این مبحث درباره روش هایی است که زیست شناسان و دانشمندان خاک، در مورد کشت تناوبی در نظر می گیرند. بر خلاف کشاورزان متخصص که تناوب را به عنوان یک فرآیند در نظر می گیرند، دانشمندان و متخصصان، عمیقا جنبه های خاص تولید مواد آلی را مطالعه می کنند.
آنها به طور مفصل بررسی می کنند که چگونه کشت تناوبی، جنبه خاصی از سیستم مزرعه را تحت تأثیر قرار میدهد. درک مفاهیم ارائه شده می تواند به حل دوباره مشکلات پیش رو و توسعه برنامه تناوب کمک کند. متخصصان کشت تناوبی را از آغاز پیدایش علم کشاورزی در اوایل قرن ۱۹ مورد مطالعه قرار دادند.
اخیرا دانشمندان یک روش اصلاح شده در کشت تناوبی را به علت افزایش مشکلات مرتبط با محصول دهی مداوم گونه های منفرد اتخاذ کرده اند. در ۱۰ سال گذشته، محققان شروع به مطالعه فرایند کشت تناوبی در زمین های ارگانیک کردند.
بررسی توالیهای کشت محصول، در طول چند سال نیاز به شکیبایی خارق العاده و منبع مالی دارد که به مراتب بیشتر از کمکهای دولتی است. اکثر تحقیقات یک تناوب دو یا سه ساله را با میزان متداول محصول دهی مقایسه کردند.
این مطالعات، اغلب اطلاعات کمی در ارتباط با کشاورزان ارگانیک را فراهم کرده است. فواید بیولوژیکی و فیزیکی کشت تناوبی به دو دسته کلی و مرتبط با یکدیگر، تقسیم شده که عبارتند از بهبود کیفیت خاک و مدیریت آفت ها.
الگوهای خاصی برای هر کدام از این مقوله ها وجود دارد. کیفیت خاک گرایش به بهبود خاک در طول زمان دارد. بسیاری از لگومها (چمنهای بنشی) ریشه هایی عمیق دارند که خاک را پوک و مواد مغذی را باز یافت می کند. علفهای هرز، سیستم های متراکم تری را برای ریشه های ضعیف بوجود می آورند، اما در سیستمی با کشت بقولات انسجام خاک بهتر میشود.
به علاوه ریشه های آنها، به کندی از طریق فرم های متعدد مواد ارگانیک خاک فاسد می شوند، موادی که تمایل به تثبیت خاک و ذخیره سازی مواد مغذی برای رشد محصول دارند. در نتیجه محصولات جدید تمایل دارند که تاثیرات متضادی بر خاک داشته باشند و این به علت موارد زیر است:
1- میانگین تراکم نسبتا کم ریشه ها در هر متر مربع از خاک
۲- وجود خاک بایر بین ردیفهایی که در معرض بارش باران قرار می گیرند.
عوامل بسیاری می تواند این روشهای متضاد را اصلاح کند که شامل نوع و میزان تکرار کاشت و موادی که کشاورز برای اصلاحات خاک مانند کمپوست، مواد آلی و پودر سنگ استفاده می کند است.
تضاد بین علفهای هرز و محصولات پوششی، یک نقطه شروع خوب برای درک ارتباط بین کشت تناوبی و کیفیت خاک ایجاد می کند. علی رغم این که کشت تناوبی یک عنصر مهم در مدیریت بیماری ها، علفهای هرز و آفات است، اما یک اکسیر نجات بخش نیست.
بسیاری از مشکلات مرتبط با آفات را نمی توان با کشت تناوبی برطرف کرد. یک عامل مهم که توانایی کشت تناوبی برای مدیریت آفت ها را کنترل می کند ویژگی میزبانی آفات است. آفت های خاص، بر میزبانی گونه های خاص یا خانواده ای از محصولات متمرکز می شوند در حالی که این آفت های خاص میتواند گونه های خاص یا خانواده ای از محصولات را نابود کند.
عوامل اصلی دیگر تحرک و بقای آفت است. آفات متعددی می توانند در مزرعه به واسطه محصولات متعدد باقی بمانند و کشاورز باید از روش های مدیریتی علاوه بر تناوب، برای حفظ کیفیت محصول و سوداوری آن استفاده کند. آفت های متحرک می توانند در یک مزرعه پخش شوند و ایجاد مشکلاتی کنند.
گونه های خاص آفات، در یک دوره کوتاه بدون محصول میزبان مناسب حذف می شوند. در موردی دیگر، افت های پراکنده نشده که محصولات کمی میزبان آنها هستند میتوانند کنترل تناوب را در دیگر محصولات آسان کنند. مدیریت خاک از نظر بیماریها و آفات به شیوه های متعدد انجام می گیرد.
