مقاله کودهای کندرهای فسفر : روشهای تهیه و تأثیر آنها بر جذب فسفر و رشد گیاهان

بخشی از مقاله

چکیده

فسفر یکی از عناصر غذایی پرمصرف مورد نیاز گیاهان است و کمبود آن در بسیاری از خاکهای کشاورزی جهان وجود دارد. برای درمان کمبود فسفر از کودهای فسفر استفاده میشود که کارایی مصرف آنها کم بوده و پدیده غنیشدن آبها و آلودگی محیط زیست را نیز بهطور گسترده ایجاد کرده است.

از طرف دیگر، کودهای فسفر از ذخایر محدود و غیرقابل تجدید سنگ فسفات تولید میشوند که با گذشت زمان مقدار آن کم شده و قیمت آن گرانتر میشود وقتی که نیاز به مصرف کودهای فسفر برای تأمین غذای مورد نیاز جمعیت در حال رشد جهان زیاد میشود. بنابراین، مدیریت کودهای فسفر یک عامل کلیدی در تولید محصولات کشاورزی است.

برای بهبود کارایی مصرف فسفر و رشد گیاهان و کاهش آلودگی محیط زیست، استفاده از کودهای کندرهای فسفر مورد توجه محققان قرار گرفته است. کود کندرها به کودی گفته میشود که سرعت حل شدن آن در آب کمتر از کودهای محلول در آب رایج بوده و مدت طولانیتری عناصر غذایی را به ریشه گیاهان عرضه میکند. برای تهیه کودهای کندرها از چندین روش استفاده میشود:

- 1 - استفاده از مواد پوششدهنده: این مواد به چند گروه تقسیم میشوند: -1 پلیمرها - شامل پلیمرهای زیستتخریبپذیر مانند کیتوسان، پلیمرهای ابرجاذب آب، کوپلیمرهای PVDC، پلیاولفینها، پلیاورتانها، رزینهای اوره-فرمالدئید، پلیاسترها و رزینهای آلکید - ، -2 گوگرد، -3 گوگرد-پلیمر، -4 اسیدهای آلی، -5 روغن پارافین، -6 رسها، -7 خاکستر بادی.

- 2 - تهیه کودهای کندرها از موادی که حلپذیری کم یا سرعت معدنی شدن کمی دارند.

- 3 - تبدیل سنگ فسفات به کود کندرها با روشهای مختلف مانند اسیدی کردن جزئی، استفاده از ریزجانداران حل کننده فسفات و غیره،

- 4 - تولید کودهای کندرهای فسفر با استفاده از فناوری نانو،

- 5 - تولید کودهای کندرهای فسفر از هیدروکسیدهای دوگانه لایهای، بیوچار و هیدروچار بارگذاری شده با فسفات.

- 6 - تهیه کود کندرهای فسفر از خاکستر بادی. جزئیات هر یک از این روشها و مباحث دیگر در این مقاله شرح داده میشود.

مقدمه

با توجه به افزایش روزافزون جمعیت مردم جهان، برای تأمین غذای مورد نیاز بشر باید میزان تولید محصولات کشاورزی افزایش یابد. برای دستیابی به این هدف، دو روش وجود دارد یکی افزایش سطح زیرکشت محصولات کشاورزی و دیگری افزایش عملکرد محصولات کشاورزی در واحد سطح. بررسی نشان میدهد که در حالیکه سطح زمینهای فاریاب جهان از حدود سال 1990 به بعد ثابت مانده است، جمعیت مردم جهان افزایش یافته و تا سال 2050 به حدود 9 میلیارد نفر خواهد رسید

ثابت ماندن سطح زمینهای فاریاب دنیا بهدلیل محدودیت منابع آب، شوری خاکها و آبها، شیب زیاد زمینها و غیره است. بنابراین، برای تأمین غذای مورد نیاز بشر لازم است تولید در واحد سطح افزایش یابد . برای افزایش تولید در واحد سطح میتوان از راههای مختلفی استفاده کرد. در این میان، مصرف صحیح و متناسب انواع کودها مهمترین و اساسیترین راه حفظ و اصلاح حاصلخیزی خاک و افزایش کمیت و کیفیت محصولات کشاورزی است. بررسیهای سازمان غذا و کشاورزی ملل متحد - FAO - نشان میدهد که طی سه دهه - از سال 1970 تا - 2000 مصرف کودها تولید محصولات کشاورزی را در جهان بیش از 55 درصد افزایش داده است

