پایان نامه کارشناسی ارشد رشته کشاورزی بررسی سرعت رهاسازی فسفر و نیتروژن از بقایای آلی و ورمی کمپوست آن ها

اختصاصی از اینو دیدی پایان نامه کارشناسی ارشد رشته کشاورزی بررسی سرعت رهاسازی فسفر و نیتروژن از بقایای آلی و ورمی کمپوست آن ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود پایان نامه آماده 

دانلود پایان نامه کارشناسی ارشد رشته کشاورزی بررسی سرعت رهاسازی فسفر و نیتروژن از بقایای آلی و ورمی کمپوست آن ها بافرمت ورد وقابل ویرایش تعدادصفحات 140

مقدمه 

عامل اصلی تعیین کننده بهره¬وری خاک، وضعیت عناصر غذایی آن می¬باشد. تولید موفقیت آمیز گیاهان مستلزم خاک مناسب و وجود مقدار کافی از عناصر غذایی و قابل استفاده گیاه است. اهمیت عناصر غذایی در رشد گیاهان از دو قرن پیش به اثبات رسیده است، لیکن تغذیه معدنی گیاهان هنوز یکی از مهمترین عوامل تعیین کننده عملکرد نهایی گیاهان زراعی می¬باشد. عناصر غذایی نه تنها باید به صورت ترکیباتی باشند که به سهولت مورد استفاده گیاهان قرار گیرند، بلکه تعادل بین مقدار آنها نیز حائز اهمیت است. عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم پر مصرف¬ترین عناصر غذایی گیاه می¬باشند. از بین رفتن حاصلخیزی خاک، در بسیاری از کشورهای در حال توسعه به علت برداشت مداوم عناصر غذایی به وسیله محصولات، بدون جایگزین کردن کافی آن عناصر یک خطر جدی برای امنیت غذایی و محیطی به حساب می¬آید. با توجه به اهمیت تامین عناصر ضروری خاک دو راه اساسی جهت تامین این عناصر وجود دارد. یکی استفاده از کود¬های شیمیایی و دیگری استفاده از ترکیبات آلی می¬باشد. کود  به هر نوع ماده معدنی یا آلی یا بیولوژیک که دارای عناصر غذایی باشد و باعث بالا بردن حاصلخیزی خاک و همچنین باعث افزایش عملکرد کیفی و کمی محصول شود اطلاق می¬شود. مطالعات بلند مدت نشان می¬دهند که استفاده مداوم از کودهای شیمیائی عملکرد گیاهان زراعی را به علت اسیدی شدن خاک کاهش می¬دهد. درچند دهه اخیر مصرف نهاده¬های شیمیایی در اراضی کشاورزی موجب افت کیفیت محصولات کشاورزی و کاهش حاصلخیزی خاک گردیده است و همچنین استفاده بی رویه از کود¬های شیمیایی در کشور و عدم توجه به اهمیت و اثرات مثبت مصرف مواد آلی در بهبود حاصلخیزی خاک¬های زراعی و تأثیر بر عملکرد محصولات کشاورزی، باعث کاهش مواد آلی و کیفیت خاک¬های زراعی شده است. همچنین استفاده بیش از حد از کود¬های شیمیایی، علاوه بر هزینه زیاد برای زارعین، موجب بهم خوردن توازن عناصر غذایی در خاک گردیده است. هرچند استفاده از کودهای شیمیایی ظاهراً سریع¬ترین و مطمئن¬ترین راه برای تأمین حاصلخیزی خاک به شمار می¬رود، لیکن هزینه های زیاد مصرف کود، آلودگی، تخریب محیط زیست و خاک نگران کننده است. بنابراین با توجه به مشکلات ناشی از مصرف کودهای شیمیایی، می توان با افزودن ترکیبات آلی به ¬خاک و  تامین مواد آلی خاک تا حدودی نسبت به افزایش حاصلخیزی خاک اقدام کرد.  