چگونه گیاخاک باعث نگهداری نیتروژن در خاک می شود؟
گیاخاک نوعی ماده طبیعی و ارگانیک است که وجود آن در خاک مزارع و باغ ها، باعث رشد بهتر گیاهان می شود. این ماده هم برای خاک و هم برای گیاهان خواص زیادی دارد. یکی از این خواص، نقش گیاخاک در نگهداری نیتروژن می باشد.
خاک هایی که مقدار مناسبی گیاخاک دارند، نیتروژن را بهتر نگه داری می کنند و از خروج سریع آن جلوگیری می نمایند. به این ترتیب راندمان کوددهی افزایش پیدا می کند. در این مطلب به طور کامل خواص گیاخاک را بررسی می کنیم. همچنین نقش گیاخاک در حفظ و نگهداری نیتروژن را توضیح می دهیم.
گیاخاک چیست و چه خصوصیاتی دارد؟
گیاخاک نوعی ماده آلی تیره، پوسیده و غنی است که از تجزیه کامل بقایای گیاهی و حیوانی در مدت زمان طولانی به وجود می آید. ترکیب گیاخاک شامل کربن (بیشترین مقدار) و مقادیری نیتروژن، فسفر و گوگرد است. لاشه حیوانات و بقایای گیاهان در سطح زمین به مرور تجزیه شده و به بخشی از خاک تبدیل می شود. وقتی بقایا به بیشترین حد تجزیه برسند، هوموس شکل می شود. این هوموس در زمین به شکل کود عمل می کند. گیاخاک می تواند عناصر معدنی را جذب کند و در اختیار ریشه گیاهان قرار دهد.
با توجه به اینکه کیفیت خاک در سال های اخیر در نقاط مختلف جهان کاهش پیدا کرده است، استفاده بهینه از گیاخاک، راهی مناسب برای حفظ پایداری منابع طبیعی است.
فرایند تشکیل گیاخاک به شرح زیر است:
- تجزیه بقایای گیاهی و حیوانی
- تجزیه ترکیبات ساده مانند کربوهیدرات ها و پروتئین ها
- واکنش ترکیبات ساده تولید شده با مواد معدنی و مواد آلی پیچیده تر (در نتیجه این فرایند ترکیبات پایداری مانند اسیدهای هیومیک، فولیک و هومین تشکیل می شوند.)
- اتصال ترکیبات پایدار به سطح ذرات معدنی خاک و تشکیل ساختار نهایی گیاخاک (تثبیت این ترکیبات از طریق پیوندهای شیمیایی قوی بین ذرات خاک و مواد آلی انجام می شود.)
برخی افراد گیاخاک و کمپوست را یکی می دانند در صورتی که اینطور نیست! کمپوست به تعبیری مرحله قبل از تشکیل گیاخاک است. در گیاخاک ترکیبات آلی به طور کامل تجزیه شده اند. در صورتی که در کمپوست تجزیه کمتر است.
فواید گیاخاک در کشاورزی چیست؟
- هوموس منافذ خاک را افزایش می دهد. در این صورت آب و اکسیژن راحت تر بین ذرات حرکت می کنند و به ریشه گیاه می رسند.
- وجود گیاخاک ظرفیت خاک برای نگه داری آب را افزایش می دهد. هوموس مانند اسفنج آب را به خود جذب می کند و می تواند تا 90 درصد وزن خودش، رطوبت نگه دارد. این ویژگی در مناطق خشک و نیمه خشک اهمیت زیادی پیدا می کند.
- ترکیبات آلی گیاخاک، باعث به هم چسبیدن ذرات خاک می شوند. به هم چسبیدن ذرات خاک فرسایش خاک توسط باد را کاهش می دهد.
- گیاخاک مواد مغذی همچون نیتروژن، فسفر و… را در خود نگهداری کرده و به تدریج آزاد می کند.
- ساختار کلوئیدی گیاخاک، توانایی تبادل و نگهداری کاتیون ها ازجمله منیزیوم و کلسیم را در این خاک افزایش می دهد.
- رنگ قهوه ای یا مشکی گیاخاک، باعث می شود خاک، گرما را بیشتر نگه دارد.
- گیاخاک باعث اصلاح ساختار خاک می شود.
با وجود تمام مزایایی که گفتیم، این را در نظر بگیرید که گیاخاک نسبت به کودهای حیوانی و گیاهی، مواد مغذی کمتری دارد. از طرفی تعیین محتوای گیاخاک و اینکه این مواد در چه روندی به تجزیه رسیده اند، در کیفیت گیاخاک نقش مهمی دارد.
