیری خاك باعث كاهش رواناب ایجاد شده و كاهش فرسایش میشود.

م دیریت صحیح عملیات کشاورزی و حفظ مواد آلی خاک، از جمله عوامل مهم در کشاورزی پایدار می باشند. مقدار ماده آلی خاک یکی از شاخص های مهم کیفیت خاک محسوب می شود. ذخایر لبایل مواد آلی به عنوان شاخص خوبی از کیفیت خاک که بیشتر به تغییرات عملیات مدیریتی حساس می باشد، می تواند مورد بررسی قرار گیرد. (خا ك شناخت تاليف: دونالد ن . مانس)

تحقیق حاضر با هدف بررسی برخی از ذخایر لبایل کربن آلی خاک به عنوان شاخص ارزیابی تاثیر مدیریت های متفاوت زراعی در دو خاک آهکی صورت گرفت. این مطالعه در دو محل ۱- کرت های تحت کوددهی با چهار سطح ۰، ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ مگاگرم کود گاوی در هکتار با تناوب زراعی ذرت – گندم (C۱, C۲, C۳, C۴) و در کرت های زیر سیستم های کاشت (C۵, C۶, C۷) با سابقه تناوب مشخص در مزرعه تحقیقاتی لورک و ۲- در سیستم های کاشت با تاریخچه کشت مشخص (C۸, C۹, C۱۰) در مزرعه ایستگاه تحقیقاتی فزوه اجرا گردید. نمونه برداری خاک از دو عمق ۰-۵ و ۵-۱۵ سانتی متر از وسط کرت ها انجام شد.

در نمونه های خاک مقادیر کربن آلی، کربوهیدرات قابل عصاره گیری با آب داغ، ذرات مواد آلی (POM)، کربن آلی و مقدار کربوهیدرات قابل عصاره گیری با آب داغ در بخش POM و میانگین وزنی قطر خاکدانه های پایدار در آب اندازه گیری شد. اجزای اندازه گیری شده مواد آلی و پایداری خاکدانه ها، تحت تاثیر مدیریت های گوناگون، تفاوت معنی داری نشان دادند.

بیشترین مقدار کربوهیدرات و پایداری خاکدانه در منطقه لورک در پلات های ۱۰۰ مگاگرم کود گاوی در هکتار و در منطقه فزوه در زمین زیر کشت یونجه به دست آمد. هم چنین نتایج نشان داد که میانگین وزنی قطر خاکدانه های پایدار در آب هم بستگی بیشتری با مقدار کربوهیدرات های قابل عصاره گیری با آب داغ نسبت به سایر اجزای کربن آلی داشتند. بخش کربوهیدرات قابل عصاره گیری با آب داغ به تغییرات مدیریتی در کوتاه مدت حساسیت بیشتری نشان داده و به عنوان شاخص خوبی از کیفیت خاک به ویژه در ارتباط با تشکیل خاکدانه می تواند در ارزیابی کیفیت خاک مورد توجه باشد.

دیریت صحیح عملیات کشاورزی و حفظ مواد آلی خاک، از جمله عوامل مهم در کشاورزی پایدار می باشند. مقدار ماده آلی خاک یکی از شاخص های مهم کیفیت خاک محسوب می شود. ذخایر لبایل مواد آلی به عنوان شاخص خوبی از کیفیت خاک که بیشتر به تغییرات عملیات مدیریتی حساس می باشد، می تواند مورد بررسی قرار گیرد.

تثبيت ازت به روش همياري

مقدمه

كودهاي بيولوژيك كه با استفاده از ميكروارگانيسم هاي مفيد خاك توليد مي شوند در سالهاي اخير مورد توجه بيشتري قرار گرفته اند. مشكلات اقتصادي ناشي از افزايش رو به رشد بهاي كودهاي شيميايي از يك سو و مسائل زيست محيطي مرتبط با مصرف غير اصولي اين كودها از قبيل ايجاد آلودگيهاي محيطي. افت سطح حاصلخيزي خاك و كاهش كيفيت محصولات از سوي ديگر، موجبات اين حسن توجه را فراهم آورده اند.

تلاش براي بهره گيري از سيستم هاي بيولوژيك تثبيت كننده ازت به عنوان مناسبترين جايگزين براي كودهاي ازتي ابعاد گسترده تري يافته و جلوه هاي روشني از امكان تحقق آرمان ديرينه محققان بري استفاده از اين پديده مفيد در كشت محصولات استراتژيك مانند انواع غلات ظاهر شده است.يكي از روشهاي توليد كودهاي بيولويك استفاده از باكتريهاي هميار(Associative) است.

همياري بين باكتريها وگياهان كه همياري همزيستي(Associative Symbiosis) نيز ناميده مي شود به معني ارتباط متقابلا مفيد بين باكتريها و گياهان بدون تشكبل اندام همزيستي خاص مي باشد. پتانسيل واقعي تثبيت ازت به اين روش در حدي است كه مي تواند تا 50 درصد از ازت مورد نياز گياه را تامين

نمايد.

دلايل تثبيت ازت به روش همياري

– افزايش ارت كل تثبيت شده در بعضي مناطق كه تثبيت ازت به روش همياري مي تواند بهترين دليل براي اين افزايش باشد ؛

– احياي استيلن به اتيلن توسط قطعات ريشه، ريشه و خاك اطراف آن و همچنين توسط گياه دست نخورده ؛

– وارد شدن 15Nاز 15N2به بعضي گياهان.

انواع همياري :

مطالب مرتبط

ارزش غذایی سیب زمینی و روش های نگهداری

قبلی بعدی 1 از 218

1- همياريهاي فيلوسفري

فيلوسفر(سطح برگ گياهان) به دليل عرضه رطوبت وتركيبات مختلفي از جمله كربوهيدراتها، جايگاه مناسبي براي فعاليت بعضي ميكروارگانيسمها به شمار مي رود. باكتريهاي گرم منفي وحاوي رنگدانه هاي زرد و مخمرها در فيلوسفر فراوان تر هستند. بعضي ازباكتريهاي هتروتروف و سيانوباكتريهاي موجود در سطح برگ مي توانند ازت مولكولي هوا را تثبيت كنند. اين باكتريها از انواع هوازي ، بيهوازي و هتروتروفهاي اختياري هستند.

گياهان ميزبان از جنسهاي مختلف گياهي بوده و از نظر جغرافيايي در تمام نقاط دنيا پراكنده هستند ولي به دليل بالا بودن ميزان رطوبت در مناطق حاره ، فيلوسفر گياهان اين مناطق شرايط مناسب تري را براي فعاليت ميكروارگانيسمهاي تثبيت كننده ازت فراهم مي كند. باكتريهاي تثبيت كننده ازت در فيلوسفربيشترمتعلق به خانواده انتروباكترياسه و ازتوباكترياسه هستند. ميزان تثبيت ازت توسط اين همياري در حد چند كيلوگرم در هكتار برآورد شده است.

2- همياريهاي ريزوسفري

همياري بين باكتريهاي تثبيت كننده ازت به روش همياري و گياهان ميزبان بدون تشكيل اندام تمايز يافته خاصي در ريشه اين گياهان صورت مي گيرد. باكتريهاي هميار ، علاوه بر تثبيت ازت مي توانند با ترشح مواد محرك رشد باعث افزايش رشد گياه شوند. اولين مورد همياري بين باكتريها و گياهان در سال 1972 ميان باكتري ازتوباكتر پاسپالي و گياه پاسپالوم نوتاتوم گزارش گرديد. برآورد شده است كه اين باكتري مي تواند در همياري با گياه ميزبان ساليانه تا 90 كيلوگرم در هكتار ازت تثبيت نمايد. همچنين مشخص شده است كه مقادير قابل توجهي ازت در اراضي كشاورزي مناطق گرمسير(حاره) مخصوصا در كشتزارهاي برنج و نيشكرو همچنين در مراتع تثبيت مي شود و بررسيها نشان داده است كه گياه برنج مي تواند 20 تا 30 درصد از نياز ازتي خود را از طريق تثبيت بيولوژيك ازت تامين نمايد.

بعد از كشف همياري بين باكتري ازتوباكتر پاسپالي و گياه پاسپالوم نوتاتوم ، همياري بين باكتريها وگراسهاي علفي و غلات در زيست ـ بومهاي طبيعي و كشاورزي در حد وسيعي مورد مطالعه قرار گرفت. اين مطالعات منجر به شناسايي جنسها و گونه هاي جديدي از باكتريهاي تثبيت كننده ازت مانند ازوسپيريلوم ،كلبسيلا ، هرباسپيريلوم ، انتروباكتر ، اروينيا ، باسيلوس ، استوباكتر و باكتريهاي شبه سودوموناس گرديد( جدول 1 ). از اين باكتريها ، مهمترين باكتري كه در سالهاي اخير توجه زيادي را به خود جلب كرده است باكتري ازوسپيريلوم مي باشد

جدول 1 – مهمترين باكتريهاي تثبيت كننده ازت به روش همياري با گياهان غير لگوم.

جنس و گونه باكتري گياه ميزبان منبع

ازوسپيريلوم

ازوسپيريلوم ليپوفروم

ازوسپيريلوم برازيلنس

ازوسپيريلوم آمازوننس

ازوسپيريلوم هالوپريفرنس گرامينه ها

برنج ، سورگوم ، ذرت

نيشكر ، گراسها

كالار گراس

دوبرينر و همكاران ، 1988

هرباسپيريلوم سروپديكا

باسيلوس پلي ميكسا گراسها و غلات

استوباكتر نيتروكاپتانس نيشكر

انتروباكتر

انتروباكتر آگلومرانس

انتروباكتر كلوآسه

انتروباكتر آيروژنز گرامينه ها

گندم ، جو ، انواع چاودار برنج

انتروباكتر و كلبسيلا گراسها و غلات كورهونن و همكاران،1989

كلبسيلا

كلبسيلا پلنتي كولا

كلبسيلا اكسي توكا برنج

برنج

ريزوسفر برنج يو و همكاران، 1986

يوزومي و همكاران، 1984

انتروباكتر و كلبسيلا گراسها و غلات كورهونن و همكاران،1989

سودوموناس برنج واتاناب و همكاران، 1987

آلكالي ژنز فيكاليس برنج يو و همكاران، 1988

همياري باكتريهاي جنس ازوسپيريلوم و گياهان

اكولوژي و گياهان ميزبان

ازوسپيريلوم يكي از مهمترين ميكروارگانيسم هاي تثبيت كننده ازت در مناطق گرمسير مي باشد. اين باكتري با گياهان تك لپه اي مختلفي از جمله غلات مهم زراعي مانند گندم، برنج، ذرت و گياهان ديگر مانند سورگوم، نيشكر، ارزن، چاودار و گراسهاي علفي مانند ديجيتاريا و كالار گراس و همچنين با تعدادي از گياهان دو لپه اي بصورت همياري زيست مي كند. پراكنش جغرافيايي ازوسپيريلوم بسيار گسترده مي باشد، بطوريكه وجود اين باكتري در خاك و ريشه گياهان مناطق معتدل، سرد و گرمسير دنيا گزارش شده است ولي فراواني آن در مناطق گرمسير بيشتر است.

طبقه بندي

باكتريهاي جنس ازوسپيريلوم از خانواده اسپيريلاسه مي باشد. جنسهاي ديگر اين خانواده آكواسپيريلوم ، هرباسپيريلوم و كامپيلوباكتر هستند. در مورد تاريخچه بايد گفت كه در سال 1922 بيجرينك باكتري جديدي كشف كرد و ابتدا آن را ازتوباكتر اسپيريلوم ناميد ولي در سال 1925 نام آن را به اسپيريلوم ليپوفروم تغيير داد. توانايي تثبيت ازت توسط اين باكتري در سال 1963 بوسيله بكينگ با روش ايزوتوپي 15N مشخص گرديد. در سال 1978 تاراند و همكاران با تعيين درصد مولي گوانين و سيتوزين DNA باكتري ، نام ازوسپيريلوم را براي اين جنس پيشنهاد كردند زيرا درصد مولي گوانين و سيتوزين DNA اين باكتري برابر 71-69 بدست آمد كه بسيار بيشتر از درصد مربوط به جنس اسپيريلوم بود.

تاكنون بر اساس خصوصيات ظاهري و قرابت ژنتيكي، پنج گونه ازباكتريهاي اين جنس به نامهاي برازيلنس، ليپوفروم، آمازوننس، هالوپريفرنس و ايراكنس شناسايي شده و مورد تاييد قرار گرفته است.

