ماده آلی در خاک
تعریف ماده آلی
در گذشته فرض بر این بود که برخی از مواد تنها از مرگ و تجزیه‌ی بدن موجودات زنده به وجود می‌آیند. در مقابل برخی مواد دیگر را میتوان در خاک و سنگ و معدن یافت.
این مواد که ویژگی مشترک آنها داشتن پایه‌ی کربن است، مجدداً توسط موجودات زنده مورد استفاده قرار می‌گیرند.
معمولاً در ساختار مواد آلی، اتم‌های سبک دیگر مانند هیدروژن، کربن، اکسیژن و نیتروژن نیز وجود دارد.بنابراین می‌توانیم به عنوان ساده‌ترین تعریف، ماده آلی را بازمانده‌ی مرگ گیاهان و جانوران و ارگانیسم‌های زنده بدانیم. چوبی که میز و صندلی شما از آن ساخته شده، از بقایای درخت است و یک ماده آلی محسوب میشود.ما انسان‌ها را هم پس از مرگ در خاک دفن می‌کنیم – یا در برخی فرهنگ‌ها می‌سوزانیم – تا دوباره به صورت ماده‌ی آلی به طبیعت بازگردند و باعث غنی شدن خاک شوند.
این خاک قرار است خود مواد آلی‌اش را در اختیار درختان و گیاهان و انسان‌ها قرار دهد و چرخه‌ی مواد آلی را شکل دهد.حتماً به این نکته توجه دارید که سوخت خودروی شما هم از بقایای موجودات زنده تولید شده و بخش مهمی از آن را ترکیب‌های ارگانیک تشکیل میدهند.
ساختار و دسته بندی مواد آلی
معمولاً در ساختار مواد آلی، اتم‌های سبک دیگر مانند هیدروژن، کربن، اکسیژن و نیتروژن نیز وجود دارد.
بنابراین می‌توانیم به عنوان ساده‌ترین تعریف، ماده آلی را بازمانده‌ی مرگ گیاهان و جانوران و ارگانیسم‌های زنده بدانیم.
چوبی که میز و صندلی شما از آن ساخته شده، از بقایای درخت است و یک ماده آلی محسوب میشود.
ما انسان‌ها را هم پس از مرگ در خاک دفن می‌کنیم – یا در برخی فرهنگ‌ها می‌سوزانیم – تا دوباره به صورت ماده‌ی آلی به طبیعت بازگردند و باعث غنی شدن خاک شوند.
این خاک قرار است خود مواد آلی‌اش را در اختیار درختان و گیاهان و انسان‌ها قرار دهد و چرخه‌ی مواد آلی را شکل دهد.
حتماً به این نکته توجه دارید که سوخت خودروی شما هم از بقایای موجودات زنده تولید شده و بخش مهمی از آن را ترکیب‌های ارگانیک تشکیل میدهند.
ماده آلی چیست؟
ماده آلی (به انگلیسی: Organic matter) اصطلاحی است که در گذشته در مقابل ماده معدنی (Mineral) به وجود آمد.
امروز ماده آلی تعبیر دقیقی نیست؛ با این حال، به علت رواج گسترده‌ی آن، این اصطلاح همچنان در کتابها و نوشته‌های علمی هم استفاده میشود.
در کشتهای سنتی
- کشت مخلوط یا چند کشتی،
- عملیات زراعی با استفاده از دام،
- عدم مصرف کود شیمیایی،
- مصرف کود دامی و رها شدن بقایای گیاهی در مزرعه انجام می شد.
ولی در کشاورزی نوین؛
- مصرف کودشیمیایی
- تک کشتی
- استفاده از ماشین آلات کشاورزی
- عدم رعایت تناوب و آیش انجام میگیرد که این عملیات به کاهش ماده آلی خاک در درازمدت می انجامد.
ماده آلی به عنوان مخزن عناصر غذایی عمل میکند که به آهستگی طی فرآیند تجزیه، عناصر غذایی آزاد میشوند.
