كاربرد و استفاده از كودهاي فسفره بيولوژيك و ميكرو ارگانيسمهاي حل كننده فسفات در كشاورزي پايدار

)قسمت نخست(

چكيده:

با توجه به اينكه سالانه 13 ميليون تن اسيد فسفريك به قيمت11ميليارد دلار در جهان توليد مي شود كه مصرف عمده آن در كودشيميايي فسفاته كشاورزي است .از يك طرف هر تن اسيد فسفريك باعث توليد 5 تن زباله حاوي فلزات سنگين و مواد راديواكتيوشده كه به آساني به محيط زيست نشت كرده و باعث آلودگيهاي خطرناك مي شود . از طرف ديگر،پس از نيتروژن، فسفات يكي ازعوامل مهم كنترل كننده رشد،بذردهي و توليد ميوه در گياهان زراعي مي باشد . با توجه به اينكه عنصر فسفر به صورت تركيبات نامحلول در خاك وجود دارند ولي گياه اين عنصر را فقط به صورت يون فسفات آزاد جذب مي كندمعمولا مجبور به اضافه نمودن اين يون به صورت كودهاي شيميايي فسفاته هستيم. در اثر كاربرد مقادير زيادي (حدود80%) از كود افزوده شده در خاك ، به حالت غيرمحلول در آمده كه علاوه بر صرف هزينه، مشكلات ديگري نظير آلودگي خاكها و آبهاي زيرزميني را به دنبال دارند . بنابراين هزينه هاي بالاي كاربرد كود در اين سيستم ها و مسايل آلودگي و تخريب خاك عواملي است كه باعث شده تا استفاده كامل از منابع غذايي گياهي قابل تجديد موجود (آلي و بيولوژيكي ) به همراه كاربرد بهينه اي از كود هاي مصرفي جهت حفظ باروري، ساختمان، فعاليت حياتي، ظرفيت تبادل و ظرفيت نگهداري آب درخاك انجام گيرد . لذا درسالهاي اخير توجه به كودهاي بيولوژيك به عنوان جايگزين مناسبي براي كودهاي شيميايي جلب شده است . از بين قارچها ، قارچهاي ميكوريزي بخصوص وزيكولار – آربوسكولار ميكوريزا(VAM) نژاد هایPenicillium وAspergilus و از بين باكتريها سويه هاي Bacillus و Pseudomonas از مهمترين ارگانيسم هاي حل كننده فسفات مي باشند.

مقدمه:

در شر ايطي كه جمعيت كشورمان هرساله بيش از يك ميليون نفر در حال افزايش بوده و تقاضا براي مواد غذايي به دليل مزبور و همچنين توزيع ناعادلانه مواد غذايي و بهبود نسبي وضعيت اقتصادي كه خود سبب افزايش مصرف سرانه مي گردد رو به افزايش است ، حفظ منابع توليد كننده مواد غذايي از نظر كمي و كيفي بخصوص آب و خاك بسيار حائز اهميت مي باشد(2).

افزايش توليدات كشاورزي براي رفع نياز غذايي بشر از طريق افزايش سطح زير كشت و افزايش توليد در واحد سطح امكان پذير است . براي دستیابی به خود كفايي در توليد محصولات كشاورزي لازم است، ميزان عملكرد در واحد سطح بيشتر از ميزان فعلي افزايش يابد . مصرف صحيح و متناسب انواع كود هاي شيميايي، حيواني، كمپوست هاي گياهي يا كود سبز مهمترين و اساسي ترين راه حفظ و اصلاح شرايط حاصلخيزي خاك و افزايش ميزان عملكرد محصولات كشاورزي است(2).

درحال حاضر متجاوز از 5/2 ميليون تن كود در كشور مصرف مي گردد . اين مقدار با توجه به سطح زير كشت اراضي ديم و آبي به مراتب كمتر از متوسط جهاني است. هم اكنون كشور ما، با مازاد توليد اوره روبرو بوده و نيازي به واردات آن نمي باشد این در حالی است که از 750 هزار تن كود فسفاته مصرفي نيز 250 هزار تن كود در داخل كشور توليد و بقيه از خارج وارد مي گردد . براي تامين يك ميليون و دويست هزار تن كود از خارج، رقمي معادل 200 ميليون دلار ارز از كشور خارج مي گردد( 2).

فسفر از عناصراصلي مورد نياز گياه بوده و يكي از مهمترين عناصر درتوليد محصول مي باشد . اين عنصر در ساختمان هسته و غشاي سلولي نقش ويژه دارد. نتايج تحقيقات نشان مي دهد كه افزايش مصرف كودهاي فسفره طي اين سالها، نه تنها عملكرد محصولات زراعي را چندان افزايش نداده بلكه در نتيجه برهم زدن تعادل عناصر غذايي، كاهش محصول را نيز در مواردي باعث شده است . مصرف بي رويه كوده اي فسفاته، گذشته از هزينه ارزي گزاف خريد كود خارج از كشور، اثرات زيانباري نيز دارد . از جمله اين اثرات مي توان به مسموميت فسفري ناشي از جذب بيش از حد فسفر معدني و بالا رفتن غلظت آن در بافتهاي گياهي و به هم خوردن تعادل عناصر غذايي، كاهش عملكرد محصول، تجمع بور در گياه در حد سمي، كاهش جذب مس، غيرمتحرك شدن آهن درخا ك ، ممانعت از جذب آهن توسط ريشه، مختل كردن متابوليسم روي درون گياه، كاهش ميكوريزايي شدن ريشه، آلودگي خاك به كادميوم، كاهش كيفيت محصول ( كاهش پروتين دانه گندم )، ازدياد بارمنفي خاك، آلودگي آبها به فسفر و بروز پديده اتروفيكاسيون را نام برد (1).