بررسي تاثیر برخي عوامل مؤثر بر مقاومت به تراكم (تنش پيش-تراکمي) یک خاک

لوم رسي سيلتي

چكيده

بررسي نقش و تاثير تراكم خاك بر توليد محصولات كشاورزي از دهه 1950 شروع شده و تحقيقات قابل ملاحظه اي در اين زمينه صورت گرفته است، ولي به خاطر پيچيدگي اين پديده هنوز مسائل و مشكلات حل نشده زيادي در اين مورد موجود است. براي بیشینه عملكرد هر محصول يك سطح تراكم بهينه خاك وجود دارد. بنابراين، تراكم خاك بايد به عنوان يك عامل مهم در سيستمهاي مديريت توليد محصول به حساب آيد. تعيين درجه تراكم پذيري خاك، نيازمند تعيين شاخصي براي نشان دادن ميزان تغيير در ويژگيهاي خاك است. يكي از اين شاخصهاي مهم مقاومت فشاری (تنش پيش- تراكمي) خاک ميباشد. اگر سطح تنش اعمال شده به خاک از این حد بیشتر شود، تغییر شکل ماندگار در خاك ایجاد مي شود. در اين پژوهش تاثیر مواد آلي، ميزان رطوبت، نرخ بارگذاری و نوع آزمایش بر تنش پیش تراکمی یک خاک لومي رسي سيلتي بررسی شد. براي تعيين تنش پيش تراكمي خاك از آزمايشهاي نشست صفحهاي و فشاري محصور استفاده گرديد. پس از انجام آزمایشها تنش پيش تراكمي خاك با روش كاساگراند محاسبه گرديد. نتايج نشان داد که با افزايش مواد آلي و نرخ بارگذاری مقاومت به تراكم (تنش پيش- تراكمي) افزايش و با افزايش رطوبت كاهش پیدا کرد. همچنین مقدار تنش پيش – تراكمي بدست آمده بستگي به نوع آزمایش و نرخ بارگذاری داشت.

مقدمه

تراکم خاک به عنوان مشکلي جهاني و فرايندي پيچيده و چند بعدي شامل تاثير متقابل خاک- ماشين- گياه-اقليم شناخته مي شود که داراي آثار قابل توجه اقتصادي و زيست محيطي و به عنوان يك معضل پيچيده در برابر كشاورزي پايدار مي باشد. در طبيعت معمولا”خاك ها تحت اثر وزنشان، بارهاي خارجي و يا داخلي (حاصل از نيروهاي مكش آب خاك) دچار كاهش حجم مي شوند. اگر اين كاهش حجم به دليل كاهش حفرههاي هوا در خاك باشد، در اين حالت فرايند تراكم اتفاق مي افتد. یکی از علل تراكم[1] خاك در کشاورزي مکانيزه، عبور و مرور وسائل و ادوات کشاورزي مي باشد. نتايج تحقيقات نشان مي دهد كه تراكم خاك منجر به كاهش عملکرد و كيفيت محصولات، افزايش فرسايش ادوات و توان مورد نياز خاك ورزي و محدوديت توسعه ريشه مي شود [1]. تعيين درجه تراكم پذيري خاك، نيازمند تعيين شاخصي براي نشان دادن ميزان تغيير در ويژگي هاي خاك است. يكي از اين شاخصهای مهم تنش پيش- تراكمي مي باشد كه اغلب به عنوان معياري براي تراكم پذيري خاك استفاده مي شود. مفهوم تنش پيش تراكمي (_pσ) اولين بار توسط كاساگراند[2] براي خاك اشباع تحكيم يافته تعريف شد [3]. تنش پيش تراكمي به عنوان حداكثر تنشي كه خاك مي تواند تحمل كند بدون اينكه ساختار فيزيكي آن دچار آسيب شود، تعريف شده است. اين تنش به عنوان معياري جهت پايدار نگه داشتن ساختمان خاك در برابر نيروهاي داخلي و خارجي مورد استفاده قرار مي گيرد. اين شاخص بر خواص فيزيکي و مکانيکي که بطور سنتي در ارزيابي سيستم هاي تردد و خاکورزي استفاده مي شود برتري دارد. زيرا در برنامه ريزي و ارزيابي سيستم هاي خاکورزي و تردد در مزرعه بطور مستقيم قابل استفاده است. همچنين در مدل سازي رابطه تنش – کرنش در خاک هاي کشاورزي کاربرد دارد [8].

اولين بار كاساگراند روشي براي يافتن حداكثر فشار گذشته پيشنهاد كرد كه از روي منحني نسبت پوكي- لگاريتم تنش تعيين مي شود. با توجه به شكل 1 چنانچه از نقطه D(نقطه اي كه در آن انحناء منحني لگاریتم تنش- کرنش حداكثر مي باشد)، مماسي بر منخني رسم کرده و نيمساز زاويه بين اين مماس و خط افقي مار بر D ترسيم گردد، نقطه برخورد اين نيمساز با امتداد مستقيم الخط نمودار نشان دهنده حداكثر فشار موثري است كه در گذشته بر خاك وارد آمده است كه آن را فشار پيش تحكيمي _pσ مي نامند. به _pσ در شرايط خاك هاي غير اشباع تنش پيش – فشردگي يا پيش تراكمي گفته مي شود. امروزه روش هاي ديگري همچون تقاطع خط فشردگي بکر (VCL) با محور X ها در نقطه کرنش صفر و يا تنش خاک در کرنش از قبل تعيين شده (5/2% کرنش) جهت تعيين تنش پيش تراکمي استفاده مي شود.

از عوامل تاثير گذار بر تراكم پذيري خاك ها، رطوبت، ميزان مواد آلي، آهک، بافت خاک و زمان (سخت شدگی) مي باشند [6]. به منظور كاهش تراكم خاك، روش هاي اصلاحي ساختمان خاك توصيه مي شود كه يكي از اين روش ها افزودن و حفظ مواد آلي در خاك است. باقي ماندن يك مقدار كافي مواد آلي در خاك ساختار خاك را پايدار کرده و مقاومت آن را نسبت به تخريب بالا مي برد. مواد آلي سبب كاهش چگالي و افزايش استحکام خاك مي شوند. مواد آلي از طریق : 1) افزایش به هم پيوستگي ذرات معدني، 2) كاهش قابليت تر شدن خاکدانه ها و 3) تاثير گذاشتن بر استحکام مکانيکي خاکدانه ها بر ساختمان و قابليت تراكم پذيري خاك تاثير مي گذارند. مواد آلي داراي چگالي ظاهري كمتر و تخلخل بيشتری نسبت به مواد معدني بوده و در نتیجه مخلوط كردن آنها با خاك هاي معدني ممكن است چگالي ظاهري و تخلخل را بهبود بخشد [6].

ميزان رطوبت به عنوان يكي از عوامل مهم در تراكم خاک شناخته شده است. لارسون و همکاران اظهار داشتند که تراکم پذيري وابسته به مقدار رطوبت خاک است و بنابراین مديريت آب-خاک نقش مهمي در مديريت تراکم ايفا مي کند [8]. قابليت کار بر روي خاک، بصورت محدودهاي از پتانسيل رطوبتي که دستکاري مکانيکي خاک با حداقل صدمه بر ساختمان خاک امکانپذير باشد، تعريف شده است. لارسون و همکاران مشاهده نمودند که مقاومت خاک و خاکدانه ها با کاهش مقدار رطوبت از حد بالايي خميري به حد پاييني خميري بطور معني داري افزايش میيافت. در كليه سطوح تراكم، مقاومت به نفوذ با كاهش پتانسيل آب افزايش پیدا میکرد. به عبارت ديگر، افزايش رطوبت خاك موجب كاهش ظرفيت بار بري خاك مي شود. داده هاي گزارش شده به وسيله ي مدويدو و همکاران دلالت بر اين دارد كه ماکزيمم فشار تماسي ماشين هاي کشاورزي جهت توليد رضايت بخش محصول با افزايش رطوبت کاهش مي يابد [11].

_pσ از منحنی تراکم (نسبت نسبت پوکي در مقابل لگاریتم تنش عمودی) توسط آزمایش هایی مانند مانندPST[3] و CCT[4] و ادومتر[5] بدست می آید. فراسنجههايي كه براي مدلسازي تراكم پذيري خاك استفاده مي شوند معمولاً از آزمايش هايCCT و PST بدست مي آيند. در روش ادومتر، بارگذاری مرحله ای با فواصل زمانی طولانی برای تعیین تنش پیش تراکمی خاک های اشباع و غیر اشباع استفاده می گردد. در اين آزمايش، مرحله بعد بارگذاري زمانی صورت می گیرد که کاهش در حجم نمونه حاصل از مرحله بارگذاري قبلی پایدار شده باشد. پس از گذشت زمان مناسب (در خاک های کشاورزی، بعد از 45 دقيقه نشست نمونه تحت بار، ثابت گرديده که بيانگر آماده بودن نمونه برای بارگذاری بعدی می باشد)، بار يا تنش قائم به مقدار مشخصي افزايش يافته و در نهايت در تنش هاي حدود 3 يا 4 برابر _pσ آزمایش متوقف می شود [2]. CCT يك روش جهت تعيين رفتار خاك تحت ₁σ (تنش اصلي) در شرايط غير زهكشي مي باشد و زماني كه خروج هوا پايان يابد و خاك اشباع شود آزمايش متوقف مي شود. در آزمايش CCT خاك در درون يك سيلندر صلب توسط يك پيستون متحرك به سمت پايين متراكم مي شود و بار روي پيستون و تغيير حجم خاك بطور پيوسته ثبت مي شود.

الكساندرو و ارل اولين بار روش PST (آزمایش نيمه محصورشده) را جهت تخمين _pσ استفاده كردند [1]. در اين آزمايش بر يك صفحه روي سطح خاك بارگذاري قائم صورت گرفته و منحني بار – نشست ترسيم مي گردد كه چگونگي رفتار خاك در مقابل تنش را نشان مي دهد. در تحقيق حاضر به بررسي اثر مواد آلي، رطوبت، نرخ بارگذاري و نوع آزمايش در يک خاک لوم رسي سيلتي با تيمار هاي مختلف کودي که خواص آنها در جدول 1 آورده شده، بصورت آزمايشگاهي پرداخته میشود.

مواد و روش ها

جهت بررسی اثر برخي عوامل مانند نرخ بارگذاری، ميزان مواد آلي، ميزان رطوبت و روش آزمايش بر تنش پيش تراکمي خاک آزمایشهای لازم انجام شد. نمونه ها ابتدا از الک با سوراخ هاي 2 ميلي متر رد شدند و سپس به سطوح رطوبتي مورد نظر رسانده و در ظرفي استوانه اي شکل به قطر 5/25سانتی متر و ارتفاع10 سانتي متر با چگالي تر 4/1 گرم بر سانتي متر مکعب ريخته و نمونه را تا تنش 100 کيلو پاسکال متراکم کرده و در نهايت آزمايش های لازم حهت تعين تنش پيش تراکمي با نمونه هاي دست نخورده تهيه شده از اين ظرف انجام گرفت.

جهت بررسي اثر نرخ بارگذاری بر تنش پيش تراکمي آزمايش PST در دو نرخ بار گذاري انجام شد. اين آزمايش بادستگاه CBR با سرعت 06/1 ميليمتر بر دقيقه انجام شد. در اين دستگاه نيروي لازم جهت نشست صفحه به کمک گيج با دقت 002/ 0و نشست صفحه به کمک گيج با دقت 01/0 توسط دست ثبت گرديد. آزمايشي ديگر با دستگاه کشش – فشار جامع با لودسل kN 50 با سرعت 420 ميليمتر بر دقيقه انجام شد. داده ها به کمک Data logger بصورت نيروي عمودي جهت نشست صفحه با قطر 5 سانتي متر در مقابل نشست صفحه بر حسب ميلي متر ثبت گرديد. به منظور بررسي اثر رطوبت بر تنش پيش تراکمي نمونه هاي يکسان با 3 سطح رطوبتي متفاوت PL ، PL9/ 0و PL 1/1 تهيه گشته و آزمايش های PST وCCT با کمک دستگاه CBRانجام گرديد. جهت بررسي اثر مواد آلي نمونه هايي با درصد مواد آلي مختلف با سطوح رطوبتي يکسان با دستگاه CBR با سرعت 06/1 ميليمتر بر دقيقه آزمایش گرديد تا اثر مواد آلي بر تنش پيش تراکمي مشخص گردد. جهت بررسي اثر نوع آزمايش بر تعيين تنش پيش تراکمي آزمايش هایي با نمونه هاي يکسان (رطوبت, موادآلي و سرعت يکسان) با ادومتر، CCT و PSTانجام شده و تنش پيش تراکمي با استفاده از نمودار لگاريتم تنش در مقابل نشست بدست آمد. علاوه بر آزمايش های انجام شده، در ادومتر جهت حصول اطمينان از نتايج بدست آمده، آزمايش هايي با نمونه هاي دست خورده (رس اشباع و تيمار هاي مختلف کودي) نیز انجام گرديد. ، پس از انجام آزمایشها تنش پيش تراكمي خاك با روش كاساگراند محاسبه گرديد.