مفهوم شست وشوی نیتروژن از خاک و نقش گیاخاک در نگهداری نیتروژن
شست و شوی نیتروژن از خاک به فرایندی گفته می شود که طی آن یون های نیترات (NO₃⁻) در اثر حرکت آب به عمق خاک و آب های زیرزمینی منتقل می شوند و از ناحیه ریشه گیاه خارج می شوند. این اتفاق باعث کاهش بازده کودهای نیتروژنه می گردد. وقتی نیتروژن از دسترس گیاه خارج شود، رشد و سبزینگی گیاه افت کرده و سرمایه کشاورز هدر می رود. همچنین در اثر آبشویی مواد غذایی همچون نیتروژن، منابع آب آلوده می شوند.
گیاخاک به عنوان یکی از مهم ترین منابع خاکی، نقش کلیدی در حفظ و مدیریت نیتروژن در خاک دارد. کاهش شست وشوی نیتروژن، به طرز چشمگیری بر بهره وری کشاورزی و سلامتی محیط زیست تأثیر می گذارد.
نقش گیاخاک در نگهداری نیتروژن
نقش گیاخاک در نگهداری نیتروژن به چند طریق می باشد:
- افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC): گیاخاک به دلیل هوموس فراوان، CEC بالایی دارد؛ یعنی می تواند یون های مثبت مانند NH₄⁺ (فرم آمونیومی نیتروژن) را قوی تر جذب و نگه داری کند. این مسئله باعث کاهش شست وشوی نیتروژن می شود، زیرا یون های نیتروژنی که روی سطوح معلق آگلومره های ماده آلی قرار دارند، سخت تر از خاک فقیر از دسترس خارج می شوند.
- کاهش نفوذپذیری بیش از حد: گیاخاک باعث بهبود ساختمان خاک می شود. این ماده باعث تخلخل مناسب، کاهش تراکم و افزایش ظرفیت نگهداری آب می گردد. این عوامل باعث می شوند که آب به صورت یکنواخت و ملایم حرکت کند تا از خروج سریع نیترات جلوگیری گردد.
- افزایش فعالیت میکروبی خاک و تنظیم چرخه نیتروژن: میکروارگانیسم های مفید خاک در حضور مواد آلی فعال تر می شوند و فرآیند های مهمی مانند معدنی شدن و تثبیت نیتروژن را تنظیم می کنند. این فعالیت ها باعث می شود نیتروژن آهسته تر و به صورت تدریجی در دسترس گیاه قرار بگیرد، نه یکباره و بدون بهره برداری.
- جلوگیری از فرار نیترات در آب های زیرزمینی: در خاک هایی که فاقد ماده آلی هستند، آب سریعاً نیترات را به لایه های عمیق تر می برد. ولی در خاک های غنی از گیاخاک، نیترات مدت بیشتری در لایه های بالاتر باقی می ماند تا توسط گیاه استفاده شود.
مقایسه خاک های غنی و فقیر (بررسی نقش گیاخاک در نگهداری نیتروژن)
| ویژگی | خاک فقیر از ماده آلی | خاک غنی از گیاخاک |
| CEC | کم | زیاد |
| ذخیره نیتروژن | پایین | بالا |
| شست وشوی نیتروژن | زیاد | کم |
| فعالیت میکروبی | کمتر | بیشتر |
| بازده کود نیتروژنه | پایین | بالا |
روش های افزایش گیاخاک در خاک کشاورزی
وقتی گیاخاک کافی در زمین وجود دارد نیتروژن بهتر نگه داری می شود. همچنین تبخیر و آبشویی عناصر غذایی کاهش می یابد. در صورت وجود هوموس کافی، جذب نیتروژن توسط گیاه افزایش پیدا می کند. در نتیجه مقدار کود نیتروژنه ای که گیاه واقعاً استفاده می کند بیشتر می شود و هزینه کشاورز پایین می آید.
برای ارتقای سطح گیاخاک می توان از روش های زیر استفاده کرد:
- افزودن کودهای آلی پوسیده: استفاده از کودهای آلی کاملاً پوسیده، مهم ترین و سریع ترین راه افزایش گیاخاک است. این مواد منبع غنی کربن آلی هستند و با ورود به خاک، به تدریج به هوموس پایدار تبدیل می شوند. کودهای آلی با بهبود ساختمان خاک، افزایش ظرفیت نگهداری آب و فعال سازی میکروارگانیسم های مفید، به تثبیت نیتروژن در ناحیه ریشه کمک می کنند و از شست وشوی آن جلوگیری می نمایند.
