نسل جدید کود فسفاته، جایگزین مناسب برای کودهای سنتی فسفاته

29مرداد1397
جزئیات خبر

نسل جدید کود فسفاته، جایگزین مناسب برای کودهای سنتی فسفاته

نسل جدید کود فسفاته، جایگزین مناسب برای کودهای سنتی فسفاته
بخش تحقیق و توسعه شرکت آلکان
افزایش روز افزون جمعیت جهان و تامین نیاز غذایی بشر باعث شده که مناطق کشاورزی توسعه پیدا کند. اما این موضوع نمی تواند نیاز غذایی بشر را تامین کند و لازم است میزان تولید در واحد سطح افزایش پیدا کند. یکی از راه های افزایش تولید استفاده از کودهای شیمیایی بود که اخیرا با توجه به استفاده بی رویه از این کودها و اثرات زیان بار آن بر روی انسان و محیط زیست، جایگزینی آنها با کودهای بیولوژیکی و میکروارگانیسم ها افزایش یافته است (خاوازی، 1377).
امروزه کودهای زیستی (Biofertilizer/Biological fertilizer) یکی از عوامل اصلی کشاورزی ارگانیک و کشاورزی پایدار می­باشند. این کودها که ممکن است جامد، مایع یا نیمه جامد باشند حاوی تعداد مکفی از یک یا چند میکروارگانیسم مفید و یا متابولیت های آنها بوده که از طريق تامين بخشي از يك عنصر مورد نياز گياه و يا توليد مواد محرك رشد در بستر مناسب حاوي مواد آلي و خاك مناسب به رشد بهتر گياه كمك مي­نمايند. در حال حاضر بسياري از كشورهاي پيشرفته و در حال پيشرفت، كودهاي ميكروبي فسفاته، ريزوبيومي، ميكورايزا،  جلبك­هاي سبز-آبي، آزولا، باكتري­هاي محرك رشد و اخيراً باكتري­هاي آزاد كننده پتاسيم را توليد نموده و در اراضي كشاورزي خود به طور گسترده مصرف مي نمايند (Bashan et al., 2004؛ آستارایی و کوچکی، 1375).
در این راستا عنصر فسفر یکی از عناصری است که در گیاهان بسیار با اهمیت بوده و علی رقم مصرف بالای کودهای فسفاته همیشه با مشکل رسوب آن مواجه هستیم و مقدار بالایی از آن تثبیت و از دسترس ریشه خارج می­شود.
عنصر فسفر، کلید زندگی:
فسفر عنصری ساختمانی در تشکیل اسیدهای نوکلئیک بوده و دومین عنصر غذایی مورد نیاز گیاه می­باشد. گیاهان فسفر را به دو شکل ارتوفسفات اولیه (H2PO4-) و ارتوفسفات ثانویه (HPO4-) جذب می­کنند که جذب شکل اول بیشتر و سریع­تر اتفاق می­افتد. فسفر در اسیدیته بین 5/5 تا 7 بیشترین حلالیت و میزان جذب را برای گیاهان دارد. از آنجایی­که اسیدیته اغلب خاک های ایران بالاتر از این محدوده می­باشد، بنابراین کمبود فسفر قابل جذب باعث کاهش معنی­دار عملکرد نهایی محصولات می­گردد. این عنصر در خاک­های اسیدی به وسیله آلومینیوم و آهن و در خاک های قلیایی به وسیله آهک، املاحی را تولید می­کنند که به سختی قابل حل و برای گیاه قابل جذب می­باشد. از این رو کمبود این عنصر در خاک­های اسیدی و آلی آبشویی یافته و آهکی رایج بوده و خصوصیات مختلفی در خاک از جمله pH، درصد آهک، کلسیم محلول، هدایت الکتریکی، رس، میزان مواد آلی و فعالیت میکروبی می­تواند بر تثبیت و غیرقابل جذب شدن فسفر در خاک تاثیر بگذارد. این عنصر عمدتا با دو مکانیسم پخشیدگی (90-80 درصد) و جریان توده ای (20-1 درصد) به طرف ریشه­ها منتقل و به صورت انتخابی جذب می­گردد (رحمتی و همکاران، 1394). فسفر در نقل و انتقال انرژی در فرآیندهای متابولیسمی گیاهان نقش داشته و به صورت غیر مستقیم بر عملکرد محصولات تأثیر می­گذارد. این عنصر همچنین در تقسیم سلولی، توسعه قسمت­های زایشی، رشد و تکامل ریشه های فرعی، تشکیل بذر، رسیدگی محصول و افزایش مقاومت گیاهان به خصوص غلات به بیماری­ها نقش اساسی دارد. به دلیل نقش­های مهمی که عنصر فسفر در گیاهان دارد به این عنصر کلید زندگی می­گویند.
فسفر مورد نیاز گیاه در کشور ما به صورت سنتی توسط کودهای شیمیایی فسفره به ویژه کودهای سوپرفسفات ساده، سوپرفسفات تریپل و فسفات آمونیوم تامین می­گردد. با توجه به مطالعات میدانی، کارایی کودهای شیمیایی فسفره در اولین سال مصرف در باغات و مزارع به 15% و در سال های بعد به کمتر از 2 درصد تقلیل می­یابد. به طور مثال در گیاه سیب زمینی غلظت فسفر در تمام اندام های گیاه از زمان سبز شدن تا زمان برداشت کاهش می یابد. نقش بارز این عنصر در تشکیل بذر، غده، انتقال مواد غذایی از برگ­ها به غده، زود رسی محصول، افزایش خواص انبارداری کاهش میزان بیماری های گیاهی، افزایش فعل و انفعالات سوخت و ساز و بالاخره تاثیر مثبت در کمیت و کیفیت محصول باعث افزایش استفاده از آن گردیده است. در مقایسه با عناصر دیگر مثل پتاسیم، کلسیم و منیزیم، خاک های زراعی حاوی مقدار کمی فسفر قابل جذب گیاه (ارتو فسفات) می­باشند. به طور متوسط مصرف کود فسفاته در زراعت سیب زمینی 150 تا 250 کیلوگرم در هکتار می باشد. در صورتی که مقدار نیاز گیاه به مراتب کمتر است و این به دلیل جذب بسیار کم کود توسط گیاه می باشد. به طور کلی، حدود 80% کود مصرفی که جذب گیاه نشده است، در خاک تثبیت می‌شود و به تدریج در آب های راکد و جاری نشت کرده و باعث آلودگی محیط زیست می­گردد.
بنابراین علاوه بر حجم بالای تثبیت و رسوب فسفر در خاک (75 تا 90 تثبیت توسط کاتیون های فلزی)، انباشت فلزات سنگینی مانند کادمیوم (cd) و سرب در این کودها مخاطرات عدیده ای را از نظر زیست محیطی و سلامت انسان به دنبال دارد. ضمن اینکه اشاره به این نکته الزامی است که طی تولید کودهای فسفاته، مقدار فلزات سنگین در محصول نهایی به طور معنی­داری افزایش پیدا می­کند.
جهت حل این مشکل کود میکروبی فسفاته یک ابزار قدرتمند در جهت رفع کمبود و جلوگیری از تثبیت فسفات می­باشد، این ترکیب دوست­دار محیط زیست بوده و فاقد هر گونه فلزات سنگین می­باشد (Sharma et al., 2013).
میکروارگانیسم های حل کننده فسفات (Phosphate Solubilizing Microorganisms):
یکی از پایه های اساسی کشاورزی پایدار، استفاده ی کارآمد از کودهای شیمیایی و به ویژه کودهای فسفاته است. این کودها دارای تحرک کمی در خاک بوده و طی واکنش هایی با عناصر خاک (ترکیب فسفات با کلیسم، منیزیم، آهن، روی و ...) به صورت نامحلول درآمده و بازده مصرفی آنها کاهش می­یابد. بنابراین باید در مدیریت استفاده از کودهای فسفاته تجدید نظر صورت گرفته و به روش های نوین مانند روش های بیولوژیک توجه بیشتری شود. تحقیقات انجام شده در داخل و خارج کشور بر روی میکروارگانیسم های حل کننده فسفات، نشان دهنده کارایی بالای روش­های بیولوژیک در افزایش فسفر قابل جذب گیاهان است. این میکروارگانیسم­ها به صورت ساپروفیت در منطقه­ی ریشه (ریزوسفر) فعالیت کرده و با مصرف ترشحات ریشه، ترکیبات نامحلول را به صورت قابل جذب گیاه در می­آورند.
بسیاری از میکروارگانیسم های خاک زی قادرند با مکانیسم هایی از قبیل:
  1. تولید و ترشح اسیدهای آلی از قبیل: سیتریک، مالیک، سوکسینیک، فومیک، پروپیونیک، اگزالیک، کتوگلوکونیک و ...
  2. آنزیم های فسفاتاز
در حلالیت و آزادسازی فسفر از مواد معدنی کم محلول و ترکیبات آلی فسفردار موثر باشند. باکتری های مورد استفاده بیشتر از دو جنس سودوموناس (Pseudomonas) و باسیلوس (Bacillus) می­باشند (قلاوند و همکاران، 1385).
نقش اسیدهای آلی ترشح شده توسط باکتری ها در کاهش pH خاک می­باشد و سپس آنها پیوند موجود در فرم­های فسفات را تجزیه می­کنند. برخی از هیدروکسی اسیدها ممکن است در اثر ترکیب با کلسیم و آهن به صورت کلات در آمده و تاثیر بسزایی را در افزایش حلالیت و مصرف فسفات ها ایجاد کنند (آستارایی و کوچکی، 1375). در واقع باکتری های محلول کننده فسفات با تولید اسیدهای آلی، موجب کاهش pH خاک می شوند که از این طریق به عنوان یک عامل کلات کننده شناخته می­شوند. این عامل به جانشین شدن در ترکیب P-metal موجب آزاد شدن فسفات می­شوند. باکتری­های حل کننده فسفات به وسیله منابع کربن آلی تحریک می­شوند که این ممکن است به صورت طبیعی و یا به صورت اضافه کردن به خاک اتفاق بیافتد. گلوکونیک و استات از اسیدهای آلی تولید شده توسط باکتری های حل کننده فسفات هستند (Yomg-Hak et al., 2005). 
با توجه به مصرف سالانه نزدیک به یک میلیون تن کود دی آمونیوم فسفات در ایران، بازده پایین کودهای فسفاته در خاک­های آهکی کشور و همچنین پیامدهای حاصل از زیاده روی در مصرف این کودها (آلودگی آب های سطحی با ذرات خاکی غنی از فسفر و یا کاهش عملکرد گیاهان در نتیجه کم شدن جذب روی و آهن و یا تجمیع بیش از حد بور، منگنز و یا مولیبدن در گیاهان ) شایسته است که در زمینه ی تامین فسفر مورد نیاز گیاهان از طریق کودهای میکروبی فسفاته توجه بیشتری صورت گیرد.
متخصصان گروه تولید آلکان به عنوان پیشتازان تولید کودهای آلی و زیستی، پس از 3 سال تحقیق و پژوهش موفق به معرفی و تولید فرمولاسیون کود میکروبی فسفاته به عنوان جایگزین برای کودهای شیمیایی فسفاته شدند. این محصول جدید با پایه­ی کودهای آلی و خاک فسفاته، حاوی اسپور باکتری­های موثر حل کننده فسفات معدنی از جنس باسیلوس می­باشد. اسپور این باکتری­ها پس از ورود به خاک فعال شده و با تولید اسیدهای آلی و آنزیم­های آزاد کننده فسفات، فسفر معدنی و آلی غیر قابل استفاده در خاک فسفات و ماده آلی موجود در فرمولاسیون کود میکروبی را به صورت قابل استفاده در اختیار گیاه قرار می­دهد. این باکتری علاوه بر ویژگی حل کنندگی فسفات نامحلول خاک، باکتری پیش برنده رشد گیاه نیز محسوب شده و از طریق تولید هورمون های رشد گیاه موجب توسعه ریشه شده و از این طریق کارایی مصرف آب و همچنین عناصر ریز مغذی از قیبل روی را افزایش می­دهد.
جایگزینی کود میکروبی فسفاته آلکان به مقدار برابر با کودهای شیمیایی سوپرفسفات در آزمایشات مزرعه­ای مبین افزایشی معادل 8 تا 25 درصدی در عملکرد پسته و همچنین به دلیل افزایش رشد ریشه و زودرسی باعث افزایش کارایی استفاده از آب (WUE) در مزرعه شده است.
علاوه بر اینکه معایب سوپرفسفات تریپل شامل فشرده و محکم کردن خاک، کاهش نفوذپذیری خاک، دارا بودن فلزات سنگین، میزان بالای فسفر که باعث از دسترس خارج شدن عناصر ریزمغذی می گردد و راندمان فسفر پایین می آید را نداشته و در عین حال کود میکروبی فسفاته آلکان دارای مقدار مطلوبی از عنصر گوگرد نیز می باشد.
ارزش کود میکروبی فسفاته آلکان به دلیل سه ویژگی مهم 1) تغذیه ای و شیمیایی (از نظر عناصر و مواد آلی و میکروارگانیسم­های موجود)، 2) خواص فیزیکی و 3) بهبود خواص بیولوژیک می­باشد.
نتايج حاصل از مصرف كود ميكروبي فسفاته در مقايسه با كود سوپر فسفات تريپل در ذرت (شکل 1)، سويا، گندم و یونجه در نقاط مختلف کشور مويد اثرات رضايت بخش اين كود مي­باشد بطوريكه مشخص گرديده كود ميكروبي فسفاته، نه تنها بازده جذب كود را بالا مي­برد، بلكه باعث افزايش قابل ملاحظه عملكرد نيز ميگردد.
              
شکل 1: افزایش ریشه زایی، تعداد برگ و ارتفاع بوته، ماده خشک و تر، زودرسی و افزایش محصول ذرت با استفاده از کود میکروبی فسفاته آلکان (استان خوزستان، 1396)
افزایش ماده خشک، اندازه برگ و طول ریشه و ارتفاع گیاه در غلات (Hernandez et al., 1995)، افزایش وزن تر، تعداد برگ و ارتفاع بوته در ذرت (Tailk et al., 1982)و افزایش رشد خردل هندی با تلقیح بذور آن (Asghar et al., 2002) حاصل استفاده از انواع مختلف این باکتری ها می باشد. همچنین بذور برنج و نخود فرنگی پس از تلقیح با باکتری محلول کننده فسفات باسیلوس عملکرد بالاتری داشتند (Tiwari et al., 1989).
از طرف دیگر جمعیت میکروارگانیسم های مفید در خاک باعث افزایش مقاومت گیاهان به بیماری­های خاکزاد شده و تنش­های محیطی از جمله کمبود آب و مواد غذایی و سمیت فلزات سنگین می­شود (Wu et al., 2005).
یکی دیگر از ویژگی های کود میکروبی فسفاته آلکان دارا بودن مقادیر بالای مواد آلی می­باشد. مواد آلي در خاك به عنوان اصلاح­گر فيزيكي، شيميايي و حاصلخيزي مي­باشد. با اضافه شدن مواد آلي به خاك از فرسايش خاك جلوگيري شده، عاملي براي افزايش نفوذپذيري آب و هوا در خاك بوده و هيدراتهاي كربن را براي مصرف ميكروارگانيسم ها فراهم خواهد نمود. این مواد آلي همچنین با افزايش CEC (ظرفيت تبادل كاتيوني) و ظرفيت بافري خاك و ظرفيت نگهداري رطوبت حداكثر را براي حاصلخيزي خاك به ارمغان می آورد. در صورت فقدان ماده آلي ،‌خاك به بستر جامد بي جان و نهایت زمین لم یزرع تبديل خواهد شد.
متاسفانه بر اساس آمارهای منتشره خاك­هاي كشور از نظر مواد آلی بسیار فقیر بوده و به طور میانگین در اغلب مناطق کمتر از یک درصد می­باشد، در حالي كه مقدار بهينه آن 5-2 درصد مي باشد. باکتری های موجود در کود میکروبی فسفاته آلکان علاوه بر تامین فسفر گیاه بخشی از نیتروژن مورد نیاز گیاه را نیز تامین می نماید.
معایت کودهای شیمیایی حاوی فسفر:
گذشته از هزينه هاي ارزي گزاف خريد كود از خارج كشور، اثرات زيبانباري از جمله مسموميت ناشي از جذب بيش از حد فسفر معدني و بالا رفتن غلظت آن در بافت­هاي گياهي و به هم خوردن تعادل عناصر غذايي، كاهش عملكرد محصول، تجمع بور در گياه در حد سمي، كاهش جذب مس، غير متحرك شده آهن در خاك، ممانعت از جذب آهن توسط ريشه، مختل كردن متابوليسم روي درون گياه، كاهش ميكوريزايي شدن ريشه، آلودگي خاك به كادميوم ، تنزل كيفيت محصول، آلودگي آب­ها به فسفر را در پي داشته است.