ماده آلی در :
- افزایش CEC خاک (کاهش تلفات عناصر غذایی در خاک در اثر آبشویی)
- بهبود ساختمان خاک
- افزایش ظرفیت نگهداری هوا و آب در خاک ▫️محیط مناسب برای ریز جانداران خاک
- و بهبود حاصلخیزی خاک تاثیر دارد.
ماده آلی مبین ذخیره نیتروژن خاک است و معدنی شدن آن ذخیره دایمی ولی محدودی از نیتروژن، فسفر و گوگرد در اختیار گیاه قرار میدهد. اندکی پس از وارد شدن ماده آلی در خاک، میکروبها برای تامین مواد غذایی و انرژی خود شروع به تجزیه آنها کرده و تغییراتی را بر روی آنها ایجاد میکنند که در مجموع این تغییر و تحول را میتوان در دو مرحله هوموسی شدن (Humification) و معدنی شدن (Mineralization)خلاصه نمود.
در عمل هوموسی شدن مواد آلی با قرار گرفتن در واکنشهای آنزیمی و شیمیایی خاک، تشکیل پلیمرهای جدیدی به نام هوموس میدهند که ترکیبی از مواد کلوئیدی و بی شکل قهوهای بوده که به تجزیه میکروبی مقاوم است و از تغییر شکل بافتهای اصلی درست شده و یا توسط میکروارگانیسمهای خاک تشکیل شده است. حدود 90 درصد یا بیشتر از کل هوموس خاک از نوع پلیمر به نام اسید هومیک (80-50 درصد) و پلی ساکاریدها (30-10 درصد) تشکیل شده است. هوموس اثرهای درازمدتی از قبیل ساختمان مطلوب خاک، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی، افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک به جای میگذارد.
10 فایده مواد آلی در خاک
فواید مواد آلی در خاک به اندازه ای متنوع و زیاد است که انسان را به یاد فواید نوشته شده بر روی برچسب داروهای قدیمی می اندازد ولی خوشبختانه این فواید در مورد مواد آلی کاملا واقعیت دارد:
۱) مواد آلی منبع تامین ۹۵-۹۰ درصد ازت مورد نیاز گیاه در خاکهای کود نخورده است.
۲) مواد آلی می تواند منبع مهم تامین فسفر و گوگرد قابل استفاده گیاه باشد مشروط به اینکه مقدار هوموس خاک به دو درصد یا بیشتر برسد.
۳) مواد آلی بطو مستقیم یا غیر مستقیم با افزایش فعالیت میکروبی باعث تولید مقدار زیادی مواد تشکیل دهنده خاکدانه ها از جمله پلی ساکاریدها می شود.
۴) مواد آلی غالبا ۷۰-۳۰ درصد از کل ظرفیت تبادل کاتیونی(CEC) خاک را تشکیل می دهند. سطوح زیاد قابل دسترس در هوموس، محل های تبادل کاتیونی زیادی دارد که عناصر غذایی را برای استفاده بعدی گیاه نگه می دارد. علاوه براین، فلزات سنگین آلوده کننده مانند سرب، کادمیم و فلزات مشابه که معمولا به علت استفاده از فاضلابها وارد خاک می شوند را جذب سطحی می کند و از این طریق به پاکسازی محیط کمک می کند.
۵) مواد آلی عموما مقدار آب موجود در خاک در حالت ظرفیت مزرعه و همچنین مقدار آب قابل استفاده در خاکهای شنی را افزایش داده و تهویه خاکهای رسی را با افزایش خاکدانه سازی و در نتیجه ایجاد خلل و فرج بزرگتر، زیادتر می کند.
۶) مواد آلی به عنوان یک کلات عمل می کند و در نتیجه قابلیت استفاده و تحرک عناصر کم مصرف را افزایش می دهد.
۷) مواد آلی کربن مورد نیاز بسیاری از میکروارگانیسم های مفید خاک از جمله بعضی از باکتریهای تثبیت کننده ازت (مانند ازتوباکترها) را فراهم می کند.
