کودهای زیستی یا بیولوژیک در زراعت ارگانیک

کودهای زیستی

کودهای زیستی مواد حاصلخیز کننده ای که شامل تعداد کافی از یک یا چند گونه از ارگانیسمهای مفید خاکزی که در بستری از مواد نگهدارنده قرار دارند گفته می شود.

به عبارت دیگر این نوع کودها که حاوی گونه های میکروبی مؤثر برای تأمین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه هستند، بازده تولید در واحد سطح را افزایش می دهند.

میکروارگانیسم های موجود در کودهای زیستی عناصر غذایی را به مواد غذایی قابل استفاده برای گیاه تبدیل می کنند. تبدیل این عناصر به مواد غذایی مورد نیاز گیاه فرآیند بیولوژیکی است که توسط این میکروارگانیسم ها انجام می شود.

اگرچه تنش های محیطی بلندمدت همچون خشکی، افزایش دمای یخبندان و غرقاب بودن زمین برای مدت زمان طولانی و همچنین استفاده بی رویه از سموم شیمیایی و عدم حضور گیاه میزبان مناسب به مدت طولانی سبب کاهش جمعیت میکروارگانیسم های مفید در خاک آن منطقه می شود، اما می توان سرایند را به گونه ای تحت کنترل قرار داد که جمعیت این گروه از شکروارگانیسی ها در خاک افرای بافته و بتوان از آنها برای تولید کودهای زیستی استفاده کرد.

کودهای بیولوژیک یا زیستی که نسل جدیدی از کود های موجود میباشند در حقیقت حمکرو ارگانیسم های مفیدی هستند که در تغذیه گیاهان نقش همزیستی داشته و به تشیپت و جذبه بهتر حاضر کمک میکند.

کودهای زیستی ریزاندامگان هایی ( های میکروارگانیسم هایی) هستند که قادرند عناصرغذایی خاک را در یک فرایند دستی تبدیل به مواد مغذی همچون ویتامین ها و دیگر مواد معدنی کرده و به ریشه خاک برساند.

مصرف کودهای زیستی کم هزینه ترهستند و در اکوسیستم آلودگی به وجود نمی آورد. کودهای زیستی مواد نگهدارنده میکروارگانیسم های سودمند خاک میباشند.

با توجه به نوع میکروارگانیسم هایی که از آنها برای تولید کودهای بیولوژیک استفاده می شود کودهای زیستی را در گروه های کودهای بیولوژیک باکتریایی، قارجی. جلبکی واکتینومیستها طبقه بندی می کنند؛ این در حالی است که چگونگی عملکرد هر یک از میکروارگانیسمها نیز متفاوت است.

تثبیت کننده های ازت مولکولی یکی از رایج ترین انواع کودهای زیستی هستند. مکانیسم عمل میکروارگانیسم های موجود در این نوع کود سبب افرایش ازت موجود در خاک می شود.

قارچهای مایکوریزا یکی از دیگر انواع کودهای زیستی هستند. این قارچها با ریشه برخی از انواع گیاهان همزیستی کرده و تغییرات مفیدی را ایجاد می کنند که سبب افزایش جذب مواد غذایی از ریشه گیاه خواهد شد.

میکروارگانیسم های حل کننده فسفات نیز فسفات نامحلول خاک را به فسفر محلول و قابل جذب توسط گیاه تبدیل می کنند.

باکتری های ریزوسفر نیز یکی از انواع کودهای زیستی هستند که محرک رشد گیاه هستند، علاوه بر این، برخی از میکروارگانیسم ها نیز مواد آلی زاید خاک را به کمپوست تبدیل می کنند که به عنوان یک منبع غذایی مفید مورد استفاده گیاه قرار می گیرد.

برخی از کرم های خاکی که در تولید هوموس از آنها استفاده می شود نیز نوعی کود زیستی محسوب می شوند که نوعی کود کمپوست به نام ورمی کمپوست تولید می کند.

باکتری های تتبیت کننده ازت از رایج ترین کودهای میکروبی عرضه شده در سطح وسیع تجاری هستند و معمولا در تحقیقات علمی برای بررسی تأثیر کودهای زیستی از ریزوبیوم ها در همزیستی با لگومینوزها استفاده می شود 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.

بررسی های 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 استندد شود.

جالب است بدانید سپس از ۸۳ درصد از گیاهان دو لپه ای و حدود ۷۰ درصد از گیاهان تک لپه ای 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 انسان ها و دیگر موجودات زنده را به همراه داشته است.

بنابراین به نظر می رسد برای دستیابی به توسعه پایدار در کشاورزی و تحقق اهداف و سیاست های پیش بینی شده در راستای دستیابی به کشاورزی پایداراستفاده از راهکاری مناسب برای تأمین نیازهای غذایی گیاه به کمک موجودات زنده ساکن خاک ضروری خواهد بود که استفاده از کودهای بیولوژیک می تواند راهکار موثری برای این کار باشد .

مطالعات انجام شده نشان می دهد مصرف کودهای بیولوژیک در کشاورزی قدمتی بسیار طولانی دارد. در گذشته تولید کنندگان محصولات کشاورزی برای تقویت زمین های کشاورزی، گیاهی از تیره الگومینوز را کشت می کردند و بر این باور بودند که با کشت این گیاه میزان حاصلخیزی خاک افزایش پیدا می کند.

بدون تردید استفاده از کود زیستی می تواند اثرات مطلوبی برای گیاه و خاک به همراه داشته باشد. در بسیاری از نوشته های تاریخی نیز کاشت گیاهانی نظیر شبدر و باقلای مصری به عنوان تقویت کننده خاک مورد تأیید قرار گرفته است.

در حقیقت کود بیولوژیک، ماده نگهدارنده میکروارگانیسم های مفید، خاک است که به صورت متراکم و به تعداد بسیار زیاد در یک محیط کشت تولید شده است. این نوع کود معمولا به صورت بسته بندی شده در اراضی کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد.

اگرچه هدف اصلی از مصرف کودهای بیولوژیکی، تقویت حاصلخیزی خاک و تامین نیازهای غذایی گیاه است. اما بدون تردید استفاده از این نوع کود می تواند اثرات مطلوبی برای گیاه و خاک به همراه داشته اند.

نخستين 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.

ارگانیسم هایی که در تولید کودهای بیولوژیک از آنها استفاده می شود معمولا از خاک گرفته شده و پس از تکثیر و پرورش در شرایط آزمایشگاه و در محیط های کشت مخصوص به صورت پودرهای بسته بندی شده و آماده مصرف می شوند.

کود بیولوژیک از توباکتریکی از بهترین و موثرترین گونه های بیولوژیک تامین کننده 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 می شود و با ترشح هورمون رشد اکسین رشد و توسعه ریشه و قسمت های هوایی گیاه را افزایش داده و در نتیجه موجب افزایش میزان محصولی در واحد سطح می شود .

علاوه بر این باکتری های موجود در کودهای بیولوژیک ازتوباكتر با توشح انواع آنتی بیوتیک ها، سیانید هیدروژن و… از تهاجم بسیاری از عوامل بیماری زای خاکزی به ریشه گیاه جلوگیری می کند.

کار اصلی تثبیت کننده های ازت 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 وبه همین علت باید این ازت را به ازت معدنی تبدیل کرد .

اگر تثبیت ازت موجود در هوا در کارخانه های تهیه کودهای شیمیایی انجام شود نه تنها به هزینه و انرژی بسیاری نیاز خواهد داشت، بلکه پیامدهای زیست محیطی نامطلوبی را نیز به همراه می آورد.

اما اگر تثبیت ازت به کمک موجودات ذره بینی موجود در خاک و با مکانیسم مشابه عملکرد کارخانه های تهیه کودهای شیمیایی انجام شود، علاوه بر کاهش هزینه ها میزان کیفیت محصول نیز افزایش خواهد یافت .

برای انتخاب باکتری های سبز از میان گونه های مختلف این باکتری آزمایش های متعددی در شرایط آزمایشگاهی، گلخانه و مزارع و با همکاری زیست شناسان انجام شده است. این باکتری به طور متوسط ۳۰ تا ۳۵ کیلوگرم از ازت جوی در هر هکتار از خاک زراعی را تثبیت می کند.

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 باکتری های سبز در خاک باید مقداری کود آلی به خاک اضافه کرد بر اساس بررسی های انجام شده، در سطح جهانی، مجموع مقدار ازتی که طريق تثبیت بیولوژیک به خاک افزوده می شود حدود ۱۷۵ میلیون تن در سال برآورد شده است.

طی چند دهه اخیر به علت افزایش جمعیت و تقاضای روزافزون برای مواد غذایی، مصرف کودهای شیمیایی به منظور افزایش مقدار تولید در واحد سطح بدشت افزایش یافته است، که علاوه بر افزایش هزینه های تولید پیامدهای نامطلوبی در افزایش آلودگی منابع آب و خاک نیز به همراه داشته است.

همچنین مصرف بی رویه کودهای شیمیایی موجب عدم تعادل عناصر و مواد غذایی موجود در خاک، کاهش بازده محصولات کشاورزی و به خطر افتادن سلامت انسان ها و دیگر موجودات زنده خواهد شد.