برای مثال مواد غذایی محصولات بر مقاومت بیماری گیاه اثر می گذارد. بعضی محصولات، انواع خاص بیماریهای خاکزاد را کاهش می دهند و کیفیت فیزیکی خاک و سود آوری مدیریت مکانیکی علفهای هرز را بهبود می بخشند. همه این عوامل تحت تأثیر کشت تناوبی قرار می گیرند.
کشت تناوبی و خاک
زمین زراعی مطلوب شرایط خوبی برای جوانه زدن بذر و تکثیر ریشه ارائه میدهد و به محصولات اجازه میدهد تا رشد کنند. همچنین خاک یک زمین مزروعی خوب، فرایندهای دیگری را مانند تهویه خاک و دسترسی گیاه به آب را تسهیل می کند.
زمین زراعی خوب معمولا همتراز با تراکمی از مواد است زیرا مجموعه های ثابت این فرایندهای مطلوب را تقویت می کند. کشتهای تناوبی می تواند یک اثر مثبت بر کشت خاک داشته باشد که این وابسته به محصولاتی است که تغییر می کنند.
روش های دیگر برای بهبود کشت خاک شامل کاهش زراعت و استفاده از محصولات پوششی است. بنابراین روشهای زیادی برای بهبود کیفیت فیزیکی خاک وجود دارد و اغلب یک روش ترکیبی پیشرفت را ایجاد می کند.
بافت خاک و تراکم مواد
خاک هایی با بافت ریزدانه از مواد کوچکتری ساخته شده اند که باهم متراکم می شوند. این مواد به نوبه خود اهمیت کمتری نسبت به فواصل بین ذرات یا منافذ دارند. یک خاک منسجم دامنه ای از اندازه منافذ را دارا می باشد. هر یک از انواع اندازه منافذ، نقش مهمی را در عملکرد فیزیکی خاک ایفا می کند.
منافذ بزرگ به سرعت خنک میشوند و برای تبادل مناسب هوا در طول دوره های مرطوب سال لازم هستنند و این امر از کاهش اکسیژن در خاک جلوگیری می کند که بر اکثر انواع محصولات تمرکز می کند. کاهش اکسیژن و تهویه خاک مشکلات آفت را افزایش میدهد.
نیتروژن دهی منجر به کاهش سریع و قابل توجه نیتروژن خاک میشود و اکسید نیتروژن و یک گاز گلخانه ای را هم تولید می کند. زمانی که خاک طبقه بندی می شود یا از طریق کشت طولانی مدت فرسوده شده یا به علت تراکم، مواد خود را از دست میدهد، منافذ بزرگ در منافذ کوچک فشرده می شوند.
خاکهای شنی و خاکهای ریزدانه به طور طبیعی منافذ بزرگی دارند و بنابراین وابستگی کمتری به تراکم مواد برای تهیه یک زمین زراعی خوب و هوا دادن به آب دارند. خاک هایی با دانه بندی ریز به تراکم مواد به علت ساختار فیزیکی خوب آنان، وابسته هستند و بدین ترتیب سخت، متراکم و بدون ساختار می شوند.
ترکیبی از منافذ کوچک و بزرگ برای خاک مطلوب تر است. منافذ کوچک برای حفظ آب مهم هستند و به محصول کمک می کند تا دوره های خشک را با کاهش حداقل محصول دهی می کنند.
خاکهای شنی و ماسه ای به طور طبیعی به علت وجود منافذ کوچک در آنان مستعد خنک بودن می باشند. مدیریت مناسب خاک و تناوب ها می تواند بازدهی مصرف آب محصول را افزایش دهد.
البته افزایش محتوای مواد آلی عامل مهمی در حفظ آب است. یک زمین زراعی خوب می تواند به کمک عوامل بیولوژیکی و مکانیکی خاک ایجاد شود. عملکرد مکانیکی خاک بسیار مهم می باشد که هدف آن تولید یک بستر کشت مناسب است.
زمانی که خاکها درجه بندی می شوند و فشرده تر می گردند، اغلب این عملکردهای زراعی لازم تلقی می شوند زیرا خاک خیلی متراکم و سخت است. وضعیت کشت، متغیر است زیرا تراکم خاک که به علت خاکورزی اصلاح گردیده عمر کوتاهی دارد(مخصوصا بعد از چند سال زراعت فشرده).
مواد موجود در خاک به سرعت طی باران های بعدی شسته می شوند و همین باعث میشود تا خاک ته نشین و متراکم و سخت شود. این کار، یک چرخه نادرست را ایجاد می کند که در آن خاک نیاز به کشت هر ساله برای فراهم کردن شرایط مناسب دارد که در عوض اینکار مشکل را وخیم تر می کند.
سناریوی مناسب برای مواد و کشت مطلوب در نتیجه فرآیندهای ایجاد خاک طبیعی مانند فعالیت ریشه های گیاه و دیگر ارگانیسم های موثر است. این مواد ثابت در طی زمان تجزیه شده و بنابراین به سرعت و به آسانی شرایط مناسب کشت را ایجاد می کنند.