شکل -1 افزایش جمعیت مردم جهان و سطح زمینهای فاریاب

فسفر یکی از عناصر غذایی پرمصرف ضروری برای گیاهان است که کمبود آن در جهان بعد از نیتروژن بیشترین گسترش را دارد. فسفر در ساختمان اسیدهای نوکلئیک DNA - و - RNA، فسفولیپیدها، آدنوزین تریفسفات - ATP - ، آدنوزین دیفسفات - ADP - و غیره شرکت داشته و برای تشکیل این ترکیبهای ضروری است. فسفر نقش بسیار مهمی در ذخیره و انتقال انرژی دارد. برای درمان کمبود فسفر در بسیاری از خاکهای جهان از کودهای شیمیایی فسفر استفاده میشود که بهسهولت در آب خاک حل شده و غلظت فسفر محلول و قابلجذب گیاه در خاک و عملکرد گیاهان را افزایش میدهند

با این حال، مصرف کودهای شیمیایی بهویژه فسفر و نیتروژن پدیده غنیشدن1 آبها را نیز بهطور گسترده ایجاد کرده است . - Dodds et al. 2009; Withers et al. 2014a - برای کاهش غنیشدن آبها باید از ورود فسفر و نیتروژن به آبها جلوگیری کرد . - Conley et al., 2009 - تبدیل فسفر از شکلهای محلول و قابلجذب به شکلهای غیرقابلجذب گیاه در خاک و هدررفت آن از طریق روانآبها سبب میشود کارایی مصرف کودهای فسفر خیلی کم باشد - حدود 15 تا 25 درصد -

پس از مصرف دانههای کودهای محلول فسفر در خاک، کود در آب خاک حل شده و بر اثر دو سازوکار جریان تودهای و پخشیدگی به پیرامون دانه کود حرکت میکند. این فسفر محلول میتواند مجدداً رسوب نموده و از دسترس ریشه گیاه خارج شود . - McLaughlin et al., 2011 - خاکهای اسیدی کود فسفر را بیشتر از خاکهای آهکی تثبیت کرده و به شکلهای غیرقابلجذب گیاه در خاک تبدیل میکنند

نجفی و توفیقی - 1390 - گزارش دادند که درصد بازیابی فسفر در خاکهای قلیایی آهکی از خاکهای اسیدی بیشتر بود. غلظت فسفر کل خاکها از 0/005 تا 0/15 درصد تغییر میکند . - Havlin et al., 1999 - غلظت فسفر کل خاکهای استان آذربایجان شرقی بهطور میانگین 770 میلیگرم در کیلوگرم 0/07 - درصد - گزارش شده است - حیدری و همکاران، . - 1392 با توجه به اینکه فسفر یک عنصر پرمصرف بهوسیله گیاهان است، سالهای متمادی کشت گیاهان و برداشت و خارج شدن فسفر بهوسیله آنها، آبشویی و روانآب سبب تهی شدن خاک از فسفر میشود و لازم است کودهای فسفر در خاک مصرف شوند

کودهای شیمیایی فسفر از ذخایر محدود سنگ فسفات تولید میشوند که غیرقابل تجدید هستند. ذخایر سنگ فسفات با کیفیت خوب در جهان با گذشت زمان کم شده و قیمت آن گرانتر شده و در نهایت تمام میشود. از طرف دیگر، تولید این کود در جهان فقط بهوسیله چند کشور انجام میشود . - Reijnders 2014 - این در حالی است که با توجه به رشد جمعیت مردم جهان، نیاز به مصرف کودهای فسفر برای افزایش تولید محصولات کشاورزی و غذای بیشتر رو به افزایش است - Marschner, . - 2012 بنابراین، این نگرانی وجود دارد که در کشورهایی که ذخایر سنگ فسفات ندارند یا کم دارند، افزایش قیمت کودهای فسفر یا محدودیت آنها امنیت غذایی بشر را در آینده تهدید نماید بنابراین، مدیریت کودهای فسفر یک عامل کلیدی در تولید محصولات کشاورزی است.

