مفاهیم مهندسی کشاورزی

نظام های کشاورزی ـ کشاورزی ارگانیک ـ مدیریت خاک, تغذیه ی گیاهی, تناوب زراعی,علف های هرز, آفات و بیماری ها

● واژگان

▪ هوموس:

ماده‌ا‌ی بیوشیمیایی که در لایه‌های بالایی خاک تشکیل می شود و به رنگ قهوه ای تیره تا سیاه است. موادآلی پس از تجزیه توسط میکروارگانیزم‌ها به ترکیب نیمه محلولی به نام هوموس تبدیل می‌شود که با ذرات ریز مواد معدنی به خوبی مخلوط شده است. خاکدانه‌های رسی- هوموسی که به این ترتیب از آمیزش تنگاتنگ مواد آلی و معدنی پدید می آیند دارای ساختمانی نرم و قابل تهویه است که علاوه بر بهبود ساختمان خاک، منجر به افزایش جذب آب و عناصر غذایی خاک می‌شود.

▪ کود سبز:

استفاده از گیاهان پوششی که اغلب آن‌ها از گروه گیاهان یکساله می‌باشند یکی از روش‌های توصیه شده در کنترل زراعی است، به نحوی که در دوره‌های آیش، این گیاهان که بیشتر از خانواده‌ی لگوم‌ها هستند در زمین کشت شده و پس از آن‌که رشد گیاهان به میزان قابل قبولی رسید آن‌ها را قطع کرده و به خاک اضافه می‌کنند. از این کودها به‌عنوان کود آلی نیز یاد می‌شود که علاوه بر بهبود ساختارخاک موجب جایگزین شدن ازت می‌شود، لازم به یادآوری‌ست که گیاهان پوششی به‌عنوان مالچ (پوششی که در دوره‌ی آیش برای پیشگیری از ظهور علف‌های هرز و نابودی آفات و بیماری‌های گیاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد)نیز استفاده می‌شوند به نحوی که با پوشش فضاهای خالی مانع از رشد علف‌های هرز در مزارع می‌شود و از سویی با برگرداندن این گیاهان درخاک موجب افزایش دمای خاک و نابودی میکروارگانیزم‌های باقیمانده در خاک می‌شود درحالی‌که به‌عنوان محصول دوم نیز می‌تواند مورد استفاده‌ی دامداری‌ها یا صنایع داروسازی گیاهی قرار گیرد.

▪ آللوپاتی:

به‌عمل بازدارندگی شیمیایی یک گونه‌ی گیاهی به‌وسیله‌ی گونه‌های دیگر گفته می‌شود. ماده‌ی بازدارنده‌ی شیمیایی درمحیط پخش می‌شود و ممکن است ازجوانه زدن و رشد ریشه جلوگیری کنند ازسویی ممکن است از افزایش مواد غذایی جلوگیری کنند، درنهایت بر رشد و توسعه‌ی گیاهان مجاور اثر می‌کند. آللوپاتی شیمیایی می‌تواند دربخش‌هایی ازگیاه مانند برگ‌ها، گل‌ها، ریشه‌ها، میوه‌ها و یا ساقه‌ها وجود داشته باشند. گیاهان آللوپاتیک توسط واکنش‌های شیمیایی با هم رقابت می‌کنند واجازه نمی‌دهند که گیاهان دیگر از منابع موجود استفاده کنند.