جدول1- خواص خاک مورد مطالعه در تيمار هاي مختلف کودي

تيمارکود (t/ha)	توزیع ذرات خاک (%)			بافت	OM (%)	BD (³g/cm)	حدود آتربرگ
تيمارکود (t/ha)	شن	رس	سيلت	بافت	OM (%)	BD (³g/cm)	LL	PL	PI
شاهد (0)	16	38	46	لوم رسي سيلتي	53/1	32/1	12/30	00/19	12/11
100 لجن فاضلاب	20	34	46	لوم رسي سيلتي	83/4	03/1	78/40	00/30	78/10
100 کمپوست	19	31	50	لوم رسي سيلتي	83/3	03/1	00/38	67/26	33/11

OM: کربن آلي خاک؛ BD: چگالي ظاهري؛LL: درصد وزنی رطوبت در حد رواني؛ PL: درصد وزنی رطوبت در حد خميري؛ PI: شاخص خميري.

نتایج و بحث

نرخ بارگذاری

نتايج حاصل از آزمايش ها بيانگر افزايش تنش پيش تراکمي با افزايش نرخ بارگذاری در آزمايشPST بود. بطوری که در سرعت mm/min 420 تنش پيش تراکمي kPa 260 و در سرعت mm/min 06/1 تنش پيش تراکمي kPa 189 بدست آمد (جدول 2). لبرت و همکاران نشان دادند که تنش پيش تراکمي با کاهش زمان بار گذاري افزايش مي يابد و اين افزايش در خاک هاي ريز بافت بيشتر است. بطوري که درخاک هاي رسي اگر زمان بار گذاري کوتاه شود، تنش پيش- تراكمي به 2 برابر هم مي رسد [10].

جدول 2- تنش پيش تراكمي در دو نرخ بارگذاری^†

سرعت نفوذ ((mm/min	تنش پيش تراكمي (kPa)
06/1	189
420	260

پيش بار kPa 100؛ رطوبت %1/17؛ درصد كربن آلي خاک 53/1؛ نوع آزمایشPST.

شکل 2- نمودار لگاريتم تنش در مقابل نشست با دو نرخ بارگذاری.

رطوبت خاک

با افزايش رطوبت تنش پيش تراکمي کاهش مي يافت (جدول 3). مقادير تنش پيش تراکمي در سه سطح رطوبت 3/13، 1/17 و 9/20% در شکل 3 نشان داده شده است. کانيلاس و همکاران نتايج مشابهي ارائه کردند. علت افزايش تنش پيش تراکمي در رطوبت هاي پايین (3/13%)، بزرگتر شدن نيروي چسبندگی بين ذرات است. در رطوبت هاي نزديک به رطوبت PL (1/17%)، آب بين ذرات مانند يک روان کننده عمل کرده، بنابراين نيروي اصطکاک بين ذرات را کاهش داده و حرکت ذرات را نسبت به هم بيشتر نموده و در نتيجه تراکم را افزايش ميدهد. در رطوبت هاي بيشتر از PL (9/20%) ذرات خاک شروع به جاري شدن نموده، تراکم نه تنها در لايه سطحي بلکه در لايه زيرين نيز ايجاد مي گردد [4].

جدول3- تنش پيش تراكمي در رطوبت هاي مختلف^†

درصد وزنی رطوبت خاک	تنش پيش تراكمي (kPa)
درصد وزنی رطوبت خاک	CCT	PST
3/13	240	317
1/17	178	205
9/20	165	718

^† پيش بار kPa100؛ كربن آلي 53/1؛ سرعت بارگذاری mm/min 06/1.

مواد آلي

با افزايش مواد آلي تنش پيش تراکمي افزايش ميیافت (جدول 4). به عبارت ديگر، با افزايش مواد آلي مقاومت به تراکم خاک افزايش پیدا میکرد. اوهيو و همكاران بيان كردند افزودن مواد آلي به عنوان يك وسيله كاهش دهنده تراكم، تحت عنوان پتانسيل مديريتي، براي خاك مطرح مي باشد [12]. ایشان همچنین اظهار نمودند که استفاده از مواد آلي سبب افزايش مقاومت به تراكم خاك مي شود. بنظر مي رسد مقادير نسبتاً زياد كود براي كاهش تراكم خاك مفيد مي باشد، بطوري كه سوان و همکاران مقادير نسبتا ًزياد كود حيواني (80 تا120 تن در هكتار) را براي افزايش مقاومت خاك به تراكم توصيه کردند [13].

جدول4- تنش پيش تراكمي در سطوح کربن آلي مختلف^†

ميزان كربن آلي	تنش پيش تراكمي (kPa)
ميزان كربن آلي	CCT	PST
53/1	178	189
83/3	290	390
83/4	316	445

^† پيش بار kPa 100؛ رطوبت PL 9/0؛ سرعت بارگذاری mm/min 06/1.

شکل4- نمودار تغییرات تنش پيش تراکمي با کربن آلي خاک.

نوع آزمايش

نتايج آزمايش ها نشان داد با توجه به پيش بار وارده مقادير تنش پيش تراكمي در CCT، PST و ادومتر در نمونه هاي يکسان با يکديگر متفاوت بود. در آزمايش ادومتر مقدار تنش پيش تراکمي در نمونه هاي دست خورده برابر با مقدار پيش بار اعمال شده بدست آمد. اما در نمونه هاي دست نخورده مقدار آن بيشتر از kPa100 بدست آمد. در آزمايش های CCT وPST مقدار تنش پيش تراکمي بيشتر از مقدار پيش بار وارده بوده و مقادير PST بيشتر از CCT بود. نتايج آزمايش ادومتر روی نمونه هاي دست خورده، حاکی از این بود که اين مقادير بيانگر که اين نحوه بيان تنش پيش تراکمي در عمران کاربرد دارد. در حاليکه در نمونه هاي دست نخورده برابر بیشینه باري است که خاک از قبل تحمل نموده نمیباشد. در کشاورزي ماکزيمم تنشي که خاک مي تواند تحمل کند بدون آسيب رسيدن به ساختمان خاک مد نظر مي باشد. در جهت اطمينان از نتايج آزمايش های ادومتر، آزمايشهای ديگری با 4/5 درصد کربن آلي و با رس خالص انجام گرفت و مقدار تنش پيش تراکمي برابر مقدار پيش بار وارده بدست آمد که تاييد کننده نتيجه قبلي مي باشد. در واقع نتايج اين آزمايش در نمونه هاي دست خورده مستقل از مقدار کربن آلي و بافت خاک مي باشد و اين نکته مي تواند بيانگر امکان عدم استفاده از ادومتر در نمونه هاي ساخته شده جهت تعيين تنش پيش تراکمي باشد. در تمامي تحقيقات انجام شده در زمینه تنش پيش تراکمي، آزمايش به روش ادومتر در نمونه هاي دست نخورده انجام شده است [2 و 9]. کلر و همکاران در نمونه های دست نخورده، تنش پيش تراکمي را با سه روش CCT، PST و ادومتر تعیین کردند و در يافتند که اين 3 آزمايش مقادير متفاوتي براي تنش پيش تراکمي ارائه مي دهند. کمترين مقدار تنش پيش تراکمي در خاک سطحي مربوط به ادومتر و بيشترين مقدار آن مربوط به روش PST بود [9]. داويدوسكي و همکاران روش PST را با روش CCT مقايسه كرده و گزارش نمودند كه مقدار_pσ در PST نسبت به CCT بيشتر بود ؛ اگرچه تفاوت معنی داری نداشتند[5].

جدول5- مقادير تنش پيش تراكمي در روش هاي مختلف^†

ميزان كربن آلي	تنش پيش تراكمي
ميزان كربن آلي	CCT	PST	ادومتر (نمونه دست خورده)
53 /1	82/177	15/189	100
83/3	18/290	83/389	100
83/4	22/316	1/445	100

^† بارkPa 100؛ رطوبت PL 9/0؛ سرعتmm/min 06/1.

نتيجه گيري

آزمایش ها نشان مي دهد كه مقدار تنش پيش-تراكمي یک مقدار مطلق نبوده و به عواملی همچون نوع آزمايش و نرخ بارگذاری بستگی دارد. همچنین نتايج نشان مي دهد با افزايش مواد آلي و نرخ بارگذاری مقاومت به تراكم (تنش پيش-تراكمي) افزايش يافته و با افزايش رطوبت تنش پيش تراكمي كاهش مي يابد. مقادير تنش پيش-تراكمي در آزمايش های PST، CCT و ادومتر متفاوت مي باشد.

خاک به عنوان منبع طبيعي تجديد ناپذير، سرمايه ملي و بستر حيات در معرض تخريب بسياري قرار گرفته است. سرعت رشد جمعيت جهان با نسبت 8/1 درصد در هرسال و متعاقب آن ناآگاهي و عدم مديريت مناسب با توجه به توزيع نامتعادل منابع خاک در کره زمين، تلاش انسان به منظور دستيابي به انواع مواد غذائي و محصولات کشاورزي، محدوديت موجود در منابع خاک و سرانه زمين و… اين تخريب و هدر رفت را تشديد نموده است. در کل دنيا، 562 ميليون هکتار از اراضي کشاورزي و 685 ميليون هکتار از زمين هاي مرتعي تحت تخريب شديد خاک قرار دارند. 75 درصد هدررفت خاک در جهان بر اثر فرسايش آبي، 83 درصد بر اثر فرسايش بادي، 90 درصد تخريب شيميائي و 60 درصد تخريب فيزيکي بوده که بيشترين تخريب خاک در کشورهاي در حال توسعه مي باشد. آلودگي خاک ناشي از دفن زائدات شهري – صنعتی، شور شدن خاک بر اثر مصرف نامعقول کود ها، شخم هاي نامناسب زراعي، از دست رفتن جنگل ها و پوشش هاي گياهي، نامناسب بودن سيستم هاي آبياري و… از عوامل عمده تخريب خاک به شمار مي روند. بيابان زائي در زمين هاي خشک و نيمه خشک که کشورمان نيز جزو آن ها محسوب مي شود به وقوع مي پيوندد و يکي از پيامدهاي هدر رفت خاک به شمار مي رود. ايران يکي از هفت کشور آسيائي است که بيشترين ميزان هدررفت خاک را دارد. 20 درصد کاهش قابليت توليد محصول نيز يکي ديگر از پيامدهاي اتلاف منابع خاک در کشور به شمار می آيد.

در راستاي دستيابي به مديريت پايدار منابع خاک و جلوگيری از اتلاف آن دو استراتژي عمده وجود دارد: 1- احياء خاک ها و اکوسيستم هاي تخريب شده 2- بکارگيري تکنولوژي هاي کشاورزي سازگار و بهسازي آن ها. به منظور نيل به اين استراتژي ها برخي راهکارهاي عملي عبارتند از: الف- جنگل کاري و مديريت پوشش هاي گياهي ب- احياء خاک هاي شور، فاقد مواد مغذي و آلوده ج- توسعه روش ها و سيستم هاي مناسب شخم مثل شخم حفاظتي، بکار گيري مالچ ها و ديگر بقاياي گياهي د- مديريت تلفيقي کود ها, مواد مغذي و استفاده معقولانه از آن ها ذ- استفاده از روش هاي مناسب حفاظت آب شامل آبياري قطره اي، نيمه آبي، بازيابي آب و مديريت سفره آب زير زميني ر- بهبود سيستم هاي زراعي/ توليدي و ….

مقدمه

جمعيت جهان از 6 بيليون نفر در سال 1998 با نسبت 8/1 درصد در هر سال رو به افزايش است و انتظار مي رود در سال 2025 به 8 بيليون ودر سال 2050 به4/9 بيليون برسد (Ahlander, 1994). بيشترين رشد جمعيت در کشورهاي در حال توسعه وجود دارد. ميزان نياز جهاني به غذا در طول سال هاي 2030-1990 دو برابر شده و انتظار مي رود در کشورهاي جهان سوم حدود 5/2 تا 3 برابر افزايش يابد (Dailey et al., 1998). با وجود اين چالش ها جامعه بشري به منظور تامين غذا، چرخه هاي زائدات، تامين آب و… به خاک نيازمند است که بستر حيات شمرده شده و تعادلي پويا با هيدروسفر، اتمسفر و ليتوسفر دارد. فعاليت هاي ناپايدار انساني بر اثر ناآگاهي يا آگاهي نادرست مي تواند به تخريب شديد خاک و هدررفت اين منبع ملي منتهي شود. بدين منظور ارزيابي دقيق منابع خاک با توجه به قابليت آن و تهديد فشارهاي طبيعي و انساني بسيار حائز اهميت است که در اثر عدم توجه، کاهش کيفيت آب، توليد و خروج گازهاي گلخانه اي به اتمسفر و گرم شدن جهاني هوا، فقر، سوء تغذيه، گرسنگي و مشکلات اقتصادي از پيامدهاي آن است. عليرغم آن، مديريت پايدار منابع خاک به عنوان سرمايه ملي اغلب با محدوديت هاي بسياري روبروست و ساختارهاي مديريتي مورد نياز بدين منظور به مقدار کم توسعه يافته اند. هدف اين مقاله، توصيف منابع خاک به عنوان سرمايه ملي و ارزشيابي اهميت و شدت اتلاف اين منابع و عوامل تهديدکننده آن و در نهايت ارائه راهکارهائي به منظور پيشگيري از اتلاف منابع خاک مي باشد.

