پاتوژن ها در فرآیند تولید ورمی کمپوست

درطول فرآیند تولید ورمی کمپوست زایدات آلی، رابطه ی متقابل بین کرم های خاکی سطحی زی و جامعه میکروبی تجزیه کننده منجر به کاهش فراوانی برخی ریزموجودات بیماری زا می گردد و علیرغم اهمیت آن، اطلاعات کمی در مورد مکانیسم های موجود و فاکتورهایی که بر شدت آن موثر است، وجود دارد. در تحقیقی که توسط مونری و همکاران (2007) صورت گرفت اثر کرم خاکی ایسینیا بر شمار کلی فرم ها در کود خوکی بررسی گردید. نتایج نشان داد که کرم خاکی پس از دو هفته به طور معنی داری شمار کل کلی فرم ها را در کود خوکی کاهش می دهد. جمعیت کلی فرم ها پس از عبور از مجرای گوارشی کرم های خاکی تا 98% کاهش یافت لذا پیشنهاد می کند که فرآیندهای گوارشی در سیستم گوارش کرم خاکی عامل اصلی موثر در کاهش جمعیت کلی فرم است. کاهش در شمار کلی فم ها به کاهش زیتوده باکتریایی مرتبط نیست بلکه اثر ویژه ی منفی کرم خاکی را بر کلی فرم نشان می دهد. اما بررسی تاثیر غیرمستقیم کرم خاکی توسط تلقیح کود خوکی با ورمی کمپوست صورت گرفت که افزودن ورمی کمپوست تاثیری بر شمار کلی فرم ها نداشت که این ایده که این گروه باکتری ها توسط مسیر گوارشی کرم ایسنیا تحت تاثیر است را شکل می دهد (مونری و همکاران، 2007). pH بالاتر از 6/8 و pH اسیدی پاتوژن هایی مانند کلی فرم را در محیط کاهش می دهد (راوا و کورن، 2007).

برچسب‌ها: پایان نامه کارشناسی ارشد آرش همتی

مقدار مصرف ورمی کمپوست در موارد متفاوت

ردیف	مورد مصرف	مقدار مصرف
1	درختان میوه (بسته به سن)	3-1 کیلوگرم/ هر درخت
2	جنگل کاری (نهال کاری یا خزانه)	200 گرم برای هر نهال
3	درختچه های زینتی، چمن کاری	1000 گرم در متر مربع
4	گیاهان زینتی (انواع گل)	900 گرم در مترمربع
5	گلدان های متوسط	150 گرم در هر گلدان
6	گلدان های بزرگ	180 گرم در هر گلدان

برچسب‌ها: پایان نامه کارشناسی ارشد آرش همتی

ویژگی های زیستی ورمی کمپوست

کاربرد مواد آلی بویژه ورمی کمپوست به طور قابل توجهی بر pH خاک، جمعیت میکروبی و فعالیت آنزیم های خاکی موثرند (ماهس واراپا و همکاران، 1999). گزارشات زیادی مبین این موضوع است که کودهای آلی می توانند فعالیت میکروبیولوژیکی خاک را افزایش دهند (فراسر و همکاران، 1985؛ ماریناری و همکاران، 2000؛ بولتون و همکاران، 1988).