لذا مطالعه چگونگی روند رهاسازی عناصر غذایی از ترکیبات آلی (کودهای آلی) در خاک و در عدم حضور خاک ضروری می¬باشد. هدف از این تحقیق،  مقایسه روند رهاسازی عناصر از ترکیبات آلی ورمی نشده و ترکیبات آلی ورمی شده که  به خاک افزوده می¬شوند یا در سطح خاک وجود دارند می¬باشد. اطلاعات حاصل  از این تحقیق  می¬تواند در مطالعه  تاثیر افزودن ترکیبات آلی بر حاصلخیزی خاک و آبشویی عناصر غذایی در خاک مورد استفاده قرار گیرد.      فصل دوم پیشینه تحقیق  1-    1 - نیاز گیاهان به عناصر غذایی  یکی از نهاده¬هایی که نقش کلیدی در رشد گیاهان زراعی و تولید محصول دارد عناصر غذایی خاک می¬باشد .تغذیه بهینه گیاه شرط اصلی بهبود کمی و کیفی محصولات محسوب می¬شود. در تغذیه گیاه نه تنها باید هر عنصر به اندازه کافی در دسترس آن قرار گیرد، بلکه ایجاد تعادل و رعایت تناسب میان همه عناصر غذایی از اهمیت زیادی برخوردار می¬باشد (ملکوتی و همایی، 1376). منبع اولیه تامین کننده عناصرغذایی مورد نیاز گیاهان، خاک می¬باشد و در شرایطی که خاک با کمبود عناصر غذایی مواجه شود، استفاده از منابع خارجی عناصر غذایی ضرورت دارد. دو روش متداول برای تامین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه استفاده از کودهای شیمیایی و آلی می¬باشد. 2-2 - کودهای شیمیایی مصرف کودهای شیمیایی در جهان و مخصوصا در کشور در حال توسعه¬ای چون ایران با رشدی روز¬افزون همراه بوده است. نکته قابل توجه این است که استفاده بی¬رویه از کودهای شیمیایی اگرچه در کوتاه مدت مواد مغذی مورد نیاز اراضی کشاورزی را تامین و بهره برداری بیش از اندازه را ممکن می¬کند، ولی در بلندمدت باعث از بین رفتن کیفیت خاک، افت حاصلخیزی و در نتیجه فرسایش خاک می¬شود (اردلان و ثواقبی، 1388). استفاده از کودهای شیمیایی در خاک دارای محاسن و معایبی می¬باشد. از محاسن کودهای شیمیایی می¬توان به سهل و آسان بودن استفاده از آن، بدست آمدن درآمد کاذب کوتاه مدت (بدون توجه به استهلاک سرمایه اصلی یعنی خاک و مواد آلی آن)، سریع ترین راه بودن برای تأمین عناصرغذایی مورد نیاز گیاه (نیاز به معدنی شدن ندارند)، افزایش دادن میزان تولید در زمان کوتاه و انبارداری ساده آن¬ها اشاره نمود. امروزه در کشاورزی تمرکز بیشتر روی استفاده از کودهای شیمیایی است. این عمل اگرچه ممکن است روی افزایش تولید موثر باشد، ولی بدلیل کاهش مواد آلی و تجمع مواد سمی در خاک در نهایت ممکن است باعث تشدید مشکلات و کاهش محصول گردد. مطالعات بلند مدت نشان می¬دهد که استفاده مداوم از کودهای شیمیائی، عملکرد گیاهان  زراعی را به علت اسیدی شدن خاک و افت خصوصیات مطلوب فیزیکوشیمیائی خاک کاهش می¬دهد (ملکوتی و همایی، 1376). همچنین تشدید آلودگی آب وخاک، تخریب ساختمان خاک، شور و سفت شدن خاک،  بر هم  خوردن  تعادل  عناصر  غذایی خاک،  بروز  سرطان  و  جهش¬های  ژنتیکی در انسان،  قرار گرفتن سفره¬های آب زیرزمینی در معرض آلودگی به نیترات، از معایب دیگر کاربرد کود¬های شیمیایی می باشد. استفاده مداوم از کودهای شیمیایی نیتروژنی، فسفاته و پتاسه، سبب کاهش عناصر کمیاب مانند روی، آهن، مس و منگنز می¬شود که بر روی سلامت گیاهان، جانوران و انسان تاثیر خواهد گذاشت (ملکوتی، 1378).  