نقش مواد الی در خاک

(امین السجاد جمعه یزدیان)

مواد آلی چیست؟

مواد آلی بخشی از خاک است که تقریباً از 5٪ موجودات زنده، 10٪ بقایای گیاهی، 33-50٪ ماده آلی در حال تجزیه را شامل می شود. (کسر فعال) و 33-50٪ ماده آلی پایدار (هوموس) بر حسب وزن میباشد (USDA-NRCS، 2014). قسمت فعال ماده آلی به آسانی جرم و شکل آن در هنگام تجزیه تغییر می کند. بنابراین، در خاک ناپایدار است و بیشتر تحت تأثیر اقدامات مدیریتی مانند خاک ورزی، محصولات پوششی و تناوب زراعی قرار می گیرد (کارتر، 2002). گردش سریع بخش فعال می تواند به آزادسازی مواد مغذی برای محصولات کمک کند. از طرف دیگر هوموس ماده آلی است که توسط میکروارگانیسم ها به شکل مقاوم به تجزیه تبدیل شده است. هوموس با عمل به عنوان یک مخزن برای مواد مغذی، افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک، بهبود ساختار و شکنندگی خاک و فراهم کردن منبع انرژی برای موجودات زنده خاک، حاصلخیزی خاک را بهبود می بخشد.

فواید مواد آلی

افزایش سطوح مواد آلی باعث بهبود عملکردهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک می شود.

پنج مزیت مواد آلی در خاک:

1. عملکرد بیولوژیکی

مزایای زیادی برای مواد آلی وجود دارد که بیشتر آنها با افزایش تنوع بیولوژیکی و فعالیت در خاک شروع می شود. همانطور که مواد آلی افزایش می یابد، فعالیت میکروبی خاک نیز افزایش می یابد. ماده آلی از 58 درصد کربن تشکیل شده است که در ترکیب با سایر مواد مغذی برای فعالیت میکروبی مورد نیاز است. میکروارگانیسم ها ترکیباتی را دفع می کنند که به عنوان یک عامل اتصال دهنده برای ذرات خاک عمل می کنند که می تواند پایداری کلوئیدهای خاک، نفوذ آب و ظرفیت نگهداری آب را افزایش دهد.

2. تامین مواد مغذی

مواد آلی یک منبع مغذی ارزشمند برای گیاهان و موجودات زنده است. از آنجایی که میکروارگانیسم‌ها در هوای گرم‌تر که خصوصا در بهار و تابستان، فعالیت خود را افزایش می‌دهند، و مقادیر بیشتری از مواد مغذی را از شکل آلی به شکل غیر آلی در دسترس گیاه قرار می دهند. به ازای هر یکدرصد مواد آلی در 6 اینچ بالای یک خاک با بافت متوسط (خاک سیلت و لوم)، تقریباً 10-20 پوند. نیتروژن، 1-2 پوند. فسفر و 0.4-0.8 پوند. گوگرد سالانه در هر هکتار آزاد می شود (USDA-NRCS، 2014). علاوه بر این، ذرات مواد آلی حاوی بارهای منفی (یعنی ظرفیت تبادل کاتیونی [CEC]) هستند که یون های دارای بار مثبت مانند کلسیم، پتاسیم، منیزیم و آمونیوم نیتروژن را جذب و نگه می دارند.

3. ساختار خاک

مواد آلی باعث اتصال ذرات خاک و تشکیل خاکدانه های پایدار می شود که ساختار خاک را بهبود می بخشد. با ساختار بهتر خاک، نفوذ آب از طریق خاک باعث افزایش و بهبود توانایی خاک برای جذب و نگهداری آب و همچنین کاهش پوسته پوسته شدن سطحی خاک می شود.

4. ظرفیت نگهداری آب

خاک های با مواد آلی بالاتر میتوانند آب را با ظرفیت های بیشتری ذخیره کنند. ماده آلی رفتاری شبیه به اسفنج دارد و توانایی جذب و نگهداری آب تا90 درصد وزن خود را دارد. مزیت بزرگ ظرفیت نگهداری آب مواد آلی این است که بیشتر آبی را که جذب می کنند به آسانی در اختیار گیاه قرار میدهند. شکل 2 افزایش آب قابل دسترس گیاه را با مواد آلی بالاتر نشان می دهد. محتوای آن در سه خاک مختلف افزایش مواد آلی یک درصد در خاک سطحی، چگالی ظاهری را کاهش می دهد و ظرفیت آب موجود را تقریباً 0.2-0.3 اینچ افزایش می دهد، که می تواند برای کمک به گیاهان در مدیریت آب در دوره های کمبود رطوبت بسیار ارزشمند باشد.

5. کنترل فرسایش

پایداری بیشتر کلوئیدهای خاک اغلب نتیجه خاک هایی با ماده آلی بیشتر است که می تواند نرخ نفوذ آب را افزایش دهد و منجر به کاهش پتانسیل آب، خاک و مواد مغذی برای فرسایش شود. داده های مورد استفاده در معادله جهانی از دست دادن خاک نشان می دهد که افزایش ماده آلی خاک از 1 تا 3 درصد به دلیل افزایش نفوذ آب و تشکیل خاکدانه های پایدار می تواند فرسایش را 20 تا 33 درصد کاهش دهد.

شیوه های مدیریت برای افزایش مواد آلی خاک

عوامل متعددی مانند آب و هوا، نوع خاک، محصول کشت شده و شیوه های مدیریتی خاص می توانند بر میزان O.M خاک تأثیر بگذارند. بنابراین، شرایط محلی باید به عنوان معیاری برای مقایسه در هنگام اجرای اقدامات برای افزایش O.M خاک مورد استفاده قرار گیرد. (شکل 3، STS).

خاک هایی که دارای O.M بیشتر هستند، مانند خاک هایی که در اصل در چمنزارها توسعه یافته بودند، سالانه بقایای آن را به خاک منتقل می کنند در حالی که خاک های جنگلی ماده آلی کمتری دارند چراکه چرخه مواد چوبی به خاک بیشتر طول کشید. ماده آلی ساختمان خاک فرآیندی آهسته است که سال ها یا دهه ها طول می کشد زیرا نیاز به افزودن زیست توده قابل توجه گیاهی و محافظت در برابر تلفات در طول زمان دارد. در زیر سه استراتژی مدیریتی برای ساخت و نگهداری ماده آلی خاک آورده شده است:

1. خاک ورزی را به حداقل برسانید یا فرایند بدون خاکورزی را اتخاذ کنید: این کار باعث می شود تجزیه بقایای آلی خاک کندتر شود و از خاک در برابر فرسایش محافظت بیشتری می کند.

2. با گنجاندن گیاهان پوششی، مواد آلی (مثلاً بقایای کود دامی و غیره)، یا رشد تناوب زراعی با زیست توده بالا/بازده، بقایای محصول را اضافه کنید. بقایای گیاهی به محافظت از سطح خاک در برابر ضربه قطرات باران و فرسایش کمک می کند و کربن را به خاک باز می گرداند.

3. آزمایش خاک و اعمال تغذیه پیشرفته محصول: شناسایی و اصلاح عوامل محدود کننده عملکرد برای تشویق رشد بیشتر محصولاتی که می توانند به خاک برگردند. افزودن بقایای گیاهی که به ساخت یا نگهداری O.M کمک می کند و شامل سایر مواد مغذی ضروری گیاه بالقوه محدود کننده می تواند سیستم های کشت مولدتر و پایدارتری ایجاد کند.