ورمی کمپوست از لحاظ تنوع، جمعیت و فعالیت میکروبی غنی است (سابلر، 1998). اما بوهلن و ادواردز (1995) گزارش کردند که ممکن است زیتوده میکروبی در فضولات به دلیل مصرف توسط کرم های خاکی کاهش یابد. گزارشات نشان می دهد که افزودن مواد آلی به خاک کربن زیتوده، تنفس پایه ای، نسبت کربن زیتوده به کربن کل آلی مواد متابولیک که نشان دهنده ی فعالیت ریز موجودات خاک می باشد را افزایش می دهد (پاسکوال و همکاران، 1997 ). محققان دیگر افزایش جمعیت میکروبی (باراکان و همکاران، 1995) و فعالیت را (زینک و آلن، 1998) بعد از افزودن مواد آلی به خاک گزارش کردند. افزایش فعالیت و جمعیت میکروبی فاکتورهای کلیدی موثر بر سرعت سیکل عناصر غذایی، تولید مواد محرک رشد گیاه و مقاومت گیاه یا تحمل به پاتوژن و حمله ی نماتد می باشد. با افزایش عناصر غذایی ورمی کمپوست، فعالیت و زیتوده میکروبی بالاتری در ورمی کمپوست نسبت به مواد غیرکمپوست شده ایجاد می گردد. درنتیجه کاربرد ورمی کمپوست، جمعیت میکروبی 397% و فعالیت میکروبی 323% افزایش دارد، که بدینوسیله فعالیت دهیدروژناز افزایش می یابد. رایج ترین جنس های مشاهده شده در ورمی کمپوست آسپرژیلوس، فوزاریوم، کلادوسپوریوم، موکور و تریکودرما است. تریکودرما و پنیسیلیوم خاصیت آنتی بیوتیکی دارند و می توانند به عنوان عامل کنترل زیستی عوامل بیماری زا ناشی از خاک به کار روند. نتایج الکتروفورز تفاوت دینامیک جوامع باکتریایی را در دو فرآیند تولید کمپوست و ورمی کمپوست نشان می دهد. این نتایج تفاوت ها را در پاسخ های عملی و ساختار ژنتیکی جامعه ی میکروبی در کمپوست و ورمی کمپوست علیرغم تغییرات مشابه در ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آنها نشان می دهد (سندرا و سن،2009). مشابه با سیستم گوارش کرم خاکی فضولات نیز نسبت به خاک اطراف حاوی ریز موجودات بیشتری هستند (پارتاساراتی،2006؛ راما لگم،1997؛ تیواری و همکاران، 1989). بویژه شمار بالاتر قارچ ها، اکتینومیست ها، باکتری ها و فعالیت بالاتر آنزیم ها در ورمی کمپوست گزارش شده است (تیواری و همکاران، 1989؛ وینوتا، 1999). افزایش معنی دار جوامع میکروبی در ورمی کمپوست گونه های متفاوت کرم های خاکی پرورش یافته برروی سوبستراهای مختلف توسط پارتاساراتی و همکاران گزارش شد. چنین افزایشی در جامعه ی میکروبی فضولات کرم خاکی (پارتاساراتی و همکاران، 1999) به دلیل:

·        غلظت بالای عناصر غذایی،

·        تکثیر میکروبی در حین عبور از سیستم گوارشی کرم های خاکی،

·        رطوبت مطلوب،

·        سطح ویژه بالا در ورمی کمپوست که مناسب تغذیه بهتر و نکثیر میکروب هاست.

در مطالعات چاوویی و همکاران (2003) زیتوده میکروبی در تیمار ورمی کمپوست تفاوت معنی داری با تیمار شاهد نداشت. درحالیکه میزان تنفس دراین نمونه ها به طور معنی داری بیش از تیمار شاهد می باشد. این تناقص می تواند به علت حضور دسته های متفاوت ریزموجودات یافت شده در خاک متفاوت باشد. مانند آنچه توسط مارینیسن و دکستر (1990) گزارش شد.

تاثیر ورمی کمپوست بر فعالیت میکروبی فرا ریشه اسفناج توسط پتکووا و همکاران (2007) بررسی شد، نتایج نشان داد شمار ریزموجودات، انتشار گاز دی اکسیدکربن، زیتوده ی میکروبی و فعالیت دهیدروژناز را افزایش می دهد. تاثیر مثبت ورمی کمپوست روی این پارامترها بیش از کود دامی است. نتایج مطالعه گونزالس وتجادا (2009) نشان داد، ورمی کمپوست در مقایسه با خاک تیمار نشده با ورمی کمپوست تاثیر مثبتی روی ویژگی های زیستی خاک و کیفیت و عملکرد برنج دارد.

چگونگی تشکیل مواد هیومیک

 نظریه­های متعددی در مورد چگونگی تشکیل مواد هیومیکی طی پوسیدگی بقایای گیاهی و حیوانی پیشنهاد شده است که به اصلی­ترین آن­ها در زیر اشاره شده است.

1- نظریه لیگنین

برای سال­های متمادی تصور بر این بود که مواد هیومیک از لیگنین استنتاج می­شوند. براساس این تئوری، لیگنین حاصل از تجزیه ناکامل باقی­مانده­های گیاهی و حیوانی خاک است که توسط موجودات زنده خاک ایجاد شده و بخشی از هوموس خاک را تشکیل می­دهد. تغییر در لیگنین شامل از دست رفتن گروه­های متوکسیل (OCH₃) و تشکیل هیدروکسی فنول و اکسیداسیون زنجیره جانبی آلیفاتیک به شکل گروه­های کربوکسیلیک (COOH) است. این مواد تغییر یافته طی تغییرات ناشناخته­ای تشکیل  اسید هیومیک و سپس اسید فولویک  می­دهند (کیانی راد، 1388).