2-3 -کود¬های آلی  کود¬های آلی به موادی گفته می¬شود که از لاشه و بقایای حیوانی و گیاهی و فضولات حیوانات و انسان و زوائد زندگی آنها بوجود آمده باشد (سالاردینی، 1371). کود¬های آلی علاوه بر اینکه تامین کننده عناصر مختلف غذایی گیاه از جمله نیتروژن، فسفر، گوگرد و غیره می¬باشند، باعث افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی و ظرفیت بافری خاک شده، از فرسایش پذیری خاک کاسته و بعنوان منابع کربن و انرژی برای میکروارگانیسم¬های مفید خاک مورد استفاده قرار می¬گیرند (اردلان و ثواقبی، 1388).  به طورکلی کودهای آلی، موادآلی حاصل از بقایای گیاهی هستند که حاوی تعداد زیادی از یک یا چند نوع میکروارگانیسم مفید می¬باشند. کودهای آلی همچنین ممکن است به صورت فراورده-های تولیدی جانداران مختلفی باشند که بیشتر به منظور تامین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه و ایجاد شرایط مناسب برای رشد و نمو آن¬ها بکار روند. ارزان بودن، عدم ایجاد آلودگی محیط زیست و سازگاری با محیط از ویژگی اصلی این گروه از کودها می¬باشد که در بسیاری مواقع برای توسعه فعالیت زیستی و توسعه قابلیت¬های مختلف گیاهان به کار می¬روند (سانچز و همکاران، 1997). کربن آلی خاک کلیدی¬ترین عنصر در باروری وکیفیت خاک و حفاظت محیط زیست بویژه در مناطق نیمه خشک می¬باشد. انواع کودهای آلی که می¬تواند در خاک استفاده شود عبارت از فضولات دامی، بقایای گیاهی، لجن فاضلاب¬ها، کمپوست¬ها (اعم از دامی و زباله شهری)، و ورمی-کمپوست دامی و زباله شهری می¬باشند که امروزه با توجه به اهمیت کشاورزی ارگانیک بیشتر مورد توجه قرار گرفته¬اند (ملکوتی و همایی، 1376). کود¬های آلی به خصوص کمپوست زباله شهری و کود دامی در مقایسه با کودهای شیمیایی دارای مقادیر زیادی مواد آلی هستند و می¬توانند بعنوان منابع غنی عناصر غذایی خصوصا نیتروژن و فسفر و پتاسیم  به مرور زمان در اختیار گیاه قرار گیرند (اردلان و ثواقبی، 1388). بنابراین رهاسازی تدریجی عناصر غذایی از آن¬ها و جلوگیری از هدر روی عناصرغذایی از محاسن عمده استفاده از کود¬های آلی محسوب می¬شود. بهبود کیفیت خاک در سیستم¬های کشت مداوم بمنظور حفظ بهره¬وری کشاورزی  و کیفیت محیط زیست برای نسل¬های آینده ضروری می¬باشد (اردلان و ثواقبی، 1388). شاخص های بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی کیفیت خاک و مواد آلی بدلیل اینکه بر چندین فرایند خاک شدیدآ تاثیر گذار می¬باشند و می¬توانند بوسیله عملکردهای مدیریتی خاک اداره شوند، در بسیاری از زمینه¬های کشاورزی حائز اهمیت می¬باشند. مواد آلی بطور مستقیم یا غیر مستقیم باعث افزایش فعالیت میکروبی خاک می¬شوند و باعث تولید مقدار زیادی مواد تشکیل دهنده خاکدانه¬ها از جمله پلی ساکاریدها می¬شوند. مواد آلی غالبا 70-30 درصد از کل ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)خاک را تشکیل می¬دهند. سطوح زیاد قابل دسترس در هوموس، محل¬های تبادل کاتیونی زیادی دارد که عناصر غذایی را برای استفاده بعدی گیاه ذخیره می¬کند. مواد آلی فلزات سنگین آلوده کننده مانند سرب، کادمیم و فلزات مشابه که معمولا به علت استفاده از فاضلاب¬ها وارد خاک می¬شوند را جذب سطحی کرده و از این طریق به پاکسازی محیط کمک می¬کند. مواد آلی عموما مقدار آب موجود در خاک در حالت ظرفیت مزرعه و همچنین مقدار آب قابل استفاده در خاک¬های شنی را افزایش داده و تهویه خاک¬های رسی را با افزایش خاکدانه¬سازی و در نتیجه ایجاد خلل و فرج بزرگتر، زیادتر می¬کند (ملکوتی و همایی، 1376). موادآلی به عنوان یک کلات عمل کرده و در نتیجه قابلیت استفاده و تحرک عناصر کم مصرف را افزایش می¬دهند و با جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب مانع از دست رفتن رطوبت خاک می¬شوند و در زمستان و تابستان دمای خاک را متعادل نگه می¬دارند. هوموس ناشی از ماده آلی، مقاومت خاک را در برابر تغییرات سریع اسیدیته ، قلیائیت و شوری و همچنین صدمه آفت¬کش¬ها و فلزات سمی سنگین افزایش می¬دهد (ملکوتی و همایی، 1376). از راه¬های افزایش مواد آلی خاک استفاده از ترکیبات آلی و یا کود¬های آلی می¬باشد. از انواع کود¬های آلی می¬توان به بقایای گیاهی، مدفوع حیوانات (کود دامی) ، کمپوست¬ها، ورمی¬کمپوست¬ها و لجن فاضلاب اشاره نمود.  2-3-1 - بقایای گیاهی   بقایای گیاهی به برگ¬ها یا اجزای درختان یا بقایای علوفه¬ها و گیاهان اطلاق می¬شود که دوباره به خاک برگردانده شده و عناصر در طی تجزیه آن¬ها، معدنی شده و به خاک باز می¬گردند.  3-3-2 -کود حیوانی  در بین کود¬های آلی، کود¬های دامی مهم¬ترین منشا تولید هوموس در خاک بشمار می¬آیند. کود¬های حیوانی دو دسته مهم را تشکیل می¬دهند. کود¬هایی که از فضولات حیوانات به دست می-آیند مانند کود¬های اصطبلی که درصد بزرگی از کودهای آلی مصرفی دنیا را تشکیل می¬دهند. دسته دوم مرده تمام یا قسمتی از بدن حیوانات می¬باشد (سالاردینی 1387). کود دامی تولید شده برای اینکه قابل استفاده باشد، باید ابتدا پوسیده شود تا مواد آلی آن بصورت ترکیبات معدنی درآیند (زرین کفش، 1376). آزاد سازی عناصر غذایی از کودهای دامی در مطالعات آزمایشگاهی کوتاه مدت تحت تاثیر ویژگی¬های کود دامی مثل نسبت کربن به ازت (C/N) کود دامی، مقدار مصرف کود دامی، مشخصات خاک مخلوط شده با کود دامی و شرایط انکوباسیون می¬باشد. از انواع کود دامی می¬توان به کود گاوی، گوسفندی، مرغی، اسبی و خوکی اشاره کرد که کود مرغی و دامی به علت بالا بودن عناصر غذایی¬شان بیشترین استفاده را دارند. از محاسن عمده کود¬های دامی که سبب رواج استفاده از آن در کشاورزی شده است می¬توان به قابلیت در دسترس بودن آسان، موثر بودن در بهبود کیفیت خاک و بالا بردن تولید محصول اشاره نمود. از معایب عمده کود¬های دامی وجود انواع ویروس¬ها و میکروارگانیسم‌ها (عوامل بیماریها)، زیاد بودن هزینه تولید با گرفتن کارگر جهت وجین مزارع، نیاز به استفاده از سموم آفت¬کش جهت کنترل میکروارگانیسم‌های مضر موجود در کود دامی، انبارداری سخت و داشتن و انتقال دادن بیماری‌های مشترک انسان با دام می¬باشد (زرین کفش، 1376). 