مدیریت بقایای گیاهی

مدیریت بقایای گیاهی محصول، مربوط به چگونگی رفتار با بخشی از گیاه است که پس از برداشت محصول روی سطح زمین باقی می‌ماند و شامل تمام عملیات اجرا شده در مزرعه است که روی بقایای گیاهی سطح خاک تأثیر می‌گذارد.

زمانی که خاک‌های فعلی شروع به شکل گیری کردند، دارای مقدار بسیار ناچیز مواد آلی بودند. با رشد گیاهان، ریشه و شاخ و برگ آنها به عنوان بقایای گیاهی به خاک برگردانده شد. با پوسیدن این بقایا، مواد آلی خاک شکل گرفتند. هنگامی که خاک دست نخورده تحت کشت و زرع قرار می‌گیرد، میزان مواد آلی آن کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، بقایای گیاهی در سه نوع خاک در منطقه‌ای پس از 43 سال کشت و زرع، به میزان 25 درصد کاهش یافت.

در یک آزمایش برای مدت 11 سال متوالی از صفر تا 16 تن در هکتار بقایای گیاهای ذرت یا یونجه به خاک اضافه شد و ذرت هر سال کشت شد. افزایش میزان بقایای گیاهی پس از 11 سال سبب افزایش کربن خاک شد. در ابتدای بررسی میزان مواد آلی اصلی خاک 1/8 درصد بود. وقتی که هر ساله تمام بقایای گیاهی برداشت شد، میزان مواد آلی به 1/6 درصد کاهش یافت.

اثر مدیریت حفظ بقایای گیاهی بر روند تغییرات مواد آلی خاک زراعی در یک دوره 11 ساله

با اضافه کردن سالیانه 16 تن در هکتار بقایای گیاهی به خاک، میزان مواد آلی 2/4 درصد افزایش یافت. نتایج این آزمایش نشان می دهد که ایجاد تغییرات در میزان  مواد آلی خاک، چقدر مشکل است. مقدار  5 تن در هکتار از بقایای گیاهی یا در حدود 2/5 تن در هکتار بقایای ذرت مورد نیاز است تا میزان درصد کربن آلی اولیه خاک به میزان 1/8 درصد برسد. مقدار بیشتر محصول ذرت نیز به میزان بالاتری مواد آلی ایجاد می کند. البته بسیاری از محصولات به اندازه ذرت، بقایای گیاهی تولید نمی‌کنند.

حاصلخیزی خاک به چه معناست؟

به طور کلی 4 تعریف برای حاصلخیزی خاک مطرح است:

تعریف حاصلخیری خاک

حاصلخیزی خاک به معنای ظرفیت خاک برای تامین نیازهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مورد نیاز برای رشد، باروری، تولید مثل و کیفیت گیاهان (کیفیت گیاه برای غذای انسان و تعلیف دام) است که این مفاهیم بستگی به نوع خاک، استفاده از اراضی و شرایط آب و هوایی دارد.

تعریف حاصلخیری بیولوژیکی خاک

حاصلخیزی بیولوژیکی خاک به معنای توان موجودات خاکزی (میکروارگانیسم‌ها، جانوان خاک و ریشه‌ها) برای تامین نیازهای غذایی گیاهان، تعلیف دام، تولید مثل و کیفیت (از دیدگاه انسان و دام) است به طوری که در عین حفظ فرآیندهای بیولوژیک، تأثیر مثبتی بر وضعیت فیزیکی و شیمیایی خاک دارند.

تعریف حاصلخیری شیمیایی خاک

حاصلخیزی شیمیایی خاک به معنای ظرفیت خاک برای تامین محیط شیمیایی مناسب و وضعیت تغذیه‌ای خوب برای گیاهان و تعلیف دام، تولید مثل و کیفیت (از دیدگاه انسان و دام) است به نحوی که آسیبی به فرآیندهای مفید فیزیکی و بیولوژیک که در چرخه عناصر غذایی نقش دارند وارد نشود.

تعریف حاصلخیری فیزیکی خاک

حاصلخیزی فیزیکی خاک به معنای ظرفیت خاک برای ایجاد شرایط فیزیکی مناسب است به طوری که سبب بهبود تولید گیاه، تولید مثل و کیفیت (از دیدگاه انسان و دام) شود بدون آن که به تخریب ساختمان خاک و یا فرسایش خاک منجر شود و تأثیر مثبتی بر فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیک خاک داشته باشند.

رابطه حاصلخیزی بیولوژیکی خاک و مدیریت بقایای گیاهی

فعالیت میکروبی در خاک‌های زراعی غالباً با محدودیت منابع کربنی روبروست. بنابراین بازگرداندن بقایای محصول، راهکاری عملی برای افزایش جوامع میکروبی است بدون آنکه به افزایش مواد آلی از خارج به داخل خاک نیازی باشد. مدیریت بقایای محصول سبب تغییر دما، مقدار آب خاک و توزیع بقایای گیاهی و مواد آلی خاک میگردد که همه این عوامل بر موقعیت و فعالیت میکروارگانیسم‌ها تاثیرگذار می‌باشند. ایجاد پوشش مالچی سطح خاک با بقایای محصول، سبب افزایش جمعیت ٢ تا ٦ برابری باکتریها، اکتی‌نومیست‌ها و قارچ‌ها نسبت به خاک‌های فاقد پوشش می‌شود. در مقابل، سوزاندن کاه و کلش، ماده آلی وارد شده به خاک را کاهش داده و پس از برداشت محصول سبب افزایش دمای خاک و کمبود آب می شود که در نهایت منجر به کاهش جمعیت و فعالیت میکروارگانیسم‌های خاک می‌گردد. برای مثال، زیر خاک کردن کاه و کلش به جای سوزاندن، می‌تواند زیست توده میکروبی را تا ٤٥ درصد افزایش دهد؛ هرچند کربن کل فقط ٥ درصد افزایش می‌یابد.

تجزیه بقایای گیاهی در خاک‌ها به طور عمده توسط ترکیب شیمیایی آنها، عملیات مدیریت بقایا برای مثال روش اختلاط و عوامل خاکی و محیطی تعیین می‌شود. کیفیت بقایا که خود کنترل کننده تجزیه پذیری آنها و آزاد شدن عناصر غذایی شامل نیتروژن، فسفر و گوگرد است، بستگی به ترکیب بقایا یعنی میزان کربوهیدرات‌های محلول، اسیدهای آمینه، پلی‌فنل های فعال، لیگنین، عناصر غذایی و نسبت کربن به عناصر غذایی دارد.

بخشی از تجزیه بقایای گیاهی می‌‎تواند از طریق کنترل کیفیت بقایای اضافه شده تنظیم یا مدیریت گردد. انتخاب محصول و مخلوط کردن بقایای متنوع با یکدیگر و سپس افزودن آنها به خاک از راه‌هایی است که می‌توان آزاد شدن عناصر را در حین تجزیه میکروبی مدیریت کرد. امروزه مشخص شده است که لیگنین موجود در بقایای گیاهی سرعت تجزیه میکروبی را کاهش می‌دهد و می‌توان گیاهانی را با محتوای زیاد لیگنین پرورش داد.

خاک ورزی

هرچه شدت انرژی که از طریق خاک ورزی به خاک وارد می‌شود بیشتر گردد، سرعت تجزیه نیز بیشتر می‌شود که این امر سبب تنظیم تعداد جمعیت میکروبی می‌گردد. مخلوط کردن بقایای گیاهی با خاک بر روی جمعیت باکتری‌ها تأثیر بیشتری نسبت به قارچ‌ها دارد و می‌تواند در مسیرهای تجزیه بقایا و شبکه شکارگران خاک تغییراتی را ایجاد نماید. اثرات متقابل بین خاکورزی و مدیریت بقایا است که نقش حیاتی در مدیریت فرآیندهای شیمیایی مرتبط با میکروب‌ها دارد.

کشاورزی حفاظتی

قابل قبول‌ترین شیوه مدیریت بقایای گیاهی، کشاورزی حفاظتی است. دلایل اصلی علاقه به پذیرش کشاورزی حفاظتی عبارتند از:

1      کاهش فرسایش آبی و بادی

2     افزایش ماده آلی خاک و در نهایت حاصلخیزی آن

3      کاهش هزینه‌ ماشین‌های کشاورزی

4      سرعت عمل در انجام عملیات کاشت

5      صرفه جویی در زمان و نیروی انسانی

مدیریت بقایای گیاهی به روش حفظ بقایا در سطح

کود کمپوست سبز

کود کمپوست سبز از تجزیه هوازی (با استفاده از اکسیژن) مخلوطی از تمام بقایای آلی جمع‌آوری شده تولید می‌شود و برای بهبود کیفیت و حاصلخیزی به خاک افزوده می‌گردد.

سخن آخر

حفظ بقایای گیاهی در سطح خاک علیرغم فواید قابل توجهی که در اجرای کشاورزی حفاظتی مطرح می‌شود، مشکلات بسیاری را نیز برای اجرای عملیات‌های داشت و برداشت به وجود می‌آورد. بنابراین لازم است مدیران مزارع در انتخاب مناسب‌ترین روش‌های مدیریت بقایای گیاهی همه جوانب را در نظر بگیرند. به طور کلی سه انتخاب برای بهره مندی از فواید بقایای گیاهی پیش روی مدیران است:

1-      مخلوط کردن بقایای گیاهی با خاک به منظور افزایش محتوای مواد آلی خاک‌های فقیر زراعی

2-      حفظ بقایای گیاهی در سطح و اجرای روش‌های خاک‌ورزی حفاظتی بنابر الزامات شرایط محیطی و اقلیمی.

3-      جمع‌آوری بقایای گیاهی و آلی برای تولید کود کمپوست سبز و افزودن و مخلوط کردن آن با خاک‌های زارعی.