همچنین مواد ثابت توسط یک پیوند آلی در هم ادغام می شوند که در برابر شکست در طول مرحله اشباع خاک و بارش شدید پایداری می کنند. این مواد آلی در معرض تجزیه بیولوژیکی قرار می گیرند. بنابراین نیاز دارند تا به طور مداوم تلاش کنند تا به خاک، با کمک مواد آلی غذارسانی کنند.
تراکم در لایه زیرسطحی خاک
کشاورزان تمایل دارند تا بر روی شخم در لایه های سطحی خاک تمرکز کنند اما تراکم مناسب در لایه زیرین در عمق طبیعی کشت باید مناسب باشد. این مواد به طور طبیعی توده های نرمی نیستند اما شامل توده های بزرگتر خاک میباشند.
این مواد تحت تأثیر فعالیت بیولوژیکی میکروبها، کرم های خاکی و ریشه ها در لایه سطحی قرار می گیرند. مواد سطح خاک برای رشد عمیق ریشه مهم میباشند. ریشه های عمیق دسترسی بیشتر به رطوبت خاک را میسر می سازند که به آنها در دوره های خشکسالی کمک می کند.
مواد زیر سطحی ممکن است فشرده شوند که دلیل اصلی آن، وجود تجهیزات و تردد وسایل سنگین بر روی خاک مرطوب است جایی که نیروی فشردگی به عمق خاک منتقل می شود.
عامل مهم دیگر در فشردگی خاک، عملکرد شخم با کمک وسایل چند چرخی است که به طور مستقیم تحت تاثیر بار تایرهای تراکتور قرار می گیرند.
سختی خاک
خاک به طور کلی زمانی سخت تر می شود که سرد می گردد. خاک با تراکم مناسب و خاک فشرده تفاوت دارد به طوری که در مورد خاک فشرده پس از خشک شدن سخت تر می شود. این مشکلات با رویش محصول، سبب محدودیت رشد ریشه شده و منجر به کاهش رشد گیاه میشود.
سناریویی که اغلب مشاهده میشود سخت شدن خاک با تراکم کم است که درست زمانی اتفاق می افتد که کشت پس از بارش سنگین انجام می گیرد. این تراکم، که باعث ایجاد خاک سست می شود، ثابت نیست و ذرات خاک زمانی از هم جدا می شوند که اشباع گردند.
خاک ته نشین و سخت می شود. اگر تراکم ثابت باشد در نتیجه مدیریت خوب و ماده آلی کافی، مواد در مقابل شستشوی باران مقاومت خواهند کرد و ساختار زمین زراعی مناسب حفظ خواهد شد. به طور مشابه زمانی خاک فشرده سخت می شود که خشک شده باشد.
کشت تناوبی با استفاده از محصولات پوششی که در فصل رشد کاشته می شوند، بهتر میتوانند در خاک سخت نفوذ کنند زیرا این مسئله به خاک مربوط می شود و برای نفوذ به ریشه نرم می شود بر خلاف آن یک محصول تابستانی مانند ذرت، رشد ریشه قابل توجه ای را مشاهده نمی کند تا زمانی که اواخر بهار فرا رسد و خاکهای فشرده بتوانند سخت شوند.
اثرات کشت تناوبی بر ساختار خاک
کشت تناوبی ممکن است به ساختار خاک کمک کنند. مطالعات نشان میدهد که کاهش مواد آلی در محصولات ردیفی کاشته شده می تواند دوباره جبران شود. دو فرآیند وجود دارند که به تحقق این هدف کمک می کنند. اولا سرعت زیاد تجزیه مواد آلی متوقف می شود.
مزیت این مورد زمانی است که سیستم محصول دهی بدون شخم زنی به کار گرفته شود. ثانیا علفهای هرز و سبزیجات، سیستم های گسترده ریشه را توسعه میدهند که این به سرعت رشد و از بین رفتن آنان کمک می کند. ریشه های مرده، منبع خوب مواد آلی فعال و تازه خاک می شوند، زیرا این مواد از موجودات زنده خاک تغذیه می کنند و در ساختار تراکم خاک استفاده میشوند.
کرم های خاکی و دیگر موجودات زنده تاثیر گذار، نیاز به ذخایر مداوم مواد آلی برای بقا دارند. آنها مواد هضم شده را دفع کرده و ازت را تثبیت می کنند. همچنین ریشه های زنده و موجودات زنده کوچک می توانند مواد آلی را اکسید کنند که این کار موجودات زنده خاک را زنده نگه میدارد.
علفهای هرز و سبزیجات، مواد آلی بیشتری به خاک بر می گردانند. محصولات چمنی به نظر می رسد که در ساخت خاک مناسب در لایه سطحی موثرتر باشند. سیستم ریشه دهی متراکم علفهای هرز و سبزیجات با ریشه کم عمق می تواند یک منطقه فعال بیولوژیکی نزدیک به سطح را ایجاد کند. اگر یک تناوب کوتاه استفاده شود، عملیات شخم زنی کاهش می یابد.
اگر یک کشت بدون نیاز به شخم زنی استفاده شود و تراکم علفهای هرز کم باشد، زمین های خشک یا مراتع می توانند با حداقل شخم زنی آماده شوند. بعضی کشتهای تناوبی سالیانه ریشه های متراکم دارند. در بعضی مواقع، ترکیبات سازگار با محصولات مفید هستند، چرا که سیستم های ریشه دهی متفاوت دارند.
برای مثال شبدر قرمز در زمستان بذر تولید می کند و گندم ریشه های اضافی ایجاد می کند. دیگر محصولات اثر کمتری در ساخت لایه سطحی دارند اما برای بهبود خاکهای متراکم با ارزش تر هستنند.
بعضی محصولات، ریشه های عمیق و قوی دارند و می توانند درون لایه های سخت مخصوصا در دوره های خیس نفوذ کنند البته زمانی که خاک نرم است. این ریشه های عمیق، راههایی برای نفوذ آب و ریشه های گیاه در فصل های آینده فراهم می کند و مواد آلی را به درون خاک وارد می کند.
محصولات می توانند در یک تناوب موثر باشند البته در صورتی که دوره رشد فعال در مقایسه با محصولات ردیفی کنترل شوند برای مثال در یک تناوب دانه سویا، رشد فعال فقط در ۳۲ درصد از زمان اتفاق می افتد، در حالی که یک تناوب گندم ذرت این دوره ۷۲ درصد است.
این مسئله دوره های طولانی تر پوشش خاک را فراهم می کند در نتیجه پتانسیل فرسایش را کاهش میدهد. بعضی محصولات مثل گندم و جو به طور فعال در اواخر پاییز رشد می کنند و بنابراین می توانند به کشت ثابت خاک کمک کنند.
به طور خلاصه تناوب ها فرصت هایی را برای بهبود کیفیت فیزیکی خاک فراهم می کنند مخصوصا اگر دوره رشد فعال گسترش یابد و مقدار شخم زنی کاهش یابد. با انتخاب دقیق محصولات می توانند برای کمک به رفع مشکلات کیفیت خاص خاک بهبود یابند.
یک محصول چمنی با ریشه متراکم، به ساخت خصوصیات مناسب خاک کمک می کند در حالی که در محصولات با ریشه عمیق مشکلاتی با تراکم خاک در نظر گرفته می شود. در بسیاری از موارد تناوب باید شامل ترکیبی از انواع محصولات و به منظور افزایش ماده آلی باشد و از موجودات زنده خاک حمایت کند.
یک کشاورز باید ارزیابی زمین را برای شناسایی مشکلات و آرایش بستر نیازهای خاک، در نظر بگیرد. این ممکن است شامل ارزیابی خاک در لایه سطحی، عمق ریشه دهی و سختی خاک باشد.
پنترومتر یک ابزار سنجش خاک و موثر برای این مسئله است اما کندن زمین با کمک بیل و تست سلامتی خاک شاید گویا تر باشد، این ابزار اخیرا طوری توسعه یافته تا ارزیابی یکپارچه کیفیت خاک را از طریق شاخصهای فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی انجام دهد. ثبات تراکم خاک یک عامل تعیین کننده برای کشت زمین است.
اثرات کشت تناوبی بر روی حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاهان
مواد آلی خاک و ذرات رسی آن، نگهدارنده های ذخایر گسترده ای از مواد غذایی گیاهان است. هر چند این ذخایر همگی در تمامی محصولات، وجود ندارند. در یک کشت تناوبی، تولید کنندگان می توانند مواد آلی خاک و قابلیت دستیابی به مواد مغذی را با تلفیق بقای محصولات مختلف با یکدیگر، تناوب کشت محصولات با نیازهای غذایی مختلف و افزودن کودهای اصلاحی آلی به خاک مدیریت کنند.
اغلب محصولات، مواد مغذی خاک را در طول چرخه رشد خالی می کنند. بعضی از این مواد مغذی، مزرعه را هنگام برداشت محصول ترک می کنند و باقیمانده دوباره به خاک تحت عنوان بقایای محصول بازمی گردند. مواد مغذی در باقیمانده محصولات برای محصول بعدی قابل دسترس است. ریشه های محصولات و بقایای محصول قبلی، میزان حاصلخیزی خاک را با تحریک میکروب های خاک و اصلاح تراکم خاک بهبود می بخشد.
محیط زیست فیزیک خاک را بهبود داده، نفوذ پذیری و نگهداری آب، هوادهی خاک و نهایتا رشد ریشه و جستجوی برای مواد مغذی گیاه را تسهیل میکند.