مزایای ناشی از کاربرد کود میکروبی فسفاته در مقایسه با سوپر فسفات ساده، سوپر فسفات تریپل و دی­آمونیوم فسفات:
  1. صرفه جویی اقتصادی یکی از کاربردهای مهم کود میکروبی فسفاته آلکان است. جایگزین نمودن این كود به جای کودهای شیمیایی، مزایای اقتصادی مناسبی را برای كشاورزان و كشور به همراه دارد.
  2. از نظر زیست محیطی فاقد مضرات کودهای شیمیایی می­باشد.
  3. حفظ و توسعه باروری خاك (Soil Productivity) به موازات افزایش حاصلخیزی خاك (Soil Fertility) را به دنبال دارد.
  4. جلوگیری از ایجاد آلودگی خاك و منابع آب‌های سطحی و زیر زمینی ناشی از تركیبات باقیمانده كودهای شیمیایی.
  5. جلوگیری از توسعه بیماری‌های گیاهی
  6. علاوه بر ایجاد و حفظ پایداری منابع موجود در خاك، توان تولید در بلند مدت را افزایش داده و آلودگی های زیست محیطی را كاهش می­دهند.
  7. تکثیر باکتری­ها نیاز استفاده دائم و مکرر را بر طرف می کند.
بنابراین در نهایت می­توان گفت که کود میکروبی فسفاته آلکان تامین کننده فسفر مورد نیاز گیاه بوده و از نظر کارایی می‌تواند به طور کامل جایگزین کودهای سوپرفسفات تریپل، سوپرفسفات ساده و دی‌آمونیوم فسفات شود.
 
References:
آستارایی، ع. و ع. کوچکی. 1375. کاربرد کودهای بیولوژیک در کشاورزی پایدار (ترجمه). انتشارات دانشگاه مشهد.
خاوازی، ک. 1377. ضرورت تولید کودهای میکروبی در ایران. مجله علوم آب و خاک. 12 (3): 37-38.
رحمتی، م.، فیضی اصل، و.، موسوی، ب. و اسماعیل کریمی. 1394. خاکشناسی. انتشارات دانشگاه مراغه. قلاوند، ا.، آ. حمیدی، م. دهقان شعار، م. ج. ملکوتی، ا. اصغرزاده و ر. چوکان. 1385. کاربرد کودهای زیستی (بیولوژیک)، راهبردی بوم شناختی برای مدیریت پایدار بوم نظام های زراعیو نهمین کنگره علوم زراعت و اصلاح نباتات ایران. مقالات کلیدی. 200-224، دانشگاه تهران.
Asghar, H.N., Zahir, Z.A., Arshad, M., & Khaliq, A. 2002.Relationship between in vitro production of auxins by rhizobacteria and their growth promoting activities in Brassica juncea L. Journal of Biology and Fertility of Soils 35: 231-237.
Bashan, Y., Holguin, G., & De-Bashan, L.E. 2004. Azospirillum-plant relationships: physiological, molecular, agriculture and environmental advances (1997-2003). Canadian Journal of Microbiology 50: 521-577.
Hernandez, A.N., Hernandez, A., & Heydrich, M. 1995. Selection of rhizobacteria for use maize cultivation. Journal of Cultivos Tropicales 6: 5-8.
Sharma, S. B., Sayyed, R. Z., Trivedi, M. H., & Gobi, T. A. (2013). Phosphate solubilizing microbes: sustainable approach for managing phosphorus deficiency in agricultural soils. Springer Plus 2(1), 587.
Tialk, K.V.B.R., Singh, C.S., Roy, V.K., & Roa, N.S.S. 1982. Azosprillum brasilense and Azotobacter Chroococcum inoculums: Effect of yield maize and sorghum. Soil Biology and Biochemistry 14:417-418.
Tiwari, V. N., Lehri, L. K., & Pathak, A. N. (1989). Effect of inoculating crops with phospho-microbes. Experimental agriculture 25(1), 47-50.
Wu, S.C., Z.H. Cao, Z.G. Li, K.C. Cheung, & M.H. Wong. 2005. Effects of bio fertilizer containing N-fixer, P and K solubilizers and AM fungi on maize growth: a greenhouse trial. Geoderma 125:155-166.
Yomg-Hak, K., B. Bae, & Y. Choung. 2005. Optimization of biological phosphorus removal from contaminated sediments with phosphate- solubilizing microorganisms. Journal of Bioscience and Bioengineering 99(1):23-29.
 


مرتبط اخبار