به همین علت امروزه استفاده از کودهای زیستی با منشاء باکتری، قارچ، جلیک یا دیگر موجودات خاکزی مورد توجه قرار گرفته شده است که مکانیسم عمل آنها قابلیت جذب عناصر غذایی گیاه در خاک را افزایش می دهد.

کودهای بیولوژیک نه تنها از مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی برخوردارند، بلکه علاوه برایجاد و حفظ پایداری منابع موجود در خاک، توان تولید در بلندمدت را افزایش داده و آلودگی های زیست محیطی را کاهش می دهند.

کودهای بیولوژیک منشا طبیعی دارند و معمولا از خاک تهیه می شوند، بنابراین سبب بهبود ساختمان خاک، افزایش محصول و کاهش آلودگی ناشی از مصرف کودهای شیمیایی و در نتیجه کاهش بیماریا خواهند شد.

با توجه به سازگاری میکروارگانیسم ها با شرایط محیط و اقلیمی با تولید کود بیولوژیک از باکتری های غیر بومی که از مناطقی با ویژگی های اقلیمی متفاوت نسبت به شرایط داخلی کشور به دست آمده اند از کارایی مطلوبی برخوردار نخواهند بود.

بنابراین استفاده از باکتری های بومی که با شرایط زیستی کشور سازگار هستند در تولید کودهای بیولوژیک مناسب تر خواهند بود.

تولید محصولات غذایی با کیفیت که محصول کودهای بیولوژیک است نه تنها سبب رضایت خاطرمصرف کنندگان خواهد شد، بلکه سلامت آنها را نیز تضمین خواهد کرد.

باتوجه به آنچه گفته شد می توان نتیجه گرفت مصرف کودهای بیولوژیک نه تنها نیازهای گیاه را به خوبی تأمین خواهد کرد، بلکه سبب بهبود کیفیت محصولات کشاورزی و در نتیجه سلامت مصرف کنندگان خواهد شد.

عوامل کاهش جمعیت ریزجانداران خاک

١- تنش های محیطی بلند مدت ( خشکی – حرارت زیاد و یخبندان – غرقاب، ….)

۲- استفاده بی رویه از سموم شیمیایی

3- عدم حضور گیاه میزبان مناسب به مدت طولانی

دسته بندی با توجه به نوع میکروارگانیسم ها کودهای زیستی

-ریز اندامگان کارا (میکروارگانیسم های سودمند)

۲-کودهای زیستی باکتریایی (ریزوبیوم – ازتوباکتر – ازوسپريليوم و …)

۳-کودهای زیستی قارچی (میکوریزا)

۴- کودهای زیستی جلبکی (جلبکهای سبز – آبی و آزولا)

۵- کودهای زیستی اکتینومیستها (فرانکیا)

نخستین کود بیولوژیک با نام تجارتی نیتراژین تولید شد که در اواخر قرن 19 مورد استفاده قرار گرفت . ارگانیزم هایی که در تولید کودهای بیولوژیک مورد استفاده قرار می گیرند عمدتا از خاک جداسازی می شوند.

در شرایط آزمایشگاه در محیط های کشت مخصوص تکثیر و پرورش پیدا می کنند و بعد به صورت پودرهای بسته بندی شده و آماده، مصرف می شوند .

دسته بندی کودهای بیولوژیک

الف – با توجه به نوع میکروارگانیسم ها، کودهای زیستی را می توان ، به صورت زیر طبقه بندی کرد:

1- کودهای زیستی باکتریایی (ریزوبیوم، از توباکتر، آزوسپریلیوم و …)

۲- کودهای زیستی قارچی (میکوریزا)

٣- کودهای زیستی جلبکی (جلبک های سبز، آبی و آزولا)

۴- کودهای زیستی اکتینومیست ها (فرانکیا)

ب – با توجه به اعمالی که میکروارگانیسم ها انجام می دهند کودهای زیستی به شرح زیر تقسیم بندی می شوند:

١- تثبیت کننده های ازت مولکولی

۲- قارچ های میکوریزا

۳- میکروارگانیسم های حل کننده فسفات های نامحلول

۴- باکتری های ریزوسفر محرک رشد

۵- میکروارگانیسم های تبدیل کننده مواد آلی زاید به کمپوست

۶- کرم های خاکی تولید کننده ورمی کمپوست

کودهای بیولوژیک

نخستين کود بیولوژیک با نام تجارتی نیتراژین تولید شد که در اواخر قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفت .ارگانیزم هایی که در تولید کودهای بیولوژیک مورد استفاده قرار می گیرند عمدتا از خاک جداسازی می شوند.

در شرایط آزمایشگاه در محیط های کشت مخصوص تکثیر و پرورش پیدا می کنند و بعد به صورت پودرهای بسته بندی شده و آماده، مصرف می شوند.

کودهای بیولوژیک با توجه به اعمالی که میکروارگانیسم ها انجام می دهند به چند دسته تقسیم می کنند.

1- تثبیت کننده ازت هوا

2- قارچ های سیکوریزی که با ریشه بعضی از گیاهان ایجاد همزیستی کرده و اثرات مفیدی بیان می کند.

3- میکرو ارگانیزم های حل کننده فسفات که فسفات نامحلول خاک را به فسفر محلول و قابل جذب گیاه تبدیل می کنند.

4- اکسید کننده گوگرد (تیو باسیلوس)، کودی که دارای باکتری تیوباسیلوس بوده و باعث اکسایش بیولوژیکی گوگرد می شود.

5- کرم های خاکی، در تولید هوموس مورد استفاده قرار می گیرند و نوعی کود کمپوست به انتم ورمی کمپوست (vermi compost) تولید می کنند.

تثبیت کننده های ازت مولکولی

باسابقه ترین و در حال حاضر رایج ترین انواع کودهای زیستی مربوط به تثبیت کننده ازت است که در سطح جهانی مجموع مقدار ازتی که از این طریق به خاک اضافه می شود حدود ۱۷۵ میلیون تن در سال بر آورد شده است.

در چند دهه اخیر با توجه به افزایش جمعیت و تقاضای روز افزون برای مواد غذایی از کودهای شیمیایی به عنوان ابزاری برای نیل به حداکثر تولید در واحد سطح استفاده بی رویه شده که از جمله زیان ها و پیامدهای آن علاوه بر اتلاف سرمایه و خسارت مالی، شامل آلودگی منابع آبی و خاک، به هم خوردن تعادل عناصرغذایی خاک، کاهش دارنده محصولات کشاورزی در اثر کمبود یا سمی بودن عناصر، تجمع مواد آلاینده نظیر نیترات در اندام های مصرفی محصولات زراعی و بطور کلی به خطر افتادن حبات و سلامتی تان ها و سایر موجودات زنده بوده است.

امروزه رایج ترین کودهای میکروبی عرضه شده در سطح وسیع تجارتی مربوط به باکتری های تثبیت کننده ازت و مهمترین آنها مورد توجه برای استفاده های علمی شامل ریزوبیوم ها در همزیستی با لگومینوزها، فرانکیا با انواعی از گیاهان چوبی غیر لگومینوز، آزوسپريليوم برای غلات و سیانو باکترها به حالت آزاد و با همزیست با آزولا برای شالیزارها می باشد.

ارزش کود بیولوژیک

١- تغذیه ای و شیمیایی از نظر میکروارگانیسم خاک)

٢- خواص فیزیکی،

٣- بهبود خواص بیولوژیک

این نوع کود وقتی به خاک داده می شود مانند یک کود NPK عمل می کند (۲۵ درصد – ۵ درصد – ۲۵ درصد)، یعنی برای هر مقدار، ۲۵ کیلوازت و ۵ کیلو پتنتاكسید فسفر و ۲۵ کیلو پتاس فورا در اختیار گیاه قرار می دهد ولی مهم تر آن است که همین فورا در اختیار گیاه قرار می دهد ولی مهم تر آن است که همین مقدار ازت و پتاسیم و ۲۰ کیلو پنتا اکسید فسفر نیز در طول مدت طولانی به تدریج ازاد و اماده ی جذب گیاه می شود.

غیر از سه عنصر پر مصرف اصلی، مقادیر چشمگیری از عناصر دیگر از جمله منیزیم و گوگرد و آهن و روی و مس و بر و … در اختیار گیاه گذاشته می شود. این کود از نظر تبدیل شدن به کود بیولوژیک در حال حاضر در هیچ کشور دنیا به این روش تولید نمی شود زیرا این نوع کود به صورت باکتری های مفید تولید می شود و چون خاک و هوا صورت می گیرد، آب باران در زمین فرو رفته که خود باران نیز دارای مقادیر زیاد نیتروژن است.

به علاوه این نوع کود، فعل و انفعالات و گالانسی از جمله باکتری های مفید خاک و موجودات ذره بینی و محیط اطراف خود و تنفس تبادلات اکولوژیکی جانداران ذره بینی را مختل نمی کند و فاقد مواد شیمیایی است و در نتیجه میکروارگانیسم خاک را تقویت می کند و در حاصلخیزی خاک نقش بسزایی دارد.