2- نظریه پلی­فنول

در این نظریه لیگنین، باز نقش مهمی در سنتز هوموس (اما از راه متفاوت با نظریه لیگنین) دارد. در این مورد آلدهیدهای فنلی و اسیدهای آزاد شده از لیگنین طی تجزیه میکروبی تحت­تاثیر تغییرات آنزیمی به کینون­ها تبدیل و در حضور یا عدم حضور ترکیبات آمینه به ماکرومولکول­های هیومیکی پلیمریزه می­شوند. طبق این نظریه پلی­فنول­ها از منابع کربنی بدون لیگنین (به­عنوان مثال، سلولاز) به­واسطه ریزسازواره­ها سنتز و به دنبال اکسیداسیون آنزیمی به کینون­ها و سپس مواد هیومیکی تبدیل می­شود. با توجه به مفاهیم فعلی کینون­های با منشا لیگنین به­همراه آنچه توسط ریزسازواره­ها سنتز می­شود، واحد ساختمانی اصلی برای شکل­گیری مواد هیومیک است. تشکیل مواد قهوه­ای رنگ به واسطه­ی واکنش­هایی که کینون­ها در آن درگیر باشند، از واقعه نادری نیست. منابع احتمالی فنول جهت سنتز هوموس شامل لیگنین، ریزسازواره­ها، فنول­های ترکیب نشده در گیاهان و تانن­ها هستند که از بین آنها فقط دو ترکیب نخست مورد توجه جدی است (استونسون، 1982).

 

3- نظریه تراکم قند- آمین

این تصور که هوموس از قند تشکیل می­شود، به دانسته­های اولیه در مورد شیمی هوموس برمی­گردد. با توجه به این نظریه با کاهش قندها و اسیدهای آمینه به­عنوان محصولات جانبی متابولیسم میکروبی، تحت پلیمریزاسیون غیرآنزیمی تشکیل پلیمرهای نیتروژنی قهوه­ای طی دهیدراسیون محصولات در دمای متوسط تولید می­شود. ایراد اصلی به نظریه فوق، پیشرفت کند واکنش در درجه حرارت معمول خاک است. با این حال تغییرات شدید و مکرر در محیط خاک (انجماد و ذوب، خیس و خشک شدن) به­همراه درآمیختن واکنش­دهنده­ها با مواد معدنی دارای ویژگی­های کاتالیزوری، ممکن است تراکم را تسهیل ببخشد. واکنش اولیه در تراکم قند- آمین علاوه بر اضافه شدن آمین به گروه آلدهید قند و تشکیل گلیکوزیل N- استخلاف شده[1] است. این ترکیب تشکیل 1-amino-deoxy-2-ketone N-substituted- می­دهد. سپس قطعه قطعه شده و تشکیل زنجیره سه کربنی آلدهید و کتون مثل استول[2] و غیره، دهیدراته شده و تشکیل reductones hydroxymethyl furfurals می­دهد. تمامی این ترکیبات بسیار واکنش­پذیر و به­آسانی پلیمره شده و در حضور ترکیبات آمین به فرم ترکیب قهوه­ای رنگ درمی­آید (استونسون، 1982).

پایان نامه کارشناسی ارشد آرش همتی

 

برچسب‌ها: پایان نامه کارشناسی ارشد آرش همتی

 

با سلام

بنا به درخواست محققین عزیز، اینجانب علاقه مند می باشم که در پروژه های تحقیقاتی و عملی شما عزیزان در زمینه های زیر همکاری نمایم:

غنی سازی ورمی کمپوست

غنی سازی کمپوست

استخراج اسید هیومیک از خاک، کمپوست، ورمی کمپوست و ...

اندازه گیری خصوصیات فیزیکوشیمایی اسید هیومیک استخراجی

تولید کمپوست و ورمی کمپوست از آزولا، چوب، کاغذ و ...

دلایل عدم تولید ورمی کمپوست از کنجاله سویا و ...

تولید کودهای مایع

و هر زمینه همکاری که در تخصص من یا در حیطه توانایی های من باشد.

با تشکر همتی

 

ورمی کمپوست[1]

ورمی کمپوست، یک کود زیستی محرک رشد گیاه است که محصول نهایی فرایند تجزیه مواد آلی در حضور کرم های خاکی کمپوستر بوده و با عبور مداوم مواد آلی از سیستم گوارش کرم، مواد اولیه تجزیه و به صورت نسبتا پایدار تبدیل می گردد. به دلیل کاهش سطح آلاینده ها و داشتن سطح بالای جمعیت میکروبی و عناصر غذایی، در حال حاضر به عنوان یکی از بهترین کودهای زیستی مطرح می باشد(رشتبری و همکاران، 2012; راویندران و همکاران، 2008).

vermis ریشه لاتین کلمه worm به معنی کرم می باشد. در سال های اخیر استفاده از کرم های خاکی در تهیه کمپوست مورد توجه قرار گرفته است، این عمل تولید ورمی کمپوست نامیده می شود. ورمی کمپوست همان ماده ای است که چارلز داروین^[2] طبیعی دان مشهور از آن به عنوان کود گیاهی نام برده و عنوان اولین کتاب در زمینه زیست شناسی (بیولوژی) خاک که بیش از یک قرن از تدوین آن می گذرد را به خود اختصاص داده است (گیلاروف[3]، 1983).