2-3-3 - کمپوست  تجزیه یا تثبیت ماده آلی بوسیله اعمال بیولوژیک از بدو پیدایش حیات در کره زمین تاکنون ادامه داشته است ( اشراقی، 1355). یکی از روش¬های موثر خنثی کردن اثرات نامطلوب زباله¬ها و دیگر بقایای گیاهی تبدیل آن¬ها به کمپوست و استفاده مجدد از آنها بعنوان کود آلی در زمین¬های کشاورزی می¬باشد    (عمرانی، 1363). کمپوست ازکلمه لاتین کمپوزیتوس  به معنی مخلوط یا مرکب گرفته شده است و کمپوست شدن یک فرایند تجزیه میکربی و تغییر شکل می¬باشد که توسط میکروارگانیسم-های هوازی انجام می¬گیرد. بنابراین هر فاکتور محیطی که برای فعالیت میکربی سودمند باشد سرعت تجزیه کمپوست  را افزایش می¬دهد (شی  و همکاران، 1999). تهیه کمپوست یک فرایند بیو¬شیمیایی می¬باشد که طی آن مواد آلی از منابع مختلف به دی¬اکسیدکربن و آب و مواد معدنی و مواد آلی تثبیت شده تبدیل می¬گردد (دالزل  و همکاران، 1987). کیفیت و ارزش کمپوست را عمدتآ مواد آلی موثری مثل هومین¬ها، سلولز، لیگنین، و پروتئین¬هایی¬که در تشکیل هوموس اهمیت زیادی دارند تعیین می¬کنند. همچنین عناصر غذایی ماکرو و میکرو و هورمون¬های گیاهی به کیفیت آن اثرات خاصی می¬بخشند. در تعیین خصوصیات فیزیکی کمپوست باید اندازه ذرات، پیشرفت عمل تجزیه، مقدار مواد غیرمفید مثل پلاستیک و غیره و برخی خصوصیات متناسب با نوع مصرف آن بررسی شوند. تاثیر کلی کمپوست بیشتر مربوط به تغییر فرم آن در خاک می¬باشد. این تاثیر وقتی می¬تواند به حداکثر برسد که در کمپوست حداقل 15 الی 20 درصد مواد آلی وجود داشته باشد (تاتارو،1367). استفاده از کمپوست در خاک¬های سنگین، دانه بندی و تخلخل خاک را بهبود می¬بخشد. مقدار هوموس، مقاومت به فرسایش و فعالیت میکروارگانیسم¬های خاک را افزایش می¬دهد و بر تعادل دمایی و رطوبتی خاک می¬افزاید (بیلیتوسکی ، 1999). مقدار استفاده از کمپوست به نوع کمپوست و شرایط آب و هوایی منطقه مورد نظر، نوع محصولات و روش کشت آن¬ها و زمان استفاده از کمپوست بستگی دارد (بایبوردی و همکاران، 1379). از انواع کمپوست می¬توان به کمپوست تازه یا تجزیه نشده و کمپوست کامل یا رسیده اشاره نمود. در کمپوست تجزیه نشده عمل تخمیر شروع شده ولی واکنش¬های تجزیه کامل نگردیده است (تاتارو، 1367). اما در کمپوست رسیده عمل تخمیر ادامه یافته و در نتیجه مقدار بیشتری از مواد آلی تجزیه می¬شود. در مطالعه¬ای که برنالد و همکاران       ( 1995) بر روی تاثیر کمپوست حاصل از لجن فاضلاب در آزاد سازی عناصر غذایی از خاک طی 70 روز   انکوباسیون انجام دادند، این نتیجه بدست آمد که در خاک¬هایی که با کمپوست تجزیه نشده تیمار شدند، آزاد شدن عناصر غذایی کمتر از خاک¬های تیمار شده با کمپوست رسیده بود. حاسن  و همکاران (1998) در