با کاهش منابع غیرقابل تجدید فسفر، نیاز به مصرف بهینه این کودها و تلاش برای جایگزین کردن آنها با مواد تجدیدپذیر، بیشتر احساس میشود. با توجه به فرآیندهای تثبیت فسفر در خاک و تبدیل کودهای فسفر به شکلهای غیرقابلجذب گیاه در خاک، مقدار کودهای فسفر مصرف شده در خاکها بیشتر از میزان نیاز گیاهان میباشد. برای بهبود فراهمی فسفر و افزایش کارایی مصرف کودهای فسفر، استفاده از کودهای کندرهای فسفر1 با استقبال محققان مواجه شده است

کود کندرها به کودی گفته میشود که سرعت حل شدن آن در آب خاک کمتر از کودهای محلول در آب میباشد. این کودها مدت طولانیتری عناصر غذایی را به ریشه گیاهان عرضه میکنند. کودهای کندرها از دو طریق جذب عناصر غذایی و رشد گیاه را بهبود میبخشند:

- 1 - فراهمی عناصر غذایی در نظام خاک-گیاه با اثر بر رقابت و یا برهمکنش میان ریشههای گیاه، ریزجانداران خاک، واکنشهای شیمیایی و مسیرهای هدررفت،

- 2 - همزمانی رهایش عناصر غذایی با نیاز گیاه - Shaviv and . - Mikkelsen, 1993 بنابراین، از کودهای کندرها برای افزایش کارایی مصرف کودها، کاهش مصرف کودها و بهبود کیفیت و عملکرد محصولات کشاورزی استفاده میشود 

یکی دیگر از مزیتهای کودهای کندرها نسبت به کودهای محلول رایج، شوری کم ناشی از آنها است. بهعبارت دیگر، کودهای کندرها EC محلول خاک را کمتر از کودهای محلول رایج افزایش میدهند. همچنین، زیادی کودهای کندرها نسبت به کودهای محلول کمتر گیاهان را مسموم میکندبهعلاوه، این کودها نسبت به کودهای محلول بر جمعیت میکروبی خاک نیز اثرهای منفی کمتری دارند. برای مثال، در زیر نتایج برخی پژوهشها در مورد اثر کودهای فسفر بر جمعیت قارچهای میکوریز آربوسکولار ارائه داده میشود.

اثر کودهای کندرهای فسفر بر جمعیت قارچهای میکوریز آربوسکولار

قارچهای میکوریز آربوسکولار با اکثر گیاهان روی زمین و اغلب گیاهان کشاورزی همزیستی دارند. این قارچها سبب افزایش جذب عناصر غذایی بهویژه فسفر در گیاه میزبان شده و تحمل گیاه میزبان را در برابر انواع تنشهای غیرزیستی مانند خشکی، شوری، فلزات سنگین و غیره افزایش میدهند . - Smith and Read 2008 - این قارچها گیاه میزبان را در برابر بیماریزاهای قارچی و نماتدها حفظ کرده - Sikes et al. 2009; Veresoglou and Rillig 2012 - و تشکیل خاک و خاکدانهسازی را بهبود میبخشند

قارچهای AMF با کاهش مصرف کودهای شیمیایی معدنی و کاهش مصرف آفتکشها و قارچکشها تولید محصولات کشاورزی را افزایش میدهند و کارکرد آنها در راستای دستیابی به کشاورزی پایدار میباشد . - Verbruggen and Kiers 2010 - یکی از مهمترین فعالیتهای مدیریت کشاورزی که بر تنوع و جمعیت این قارچها اثر دارد، مصرف کودها در خاک است. کوددهی زیستتوده ریشهها و میزان کلنیزه شدن آنها با AMF را کاهش میدهد.

بهطور کلی، مقدار فسفر قابلجذب گیاه مهمترین ویژگی خاک است که بر جامعه قارچهای میکوریز آربوسکولار تأثیر میگذارد. میان مقدار فسفر قابلجذب گیاه در خاک و تنوع AMF در ریشههای گیاهان ذرت و سویا رابطه منفی مشاهده شده است . - Gosling et al. 2013 - در یک بررسی دیگر مشاهده شد که مصرف طولانیمدت کود فسفر سبب افزایش فسفر قابلجذب گیاه در خاک و کاهش فراوانی AMF گردید . - Jensen and Jakobsen1980 - کاهش کلنیزه شدن ریشهها با قارچهای میکوریز بر اثر مصرف کود فسفر بهوسیله محققان دیگر نیز گزارش شده است

اطلاعات در مورد اثر نوع کود فسفر - معدنی، آلی یا کمپوست - بر میزان کلنیزه شدن ریشههای گیاهان میزبان با قارچها کم است. پاسخ قارچهای میکوریز آربوسکولار - AMF - به کود فسفر علاوهبر نوع کود به مقدار کود نیز بستگی دارد.