تولید ورمی کمپوست ، زیست فناوری (تکنولوژی) استفاده از انواع خاصی از کرم های خاکی است که به دلیل توان رشد و تکثیر بسیار سریع و پتانسیل قابل توجه برای مصرف انواع مواد آلی زائد و غالبا مزاحم و آلوده کننده محیط را به یک کود آلی، با کیفیت ممتاز تبدیل می کند. عبور آرام ، مداوم و مکرر این مواد از مسیر دستگاه گوارش کرم خاکی، همراه با عمل خرد کردن، ساییدن، بهم زدن و مخلوط کردن و همچنین آغشته کردن این مواد به انواع ترشحات سیستم گوارشی مانند ذرات کربنات کلسیم، آنزیم ها، مواد مخاطی، متابولیتهای مختلف ریزسازواره ها دستگاه گوارش و بالاخره ایجاد شرایط مناسب برای تولید اسیدهای هیومیک، در مجموع موادی را تولید می کند که خصوصیاتی کاملا متفاوت با مواد مصرفی خواهد داشت (علیخانی و ثواقبی، 1385).

فرآیند تولید کمپوست به وسیله کرم های خاکی یک روش (تکنیک) با ارزش، سریع و به صرفه (از نظر هزینه و زمان) برای مدیریت بهره برداری از بقایای آلی  به منظور بازگرداندن بقایا به چرخه غذایی می باشد. ورمی کمپوست ظاهر و حالتی کاملا متفاوت از مواد اولیه خود دارد. در طول فرایند تولید ورمی کمپوست توسط کرم ها سرعت تجزیه مواد آلی افزایش یافته و خواص فیزیکی و شیمیایی این مواد تغییر می کند و این مواد ناپایدار به طور هوازی اکسید شده و به حالت پایدار در می آیند (سوتار[4]، 2009). نیتروژن و فسفر پسماند و مواد دفعی کرم های کمپوستی اغلب به میزان پنج تا 11 برابر بیش از خاک بوده و سایر عناصر غذایی ماکرو و میکرو نیز در آن بیش از خاک معمولی می باشد، از طرفی ترشحات درون سیستم گوارش کرم ها، قادر است عناصر غذایی با قابلیت فراهمی پایین را به صورت عناصر قابل دسترس برای جذب گیاه تبدیل کند (آرانکون و همکاران،[5]، 2005).

کرم های خاکی از مواد آلی تغذیه کرده و فقط مقدار کمی از این مواد را برای فعالیت های سوخت و ساز در بدنشان مصرف می کنند، مقدار زیادی از این مواد معدنی به صورت مدفوع که کست[6] کرم نامیده می شود که همان ورمی کمپوست است، دفع می گردد. این فرآیند شامل فعالیت های بیوشیمیایی و فیزیکی- مکانیکی می باشد. فرآیند فیزیکی- مکانیکی شامل ترکیب و خرد و ریز کردن بوده در حالیکه فرآیند بیوشیمیایی شامل تجزیه میکروبی در روده کرم های خاکی می شود. مدفوع کرم با ترشحات مخاطی سیستم گوارشی کرم ها و میکروب ها مخلوط می گردد که این ترشحات باعث افزایش ثبات و قوام مدفوع می شود. این کرم ها ضایعات را به ورمی کمپوست که برای مصارف کشاورزی و شهری مفید تر می باشد، تبدیل می کنند. فعالیت زیستی کرم ها، ورمی کمپوست که غنی از عناصر غذایی است را برای رشد گیاه تولید می کند که این عناصر به آسانی ولی به تدریج در اختیار گیاه قرار می گیرد. این ماده بدون بو و غیر سمی است و یک کود آلی طبیعی و محرک رشد گیاه می باشد که با آبشویی شسته نمی شود. مدفوع کرم (کست ها) نیز  یک منبع غنی از کلسیم، منیزیوم، نیتروژن، فسفر و پتاسیم می باشد (مابوئتا[7]، 2003).

با توجه به اهمیت تناسب زمانی بین آزاد سازی عناصر غذایی و جذب گیاه، مشاهده گردیده که کودهای کند رها عملکرد گیاه را افزایش می دهند و سبب کاهش آبشویی عناصر غذایی می شوند. ورمی کمپوست نیز به عنوان یک منبع کندرهای عناصر غذایی، که به طور طبیعی تولید شده، می تواند مورد استفاده قرار گیرد (کونتانازارو[8] و همکاران، 1998).

