ما به تغذیه خاک ادامه می دهیم. ما باید آن را باز کنیم | نظر

کشاورزی مدرن با یک مشکل کارآیی نادیده گرفته شده مواجه است: محصولات اغلب برای دسترسی به فسفر موجود در خاک های کشاورزی تلاش می کنند و کشاورزان را وادار می کند تا کودهای اضافی برای حفظ بهره وری مصرف کنند.

بسیاری از فسفر استفاده شده در طول زمان از طریق فعل و انفعالات با مواد معدنی خاک بی حرکت می شود و ذخایر انباشته ای را ایجاد می کند که گیاهان نمی توانند به راحتی از آنها استفاده کنند.

بنابراین پیشرفت عمده بعدی در پایداری کشاورزی ممکن است کمتر به افزایش کاربرد کود و بیشتر به بهبود توانایی خاک برای آزادسازی مواد مغذی موجود در آن بستگی داشته باشد.

برای چندین دهه، بهره وری کشاورزی ارتباط نزدیکی با استفاده از کود داشته است. فسفر به ویژه برای رشد گیاه، حمایت از انتقال انرژی، رشد ریشه و تولید مثل محصول ضروری است.

هنگامی که گیاهان نتوانند به فسفر کافی دسترسی داشته باشند، عملکرد ممکن است آسیب ببیند. پاسخ مرسوم ساده بوده است: کود بیشتری اعمال کنید.

اما فسفر به همان سادگی که آن رویکرد نشان می دهد رفتار نمی کند. هنگامی که استفاده می شود، بسیاری از آن می تواند با مواد معدنی موجود در خاک متصل شود و در دسترس ریشه های گیاه کمتر شود.

اگرچه ماده مغذی موجود باقی می ماند، اما دسترسی آن به محصولات محدود می شود. در طول فصول رشد متوالی، این ذخایر انباشته شده به آنچه دانشمندان به عنوان فسفر میراث توصیف می کنند، کمک می کند.

تحقیقات منتشر شده در Soil and Tillage Research انباشت و مدیریت فسفر باقیمانده در خاک های کشاورزی را بررسی می کند.

یک مزرعه می تواند دارای ذخایر فسفر قابل توجهی باشد در حالی که همچنان به کود اضافی برای حفظ بهره وری نیاز دارد. این یک چرخه ناکارآمد ایجاد می کند، به ویژه زمانی که کشاورزان با افزایش هزینه های نهاده و فشار فزاینده برای بهبود پایداری زیست محیطی تولید مواد غذایی مواجه می شوند.

بنابراین، چالش صرفا پر کردن مواد مغذی نیست. درک فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی است که تعیین می کند آیا این مواد مغذی در دسترس گیاهان قرار می گیرند یا خیر.

خاک یک محیط رشد بی اثر نیست. این یک اکوسیستم پیچیده است که در آن میکروارگانیسم‌ها، ریشه‌های گیاهان، مواد آلی و مواد معدنی با هم تعامل دارند.

میکروارگانیسم ها نقش مهمی در چرخه مواد مغذی ایفا می کنند، از جمله فرآیندهایی که فسفر را از ترکیباتی که گیاهان به راحتی نمی توانند جذب کنند آزاد می کنند.

برخی از باکتری های خاک آنزیم هایی تولید می کنند که به تجزیه ترکیبات آلی فسفر کمک می کند. یک مثال فیتاز است که می تواند فسفات را از فیتات آزاد کند، شکلی از فسفر موجود در مواد آلی.

این فرآیندهای بیولوژیکی یک مسیر بالقوه برای بهبود در دسترس بودن مواد مغذی بدون تکیه انحصاری بر ورودی‌های کود اضافی ارائه می‌کنند.

علاقه من به این منطقه از طریق کار اولیه در ورمی کمپوست و تمرکز فزاینده بر روی بیولوژی خاک شکل گرفت. این باعث شد تا بررسی کنم که چگونه میکروارگانیسم‌ها بر روی دسترسی به مواد مغذی تأثیر می‌گذارند، به‌ویژه فرآیندهایی که می‌توانند فسفر را برای ریشه‌های گیاه قابل دسترس‌تر کنند.

کار در کنار محققان دانشگاه و مطالعه مجموعه ای از بیش از 10000 سویه میکروبی درک وسیع تری از نقش بالقوه باکتری های خاک در بهبود چرخه مواد مغذی ارائه کرد.

در میان یافته‌ها، یک جدایه باکتریایی مشتق از خاک بود که فعالیت شبه فیتاز را نشان می‌داد، با همسانی توالی نسبتا کم با فیتازهایی که قبلا در مقالات شرح داده شده بود.

این یک جهت تحقیقاتی جالب ارائه می دهد، اگرچه ارزش عملی آن در نهایت به اعتبارسنجی مستقل، تکرارپذیری و عملکرد در شرایط واقعی کشاورزی بستگی دارد.