در نتيجه افزايش سريع جمعيت و محدوديت منابع خاک، سرانه زمين در کشورهاي در حال توسعه به سرعت کاهش يافته است (جدول 1).

در کل دنيا، 562 ميليون هکتار از زمين هاي کشاورزي و 685 ميليون هکتار از اراضي مرتعي تحت تخريب و هدررفت خاک قرار دارند. فرايندهاي فيزيکي چون سله بستن، فشرده شدن خاک، فرسايش و فرايندهاي شيميائي مانند از بين رفتن مواد غذائي بر اثر اسيدي و شور شدن خاک و فرايندهاي بيولوژيک مانند از دست رفتن مواد آلي خاک به همراه ساير عواملی چون خشکسالي، تغييرات آب و هوائي و … روند هدررفت اين سرمايه ملي را تشديد نموده است (Lal, 2000).

با اين وجود افزايش فعاليت هاي کشاورزي به منظور توليد محصول, فشارهاي شديدي را بر منابع خاک وارد نموده است که در اينجا برخي از عوامل تهديد ناشي از فعاليت ناپايدار کشاورزي اشاره مي گردد:

سيستم هاي نامناسب شخم زمين هاي زراعي (در شيب هاي تند و خاک هاي کم عمق) و شخم زمين هاي حاشيه اي بدليل کمبود زمين اوليه کشاورزي در برخي مناطق با تراکـــم جمعيتـــــي زياد (Cassman and Pingali, 1995) يکي از عوامل تهديد شمرده مي شود که از پيامدهاي آن، فرسايش خاک است. مناطق جنگلي در حفظ خاک به عنوان بستر حيات نقش بسيار مفيدي داشته و پيشگيري کننده فرسايش آبي و بادي اند که در اثر استفاده ناپايدار و تبديل آن ها به زمين هاي کشاورزي، روند هدررفت خاک افزايش می يابد که خود پيامدهاي فيزيکي و شيميائي.

جدول 1 – معادلات رگرسيون به منظور پيش بيني تغييرات سرانه زمين در برخی از مناطق کشور هاي جهان سوم (Lal, 2000).

R ²	معادله رگرسيون	تعداد کشورها	منطقه
88/0	A= 0/32 e ^-0/01y	7	جنوب آسيا
92/0	A=0/31 e ^-0/02y	9	آسياي جنوب شرق و چين
98/0	A=0/63 e^-0/02y	10	خاور ميانه
99/0	A=0/51 e ^-0/02y	26	شبه جزاير آفريقا
99/0	A= 0/41 e ^-0/02y	13	امريکاي لاتين
58/0	A=0/47 e ^-0/004y	6	شرق اروپا

A: مساحت به هکتار Y: سالهاي بين 1960 و 2025

بيشتري نيز به دنبال دارد. 75 درصد خاک هاي جهان بر اثر فرسايش آبي، 83 درصد بر اثر فرسايش بادي، 90 درصد بر اثر تخريب شيميائي و 60 درصد بر اثر تخريب فيزيکي در کشورهاي در حال توسعه تلف مي گردند (جدول 2). آلودگي ناشي از دفن مواد زائد شهري، صنعتي و انتقال رسوبات و مواد آلي ناشي از شخم هاي نامناسب بر روي مناطق شيب دار يکي از عوامل ديگر هدررفت خاک هاست.

استفاده نامناسب از سيستم هاي آبياري نيز روند اتلاف منابع خاک را افزوده است زيرا توليد بيش از 90 درصد محصولات زراعي به آبياري نياز دارد که در اثر کاربرد نادرست سيستم هاي مصرف آب، تخريب خاک تشديد مي گردد که از دست رفتن 20 درصد قابليت توليد محصول بر اثر تخريب و اتلاف خاک به خصوص در 8 کشور آسيائي چين، هند، ايران، اسرائيل، اردن، لبنان، نپال و پاکستان از پيامدهاي آن است (Dregne,1990). بر اثر استفاده نامناسب از سيستم هاي آبياري حدود 5/1 بيليون مگا گرم (⁶ 10 گرم) خاک فوقاني شستشو شده و هدر مي رود (Ahlander,1994; Allison,1996).

يکي ديگر از اين عوامل، شور شدن خاک است که به عنوان مشکل جدي شمرده شده و از مصرف نامعقول کودها توليد می شود که نياز به طرح ريزي دقيق کوددهي دارد و حدود 106*7/1 هکتار از زمين هاي آبي ايران در معرض شور شدن قرار گرفته اند (جدول 3).

جدول 2 – تخريب خاک در کشورهاي جهان سوم 1994) (Oldeman,

(ارقام زير ضريبي از ⁶ 10 هکتار می باشند).

کل	تخريب فيزيکي	تخريب شيميائي	فرسايش بادي	فرسايش آبي	منطقه
2/494	8/19	3/59	8/187	3/227	افريقا
747	15	7/74	1/224	2/435	آسيا
8/62	5	9/6	4/4	5/46	آمريکاي مرکزي و مکزيک
4/234	3/7	6/70	4/41	1/124	امريکاي جنوبي
4/1538	1/47	5/211	7/457	1/831	کل
4/1964	6/78	8/235	550	1100	کل جهان
3/78	9/59	7/89	2/83	6/75	درصد از کل جهان

جدول 3 – ميزان زمين هاي آبي تخريب شده ناشي از شوري بر اثر مصرف نامعقول کودها در برخي از کشورهاي در حال توسعه (ارقام ضرائبي از ⁶ 10 هکتار مي باشند).

تاجيکستان

ترکمنستان

افغانستان

روماني

بنگلادش

مصر

ازبکستان

تايلند

مکزيک

پاکستان

چين

هند

کشور

3/0

1/1

3/1

3/0

3/1

9/0

4/2

5/1

6/1

2/4

7/6

زمين تخريب شده بر اثر شوري

بيابان زائي از ديگر عواملي است که بر اثر تخريب و هدررفت خاک در مناطق خشک و نيمه خشک که کشورمان نيز جزو آن ها محسوب شده رخ داده و يک مشکل جدي در کشورهاي در حال توسعه شمرده مي شود (Dregne,1990). از 6/3 بيليون هکتار زمين هاي در معرض بياباني شدن، اتلاف خاک به ميزان 259 مگا هکتار در مناطق بدون پوشش گياهي، 787 مگاهکتار در مناطق با پوشش گياهي و 2576 مگاهکتار در اراضي مرتعي رخ داده است و تخريب و هدررفت خاک در مناطق خشک بر اثر فرسايش آبي حدود 478 مگاهکتار، بر اثر فرسايش بادي 513 مگاهکتار، فرايندهاي شيميائي 111 مگاهکتار و فرايندهاي فيزيکي 35 مگاهکتار بوده است (Oldeman,1994) (جدول 4).

71 درصد از مناطق خشک آسيا در معرض بياباني شدن قرار دارند که 76 درصد از مراتع، 56 درصد از زمين هاي خشک آبي و 35 درصد از زمين هاي آبي را در بردارد Dregne, 1995)).

يکي ديگر از پيامدهاي تخريب خاک، افزايش غلظت گازهاي گلخانه اي (N2O, CH4, CO2) به اتمسفر و گرم شدن جهاني هوا مي باشد (جدول 5). منابع خاک در مقايسه با 6 پتا گرم کربن در هر سال (1 پتاگرم= 10¹⁵ گرم =1 بيليون تن) که از احتراق سوخت هاي فسيلي حاصل مي شود، حدود 2 پتا گرم کربن در هر سال به اتمسفر مي فرستند (IPCC, 1995) و خاک به عنوان منبع اصلي افزايش CO2 اتمسفري بر اثر فعاليت هاي ناپايدار کشاورزي محسوب مي شود. در سال هاي 1998-1800، از کل ميزان کربن منتشرشده به اتمسفر حدود pg 25 در نتيجه فرسايش و pg 55 در نتيجه شخم و کشت و زرع بوده که براي کل خاک اين رقم خروجي به اتمسفر حدود pg 80 برآورد شده

جدول 4 – گسترش مناطق بيابانی بر اساس برآوردهاي

(1991) UNEP و (1998) Glasod (Lal, 2000).

Glasod (1998)		UNEP (1991)
مساحت ( ⁶ 10 هکتار )	نوع تخريب خاک	مساحت ( ⁶ 10 هکتار )	نوع زمين تخريب شده
478	فرسايش آبي	43	زمين هاي آبي
513	فرسايش بادي	216	زمين هاي زراعي آبي
111	تخريب شيميائي	757	مراتع (خاک و پوشش گياهي)
35	تخريب فيزيکي	1016	کل زير مجموعه
1137	کل	3592	مراتع بدون پوشش گياهي
489 509 139	کم متوسط شديد	5172	کل زمين هاي تخريب شده
1137	کل	5/69	درصد تخريب

است. هدررفت کربن از خاک بر اثر ساير عوامل مخرب چون فرسايش، شورشدن، اسيدي شدن، بياباني شدن و … نيز تشديد مي شود.

جدول 5 – انتشار کربن از خاک هاي مناطق گرمسيري (IPCC, 1995)

(ارقام بصورت ميانگين و اعداد داخل پرانتز دامنه تغييرات مي باشد)

نسبت انتشار (ترا گرم کربن در هر سال = ¹² 10 گرم کربن در هر سال)	فعاليت کشاورزي
(227 -93) 160	جنگل زدائي و تغيير کاربري زمين به کشاورزي
(92 – 38) 63	کاربري هاي فرساينده زمين
(133 – 55) 92	مراتع
(13/0 – 05/0) 1/0	مزارع برنج
(3 – 5/1) 2	خاک هاي توليد کننده زغال سنگ
(732 – 300) 505	کل

پيشنهادات به منظور جلوگيری از اتلاف منابع خاک

به منظور مديريت پايدار منابع خاک و جلوگيري از اتلاف آن دو استراتژي وجود دارد:

1 – احياء خاک ها و اکوسيستم هاي تخريب شده 2– تکنولوژي هاي کشاورزي سازگار و بهسازي آن ها.

اهداف مهم از ارائه اين گونه استراتژي ها عبارتند از:

الف – افزايش تامين مواد غذائي مورد نياز جمعيت جهان با توجه به مديريت منابع خاک از طريق احياء خاک هاي تخريب شده و در صورت لزوم تبديل پايدار اکوسيستم هاي طبيعي به کاربري هاي کشاورزي

ب – افزايش محصول و تراکم آن در هر هکتار زمين

ج – جايگزيني واريته هاي کم محصول با واريته هاي پرمحصول

د – کاهش زايدات برداشت شده و بر جاي مانده از محصول

ه – استفاده بهينه از منابع خاک و جلوگيري از اتلاف آن

برخي راهکارهاي عملي به منظور پيشگيري از اتلاف منابع خاک به عنوان سرمايه ملي عبارتند از:

2- زراعت حفاظتي يا بدون کشت و زرع با استفاده از بقاياي گياهي قابل برگشت محصولات مانند مالچ يا بکارگيري شخم هاي حفاظتي سازگار با نوع محصولات کشاورزي و استفاده از گردش هاي زراعي محصول و…

3- استفاده معقولانه از کودها و مديريت تلفيقي مواد مغذي بر اساس ظرفيت برد خاک به منظور توليد مواد غذائي و توسعه روش هاي بيولوژيک مرتبط با آن مانند کمپوست کودهاي گياهي، کاشت محصولات مختلط و…

4- توجه به حفاظت آب، برداشت آب و چرخه بازيابي آن، آبياري قطره اي، کشاورزي آبي، نيمه آبي و مديريت سفره آب هاي زيرزميني با در نظر گرفتن حداقل هدررفت در ميزان آب

5- بهبود سيستم هاي توليدي – زراعي از طريق توسعه بيوتکنولوژي با توجه به سرعت بالاي کاهش سرانه زمين و محدوديت منابع خاک، سوء تغذيه و نيازهاي جهاني غذا با هدف ازدياد توليد واريته هاي محصولات کشاورزي.