● تعریف کشاورزی ارگانیک

کشاورزی ارگانیک به‌عنوان کشاورزی بدون کاربرد مواد شیمیایی معرفی شده است. این نوع کشاورزی با مصرف کودهای شیمیایی و هم‌چنین مصرف هرگونه ماده‌ی ضد حیات، حتی با منشأ طبیعی مخالف بوده و درمواردی که مصرف این مواد ضروری باشد کاربرد موادی که آثار وعواقب جانبی کمتری دارند را توصیه می‌کند. البته نباید تصورکرد که کشاورزی ارگانیک تنها به جایگزینی نهاده‌های آلی با کودهای شیمیایی تأکید دارد، چراکه کاربرد اشتباه موادآلی به‌صورت زیاد ازحد و یا در زمان نامناسب اشکالاتی درچرخه‌های زیستی پدید می‌آورد، این درحالی‌ست که باتوجه به کمبود موادآلی درخاک‌های مناطق خشک و نیمه‌خشک، به‌کارگیری ترکیبات آلی دراین مناطق باعث بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و حاصل‌خیزی خاک می‌شود. تصور نادرست دیگری که نباید در کشاورزی ارگانیک راه یابد این است که این علم، کشاورزی امروز را به‌طورکامل رد نمی‌کند. درهرصورت مواردی چون تناوب کشت، کشت مخلوط، روش‌های مکانیکی کنترل علف‌های هرز، تنوع زیستی، تلفیق زراعت با دامپروری و... ازموضوعات مورد بحث این نوع کشاورزی می‌باشند. کشاورزی ارگانیک تمام سامانه‌های کشاورزی توسعه‌دهنده، جنبه‌های زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی تولید مواد غذایی سالم را دربرمی‌گیرد.

کشاورزی ارگانیک به نام‌های مختلفی چون Farming Ecological-Biologic (کشاورزی زیست محیطی)، Farming low internal input (کشاورزی کم بهره ازنهاده‌های خارجی)، Regenerative Farming (کشاورزی آیش) و Alternative agriculture (کشاورزی جایگزین) مطرح شده است. بدین ترتیب می‌توان گفت که کشاورزی ارگانیک یک روش مدیریت تولید می‌باشد که سلامت سازوکار کشت و محیط زیست، تنوع زیستی، و فعالیت بیولوژیکی خاک را بالا برده و توسعه می‌دهد. درکشاورزی ارگانیک استفاده از تدابیر مدیریتی برای استفاده ازمواد و لوازم کشاورزی استفاده می‌شود. تولید ارگانیکی بر پایه‌ی این موضوع است که یک مزرعه باید براساس برنامه‌ی مدیریت ارگانیکی پیش رود، این امر شامل یک گردش زراعی چندساله است. هم‌چنین تدابیری باید برای ازدیاد حاصل‌خیزی زمین درنظر گرفته شود؛ که می‌توان به ثابت نگهداشتن میزان نیتروژن، شخم عمیق، استفاده از گیاهان دو یا تک لپه، استفاده از گیاهان به منظور کود سبز یا (Cover crop)اشاره کرد. استفاده ازموادآلی نظیر کودهای دامی، سبز و... از دیرباز درباروری خاک‌های زراعی درتمام نقاط جهان متداول بوده است، اما امروزه مصرف کودهای دامی به دلایل گوناگون از رواج چندانی برخوردار نیست و نیاز غذایی گیاهان زراعی ازطریق کودهای شیمیایی تأمین می‌شود.

درسیستم‌های ارگانیک ازمنابع به شیوه‌ی مؤثرتری استفاده می‌شود که این امر منجر به صرفه جویی در انرژی و تولید محصول بیشتر می‌شود.

هم‌چنین افزایش فعالیت‌های میکروارگانیزم‌های خاک (موجودات کوچک زنده) درنظام ارگانیک درمقایسه با نظام متداول دیده می‌شود، که این امر مربوط به ساخته‌شدن مواد ذخیره‌ای نیتروژن‌دار دربهبود شرایط فیزیکی خاک و جذب بهتراست. علاوه‌ براین خاک‌های ارگانیک تعداد بیشتر و انواع بزرگتری از اجتماع میکروارگانیزم‌ها را درخود دارند، پژوهشگران معتقدند که قارچ‌ها منجربه پیدایی ثبات بیشتری درساختار فیزیکی خاک‌های ارگانیک می‌شوند. محصولات ارگانیک حاوی غذای بیشتری هستند و این محصولات ارگانیک درمقایسه با گیاهانی که به روش‌های مرسوم پرورش می‌یابند حاوی متابولیست‌های ثانویه‌ی بیشتری هستند (متابولیست‌های ثانویه موادی هستند که بخشی از سیستم‌های ایمنی گیاهان را تشکیل می‌دهند و این مواد درمبارزه علیه بیماری سرطان نیز مفیدند.)

● اهداف کشاورزی ارگانیک

اهداف کلی در کشاورزی ارگانیک شامل تولید غذا با کیفیت بالا و عالی، همسو و همگام با حفظ طبیعت و محیط زیست، تقویت چرخه‌های زیست محیطی، ارتقای سطح حاصل‌خیزی خاک، صیانت ازتنوع ژنتیکی و ایجاد محیطی امن و سالم است؛ به عبارت دیگر اهداف اساسی کشاورزی ارگانیک عبارتند از:

۱) تولید مواد غذایی با کیفیت عالی و مطلوب

۲) کنش متقابل میان بهبود سطح سلامت مردم هم‌سو با چرخه‌های زیست طبیعی.

۳) گسترش اثرسامانه‌های تولید فرآوری ارگانیک بر توسعه‌ی اجتماعی و بوم شناختی.

۴) توسعه‌ی سودآوری و ماندگاری زیست بوم آبزیان.

۵) نگهداری و توسعه‌ی بلندمدت حاصل‌خیزی خاک.

۶) نگهداری و تنوع ژنتیکی درسامانه‌ی تولید و پیرامون آن، مشتمل برحفاظت گیاهان و زیستگاه‌های وحش.

۷) توسعه‌ی کاربرد درست و مواظبت شایسته از منابع آب و همه‌ی موجودات زنده‌ی درون آن‌ها.

۸) کاربرد هرچه بیشتر منابع تجدید شونده درسامانه‌های تولید سامان یافته‌ی محلی.

۹) آمیزش تعادل موزون میان کشاورزی و دامپروری.

۱۰) برقراری شرایط زیست مطلوب دام‌ها، باتوجه به جنبه‌های اساسی رفتارغریزی آن‌ها.

۱۱) کاهش و به حداقل رساندن هرگونه آلودگی درسامانه‌ی تولید و پیرامون آن‌.

۱۲) فرآوری تولیدات ارگانیک با استفاده از منابع تجدید شونده.

۱۳) تولید فرآورده‌های ارگانیک زوال‌پذیر زیستی.

۱۴) تولید یافته‌های بادوام و مرغوب.

۱۵) برآوری نیازهای اساسی یک زندگی با کیفیت، همراه با احساس رضایت ازیک محیط کارسالم برای همه افراد درگیردرکارتولید و فرآوری ارگانیک.

۱۶) پیشرفت در راستای یک زنجیره کامل از تولید، فرآوری و توزیع که برآورنده‌ی عدالت اجتماعی و نیز پاسخ‌گوی بوم شناختی باشد.

۱۷) استفاده‌ی بهینه ازنیروی انسانی شاغل در بخش کشاورزی.

۱۸) برقراری امنیت غذایی متناسب با رشد جمعیت.

۱۹) ایجاد و افزایش درآمد و اشتغال به‌ویژه درمناطق روستائی.

۲۰) حفاظت و حمایت ازمنابع کشاورزی و طبیعی و محیط زیست.

هم‌چنین جنبه‌های تکنیکی زراعت درکشاورزی ارگانیک عبارتند از:

الف) مدیریت خاک درکشاورزی ارگانیک.

ب) مدیریت تغذیه‌ی گیاهی درکشاورزی ارگانیک.

ج) مدیریت تناوب زراعی درکشاورزی ارگانیک.

د) مدیریت علف‌های هرز درکشاورزی ارگانیک.

ه) مدیریت کنترل آفات و بیماری‌ها.

که در زیر به آن اشاره می‌شود:

▪ مدیریت خاک درکشاورزی ارگانیک:

دراین نوع کشاورزی، خاک به‌عنوان پیکره‌ای زنده معرفی شده و اعتقاد براین است که میان خاک، گیاه و موجودات زنده ارتباط جدانشدنی وجود دارد و هرگونه بی‌توجهی به این ارتباط، حیات این موجود زنده را تحت تأثیر قرارمی‌دهد. هدف از مدیریت خاک درنظام ارگانیک، حفظ سلامت و فعالیت بیولوژیکی خاک و ایجاد محیطی مناسب برای رشد گیاه می‌باشد که به منظور تولید بیشتر مواردی چون جلوگیری از فرسایش آبی و بادی، هدررفتن آب‌ها درمناطق خشک، زهکش، ایجاد محیطی مناسب برای رشد گیاه، انجام عملیات صحیح زراعی و حفظ پوشش گیاهی درخاک‌های کم هوموس درنظر گرفته می‌شود، ضمن این که دراین نظام باید از اثرات متقابل محصول زراعی، خاک و تأثیر مدیریت کشت، اطلاعات کافی داشت. باتوجه به این‌که خاک به شدت تحت تأثیر عملیات شخم قراردارد، ازاین‌رو در روش ارگانیک، روشی موردنظرمی‌باشد که به حفظ ساختمان خاک و پوشش گیاهی کمک شایانی بنماید. بنابراین شخم کم عمق به منظور برهم زدن لایه‌ی سخت خاک، روش مناسبی است.

شخم مناسب زمین به منظور تهویه‌ی بهتر انجام می‌پذیرد و رعایت اجرای شخم صحیح پس از برداشت، باعث کاهش فشردگی لایه‌های زیرین خاک می‌شود.

▪ مدیریت تغذیه‌ی گیاهی درکشاورزی ارگانیک:

مدیریت صحیح شامل گردش مواد غذایی مورد نیاز گیاه و دام دریک مجموعه می‌باشد. بنابراین یادآور می‌شود با کاهش مصرف منابع خارجی برای تأمین عناصرغذایی، ازهدررفتن عناصر جلوگیری شود و میکروارگانیزم‌های خاک بتوانند عامل گردش عناصرغذایی درخاک را به انجام رسانند، به‌نحوی‌که در صورت خروج مواد آلی و عناصر غذایی درهنگام برداشت، جایگزینی این مواد تأمین شود. فرآیند هدر رفتن عناصرغذایی بایستی با استفاده از فرآیندهای چرخه‌ی طبیعی و تثبیت بیولوژیکی ازت به حداقل کاهش پیداکند. یک سیستم مطلوب را می‌توان در تلفیق نظام‌های زراعی و دامداری جستجو کرد به‌طوری‌که تولیدات مزرعه در دامداری و ضایعات دامداری درمزرعه مصرف می‌شود.

▪ مدیریت تناوب زراعی درکشاورزی ارگانیک:

کشت پی‌درپی یک محصول و یا محصولات شبیه به‌هم، موجبات کاهش عناصرغذایی خاک را فراهم آورده و حالت خستگی را برای خاک موجب می‌شود.

دراثر برداشت محصول، عناصرغذایی بسیارزیادی ازخاک خارج می‌شود و چنان‌چه کشت متداول ادامه پیداکند، کاهش مقاومت محصول دربرابر خسارت و آفات و بیماری‌ها و کاهش رشد را به‌همراه خواهد داشت. ازسویی دلیل خستگی زمین ممکن است ناشی از فشار ناهنجار باقی‌مانده‌های محصول قبلی برمحصول پس از آن باشد. بازگشت محصول قبلی کشت شده در زمین(کودسبز)، دربسیاری از موارد خاصیت آنتی‌بیوتیکی داشته و مانع از انجام فعالیت‌های میکروبی مضر خاک می‌شود، ضمن آن‌که اثرات آللوپاتی نیز وجود دارد. اگرچه این امر می‌تواند برکنترل علف‌های هرز مؤثر باشد ولی تأثیر آن برتناوب کشت و رسیدن به یک نظام ارگانیک، مستلزم اطمینان ازتنظیم دقیق تناوب کشت هرمحصول می‌باشد. برخی از دانشمندان بر این باورند سموم طبیعی که توسط گیاهان تولید می‌شوند نسبت به کودهای سنتزی که در کشاورزی متعارف استفاده می‌شوند قابلیت ایجاد مخاطرات بیشتری دارند.

اهدافی که دراین بخش موردتوجه است،‌ شامل کنترل علف‌های هرز مزرعه، کنترل بیماری‌ها و آفات ازطریق افزایش تنوع فضایی دربعد زمانی و مکانی می‌باشد.

▪ مدیریت علف‌های هرز درکشاورزی ارگانیک:

تفکر کشاورزی نوین براساس نابودی علف‌های هرز است، بنابراین سعی می‌شود با بهره‌گیری از روش‌های کنترلی علف‌های هرز را ازبین برد. اگرچه علف‌های هرز به دلیل رقابت با گیاهان زراعی کاهش عملکرد آن‌ها را فراهم آورده و برخی نیز به‌صورت انگل می‌باشند، ولی علف‌های هرز دارای محاسنی نیز هستند، ازجمله می‌توانند با ایجاد پوشش مناسب درسطح خاک از فرسایش خاک جلوگیری کنند و یا ریشه آن‌ها دربهبود فعالیت بیولوژیک خاک تأثیر داشته و ممکن است بعضی موادشیمیایی تولید شده توسط علف‌های هرز اثرات مثبتی برروی گیاهان زراعی داشته باشد.

کشاورزی ارگانیک با تلاش برای ازبین بردن علف‌های هرز مخالف است و توصیه می‌کند نوارهایی از علف‌های هرز دربین ردیف‌های زراعی باقی ماند، که این قسمت‌ها بتوانند حشرات مفید را به خود جلب کرده و به کنترل علف‌های هرز کمک کنند به عنوان عاملی برای تغذیه علف‌های هرز می باشد که این نوع کنترل در گروه کنترل‌های بیولوژیک می‌باشد. این نوع کشاورزی معتقد است که کنترل علف‌های هرز باید به‌صورت تعادلی بوده و میان گونه‌های زراعی و گونه‌های هرز تعادلی برقرارباشد.

▪ مدیریت کنترل آفات و بیماری‌ها:

مصرف آفت‌کش‌ها از دستاوردهای کشاورزی پیشرفته بوده و پس از مشخص شدن آثار زیان‌بار آن‌ها، اگرچه امروزه دربسیاری از کشورهای پیشرفته کمترمورد استفاده قرارمی‌گیرند و استفاده از آن‌ها ممنوع شده اما درکشورهای (درحال توسعه) هم‌چنان به‌طور فزاینده‌ای مصرف می‌شوند. برخی از مشکلات آفت‌کش‌ها به‌صورت زیر است.

الف) وجود ماهیت شیمیایی آفت‌کش‌ها باعث برهم خوردن اکوسیستم خاک و موجودات زنده و حیوانات می‌شود و به ایجاد بیماری‌های خونی و نابه‌هنجاری مادرزادی درکودکان می‌انجامد.

ب) ایجاد مسمومیت درانسان.

ج) آلودگی هوا.

د) ازبین بردن حشرات مفید (شکارگران).

ه) بی‌اثربودن قارچ‌ها به دلیل مقاوم شدن این نوع آفات.

و) تأثیرمعکوس برخی آفت‌کش‌ها، یعنی ازدیاد جامعه‌ی آفات (مقاوم شدن آفات گیاهی).

منظوراز کنترل بیولوژیکی، کاربرد کودهای آلی، تناوب، رعایت تاریخ کشت، کودسبز، اصلاح ارقام مقاوم و تقویت دشمنان طبیعی آفات می‌باشد. ضمن‌آن‌که این تفکر درکشاورزی ارگانیک وجود دارد که اگر درخاک توازن مواد غذایی برقرارباشد، افزایش قدرت گیاه او را از آسیب‌دیدگی دربرابر بیماری‌ها در امان داشته و گیاه دارای قابلیت بیشتری برای مقابله با عوامل بیماری‌زا می‌شود.

● کشاورزی ارگانیک و حفاظت از محیط زیست:

مخاطرات زیست محیطی کشاورزی امروز به‌طورعمده از مصرف بی‌رویه آفت‌کش‌ها و کودهای شیمیایی منشا گرفته است. به کاربردن خارج از اندازه این گونه مواد آلوده‌کننده شیمیایی باعث آلودگی محیط زیست می‌شوند. ورود مواد شیمیایی مزبور به خاک و آب، انباشته شدن برخی از مواد شیمیایی در محصولات کشاورزی و شیوه‌های استعمال آن‌ها مانند سمپاشی هوایی که ممکن است اثرات زیان‌باری برروی سلامتی انسان و حیوانات داشته باشد.

استعمال مفرط مواد شیمیایی موجب عدم تعادل بیولوژیکی می‌شود، که دربسیاری از موارد باعث پیدایش آفت‌های مقاوم جدید شده است. امروزه ما می‌بایست به اثرات فرعی آفت‌کش‌ها و کودهای شیمیایی توجه داشته باشیم، زیرا آن‌ها برای محیط زیست مضر می‌باشند. کشاورزی ارگانیک گزینه‌ی مناسبی جهت جلوگیری از معضلات نام‌برده می‌باشد.

درپایان می‌توان گفت که وجود هزاران انسان گرسنه، رشد جمعیت، فرسایش بی‌رویه‌ی خاک، افزایش سطح بیابان‌ها و... درکنار بازار رقابت جهانی و امکان عرضه‌ی محصولات با قیمت پایین‌تر توسط کشورهای پیشرفته، در واقع توان رقابت را از کشورهای درحال توسعه‌ی سلب کرده و این کشورها را به تولید محصولات موردنیاز کشورهای صنعتی سوق داده است. این روند موجب کشت تک‌محصولی دربسیاری از کشورهای درحال توسعه و درنتیجه کناره‌گیری از توسعه‌ی کشاورزی همه‌جانبه شده است. درهر صورت، به‌نظر می‌رسد باتوجه به ویژگی‌های کشاورزی ارگانیک نمی‌توان این فرآیند را مانند آن‌چه که در کشورهای صنعتی درحال رخ دادن است درکشورهای درحال توسعه نیز اجرا کرد، بلکه باید با اتکا برمنابع بومی و فرآیندهای بیولوژیک و... ضمن حفظ حاصل‌خیزی خاک و رفع نیازهای غذایی به کنترل آفات و امنیت اقتصادی برای جوامع روستائی پرداخت. آن‌چه لزوم گسترش این کشاورزی را درکشورهای درحال توسعه الزامی می‌کند این است که:

تخریب منابع طبیعی و محیط زیست درکشورهای درحال توسعه به سرعت درحال افزایش است.

کشاورزی ارگانیک، واردات انرژی این کشورها را بسیارمحدود می‌کند.

کشاورزی ارگانیک، فعالیت‌های نیروی انسانی زیادی را طلب می‌کند و می‌تواند امکانات مناسبی را درجذب و اشتغال و جلوگیری از مهاجرت فراهم آورد. ضمن‌آن‌که چنین فعالیتی کارایی کشاورزی را افزایش داده و کار کشاورزی را ازحالت یکنواختی و نامطلوب بیرون می‌آورد و آن را برای کشاورزان لذت‌بخش می‌کند.

درنهایت با به‌کارگیری نظام کشاورزی ارگانیک امنیت غذایی درجامعه نهادینه شده و از بروز مشکلات و معضلات اقتصادی، سیاسی و... ممانعت به عمل می‌آید.

تدوین:

مهندس امیرحسین پیرمرادی ـ دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی آموزش و ترویج کشاورزی

مهندس مرجان طاووسی ـ کارشناس مهندسی گیاه‌پزشکی