- کشت پوششی: کشت پوششی به کاشت گیاهانی گفته می شود که بین دو کشت اصلی یا در دوره های بدون کشت، سطح خاک را می پوشانند. این گیاهان از فرسایش خاک جلوگیری کرده و شست وشوی نیترات را کاهش می دهند. گیاهان پوششی با تولید بقایای گیاهی، به افزایش ماده آلی و تشکیل گیاخاک کمک می کنند. برخی گیاهان پوششی از جمله حبوبات، می توانند نیتروژن هوا را تثبیت کنند و به غنای خاک بیفزایند.
- استفاده از بقایای گیاهی در تناوب زراعی: بهتر است بقایای گیاهان زراعی مانند ساقه، برگ و ریشه را در خاک باقی بگذارید و آن ها را نسوزانید.این کار نقش مهمی در افزایش گیاخاک دارد. این بقایا به مرور تجزیه شده و منبع تغذیه ای ارزشمند برای میکروارگانیسم ها فراهم می کنند. تناوب زراعی متنوع نیز باعث افزایش تنوع زیستی خاک و پایداری بیشتر ماده آلی می شود.
- عدم شخم زدن عمیق خاک: شخم زدن عمیق و مداوم باعث کاهش ذخیره گیاخاک می شود. استفاده از روش های خاک ورزی حفاظتی کمک می کند هوموس پایدارتر باقی بماند و ساختار خاک حفظ شود. این کار به طور غیرمستقیم از خروج نیتروژن از خاک جلوگیری می کند.
- مدیریت آبیاری: آبیاری بیش از حد و ماندابی شدن خاک، از مهم ترین اشتباهات در کشاورزی هستند. با تنظیم حجم و زمان آبیاری، استفاده از روش هایی مانند آبیاری قطره ای و جلوگیری از آبیاری در زمان بارندگی های شدید، می توان حرکت نیتروژن به اعماق خاک را کاهش داد. مدیریت صحیح آبیاری باعث می شود نیتروژن مدت بیشتری در دسترس ریشه باقی بماند و همزمان شرایط مناسبی برای حفظ و افزایش گیاخاک فراهم شود.
این اقدامات به تولید و تثبیت ماده آلی کمک می کند و شست و شوی نیتروژن را به حداقل می رسانند.
ترکیب بهینه گیاخاک، کود آلی و کود شیمیایی؛ کلید افزایش عملکرد گیاهان
در این مطلب نقش گیاخاک در نگهداری نیتروژن را بررسی کردیم. اما به این نکته توجه داشته باشید که وجود گیاخاک در باغ ها و مزارع، دلیلی بر عدم استفاده از کودهای ارگانیک و شیمیایی نیست. گیاخاک می تواند به نگهداری نیتروژن در خاک کمک کند، اما به هیچ وجه جبران کننده کمبودهای خاک نیست. گیاخاک و کودهای آلی با افزایش ماده آلی خاک، ساختار فیزیکی آن را بهبود می دهند، ظرفیت نگهداری آب و عناصر غذایی را بالا می برند و محیطی مناسب برای فعالیت میکروارگانیسم های مفید فراهم می کنند.
در چنین شرایطی، کودهای شیمیایی که به صورت دقیق و بر اساس نیاز گیاه مصرف می شوند، بهتر در خاک تثبیت شده و به تدریج در اختیار ریشه قرار می گیرند. این هم افزایی باعث می شود عناصر غذایی، به ویژه نیتروژن، کمتر دچار شست وشو یا هدررفت شوند و راندمان جذب آن ها توسط گیاه افزایش یابد.
از طرفی دیگر، حضور گیاخاک اثرات منفی مصرف بیش ازحد کودهای شیمیایی را کاهش می دهد و تعادل تغذیه ای خاک را حفظ می کند. نتیجه این رویکرد تلفیقی، رشد یکنواخت گیاه، افزایش سلامت ریشه، بهبود کیفیت محصول و کاهش نیاز به مصرف مکرر کودهای پرهزینه است. در نهایت، این روش نه تنها باعث افزایش عملکرد مزارع می شود، بلکه کشاورزی را به سمت مدیریت بهینه منابع هدایت می کند.