درک اینکه چگونه مواد مغذی به ماده آلی خاک اضافه شده و یا از آن حذف میشود میتواند به انتخاب توالی محصول و کوددهی مناسب کمک کند تا حاصلخیزی محصول ارگانیک را بهینه سازی نماید. برای اینکه تناوب های کشت ارگانیک گیاهان بتوانند به طور موثری نیازهای مواد مغذی محصول را برآورده سازند، عوامل متعددی باید در نظر گرفته شوند.
حبوبات، نیترژن اتمسفری را می گیرند و آنرا در قالب فرم های قابل دسترسی برای گیاهان تثبیت می کنند و می توانند به صورت استراتژیک در تناوبها مورد استفاده قرار گیرند تا نیازهای تقاضا برای نیترژن محصولات را برآورده سازند.
محصولات پوششی بعد از اینکه یک محصول نقدی مواد مغذی قابل دسترس مازاد را جذب نمود، مورد استفاده قرار می گیرند و مواد را برای محصولات بعدی حفظ می کنند. محصولات نقدی، تقاضاهای تغذیه ای خود را دارند.
ملاحظه این نیاز به کارآمدترین کاربرد مواد مغذی قابل دسترس خاک در یک تناوب کمک می کند. انواع دیگر کودهای الى مثل کمپوست، کود سبز ویا کودهای معدنی می توانند مواد مغذی را برای زمان مورد هدف در طول تناوب ذخیره کنند.
آزاد سازی مواد آلی از مواد غذایی خاک
میزان مواد آلی خاک از 0.4 تا ۱۰ درصد در خاک های معدنی در مناطق معتدل متفاوت است. در حالی که مواد آلی سهم نسبتا کوچکی از خاک را تشکیل می دهند اما تأثیر زیادی بر ساختار و حاصلخیزی خاک دارد.
مواد آلی خاک ۹۵ درصد نیتروژن خاک و ۴۰ درصد فسفر خاک را تشکیل میدهند و با میزان و شرایط درست می تواند تمام نیازهای فسفر و نیتروژن یک محصول را تأمین کند. برآوردهای نیتروژن کل در خاک
دارای۳ درصد ماده الی یا ارگانیک از ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ پوند در هر جریب متفاوت است؛ آوردهای محدوده مقدار فسفر از ۱۰۰ تا ۳۰۰ پوند در هر جریب میباشد.
میکروارگانیسم ها زمانی از این مواد مغذی آزاد می شوند که ماده آلی را مصرف کنند و سپس از بین بروند. میزان آزادسازی مواد مغذی تحت تأثیر وجود منابع کربن (انرژی میکروب های خاک)، دمای خاک، کشاورزی، نوع و تعداد ارگانیسم های خاک و کیفیت ماده آلی خاک می باشد.
نسبت (۱۰ تا ۲۰ درصد) كل ماده آلی خاک اصطلاح کسر فعال گفته میشود و توسط ارگانیسم های خاک به راحت ترین شکل ممکن تجزیه می گردد. این کسر فعال عمدتا با افزودن مواد آلی (محصولات پوششی، باقیمانده های محصول، کود، کمپوست) احياء می گردد.
ارگانیسم های خاک که ده درصد دیگر ماده آلی خاک را تشکیل میدهند، این ماده آلی فعال را تجزیه می کنند. این ارگانیسم ها به محض از بین رفتن یا مرگ مواد مغذی خود را برای گیاهان آزاد می کنند. مواد آلی باقی مانده گیاخاک می باشد.
گیاخاک به کندترین شکل ممکن توسط ارگانیسم های خاک تجزیه می گردد و از این رو به عنوان منبع عمده مواد مغذی موجود محسوب نمی گردد. گیاخاک اهمیت بسیار زیادی دارد. به علت این که مکان تبادل کاتیونها را فراهم می کند که این محل تبادل مواد مغذی را در خاک نگه می دارد و در نتیجه باعث می شود که در دسترس گیاهان قرار گیرند.
درک اصول و مبانی نحوه افزوده شدن مواد مغذی و آزاد شدن آنها از ماده آلی خاک به کشاورز کمک می کند تا بتواند توالی های محصول و ترمیم آنها را جهت بهینه سازی حاصلخیزی محصول ارگانیک انتخاب کند. ترمیم ماده آلی به خاک با سرعت های مختلف تجزیه می گردد و این بر نحوه در دسترس بودن سریع آنها برای محصولات تأثير می گذارد.
عوامل متعددی بر سرعت تجزیه ترمیم های آلی مانند نسبت کربن به نیتروژن، نوع خاک، شرایط رطوبت و دما و محصول مورد رشد تأثیر می گذارد. گیاخاکهای سبز که بخشی از فعال ترین کسر ماده آلی را تشکیل میدهند به راحتی تجزیه می شوند و مواد مغذی را نسبت به سرعت آزاد می کنند.
