حاصلخیزی خاک

مقدمه

حاصلخیزی خاک به قابلیت خاک برای تأمین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه به میزان کافی و نسبت مناسب در طی دوره رشد گیاه گفته می­شود. حاصلخیزی خاک شامل همه عواملی است که بر رشد گیاه و تولید محصول تأثیر­گذار هستند. بنابراین هدف اصلی حاصلخیزی خاک، تهیه مناسب و متعادل عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان است. با توجه به آنکه نیاز گیاهان به عناصر غذایی متفاوت می­باشد، خاکی که برای یک گیاه حاصلخیز تلقی می­شود، الزاماً نمی­تواند برای گیاه دیگر نیز حاصلخیز باشد. باروری خاک شامل حاصلخیزی خاک و کلیه عواملی است که بر رشد گیاه تأثیر­گذار هستند. عواملی مانند عمق، بافت، ساختمان، ترکیب شیمیایی، موقعیت و شیب خاک، در باروری خاک اهمیت دارند. حاصلخیزی خاک که جزئی از باروری خاک است، فاکتوری متغیر بوده و به شدت تحت تأثیر مدیریت خاک می­باشد. عوامل مؤثر در باروری خاک، به ویژه شیب و عمق خاک، تغییرات سالیانه ندارند. این عوامل به همراه شرایط آب و هوایی، تعیین ­کننده حد باروری خاک هستند و تولید محصول بالا­تر از این حد حتی با استفاده از کود­های شیمیایی امکان­پذیر نیست. لازم است به این نکته اشاره شود که چنانچه یک خاک به دلایلی مثل محدودیت عمق، بالا بودن میزان سنگریزه و یا وجود سخت لایه در عمق شخم بارور نباشد، در این­صورت حتی با افزودن کود­های شیمیایی نیز نمی­توان وضعیت باروری آن را بهبود داد.
یکی دیگر از عوامل مهم باروری خاک، مدیریت خاک می­باشد. مدیریت خاک شامل استفاده از دانش، تکنیک و امکانات موجود در جهت تولید محصول است. به­طور خلاصه، محدودیت آب و یا شرایط آب و هوایی، توانایی خاک­ها در تولید محصول را کاهش می­دهد. مدیریت ضعیف، وجود علف­های هرز، تراکم و فرسایش خاک و عوامل دیگر، حتی با وجود حاصلخیزی خاک منجر به کاهش راندمان تولید می­گردند. در حالی­که در خاک­هایی با حاصلخیزی متوسط، اعمال مدیریت مناسب باعث افزایش راندمان تولید محصول می­شود. بنابراین با در نظر گرفتن عوامل مؤثر در باروری خاک­ها و همچنین مدیریت صحیح عناصر غذایی، می­توان راندمان تولید محصول را افزایش داد. عواملی نظیر استفاده از ارقام اصلاح شده، مدیریت عناصر غذایی (حاصلخیزی خاک)، مدیریت کنترل آفات، حفاظت آب و خاک و اجرای صحیح عملیات زراعی، به افزایش عملکرد کمک می­نمایند. افزایش بهره­وری محصول، ارتباط مستقیمی با توسعه و کاربرد کود­ها و آفت­کش­ها دارد. بدون مدیـریت مؤثر و کارآمد حاصلخیـزی خاک، بـرای حفظ سطح تولـید به اراضی بیـشتری نیـاز خواهـد بود. بنابـراین تولید­کنندگان می­بایست از تکنولوژی­های پیشرفته برای افزایش بهره­وری استفاده نمایند. صرف نظر از پایداری تولیدات کشاورزی، لازم است مواد غذایی دارای کیفیت بوده و عاری از عناصر سنگین و سموم شیمیایی باشند. همچنین تولید آن­ها نبایستی آثاری سوء بر محیط زیست داشته باشد.
خاک­ها، حاصلخیزی خود را از مواد مادری که از آن منشأ گرفته­اند به ارث می­برند، اما پس از آن، حاصلخیزی خاک­ها به وسیله اقلیم و توپوگرافی تغییر می­کند. خاک اول نسبتاً حاصلخیز بوده و خاک دوم تقریباً غیر­حاصلخیز می­باشد.

خاک حاصلخیز دارای ویژگی­های زیر است:

1) از نظر عناصـر غذایی ضروری بـرای تغذیه گیاه غنی می­باشد.
2) عناصر کم مصرف از قبیل بُر، کلر، کبالت، مس، آهن، منگنز، مولیبدن و روی به مقدار کافی برای تغذیه گیاه در آن وجود دارند.
3) حاوی ماده آلی می­باشد که ساختمان خاک و ظرفیت نگهداری رطوبت آن را بهبود می­بخشد.
4) دامنه پی­اچ در این خاک­ها در محدوده 8/6-6 می­باشد. پی­اچ بهینه برای اکثر گیاهان در این محدوده قرار دارد، اما برخی از گیاهان شرایط اسیدی یا قلیائی را ترجیح می­دهند.
5) دارای ساختمان خوب و زهکشی مطلوب می­باشد، اما برخی از خاک­ها مرطوب­تر (مانند خاک­های شالیزار­ها) و یا خشک­تر هستند.
6) این خاک حاوی ریز­جاندارانی است که به رشد گیاه کمک می­کنند.
7) خاک حاصلخیز غالباً مقدار زیادی خاک سطحی دارد.
در کشور­هایی که ظرفیت افزایش تولید محصولات را دارند، حفظ حاصلخیزی خاک از دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی اهمیت ویژه­ای دارد. خاکی که تحـــت پوشش طبیعی می­باشد دارای حاصلخیزی ارثی است. ماده آلی نقش حیاتی در حفظ حاصلخیزی این­گونه خاک­ها ایفا می­کند. تغییر کاربری خاک و کشت و کار در آن باعث تغییر حاصلخیزی خاک می­گردد. توانایی خاک­ها در حفظ تولید پایدار، بستگی به میزان تغییر خصوصیات آن­ها بعد از اعمال کشت و کار دارد. تعدادی از مسائلی که با کشت و کار در خاک ایجاد می­شوند عبارتند از
1) از بین رفتن پوشش طبیعی، خاک را در معرض فرسایش قرار می­دهد.
2) با گذشت زمان، ماده آلی خاک کاهش یافته و شدت فرسایش­پذیری آن افزایش می­یابد.
3) کاهش مواد آلی باعث کاهش زیتوده میکروبی و در نهایت کاهش معدنی شدن عناصر غذایی در خاک می­گردد.
4) کاهش مواد آلی باعث کاهش ظرفیت تبادل کاتیونی و توانایی خاک در نگهداری عناصر غذایی می­گردد.
5) عناصر غذایی توسط گیاهان زراعی از خاک خارج می­شوند که بایستی با افزودن بقایای آلی و کود­های شیمیایی جبران گردند.
6) آبیاری در مناطق خشک باعث افزایش شوری خاک می­شود.
7) در مناطق مرطوب، از بین بردن پوشش گیاهی باعث افزایش آبشویی عناصر غذایی شده و اسیدی شدن خاک را به دنبال خواهد داشت.
8) خاکورزی باعث معدنی شدن مواد آلی و در نهایت باعث آزاد شدن عناصر غذایی می­شود.
9) کاهش مواد آلی باعث کاهش پایداری ساختمان خاک و ظرفیت نگهداری آب در خاک می­شود.
همانطور که اشاره شد، حاصلخیزی خاک، قابلیت خاک­ها در تأمین مقدار مطلوبی از عناصر غذایی برای محصولات زراعی می­باشد. عناصر غذایی کاتیونی هم در محلول خاک حضور دارند و هم با نیروی ضعیفی توسط کلوئید­های معدنی و آلی به شکل کاتیون­های تبادلی نگهداری می­شوند. برخی دیگر از این عناصر نیز به شکل کاتیون­های غیر­تبادلی توسط کانی­های رسی تثبیت می­گردند. آنیون­های نیترات، سولفات و فسفات، در خاک­های اسیدی با نیروی ضعیفی بر روی سطوح اکسید­های آبدار آهن و آلومینیوم و در خاک­های آهکی بر روی سطح کلسیت جذب شده و همچنین به شکل غیر­تبادلی در خاک نگهداری می­شوند.
ریشه­ها، عناصر غذایی را از محلول خاک جذب می­نمایند و سبب کاهش غلظت آن­ها در محلول خاک می­شوند. یون­های تبادلی با نیروی ضعیفی بر روی سطوح کلوئید­های معدنی و آلی نگهداری شده و سپس وارد محلول خاک می­شوند. برخی از یون­های غذایی که توسط کانی­های فاز جامد خاک تثبیت شده­اند، تحت شرایط خاصی آزاد شده و وارد فاز تبادلی می­شوند. بنابراین، مجموع کل یون­های غذایی در محلول خاک، یون­هایی که با نیروی ضعیفی بر روی سطوح کلوئیـد­های معدنی و آلـی خاک نگهداری می­شـوند و بخشـی از یون­های عناصر غذایی تثبیت شده به وسیله کانی­های خاک، در طول دوره رشد به وسیله ریشه­های گیاهان جذب می­گردند. عناصر غذایی به اشکال مختلفی در خاک حضور دارند که هریک از آن­ها از نظر قابلیت جذب توسط گیاه با دیگری تفاوت دارد. معمولاً، شکلی از عناصر که دارای بیشترین قابلیت جذب است، به مقدار بسیار کمی در محلول خاک وجود دارد. بخش محلول، برای رسیدن گیاه به حداکثر رشد مطلوب تأثیر بسزایی دارد. درصورتی­که خاک حاوی مقدار زیادی از عناصر غذایی در این بخش باشد، عملکرد محصول افزایش خواهد یافت. عملکرد محصول به وسیله عنصر غذایی که دارای حداقل فراوانی در محلول خاک است، کنترل می­شود. برای نمونه، در صورتی­که خاک دچار کمبود نیتروژن باشد، تا زمانی­که مقدار سایر عناصر غذایی مانند فسفر به حد محدود­کننده برای رشد گیاه برسد، با افزایش تدریجی منبع نیتروژن خاک، عملکرد محصول به تدریج افزایش می­یابد.