استفاده از کود بیولوژیک در مدیریت حاصلخیزی خاک در کشاورزی ارگانیک

در دنیا هر ساله علیرغم مصرف سموم و مواد شیمیایی در کشاورزی نه تنها خسارت ها کمتر نشده بلکه سطوح آلودگی افزایش یافته و فرایند تولید با مشکل روبرو شده است.

در سال ۱۹۹۸ حدود ۳۶۵ تن کود شیمیایی در جهان در سطحی معادل 4/1 میلیون هکتار (حدود دو برابر مساحت قاره اقیانوسیه) مورد استفاده قرار گرفته است.

در حالی که این رقم در سال ۱۹۶۱ معادل ۱۰۰ میلیون تن بوده است که در ۵۰ سال اخیر با رشد بی سابقه ای روبرو شده است و هر ساله نیز انواع جدیدتر کودهای شیمیایی با فرمولاسیون ها و درصد متفاوت عناصر غذایی معرفی می شوند.

استفاده از ریزجانداران خاکزی به منظور افزایش رشد و تولید گیاهان نیز از اوایل قرن بیستم میلادی ابتدا در آمریکا و روسیه و سپس در کشورهای دیگر آغاز شد، ولی به دلیل اثرات سریع و آنی کودهای شیمیایی، سهولت در کاربرد و قیمت ارزان کودهای بیولوژیک مورد استقبال قرار نگرفتند و برای مدت زیادی به بوته فرامو سپرده شدند.

در سی سال اخیر به دلیل آشکار شدن اثرات سوء مصرف بی رویه کودهای شیمیایی و قیمت رو به افزایش آنها مجددا استفاده از کودهای کودهای بیولوژیک در کشاورزی مطرح شده است.

کشاورزی ارگانیک در ساده ترین تعریف عنوان کشاورزی بدون افزودن مواد شیمیایی تعریف شده است و بر اساس آن مزرعه به عنوان یک موجود زنده در نظر تهیه می شود.

این تعریف بدان معنا نیست که کشاورزی ارگانیک قطعا کشاورزی بدون مواد شیمیایی باشد، زیرا ما در جهانی زندگی می کنیم که در آن مواد شیمیایی مصنوعی در خاک، آب و هوا وجود دارد.

کشاورزی ارگانیک یک سامانه مدیریت تولیدی جامع نگر است که موجب بهبود سلامت کشت بوم از طریق حفظ و تقویت تنوع زیستی، چرخه های زیستی و فعالیت زیستی خاک میشود.

در کشاورزی ارگانیک مواد مشتق از ریزموجودات، گیاهان و جانوران، اساس برنامه باروری خاک را تشکیل می دهد.

بر این اساس استفاده از کودهای بیولوژیک می تواند به عنوان یکی از روش های موثر در افزایش عملکرد گیاه در اختیار کشاورزان قرار گیرد.

امروزه تولید و مصرف محصولات ارگانیک طرفداران بسیاری را در سراسر جهان پیدا کرده است، زیرا مصرف کنندگان از اهمیت مصرف این محصولات آگاهی یافته اند.

کشاورزی ارگانیک بر پایه اصول خاصی بنا نهاده شده که آشنایی با این اصول جهت درک بهتر کشاورزی ارگانیک ضروری است این اصول اساس رشد و توسعه کشاورزی ارگانیک را ایجاد کرده است و زمینه بهبود و ارتقای جهانی کشاورزی را باعث می شوند.

به دلیل نیاز روزانه مردم به تغذیه، کشاورزی از مهم ترین و بیشترین فعالیت های سر از ابتدا تا به حال و در آینده خواهد بود.

تاریخ، ارزش های اجتماعی و فرهنگی ورزی را احاطه کرده است.

به کار بردن اصول در روش های کشاورزی به داشتن احساس مسئولیت گسترده در حمایت از خاک، آب، گیاهان و حیوانات و مدل های تولید و فراوری و توزیع غذا و سایر کالاها است و اعتقاد به اینکه زندگی های انسانی وابستگی شدیدی به پویایی باغات و مزارع دارند و آنها میراثی ارزشمند برای نسل های آینده هستند.

قارچ های میکوریزا و میکروارگانیسم های حل کننده فسفات

یکی از پایه های اساسی کشاورزی پایدار، استفاده کارآمد از کودهای شیمیایی و به ویژه کودهای فسفاته است. این کودها دارای تحرک کمی در خاک بوده و طی واکنش هایی با عناصر خاک (ترکیب فسفات با کلیسم، منیزیم، آهن، روی و …) به صورت نامحلول در آمده و بازده مصرفی آنها کاهش می یابد.

بنابراین باید در مدیریت استفاده از کودهای فسفاته تجدید نظر صورت گرفته و به روش های نوین مانند روش های بیولوژیک توجه بیشتری شود. تحقیقات انجام شده در داخل و خارج کشور بر روی قارچ های میکوریزا و نیز میکروارگانیسم های حل کننده فسفات، نشان دهنده کارایی بالای روش های بیولوژیک در افزایش فسفر قابل جذب گیاهان است.

قارچ های میکوریزا که در همزیستی با انواع مختلف گیاهان به اجرای نقش می پردازند، کارایی و توانایی بسیار بالایی از نظر تامین فسفر مورد نیاز گیاه نشان داده، به طوری که سایر فواید مهم حاصل از همزیستی میکوریزایی مانند جذب بیشتر بعضی از عناصر پر مصرف و کم مصرف (به عنوان مثال، افزایش جذب ازت، پتاس، کلسیم، منیزیم، منگنز، آهن) جذب بهتر آب، تولید هورمون های محرک رشد گیاه و بالاخره پتانسیل مقابله با عوامل بیماری زا ریشه، تحت الشعاع مسئله جذب فسفر توسط آنها قرار گرفته است.

این قارچ ها به درون سلول های کورتکس راه یافته و سپس با استفاده از مواد فتوسنتزی ریشه به سرعت تکثیر و با گسترش ریشه ی خود به درون خاک، جذب عناصر غذایی و به ویژه فسفر را افزایش می دهند.

در حال حاضر بعضی از انواع این قارچ ها به صورت تجاری تولید و برای تلقیح خاک نهالستان ها و خزانه های کشت گیاهان مختلف مورد استفاده هستند و امکان تولید انبوه انواع امور برای گیاهان زراعی در دست بررسی است.

مهم ترین قارچ های اندومیکوریزا (وزیکولار ارياسكولار) از رده زیگوسیت ها و راسته Glonales است که به طور همزیست با ریشه بسیاری از گیاهان زراعی، غلات و حبوبات فعالیت داشته و اثر کیفی مثبت در تغذیه فسفری گیاه میزبان، به ویژه در خاک های با مقدار فسفات قابل جذب کم دارند.

قارج های اکتومیکوریزا عمدتا از جنس های Boletus و Tricholoma در ریشه، درختان کاج نیز نقش مهمی در تغذیه و رشد درختان دارند.

به طور کلی اگرچه اثرات قارچ های میکوریزا بر روی رشد گیاه میزبان و جذب عناصر غذایی بر حسب نوع خاک ونوع قارچ همزیست متفاوت است اما در هر حالت مثبت و معنی دار است.

در ضمن تحقيقات نشان داده که در اکثر موارد بین قارچ های میکوریزا و باکتری ریزوبیوم یک اثر سیزژیستی در تثبیت ازت و افزایش وزن غده های ریشه ای در گیاه وجود دارد.

اما میکروارگانیسم های حل کننده فسفات (PSM) به صورت ساپروفیت در منطقه ریشه (ریزوسفر) فعالیت کرده و با مصرف ترشحات ریشه، ترکیبات نامحلول قابل جذب گیاه در می آورند.

این میکروارگانیسم های ازادزی به صورت کودهای میکروبی فسفاته در سطح تجارتی عرضه شده اند که هر چند کارایی میکوریزا را ندارند ولی اثرات سیزژیستی حاصل از تلقيح مشترک آنها مورد توجه قرار گرفته است.

بررسی فراوانی نسبی میکروارگانسیم های حل کننده فسفات در خاک های نواحی مختلف کشور نیز نشان می دهد که قارچ ها 46/75، باکتری ها ۴۰/۳ و اکتینومیست ها 12/99 درصد کل PSM فعال را در خاک های ریزوسفری به خود اختصاص داده اند .

با توجه به مصرف سالانه نزدیک به یک میلیون تن کود دی آمونیوم فسفات در ایران، بازده پایین کودهای فسفاته رد خاک های آهکی کشور و همچنین پیامدهای حاصل از زیاده روی در مصرف این کودها آلودگی آب های سطحی با ذرات خاکی غنی از فسفر و یا کاهش عملکرد گیاهان در نتیجه کم شدن جذب روی و آهن و یا تجمیع بیش از حد بور، منگنز و یا مولیبدون در گیاهان ) شایسته است که در زمینه ی تامین فسفر مورد نیاز گیاهان از طریق کودهای میکروبی فسفاته توجه بیشتری صورت می گیرد.

