اصلی ترین معضلات استفاده از کوهای شیمیایی در چند دهه اخیر آلودگی منابع آب بعنوان اصلی ترین ماده مورد نیاز حیات، افت کیفیت محصولات کشاورزی بعنوان اصلی ترین منابع تامین غذای انسان و کاهش حاصلخیزی خاک بعنوان منبعی که عملا تجدید ناپذیر است.

استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی فسفره را متوقف کنید! بی فایده است!

در این مقاله می خواهیم به روش های مفیدی برای تامین فسفر مورد نیاز گیاهان بپردازیم. روش هایی که هم میتواند با هزینه کمتری فسفر را تامین کند، هم بسیار سالم تر است و هم عملکرد و رشد گیاه را بیشتر افزایش می دهند. در صورتی که نتوانستید اطلاعاتان را در این زمینه تکمیل کنید یا جهت معرفی کودهای مناسب با کارایی گفته شده می توانید با مشاوران آقا مهندس در تماس باشید.

استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی را متوقف کنید

مشکلات استفاده از کودهای شیمیایی

به طور کلی اصلی ترین معضلات استفاده از کوهای شیمیایی، آلودگی منابع آب بعنوان اصلی ترین ماده مورد نیاز حیات در چند دهه اخیر عبارتند از:

  1. افت کیفیت محصولات کشاورزی بعنوان اصلی ترین منابع تامین غذای انسان
  2. کاهش حاصلخیزی خاک بعنوان منبعی که عملا تجدید ناپذیراست

اگر چه مشکلاتی که انواع کودها بوجود می آورند یکسان نیست ولی تقریبا همه­ ی آنها بر هم زننده ی توازن چرخه های موجود در طبیعت می باشند و کود های فسفره نیز از این قاعده مستثنی نیستند. تقریبا 75-90 درصد کودهای فسفاتی مصرفی در خاک در اثر واکنش با کاتیون های فلزی به صورت رسوب و غیر قابل استفاده گیاه می شود علاوه بر زیان های استفاده از این کود ها، هزینه سالیانه تولید کود های فسفاته بالغ بر 4 میلیارد دلار برآورد شده است.

از طرف دیگر منابع فسفر موجود درخاک این توانایی را دارند که فسفر مورد نیاز گیاهان را تا 100 سال آینده تامین کنند. بنابراین نیازی به تزریق مقادیر معمول فسفات به خاک نیست و این اقدامات هدر دادن هزینه ها و پیش روی به سمت مخاطرات مذکور را به همراه دارد و تنها کافی است که روش هایی را برگزینیم که بتواند فسفر موجود موجود تثبیت شده را آزاد کند.

به هر ترتیب با وجود مشکلات و معضلات پیش رو محدود کردن استفاده از کود های شیمیایی مخصوصا کود های فسفره هر چند مشکل اما ضروری  به نظر می رسد. فسفر غیر قابل استفاده در حال افزایش است و پیامدهای این معزل دامن­­­گیر همه ی نسل­ها خواهد بود.

بهترین راه برای بهبود وضعیت موجود استفاده از راه های بیولوژیکی به نظر میرسد. در این روش ها میتوان از میکرو ارگانیسم ها جهت حل کردن فسفر تجمع یافته استفاده کرد. و بدین صورت هم نیاز فسفر گیاه را تامین کرد، هم از تجمع فسفر در خاک و پیامد های منفی آن جلوگیری کرد. روش های بیولوژیکی بعنوان یکی از موثرترین راه­های افزایش قابلیت جذب فسفر در خاک­های قلیایی معرفی شده است.

راهکارهای تامین فسفر مورد نیاز گیاهان بودن تزریق فسفر به خاک

1- تزریق اسید

در طی سال های اخیر بسیاری از مشاوران کشت و کشاورزان به خوبی در جریان اینکه به احتمال زیاد در خاک به اندازه کافی فسفر وجود دارد، مخصوصا در کشت هایی که از کودهای دامی و مرغی برای زیر کشت استفاده می شود. اما اینکه جذب نمی شود ممکن است به دلیل تنظیم نبودن pH خاک باشد. چرا که بیشترین جذب فسفر در خاک های خنثی تا اسیدی صورت می گیرد. بنابراین تزریق اسید از آنجایی که می تواند بصورت موقتی pH  خاک را کاهش دهد، می تواند فسفر را تامین کند.

مهمترین اسید های مورد استقاده جهت قابل دسترس کردن فسفر، اسید فسفریک، اسید سولفوریک، اسید نیتریک و انفوریک اسید هستند.

اما استفاده از این اسید ها نیز مضراتی را دارد از جمله:

  • احتمال از بین بردن باکتری ها و موجودات زنده خاک
  • ایجاد مسمومیت های عناصری مانند آلومینیوم، بور و ...
راهکارهای تامین فسفر مورد نیاز گیاهان بودن تزریق فسفر به خاک

2-استفاده از باکتری ها برای قابل دسترس کردن فسفر، مفید ترین راهکار

تعداد زيادي از گونه ­هاي باکتريايی خاک که در منطقه ریشه گياهان زندگي می‌کنند قادرند با مکانيزم­ هاي متفاوتي رشد گياه را بهبود بخشند. اين باکتري­ها در مجموع ريزوباکتري­های محرک رشد گياه ناميده می‌شوند. اين باکتري­ها به طور طبيعي در خاک­ها وجود دارند، ولي تعداد و تراکم آن­ها در خاک پايين است. بنابراين تلقيح بذور گياهان با باکتري­هاي محرک رشد مي­تواند جمعيت آنها را به حد مطلوب رسانده در نتيجه منجر به بروز اثرات مفيد آنها در خاک گردد.

باکتری ها چطور می توانند موجب افزایش رشد گیاه شوند؟

  1. بصورت مستقیم:

  • تولید مواد تنظیم کننده رشد گیاهی

  • تثبیت نیتروژن

  • قابل دسترس کردن فسفر و سایر عناصر

  • تولید ویتامین ها

  • افزایش قابلیت جذب عناصر غذایی و دیگر عوامل رشدی توسط گیاه

  1. بصورت غیر مستقیم:

  • تولید آنتی بیوتیک ها

  • کمک به جذب عناصر ماکرو و میکرو مانند آهن، روی، مس و منگنز از طریق ایجاد شریط شیمیایی و محیطی مناسب در خاک ) مثلا تنظیم pH)

  • رقابت با سایر میکرو ارگانیسم های غیر مفید در اشغال ریشه

  • تولید آنزیم های هیدرولیز کننده دیواره سلولی قارچ های بیماری زای گیاهی

  • ایجاد مقاومت سیستمیک در گیاه

  • افزایش مقاومت گیاه به تنش های غیر زنده

 

باکتری های حل کننده فسفات نیز که در جمله این دسته قرار دارند که می توانند فسفر مورد نیاز گیاهان را قابل دسترس کنند. در واقع باکتری های حل کننده فسفات نه تنها میزان جذب کود را بالا می برند بلکه عملکرد محصول را نیز از را ه های مختلف افزایش می دهند.

باکتری های حل کننده فسفات یک دسته از باکتری های افزایش دهنده رشد هستند که در خاک وجود دارد، ولی تعداد این باکتری ها در مقایسه با باکتری های معمول در  منطقه ریشه  گیاهان زیاد نیست. بنابراین مقدار فسفر آزاده شده به وسیله این باکتری ها معمولاً به اندازه ای نیست که افزایش کافی در رشد گیاهان ایجاد کند. بنابراین باید این باکتری ها را به خاک اضافه کرد.

جنس های مهم باکتری های حل کننده فسفات، سودوموناس، باسیلوس می باشند. گزارشات مختلفی توانایی گونه های باکتریایی را در حل کردن ترکیبات فسفری غیرآلی نامحلول نشان داده است.

در این میان جنس های باکتریایی Erwinia، Aereobacter، Micrococcus، Burkholderia، Rhizobium، Bacillus، Pseudomonas، Achromobacter، Flavobacterium   قرار دارد  ضمن اینکه باکتری های B.sircalmous ‚ B.polymyxa ‚ B.subtilis ‚ B.circulans ‚ B.megaterium وPseudomonas striat  از انواع مهم به شمار می روند.

باسیلوس ها نقش مهمی در فعل و انفعالات شیمیایی دارند در واقع این باکتری ها به دلیل توانایی تولید آنزیم هایی مانند پروتِیاز، آمیلاز و فسفاتاز می توانند در تجزیه مواد آلی شرکت کنند.

گونه های مختلفی از این باکتری ها قادرند روی کانی های مختلف مانند کانی های فسفاتی  اثر گذاشته و موجب رهاسازی فسفر و حلالیت آن می شوند به نظر میرسد از بین گونه های  مختلف سودوموناس P. flurescens، P.putida و P. aeruginosa نقش بسیار مهمی در جذب فسفر دارند. 

باکتری ها چطور می توانند موجب افزایش رشد گیاه شوند؟

بهترین ناحیه برای قرار گیری باکتری های حل کننده فسفر

  1. حدود 40 درصد از مواد فتوسنتزی در منطقه ریشه  گیاه، شراط مساعدی را برای حضور جمعیت های باکتری ها می تواند فراهم کند.
  2. فسفر از آنجایی که قابلیت شستشو ندارد بیشتر در لایه های سطحی خاک تجمع می یابد.

 بنابراین باید باکتری هایی انتخاب شوند که در این ناحیه بتوانند به خوبی فعالیت کنند.

بهترین ناحیه برای قرار گیری باکتری های حل کننده فسفر

رابطه هم افزایی باکتری های حل کننده فسفات با گیاهان

رابطه بین باکتری های حل کننده فسفات با گیاهان بعنوان یک نوع رابطه­ ی هم افزایی شناخته می شود. زیرا از یک سو باکتری فسفات محلول را برای گیاه فراهم می کند و از سوی دیگر گیاه از طریق ترشحات ریشه خود ترکیبات کربناته مورد نیاز (عمدتا قند ها) را برای رشد باکتری ها آزاد می کند

میزان آزاد سازی فسفر توسط باکتری ها ی مختلف متفاوت است

  1. fluorescens از منابع تری کلسیم فسفات، فسفات آلومینیوم و فسفات آهن به ترتیب مقادیر 100 ، 92 و 51 µg mlˉ¹  را آزاد می کند.  اخیرا انحلال فسفات به میزان 120، 150 برای دو باکتری P.agglomerans P5 و P. putida P13 نیز گزارش شده است گرچه مقایسه کمی درستی درستی نمی توان از آزمایشات انجام شده به دست آورد ولی شواهد حاکی از این است در شرایط مختلف، گونه های باسیلوس، سودوموناس و ریزوبیوم قویترین حل کنندگان فسفات هستند و تری کلسیم فسفات و هیدروکسی آپاتیت در مقایسه با سنگ فسفات تجدید پذیرتر می باشند.

 

مکانیسم های آزاد سازی فسفات توسط باکتری های حل کننده 

در واقع بسته به اینکه منبع فسفات آلی باشد یا معدنی مکانیسم آزاد سازی فسفات توسط میکرو ارگانیسم ها متفاوت میباشد.

انحلال فسفات معدنی

توانایی انحلال فسفات معدنی به توانایی میکرو ارگانیسم ها در آزاد کردن متابولیت هایی از قبیل ترشح یون هیدروژن یا پروتون (+H) و اسید های آلی مربوط می شود. برخی معتقدند که گروه های کربوکسیل و هیدروکسیل خود کاتیون های همراه آنیون فسفات (AL+3, Fe+3, Ca+2)  را کلات نموده و به این طریق نیز به انحلال فسفات کمک می کنند.

در واقع باکتری ها این توانایی را دارند که انواع اسید را تولید کرده و به خاک اضافه کنند از جمله اسید سولفوریک، اسید نیتریک، اسید کلریدریک و اسید کربنیک و به آن ترتیب موجب کاهش pH منطقه ریشه شده و جذب عناصری مانند فسفر، آهن، منگنز، روی و بور را افزایش می دهند.

 

معدنی شدن فسفر آلی

حدود 20 تا 80 درصد فسفر خاک را ترکیبات فسفر آلی از قبیل اسید فیتیک تشکیل می دهد. مکانیسم اصلی تبدیل فسفات آلی به فسفات معدنی تولید آنزیم فسفاتاز است.

تجزیه پذیری فسفر آلی اساسا به خصوصیات بیو شیمیایی و فیزیکوشیمیایی ملکول ها وابسته است بعنوان مثال، اسید های نوکلییک و فسفولیپید ها و قند های فسفاته به راحتی تجزیه میشوند ولی اسید فیتیک و پلی فسفات ها به آرامی تجزیه می شوند. فسفر میتواند از ترکیبات موجود در خاک بوسیله سه گروه آنزیمی آزاد شود.

  1. فسفاتاز های غیر اختصاصی
  2. فسفاتاز های اختصاصی
  3. فسفوناتاز ها و C-P لیاز ها

 

نحوه استفاده از باکتری های حل کننده فسفات در کشاورزی

بعد از بررسی و آگاهی از مکانیسم های دخیل در فرایند های آزاد سازی فسفر از انواع مختلف منابع فسفات، اکنون میتوان دانش حاصل شده را در کاربردی کردن این باکتری ها بکار برد. مطالعات انجام شده در گذشته عموما بر روی راه های زیر متمرکز شده اند.

استفاده از کودهای زیستی

تولید کودهای زیستی حاوی باکتری های حل کننده فسفر شامل سه مرحله میباشد:

  • مرحله اول انتخاب و آزمایش سویه های مختلف این باکتری ها
  • مرحله دوم تهیه زاد مایه که خود شامل انتخاب حامل مناسب و تولید انبوه باکتری های حل کننده فسفات می باشد.
  • مرحله سوم روش کنترل کیفی و توزیع کود زیستی

استفاده از کود های زیستی در منابع مختلف ذکر شده است. در هندوستان کود های زیستی فسفاته با نام IARI microphos که دارای دو باکتری با نام های P. striata  _B. polymyxa و سه قارچ با نام های Aspergillus awamori، A. nige و Penicillium digitatum است مورد استفاده قرار میگیرد. در اتحاد جماهیر شوروی سابق اولین کود زیستی فسفاته به نام Phosphobacterin مورد استفاده قرار گرفتکه به بعدا به ترتیب در کشور های اروپای شرقی و هند نیز مورد استفاده قرار گرفت. در این کود زیستی از باکتری های حل کننده فسفات به نام megaterium var.B. phosphaticum بهره گرفته است.اخیرا  کودهای زیستی زیادی نیز در ایران مورد استفاده قرار می گیرد ازجمله: فسفریست و پارسل باسیل.

استفاده از زاد مایه باکتری های حل کننده فسفات

زاد مایه باکتری های حل کننده فسفات می تواند به تنهایی یا همراه با سایر زاد مایه ها و مختلط استفاده شود که در این حالت به آن تلقیح همزمان می گویند. استفاده بصورت بذر مال، استفاده مستقیم در خاک یا در آب  آبیاری از روش های پیش رو برای این دسته از کود های زیستی است. و تصمیم گیری در مورد نحوه بکار گیری آنها به شرایط حاکم بستگی دارد. بعنوان مثال زمانی که بذر مورد تیمار یک آفت کش قرار گرفته است که با باکتری سازگاری ندارد از روش بذر مال باید صرف نظر کرد. رقابت باکتری های تلقیح شده با سایر با کتری های بومی خاک، بقا و تکثیر آن در محیط، موفقیت باکتری در شرایط محیطی جدید را تضمین می کند.

 

3-قارچ مایکوریزا

      ميکوريز (Mycorrhiza) از دو کلمه mycos به معني قارچ و rhiza به معني ريشه تشکيل شده است و در سال 1885 توسط فرانک گياه شناس آلماني براي نوعي همزيستي دو جانبه ی مفيد بين انواع خاصي از قارچ هاي خاکزي و سيستم ريشه­اي گياهان وضع گرديد.

