29/08/2024
خاک اساس کشاورزی:
درطول تاریخ بشر، خاک اساس کشاورزی بوده است. نزدیکی ما با خاک حاصلخیز، تواناییمان را نسبت به کشت گیاهان تحت تاثیر قرارداده است و روی موفقیت تمدن ها اثرگذاشته است. این رابطه بین انسان، خاک و منابع غذا تصدیق میکند که خاک اساس و بنیاد کشاورزی است.
جامعه بشری با استفاده از منابع سیاره خود بطور منحصربفرد، به گونه ای خلاقانه و مولد موجب پیشرفت، تکامل انسان و پایداری جوامع جهانی شده است. در بین این منابع، خاک و آب به انسان این توانایی را داده است که غذا را از طریق کشاورزی برای امرارمعاش خود فراهم کند.
اثر خاک بر کشاورزی و جامعه بشری
استفاده و مدیریت منابع خاکی و آبی، تمدن های بشری را شکل داده است که از نظر پیشرفت، پایداری، زوال و بازآفرینی وابسته به کشاورزی هستند (هارلان ۱۹۹۲ ، هیلل ۱۹۹۲). خاک اساس کشاورزی و آب منابع طبیعی اساسی برای سیستم های تولید غذا از نوع گیاهی و حیوانی (اهلی) هستند.
اگرچه امروزه کشاورزی اهمیت اساسی دارد، کشاورزی به نوآوری های بشری که ۱۰ هزار تا ۱۲ هزار سال قبل در طول انقلاب کشاورزی به سرعت در جهان گسترش یافته اند مرتبط است. (Diamond 1999, Montgomery 2007, Price & Gebauer 1995, Smith 1995), این مدت کوتاه، اما بشدت قابل توجه، کمتر از ۰.۳% بیشتر از چهار میلیون سال از تکامل بشر بعنوان انسان دو پا و هموساپینس را بخود اختصاص داده است.
در جوامع مبتنی بر کشاورزی در طول ده هزار سال، انسان تمدن های شهری و پیچیده ای را توسعه داده است که طی پیچیدگی های روزافزون، دستاوردهای تحسین برانگیز، پایداری هزار ساله و در برخی موارد افول را تجربه کرده اند (Trigger 2003).
در بسیاری از موارد، تمدن های تحت تنش و افول با فرهنگ های پیچیده مشابه سازگار گردیده یا دوباره پدید آمده است (شوارتز و نیکلز ۲۰۰۶). در طی این نوسانات، ما به گروه کوچکی از گیاهان و حیوانات و سیستم های یکپارچه ی خاک-آب که برای تولید محصول ضروری هستند برای تهیه غذا وابسته باقی ماندیم.
شکی نیست که زندگی مدرن جوامع بشری به حدی توسعه یافته که ما نمی توانیم بدون کشاورزی به حیات خود ادامه دهیم. واضح است که کشاورزی به زندگی مدرن ما تداوم و معنا میبخشد اما اغلب در اکوسیستم های طبیعی اختلال ایجاد میکند. این امر به ویژه در مورد جمعیت های گیاهی، حیوانی، سیستم های خاکی و منابع آبی صدق میکند.
درک، ارزیابی و تعادل در برابر مزایا و مضرات کشاورزی در مورد منابع آب و خاک از وظایف اساسی و از تلاش های انسان برای حفظ و بهبود رفاه بشر است. چنین آگاهی بر پدیدآمدن اصول اخلاقی پایدار و مسئولیت پذیری ما در قبال جوامع انسانی و اکوسیستم های آینده تاثیرمیگذارد.
اگرچه کشاورزی برای تهیه غذا و پایداری جوامع پیچیده ضروریست، تقریبا تمام تحولات انسان در گروه های اجتماعی کوچک، متحرک، مبتنی بر خویشاوندی مانند گروه ها و قبایل اتفاق افتاده است (Diamond 1999, Johanson & Edgar 2006).
قبل از اینکه ما یکجانشین و وابسته به کشاورزی شویم، به طور وسیعی وابسته به گیاهان وحشی و حیوانات برای تولید غذا بدون مدیریت خاک و منابع آبی بودیم. تکامل اجتماعی ما زمانیکه تکامل کشاورزی و تکامل بیولوژیکی اتفاق افتاد به صورت هم افزا شتاب گرفت. از زمانیکه ما به گیاهان و حیوانات اهلی وابسته شدیم به طور هدفمند در سیستم های آبی_خاکی مدیریت شده به کشاورزی پرداختیم.
حاصلخیزی خاک و رشد محصول
استفاده از آتش برای جنگل زدایی و ازبین بردن حیوانات وحشی از اولین زمینه های پیدایش تکامل انسان بود که روی محیط تاثیر میگذاشت. با سوزاندن گیاهان بومی، انسان های اولیه قادر بودند تا برای علف خواران در مناطق ساوانا و نزدیک جنگل چراگاه تهیه کنند و رشد گیاهان ناخواسته را برای آسان تر ساختن تهیه علوفه سرکوب نمایند (Pyne 2001, Wrangham 2009).
این عوامل و فاکتورهای دیگر (مثل تولید چراگاه، تغییرات اقلیمی، گسترش و کشت گیاهان دلخواه) به زمینه سازی برای انقلاب کشاورزی کمک کرد و تغییر چشمگیری در تعامل بین انسان و زمین ایجاد می کند.
گذر از مرحله شکار-جمع آوری به جوامع کشاورزی به شدت روند تاریخی زندگی بشر را تغییر داد و چرخه ی مواد مغذی خاک را بطور غیرقابل برگشتی دگرگون ساخت. وقتی بشر اولین بذر را در دوره نوسنگی درون خاک کاشت، خاک مواد مغذی ضروری گیاه را تامین نمود و تبدیل به پایه و اساس کشاورزی انسان شد.
عناصرمغذی موجود در خاک برای گیاهان
در طی تاریخ بشر، چرخه طبیعی عناصر مغذی بین خاک اساس کشاورزی و گیاه و حیوانات وجود داشت تغییر یافت این چرخه در ابتدا با تجزیه بیوماس به خاک شروع می شد. این چرخه به حفظ موادمغذی موردنیاز گیاه برای رشد درخاک کمک می کرد. چرخه های پیچیده عناصرمغذی طیف وسیعی از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و مهمتر از همه بیولوژیکی را برای ردیابی سرنوشت عناصر مغذی ویژه (مثل N,P, C, S) در محیط شامل می شوند.
برای تجزیه و تحلیل دقیق این چرخه ها، مراجع دیگری نیز وجود دارد (Bernhard 2010, Brady & Weil 2008, Troeh & Thompson 1993). در این مقاله یک نسخه ساده شده از چرخه عناصر مغذی در طبیعت و سیستم های کشاورزی در شکل یک آورده شده است.
خاک عنصر اساسی کشاورزی
شکل یک: شکل ساده شده چرخه عناصرغذایی برای یک اکوسیستم طبیعی (a) و یک سیستم کشاورزی (b)
ضخامت پیکان با مقادیرنسبی مطابقت دارد. پیکان آبی مسیر اولیه موادمغذی مانند جذب توسط گیاه، تجزیه زیست توده و بازگشت عناصرمغذی به خاک را نشان می دهد. در اگرواکوسیستم ها کود (مثل: کودحیوانی، کمپوست و کودهای شیمیایی) بکاربرده می شود و عناصرمغذی هنگام برداشت محصول حذف میشوند (عناصر از خاک جداگردیده و با برداشت محصول در واقع از خاک حذف میشوند) (پیکان قرمز).
شست وشوی بالقوه خاک (مثل شست وشوی نیترات)، فرسایش (مثل فرسایش خاک یا فسفر) و انتشار کربنیک اسید در اگرواکوسیستم با پیکان ضخیم مشکی نشان داده شده است.
عناصر موجود در خاک برای رشد گیاه
به طورکلی پذیرفته شده است که ۱۷ عنصر برای رشد گیاه لازم و ضروری هستند (Troeh & Thompson 1993). فقدان هریک از این عناصر حیاتی که در جدول ۱ آورده شده می تواند منجر به کاهش شدید عملکرد محصول گردد این مثالی از اصل عوامل محدودکننده (بشکه لیبیگ) است.
از میان عناصر معدنی ماکرومغذی های اولیه (N, P و K) به مقدار زیاد باید در دسترس گیاه قرار گیرند اغلب خاک های کشاورزی با کمبود این عناصر مواجهند. ماکرومغذی های ثانویه به میزان کمتری (نسبت به ماکرومغذی های اولیه) برای گیاه مورد نیازهستند که معمولا به مقدار کافی در خاکها وجوددارند و بنابراین به عنوان عامل محدودکننده برای رشد گیاه تلقی نمی شوند.
میکرومغذی ها که گاهی به آنها عناصرکمیاب هم میگویند به مقدار بسیارکمی برای گیاه لازم هستند و اگر به وفور در اختیار گیاه قرارگیرند می توانند سمیت ایجادکنند. سیلیکون (Si) و سدیم (Na) گاهی بعنوان عناصر مورد نیاز گیاه طبقه بندی می شوند اما چون به میزان زیاد در خاک وجود دارند درخاک مقدار این دو عنصر کم نیست. (Epstein 1994, Subbarao et al. 2003).
Essential plant element Symbol Primary form
Non-Mineral Elements
Carbon C CO۲ (g)
Hydrogen H H۲O (l), H+
اکسیژن O H۲O (l), O۲(g)
عناصرمعدنی
ماکرومغذی های اولیه نیتروژن N NH۴+, NO۳–
فسفر P HPO۴۲-, H۲PO۴–
پتاسیم K K+
ماکرومغذی های ثانویه کلسیم Ca Ca۲+
منیزیم Mg Mg۲+
گوگرد S SO۴۲-
میکرومغذی ها آهن Fe Fe۳+, Fe۲+
منگنز Mn Mn۲+
روی Zn Zn۲+
مس Cu Cu۲+
بر B B(OH)۳
مولیبدن Mo MoO۴۲-
کلر Cl Cl–
نیکل Ni Ni۲+
Table 1: Essential plant nutrient elements and their primary form utilized by plants.
جدول ۱: عناصر ضروری برای گیاه و دسته بندی آنها
کشاورزی باعث ایجاد تغییر در چرخه طبیعی عناصرمغذی در خاک شده است. کشاورزی متراکم و برداشت محصولات برای مصارف انسانی و حیوانی (دامی) میتواند به طور موثری خاک را از مواد مغذی تهی سازد. برای حفظ حاصلخیزی خاک اساس کشاورزی به منظور اکتساب عملکرد بالا، معمولا افزودن کود و مواد اصلاحی خاک مورد نیاز خواهد بود.
انسان های اولیه یادگرفته بودند که مزارع خود را برای افزایش حاصلخیزی با افزودن کودهای حیوانی، مواد پوسیده، خاکستر و آهک (CaCO۳) اصلاح کنند. امروزه کشاورزان مواد اصلاحی زیادی را به خاک اضافه می کنند تا حاصلخیزی خاک را افزایش دهند این مواد شامل کودهای شیمیایی غیر ارگانیک و مواد آلی مغذی مانند کود حیوانی و کمپوست هستند که اغلب منجر به ازدیاد ماکرومغذی های اولیه می شود.
کارایی کاربرد کود و استفاده آن توسط گیاه همیشه بطور بهینه نیست و عناصرمغذی مازاد مخصوصا N و P توسط رواناب های سطحی و شستشو یافته از زمین های کشاورزی منتقل شده و آب های سطحی و زیرزمینی را آلوده می سازند (ماس ۲۰۰۸ ، شارپلی و همکاران ۲۰۰۲).
خاک های کشاورزی
با اینکه از خاک به عنوان بسترحاصلخیر یادمیشود اما همه خاک ها برای کشت محصول مناسب نیستند. خاک های ایده آل برای کشاورزی باید از نظر ترکیبات معدنی (شن و ماسه: ۰.۰۵–۲ میلی متر ، سیلت: ۰.۰۰۲-۰.۰۵ میلی متر ، خاک رس:
