انواع نظامهای کشاورزی ـ اختلالات فیزیکی, بیولوژیکی و فیزیکی خاک در نظام کشاورزی متداول ـ بخش اول

مفاهیم مهندسی کشاورزی

● واژگان

▪ اکوسیستم‌های طبیعی:

در هر ناحیه‌ای از طبیعت که موجودات زنده و عوامل غیر زنده‌ی محیط، درحال تعادل و تاثیر متقابل برروی یکدیگر بوده و به مبادله‌ی مواد میان یکدیگر بپردازند، یک نظام اکولوژیک یعنی اکوسیستم وجود دارد.

▪ اکوسیستم های زراعی:

جوامعی از گیاهان و حیوانات هستند که دارای ارتباط متقابل با محیط فیزیکی و شیمیایی‌شان هستند به عبارت دیگر توسط انسان اهلی شده‌اند تا برای تولید غذا، فیبر، سوخت و محصولات دیگر برای مصرف از آن‌ها استفاده شود.

▪ قارچ میکوریز:

این قارچ نوعی همزیستی متقابل با ریشه‌ی گیاهان دارد که در جذب عناصر برخی از گیاهان کمک می‌کند. ازطرفی باکتری ریزوبیوم یک همزیست با ریشه‌ی گیاهان لگومینوز می‌باشد که ازت هوا را تثبیت می‌کند. همزیستی توام باکتری ریزوبیوم و قارچ میکوریز در تثبیت ازت و جذب فسفر موضوعی‌ست که در متن به آن اشاره شده است.

▪ آنزیم اوره آز:

از دسته آنزیم‌های هیدرولاز می‌باشد که هیدرولیز اوره را کاتالیز کرده و باعث آزادسازی آمونیاک و CO۲ می‌شود، لازم به یادآوری است که اوره ازمتداولترین کودهای ازته‌ی مورد استفاده درعرصه‌ی کشاورزی است که نمی تواند به طورمستقیم در متابولیسم گیاه مورد استفاده قرار گیرد مگرآن‌که بوسیله‌ی آنزیم اوره آز هیدرولیز شود.

● نقش کشاورزی ارگانیک در امنیت غذایی

امروزه استفاده‌ی نامعقول و بی‌رویه از کود، سموم و آفت‌کش‌های شیمیایی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین علل آلودگی‌های زیست محیطی شناخته می‌شود. عدم استفاده‌ی صحیح و اصولی از مواد شیمیایی موجب می‌شود تا بقایای این مواد در خاک باقی مانده و با راهیابی به آب‌های سطحی و زیرزمینی منجر به آلودگی این منابع شود.

درسال‌های اخیر نگرانی‌های جهانی درباره‌ی عواقب و اثرات جانبی برخی از فعالیت‌های کشاورزی نوین برمحیط زندگی انسان افزایش یافته و محققان را به تفکر بیشتر و نگاهی عمیق‌تردراین باره واداشته است؛ بنابراین دانشمندان علوم مختلف به‌دنبال روش‌های کشاورزی جایگزینی هستند که بدون تهدید‌های کنونی برای سلامت انسان و محیط زیست، تأمین کننده‌ی امنیت غذایی و توسعه‌ی پایدار کشاورزی باشند. بدین ترتیب کشاورزی «بدیل» یا «جایگزین» مطرح شد؛ درکشاورزی بدیل مفاهیم زیادی مطرح می‌گردد که می‌توان به دیدگاه‌هایی هم‌چون کشاورزی پایدار، کشاورزی طبیعی، کشاورزی بوم شناختی و ارگانیک اشاره کرد، پیش‌بینی می‌شود رویکرد‌های مختلف کشاورزی بدیل درآینده‌ای نزدیک جایگاه خود را درسراسر دنیا پیدا کنند؛ دراین دیدگاه‌ها از خاک به‌عنوان پیکر زنده‌ یاد می‌شود که با شناخت دقیق از روابط میان موجودات زنده‌ی خاک می‌توانیم بدون استفاده ازعوامل و نهاده‌های بیرونی در درازمدت از آن استفاده کنیم.

انجام فعالیت‌های کشاورزی در زمین‌های زراعی بایستی براساس شناخت دقیق از خاک و اجزای زنده آن باشد تا بتوانیم با مدیریتی صحیح از بروز مشکلاتی مانند علف‌های هرز، آفات، بیماری‌ها و یا کمبود عناصرغذایی جلوگیری کنیم. ازآن‌جایی‌که با افزایش جمعیت جهان نیاز به موادغذایی بیشترمی‌شود و ازسویی افزایش فرسایش و کاهش بازدهی خاک بر تولید محصولات کشاورزی اثر خواهد داشت، به‌طورحتم درآینده‌ی نزدیک تولید موادغذایی درجهان با بحران مواجه خواهد شد، ازاین منظر کشاورزی ارگانیک جایگزینی مناسب برای حفظ امنیت غذایی درجهان به طورعام و درکشورهای درحال توسعه به‌صورت خاص در میان نظام‌های متداول کشاورزی مطرح می‌شود.

ازآن‌ جائی‌که عملکرد مجموعه‌ی نظام کشاورزی ارگانیک را باید درسامانه‌ی کشاورزی منتهی به تولید مواد غذایی سالم و با کیفیت بالا ارزیابی کرد بنابراین می‌توان گفت که تاحدودی میان توسعه‌ی نظام کشاورزی ارگانیک و امنیت غذایی درسطح جهان رابطه‌ی معناداری وجود دارد.

● نظام‌های کشاورزی

اکوسیستم‌های طبیعی در برابر اکوسیستم‌های زراعی به‌طورعمده با دو ویژگی‌ تعداد عناصرغذایی بیشتر و برگشت سریع این عناصر به خاک شناخته می‌شوند. در کشاورزی پایدار خاک به‌عنوان سیستمی زنده محسوب می‌شود که در آن عناصرغذایی در چرخش خواهند بود. در سیستم زراعی روش‌های حاصل‌خیزکردن خاک و مدیریت چرخه‌ی عناصرغذایی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، از این منظر سه نظام کشاورزی زیر مطرح هستند.

- نظام کشاورزی متداول

- نظام کشاورزی تلفیقی

-نظام کشاورزی ارگانیک

حفظ محیط زیست و جنبه‌های اقتصادی به‌عنوان معیارهای اصلی برای انتخاب هریک ازنظام‌های نام‌برده محسوب می‌شوند، البته باید توجه داشت که مدیریت صحیح می‌تواند سهم به‌سزایی دراین‌باره داشته باشد، در ادامه سه نظام پیش‌گفته توضیح داده می‌شود.

▪ نظام کشاورزی متداول:

کاهش حاصل‌خیزی خاک دربسیاری از کشورهای درحال توسعه و استفاده‌ی گیاهان از ذخایر خاک بدون جایگزینی مناسب و کافی باعث کاهش توان تولیدی مواد غذایی درکشورهای درحال توسعه می‌شود. متاسفانه دراین‌باره استفاده ازکودهای شیمیایی به‌عنوان سریع‌ترین راه جبران کمبود عناصرغذایی و حاصل‌خیزی مجدد خاک معرفی می‌شود. دراین نظام به‌دلیل کاربرد زیاد عناصرغذایی درخاک، عملکرد در واحد سطح زیاد است، اما لازم به یادآوری‌ست که دراین نظام به‌طورعمده از کودهای شیمیایی برای تغذیه‌ی گیاه استفاده می‌شود و به چرخه‌های طبیعی عناصرغذایی کمتر اهمیت داده می‌شود. هم‌چنین دراین نظام تثبیت بیولوژیکی نیتروژن و دیگر عناصردراثر به کارگیری زیاد کودهای شیمیایی کاهش می‌یابد، بنابراین موادآلی موجود درخاک دربیشترمواقع در حداقل میزان خود قراردارد. هم‌چنین تلفات عناصر غذایی خاک معمولاً زیاد است، بنابراین باید درنظرداشت هنگامی استفاده از کودهای نیتروژن به همراه کودهای آلی مفید خواهد بود و منجر به افزایش عملکرد می‌شود که میزان تجمع نیترات درخاک حداقل باشد.

نظام کشاورزی متداول دراستفاده و مدیریت منابع، موفقیت قابل قبولی را درجهان کسب نکرده است زیرا به‌کارگیری سموم و کودهای شیمیایی درعرصه‌ی کشاورزی منجر به پیدایی اکوسیستم‌های زراعی ناپایدار، آلودگی محیط زیست، کاهش کمی و کیفی محصول و کارآیی انرژی شده است.