ارگانیسمی که فعالیت آنزیمی مفیدی را تحت شرایط کنترل شده نشان می دهد، به طور خودکار به یک درمان کشاورزی موثر تبدیل نمی شود.

ترکیب خاک، دما، رطوبت، pH و برهمکنش با سایر میکروارگانیسم‌ها همگی می‌توانند بر عملکرد تأثیر بگذارند.

فن‌آوری‌های کشاورزی نیز باید مقرون به صرفه، مقیاس‌پذیر و ساده باشند تا کشاورزان آن را در شیوه‌های موجود بگنجانند. پتانسیل علمی باید در نهایت به ارزش زراعی و اقتصادی قابل اندازه گیری تبدیل شود.

دلیل مهم دیگری برای بازنگری در نحوه استفاده از کودهای فسفاته وجود دارد: سهم بالقوه آنها در آلودگی کادمیوم.

برخی از سنگ‌های فسفاته مورد استفاده در تولید کود به طور طبیعی حاوی کادمیوم هستند، یک فلز سنگین سمی که می‌تواند در طول زمان در خاک‌های کشاورزی تجمع پیدا کند.

طبق برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد، کودهای فسفاته حاصل از سنگ فسفات منبع قابل توجهی از انتشار کادمیوم در محیط هستند.

این فلز می تواند توسط محصولات جذب شده و وارد زنجیره غذایی شود، از جمله از طریق حیواناتی که خوراک آلوده مصرف می کنند.

این یک نگرانی مهم بهداشت عمومی است. سازمان بهداشت جهانی کادمیوم را برای کلیه ها و سیستم اسکلتی سمی تشخیص داده و آن را به عنوان یک سرطان زا برای انسان طبقه بندی می کند.

تداوم آن در محیط و تجمع آن از طریق قرار گرفتن در معرض طولانی مدت، محدود کردن آلودگی غیر ضروری خاک های کشاورزی را از اهمیت ویژه ای برخوردار می کند.

رگولاتورها نیز به این موضوع پی برده اند. طبق مقررات اتحادیه اروپا 2019/1009، کودهای فسفاته دارای نشان CE در معرض حداکثر غلظت کادمیوم 60 میلی گرم در هر کیلوگرم پنتوکسید فسفر (P2O5) هستند.

فرانسه اقدامات بیشتری را برای تشدید تدریجی محدودیت های ملی در مورد کادمیوم در کودها با آستانه 60 میلی گرم بر کیلوگرم P2O5 از ژانویه 2027، 40 میلی گرم بر کیلوگرم از ژانویه 2028 و 20 میلی گرم بر کیلوگرم از ژانویه 2030 ارائه کرده است. این اقدامات توسط دولت فرانسه مشخص شده است.

بهبود کارایی مصرف فسفر و توسعه رویکردهای بیولوژیکی برای مدیریت مواد مغذی می‌تواند بخشی از تلاش گسترده‌تر برای کاهش ورودی‌های کود غیرضروری باشد.

چنین رویکردهایی نیاز به کودهای معمولی را برطرف نمی کند، به ویژه در خاک هایی که واقعا کمبود فسفر دارند.

با این حال، استفاده بهتر از ذخایر مواد مغذی موجود می تواند به کشاورزان کمک کند تا کاربردهای قابل اجتناب را کاهش دهند و در عین حال از خاک های سالم تر و پربارتر حمایت کنند.

کشاورزی باید فراتر از این فرض حرکت کند که حفظ بهره وری همیشه به نهاده های بیشتری نیاز دارد. محققان، سیاست گذاران و صنعت کشاورزی باید بر درک زیست شناسی خاک، بهبود در دسترس بودن مواد مغذی و توسعه فناوری هایی که نتایج ثابتی را تحت شرایط کشاورزی عملی ارائه می دهند، تأکید بیشتری داشته باشند.

کشاورزان نباید به پرداخت هزینه مواد مغذی غیرقابل دسترس برای محصولاتشان ادامه دهند، همچنین نباید بهره‌وری کشاورزی به قیمت وارد کردن آلاینده‌های قابل اجتناب به خاک و زنجیره غذایی باشد.

نسل بعدی پیشرفت کشاورزی به استفاده بهتر از منابع موجود در زمین بستگی دارد، در حالی که اطمینان حاصل می کنیم که نهاده هایی که ما اعمال می کنیم موثر و ایمن هستند.

Rafael De Toledo بنیانگذار HeartsBio و Supersol است که در آن کار او بر توسعه رویکردهای آنزیمی و میکروبی برای سلامت خاک کشاورزی و دسترسی به فسفر متمرکز است. همه دیدگاه ها متعلق به خودش است.