مايکوريز يک همزيستي مسالمت آميز ميان انواعي از قارچ­هاي خاکزي و ريشه­ ی گياهان است که در آن هر دو موجود (گياه و قارچ) از اين همزيستي بهره­ مند مي­ شوند. اعتقاد بر این است که گياهاني که فقط در آب زندگي مي­کرده ­اند قادر به زندگي در خشکي نبوده و اين قارچ­هاي همزيست بوده ­اند که با گسترش شبکه­ هاي هيف خود در خاک­هاي اطراف ريشه، موجب دسترسي گياه به منابع بيشتر آب و عناصر غذايي شده­ اند.

به نحوي که گياهان به تدريج قادر به سازگاري با شرايط سخت و خشک محيطي شدند. به عبارت ديگر قارچ­هاي ميکوريز با تشکيل شبکه­ هايي در اطراف ريشه­ هاي گياهان، سطح تماس آن­ها با خاک و رطوبت اطراف را بين 10 تا 1000 برابر افزايش داده و به اين ترتيب گياه توانايي بيشتري در استفاده از منابع موجود در محيط اطراف خود پيدا مي­ کند.

قارچ­هاي ميکوريزي از با اهميت ترين ميکرو ارگانيسم­ هاي موجود در اغلب خاک­هاي تخريب نشده مي ­باشند. به طوري که بر اساس تخمين هاي موجود، حدود 70 درصد از  توده  زنده  جامعه  ميکروبي خاک­ها را ميسيليوم اين قارچ­ها تشکيل  مي­دهد. ميکوريز از رايج­ ترين و سابقه دار ترين ارتباط ­هاي  همزيستي در سلسله گياهي است، به طوريکه  حدود 95 درصد گياهان جهان لااقل يکي از تيپ­هاي ميکوريزي را دارا هستند. اين قارچ­ها همزيست اجباري هستند و در تمام بازدانگان، 83 درصد دو لپه­ اي ها و 79 درصد تک لپه­ اي ها ديده شده­ اند.

همانگونه که بعضی باکتری های ساده در گره های ریشه باعث افزایش تثبیت نیتروژن در بعضی گیاهان می شوند، قارچ مایکوریزا هم در تعامل با ریشه باعث افزایش فسفر خاک می شود. مایکوریزا در شرایط طبیعی توسعه می یابد و در بیشتر انواع خاک ها قادر به زندگی است و با اکثر گیاهان آوندی می تواند ارتباط برقرار کند.

     مایکوریزا به دو گروه عمده تقسیم میشوند:

اکتومایکوریزا: در سطح خارجی ریشه قرار می گیرند.

اندو مایکوریزا: در سطح داخلی اند و میتوانند به داخل سلول های کورتکس هم نفوذ پیدا کنند.

قارچ مایکوریزا فسفر غیر قابل دسترس را به شکل قابل دسترس برای گیاه در می آورد چگونه با کاهش فاصله برای انتشار یون های فسفر و افزایش سطح جذب آن.

مکانیسم های افزایش جذب فسفر از طریق مایکوریزا

مکانیسم های افزایش جذب فسفر از طریق مایکوریزا

در گیاه دارای همیاری با قارچ مایکوریزا  فسفر از فاصله 27 سانتی متری از ریشه جذب شده در حالی که گیاه بدون همیاری فاقد این توانایی بود.

سطح جذب فسفر

افزایش سطح جذب فسفر با افزایش جذب آن همبستگی دارد. قطر ریشک های گیاه بزرگتر از mµ 10  و در مقایسه با هیف ها  mµ) 2-4 (بزرگتر است. این کوچک بودن هیف ها دو مزیت دارد:

  1. باعث افزایش سطح جذب می شود
  2. هیف ها می توانند به مناطقی از خاک نفوذ کنند که ریشه قادر به نفوذ به آنجا نیست.

فسفر در خاک بوسیله ی پدیده انتشار به ریشه گیاهان میرسد، گسترش ریشه های قارچ بطور موثری باعث کاهش فاصله ی انتشار شده و باعث افزایش جذب می شود.

حرکت فسفر به هیف های مایکوریزا

مشاهده شده که در سطح جذب های برابر بین گیاهان همیار و غیر همیار باز هم میزان جذب در گیاهان همیار بیشتر است این نشان میدهد که هیف های قارچ تمایل و توانایی بیشتری در جذب فسفر دارند و در سطح آستانه پایین تری میتوانند جذب را شروع کنند.