تحقیقات انجام شده بر روی گندم آبی در نقاط مختلف کشور بیانگر اقتصادی بودن تولید و استفاده زا آنها به جای کودهای شیمیایی فسفاته است. فسفر از عناصر اصلی مورد نیاز گیاه بوده و یکی از مهمترین عناصر در تولید محصول می باشد .

این عنصر در ساختمان هسته و غشاء سلولی نقش ویژه دارد، فسفر در بافتهای گیاهی بسیار اندک (حدود 0/2 درصد) بوده و تقریبا یک دهم میزان نیتروژن و یا پتاسیم می باشد در فقدان همین میزان اندک فسفر و کم شدن مقدار آن، فعل و انفعالات سوخت و ساز ، نظیر تبدیل فسفر به نشاسته متوقف شده و نهایتا در اثر تجمع مواد معدنی، رنگدانه آنتوسیانین در برگ تشکیل می گردد.

مصرف بی رویه کودهای فسفره، گذشته از هزینه های ارزی گزاف خرید کود از خارج کشور، اثرات زیانباری را نیز در پی داشته است.

از جمله مسمومیت بی رویه ناشی از جذب بیش از حد فسفر معدنی و بالا رفتن غلظت آن در بافت های گیاهی و به هم خوردن تعادل عناصر غذایی، کاهش عملکرد محصول، تجمع بور در گیاه در حد سمی، کاهش جذب مس، غیر متحرک شدن آهن در خاکی ممانعت از جذب آهن توسط ریشه، مختل کردن متابولیسم روی درون گیاه، کاهش میکوریزایی شدن ریشه، آلودگی خاک به کادمیوم، تنزل کیفیت محصول ، آلودگی آبها به فسفر را نام برد.

باتوجه به مسائل ذکر شده، تجدید نظر در استفاده از کودهای شیمیایی فسفاته و به کار بردن روش های نوین مانند استفاده از کودهای بیولوژیک ضروری است. مهمترین باکتریهای حل کننده فسفات از جنس سودوموناس و باسیلوس و از قارچها جنس های اسپرژیلوس و پنی سیل می باشند.

نتایج حاصل از مصرف کود میکروبی فسفر در مقایسه با کود سوپر فسفات تریپل در مورد ذرت، سویا و گندم موید اثرات رضایت بخش این کود می باشد.

بطوریکه مشخص گردیده کود میکروبی فسفاته، نه تنها بازده جذب کود را بالا می برد، بلکه باعث افزایش قابل ملاحظه عملکرد نیز می گردد.

میکرو ارگانیسم های حل کننده فسفات بصورت ساپروفیت در منطقه ریشه ( ریزوسفر) فعالیت نموده و با مصرف ترشحات ریشه ترکیبات نامحلول فسفات ( مانند تری کلسیم فسفات ) را بصورت محلول قابل جذب گیاه در می آورند.

این میکروارگانیسم ها با تولید و ترشح اسید های عالی اعم از مالیک، سوکسینیک، پیروپیونیک، لاکتیک، سیتریک، کتوگلونیک، در حلالیت فسفاتهای معدنی و کیم محلول موثر می باشند و بعلاوه بسیاری از آنها با تولید آنزیم فسفاتاز آزاد شدن فسفر از ترکیبات آلی فسفر دار را موجب می شوند.

باکتری های ریزوسفری مولد سیدروفور

این باکتری ها به عنوان ریزوباکتری های افزاینده رشد گیاه توصیف می شوند. این گروه از حاصلخیز کننده ها با تولید ترکیب های آلی خاص که قادر به تشکیل کلات با آهن فریک هستند می توانند در کنترل مقدار آهن قابل جذب در ریزوسفر موثر باشند.

این باکتری ها بیشتر از جنس پسودوموناس بوده اما فهرست انواع دیگر آنها در حال گسترش است. ثابت شده که تولید و ترشح سیدروفورهایی مانند ریزوباکنین می تواند در شرایط کمبود آهن محیط، در قابلیت جذب آن برای الگومینوزها موثر باشد.

همچنین تحقیقات نشان میدهد که باکتری ریزوبیوم تریفولی در گره های ریشه شبدر علاوه بر تثبیت ازت خاک (گاهی تا Kg/ha170 در سال) توانایی تولید سیدروفور داشته و تلقیح آنها به گیاه میزبان می تواند به طور چشمگیری در قابلیت جذب آهن خاک موثر باشد.

به هر حال، اگر چه تلقیح گیاهان با این قبیل ریزوباکترها بیشتر در سطح برنامه های تحقیقاتی انجام شده، اما نتایج رضایت بخشی که به همراه داشته امکان کاربرد وسیع آن را امید بخش جلوه می دهد.

گروه دیگر باکتری های ریزوسفری به عنوان عامل بیوکنترل مورد توجه قرار گرفته اند. به عنوان مثال برخی از سویه های ریزوبیوم می توانند با تولید متابولیت های سمی (ریزوبیوتوکسین) از ایجاد بیماری های ریشه توسط قارچ هایی مانند فیتوفتورا و ریزوکتونیا جلوگیری کرده و در حفظ سلامت گیاه موثر واقع شوند.

باکتری های ریزوسفری مواد سیدروفور بعنوان ریزوباکتری های افزاینده رشد گیاه توصیف می شوند. این گروه از حاصلخیز کننده ها با تولید ترکیبات آلی خاص که قادر به تشکیل کلات با آهن فریک هستند و می توانند در تامین این مورد نیاز موثر باشد.

سیدروفورهای میکروبی مولکولهای آلی نسبتا درشتی هستند که میل ترکیبی شدیدی برای پیوند، شدن با ۳۰ Fe دارند و نوعی کلات آهن قابل جذب فراهم میکنند. این باکتریها بیشتر از جنس پسودوموناس بوده اما لیت انواع دیگر آنها در حال گسترش است.

ثابت شده است که تولید و ترشح سیدروفورهایی مانند ریزوباکتین می تواند در شرایط کمبود آهن محیط در قابلیت جذب آن برای لگو مینوزها موثر باشد، همچنین مشخص شده است که باکتری ریزوبیوم تريفولی در گره های ریشه، شبدر علاوه بر تثبیت ازت خاک توانایی تولید سیدروفور داشته و تلقیح آنها به گیاه میزبان می تواند به طور چشمگیری در قابلیت جذب آهن خاک موثر باشد.

گروه دیگر باکتریهای ریزوسفری به عنوان عامل بیو کنترل مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال برخی از سویه های ریزوبیوم می توانند با تولید متابولیت های سمی ( ریزوبیوتوکسین ) از ایجاد بیماری ریشه توسط قارچهای مانند فیتوفتورا و ریزوکتونیا جلوگیری کرده و در حفظ سلامتی گیاه موثر واقع شوند.

نقش های مفید باکتریهای ریزوسفری

1-تولید هورمون های رشد گیاه که نتیجه آن بهبود جذب آب و عناصر غذایی توسط گیاه است.

۲-تاثیر روی بهبود جوانه زنی و ظهور گیاهک. این تاثیر روی دانه گیاهانی مانند سویا و کلزا پس از تلقیح با پسودوموناس در کانادا گزارش شده است.

3-تاتیر سینرژیستی با ریزوبیوم ها: مشاهده شده است که بذر لگوم های مختلف اسلامی که ضمن تلقيح با ریزوبیوم با باکتری های ریزوسفری تلقیح گردد موجب افزایش تعداد غده های ریشه و وزن آنها، همچنین افزایش تثبیت ازت و بالا رفتن تولید محصول گیاهان لگومینوز شده است.

4- تولید بذر ترکیب های آنتی بیوتیک مانند باکتریوسین ها برای حذف عوامل بیماریزا و نیز تحریک ژن های دفاع گیاه برای فعال شدن مکانیسم های انواع طبیعی.

میکروارگانیسم های تجزیه کننده سلولز

این گروه شامل انواعی از قارچ ها و باکتری ها و یا آنزیم های استخراج شده از آنها است که برای تبدیل سریع تر بازمانده های آلی و تولید کمپوست مورد استفاده قرار می گیرند.

البته از بعضی انواع کرم های خاکی نیز به منظور تولید کمپوست استفاده می شود که به نام ورمی کمپوست خوانده می شود. تولید کود آلى (کمپوست) به شیوه بیوتکنولوژی و از کلیه منابع آلی از جمله زباله های خانگی، ضایعات کشاورزی (باگاس نیشکر، ضایعات پسته و چای، کاه و کلش غلات، سبوس برنج و …) و بازیافت (لجن) فاضلاب های شهری و خانگی و غیره صورت می گیرد.

در تولید کود آلی از اکتیواتورها یا تخمیر کننده های آلی استفاده می شود که شامل قارچ های جنس تریکودرما به عنوان عنصر تلقیح بر روی کمپوست و کود برگی است. گاهی از قارچ های هومیکولا و اسپرژیلوس نیز به عنوان اکتیواتور استفاده می شود.

این قارچ ها می توانند به راحتی و به طور سریع عمل تخمیر و تجزیه سلولز، همی سلولز و لیگنین را انجام داده و در تولید کمپوست بسیار مفید باشند.

یکی از بهترین روش های دفع زباله های شهری تبدیل آن به کمپوست است که علاوه بر کاهش مشکلات بهداشتی و زیست محیطی، نقش مهمی در تولید مواد آلی دارد.

مایه تلقیح های ریزوبیومی

با سابقه ترین و در حال حاضر رایج ترین انواع کودهای زیستی مربوط به تثبیت کننده های ازت است که در سطح جهانی مجموع مقدار از تی که از این طریق به خاک اضافه می شود حدود ۱۷۵ میلیون تن در سال بر آورد شده است.

در چند دهه اخیر با توجه به افزایش جمعیت و تقاضای روز افزون برای مواد غذایی از کودهای شیمیایی به عنوان ابزاری برای نیل به حداکثر تولید در واحد سطح استفاده بی رویه شده که از جمله زیان ها و پیامدهای آن علاوه بر اتلاف سرمایه و خسارت مالی، شامل آلودگی منابع آبی و خاک.

به هم خوردن تعادل عناصر غذایی خاک، کاهش بازده محصولات کشاورزی در اثر کمبود یا سمی بودن عناصر، تجمع مواد آلاینده ( نظیر نیترات ) در اندام های مصرفی محصولات زراعی و بطور کلی به خطر افتادن حیات و سلامتی انسانها و سایر موجودات زده بوده است.

امروزه رایج ترین کودهای میکروبی عرضه شده در سطح وسیع تجارتی مربوط به با باکتری های تثبیت کننده ازت و مهمترین آنها مورد توجه برای استفاده های علمی شامل ریزوبیوم ها در همزیستی با لگومینوزها.

فرانکیا با انواعی از گیاهان چوبی غیر لگومینوز. آزوسر بنیزم برای غلات و سیانوباکترها به حالت آزاد و یا همزیست با آزولا برای شالیزارهاست.

نیتروژن ثبت شده توسط این باکتری ها را حدود ۷۰ تا ۸۵ میلیون تن در سال برآورد کرده اند که حدود ۵۰ درصد از کل نیتروژن تثبیت شده در مقیاس جهانی است و حدودا با میزان مجموع کارخانه های کود شیمیایی برابری می کند.

ارزش اقتصادی این تثبیت معادل ۸۵ میلیارد دلار در سال گزارش شده است. در حالت همزیستی، مقدار نیتروژن تثبیت شده بر حسب گونه و رقم گیاه شرایط خاک و اقلیم متغیر بوده و به طور متوسط برای لگوم های دانه ای حدود ۱۰۰ کیلوگرم و برای انواع علوفه ای حدود ۲۵۰ کیلوگرم در هکتار سال برآورد شده است.

تنوع زراعی با منظور کردن لگومینوزها به خاک به جهت اینکه گیاه از ابتدای رویش مقدار کافی از سویه های فعال و کاملا مؤثر ریزوبیومها را در اختیار داشته باشد، لازم است و برای تأمین چنین منظوری در اکثر خاکهای زیر کشت بویژه در چند حالت زیر استفاده از مایه تلقیح ریزوبیوم ضرورت پیدا می کند (کوچک زاده، ۱۳۸۹).

– نبود ریزوبیوم اختصاصی گیاه به دلیل کشت گونه یا ورايته جدید

– کمبود تعداد ریزوبیوم اختصاصی به دلیل تنش های محیطی

– فراوانی نسبی ریزوبیوم های کم تاثیر و یا بی تاثیر

موفق ترین تجربه کشور در استفاه از مایه تلقیح های ریزوبیومی محدود به اراضی زیر کشت سويا می باشد. در طی چند سال اخیر باکتری Bradlyrhiizobiu Japonicum توسط چند شرکت خصوصی تولید و به کشاورزان عرضه گردیده است.

ازت جزء ساختمان کلروفیل بوده و در اثر کمبود آن گیاه به زودی می گراید که این زردی ابتدا از برگ های پایینی و مسن شروع می شود. کود اوره دارای ۴۶ درصد ازت است.

از ترکیب آمونیاک و گاز کربنیک به دست می آید و در صد ازت آن دو برابر ازت سولفات آمونیوم است. شبدر، قادر به تثبیت ازت از طریق همزیستی با ریزوبیوم است و مصرف کودهای ازتی، جذب فسفر توسط گیاه را افزایش می دهند.

کودهای ازتی به دلیل حلالیت زیاد در نتیجه آبشویی تلف می شوند، بنابراین کودهای ازتی باید هر چه نزدیک تر به زمان کاشت و زمانی که نیاز گیاه بهارت زیاد است، مصرف شود.

معمولا مقداری از کودهای ازته هنگام کاشت و مقداری به صورت سرک و پس از کاشت مصرف می شود . کود ازتی با افزایش میزان شاخ و برگ و تعرق و نازک کردن، اپیدرم حساسیت گیاه به بیماری را افزایش می دهد.

سولفات آمونیوم، دارای ۲۱ درصد ازت و ۲۴ درصد گوگرد است. کود ازتی که پس از گل دادن به غارت داده می شود مقدار پروتئین دانه را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و بدین ترتیب کیفیت نانوایی را بهبود می بخشد.

بیشتر ازت خاک در مواد آلی خاک وجود دارد که به تدریج تجزیه شده و به فرم معدنی در می آیند، وجود دارد که به تدریج تجزیه شده و به فرم معدنی در می آیند. ازت به دو فرم FNH4 و آنیونی NO3- به وسیله گیاهان از خاک جذب می شود.

در گندم مصرف زیادی کودهای ازتی رشد رویشی را افزایش و مقاومت ساقه ها را در برابر عوامل نامساعد جوی کاهش داده، موجبات خوابیدگی بوته ها را فراهم می کند. همچنین برای مقابله مصرف هورمون برای کوتاه کردن ساقه و کاشت گندم های با ساقه قطور و دیواره ضخیم و تاخیر در مصرف کود ازتی نیز موثر است.

ازت یک عامل محدود کننده است، زیرا معمولا میزان ازت خاک کمتر از مقدار مورد نیاز گیاه برای تولید حداکثر محصول است. کمبود عنصر ازت میزان اسید آمینه علوفه را کاهش می دهد.

ازت عنصر اساسی برای ساخت اسید آمینه و پروتئین است. ازت معدنی در خاک به صورت ازت عنصری، ازت نیتراتی، ازت آمونیاکی و ازت آلی وجود دارد. تاثیر ازت در مقاومت گیاه به سرما، مقاومت گیاه را کاهش می دهد، زیرا ازت باعث پر آب شدن سلول ها و نازک شدن دیواره سلولی می شود.

در مناطق پر باران و خاک سبک، مصرف کود ازتته در چند نوبت توصیه می شود زیرا به دلیل بارندگی زیاد و نفوذ پذیری زیاد خاک سبک احتمال شست و شوی ازت در این شرایط زیاد است و باید ازت را در چند نوبت به خاک اضافه کرد.

باکتری های افزاینده رشد گیاه

باکتری های ریزوسفری مواد سیدروفور به عنوان افزاینده های رشد گیاه توصیف می شوند.

این گروه از حاصلخیز کننده ها با تولید ترکیبات آلی خاص که قادر به تشکیل کلات با آهن فریک هستند و می توانند در تامین آهن مورد نیازموثر باشند.

 سیدروفورهای میکروبی مولکول های آلی نسبتا درشتی هستند که میل ترکیبی شدیدی برای پیوند شدن با +Fer(فریک) دارند و نوعی کلات آهن قابل جذب فراهم می کنند.

این باکتری ها بیشتر از جنس پسودوموناس بوده اما انواع دیگر آنها و در حال گسترش است.

ثابت شده است که تولید و ترشح سیدروفورهایی مانند ریزوباکنین می تواند در شرایط کمبود آهن محیط در قابلیت جذب آن برای لگومینوزها موثر باشد.

همچنین مشخص شده است که باکتری ریزوبیوم تریفولی در گره های ریشه شبدر علاوه بر تثبیت ازت خاک توانایی تولید سیدروفور داشته و تلقيح آنها به گیاه میزبان می تواند به طور چشمگیری در قابلیت جذب آهن خاک موثر باشد.

گروه دیگر باکتری های ریزوسفری به عنوان عامل بیوکنترل مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال برخی از سویه های ریزوبیوم می توانند با تولید متابولیت های سمی (ریزوبیوتوکسین) از ایجاد بیماری ریشه توسط قارچ های مانند فیتوفترا و ریزوكتونيا جلوگیری کرده و در حفظ سلامتی گیاه موثر واقع شوند.

میکروارگانیسم های تبدیل کننده مواد آلی زائد به کمپوست

میکروارگانیسم ها شامل انواعی از قارچ ها و باکتری هایی است که برای تبدیل سریع تر بازمانده های آلی و تولید کمپوست مورد استفاده قرار می گیرند.

کمپوست یک کود آلی و حاصل از مجموع تغییر و تبدیل هایی است که روی انواع بازمانده های گیاهی و جانوری در نتیجه توالی فعالیت گروه های مختلف میکروارگانیسم هابه وجود می آید به این ترتیب فرآورده این فرآیند میکروبی می تواند یک کود بیولوژیکی (زیستی) محسوب شود.

تولید کود آلی کمپوست به طریقه بیوتکنولوژیکی و از کلیه منابع آلی از جمله زباله های خانگی، ضایعات کشاورزی (باگاس نیشکر، ضایعات پسته، چای و کاه و کلش غلات، سبوس برنج و …) و بازیافت فاضلاب های شهری و خانگی صورت می گیرد.

در تولید آلی از اکتیواتورها یا تخمیر کننده های آلی استفاده می شود که شامل قارچ های جنس تریکودرها به عنوان عنصر تلقیح بر روی کمپوست و کود برگی است.

گاهی از قارچ های هومیکولا و آسپريلوس نیز به عنوان اکتیواتور استفاده می شود. این قارچ ها می توانند به راحتی و به طور وسیع عمل تخمیر و تجزیه سلولز، همی سلولز و لیگنین را انجام داده و در تولید کمپوست بسیار مفید باشند.

باکتری هایی مانند سلولزموناس وسيتوناگا نیز در تهیه کمپوست موثر هستند. شیرابه زباله نیز تولید می شود که برای تقویت خاک و افزایش عملکرد گیاهان بطور معنی داری موثری است.

تهیه کمپوست از ضایعات کشاورزی نیز حائز اهمیت است به عنوان مثال اگر مقدار کلش برنج به طور متوسط حدود ۵ تن در هکتار باشد با کمپوست کردن آن حدود ۳۰ کیلوگرم ازت، ۵ کیلوگرم فسفر خالص، ۵ کیلوگرم گوگرد، ۷۵ کیلوگرم پتاسیم خالص و ۲۵۰ کیلوگرم سیلیس در هکتار به خاک بر می گردد.

هارمونی کشاورزی ارگانیک و بیوتکنولوژی یکی از مباحث مهمی می باشد که امروزه در کشاورزی به این بحث پرداخته شده است تا امنیت غذایی را مورد بررسی قرار دهند.

امنیت غذایی یک از موضوعات بحث برانگیز است. از یک طرف تخمین های کلی در سال ۲۰۱۰ نشان می دهد که صدها میلیون از افراد با سوء تغذیه مواجه اند، و برای رسیدن به امنیت غذایی در ۲۰۵۰ نیاز به ٪ ۵۰ غذای بیشتر از حال حاضر داریم.

از طرف دیگر زباله های انبوه، دریافت قابل توجه کالری و گوشت در رژیم غذایی وجود دارد. شاید اگر ما غذا را با دقت بیشتر بخوریم و گوشت کمتری مصرف کنیم، تولیدات غذایی فعلی کفایت کند؟

امنیت غذایی یکی از بزرگترین چالش هایی است که جهان با آن مواجه است. انتظار می رود که نیاز جهانی برای برنج در سال ۲۰۲۵ به چیزی حدود ۸۰۰ میلیون تن در سال برسد، میزان تولید جهانی برنج در سال 2003 ، 585میلیون تن بود.

این امر دلالت بر نیاز به افزایش میانگین محصول حال حاضر از ۵ تن در هر هکتار به 5/8 تن هر هکتار دارد. زمین یک منبع در حال کوچک شدن است، بنابراین ما باید غذای بیشتر و بیشتری در زمین های کمتر و کمتر تولید کنیم.

می توانیم محصولات غذایی ارگانیک را با سیستم طبیعی تولید کنیم. اما آیا شما می توانید تصور کنید که چه طور کشاورزی ارگانیک می تواند، انبوهی از محصولات ارگانیک را با سیستم طبیعی تولید کند؟

سیستم طبیعی قادر به تولید انبوه با این حجم نیست، یا دست کم نیازمند صرف هزینه بسیار برای تولید است که منجر به افزایش قیمت محصولات ارگانیک خواهد شد.

با توجه به این امر، باید از راه حل های دیگر استفاده کنیم. آنچه که ما نیاز داریم یک انقلاب همیشه سبز، اما با توسعه پایدار محیط زیست با استفاده از تکنیک های مانند کشاورزی و باغداری ارگانیک است.

ما می توانیم فناوری زیستی را برای بهبود و بهینه سازی کشاورزی سیستم طبیعی در کشاورزی ارگانیک به کار ببندیم. با استفاده از بیوتکنولوژی، مدیریت کشاورزی سهل تر از وابستگی مطلق به سیستم های طبیعی است.

به این ترتیب تولید انبوه به طور موثر با سیستم و نتیجه مشابه و با هزینه کمتر صورت خواهد گرفت. با توجه به تغییرات آب و هوایی و افزایش سطح دریا در اثر گرم شدن کره زمین، زیست فناوری می تواند نقش مهمی در تضمین حفظ تنوع زیستی و ساخت محصولاتی که نسبت به تنش های خارجی مقاوم تر اند ایفا می کند.

مزیت عمده زیست فناوری و تنوع زیستی این است که ژن ها را با کیفیت های مختلف (از قبل مقاومت به شوری و یا خشکی) قابل دسترسی می سازد.

این مسئله با تغییرات آب و هوایی زمین بیشتر اهمیت می یابد. ما نمی دانیم که در زمیند سیل های بیستر، در آینده چه ژنی نیاز خواهد بود، بنابراین نیاز به حفظ ورایته های مختلف است.

بنیاد تحقیقات سومیناتان در هند یک واریته برنج مقاوم به آب دریا با استخراج ژن از گیاه شاه پسند ابی و انتقال آن به گیاه برنج پرورش داده اند. کودهای زیستی با ترکیبات باکتریایی حاصل تحقیقات بیوتکنولوژی است و راه حل خوبی برای سیستم کشاورزی ارگانیک است.

سلول باکتری توسط پوششی پوشیده شده است تا هنگامی که کشاورز از آن در زراعت استفاده کند. در خاک این سلول باکتری با تقسیم سلولی به سرعت رشد می کند و آنها را به سمت ریشه گیاه حرکت می دهد و سیستمی به نام سیمبیوز بین خاک، ریشه، باکتری ها و قارچ ایجاد می شود.

قارچهای میکوریزا

واژه میکوریزا اولین بار از سوی فرانک در سال ۱۸۸۵ ارائه شد. میکوریزا از دو کلمه (Myco) به معنی قارچ و (Rhiza) به معنی ریشه تشکیل شده است.

میکوریزا نشان دهنده مشارکت در همزیستی بین قارچ و ریشه گیاه میزبان می باشد.

در این سیستم قارچ پوشش گسترده ای از رشته های نخ مانند به هم تابیده به نام میسیلیوم را در اطراف ریشه گیاه میزبان تشکیل می دهد در این همزیستی قارچ، قند، اسید های آمینه، ویتامین ها و برخی مواد آلی دیگر را از میزبان دریافت و در مقابل مواد معدنی و فسفات را خاک جذب و در اختیار گیاه قرار می دهد.

اکثر گیاهان قادر به تشکیل سیستم میکوریزایی هستند. بطور کلی ۸۳ درصد از دولپه ای ها و ۷۹ درصد از تک لپه ایها قادر به تشکیل سیستم میکوریزایی هستند.

تعداد محدودی از گیاهان زراعی قادر به تشکیل سیستم میکوریزایی نیستند و بیشتر این گیاهان از خانواده های (Cruciferae) نظير جنس های Brassica، Sinpsis و خانواده Chenopodiaceae جنس Beta و خانواده Polygonaceae جنس Fagopyrum می باشند.

جنبه های زیست شناختی میکوریزا

میکوریزا بر اساس وضعیت قرار گرفتن میسیلیوم های آنها روی ریشه گیاهان میزبان به دو گروه کلی تقسیم می شوند:

الف) میکوریزای بیرونی(Eetomycorrhizae)

این نوع میکوریزاها بیشتر در اکوسیستم های جنگلی که دارای مخلوطی از درختان پهن برگ و سوزنی برگ هستند مشاهده می شود.

در این نوع همزیستی قارچ تولید میسیلیوم انبوه و متراکمی روی سطح ریشه می کند ولی با این نوع قارچ آلوده و با پوشش متراکمی از ریسه قارچ ها پوشیده شده اند و مستقیم با خاک تماس ندارند.

این نوع میکوریزا از راه افزایش سطح جذب ریشه باعث افزایش تحمل به خشکی گیاه میزبان به خصوص در مناطق خشک می شوند.

ب) میکوریزای درونی (Endomycorrhizae)

در این نوع میکوریزا آثار قارچی روی ریشه میزبان قابل مشاهده نیست و از نظر ظاهری فرقی بین ریسه های آلوده و غیر آلوده ندارد.

هیف این قارچ ها از راه تارهای کشنده یا از راه سلول های اپیدرمی ریشه وارد سلول میزبان می شوند.

هیف پس از ورود به سلول میزبان تولید شبکه ای می کند که این شبکه از رشته های نازک دو شاخه ای بنام آربسکول تشکیل شده که دارای ساختاری شبیه اندام های مکنده می باشد.

تبادل متابولیت ها بین قارچ و سیتوپلاسم میزبان از طریق همین مناطق آربسکول ها انجام می گیرد. آربسکول معمولا ۲۰ الی ۴۰ درصد حجم سلول را در بر می گیرند پس از مدتی از بین رفته و هضم می شوند.

انشعابات میسیلیوم های درونی ساختمان های کیسه مانندی با دیواره ضخیم ایجاد می کنند که به آنها وزیکول می گویند.

وزیکول اندام های ذخیره ای مواد غذایی و همچنین شکل پایدار قارچ هستند وجود ساختمان های وزیکول و آربسکول در این نوع میکوریزاها سبب شده است که آنها را قارچهای وزیکولار آربسکولار بنامند.

مراحل تشکیل سیستم میکوریزایی

پس از آن که کلامیدوسپور در محیط مناسبی قرار گرفت جوانه زده و تشکیل میسیلیوم اولیه را می دهد.

اسپور قارچ های همزیست با ریشه گیاهان هنگامی جوانه می زنند که ریشه های گیاهان میزبان تشکیل شده باشند.

ترشح مواد از سطح ریشه گیاه میزبان می تواند جوانه زنی اسپور را تحریک کند و سبب رشد جهت دار سمت ریشه گیاهان میزبان شود.

این مواد همچنین در سرعت رشد و منشعب شدن آن و تشکیل کلاف میسیلیومی تاثیر دارند.

ترشحات ریشه ای میسیلیوم به نوع گیاهان ممکن است مواد فرار، مواد قابل حل در آب و یا مواد متصل به سطح ریشه باشند.

هنگامی که لوله هیف کنار ریشه گیاه میزبان قرار می گیرد تحریک می شود و به سطح ریشه گیاه میزبان می چسبد و در مرحله پایانی هیف در سطح ریشه گیاه میزبان نفوذ می کنند و وارد سلول های ریشه می شوند.

میکوریزا و اثرات تغذیه ای آن در گیاه میزبان

تحقیقات متعدد نشان می دهد که فسفر، ازت، پتاسیم، روی، مس، گوگرد، کلسیم و آهن توسط سیستم میکوریزا جذب می شوند و به گیاه منتقل می شوند.

به طور کلی مکانیسم جذب از طریق افزایش حجم خاک قابل دسترس توسط ریسه های قارچ است. در بین عناصر غذایی بیشترین نقش میکوریزا در جذب فسفر است.

نقش میکوریزا در تغذیه ازت گیاه به دلیل دارا بودن ضریب پخش زیاد آن ناچیز است.

افزایش جذب ازت به وسیله سیستم های میکوریزایی به خصوص در میکوریزاهای بیرونی همزیست با گیاهان جنگلی مشاهده شده است.

هنگامی که فسفر خاک در سطح پایینی باشد سیستم میکوریزا جذب فسفر و در نتیجه رشد گیاه را به طور چشمگیری افزایش می دهد.

هیف ها قادر هستند که فسفات را از ۱۵ سانتی متر سطح ریشه تا چند متری عمق خاک زیر ریشه دریافت کنند.

همچنین هیف ها در منافذی از خاک نفوذ می کنند که امکان نفوذ تارهای کشنده ریشه وجود ندارد (قطر تارهای کشنده حداقل ۲۰ میکرومتر است در حالیکه هیف ها حداکثر ۲-۱ میکرو متر می باشند) به علاوه هیف ها از راه افزایش سطح تماس یا از راه افزایش طول سه جذب عناصر غذایی را به شدت افزایش می دهند.

طبق اظهارات آلن و همکاران (۱۹۹۲) هر یک سانتیمتر مکعب خاک دارای ۲ الی ۴ سانتیمتر ریشه، ۱ تا 2 تارهای کشنده و بیش از ۵۰ متر هیف می باشد.

قسمت اعظم فسفر موجود در خاک نمبر محلول و غیر قابل استفاده مستقیم گیاه است.

مطالعات متعدد نشان داده است که میکوریزاها می توانند آنزیم فسفاتاز سنتز کنند و از این راه امکان دسترسی به سفر را افزایش دهند.

برخی از انواع میکوریزاها اسیدهای کالات کننده تولید می کنند. و از این راه حلالیت فسفر را برای جذب افزایش می دهند.

نقش میکوریزا در بهبود جذب آب

شواهد بسیار زیادی وجود دارد که نشانگر این است که میکوریزا می توانند سبب تغییراتی در روابط آبی گیاه و بهبود مقاومت به خشکی و یا تحمل در گیاه میزبان شود.

بسیاری از محققین این خصوصیت را یک واکنش ثانویه در نتیجه بهبود جذب عناصر غذایی می دانند. افزایش هدایت هیدرولیکی آب در درون گیاهان میکوریزایی به شرح ذیل می باشد.

١ – افزایش مجموع سطح ریشه، به دلیل ایجاد پوشش وسیع میسیلیومی در منطقه ریشه و تارهای کشنده

۲- نفوذ هیف به درون کورتکس ریشه و از آنجا به منطقه آندودرم یک مسیر کم مقاومی را در عرض ریشه برای حرکت آب فراهم می آورد و آب با مقاومت کمتری در عرض ریشه تا رسیدن به آوند چوبی روبرو می شود.

۳-هيف از راه افزایش جذب عناصرغذایی مقاومت به انتقال آب را در درون ریشه کاهش می دهد.

۴- میکوریزا رشد ریشه را افزایش داده و به دنبال آن یک سیستم گسترده از ریشه را برای جذب آب فراهم می نماید.

در مطالعات دیگری مشخص شد که جذب Co۲ در حضور نور در گیاهان میکوریزایی بیشتر است لذا فتوسنتز بالاتری دارند.

افزایش جذب Co۲ در گیاهان میکوریزایی مربوط به کاهش مقاومت و در کاهش مقاومت فاز مایع سلول های مزوفیلی برای عبور Co۲ می باشد.

هرایدولیتون (۱۹۸۸) روابط آبی گیاه را در سطوح مختلف غلظت فسفر مورد بررسی دار دادند در این مطالعه مشخص شد که با افزایش میزان فسفر خاک تاثیر مفید میکوریزا کاهش می یابد و حداکثر تاثیر میکوریزا در سطوح پایین فسفر ظاهر می شود.

میلر (۲۰۰۰) گزارش نموده است که در گیاهان میکوریزایی به دلیل افزایش فتوسنتز و تولید بیشتر مواد فتوسنتزی به ازای واحد آب مصرفی کارایی مصرف آب افزایش می یابد.

قاضی و کاراکی (۱۹۸۸) بیان داشتند که گیاهان میکوریزایی به ازای تولید هر واحد ماده خشک آب کمتری مصرف می کنند؛ بنابراین (WUE) بالاتری دارند و WUE در گیاهان میکوریزایی در شرایط تنش خشکی محسوس تر است.

میکوریزا و اختصاص مواد فتوسنتزی

شواهد بسیار زیادی وجود دارد که گیاهان می توانند سرعت فتوسنتز خود را افزایش دهند تا نیازهای همزیست خود را تامین نمایند این عمل از طریق افزایش سطح برگ و افزایش مقدار تثبیت Co۲ به ازای واحد وزن برگ انجام می گیرد.

گیاهان میکوریزایی در دوره های خشکی بهتر از گیاهان غیر میکوریزایی Co۲ را جذب می نمایند.

آلن و همکاران بیان داشتند (۱۹۸۶) که با وجود انتقال بیشتر مواد فتوسنتزی به ریشه ها در گیاهان میکوریزایی این انتقال تاثیری بر وزن خشک نمی گذارد این محققین تایید کردند که بخشی از فتوسنتز اضافی در گیاهان میکوریزایی به وسیله خود میکوریزا مصرف می شود.

میکوریزا و واکنش های مرفوفیزیولوژیکی

گاهی اوقات سیستم های میکوریزایی تغییرات مرفولوژی را در گیاه ایجاد می نمایند که سرانجام آن بهبود بقاء و رشد مناسب تر گیاه می باشد.

کریشنا و همکاران (1981) بیان داشتند که میکوریزا پیچش و زاویه برگ ها را تغییر می دهد و گیاه که این واکنش را در جهت تنظیم و محدودیت جذب تشعشع و برقراری تعادل ان برگ انجام می دهد.

در این شرایط گیاهان غیر میکوریزایی از زیادی جذب تشعشع یا گرما به شدت آسیب دیده و کاهش رشد نشان دادند.

آلن و همکاران (۱۹۸۲) گزارش کردند که تغییرات هورمونی در گیاه با آلودگی میکوریزایی در ارتباط است و تغییرات مرفولوژیک برگ را در نتیجه واکنش به تغییرات هورمون های گیاهی گزارش کردند همچنین این دانشمندان در سال ۱۹۸۰ افزایش غلظت سیتوکنین را در برگ ها و ریشه کراس ها که همزیستی میکوریزایی داشتند گزارش کردند.

در ضمن در سال ۱۹۸۶ نشان دادند که در شرایط تنش خشکی میکوریزا فنولوژی گل را به تاخیر می اندازد. در ضمن دانشمندان دیگری افزایش میزان کلروفیل را در گیاهان میکوریزایی گزارش کرده اند.

میکروارگانیسم های حل کننده فسفات های نامحلول

میکرو ارگانیسم های حل کننده فسفات به صورت ساپروفیت در منطقه ریشه ریزوسفر فعالیت نموده و با مصرف ترشحات ریشه ترکیبات نامحلول فسفات (مانند تری کلسیم فسفات) را به صورت محلول قابل جذب گیاه در می آورند.