6- مديريت حوزه آبخيز از طريق کنترل مناطق حساس و فرسايش پذير و رتبه بندي خاک هاي هر حوزه بر اساس ميزان حساسيت و هدررفتگي آن و کنترل چراي بيش از حد مراتع و بهره برداري از مناطق جنگلي و …

7- احياء اکوسيستم هاي تخريب شده مانند احياء تالاب هاي شور، کنترل خاک هاي آلوده به زائدات صنعتي و …

8- توسعه تحقيقات علوم مرتبط با خاک و تلاش هاي محققان و سياست گذاران در مقياس هاي محلي، منطقه اي، ملي و بين المللي در ارتباط با حفظ خاک به عنوان سرمايه ملي و …

نتيجه گيری

با اين وجود و بر اساس برآوردهاي صورت گرفته ارزش خاک حدود 1/17 تريليون دلار در هر سال محاسبه شده که نقش بسيار مهمي در چرخه حيات کره زمين ايفا مي کند (جدول 6).( زراعت عمومي -تاليف: مهندس محمد علي رستگار)جدول 6- برخي از ارزش هاي سرمايه اي منابع خاک در کره زمين (Blum, 1997).

قابليت	ارزش سرمايه اي
بستر تفرج	3 تريليون دلار در هر سال
بستر چرخه مواد غذائي	3/2 تريليون دلار در هر سال
تنظيم جريانات آبي و ذخيره آب	3/2 تريليون دلار در هر سال
تعديل آب و هوا	8/1 تريليون دلار در هر سال
توازن گازهاي اتمسفري	7/0 تريليون دلار در هر سال

بنابراين، اجراي اين قبيل راهکارها و مديريت پايدار منابع خاک در توسعه اقتصادي کشور مي تواند ضمن حفظ اين گنجينه طبيعي و بي نظير کشور از اتلاف آن نيز به عنوان سرمايه ملي جلوگيري نمايد.

تفاوت زراعی و تنوع نتیکی از دیر باز به عنوان ارکان سیستمهای تولید کشاورزی سنّتی و موفق به شمار می آمده اند. در نیمه اول قرن بیستم، تفاوت زراعی مورد توجه بسیار قرار داشت و تا چند دهه پیش نیز پژوهشهای مربوط به تناوب همچنان ادامه داشت با پایان گرفتن جنگ جهانی دوم، کودها ازته نسبتاً ارزان قیمت به بازار معرفی شدند و بدین ترتیب جاذبه ای اقتصادی موجب جای گزینی کودها با تناوب زراعی گردید و تحقیقات و ترویج نیز بر همین مبنا متمرکز شدند. این امر تا بدین جا پیش رفت که امروزه بسیاری از زراعین، حاصلخیزی خاک را با میزان مصرف کود برابر می دانند.
قبل از معرفی کودهای شیمیایی، استفاده از بقولات در تناوب برای بهبود حاصلخیزی خاک به عنوان یک شیوه مهم و رایج مدیریتی به شمار می آمد. به منظور افزایش ازت و در نتیجه بهبود حاصلخیزی خاک، از دو نوع بقولات استفاده می شد. در بقولات یکساله دانه ای و بقولات علوفه ای چند ساله به عنوان کود سبز.
آنچه که اجرای تناوب زراعی را در حال حاضر پیچیده می سازد وجود برخی عوامل اقتصادی است که مزایای بیولوژیک این شیوه مدیریتی را تحت الشعاع قرار می دهند، یقیناً هیچ کشاورزی راضی به جای گزین کردن محصولات پر بازده خود مثل غلات با دیگر گیاهان به نسبت کم بازده نیست. البته در نظام هایی که تناوب اجرا می شود در مقایسه با نظام های تک کشتی حتّی اگر کود ازت در آن ها به اندازه کافی مصرف شده باشد. عملکرد محصولات غالباً 10 تا 40 درصد بیشتر است.
حاصلخیزی پایدار خاک به مفهوم قابل دسترس بودن دائمی عناصر غذایی برای گیاه است. حاصلخیزی پایدار هنگامی تحقق می یابد که تمامی عناصر غذایی جذب شده توسط گیاهان به خاک برگردد به طوری که این عناصر بتوانند مجدداً مورد استفاده این گیاهان قرار گیرند در چنین وضعیتی است که چرخه عناصر غذایی شکل می گیرد. تناوب اساسی نظام های طبیعی و زراعی در آن است که در نظام های زراعی مقدار نسبتاً زیادی از عناصر غذایی از طریق برداشت محصول از سیستم خارج می شود. بنابراین در صورت استفاده مداوم از نظام های مذکور لازم است. که عناصر غذایی مصرف شده در آن ها به طریقی جای گزین شوند. در سیستمهای فعلی چرخه عناصر غذایی به طور کامل بسته نمی شوند، زیرا این عناصر دائماً به چرخه یاد شده اضافه شده و یا از آن خارج می شوند. به حداقل رساندن تلفات حاصل خیزی خاک در نظام های کشاورزی پایدار است.

فرسایش خاک و دامنه گسترش آن
یکی از مشکلاتی که بشر از آغاز زراعت بر روی زمین با آن مواجه بوده، فرسایش سریع خاکها توسط باد و آب است. هر چند امروزه با این مسأله نسبت به روزهای وقوع طوفانهای شن در امریکا ـ که در سالهای 1930 اتفاق افتاد ـ کمتر احساسی برخورد می شود ولی باز هم از اهمیت آن کاسته نشده است. فرسایش خاک هنوز هم در امریکا و بسیاری از مناطق حاره ای و نیمه خشک دنیا از معضلات به شمار می رود و در کشورهایی که آب و هوای معتدل دارند ـ از جمله انگلستان، بلژیک، و آلمان ـ به عنوان یکی از مسائل خطرناک تلقی می شود. این مشکل در ایران که بخش وسیع آن را کویرها در بر گرفته و خاک از پوشش مناسبی برخوردار نیست بسیار بارز و چشمگیر است.
جلوگیری از فرسایش خاک که در واقع معنی آن کاهش میزان تلفات خاک است، به حدی که سرعت فرسایش تقریباً برابر سرعت طبیعی تلفات خاک گردد، بستگی به انتخاب استراتژیهای مناسب در حفاظت خاک دارد. این امر مستلزم شناخت تمامی فرایندهای فرسایش است. عواملی که بر میزان فرسایش مؤثرند عبارتند از: بارندگی، رواناب، باد، خاک، شیب، پوشش گیاهی، وجود یا عدم وجود تمهیدات حفاظتی و چندین عامل دیگر.
فرآیندها و مکانیسمهای فرسایش
فرسایش خاک شامل دو مرحله است: یکی جدا شدن ذرات از توده خاک و دیگری انتقال مواد توسط یک عامل فرسایشی مانند جریان آب یا باد. هنگامی که انرژی برای انتقال مواد کافی نباشد مرحله سومی بنام ته نشینی نیز ظاهر می شود.
تصادم قطرات باران با زمین مهمترین عامل جدا کننده ذرات خاک است. در اثر برخورد قطرات باران با یک خاک لخت ذرات خاک از جا کنده و تا شعاع چند سانتی متری در هوا پراکنده می شوند. برخورد مداوم قطرات شدید باران به سطح زمین ـ موجب تضعیف خاکدانه ها می گردد. علاوه بر این، فرایندهای هوازدگی، چه به صورت مکانیکی از راه خشک و مرطوب شدن متناوب یا گرم و سرد شدن و یا یخ زدگی ـ و چه به صورت بیوشیمیایی، موجب تخریب خاک می شود. خاک از یک طرف با عملیات شخم زیرورو و از طرف دیگر توسط انسان و دام فشرده می شود. جریان آب نیز یکی از عوامل جدا کننده ذرات خاک است. کلیه این عوامل باعث شل شدن ذرات خاک می شوند به نحوی که به آسانی توسط عوامل انتقال دهنده به حرکت در می آیند.
عوامل انتقال دهنده خود به دو دسته تقسیم می شوند: یکی عواملی که قبلاً عمل نموده و باعث جدا شدن لایه های یکنواخت ذرات خاک شده اند و دیگری عواملی که نقش خود را در آبراهه ها متمرکز می سازند. از عوامل گروه اول می توان تصادم قطرات باران و یا باد و رواناب سطحی را نام برد. منظور از رواناب لایه بسیار نازک جریان آب در سطح زمین است. عامل دوم جریان آب در آبراهه هاست. آبراهه ها ممکن است شیارهای کوچکی باشند که در اثر هوازدگی یا شخم به وجود آمده اند یا جویهای بزرگ دائمی تر مانند خندقها و رودخانه ها. به این عوامل، که به صورت خارجی عمل نموده و در واقع مواد را از نقطه ای برداشت و در سطح زمین جابجا می کند، باید حرکات توده ای خاک از قبیل جریانهای خاک، زمین لغزه ها و خزشها را نیز اضافه نمود. در فرایندهای مذکور آب در داخل خاک اثر کرده و باعث کم شدن مقاومت آن می گردد. به همین دلیل آن را فرسایش داخلی می نامند.
شدت فرسایش به مقدار موادی که از جا کنده می شود و توان عامل فرسایشی در انتقال این مواد بستگی دارد. اگر توان عوامل انتقال دهنده بیش از مقدار ماده ای باشد که از جا کنده می شود در این صورت فرسایش از نظر جدا کردن ذرات در محدودیت خواهد بود و اگر مقدار مواد جدا شده از بستر بیش از مقداری باشد که انتقال داده می شود در این صورت فرسایش از لحاظ انتقال دارای محدودیت خواهد بود.
تشخیص این که کدام یک از این عوامل (جدا شدن یا انتقال) محدود کننده است بسیار حائز اهمیت است زیرا موفقیت یا شکست برنامه های حفاظت خاک متکی بر عملیاتی است که در آن باید یکی از این فاکتورها اصلاح شود.
اثرات فرسایش در کاهش حاصلخیزی خاک
اصول حفاظت خاک
طبق تخمین متخصصان سازمان خواروبار جهانی بیش از 40 درصد اراضی زیر کشت کشورهای خاور میانه تحت تأثیر عوامل فرسایش آبی و بادی می باشند.
تخریب خاک از دو نظر قابل اهمیت است تخریب از نظر کمی و تخریب از نظر کیفی. تخریب کمی همان کاهش ضخامت خاک و از بین رفتن مواد می باشد. تخریب کیفی عبارت است از شور شدن، کاهش تدریجی حاصلخیزی ـ مدفون شدن خاک توسط شنهای روان و غیره است.
واحدها و معیارهای تخریب خاک را می توان بر حسب مشخصات زیر تعیین نمود.
نوع تخریب واحدهای اندازه گیری
فرسایش آبی از بین رفتن خاک بر حسب تن در هکتار
فرسایش بادی از بین رفتن خاک بر حسب تن در هکتار
شور شدن افزایش شوری بر حسب میلی موس در سانتیمتر و در سال
قلیائی شدن افزایش قلیائیت بر حسب درجه اشباع سدیم تبادلی در سال
اسیدی شدن کاهش درجه اشباعی بازها در سال
مسمومیت افزایش مواد معدنی سمی بر حسب PPm. در سال
تخریب فیزیکی افزایش وزن مخصوص ظاهری بر حسب گرم در سانتیمتر مربع
پس متوجه می گردیم که تخریب خاک مسئله کوچکی نیست و در حقیقت حاصلخیزی خاک فقط مسئله کود شیمیایی و آلی نیست بلکه به هزار و یک عامل بستگی دارد.
خاکها را می توان از چند نظر یا از چند بعد مورد مطالعه قرار داد. طبقه بندی خاک یا رده بندی خاکها برای حفاظت خاک در حقیقت بیشتر از نظر کاربردی قابل اهمیت است.
خاکها را از نظر تخریب می توان مثلاً به چها مورد مطالعه قرار داد:
تخریب فرسایشی ـ تخریب شیمیائی ـ تخریب فیزیکی ـ تخریب بیولوژیکی

تخریب فرسایشی

تن در هکتار ضخامت از بین رفتن

و در سال خاک در سال

I- بدون تخریب یا کمتر از 10< کمتر از 6ر. میلیمتر mm
خیلی ناچیز
II- کم 10 تا 50 6ر. تا 6ر3 «
III- قوی 50 تا 200 3ر3 تا 3ر13 «
IV- خیلی قوی 200> 13 > «

تخریب شوری برای تخریب شوری و قلیائی طبقه بندی زیر را پیشنهاد نموده اند
افزایش شوری بر حسب میلی موس قلیائیت بر حسبدرصد
در سانتیمتر و در سال E.S.P در سال
بدون شوری یا کم <mmoh / cm کمتر از یک درصد
خیلی کم 3-2 2-1
قوی 5-3 3-2
خیلی قوی 5> 3<

تخریب فیزیکی تخریب فیزیکی بیشتر شامل افزایش وزن مخصوص ظاهری خاک و کاهش نفوذپذیری می گردد.