۸) وقتی که ماده آلی به عنوان پوشش دهنده ( مالچ) به سطح خاک اضافه می شود، فرسایش خاک را کاهش می دهد.
۹ مواد آلی با جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب مانع از دست رفتن رطوبت خاک می شود و در زمستان و تابستان دمای خاک را متعادل نگه می دارد.
۱۰) هوموس ناشی از ماده آلی، مقاومت خاک را در برابر تغییرات سریع اسیدیته، قلیاییت و شوری و همچنین صدمه آفت کشها و فلزات سمی سنگین افزایش می دهد.
معدنی شدن:
PNM(Potential N Mineralization) پتانسیل معدنی شدن نیتروژن، یعنی آزاد شدن خالص فرمهای نیتروژنه قابل دسترس گیاه از ماده آلی یا SOM(Soil Organic Matter) میباشد. یکی از مهمترین عوامل کنترل کننده ماده آلی خاک، نسبت کربن به ازت (C/N) است.
شاخصC/N شاخص بسیار مناسبی برای حاصلخیزی خاکها میباشد.
اگر نسبت C/N بیشتر از 30 باشد فرایند ایمبولیزه شدن، آلی شدن، معدنی شدن میکروبی، آسیمیلاسیون نیتروژن یا توقف معدنی شدن رخ میدهد.
وقتی مواد آلی با نسبت C/N بیشتر از 30 به خاکها افزوده میشوند،در ابتدای فرایند تجزیه،نیتروژن خاک به صورت ساکن در می آید. برای نسبتهای بین 20 و 30 معمولا ساکن شدن و آزاد شدن نیتروژن معدنی اتفاق نمی افتد و تعادل برقرار می ماند.
اگر نسبت C/N کمتر از 20 باشد آزاد سازی خالص نیتروژن قابل دسترس برای گیاه افزایش می یابد.
اگر مواد آلی دارای نسبت C/N کمتر از 20 باشندمعمولا دراوایل فرایند تجزیه نیتروژن معدنی آزاد میشود.
نسبت C/N در خاک سطحی با محیط خود دارای تعادلی حدود 10 یا 12 به یک می باشد. فاکتور ازت شامل مقدار ازتی است که همراه ماده آلی به خاک وارد میشود تا مانع رقابت میکروارگانسیمها و گیاه برای جذب و مصرف ازت شود. بررسی بیوماس میکروبی کربن و نیتروژن نشان داده نسبت C/N برای باکتریهای هوازی حدود 1/5 میباشد. باکتریهای هوازی در خاک به منزله موتورخانه تامین انرژی خاک (Engine Energy) به شمار میروند. در خاکهای سالم این باکتریها با معدنی کردن مواد آلی باعث آزاد شدن عناصر غذایی مورد نیاز گیاه میشوند.
این باکتریها به عنوان مخزن عناصر غذایی (Nutrient Sink) عمل میکنند. چرا که با معدنی کردن این عناصر باعث میشوند که خطر آبشویی و دور از دسترس شدن آنها به حداقل برسد.
نسبت C/N برای باکتریهای بی هوازی نیز حدود 1/5 میباشد. مقدار زیاد باکتریهای بی هوازی در خاک، علامت تهدیدکننده سلامتی خاک میباشد و دال بر وجود مشکل و محدودیت در خاک مثل غرقاب و تراکم میباشد.
نسبت C/N برای قارچها به حدود 1/10 میرسد. قارچها و مخمرهای خاک از مهمترین عوامل برای تجزیه لاشه و برگها و ریشه ها و اندامهای مرده گیاهی به شمار میروند. اگر مقدار قارچهای خاکی بالا رود مبین وجود ماده آلی خاک میباشد و شاخص سلامت خاک محسوب میشود.
نسبت C/N برای اکتینومیستها حدود 1/6 است. اکتینومیستها مواد آنتی بیوتیک مثل استرپتومایسین تولید میکنند و باعث ممانعت رشد ارگانیسمها و موجودات پاتوژن میگردند.
مقالات مرتبط:
مطالب مرتبط: