پژوهشی درباره پیوند ضایعات کشاورزی و تغذیه پایدار گیاهان

به گزارش مجله خبری نگار،  نیتروژن یکی از مهم‌ترین عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان است و نقش مستقیمی در رشد، سبزینگی و عملکرد محصولات کشاورزی دارد. با این حال، بخش قابل توجهی از کود‌های نیتروژن‌دار شیمیایی که هر ساله در مزارع مصرف می‌شوند، به‌درستی توسط گیاه جذب نمی‌شوند. این موضوع نه‌تنها باعث افزایش هزینه‌های تولید برای کشاورزان می‌شود، بلکه پیامد‌های زیست‌محیطی جدی نیز به دنبال دارد. شسته شدن نیترات به اعماق خاک و ورود آن به منابع آب زیرزمینی، آلودگی آب‌ها و برهم خوردن تعادل طبیعی اکوسیستم‌ها از جمله این پیامدهاست. به همین دلیل، در سال‌های اخیر توجه پژوهشگران به سمت راهکار‌هایی جلب شده است که بتوانند آزادسازی نیتروژن را کنترل کرده و از هدررفت آن جلوگیری کنند.

یکی از رویکرد‌های مورد توجه در این زمینه، استفاده از کود‌های موسوم به «کُند رها» یا «آهسته رهش» است. این کود‌ها به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که عناصر غذایی را به‌تدریج و متناسب با نیاز گیاه آزاد کنند. بسیاری از کود‌های کند رها بر پایه ترکیبات شیمیایی ساخته می‌شوند، اما نگرانی‌هایی درباره پایداری زیست‌محیطی آنها وجود دارد. در این میان، بیوچار به‌عنوان یک ماده زیستی و زیست‌تخریب‌پذیر، گزینه‌ای جذاب برای تولید کود‌های جدید به شمار می‌آید. بیوچار از ضایعات کشاورزی تولید می‌شود و ساختار متخلخل آن باعث می‌شود بتواند مواد غذایی را در خود نگه دارد. افزون بر این، بیوچار می‌تواند برای مدت طولانی در خاک باقی بماند و همزمان به بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک کمک کند.

گروهی از محققان ایرانی به بررسی این موضوع پرداخته‌اند که آیا می‌توان با ترکیب کود‌های نیتروژن‌دار رایج با بیوچار، کودی کارآمدتر و سازگارتر با محیط زیست تولید کرد یا خیر. این پژوهش توسط امیر خمسه، عضو گروه علوم و مهندسی خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه زنجان، به همراه یکی از همکاران دانشگاهی و با همکاری دانشگاه جیرفت انجام شده است. پژوهشگران در این مطالعه، تلاش کرده‌اند رفتار آزادسازی نیتروژن از کود‌هایی را بررسی کنند که بر پایه بیوچار‌های مختلف ساخته شده‌اند و از منابع معمول نیتروژن بهره می‌برند.

برای انجام این پژوهش، آزمایشی کنترل‌شده در محیط آزمایشگاه طراحی شد. محققان از سه نوع بیوچار که از بقایای هرس انگور، پوست گردو و کلش گندم تهیه شده بودند، استفاده کردند. این بیوچار‌ها در دو دمای مختلف تولید شدند تا تأثیر دمای ساخت بر عملکرد آنها بررسی شود. سپس دو نوع کود نیتروژن‌دار رایج، یعنی اوره و نیترات آمونیوم، با درصد مشخصی به این بیوچار‌ها افزوده شد و به شکل قرص یا گرانول درآمد. برای شبیه‌سازی شرایط آزادسازی نیتروژن، این قرص‌ها در آب مقطر قرار گرفتند و طی ۵۶ روز، در زمان‌های مشخص از محلول نمونه‌برداری شد تا میزان نیتروژن آزادشده اندازه‌گیری شود. این روش به پژوهشگران اجازه داد رفتار تدریجی آزادسازی نیتروژن را به‌دقت دنبال کنند.

نتایج به‌دست‌آمده نشان دادند که نوع بیوچار و دمای تولید آن تأثیر قابل توجهی بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی قرص‌های کودی دارد. در همه نمونه‌ها، نیتروژن به‌تدریج در آب آزاد شد، اما سرعت این آزادسازی در روز‌های ابتدایی بیشتر بود و سپس کاهش یافت. این رفتار نشان می‌دهد که کود‌های ساخته‌شده می‌توانند نقش کود کند رها را ایفا کنند و از آزادسازی ناگهانی نیتروژن جلوگیری کنند.

بررسی دقیق‌تر داده‌ها حاکی از آن بود که قرص‌های کودی ساخته‌شده با بیوچار کلش گندم، کمترین میزان آزادسازی نیتروژن را در مقایسه با سایر بیوچار‌ها داشتند. همچنین شرایط اسیدی یا نزدیک به خنثی محیط، بر مقدار نیتروژن آزادشده اثرگذار بود. این تفاوت‌ها بیانگر آن است که انتخاب ماده اولیه بیوچار و شرایط تولید آن می‌تواند به‌طور مستقیم بر کارایی نهایی کود اثر بگذارد.

در جمع‌بندی این پژوهش که نتایج آن در فصلنامه «مدیریت خاک و تولید پایدار» وابسته به دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان و انجمن علوم خاک ایران انعکاس یافته‌اند، تأکید شده است که ترکیب اوره و نیترات آمونیوم با بیوچار و تبدیل آنها به کود‌های گرانوله می‌تواند روشی مناسب برای تولید کود‌های نیتروژن‌دار کند رها باشد. چنین کودی این توانایی را دارد که نیتروژن را آهسته‌تر آزاد کند و در نتیجه، هم نیاز گیاه را بهتر تأمین کند و هم از آلودگی محیط زیست بکاهد.

بر این اساس، استفاده از بیوچار در ساخت کود، نه‌تنها میزان آزادسازی نیتروژن در آب، بلکه در خاک را نیز کاهش می‌دهد. این موضوع از نظر عملی اهمیت زیادی دارد، زیرا یکی از مشکلات اصلی کود‌های شیمیایی رایج، شسته شدن سریع نیتروژن و از دسترس خارج شدن آن برای گیاه است. کاهش این پدیده می‌تواند به افزایش بهره‌وری مصرف کود و کاهش هزینه‌های کشاورزان منجر شود.

با این حال، پژوهشگران یادآور شده‌اند که توسعه و کاربرد گسترده کود‌های کند رهای مبتنی بر بیوچار هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد. برای اطمینان از کارایی و ایمنی این کود‌ها در شرایط واقعی مزرعه، انجام آزمایش‌های میدانی و بررسی اثرات بلندمدت آنها بر خاک، گیاه و محیط زیست ضروری است. چنین مطالعاتی می‌تواند مسیر را برای استفاده عملی از این فناوری در کشاورزی پایدار هموار کند.