فرآورده ای که ورمی کمپوست خوانده می شود از لحاظ کیفی، ماده ای با ph تعدیل شده، سرشار از مواد هیومیک و عناصر غذایی به فرم قابل جذب برای گیاه، دارای انواع ویتامین ها، هورمون های محرک رشد گیاه و آنزیم های مختلف است. از لحاظ ظاهری به صورت دانه ای شکل با رنگ تیره، بدون بوی نامطبوع و دارای قابلیت عرضه تجارتی است. در واقع در اثر عبور مکرر مواد آلی موجود در بستر، از دستگاه گوارش کرم، میزان عناصر قابل استفاده گیاه از جمله عناصر میکرو، افزایش چشمگیری می یابد. ورمی کمپوست نسبت به کمپوست معمولی (باغی) دارای مقادیری بیشتری از عناصر بوده و ph کمتری را دارا می باشد (علیخانی و ثواقبی، 1385).

ورمی کمپوست دارای تخلخل، تهویه، زهکشی و ظرفیت نگهداری آب بسیار بالایی می باشد. این کود زیستی دارای سطح ویژه بسیار بالایی می باشد که قابلیت جذب و نگهداری فراوانی برای عناصر غذایی فراهم می آورد. مطالعات نشان می هد که خاک تیمار شده با ورمی کمپوست به صورت معنی داری جرم مخصوص ظاهری کمتری داشته و از این رو متخلخل و سبک تر است و به ندرت متراکم می شود. افزایش تخلخل به افزایش تعداد منافذ در اندازه های در دامنه μm50-30 و μm500-50  وکاهش تعداد منافذ بزرگتر از μm500 نسبت داده شده است (ونکاتش و اورا[9]، 2008).

گزارش های متعددی وجود دارند که مواد دفعی کرم های خاکی (ورمی کست یا ورمی کمپوست) می تواند باعث القای رشد بهینه گیاهی شود. تاثیر ورمی کمپوست روی شاخص های عملکردی نظیر بهبود جوانه زنی و تسریع رشد بذر و نیز گلدهی و میوه دهی محصولات زراعی اصلی مانند گندم ، برنج، ذرت، نیشکر، گوجه فرنگی، سیب زمینی، بادنجان، بامیه، اسفناج، انگور و توت فرنگی و همین طور گیاهان گلدار مانند گل  اطلسی، همیشه بهار، افتابگردان و داوودی مشاهده شده است. در تمامی آزمایش ها بهترین پاسخ های رشدی زمانی بدست آمد که ورمی کمپوست بخش نسبتاً کوچکی (20-10%) از حجم کل محیط رشد را تشکیل می دهد (ارانکون و همکاران، a2002، b2002، a2003، b2003، c2003، d2003، 2004، 2005 و 2006; اتیه و همکاران، a2000، b2000، a2001، b2001 و 2002).

 

برچسب‌ها: پایان نامه کارشناسی ارشد آرش همتی

غنی سازی ورمی کمپوست با برخی از باکتری های حل کننده فسفات و تثبیت کننده نیتروژن

 آرش همتی، حسینعلی علیخانی، احمد علی پوربابایی و غلام باقری مرندی

 

چکیده

 تغییر جمعیت میکروارگانیسم ها در ورمی کمپوست در جهت بهبود کیفیت آن  یکی از موضوعات مطالعات جدید در زمینه تولید کودهای زیستی می باشد. تحقیق حاضر نیز با هدف امکان تغییر در مقادیر نیتروژن و فسفر در ورمی کمپوست و تعیین برخی از ویژگی های کیفی ورمی کمپوست انجام گرفته است. به منظور انجام این هدف پس از تولید ورمی کمپوست، زادمایه هایی از باکتری های جنس سودوموناس و ازتوباکتر تهیه شد و بعد از تلقیح باکتری ها به بستر ورمی کمپوست به مدت 60 روز در دمای 28 درجه سلسیوس نگهداری و در روزهای 0 ،20، 40 و 60 فاکتورهای بیولوژیکی و شیمیایی ورمی کمپوست اندازه گیری شد. نتایج نشان داد با افزایش طول زمان انکوباسیون جمعیت باکتری ها، مقادیر نیتروژن، فسفر قابل جذب، اسید هیومیک و خاکستر افزایش و مقدار کربن آلی، EC و pH کاهش یافت. طی انکوباسیون تیمارهای ازتوباکتر و سودوموناس به ترتیب افزایش حدود 80 و 20 درصدی نیتروژن و 25 و 40درصدی فسفر قابل جذب را داشتند. طبق نتایج به دست آمده از این تحقیق انکوباسیون به مدت 45 الی 60 روز می تواند نتایج بسیار مثبتی بر روی خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی ورمی کمپوست داشته باشد ولی سودمندی ناشی از انکوباسیون در مدت کمتر از 40 روز و بیشتر از 60 روز قابل ملاحظه نیست. باکتری های مورد استفاده در این تحقیق دارای تاثیرات مفید و متفاوتی بودند و بسته به نیاز می توان از این باکتری ها برای غنی سازی ورمی کمپوست بهره گرفت.