شایان ذکر است که استفاده‌ی بی‌رویه از کودهای شیمیایی موجب اختلال درفعالیت‌های بیولوژیک، بیوشیمیایی و فیزیکی خاک و ازسویی خسارات ناشی از تجمع نمک حاصل از کوددهی بیش ازحد می‌شود که می‌توان با مدیریت زراعی صحیح وضعیت موجود را تا حد بسیاری کنترل کرد.

کاهش کارآیی قارچ میکوریزها و ازسویی مصرف بی‌رویه‌ی کودهای فسفره درعرصه را می‌توان دوعامل مهم درکاهش جذب عناصر کم‌مصرف مانند روی دانست. استفاده مداوم از کودهای شیمیایی رایج درخاک‌های زراعی منجر می‌شود تا فعالیت باکتریایی و ازسویی حاصل‌خیزی خاک به‌شکل محسوسی کاهش پیداکند، هم‌چنین کاهش فعالیت کرم‌های خاکی یکی دیگر ازعواقب مهم مصرف بی‌رویه‌ی کودهای شیمیایی به علت تغلیظ بیش ازحد نمک درخاک گزارش شده است.

با توجه به آن‌که درتهیه‌ی کودهای شیمیایی، از سوخت‌های فسیلی به میزان بسیاری مصرف می‌شود بنابراین مصرف بی رویه‌ی این کودها و سایر موادشیمیایی منجر به آلودگی آب، خاک و کاهش کیفیت تولیدات کشاورزی می‌شود.

متاسفانه امروزه وجود میزان قابل توجهی از کود وسموم شیمیایی درآب‌های مزارع کشاورزی منجر به آلودگی منابع آب و خاک درکشور شده است.

کودهای شیمیایی ازیک سو باعث تغییر درغلظت املاح خاک و ازسوی دیگر به علت خاصیت اسیدیته و قلیایی باعث تغییراتی در PH خاک می‌شوند، این تغییرات نیز منجربه رسوب یا انحلال عناصر کم‌مصرف ازطریق تأثیر بر واکنش‌های موازنه‌ی آن‌ها درخاک می‌شود. دراین نظام علاوه‌برموجودات خاکزی، گیاهان نیز تحت تأثیر کودهای شیمیایی قراردارند؛ درکودهای مختلف شیمیایی ترکیباتی وجود دارد که سبب مسمومیت گیاه می‌شوند، دراین رابطه می‌توان به سولفید و سولفات آهن، سولفید کلسیم، سولفید و سولفات روی اشاره کرد.

هم‌چنین مصرف بیش ازحد کودهای شیمیایی درمناطق خشک منجر به افزایش عنصرسدیم درخاک شده که خود عامل مهمی در مسمومیت ریشه‌ی گیاه محسوب می‌شود.

▪ نظام کشاورزی ارگانیک:

به تدریج و با افزایش نیاز جوامع بشری به امنیت غذایی، رشد روزافزون جمعیت و دستیابی انسان به امکانات بیشتر، منجر به پیدایی تحول درعرصه‌ی کشاورزی و ارتقای آن شده است. همزمان با چنین تفکری دستیابی انسان به مواد شیمیایی چون کود وسموم موجب تحول درکشاورزی نوین و فراموشی زراعت سنتی شد؛ به منظور افزایش کارایی و عملکرد محصولات، کشاورزی تجاری با رویکردی نوین مورد توجه جهانیان واقع شد. دراین زمان بشر بیشتر به فکر برطرف کردن گرسنگی خود بود و نگرانی‌ای از تخریب منابع طبیعی نداشت،‌ چراکه کشاورزی تجاری نگرش ماشینی منابع طبیعی رابه او القا کرده بود. این رویکرد که در پیش به عنوان نظام کشاورزی متداول از آن یاد شد، به شدت ایمنی زیستی را مورد تهدید قرار می‌داد.

باید توجه کرد که شرایط زمین درسلامتی گیاه، حیوان و انسان که وابسته به گردش این دستگاه برای غذا می‌باشند،‌ مؤثر است. کشاورزی ارگانیک نوین، این نظریه‌ی قدیمی درباره‌ی طبیعت را با یک روش جدید علمی با فعالیت‌های کشاورزی تلفیق می‌دهد، به‌عبارتی آن‌چه امروزه به نام کشاورزی ارگانیک با هدف پیدایی زمینه‌ای نوین درکشاورزی مطرح شده است، درواقع سابقه‌ای بسیارطولانی دارد و از ابتدای شروع فعالیت‌های کشاورزی پیوسته همگام با انسان بوده است. انسان همواره با اصل رعایت احترام متقابل با منابع طبیعی برخورد کرده و تجربه‌ی زندگی به او ثابت کرده که هرگونه خسارت و آسیب به محیط زیست، عواقب ناخوشایندی را پدید می‌آورد. درواقع، امروزه انسان رعایت اصول اخلاقی را در رأس کارهای خود قرارداده است.