افزایش وزن مخصوص ظاهری خاک (درصد تغییرات بر حسب گرم در سانتیمتر مکعب)

g/cm3 g/cm3 g/cm3 g/cm3

حدود یا سطح اولیه 0ر1 در سال 25ر1-1 4ر1-25ر1 6ر1-4ر1
خیلی ناچیز یا سبک 5 %5ر2 %5ر1 +%1
متوسط 10-5 5-5ر2 5ر2-5ر1 2-1
قوی 15-10 5ر7-5 5-5ر2 3-2
خیلی قوی %15 5ر7 5 3
مواد آلی و شیمیایی خاک نیز در این رابطه دارای اهمیت می باشند. زیرا این مواد بر پایداری خاکدانه ها مؤثرند. مثلاً خاکهایی که کربن آلی در آنها از 2 درصد ـ معادل 5/3 درصد مواد آلی ـ کمتر باشد جزء خاکهاب قابل فرسایش به حساب می آیند. در اغلب خاکها مقدار مواد آلی کمتر از 15 درصد و در خاکهای لوم شنی کمتر از 2 درصد است. ورنی، وان وین، پال ثابت کرده اند که با افزایش مواد آلی در خاک در محدوده صفر تا 10 درصد قابلیت فرسایش بطور خطی کاهش می یابد. البته این رابطه را نمی توان برای بیش از 10 درصد صادق دانست زیرا برخی خاکها مانند پیت که محتوی مقدار زیادی مواد آلی هستند در مقابل باد و آب سریعاً فرسایش پذیرند. هم چنین برخی خاکها که مقدار مواد آلی آنها کم است بسیار محکم شده و لذا در شرایط خشک نسبت به فرسایش مقاومت زیادی نشان می دهند.
کوششهای زیادی به عمل آمده است تا بر اساس خصوصیتهای خاک که در آزمایشگاه یا صحرا اندازه گیری می شود و یا عکس العمل خاک در قبال بارندگی و باد شاخص ساده ای را برای قابلیت فرسایش به دست آورد.

کلاسهای قابلیت اراضی (سیستم امریکایی)

کلاس خصوصیتها و توصیه برای بهره برداری از زمینها

I خاکهای عمیق، حاصلخیز، قابل کار، و زمینهای نسبتاً مسطح، مواجه با خطر فرسایش روی زمینی نیستند، پس از کاشت با خطری مواجه نمی شوند، استفاده از کود و آهک و تناوب برای حفظ حاصلخیزی و ساختمان خاک لازم است.II شیب ملایم و خاکهای حاصلخیز، عمق متوسط، تا اندازه ای تحت تأثیر جریان روی زمینی می باشد، ممکن است به زه کش نیاز داشته باشند، پس از کشت مواجه شدن با خطرات مختلف در آن متوسط است، باید تناوب زراعی و سیستمهای کنترل آب واقدامات موضعی کنترل فرسایش در آنها به عمل آید.III شیب نسبتاً زیاد، حاصلخیزی متوسط، با خطر فرسایش شدیدتر مواجه هستند،گیاهان پس از کاشت با خطرات مختلف روبرو می شوند بهتر است بجای گیاهان ردیفی زیر کشت گیاهان علوفه ای قرار گیرند.
IV خاکهای خوب روی شیبهای تند، خطر فرسایش شدید، اگر مراقبت به عمل آیدمورد استفاده زراعت هم می تواند قرار گیرد، بهتر است به عنوان مرتع استفاده شود
ولی هر 5 تا 6 سال یکبار غلات هم می توان کشت کرد.V خاک ممکن است بسیار مرطوب و یا برای کشاورزی سنگلاخی باشد، ولی شیب ایناراضی نسبتاً کم است. خطر فرسایش در آنها اندک می باشد. از این زمینها بایستی به عنوان مرتع و جنگل استفاده شود. در هنگام چرا باید پوشش گیاهی از نظر فرسایش تحت کنترل قرار گیرد.
VI خاکهای کم عمق روی شیبهای تند، مورد استفاده مرتع یا جنگلکاری، چرای دام بایدبا کنترل صورت گیرد، اگر پوشش گیاهی از بین رفت تا استقرار مجدد آن از چرا جلوگیری شود.
VII زمینهای پرشیب، ناهموار، فرسایش پذیر، هم چنین مشتمل بر زمینهای باتلاقی. حتی اگر برای مرتع استفاده شود خطراتی در بر خواهد داشت، محدودیت چرای دام.VIII زمینهای بسیار ناهموار، حتی برای چرای دام نا مناسب است. بهتر است برای استفاده حیات وحش اختصاص داده شود.
کلاس I تا IV مناسب برای کشاورزیکلاس V تا VIII نامناسب برای کشاورزی
استراتژیهای کنترل فرسایش خاک
هدف از عملیات حفاظتی خاک آن است که میزان تلفات خاک از حد معینی پایین تر نگهداشته شود تا امکان بهره برداری از زمین به مدت طولانی فراهم گردد. به لحاظ نظری این حد برابر سرعت طبیعی تولید خاک است. به عبارت دیگر عملیات حفاظت خاک باید شرایطی را ایجاد کند که در آن سرعت تشکیل خاک و سرعت فرسایش خاک برابر باشد. یکی دیگر از هدفهای حفاظت خاک جلوگیری از هدر رفتن مواد غذائی زمین و جلوگیری از آلودگی آبهاست. ممانعت از پر شدن سریع مخازن سدها و کانالهای آبیاری از رسوب نیز از هدفهای دیگر کنترل فرسایش است. البته فرسایش خاک یک پدیده طبیعی است و جلوگیری از آن امکان پذیر نمی باشد ولی می توان آن را تا حد معینی پایین نگهداشت. تصمیمگیری در مورد این که این حد تا چه اندازه باید باشد بستگی به نیازها و هدفهای پروژه های آبخیزداری دارد.
روشهای حفاظت خاک
ـ محافظت خاک در مقابل اثر تخریبی قطرات باران.
ـ افزایش ظرفیت نفوذ آب در خاک به منظور کاهش رواناب
ـ بهبود بخشیدن به پایداری خاکدانه ها.
ـ افزایش زبری سطح خاک به منظور کاهش سرعت آب یا باد.
برای رسیدن به هدفهای فوق انواع روشها به کار گرفته می شود که می توان آنها را در سه گروه عملیات زراعی، عملیات مدیریت خاک و عملیات مکانیکی طبقه بندی کرد.
در روشهای زراعی یا بیولوژیکی سعی بر این است تا از نقش پوشش گیاهی در جلوگیری از فرسایش سود جسته شود. در عملیات مدیریت خاک روشهایی دنبال می شود تا در اثر اجرای آنها ساختمان خاک بهبود یابد، و امکان رشد گیاه به نحوی که منجر به پوشش انبوه گیاه گردد فراهم آید. روشهای فیزیکی یا مکانیکی به خ9صوصیتهای پستی و بلندی سطح زمین بستگی دارد. مثلاً با احداث تراس و بادشکن از سرعت جریان آب یا باد کاسته می شود. بطور خلاصه روشهای مکانیکی به روشهایی گفته می شود که به منظور کاهش انرژی موجود برای فرسایش به کار می رود. در روشهای مدیریت خاک مقاومت زمین نسبت به فرسایش افزایش داده می شود و در ورشهای زراعی سطح خاک در مقابل فرسایش محافظت می شود.
در هنگام تصمیمگیری برای انجام عملیات حفاظت خاک همیشه اولین اولویت به عملیات زراعی داده می شود. زیرا این روشها نسبتاً ارزان بوده و اثر مستقیم آنها کاهش اثر تخریبی باران، افزایش نفوذ آب در خاک، کاهش دادن حجم رواناب و تقلیل سرعت باد یا باران است. علاوه بر این کاربرد عملیات زراعی در هر شرایطی امکان پذیر می باشد. از طرف دیگر روشهای مکانیکی نسبتاً غیر مؤثرند زیرا نقشی در جلوگیری از جدا شدن ذرات خاک از بستر ندارند. نقش اصلی این عملیات کمک به روشهای زراعی است. بدین ترتیب که از سرعت بخشیدن به جریان آب یا باران ممانعت به عمل می آورند. اجرای عملیات مکانیکی معمولاً پر هزینه و نگهداری آنها مشکل است. گذشته از این برای زارعین معمولی ایجاد تراس یا کارهای مشابه با آن آسان نیست.
مدیریت خاک
هدف از انجام عملیات مدیریتهای خاک حاصلخیز نگهداشتن و حفظ ساختمان خاک است. حاصلخیز بودن خاک یعنی تولید بیشتر، پوشش گیاهی مناسب و به حداقل رساندن اثر مخرب قطرات باران، رواناب و باد. چنین خاکهایی معمولاً دارای ساختمانی پایدار و دانه ای بوده و در اثر عملیات کشاورزی از نفوذ پذیری آن کاسته نمی شود. بنابراین حاصلخیزی خاک را باید به عنوان کلید حفاظت خاک تلقی کرد.
مواد آلی خاک
یکی از راههای حاصلخیز کردن زمینها، دادن مواد آلی به آن است. مواد آلی چسبندگی ذرات خاک را افزایش می دهد، ظرفیت نفوذ آب به داخل خاک را بهبود بخشیده و عملی مطلوب در جهت حفظ پایداری خاکدانه هاست.
دادن مواد آلی به خاک می تواند به صورتهای مختلف باشد، مانند اضافه کردن کود سبز به خاک، دادن کود حیوانی تخمیر شده و پخش کاه و کلش در سطح زمین. مفید بودن مواد آلی در خاک از روی ضریب ایزوهومیک آنها سنجیده می شود. ضریب ایزوهومیک عبارت است از مقدار هوموس تولیدی به ازای هر واحد ماده آلی. کودهای سبز که معمولاً از علوفه های لگومینوز تشکیل شده است و همراه با شخم به خاک اضافه می شود در پایداری خاکدانه ها بسیار مؤثر است. ضریب ایزوهومیک این کودها کم و در نتیجه دوام آنها کوتاه است. بر عکس کاه به کندی تجزیه می شود ولی ضریب ایزوهومیک آن زیاد است. کودهایی که قبلاً تخمیر شده باشند نیز مدتی طول می کشد تا بتوانند در پایداری خاک مؤثر واقع شوند اما ضریب ایزوهومیک آنها بالاست.

افزایش حاصلخیزی خاک با استفاده از مواد آلی

در حال حاظر با کشا.رزی متمرکز و استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی و … خاکها دیگر حاصلخیزی اولیه و سالهای گذشته را ندارند .مواد آلی (کاه و لکش و بقایای گیاهی , کود حیوانی , کمپوسیت و کود سبز و …) فرآورده های طبیعی و بی خطری هستند که یکی از پایه های اساسی کشاورزی پایدار را تشکیل می دهند . بطوریکه محققین از مدیریت مطلوب ماده آلی در خاک , بعنوان ,قلب کشاورزی پایدار نام می برند .

آثار مواد آلی در خاک :

1- اصلاح خواص فیزیکی خاک :

2 – تامین و آزاد سازی عناصر غذایی در خاک

4 – آثار اقتصادی:

روش کار :

مواد سخت : مواد سخت را ترکیبات معدنی تشکیل می‌دهند ولی ممکن است دارای مقداری مواد آلی نیز باشند. البته این ترکیبات معدنی از تخریب سنگ‌های اولیه یا سنگ مادر حاصل شده‌اند که گاهی اوقات همراه با مواد تازه کلوئیدی و نمک‌ها می‌باشند.
• موجودات زنده در خاک‌ها : تغییراتی که در خاک‌ها انجام می‌پذیرد بوسیله موجودات زنده در خاک انجام می‌گیرد. قبل از همه ریشه گیاهان ، باکتری‌ها ، قارچها ، کرم‌ها و بالاخره حلزون‌ها در این تغییرات شرکت دارند.
• آب موجود در خاک‌ها : آبی که در خاک وجود دارد حمل مواد حل‌شده را به عهده دارد که البته این مواد حمل شده برای رشد و نمو گیاهان به مصرف می‌رسد. آب موجود در خاک‌ها از باران و آبهای نفوذی ، آب جذب شده و بالاخره آبهای زیرزمینی تشکیل شده که در مواقع خشکی از محل خود خارج شده و بمصرف می‌رسد.
• هوای موجود در خاک : هوا همراه با آب در خوه‌های خاک‌ها وجود دارد که البته این هوا از ضروریات رشد و نمو گیاهان و ادامه حیات حیوانات می‌باشد. مقدار اکسیژنی که در این هوا وجود دارد از دی اکسید کربن کمتر است و این بدان علت است که ریشه گیاهان برای رشد و نمو اکسیژن مصرف کرده و دی اکسید کربن پس می‌دهند.
تقسیم‌بندی خاک‌ها از لحاظ سنگ‌های تشکیل دهنده
بر حسب دانه‌های تشکیل دهنده خاک و هم‌چنین شرایط میزالوژی و پتروگرافی زمین خاک‌های مختلفی وجود دارد که عبارتند از :
• خاک رسی
ذرات رس (Clay) دارای قطری کوچکتر از 0.002 میلی‌متر می‌باشند و در حدود 50% خاک را تشکیل می‌دهند.
خاک‌های رسی چون دارای دانه‌های بسیار ریزی هستند به خاک سرد معروفند و در مقابل رشد گیاهان مقاومت نشان داده و رشد آنها را محدود می‌کنند.
• خاک‌های سیلتی: 50% این نوع خاک‌ها را ذرات سلیت تشکیل داده است که دارای قطری بین 0.05 تا 0.002 میلی‌متر می‌باشند و بر حسب اینکه ناخالصی مثل ماسه ، رس و غیره بهمراه دارند به نام خاک‌های سیلتی ماسه‌ای و یا سیلتی رسی معروفند.
• خاک‌های ماسه‌ای :این خاک‌ها از 75% ماسه تشکیل شده‌اند. قطر دانه‌ها از 0.06 تا 2 میلیمتر است و بر حسب اندازه دانه‌های ماسه به خاک‌های ماسه‌ای درشت ، متوسط و ریز تقسیم می‌گردند. مقدار کمی رس خاصیت خاک‌های ماسه‌ای را تغییر می‌دهد و این نع خاک آب را بیشتر در خود جذب می‌کند تا خاک‌های ماسه‌ای که فاقد رس هستند.
• خاک‌های اسکلتی :خاکهای اسکلتی به خاکهایی اطلاق می‌گردد ک در حدود 75% آن را دانه‌هایی بزرگتر از 2 میلی‌متر از قبیل قلوه سنگ ، دیگ و شن تشکیل می‌دهند. این خاک‌ها ، آب را به مقدار زیاد از خود عبور می‌دهند و لذا همیشه خشک می‌باشند.