با مصرف كودهاي ميكروبي فسفاته به جاي كودهاي شيميايي فسفاته در سطح 7 استان گندم خيز كشور مشخص شده است كه كود فسفاته ميكروبي به راحتي قابل رقابت با كودهاي شيميايي فسفاته است و درضمن به طور متوسط درسطح 7 استان 576 كيلوگرم گندم افزايش عملكرد دانه نسبت به كودهاي شيميايي سوپر فسفات تريپل داشته است. محاسبات اقتصادي براي ساخت كود ميكروبي فسفاته نشان مي دهد كه با درنظر گرفتن 60 ريال براي هر كيلو گرم كود سوپر فسفات تريپل، كود ميكروبي فسفاته در هر كيلو گرم حداقل 300 ريال ارزانتر توليد مي شود . هر چند متاسفانه در ايران هيچگونه برنامه مدون و هدفداري در زمينه توسعه توليد و مصرف كودهاي بيولوژيك بخصوص كود بيولوژيك فسفاته وجود نداشته لذا ضرورت دارد با توجه به سطح زير كشت حدود 5/1 ميليون هكتار لگوم زراعي، حداقل به انواع مايه تلقيح هاي ريزوبيومي توجه بيشتري مبذول گردد ( 3).

در سالهای گذشته تيم تحقيقاتي مشتركي در مركز ملي تحقيقات مهندسي ژنتيك و تكنولوژي زيستي به سرپرستي دكتر ملبوبي موفق به جداسازي 22 نوع PSB، Phosphate solubilizing Bacteria))از خاكهاي مزارع، فاضلاب، معادن سنگ فسفات، كارخانه كود فسفات يا مناطق جنگلي گرديدند . اين باكتريها تحت آزمايشهاي متعددي براي بررسي ميزان توانايي آزاد سازي فسفات، ترشح آنزيم فسفاتاز و فعاليت آن، قدرت بقاء در شرايط تنش گرما، نمك و Phبالا قرار گرفتند. درميان آنها باكتريهاي ps7,ps5,ps13 مورد آزمايش مقدماتي قرار گرفتند كه در بهترين تيمار افزايش % 40 عملكرد نسبت به تيمار بدون كود قابل توجه بود و همچنين كيفيت غده ها از لحاظ رنگ زرد و فشرده بودن بافت غده را بهتر نمود. مايه تلقيح تيوباسيلوس ((Thiobacillusنیز از جمله كودهاي بيولوژيك مي باشد كه براي ساخت كود بيوفسفات طلايي و به منظور جايگزيني بخشي از كودهاي فسفاته مصرفي در باغ ها معرفي شده است. همچنين كود باكتريايي و بيولوژيك فسفات بارور-2 توسط مركز ملي تحقيقات ژنتيك به ثبت رسيده است(3).

لذا هدف از اين بررسي استفاده و معرفي كودهاي فسفاته بيولوژيك و جايگزين كردن آنها به جاي كودهاي شيميايي و تاثير سوء كمتر اين كودها بر روي محيط زيست خود مي باشد.

اشكال فسفر در خاک:

فسفر بسته به طبيعت خاك و محيط، در طيف اشكال آلي ومعدني وجود دارد . فسفر در ابتدا به صورت آلي تبديل شده است . تقريبا بيشتر خاكها به صورت شكلهاي معدني هستند، به استثناي خاك هاي آلي (هيتوسول) كه حاوي مقدار زيادي فسفر به صورت تركيبهاي آلي مي باشند( 5). شكل قابل جذب فسفر بيشتر به صورت يونهاي ارتوفسفات اوليه(H2PO4¯) و ارتوفسفات ثانويه(¯H2po4) است که قابلیت استفاده از فسفر به صورت(H2PO4¯) بیشتر از (¯Hpo4) است كه به دليل وجود حاملهاي بيشتر (حدود 10 برابر ) براي انتقال(¯H2po4) از غشاي سلولي به داخل سلول است .

درPH هاي اسيدي غلظت(H2PO4¯) بیشتر و در PH بازي غلظت(¯Hpo4) بیشتر است. بنابراين علت كاهش جذب فسفر توسط گياه در phهاي بالا، به دليل افزايش يون (¯Hpo4) می باشد.

در ادامه به بخشهای زیر اشاره خواهیم کرد:

1)مکانیسم های گیاهی در ارتباط با افزایش انحلال ترکیب نا محلول فسفر

2)جداسازی

3) میکرو ارگانیسم های حل کننده فسفات

4)معرفی انواع مایه های تلقیح فسفات در ایران و دنیا

5)نتیجه گیری

منابع در قسمت بعد ارائه خواهد شد

با تشکر از اسفنیار فاتح (نویسنده محترم)