 

واژه های کلیدی: اسید هیومیک، ازتوباکتر کروکوکوم، سودوموناس فلورسنس، ورمی کمپوست

مجله دانش کشاورزی پایدار (پذیرش نهایی)

 

/**/

The most appropriate way to increase the quality indices of the extracted humic acid from vermicompost

H. A. Alikhani, A. Hemati *

 

Department of soil science engineering, University College of Agriculture & Natural Resource, University of Tehran, Karaj, Iran

Abstract

Vermicompost is a plant growth promoting biofertilizer that has a large amount of humic acid. Use of humic acid in the world, as a soil amendments or enhancing the performance of the products in order to achieve sustainable agriculture is constantly increasing. In the present study, in order to reach the maximum efficiency of extracted humic acid, various methods to increase the efficiency of extracted humic acid from vermicompost were assessed. Humic acid extraction was conducted on using alkaline method at various extractions time with the two extractant including urea (0.5 M) and NaOH (0.5 M), and elemental composition, functional groups, spectrophotometric ratios were measured. Results showed that humic acid extracted with urea has lower C/N and ash and more functional groups and spectrophotometric ratios than extracted humic acid with NaOH and with increasing the extraction time, nature of the extracted humic acid was destroyed. Finally to increase the efficiency of extracted humic acid, use of urea as an extractant for one day period could be proposed as appropriate method.

Keywords: Extractants, Functional groups, NaOH, Urea

 مواد هیومیک

ماده آلی متشکل از اجزای مختلف با طیف وسیع از نظر وزن، واکنش­پذیری و ماهیت شیمیایی است (طالب دنیا، 1390) که شامل مواد هیومیکی و مواد غیر هیومیکی می­شود (وانگ و همکاران، 2007). بنا بر نظر مککارتی[1] (1989) مطالعه علمی بسترهای هیومیکی به بیش از 200 سال پیش باز می­گردد. مواد هیومیکی مخزن/ منبع، کربن در آب­ و خاک هستند. مواد هیومیکی در خاک­ها، اقیانوس­ها، اعماق دریاچه­ها و به طور کلی در محل تشکیل خود یافت می­شوند. این مواد اغلب در اثر تجزیه هوازی و بی­هوازی بقایای گیاهی به صورت سنتزهای ثانویه موجودات زنده به وجود آمده­اند. مواد هیومیک 60%  تا 80%  از مواد آلی غیر زنده  خاک را تشکیل می­دهد (تورمان[2] و همکاران، 1981). در چرخه کربن فرایند هوموسی شدن (هومیفیکیشن)[3] بعد از فتوسنتز در رده­ی دوم اهمیت قرار دارد (هونگو[4] و همکاران، 2005). مواد هیومیک در حین تجزیه بیوشیمیایی و شیمیایی موجودات زنده بر روی بقایای گیاهی و حیوانی حاصل می­شوند. واکنش­های سنتز بیوپلیمر توسط موجودات زنده و تشکیل مواد هیومیک به جز بازمانده­هایی که از تجزیه کامل در امان هستند و ساختمان مشخصی دارند از واکنش­های استوکیومتری تبعیت نمی­کند. در نتیجه ساختمان طبیعی مواد هیومیک از نظر عناصر موجود غیر استوکیومتری و از نظر ساختمان نامنظم  و دارای واحد ساختمانی مشخص نیست (کلینهمپل،[5] 1970). تفاوت در سن، منشا و ژنتیک باعث تشکیل ترکیباتی با خواص شیمیایی و مورفولوژیکی متفاوت می­شود. مواد هیومیکی اغلب به صورت زنجیره های بلند کربنی با وزن مولکولی بالا در حدود 500 تا 000/000/10 دالتون هستند که این مقدار بستگی به  نوع مواد هیومیکی و روش اندازه­گیری دارد. ترکیبات موجود در مواد هیومیک به چگونگی و شرایط تجزیه بقایا مثل دما، pH و پتانسیل اکسایش و کاهش وابسته است (اوانگلو[6] و همکاران، 2001). ترکیبات هیومیکی به صورت پلیمرهای بی شکل (آمورف[7]) تیره رنگ و سنتز شده از ترکیبات زیست توده یا متابولیت­های بیوشیمیایی و یا شیمیایی در محیط زیست هستند (استونسون، 1982). بسترهای هیومیکی در ابتدا ترکیباتی هستند که آسان تجزیه می­شوند و بعد از آن طی فرآیندهای تراکم-پلیمر شدن و واکنش­های اکسید شدن نهایی به ساختمان­های با ثبات بالاتر می­رسند (کامادا[8] 1987; لو[9] و همکاران، 2002). این مراحل مطابق با پیشرفت در درجه هیومیکی شدن غالبا سبب تشدید در شدت بازی و تیرگی به­ ویژه برای  اسید هیومیک  خاک و بخش­های محلول در باز و نامحلول در اسید است (کیانی راد، 1388).

