شناخت مواد آلی

شناخت کامل ماهیت ماده آلی و نقش آن در کارآیی و تثبیت چرخه مواد در خاک، نقطه کانونی در کشاورزی اکوسیستمی به عنوان شکل پایدار کشاورزی که امکان تولید مستمر و با کیفیت محصولات کشاورزی را در شرایط متغیر، ناپایدار و دشوار ناشی از تغییرات اقلیمی فراهم می­کند.

ابتدا به این سوال پاسخ می دهیم که چرا ماده آلی برای کشت محصولات ضروری است؟

به چند دلیل اساسی، ماده آلی نقشی بنیادین در ایجاد و حفظ خصلت چند بعدی حاصلخیزی دارد:

بهبود ساختار خاک: با بهبود ساختمان و افزایش تخلخل خاک، ماده آلی باعث افزایش نفوذپذیری و ظرفیت نگهداری آب و جربان هوا در آن می‌شود. این امر به ریشه‌های گیاهان اجازه می‌دهد تا به راحتی اکسیژن، آب و مواد مغذی را جذب کنند.

بهبود ساختار خاک

تامین مواد مغذی: مواد آلی حاوی عناصر غذایی ضروری مانند نیتروژن، فسفر و پتاسیم است که برای رشد و توسعه گیاهان ضروری‌اند. تجزیه ماده آلی به تدریج این عناصر را در دسترس گیاهان قرار می‌دهد.

فعالیت میکروبی: ماده آلی محیط مناسبی برای فعالیت میکروبی فراهم می‌کند.

کاهش فرسایش خاک: ماده آلی با تثبیت خاک، از فرسایش آن جلوگیری کرده، موجب حفظ لایه‌های مغذی خاک و جلوگیری از کاهش کیفیت آن می­گردد.

تنظیم pH  خاک: ماده آلی می‌تواند با تنظیم pH خاک، شرایط بهتری برای رشد گیاهان فراهم می­سازد.

افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی: افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی به معنی افزایش توانایی خاک در نگهداری و تبادل مواد مغذی است.

 

استفاده از ماده آلی برای یهیود حاصلخیزی خاک، بدون توجه به کیفیت ماده آلی شامل نوع ترکیبات و سرعت تجزیه پذیری، نتیجه مورد انتظار را تامین نخواهد کرد. ارزیابی کیفیت ماده آلی می‌تواند به چندین روش انجام شود که بسته به نوع ماده و هدف ارزیابی متفاوت است. از جمله:

تحلیل شیمیایی

  • محتوای کربن و نیتروژن: نسبت C/N (کربن به نیتروژن) می‌تواند نشان‌دهنده کیفیت ماده آلی باشد. نسبت‌های پایین‌تر معمولاً نشان‌دهنده کیفیت بالاتر هستند.
  • محتوای مواد مغذی: اندازه‌گیری عناصر غذایی مانند فسفر، پتاسیم و گوگرد.

 

تحلیل فیزیکی:

  • ساختار و بافت: بررسی بافت و ساختار فیزیکی ماده آلی می‌تواند به تعیین کیفیت آن کمک کند.
  • رطوبت: مقدار رطوبت موجود در ماده آلی نیز می‌تواند بر کیفیت آن تأثیر بگذارد.

 

تحلیل بیولوژیکی:

  • فعالیت میکروبی: اندازه‌گیری فعالیت میکروبی یا تنوع میکروبی در ماده آلی می‌تواند نشان‌دهنده کیفیت آن باشد.
  • تجزیه‌پذیری: بررسی اینکه چگونه ماده آلی توسط میکروارگانیسم‌ها تجزیه می‌شود.

 

آزمون‌های کاربردی:

  •   آزمون‌های زراعی: بررسی تأثیر ماده آلی بر رشد گیاهان و عملکرد آنها.
  • آزمون‌های خاک: تأثیر ماده آلی بر خواص فیزیکی و شیمیایی خاک.

 

تحلیل طیفی:

  • استفاده از تکنیک‌های طیف‌سنجی برای شناسایی ترکیبات موجود در ماده آلی و ارزیابی کیفیت آن.

 

تجزیه‌پذیری ماده آلی که رابطه مستقیم با افزایش فعالیت میکروبی و پتانسیل زیستی خاک دارد معمولاً با تغییرات شیمیایی مختلفی همراه است که می‌تواند به شناسایی و ارزیابی فرآیند تجزیه کمک کند. برخی از این تغییرات شامل موارد زیر هستند:

کاهش وزن: یکی از نشانه‌های اصلی تجزیه‌پذیری، کاهش وزن ماده آلی است که ناشی از تجزیه میکروبی و یا اکسیداسیون است.

تغییر در ترکیب شیمیایی: تجزیه مواد آلی معمولاً با تغییرات در ترکیب شیمیایی آنها همراه است. این تغییرات می‌توانند شامل کاهش غلظت ترکیبات پیچیده مانند کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و لیپیدها و افزایش غلظت ترکیبات ساده‌تر مانند اسیدهای آلی باشند.

تولید گاز: تجزیه مواد آلی ممکن است منجر به تولید گازهایی مانند دی‌اکسید کربن، متان و آمونیاک شود. اندازه‌گیری این گازها می‌تواند نشانه‌ای از فعالیت میکروبی و تجزیه باشد.

تغییر pH تجزیه مواد آلی می‌تواند بر pH محیط تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، تولید اسیدهای آلی می‌تواند باعث کاهش pH شود.

تغییر رنگ: برخی از فرآیندهای تجزیه می‌توانند منجر به تغییر رنگ ماده آلی شوند. این تغییر رنگ ممکن است ناشی از تجزیه رنگدانه‌ها یا تشکیل ترکیبات جدید باشد.

افزایش دما: در برخی موارد، فرآیندهای تجزیه می‌توانند حرارت تولید کنند که این افزایش دما می‌تواند نشانه‌ای از فعالیت میکروبی باشد.

تغییر در ویژگی‌های فیزیکی: مانند تغییر در بافت، چگالی و قابلیت حل شدن در آب که می‌تواند نشانه‌ای از تجزیه مواد آلی باشد.

این تغییرات می‌توانند به طور همزمان و یا جداگانه رخ دهند و بسته به نوع ماده آلی و شرایط محیطی متفاوت باشند.

تغییرات خاک

ارزیابی فعالیت میکروبی خاک  از طریق روش‌های مختلفی امکانپذیر میگردد. این اندازه‌گیری‌ها معمولاً به ارزیابی تعداد و فعالیت میکروارگانیسم‌ها در خاک و همچنین تأثیر آنها بر فرآیندهای بیوشیمیایی و زیست‌محیطی کمک می‌کند. مانند:

شمارش کلونی: این روش شامل کشت نمونه‌های خاک بر روی محیط‌های کشت مناسب است. بعد از انکوباسیون، تعداد کلونی‌های رشد کرده شمارش می‌شود. این روش می‌تواند تعداد باکتری‌ها، قارچ‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها را ارزیابی کند.

روش‌های بیوشیمیایی: این روش‌ها شامل اندازه‌گیری فعالیت آنزیم‌های خاص (مانند کاتالاز، فسفاتاز و اوره) در خاک هستند. فعالیت این آنزیم‌ها می‌تواند به عنوان نشانگری از فعالیت میکروبی در نظر گرفته شود.

تولید گاز: اندازه‌گیری تولید گازهایی مانند دی‌اکسید کربن و متان می‌تواند به عنوان معیاری برای فعالیت میکروبی در خاک استفاده شود. این گازها به عنوان محصولات جانبی متابولیسم میکروبی تولید می‌شوند.

روش‌های فلورسانس و طیف‌سنجی: برخی از روش‌ها مانند فلورسانس و طیف‌سنجی می‌توانند برای شناسایی و اندازه‌گیری ترکیبات تولید شده توسط میکروارگانیسم‌ها استفاده شوند.

روش‌های مولکولی: تکنیک‌هایی مانند PCR (واکنش زنجیره‌ای پلیمراز) و توالی‌یابی DNA می‌توانند برای شناسایی و شمارش گونه‌های خاص میکروبی در خاک استفاده شوند.

اندازه‌گیری تنفس میکروبی: این روش شامل اندازه‌گیری مصرف اکسیژن یا تولید دی‌اکسید کربن توسط میکروارگانیسم‌ها در یک دوره زمانی معین است که به عنوان نشانه‌ای از فعالیت متابولیکی آنها در نظر گرفته می‌شود.

روش‌های بیوپت: استفاده از بیوپت‌ها یا تله‌های زیستی برای جذب و شناسایی میکروارگانیسم‌ها نیز یک روش مفید است.

 

میکی از شاخص های کیفیت ماده آلی، مقدار کربن قابل اکسید شدن آن است. می دانیم که میکروارگانیسمهای موجود در خاک با استفاده از اکسیداسیون کربن، انرژی مورد نیاز برای فعالیتهای متابولیکی و تکثیر خود را تامین میکنند. به این دلیل کربن قابل اکسیدشدن بر جمعیت میکروارگانیسمها و نوع آنها (هوازی – بی هوازی) تاثیر میگذارد. بنابراین هرچقدر مقدار کربن قابل اکسیدشدن در محتوی ماده آلی مصرف شده بیشتر باشد فلور میکروبی خاک (میکروبیوتا) به سمت باکتری های مفید هوازی و تکثیر بیشتر آنها حرکت میکند.

با این توضیح یکی از شاخص هایی که در انتخاب و استفاده از ماده آلی باید مورد توجه قرار بگیرد شاخص بهره وری پایدار ماده آلی است.

اثرتغییرات اقلیمی بر تولید بخش کشاورزی ایران

اثر تغییرات اقلیمی بر تولید بخش کشاورزی ایران: مطالعه موردی محصول گندم

تغییر اقلیم پدیده ای غیرقابل اجتناب بوده که بی گمان اثر آن در کشورهایی مانند ایران که از لحاظ جغرافیایی دارای اقلیم خشک و نیمه خشک هستند، بسیار شدید و مخرب خواهد بود.در این میان بخش کشاورزی بدلیل وابستگی شدیدی که به پدیده های طبیعی دارد، در معرض اثرپذیری شدیدتری از این تغییرات قرار می‌گیرد.در واقع تغییرات اقلیمی با تغییر در سطح تولید محصولات کشاورزی، قیمت محصولات و درآمد کشاورزان را دچار تغییر می سازد.

در این مطالعه بدنبال سنجش میزان اثرات تغییر اقلیم بر تولیدات کشاورزی به بررسی اثر سناریوهای مختلف اقلیمی بر میزان بارندگی، سطح زیرکشت، میزان درآمد و قیمت محصول گندم به عنوان یکی از مهم ترین محصولات کشاورزی ایران پرداخته شده است.

نتایج نشان می دهد ازمیان سناریوهای مورد بررسی، سناریوهای تغییر توامان اقلیم و تغییر اقلیم اثرات شدیدتری بر شاخص های مورد بررسی داشته اند. پیش از پرداختن به مسائل اقتصادی این تغییرات، نخست میزان اثر تغییرات بر بارندگی مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج حاکی از کاهش شدید در بارندگی طی 20 سال مورد بررسی می باشد همچنین سطح زیر کشت و میزان درآمد نیز، کاهش بیشتری خواهند داشت. در نتیجه بر روی قیمت گندم تاثیر بیشتری خواهد داشت.

نتایج این تحقیق تداوم شرایط تغییرات اقلیمی وعدم اتخاذ سیاست های مناسب جهت مواجهه وسازگاری با این تغییرات وآثار سو این تغییرات غیرقابل اجتناب خواهد بود. کاهش در درآمد وافزایش در قیمت به کاهش رفاه تولیدکنندگان و مصرف کنندگان منجر می شود. امری که می تواند مساله رفاه اقتصادی و امنیت غذایی را با تهدید جدی مواجه سازد. از این رو جهت مقابله با اثرات منفی این تغییرات اقلیمی می توان پیشنهادهای ذیل را ارایه نمود.

۱.پیاده سازی کشاورزی طبیعت مدار: هدف کشاورزی طبیعت مدار به دست آوردن خاک بارور، امنیت غذایی، حفظ تنوع زیستی و حفظ محیط زیست است. برخلاف کشاورزی معمولی، کشاورزی طبیعت مدار بدنبال تلفیق شرایط مدیریتی است و کشاورزی‌های طبیعت مدار ، شامل کشاورزی اکولوژیک یا بوم شناختی، کشاورزی آلی یا ارگانیک وکشاورزی پویا را شامل می‌شود که هدف نهایی این کشاورزی ها تولید بالا، بدون صدمه و آسیب به منابع و امنیت غذایی است که این عمل اساس و شالوده کشاورزیپایدار است. بکارگیری یکی از این روش های کشاورزی بویژه در مساله امنیت غذایی بسیارحائز اهمیت است.

۲.تغییر در الگوی کشت: مطابق یافته های تحقیق سطح زیرکشت و تولید گندم در ایران تحت تاثیر تغییرات اقلیمی کاهش بسیاری خواهد داشت. امری که علاوه بر امنیت غذایی، رفاه مصرف کنندگان و تولید کنندگان را تحت تاثیر خود قرار خواهد داد. از این رو بهینه سازی و تغییر الگوی کشت جهت کاستن از بار هزینه ای تغییر اقلیم در بخش کشاورزی امری ضروری است.

موفقیت کودهای طبیعی

  • چرا کودهای طبیعی در تغذیه و مراقبت از گیاهان موفق­تر هستند؟
  • موافقان این رویکرد با برشمردن قوانین حاکم بر کارکرد طبیعت همخوانی مواد موجود در کودهای طبیعی با این قوانین را دلیل کارآیی آنها استدلال می­کنند.
  1. کودهای طبیعی متشکل از موادی که به تمامی از طبیعت برگرفته شده اند (تامین شده اند) به خوبی به چرخه های طبیعی مواد جایگزین می­شوند و در نتیجه نه تنها تمام مواد موجود در فرمولاسیون آنها استفاده می­شوند بلکه نیروهای چرخه­های طبیعی، اثربخشی آنها را چندین برابر می­کنند زیرا به عنوان یک قانون، طبیعت تمام مواد را بازیافت می­کند.
  2. طبیعت از شیمی و موادی استفاده می­کند که برای موجودات زنده بی خطر است. به همین دلیل کودهای طبیعی که به طور کامل یا استفاده از مواد با منشا گیاهی و حیوانی تهیه شده­اند با ارگانیسم­های طبیعی شیمی یکسانی دارند و به خوبی توسط آنها جذب شده و مورد استفاده قرار می­گیرند. از آن جائی­که تناسب بین ترکیبات و تعادل مقادیر آنها با مقادیر پذیرفته شده در مکانیسم­های طبیعی راز موفقیت کودهای طبیعی در غیاب مقادیر زیاد از فرمولاسیون آنهاست.
  3. طبیعت به جای حداکثر رساندن، بهینه می­کند.

پتانسیل زیست تحریک سه اسید آلی مختلف

نتایج حاصل از مطالعه بیوشیمیایی خاک بر روی اسیدهای آلی ریزوسفری،  به ویژه اسیدهای لاکتیک، سیتریک و اگزالیک نشان داده است که متابولیسم سریع و کامل این سه اسید توسط میکروارگانیسم های خاک به منظور استفاده از آنها به عنوان منبع کربن و انرژی، منجر به  افزایش فعالیت های آنزیمی مانند دهیدروژناز و فسفاتاز در خاک می­گردد. دو اسید آلی لاکتیک و سیتریک با ایجاد تغییرات خاصی در ساختار جوامع میکروبیولوژیکی، بیشترین تحریک زیستی را ایجاد می کنند. شد. استفاده از اسید لاکتیک باعث تغییرات سریع در ترکیب میکروبیوتا، به نفع تکثیر میکروارگانیسم های دخیل در تخریب و حاصلخیزی خاک، مانند جنس Bacillus و خانواده Micrococcaceae میشود.

ردپای کربنی

ردپای کربنی

بر اساس کنوانسیون چارچوب سازمان ملل متحد در مورد تغییرات آب و هوا، ردپای کربن تغییری در آب و هوا است که به طور مستقیم یا غیرمستقیم به فعالیت های انسانی نسبت داده می شود که ترکیب جو جهان را تغییر می دهد.

فعالیت‌هایی مانند رانندگی، استفاده از برق تولید شده از سوخت‌های فسیلی، پرواز و خرید مواد غذایی که مسافت زیادی را طی می‌کند، همگی به رد پای شما کمک می‌کنند. خوشبختانه، اقدامات خاصی وجود دارد که می توانیم برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و کمک به مهار تغییرات آب و هوایی انجام دهیم از جمله با تغییر به منابع انرژی پاک، تغییر روش سفر و کاهش مصرف با بازیافت و استفاده مجدد از همه چیز، می توانیم ردپای کربن خود را کاهش دهیم.

افزایش ذخیره کربن

اندازه گیری دانستن است

در طول پنج سال گذشته، تلاش هایی را برای بهینه سازی محتوای کربن در خاک از سوی کشاورزان در اتحادیه اروپا انجام شده است. در حالیکه باید به یاد داشته باشیم که به هر حال، افزایش ذخیره کربن در خاک یک امر طولانی مدت است، اما خاکی با محتوای کربن بهینه به مبارزه با گرمایش جهانی کمک می کند و عملکرد بهتری برای کشاورز فراهم می کند.

میا یکی از کشاورزان می گوید: «با ایجاد مواد آلی (کربن) در خاک، در وهله اول مقدار زیادی CO2 از جو ذخیره می شود،  تامین کربن همچنین باعث حفظ حیات خاک می­گردد. یک شبکه غذایی خاک سالم به معنای هزینه و کار بسیار کمتری برای کشاورز است: کودهای مصنوعی و آفت کش ها را می­توان حذف کرد. خاک ساختار پیدا می کند و پس از چندین سال تلاش برای افزایش میزان کربن در خاک، می بینید که آب بیشتری می تواند به خاک نفوذ کند. تراکم خاک کمتر است و همه اینها به این معنی است که چنین خاکی و محصولات روی آن نسبت به دوره‌های طولانی‌تر خشکسالی مقاوم‌تر هستند و در صورت بارندگی شدید، آب می‌تواند سریع‌تر به خاک نفوذ کند.

اثر تغییرات اقلیمی بر کشاورزی

تاثیرات مهم آب و هوا بر کشاورزی

تغییرات آب و هوایی ممکن است کشاورزی را در مقیاس محلی و منطقه ای تحت تاثیر قرار دهد. تاثیرات کلیدی از جمله :

  1. تغییرات در بهره وری کشاورزی

تغییرات آب و هوایی می تواند شرایط را برای رشد محصولات در مناطق مختلف بهتر یا بدتر کند. به عنوان مثال، تغییرات دما، بارندگی و روزهای بدون یخبندان تقریباً در هرمنطقه منجر به طولانی‌تر شدن فصل رشد می‌شود. برخی از کشاورزان ممکن است قادر به کاشت محصولات با بلوغ طولانی‌تر یا دوره‌های زراعی بیشتری در مجموع باشند، در حالی که برخی دیگر ممکن است نیاز به آبیاری بیشتر در فصل رشد طولانی‌تر و گرم‌تر داشته باشند. آلودگی هوا همچنین ممکن است به محصولات زراعی، گیاهان و جنگل‌ها آسیب برساند. به عنوان مثال، وقتی گیاهان مقادیر زیادی ازن سطح زمین را جذب می‌کنند، فتوسنتز کاهش می‌یابد، رشد کندتر و حساسیت بالاتری نسبت به بیماری‌ها وجود دارد.

تغییرات آب و هوایی همچنین می تواند خطر آتش سوزی را افزایش دهد. آتش‌سوزی‌ها خطرات عمده‌ای برای زمین‌های کشاورزی، علف‌زارها و مراتع ایجاد می‌کنند. تغییرات دما و بارندگی نیز به احتمال زیاد باعث افزایش وقوع و دامنه حشرات، علف‌های هرز و بیماری‌ها می‌شود.

 گرده افشانی برای بیش از 100 محصول کشت شده حیاتی است. دمای گرمتر و تغییر بارندگی می تواند بر روی زمان شکوفه دادن گیاهان و بیرون آمدن گرده افشان ها مانند زنبورها و پروانه ها تأثیر بگذارد. گرده افشانی می تواند کاهش یابد.

  • اثرات بر منابع آب و خاک

انتظار می‌رود تغییرات آب و هوایی فراوانی بارندگی‌های شدید را در افزایش دهد که می‌تواند با فرسایش خاک و کاهش مواد مغذی خاک به محصولات زراعی آسیب برساند. باران‌های شدید هم­چنین می‌تواند رواناب کشاورزی را به اقیانوس‌ها، دریاچه‌ها و نهرها افزایش دهد. این رواناب می‌تواند به آب آسیب برساند. افزایش سطح دریا و طوفان ها نیز تهدیدی برای جوامع کشاورزی ساحلی هستند. این تهدیدها شامل فرسایش، تلفات زمین های کشاورزی و نفوذ آب شور است که می تواند منابع آب را آلوده کند. انتظار می رود تغییرات آب و هوایی این تهدیدات را بدتر کند.

  •  چالش های بهداشتی برای کارگران کشاورزی و دام

کارگران کشاورزی با چندین خطر بهداشتی مرتبط با آب و هوا مواجه هستند. این موارد شامل قرار گرفتن در معرض گرما و سایر آب و هوای شدید، قرار گرفتن در معرض بیشتر آفت کش ها به دلیل حضور گسترده آفات، آفات ناقل بیماری مانند پشه و کنه و کیفیت هوای پایین است. موانع زبانی، عدم دسترسی به مراقبت های بهداشتی و عوامل دیگر می توانند این خطرات را تشدید کنند. گرما و رطوبت همچنین می تواند بر سلامت و بهره وری حیواناتی که برای گوشت، شیر و تخم مرغ پرورش می یابند، تأثیر بگذارد.

چه می توانیم انجام دهیم؟

کاشت یک باغ گرده افشان با گونه های بومی تنها یکی از راه های کمک به رشد گرده افشان هایی مانند زنبورها و پروانه ها است.

ما می توانیم تأثیر تغییرات آب و هوایی بر کشاورزی را به طرق مختلف کاهش دهیم، از جمله موارد زیر:

روش های کشاورزی هوشمند برای آب و هوا را بکار ببریم. کشاورزان می­توانند از ابزارهای پیش بینی آب و هوا استفاده کنند، محصولات پوششی بکارند و اقدامات دیگری را برای کمک به مدیریت تهدیدات تولید مرتبط با آب و هوا انجام دهند.

تولیدکنندگان کشاورزی می توانند با دید استراتژیک از کودها استفاده کنند، و اقدامات بیشتری برای کاهش رواناب مملو از مواد مغذی انجام دهند.

روش‌های اثبات‌شده‌ی تحقیقاتی را برای کاهش اثرات تغییرات آب و هوایی بر محصولات، مانند کاهش استفاده از آفت‌کش‌ها و بهبود گرده‌افشانی و افزایش مقاومت محصول ، اتخاذ کنیم.

از هدر رفتن مواد غذایی جلوگیری کنیم. با برنامه ریزی دقیق سفرهای خرید و ذخیره سازی مناسب غذا، درآمد خود را افزایش و ردپای کربن خود را کاهش دهیم.