کمپوستها دارای ماده آلی گیاخاکی پایدارتر می باشند و کندتر تجزیه می شوند. در نتیجه، اکثر کمپوست ها در مقایسه با گیاخاکهای سبز مواد مغذی را کندتر به محصولات آزاد می کنند.
تجزیه ماده آلی در ناحیه اطراف ریشه ها(ریزوسفر) بهتر انجام می گیرد. ریشه ها ترکیبات آلی مانند کربوهیدرات ها، آمینواسیدها و ویتامینها در خاک آزاد می کنند و باعث رشد میکروارگانیسم ها در این ناحیه میشوند. بسیاری از این میکروارگانیسم ها ماده آلی را تجزیه و در نهایت منجر به آزادسازی مواد مغذی به محصول می گردد.
تحقیقات بسیار کمی در خصوص تعیین این که کدام واریته یا گونه های گیاهی بهتر از همه از این میکروارگانیسم های آزاد کننده مواد مغذی حمایت می کنند انجام شده است. این اطلاعات در آینده به شناسایی واریته های محصول سازگار با سیستم های آلی کمک می کند.
در صورتی که محصولات پوششی بخش منظمی از یک تناوب کشت باشند، در نتیجه باقیمانده آنها ماده آلی خاک را افزایش میدهد. ماده آلی به رشد میکروب ها کمک می کند. میکروب ها نیز هنگام مرگ و تجزیه باعث افزایش آزاد سازی ازت می شوند. از این رو، یکپارچه سازی محصولات پوششی به یک تناوب کشت محصول در نقاط خاص به ارتقای چرخه و محافظت مواد مغذی کمک می کند.
نقش گیاهان علوفه ای و محصولات نقدی در ذخیره نیتروژن خاک
گیاهان علوفه ای در یک تناوب کشت به عنوان محصول برداشتی (یونجه) یا به عنوان کود سبز (شبدر یا ماشک) بیان می گردند. گیاهان علوفه ای به دلیل قابلیت افزودن نیتروژن به سیستم در تناوب محصولات ارگانیک اهمیت خاصی دارند.
باکتریهای اختصاصی (مثل گونه ریزوبیوم) مربوط به ریشه گیاهان علوفه ای، نیتروژن اتمسفری را به نیتروژن در دسترس گیاه تبدیل می کند؛ میزان نیتروژن تثبیت شده توسط ارتباط بین باکتری ها و گیاهان علوفه ای با توجه به واریته و گونه های گیاهی، نوع خاک، آب و هوا، مدیریت محصول و مدت زمان رشد محصول متفاوت است.
درصورتی که گیاهان علوفه ای به صورت راهبردی در یک تناوب کشت استفاده شوند، ازت را برای محصول بعدی فراهم می کنند. میزان نیتروژنی که یک محصول گیاهان علوفه ای به محصولات بعدی می دهد به میزان ازت تثيبت شده، دوره رشدی گیاهان علوفه ای به صورت محصول اصلی یا کود سبز، باقیماندن کل گیاه یا سیستم ریشه ای و شرایط محیطی که میزان تجزیه را کنترل می کند بستگی دارد.
در نتیجه براوردهای میزان نیتروژن دهی توسط گیاهان علوفه ای به محصولات بعدی از ۵۰ تا بیش از ۲۰۰ پوند در هر جریب متفاوت است.
جذب نیتروژن توسط محصولات پوششی گیاهان غیر علوفه ای زمستانی
گیاهان غیرعلوفه ای با داشتن بذور سخت متحمل به سرمای زمستانی دارای سیستم ریشه ای گسترده هستند که در مقایسه با گیاهان علوفه ای در جذب نیترات های خاک درپائیز و در نتیجه کاهش شستشوی نیتروژن در زمستان و اواخر پائیز کارآمدتر هستند.
در آمریکای شمال شرقی، گیاهان با بذور کوچک (گندم و چاودار) از رایج ترین محصولات پوششی سخت زمستانی هستند که توسط سبزی کاران استفاده میشوند زیرا برداشت محصولات نقدی غالبأ تا اواخر تابستان و پائیز ادامه دارد.
این محصولات پوستی پس از کشت در بهار آینده، ازت جذب شده و دیگر مواد مغذی را برای استفاده محصولات بعدی آزاد می کند، اما این اتفاق با سرعت کمتری نسبت به محصولات پوششی گیاهان علوفه ای رخ می دهد. علت آن هم تجزیه کندتر باقیمانده های بذر میباشد.
در برخی موارد زمانی که باقیمانده های محصول یا محصول پوششی با نسبت بالای کربن به نیتروژن (30:1 یا بیشتر به درون خاک برگردانده می شود، نیتروژن خاک در کوتاه مدت دردسترس گیاهان (ثابت) قرار نمی گیرد زیرا توسط میکروارگانیسم های خاک جذب می شود به گونه ایی که از باقیمانده های غنی از کربن تغذیه می کنند.