 مواد هیومیک شامل هیومین، اسید هیومیک و اسید فولویک  است. هیومین بخش نامحلول در تمامی محدوده­ی pH است. اسید هیومیک در pH اسیدی نامحلول و اسید فولویک  بخش محلول درتمامی محدوده­های pH است. عده­ای برای pH مقدار مشخصی در نظر گرفته­اند. به عنوان مثال هیومین در 2>pH نامحلول است و اسید هیومیک در pH معادل3 رسوب می­کند(زو[10] و همکاران، 2000).  نوع مواد هیومیک در خاک کاملا وابسته به محیط تشکیل خاک است مثلا در خاک مالی­سول مواد هیومیک کاملا تجزیه یافته بیشتر حضور دارد بخش هیومین در ورتی­سول و اسید فولویک  در اسپودوسول­ها و اسید هیومیک هم در لئوناردیت دیده می­شود (کیانی راد، 1388).

 

برچسب‌ها: مهندس همتی کارشناس ارشد کودهای بیولوژیک

مواد آلی و اثرات آن در خاک

مواد آلی خاک از پسماندها و بقایای گیاهی و حیوانی منشاء می گیرد و معمولا در مراحل مختلف تجزیه یعنی از موادآلی تازه اضافه شده به خاک، تا هوموس کاملا تجزیه شده، در خاک وجود دارند. مواد آلی در خاک بر روی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی موثر است، و در نبود مواد آلی، حیات به سختی در خاک مشاهده می شود. مدیریت پسماندها و ضایعات گیاهان و برگرداندن آنها به زمین های زراعی و باغی از ضروری ترین موارد مدیریت حاصلخیزی خاک برای کشاورزی پایدار به شمار می رود (اردلان و ثواقبی، 1388). وجود مواد آلي با خصوصيات متفاوت (بخصوص نسبت كربن به نیتروژن آنها) حتي در مقادير جزئي مي تواند اثرات مثبتي در خواص فيزيكوشيميايي و زیستی خاك اعمال نمايد (بنی جمالی و ثامنی، 1380). در واقع مواد آلي به علّت اثرات سازنده اي كه بر خصوصيات فيزيكي، شيميايي و زیستی دارند به عنوان ركن باروري خاك شناخته مي شوند (اوروزکو[1] و همکاران، 1996). مقدار ماده آلي در بيش از 60 درصد خاكهاي زير كشت ايران كمتر از يك درصد و در بخش قابل توجهي از آنها كمتر از 5/0 درصد است (علیخانی و ثواقبی، 1385؛ بنی جمالی و ثامنی، 1380).

 

اثر موادآلی بر خصوصیات شیمیایی خاک

مواد آلي منبع عمده عناصر غذايي مختلف در خاک مي باشند، همچنين با افزايش ظرفيت تبادل كاتيوني(CEC[2]) و ظرفيت تبادل آنيوني ([3]AEC) باعث حفظ و بقاي عناصر غذايي و جلوگيري از هدر رفت آنها از خاک مي گردند (اوروزکو و همکاران، 1996).  

از ديگر اثرات مفيد مواد آلي درخاك، افزايش قدرت بافري و مقابله با تغييرات سريع اسيديته خاك مي باشد (اوروزکو و همکاران، 1996). همچنين تاثیر مواد آلی در کاهش pH و در نتیجه اسیدی شدن خاک، به ویژه در خاكهاي زراعي آهكي باعث افزایش قابلیت جذب پاره ای از عناصر کم مصرف بسیار مورد توجه می باشد (علیزاده، 1380). بعضی از فلزات سنگین در خاکهای معدنی اسیدی، به دلیل حلالیت بالای این عناصر در pH پایین باعث سمیت گیاهان می شوند؛ مواد آلی خاک قادر به جذب این فلزات بوده و باعث غیر فعال نمودن این عناصر می شوند (ملکوتی، 1378).