نیم‌رخ عمومی خاک‌ها

نیم‌رخ خاک‌ها معمولا از 3 افق A,B,C تشکیل شده است:

افق :A که به نام خاک بالایی نامیده می‌شود، فوقاتی‌ترین منطقه خاک است و این همان افقی است که رشد و نمو گیاهان در آن نفوذ می‌کنند. این افق از مواد خاکی نرم (رس) که غنی از مواد آلی و موجودات زنده میکروسکوپی است تشکیل یافته است که وجود این مواد آلی باعث رنگ خاکستری تا سیاه این افق می‌گردد. البته این زمین غالبا برای کشاورزی مناسب می‌باشند. اکسیدهای آهن و همچنین بعضی از مواد محلول ممکن است از این منطقه به افق B برده شوند و در آنجا رسوب کنند.
• افق :B قشر بین افق A و C را یک قشر دیگر تشکیل می‌دهد که به نام افق B یا خاک میانی نامیده می‌گردد. در این افق عمل تخریب و تجزیه به مراتب بیشتر از افق C پیشرفت و اثر کرده است و از کانی‌های سنگ مادر فقط آن دسته دیده می‌شوند. که بسیار مقاومند (مثل کوارتز) ولی سایر کانی‌ها به شدت تجزیه شده‌اند. این افق معمولا از مواد رسی ، ماسه و شن‌های ریز و درشت و گاه مقادیر کمی بقایای نباتی تشکیل شده است. در این افق علاوه بر مواد رسی ، در آب و هوای مرطوب ، اکسیدهای آهن و همچنین مواد محلول‌تر که بوسیله آب‌های نفوذی از افق A به آنجا آورده شده‌اند دیده می‌شوند.
• افق :C که به آن خاک زیرین نیز گفته می‌شود، افقی است که مواد سنگی به میزان خیلی کم تخریب و تجزیه شده‌اند و در نتیجه سنگ‌های اولیه زیاد تغییر نکرده بلکه بصورت قطعات خرد شده می‌باشند. زیر این منطقه سنگ‌های تخریب نشده یعنی سنگ اولیه قرار دارد که هیچگونه تخریب و یا تجزیه‌ای در آن صورت نگرفته است.

تخلخل
تعریف
پوکی یا تخلخل عبارت است از تمامی فضاهای خالی موجود در رسوب یا سنگ بوده که به دو صورت مطلق مفید یا موثر بیان می گردد.
ریشه لغوی
تخلخل یا پوکی در زبان فارسی به معنی فضای خالی است و معادل لاتین آن Porosity می باشد
مقدمه
پارامتر پوکی یا تخلخل در واقع مورد توجه بسیاری از علوم از جمله شاخه های بسیاری از زمین شناسی و مهندسی سازه ها بوده و هست و برای دست یابی به پارامترهای مهم دیگر بسیار حائز اهمیت می باشد. لذا اهمیت مطالعه و درک چگونگی ایجاد تخلخل و انواع آن و عوامل موثر در آن نمایان می شود.
انواع تخلخل

پوکی بر پایه زمان تشکیل به دو صورت اولیه و ثانویه بوجود می آید:
الف پوکی اولیه (Primary Porosity): شامل فضاهای خالی می باشد که در هنگام رسوبگذاری ساخته شده و به اشکال زیر ظاهر می گردد.
• پوکی بین دانه ای (interpartide): فضای خالی ایجاد شده بین دانه های تشکیل دهنده رسوب یا خاک
• پوکی درون دانه ای (Intra Particle): این نوع پوکی بیشتر در دانه های کربناته و به صورت حفره در درون اسکلت موجودات ظاهر گشته که اغلب در مراحل دیاژنز توسط سیمان پر می گردند
• پوکی پناهگاهی (Shelter): طرز قرار گیری دانه های درشت ممکن است به گونه ای باشد که فضای خالی در زیر آنها بوجود آید. مانند حفره موجود در زیر صدف یک نرم تن (دو کفه ای)
• پوکی رشد چهارچوب (Growth- Framework): اینگونه پوکی در اثر رشد موجودات زنده در محیط آبی و ایجاد فضایی در بین پیکره های آنها بوجود می آید.
ب) پوکی ثانویه (Secondry Porosity) :پوکی ثانویه به آن دسته از فضاهای خالی گفته می شود که پس از رسوبگذاری و در اثر فرآیندهای دیاژنز بوجود آمده اند.
• پوکی بین بلوری (Intra Crystalline): فضای بین بلورهای موجود در سنگ را گویند. بویژه در سنگهای کربناته که در اثر فرآیِند جانشینی دولومیت جانشین کلسیت می گردد. این جانشینی باعث کاهش حجم کانی اولیه و در نتیجه افزایش فضای خالی و پوکی می شود. (زراعت ديم -ترجمه وتدوين: سيد مجيد هاشمي نيا)
• پوکی روزنه ای (Fenestral): حفره ای است به شکل عدسی، کروی و یا نامنظم که به صورت پراکنده در اثر از دست دادن آب منفذی، تخمیر جلبکها، یا هنگام خشک شدن رسوبات بوجود می آید.
• پوکی قالبی (Moldic): در اثر انحلال بخشی از سنگ این گونه پوکی شکل گرفته که درصورتیکه بسیار بزرگ باشد به ان پوکی غاری (Cavern) گویند. این گونه پوکی اغلب در سنگهای کربناته شده می شود
• پوکی شکستگی (Fracture) در اثر شکستگی های موجود در سنگ این نوع پوکی شکل می گیرد. عواملی چند، مانند فشردگی(Compaction)، لغزش، زمین ساخت باعث بوجود آمدن آن می شود. به طور کل تخلخل اولیه با اندازه دانه ها رابطه عکس دارد یعنی هر چقدر اندازه دانه ها بزرگتر باشد تخلخل اولیه کمتر خواهد بود و را که در رسها که ریزترین دانه های رسوبی را تشکیل می دهند بیشترین تخلخل مطلق را داریم.
تخلخل یا پوکی در زمین شناسی کاربردی (زمین شناسی نفت، آبهای زیرزمینی، زمین شناسی- مهندسی و ژئوتکنیک) از اهمیت ویژه ای برخوردار است. چرا که عامل مهم ذخیره شدن نفت بالا بودن تخلخل مفید در سنگهای مخن و کم بودن آن در سنگهای پوششی مخزن است.
و در آبهای زیرزمینی عامل مهم برای حرکت آبهای زیرزمینی بالا بودن تخلخل مفید است. در مورد زمین شناسی مهندسی تخلخل زیاد کارهای مهندسی را دچار مشکل می کند و به عنوان یک عامل مزاحم تلقی می شود چرا که در یکی از سدهای ایران به نام سدلار به علت عدم توجه مهندسان زیربط به زیاد بودن تخلخل، تقریبا بلا استفاده مانده و آبگیری نمی شود.

با حرف V نمایش می دهند. برای اندازه گیری حجم خاکهای چسبنده، روشهای مختلفی وجود دارد.
روش اول:وارد کردن نمونه در داخل استوانه مدرج حاوی مقداری جیوه که نمونه را وارد آن می کنیم و اختلاف ارتفاع جیوه، حجم نمونه را نشان می دهد.
روش دوم: موم اندود کردن نمونه و قرار دادن در استوانه مدرج حاوی آب، که اختلاف ارتفاع آب در استوانه بیانگر حجم نمونه خاک است (دلیل موم اندود کردن روش دوم این است که آب وارد درز و شکافهای نمونه نشود چون خاصیت مویینگی آب ، موجب نفوذ آن به درون این درزه ها میشود ولی در مورد جیوه چنین نیست) فرض کنیم که یک تو.ده سنگی، مثلا گرانیت روی سطح زمین قرار گرفته است. این توده سنگی در اثر عوامل فیزیکی و شیمیایی مثل تاثیر دما، آب های جوی، باد و … هوازده شده و به قسمت های کوچک و بزرگ خرد می شود و بعد از تاثیر دیگر فرآیندها و سپری شدن زمان زیاد، به خاک تبدیل می شود. نرخ تولید خاک به صورت طبیعی خیلی کم بوده و در حدود 1 سانتیمتر در هر 100 سال است.
خاک دارای سه فاز (حالت) است 1-جامد (ذرات خاک) 2- مایع (آب) 3- گاز (هوا)

فاضلابها و مواد آلی خاک

فاضلابهاي شهري داراي انواع آلاينده هاي شيميايي نظير مواد سمي و فلزات سنگين ومواد آلي مثل : (هيدروكربونها ، دترجنت ها ، چربيها و روغنها) و ميكروارگانيزمهاي زنده اي از قبيل: ويروسها ، باكتريها و كليفرمهاي مدفوعي، پروتزوئرها و كرمها مي باشند كه با ورود اين فاضلابهاي تصفيه نشده به محيط زيست و تماس با منابع آبهاي سطحي و زير زميني و خاكها باعث آلودگي اين منابع با ارزش مي گردند و در صورت استفاده انسان از اين منابع ،خطر گسترش بيماريهاي مختلفي بين مردم بوجود مي آيد كه حداقل 21مورد شيوع بيماري بوسيله سبزيهاي آلوده به مدفوع يا فاضلاب خام گزارش شده است. اين عوامل علاوه بر خطرهاي مستقيمي كه براي بهداشت عمومي دارند نتايجي از قبيل ايجاد مناظر زشت ، توليد بوهاي ناخوشايند وحشرات ناقل و مزاحمي مانند: پشه ها و مگس ها را نيز به همراه دارند .

كه با استفاده مجدد از فاضلاب تصفيه شده در كشاورزي مي توان جداي از كاهش اين خطرات ، در مصرف آب شيرين صرفه جويي كرد و با توجه به وجود مواد كودي در پسابها باعث حاصلخيزي زمينهاي كشاورزي نيز گرديد كه نتيجتا” صرفه جويي اقتصادي نيز در پي دارد. البته استفاده از فاضلاب خام يا با تصفيه ناقص در اين امر مي تواند مشكلات جدي به همراه داشته باشد .

اين استفاده زماني معقول است كه از نظر بهداشتي تدابير حفاظتي مخصوصي انديشيده شده باشد، كه در اين مقاله سعي خواهيم داشت كه اثرات بهداشتي و عوارض سوء فاضلابهاي تصفيه نشده را در محيط زيست و زمينهاي كشاورزي بيان كرده و جنبه هاي غير بهداشتي آن را روي كشاورزان و مصرف كنندگان محصولات كشاورزي ، بررسي نموده و راهنمائيهاي بهداشتي را براي دست يابي به وضعيت مطلوب بين استفاده از فاضلاب وكاهش خطرات احتمالي مورد بحث و بررسي قرار دهيم.