بذرافشانی یک محصول پوششی گیاهان علوفه ای با بذور کوچک (مثل ماشک کرک دار با گندم سیاه غذایی با فراهم کردن ازت بیشتر برای میکروارگانیسم ها در طی تجزیه باقی مانده ها باعث کاهش عدم تحرک نیتروژن می شود.
علاوه بر این، به تأخیرانداختن کشت یک محصول نقدی به مدت حدود دو هفته پس از تلفیق باقی مانده ها معمولا امکان ایجاد زمان کافی برای چرخش نیتروژن از طریق میکروارگانیسم ها و سپس برگشت به خاک را فراهم می کند. تلفیق محصولات پوششی گیاهان غیرعلوفه ای در حالی که هنوز جوان و پربرگ هستند نیز مشکلات مربوط به عدم تحرک ازت را کاهش می دهد.
نکته مهم دیگری که باید در هنگام استفاده از محصولات پوششی زمستان گذرانده رعایت کرد، قابلیت و توانایی این محصولات در تخلیه آب خاک می باشد. با وجود این که محصولات پوششی می توانند باعث تخلیه آب شوند و ظرفیت حفظ آب خاک را ارتقا بخشند، اما تخلیه کوتاه مدت آب خاک، در اوایل بهار می تواند منجر به کاهش محصولات حاصل از محصولات نقدی بعدی در بهاری خشک گردد.
در این موقعیت، محصولات پوششی باید زود با هم تلفیق گردند تا آب خاک حفظ گردد یا شاید به آبیاری نیاز داشته باشند. عکس این قضیه نیز صدق می کند، محصولات پوششی می توانند مزارع مرطوب را درفصل بهار خشک نگه دارند. محصولات پوششی از بین رفته در زمستان (گونه ها با توجه به وضعیت آب و هوایی فرق دارد) نیز مقدار قابل توجهی نیتروژن (حدود ۵۰ تا Ibs۹۰ در هر جریب) را در پائیز می گیرند، درست پیش از این که دمای پائین باعث از بین رفتن آنها شود.
میزان نیتروژن جذب شده از خاک با ازت که قابل دسترس است و زمان کشت و رشد کل محصول پوششی پیش از از بین رفتن، ارتباط دارد. محققان مشاهده کردند که محصولات پوششی خانواده براسیکا بیشتر در زمستان رشد می کنند. در نتیجه در مقایسه با محصولات پوششی جودوسر ازت بیشتری جذب می کنند.
با این حال از بین این گونه ها، محصولات پوششی کشت شده در پائیز از بین رفته در زمستان میتوانند میزان نیترات خاک را در پائیز کاهش و در بهار افزایش دهند. از این رو، نیتروژن مازاد خاک در انتهای یک فصل جذب شده و برای محصول فصل بعد نگهداری می شود.
توجه داشته باشید در حالی که محصولات پوششی خانواده براسیکا مواد مغذی را به خوبی جذب می کنند اما می توانند میزبان خوبی نیز برای بیماریهای ریشه چماقی و حشرات (سوسک، کک) که به سایر گونه های براسیکا در کشت تناوبی حمله می کنند باشد.
تفاوت های موجود در جذب ماده مغذی محصول
جذب ماده مغذی محصول، بنا به عوامل متعدد از قبیل عرض و عمق ریشه، تنوع زیستی، عوامل محیطی مثل کشت یا زمین زراعی، متفاوت است. روی هم رفته، محصولات را براساس کارایی جذب مواد مغذی به دسته محصولات با تقاضای پائین، متوسط و زیاد دسته بندی می کنند.
تنوع های زیستی مختلف هر محصول، کم و بیش در جذب مواد مغذی کارآمد هستند. محصولاتی با تقاضای بالا برای مواد مغذی (عمدتا نیتروژن) نیاز به مواد مغذی بیشتری برای حضور در محلول خاک دارند. این تقاضای بالا می تواند با رشد محصولات گیاهی پیش از میوه دهی (درخصوص غلات و گوجه ها) یا به دلیل قابلیت ضعیف ریشه های محصول در خصوص کاهوارتباط داشته باشد.
کود سبز و اصلاح حاصلخیزی خاک در صورتی که محصولات با تقاضای بالای ماده مغذی را هدف بگیرند، بیشترین سودمندی را دارند. در خاکهایی که ذاتا حاصلخیز هستند، محصولات با نیاز کم به ماده مغذي غالبا از حاصلخیزی خاک باقی مانده به تنهایی به صورت محصولات خوب دست می یابند.