 

اثر مواد آلی بر خصوصیات فیزیکی خاک

مواد آلی می تواند عامل موثری در اتصال ذرات خاک به یکدیگر و تشکیل ساختمان خاک باشند. همچنین این مواد که مورد تغذیه ریزسازواره ها قرار می گیرد، از طریق تولید مواد هوموسی می توانند به خاکدانه سازی کمک کنند. در حقیقت تاثیر مواد آلی در پایداری ساختمان خاک غیر قابل انکار است. اثر مواد آلی در خاکدانه سازی به خصوص در خاکهای حاوی بیش از دو درصد مواد آلی محسوس بوده و تخریب ساختمان خاک در مقادیر کمتر از یک درصد مواد آلی قطعی به نظر می رسد (بایبوردی، 1380). در مورد اثرات مفيد ماده آلی در خاک مي توان به بهتر شدن پايداري خاكدانه هاي خاك و كاهش خطر فرسايش اشاره كرد. کود آلی مي تواند موجب افزايش تخلخل خاك و ظرفيت نگهداري آب خاك شود و از تغيير اسيديته خاك جلوگيري نموده و موجب رهاسازي عناصر غذايي مورد نياز گياه شود. مطالعات نشان داده اند که تيمارهاي کودی آلی بطور معني داري وزن مخصوص ظاهري خاك را كاهش و مقدار مواد آلي خاك افزايش می دهند (داوری نژاد[4] و همکاران، 2002).

 

اثر موادآلی بر خصوصیات زیستی خاک

خاک یک بوم نظام (اکوسیستم) باز است یعنی همواره با محیط پیرامون خود در حال تبادلات ماده و انرژی می باشد. علاوه بر این خاک محیطی برای رشد و تکثیر گروه عظیمی از میکرو و ماکروارگانیسم ها می باشد. باکتری های خاک نقش مهمی را در خاک ایفا می کنند. مقدار این موجودات را بین 500 تا 1000 کیلوگرم در هکتار تخمین زده اند. کلیه جانوران و گیاهان در خاک نیاز به مواد غذایی و محیط مناسب برای رشد خود دارند. با مطالعه زیست شناسی (بيولوژي) جانداران خاك مي توان دريافت كه با افزايش مواد آلي خاك، محيط جهت رشد آنها مساعدتر شده و بر جمعيت آنها افزوده مي شود، بطوري كه هر چه مواد آلي افزايش يابد، تعداد جانداران آن زيادتر شده و فعاليّت آنها باعث افزایش حاصلخیزی و توان باروری خاک می شود. مواد آلی در خاک باعث افزایش فعالیت جانداران خاک می شود که این فعالیت از جهات بسیاری حاصلخیزی خاک را افزایش می دهد که از جمله آن می توان به افزایش مقدار هوموس خاک و گردش سریعتر چرخه های عناصر غذایی مثل نیتروژن در خاک اشاره کرد (شی وی و فو ژن[5]، 1991). بیو تکنولوژی (زیست فناوری)[6] خاك نيز با هدف استفاده از پتانسيل جانداران مفيد خاك زي بمنظور توليد حداكثر محصول در ضمن توجه به بهبود كيفيت خاك و رعايت بهداشت و ايمني محيط زيست (تارتارینی[7]، 1982) و با بهره گيري از آخرين اطلاعات علمي روز، در مسير ابداع و تكميل فنون و تكنيك هاي لازم براي اعمال چنين مديريتي در حال توسعه است (علیخانی و ثواقبی، 1385).

 

اثر مواد آلی در حاصلخیزی خاک

اثبات شده است که، مواد آلی بر روی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی تاثیرات مطلوبی دارد که همین امر در مجموع باعث افزایش حاصلخیزی خاک و همچنین افزایش توان خاک برای رشد بهینه گیاهان خواهد شد. از جمله خصوصیات هوموس به عنوان مواد آلی کاملا تجزیه شده، می توان به افزایش قدرت جذب و نگهداری عناصر غذایی نظیر فسفر، منگنز، بر، آهن و روی در خاکهای زراعی نام برد (اشنیتزر[8]، 1978).

پس از انجام تحقیقات بسیار، کاهش مصرف کودهای شیمیایی و جایگزینی آن با کمپوست زباله شهری و ورمی کمپوست بعنوان یک کود آلی اثبات شده است. افزایش روزافزون زباله های شهری و صنعتی و انباشتن آنها در زمین های اطراف شهرها، رودخانه ها، جنگل ها و مزارع، نیز به نوبه خود منجر به آلودگی بوم نظام های آبی خاکی شده است. بازیافت زباله ها، بالاخص زباله های شهری و تبدیل آنها به کمپوست می تواند راه حلی مناسب برای کاهش این مشکل باشد (هارگریوز[9] و همکاران، 2008).

 

برچسب‌ها: مهندس همتی کارشناس ارشد کودهای بیولوژیک