تولیدموادغذایی سالم رویکرد مهم کشاورزی ارگانیک است. از این رو در این نظام کشاورزی با حذف استفاده از کود و سموم شیمیایی از اختلالات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک پیشگیری می‌شود.

▪ نظام کشاورزی تلفیقی:

نظام کشاورزی تلفیقی که استفاده از موادآلی همراه با مصرف بهینه‌ی کودهای شیمیایی را توصیه می‌کند، اگر چه دستاورد‌های کشاورزی ارگانیک را ندارد، اما به عنوان راهی میانه می‌تواند نقش مهمی دربهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و حاصل‌خیزی خاک ایفا کند که این امر درنهایت منجر به افزایش عملکرد محصولات کشاورزی می‌شود و می‌تواند راهی به سوی کشاورزی پایدار باشد. براساس تحقیقات انجام شده تلفیق کودهای شیمیایی با کودهای آلی و بیولوژیک نتایج مطلوبی درافزایش عملکرد محصول دارد.

وجود مواد آلی درخاک باعث فعالیت بیشتر آنزیم‌های اوره آزمی‌شود،‌ درنتیجه نیتروژن به‌راحتی دراختیار ریشه‌ی گیاه قرارمی‌گیرد، لازم به یادآوری‌ست استفاده از کودهای شیمیایی درخاک های سبک منجر به افزایش آب‌شویی یو‌ن‌های نیترات موجود درخاک و در نهایت فقر تغذیه‌ای گیاه می‌شود.

نظام کشاورزی تلفیقی از این جهت مورد توجه قرار گرفته است که امروزه اغلب کشورهای جهان در راستای کشاورزی ارگانیک حرکت می‌کنند.

اما لازم به یادآوری‌ست، با توجه به آن‌که اصول کشاورزی ارگانیک براساس الگوی صحیح بهره‌برداری ازمنابع، افزایش عملکرد، بهبود کیفیت مواد غذایی و درنهایت حفظ محیط زیست است، این نظام بیشتر موردنظر جهانیان قرارگرفته است.

حال با این پرسش درکشاورزی ارگانیک مواجه می‌شویم که آیا رشد جمعیت کشورهای توسعه یافته با رشد تولیدات‌شان هم‌خوانی داشته و این کشورها توانسته‌اند به‌منظور تولید محصولات ارگانیک، به کشاورزان‌شان یارانه پرداخت کنند؟ درحالی که درکشورهای درحال توسعه، کشاورزی به‌صورت معیشتی بوده و تولیدکنندگان این بخش تنها به فکر تأمین نیازهای غذایی جمعیت درحال رشد هستند، چگونه می‌توان سیاستگزاری مناسبی در زمینه‌ی کشاورزی ارگانیک اعمال کرد؟ درپاسخ به این سئوال مهم بایستی اشاره کرد که نمی‌توان معضل افزایش جمعیت را با ازبین بردن محیط زیست جواب داد، بنابراین کشاورزی ارگانیک بایستی در راس سیاست‌های کشاورزی کشورهای درحال توسعه باشد تا این‌که بتوانیم درآینده جواب‌گوی نیازهای داخلی و خارجی باشیم.

شایان ذکر است به علت افزایش هزینه‌ی تولید و درمواردی کاهش عملکرد محصول درکوتاه مدت، استفاده از کودهای شیمیایی در اکوسیستم‌های زراعی جذابیت زیادی برای تولید‌کنندگان دارد و اجرای نظام کشاورزی ارگانیک جز با ایجاد حمایت دولت و ایجاد جذابیت‌های جدید در تولیدات ارگانیک امکان‌پذیر نیست. به همین دلیل درسال‌های اخیر نیز سازمان خواروبار جهانی (FAO) طرح توسعه‌ی اکو سیستم‌های زراعی را پیشنهاد کرده است.

تدوین: مهندس امیرحسین پیرمرادی

دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی آموزش و ترویج کشاورزی