این میکروارگانیسم ها با تولید و ترشح اسید های عالی اعم از مالیک، سوکسینیک، پیروپیونیک، لاکتیک، سیتریک، کتوگلونیک، در حلالیت فسفات های معدنی و کم محلول موثر می باشند و به علاوه بسیاری از آنها با تولید آنزیم فسفاتاز آزاد شدن فنر از ترکیبات آلی فسفر دار را موجب می شوند.

مزایای کودهای زیستی مبتنی بر بیوتکنولوژی باکتریایی

• باکتری ها می توانند نیتروژن جو را در خاک تثبیت کنند.
• سیستم ریشه ای سیمبوتیک را بهبود می بخشند.
• رشد باکتری های جانبی را سرکوب می کنند.
• تولید هورمون رشد که برای گیاه مفید است و سیستم متابولیسم گیاه را تقویت می کند.
• قادر به کاهش بقایای سیستمیک آفت کش ها در خاک است.
• قادر به احیای خاک است.
• بسیاری از گونه های باکتریایی اثر مثبتی بر روی هرچه بیشتر سبز و شاداب شدن برگ گیاهان دارند.
• رشد بهینه گیاه و افزایش ٪ ۳۰ حاصلخیزی گیاه.
• عاری بودن محصولات از بقایای شیمیای و آفت کشها.
• قطع مصرف کودهای شیمیای
• کاهش یک یا دو هفته ای زمان بارداشت.

کشاورزان می توانند با بهره گیری از کودهای زیستی باکتریایی در کنار یک سیستم کشاورزی ارگانیک خوب، بازسازی شرایط خاک، سازگاری با محیط زیست از بازده بیشتری برخوردار گردند.

مقایسه ترکیب کربن در خاک

در کشاورزی ارگانیک ترتیب کربن در خاک بسیار بیشتر از کشاورزی رایج است.

جنبه های اقتصادی

یک نظام کشاورزی پایدار، طبق تعریف باید جواب گویی نیازهای نسل حاضر، بدون مخاطره انداختن نیازهای نسل آینده باشد، ضمن این که باید از نظر اقتصادی برای کشاورزان و جامعه به طور کلی پایدار و امکان پذیر باشد.

کشاورزان زیستی با کشت چندین محصول در یک زمان که اغلب با دامداری همراه است تنوع شغلی خود را افزایش می دهند. تنوع، مخاطرات اقتصادی را کاهش می دهد و باعث خودکفایی در زمینه عناصر غذایی، تغذیه دام، مواد آلی خاک و انرژی می شود.

حاصلخیزی خاک و رابطه آن با مواد آلی و کاربرد کودهای زیستی

حاصلخیزی انعکاسی از پیچیدگی های ذاتی ساختار اکوسیستم خاک – گیاه است، زیرا از یکایک ویژگی های اجزاء گوناگون این سیستم حیاتی و نیز از برهم کنش های بیشمار بین این اجزاء تأثیر می پذیرد و برآیند مجموع اثرات آنها را به صورت توان تأمین رشد گیاه و تولید محصول، عرضه می دارد.

بنابراین ، حفظ این توان در سطح تولید بهینه محصول به حالت پایدار به مدیریتی جامع نگر و آگاه به تمامی جنبه های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک تأثیرگذار نه تنها بر کمیت تولید بلکه بر کیفیت و سلامت منابع خاک و محیط زیست، نیازمند است.

با وجود اثرات مفید کودهای شیمیایی در افزایش تولید محصولات مختلف زراعی و باغی در صورتی که استفاده از کودها به همراه آگاهی و علم و چگونگی کاربرد آنها نباشد نتیجه به دست آمده چندان مطلوب نخواهد بود.

در زمان های گذشته متخصصان و پژوهشگران علم گیاهی غالبا نمی دانستند که از مجموع کودهای ازته و ازت معدنی شده ی خاک، فقط ۵۰ درصد مورد استفاده گیاه قرار می گیرد و ممکن است ازت به صورت گاز و یا آب آبیاری و باران از خاک خارج شود.

منبع اصلی ازت برای گیاهان، مواد آلی خاک است که از باقی مانده حیوانی و گیاهان پیشین حاصل شده و به طور طبیعی و یا در نتیجه عمل و اصولی مقدار قابل توجهی از ازت را که توسط گیاه از خاک خارج می شود با افزودن کودهای آلی و باقی مانده های گیاهی به خاک برمی گرداند.

اگر کود دامی تازه به صورت جامد یا مایع بلافاصله به داخل خاک برده شود نگرانی از بابت از دست رفتن ازت وجود نخواهد داشت. در حال حاضر توصیه برای حفظ تعادل ازت خاک آن است که بقایای گیاهی، کود حیوان و کود سبز به زمین داده شود تا هم ازت خاک متعادل شود و هم توصیه ای عام نیست.

به عنوان مثال زیر خاک کردن بقایای گیاهی در نواحی که بیماری و آفتی غالب وجود داشته باشد توصیه نمی شود.

حفاظت و افزایش بازده ازت موجود در خاک در درجه نخست، بستگی به حفاظت خاک ازعوامل فرسایشی، کم کردن تلقات به علت شست وشوو پیشگیری از تشکیل ترکیبات جلوگیری از آن متاسفانه در کشور ما اقدامات موثری انجام نشده و پر شدن سدها، جاری شدن سیل و پیشروی کویر و شن زارها معضلات و دشواری های فراوانی را موجب شده است.

هر آینه در ایران جلوی صدمات فرسایش گرفته شود، طبق برآوردها زیان اقتصادی تلفات ازت نصف خواهد شد. درایران میزان تلفات ازت به ویژه در نواحی مرطوب شمال ایران قابل توجه است.

در نواحی که مقدار بارندگی در حدود یک متر و بیشتر است ازت خاک می تواند تا اعماق بیشتر از عمق نفوذ ریشه می کند.

در این نواحی که خاک در اواخر پاییز یخ زده نیست بیشترین تلفات ارت انجام می گیرد، زیرا باران فراوانی باریده و درجه حرارت آنقدر نیست که تعریف و تبخیر، تاثیر زیادی در مجموع آب خاک داشته باشد.

در این وضعیت می توان با داشتن پوشش گیاهی که کربن آنها زیاد است (مانند خانواده غلات) از ازت خاک پیش از شست و شو استفاده کرد. برخی خشک، تلفات ازت بوده است مگر در محصولاتی که به آبیاری فراوانی نیاز دارند.

برنج از جمله محصولاتی است که تلفات ازت در آن قابل توجه بوده و روش های کشت و کار برنج راه هایی برای تقلیل و کاهش تلفات آب شویی باقی نمی گذارد. در نواحی خشک نیز قسمت اعظم تلفات ازت در فصل بارندگی و در غیبت و فقدان پوشش گیاهی صورت می گیرد.

ضرورت به کار گیری کودهای زیستی در کشور

اگر بخواهیم سیاست های اخیر تولید غذا در جهان را دنبال نموده و منابع کشاورزی (بالاخص خاک) را برای نسلهای آتی حفظ نمائیم، مجبور به کاهش مصرف کودهای شیمیایی و استفاده بیشتر از کودهای زیستی و الی می باشیم.

کودهای زیستی به مواد جامد، مایع و یا نیمه جامدی اطلاق می گردد که حاوی یک و یا چند گونه میکروارگانیسم خاص بوده که از طریق تامین بخشی از یک عنصر مورد نیاز گیاه و با تولید مواد محرک رشد در بستر مناسب حاوی مواد آلی و خاک مناسب به رشد بهتر گیاه کمک می نمایند .

در حال حاضر بسیاری از کشورهای پیشرفته و در حال پیشرفت، کودهای میکروبی فسفاته، ریزوبیومی ، میکوریزا، جلبکهای سبز – آبی ، آزولا، باکتریهای محرک رشد و اخیرا باکتریهای آزاد کننده پتاسيم را تولید نموده و در اراضی کشاورزی خود مصرف می نمایند.

در حالی که در ایران تولید صنعتی برخی از انواع کودهای زیستی و آلی به صورت محدود آغاز شده است. تاثیر زیانبار دیگری که از مصرف بی رویه کودهای شیمیایی متصور می باشد، کاهش و یا حذف موجودات زنده خاکزی است که در نهایت پویایی سیستم خاک را از آن گرفته و در نهایت آنچه باقی می ماند جز اسکلتی حجیم از یک پیکر بیجان نخواهد بود، که فرسایش سطحی و تراکم لایه های عدنی، تجلی پیامدهای آن هستند.

کودهای بیولوژیک به همراه مصرف مواد الی مناسب به عنوان طبیعی ترین و مطلوب ترین راه حل برای زنده و فعال نگه داشتن سیستم حیاتی خاک مطرح می سود.

کودهای زیستی دامنه بسیار گسترده ای دارند که در ذیل به برخی از انواع آنها که هم اکنون توسط بخش خصوصی در کشور تولید می گردد پرداخته می شود.