كلمات كليدي: استفاده مجدد- فاضلاب خام – پساب _محيط زيست – كليفرمهاي مدفوعي – منابع آبي

مقدمه :

فاضلاب شامل انواع آلاينده هاي معدني ، آلي وسمي مقاوم به تصفيه مي باشد كه با توجه به جمعيت چند ميلياردي جهان با حجم وسيعي از فاضلاب روبرو هستيم كه طبيعت اكنون ديگر قدرت تصفيه اين حجم از فاضلاب با چنين آلودگي را ندارد ، پس بايد به ياري آن بشتابيم و از آلودگي بيشتر آبهاي سطحي و زير زميني و خاك جلوگيري نمائيم .

در جهان امروز حل مسائل زيست محيطي مورد توجه كليه محافل و سازمانهاي بين المللي و تعيين كننده خط مشي هاي بهداشتي ، اقتصادي و اجتماعي است. با توجه به كمبود آب در اكثر نقاط كشورمان كه مانع پيشرفت و رشد كشاورزي ، صنعتي و اجتماعي شده است و با دانستن اين موضوع ،آلوده نمودن منابع آب و خاك خيانتي بزرگ به نوع بشر و موجودات زنده محسوب ميشود . و ايجاب مي نمايد كه مطالعات وسيعتري جهت كاهش حجم آلودگي هاي محيط زيستي كه زائيده دست خود بشر نيز مي باشد، انجام شده و راه حلهاي كليدي براي حل اين مشكل جهاني ارائه گردد، تا همه مردم بتوانند از اين منابع ، استفاده شاياني را بنمايند.

عوارض سوء فاضلابهاي تصفيه نشده در زمينهاي كشاورزي

خاك مهمترين منبع توليد انرژي در زمين مي باشد كه زندگي موجودات زنده كاملا‌‌”به آن وابسته است ولي متأسفانه امروزه با افزايش جمعيت و مشكلات حادث از آن بيشترين سوء استفاده از آن شده و به طرق مختلف بوسيله انسانها آلوده ميگردد.خاك مخلوطي است پيچيده از مواد آلي و معدني ، موجودات زنده ، آب و هوا.كه براي بهره برداري مناسب از خاك نبايد هيچ تغيير نامطلوبي در خواص فيزيكي ، شيميايي و بيولوژيكي آن بوجود آوريم. حال با اين ديد مي توان آبياري با فاضلاب را به عنوان يك برهم زننده اين اكوسيستم مورد توجه قرار داد. گازهاي موجود در خاك همان گازهاي موجود در هوا ميباشند ولي به دليل وجود واكنش هاي بيولوژيكي ميزان آنها نسبت به هوا متفاوت است. مثلا” : ميزان اكسيژن موجود در خاك به علت مصرف توسط باكتريهاي هوازي براي تجزيه مواد آلي كمتر از هوا مي باشد و همچنين مواد آلي بسيار ريز موجود در فاضلاب در صورتي كه در خاك و رسوبات ته نشين شوند ، باعث كاهش نفوذپذيري خاك و رسيدن اكسيژن به آن مي گردند و حالت بي هوازي را در آن بوجود مي آورند در صورتي كه براي تجزيه هوازي مواد آلي موجود در فاضلاب توسط ميكروارگانيزمها نياز به اكسيژن كافي مي باشد كه اين مسأله با اندازه گيري BODمشخص مي گردد و ميانگين آن در فاضلابهاي خانگي 90 الي 250ميلي گرم در ليتر مي باشد. فاضلابي كه براي آبياري استفاده مي گردد، بايد داراي كيفيت خاصي باشد بدين ترتيب كه pHوغلظت املاح محلول كه با هدايت الكتريكي (EC) مشخص مي شود ويا كل جامدات محلول (TDS)و همچنين نسبت يونهاي سديم به كلسيم و منيزيم كه به آن نسبت جذب سديم (SAR) نيز مي گويند بايد در حد قابل قبولي باشد. حفظ محيط بازي (pH>7)براي فاضلابهايي كه در مناطق زراعي مورد استفاده قرار مي گيرند الزامي است و به طور كلي SAR كمتراز 15وهدايت الكتريكي كمتراز 100ميلي زيمنس در متر (در 25درجه سانتيگراد ) قابل قبول است. اكسيژن محلول بايد حداقل در هشت ساعت از شبانه روز كمتر از 2ميلي گرم در ليتر نباشد.

اگر فاضلاب صنايع وارد سيستم جمع آوري شهري شود، مواد آلاينده شيميايي نظير فلزات سنگين (Heavy metal) و مواد آلي غير قابل تجزيه در فاضلاب مشاهده مي گردد. كه مشكلي كه در دراز مدت مي توانند ايجاد نمايند، امكان تجمع اين مواد سمي و نمكها در خاك مي باشد و اين احتمال مي رود كه مقدار اين مواد در محصولات كشاورزي نيز بالا رفته و به يك ماده سمي براي انسان تبديل گردند. كه مهمترين روش حل اين مشكل، جلوگيري از ورود اين فاضلابها به شبكه جمع آوري شهري مي باشد كه البته اين روش به دليل وجود صنايع كوچك تا حدي غير ممكن به نظر مي رسد و بايد مناطق صنعتي را محدود نمود و فاضلاب اين مراكز را به طور مجزا جمع آوري و تصفيه كرد. البته براي كشور ما كه هنوز در اغلب شهرها شبكه جمع آوري مناسبي نداريم ، پالايش فاضلاب قبل از مصرف در كشاورزي مستلزم صرف هزينه هاي زيادي است و تقريبا” محال به نظر مي رسد .

اثرات بهداشتي استفاده مجدد از فاضلاب

فاضلابهاي خانگي معمولا داراي 1/. درصد ناخالصي هستند كه اين مقدار شامل عوامل آلوده كننده مختلفي است كه در صورت تخليه در محيط زيست مي تواند ضمن انتشار و شيوع انواع بيماريها ، خسارتهاي جبران ناپذيري در محيط زيست ايجاد نمايد. در اين رابطه كارگران و شاغلين مراحل توليد بيشتر از همه در معرض خطر جدي مي باشند كه بايد محافظت شوند . همچنين طبق تحقيقي كه به تازگي بر روي كارگران شاغل در تصفيه خانه هاي فاضلاب اصفهان انجام شده است ، رابطه معني داري بين كار كردن در اين گونه مراكز به خاطر تماس با فاضلاب با بروز برخي از بيماريهاي دستگاه تنفس و عفونت هاي دستگاه گوارش پيدا شده است. سازمان بهداشت جهاني (WHO)عفونت هاي ايجاد شده بوسيله عوامل بيماريزاي دفعي را بر اساس ويژگيهاي محيط انتشار در پنج گروه طبقه بندي مي نمايد.

گروه اول

شامل عوامل عفونت زايي هستند كه دوره كمون ندارند(non-latent) و بلافاصله پس از دفع با دز نسبتا” پايين آلوده كننده هستند ولي فاقد قدرت تكثير در محيط ميباشند. واز طريق تماس مستقيم از شخصي به شخص ديگر منتقل ميشوند. مهمترين عوامل اين گروه عبارتند از:

ويروسها ، پروتزوئرها و كرمهاي انتروبيوس ورميكولاريس

(ته سنجاقي يا نخي)،هايمنولپيس نانا (كرم نواري_كوتاه) عفونتهاي رتاويروسي ، انتروويروسي ، هپاتيت A و آميبيازيس بالانتيديازيس ، انتروبيازيس ، هايمنولپيازيس و ژيارديازيس از بيماريهاي ايجاد شده بوسيله اين عوامل ميباشند. ژيارديا لامبليا بصورت كيست از طريق فاضلاب منتشرشده و در صورت ورود به بدن انسان در روده كوچك بخصوص در دوازدهه جايگزين مي شود و باعث اختلالات دستگاه گوارش و اسهال مي گردد ، همچنين عمل جذب چربيها را در روده مختل مي نمايد و بيمار دچار كمبود ويتامينهاي محلول در چربي مي گردد. نشانه هاي اوليه ژيارديازيس عبارتند از : استفراغ، سردرد ، اسهال ، كرمپ هاي شكمي و تب پايين كه اين عوارض براي يك انسان متوسط با سطح مناسب بهداشتي تقريبا” دو هفته طول ميكشد ولي در انسانهاي ضعيف ممكن است چند ماه نيز طول بكشد و در مواردي نيز كشنده باشد.

گروه دوم

باكتريهاي مدفوعي هستند كه همانند گروه اول بلافاصله پس از دفع عفونتزا مي باشند و به دليل دز متوسط بايد تعدادشان زياد باشد تا قادر به بيماريزايي باشند ، مهمترين توانايي آنها قدرت تكثير در محيط ميباشد كه آنها را قادر ميسازد تا مدت طولاني در محيط باقي بمانند . عفونتهاي كامپيلوباكتر ، وبا ، اشريشياكلي بيماريزا ، سالمونلوزيس ، شيگلوزيس ، حصبه و يرسينيوزيس از مهمترين بيماريهاي ايجادشده بوسيله اين گروه از عوامل مي باشد .

تيفويئد و پاراتيفوئيد كه باسيل عامل آن Salmonellosis مي باشد در نزد انسان به صورت يك گاستروآنتريت حاد توأم با اسهال و انقباض عضلات بطني همراه با تب ، تهوع واستفراغ ميباشد .

وبا (Vibrio cholera ) يا التور كه بيماري ميكروبي خطرناكي است كه بيمار به علت از دست دادن مقدار زياد آب و الكتروليتهاي بدن دچار كاهش فشار خون و ضعيف شدن ضربان قلب و چروكيدگي پوست مي گردد و در صورت عدم مداواي به موقع در حالت اغماء از بين ميرود.

شيگلاها (Shigellosis ) مهمترين عامل بروز اسهال خوني در انسان مي باشند.كه سوش هاي مختلف آن عبارتند از : شيگلا ديسانتري ،شيگلافلكسنري ،شيگلابويدي و شيگلاسونه اي كه در صورت رعايت نكردن بهداشت فردي مي توانند باعث اپيدمي گردند .

گروه سوم

نماتودهايروده اي منتقله از خاك هستند كه به ميزبان واسط نياز ندارند . تخم اين انگلها به مدت زماني براي تكامل نياز دارند (دوره كمون) و از طرفي حداقل ميزان دز آلودگي فقط يك ارگانيزم است كه در فاضلابهاي خام ميزان قابل توجهي از اين انگلها وجود داردكه مهمترين اين عوامل عبارتند از :

آسكاريس لومبريكوئيدس(Ascaris lumbricodes ) ، كرم قلابدار آنكيلوستوماديودنال (Ancylostoma duodenale) ، تريكوريس تريكوريا (Trichuris trichiura ) ، كرمهاي نكاتورامريكانوس ، شلاقي و گرد.

آسكاريس لومبريكوئيدس ، عفونت روده كوچك است و بيشتر در ميان كودكان شايع ميباشد . اين انگل غالبا” از راه مدفوع دفع شده به فاضلاب انتقال مي يابد و پس از آبياري مزارع بوسيله فاضلاب آلوده ، خاك و سبزيجات را آلوده مي نمايد . اين عفونت در ميان افراد شاغل در مزارع بيشتر مشاهده شده است .

گروه چهارم

بيماريهاي عفوني ناشي از كرمهاي نواري تنياساژيناتا (Taenia saginata ) و تنياسليوم ((Taenia solium ميباشند كه به ميزبان واسط گاو يا خوك نيازمندند و انسان از طريق خوردن گوشت نپخته اين حيوانات آلوده به بيماري مبتلا مي شود. عوارض اين بيماريها در انسان دل درد و سوء هاضمه است و همچنين باعث لاغر شدن انسان نيز ميگردند. به لحاظ اپيدميولوژيكي تخم اين انگلها مقاوم بوده و داراي دوره كمون نيز مي باشند .

گروه پنجم

بيماريهاي عفوني ناشي از كرمهاي مرتبط با آب كه به يك يا دو ميزبان حد واسط در آب نيازمندند ، ميزبان اوليه كه عامل در آن بطور جنسي تكثير مي يابد، حلزون است و اگر ميزبان دوم نيز وجود داشته باشد، ممكن است يك ماهي يا ماكروفيت آبي باشد و استفاده از فاضلاب در كشاورزي چندان به اين امر مربوط نيست . مكانيزم انتقال تعدادي از اين بيماريها يك معيار سنجش زيست محيطي براي كنترل تصفيه مؤثر مدفوع فاضلابها مي باشد .( خاک و مواد آلی تاليف: مهندس عباسعلي منيعي)

منابع :

1- خا ك شناخت تاليف: دونالد ن . مانس

ترجمه: دكتر غلام حسين حق نيا

2- زراعت عمومي تاليف: مهندس محمد علي رستگار

3- زراعت ديم ترجمه وتدوين: سيد مجيد هاشمي نيا

4- خاک و مواد آلی تاليف: مهندس عباسعلي منيعي

²– Compaction

¹– Casagrand

[3]- Plate sinkage test

[4] -Confined compression test

³– Oedometer

ادامه مطلب

خاک مواد عالی