عمق ریشه محصول، نشانه مهمی از وجود ماده مغذی و همچنین ویژگی های فیزیکی خاک می باشد. تناوب های کشت که محصولات با ریشه عمیق را با محصولات دارای کارآمدی کمتر در ماده مغذی تلفیق می کنند می توانند به مواد مغذی چرخه در پروفایل خاک کمک کنند. محصولات با ریشه عمیق که در مواد مغذی را از عمق خاک جذب می کنند و آن را به سوی محل رشد رأسی گیاه هدایت می کنند.
از آن جا که باقیمانده های محصول به سطح خاک برمی گردند، این مواد مغذی تازه استخراج شده به طور بالقوه در اختیار محصولات آینده قرار می گیرند. محصولات با ریشه عمیق، نیز کانال هایی به درون خاک ایجاد می کنند که می توانند بعدأ باعث ارتقای تخلیه آب گردند.
با وجود این که اکثر محصولات موجود در لیست نوعی از تناوبهای کشت غلات هستند اما داده ها با محصولات سبزی کاری نیز ارتباط دارند زیرا محصولات علوفه ایی و غلات همانند محصولات پوششی جزئی از تناوبهای گیاهی هستند.
کاربرد کمپوست، زیرمغذی و پودر سنگ در تغذیه گیاهان زراعی
آزمایشات انجام شده بر روی خاک حاکی از ضرورت مواد مغذی ویژه و بیشتر میباشد. در برخی موارد، خاکها طبیعتا دارای مواد مغذی کم می باشند؛ در موارد دیگر، تخلیه مواد مغذی توسط محصولات منجر به تهی سازی خاک می گردد. اصلاحات خاک آلی از قبیل کمپوست ها، ترکیبات عناصر کمیاب، خوراک های حیوانی و گیاهی و پودرهای سنگ برای تأمین این نیازها استفاده میشوند.
بسیاری از اصلاحات خاکی آلی فقط به کندی در دسترس قرار می گیرند. در برخی موارد کاربرد این مواد برای محصولات پوششی قبلی، دسترسی با محصولات نقدی را به تر می کند. از آن جا که برخی از این اصلاحات هزینه، بر هستند، در نتیجه، باید به صورت راهبردی در یک تناوب کشت به کار گرفته شود.
پیش از استفاده از هر یک از این مواد، اسیدیته خاک را با دامنه مطلوب اکثر محصولات تناوب کشت (معمولا 6/2 6/8) تنظیم کنید. اسیدیته بالا یا پایین در دسترس بودن فسفر و بسیاری از زیرمغذیها را کاهش میدهد. اکثر کمپوست ها، دارای اشکال نسبتا پایدار ماده آلی و مقادیر کم مواد مغذی سهل الوصول هستند.
برخی انواع مثل کمپوست مرغی، حاوی مقدار زیادی مواد مغذی در مقایسه با اصلاحات حاصلخیزی آلی هستند اما در مقایسه با کودهای تجاری این گونه نیستند. کمپوست های خوب که در نقاط خاص یک تناوب کشت مورد استفاده قرار می گیرند باعث ارتقای حاصلخیزی خاک در بلندمدت می شوند. بدین گونه که ساختار خاک را ارتقا میبخشند، حرکت آب خاک را اصلاح کرده و یک منبع حاصلخیزی با آزادسازی کند را فراهم می کند.
معمولا تأمین نیازهای کامل یک محصول به نیتروژن صرفا با استفاده از کمپوست و بدون افزودن فسفر اضافی کار دشواری است. میزان بسیار بالای فسفر زمانی رخ می دهد که کمپوست ها براساس کودهای حیوانی و در میزان بالا بیش از ۱۰۰ در جریب یک یا دو بار در سال استفاده شوند. تجمع فسفر مازاد می تواند به اجسام مجاور آب صدمه بزند و باعث رشد علف های هرز گردد.
ریزمغذیها را می توان با استفاده از کودهایی مثل کود برگ، عصاره جلبک های دریایی و براکس تکمیل کرد. این مواد می توانند مقدار کمی نیتروژن، کلسیم، منیزیوم، بروم، روی و آهن فراهم کنند. کوددهی برگی باید به دقت انجام گیرد زیرا کارایی این کود به جذب ریزمغذیها از طریق پوست گیاه بستگی دارد. با توجه به میزان کاربرد آن، شرایط محیطی و بلوغ گیاه، تغذیه برگی می تواند گاه گاهی منجر به سوختگی برگها گردد.
پودرهای سنگی (سنگ آهک، سنگ گچ، خاک گرانیت، فسفات سنگ) و ترکیبات عناصر کمیاب مواد مغذی را به هضم میکروبی و شرایط فیزیکی زودتر در اختیار محصول قرار می گیرد. پودرهای سنگی همانند کمپوست ها نمی توانند جهت تأمین نیازهای فوری محصول مورد استفاده قرار گیرند. بلکه باید به عنوان منبع بلندمدت مواد مغذی محصول مورد استفاده قرار گیرند.