بررسی آزاد سازی عناصر غذایی از کود¬های لجن فاضلاب، کود دامی و کمپوست حاصل از زباله¬های جامد شهری، آزاد سازی عناصر غذایی در خاک تیمار شده با لجن فاضلاب را کمترین و در خاک تیمار شده با کمپوست زباله شهری بیشترین مقدار گزارش نمودند. راماداس و پالانیاندی  (2007) گزارش کردند که کمپوست زباله شهری در زمان کوتاهی عناصر قابل دسترس را فراهم کرده و فعالیت میکروبی را تحریک نموده و در دراز مدت موجب حفظ عناصر غذایی و مواد آلی خاک می¬گردد.   2-3-4 - ورمی¬کمپوست  ورمی¬کمپوست از کلمه لاتین ورمیس  گرفته شده است که به معنی کرم می¬باشد. ورمی-کمپوست تکنولوژی استفاده از انواع خاصی از کرم¬های خاکی می¬باشد که به¬دلیل توان رشد و تکثیر بسیار سریع و پتانسیل قابل توجه برای مصرف انواع مواد آلی زائد، این قبیل مواد مزاحم و آلوده کننده محیط را به یک کود آلی با کیفیت ممتاز تبدیل می¬کند. عبور آرام، مداوم و مکرر این مواد از مسیر دستگاه گوارش کرم خاکی، همراه با اعمال خرد کردن، سائیدن، بهم زدن و مخلوط کردن در بخش¬های مختلف دستگاه گوارش انجام می¬شود. آغشته کردن این مواد به انواع ترشحات سیستم گوارشی موادی را تولید می¬کند که خصوصیاتی کاملا متفاوت با مواد فرو برده شده پیدا می¬کند (سماوات و ملکوتی،1382). فراورده¬ای که ورمی¬کمپوست خوانده می¬شود از لحاظ کیفی ماده¬ای با پ¬هاش تنظیم شده، سرشار از مواد هومیک ، عناصر غذایی قابل جذب برای گیاه، دارای انواع ویتامین¬¬ها، هورمون¬های محرک رشد گیاه و آنزیم¬های مختلف می¬باشد (سماوات و ملکوتی،1382). مزیت تولید ورمی¬کمپوست توسط کرم خاکی نسبت به دیگر سیستم¬ها، به تبدیل سریع مواد، نگهداری آسان¬تر سیستم و مرغوبیت کود مربوط می¬شود. در این  سیستم بیشتر از 70 درصد مواد آلی به ورمی¬کمپوست تبدیل می¬شوند. افزودن ورمی¬کمپوست دارای مزایای زیر می¬باشد. الف) تاثیر بر خصوصیات بیولوژیک خاک: هوموس موجود در فضولات کرم قادر است سموم، قارچ¬ها، جلبک¬ها و باکتری¬های مضر خاک را از بین ببرد (صفری سنجانی1382).  ب) تاثیر بر قابلیت جذب عناصر غذایی: ورمی¬کمپوست دارای عناصر مختلف ماکرو و میکرو مورد نیاز گیاه می¬باشد ولی مهمتر اینکه این عناصر به شکل قابل استفاده و محلول در آب می¬باشند (صفری سنجانی،1382). کالی  و همکاران (1992) در مطالعه¬ اثر مصرف ورمی¬کمپوست بر قابلیت جذب عناصر نیتروژن و پتاسیم توسط گیاه نسبت به خاک بدون تیمار ورمی¬کمپوست به این نتیجه رسیدند که جذب نیتروژن و پتاسیم در خاک تیمار شده با ورمی¬کمپوست نسبت به خاک تیمار نشده به ترتیب 5 و 7 برابر افزایش داشته است. کالی و همکاران (1992) همچنین تولید ورمی¬کمپوست از مواد زائد آلی و پاسخ آن در سیستم تناوبی لگوم - برنج را بررسی کردند. این محققان دریافتند که نسبت C/N در نمونه¬های خاک قبل از تیمار با ورمی¬کمپوست در مقایسه با  نسبت C/N در نمونه¬های تیمار شده با ورمی¬کمپوست از 21 به 17 کاهش یافت که این کاهش C/N می¬تواند در فراهمی عناصر غذایی برای گیاه موثر باشند.