بیولوژی خاک در هزاره آینده

 

صنعتی شدن باعث شده که رابطه بین ما و زمین به طرز غیر اصولی و غیر طبیعی در آید. اینک علی‌رغم این مسائل که در تاریخ طولانی زمین فقط اخیرا بروز کرده ، علائمی نیز وجود دارد که نشان دهنده آگاهیهای جدیدی در مورد اهمیت محیط اطراف ما ، زمین ، هوا و آب که ما را حفظ کردند، می‌باشد. این علائم در دیدگاههای کمیسیون جهانی محیط زیست و توسعه ، در سال 1987 ، به وضوح مورد استفاده واقع شده است. گزارش این کمیسیون ، ابزاری برای راه اندازی و ترویج مفهوم پایداری بوده است.

پایداری و مفهوم جدید آن

پایداری (Sustainability) یک شغل جدید و معمولی با واگذاری چندین امتیاز در مدیریت محیط زیست نیست، بلکه پایداری مبارزه‌هایی جهت مواجهه با واقعیتهای جدید ، جهت اختراع راههای جدید برای انجام کارهای مختلف می‌باشد. البته پایداری نمی‌تواند یک هدف ثابت باشد. اگر ما این قیاس را انجام دهیم که ما زمین را از فرزندانمان به قرض گرفتیم، این موقع ، موضوع روشن می‌شود که ما نمی‌توانیم احتیاجات نسل آینده را پیش بینی بکنیم. چرا که ضرورتی وجود دارد که یک رابطه پیوسته بین سه جز عمده اصلی دنیای ما برقرار باشد. یعنی : پیوندهای بیولوژیکی ، اقتصادی و فرهنگی.

طرح‌واره زیر نشان دهنده ارتباط سه جز مذکور است:

این جنبه‌های دیگری از پایداری است. بسیاری از تبعات زیست محیطی برای تمام زیستگاههای زمین مشترک هستند. فلذا عملکرد و اقدام هماهنگ را می‌طلبد. جهت رسیدن به این نتیجه کشورهای صنعتی الزامات اخلاقی و معنوی مشخصی در قبال کشورهای در حال توسعه دارند. پیشرفت به سوی پایداری نیازمند شرکت موثر تمامی گروههای جامعه است. بنابراین فرق گذاشتن بین اولویتهای کشاورزی و واقعیتهای زیست محیطی واقع گرایانه نیست. در آینده یک همکاری و مشارکت همه جانبه برای تمام تبعات زیست محیطی در ارتباط با مدیریت خاک و زمین مورد نیاز خواهد بود.

کیفیت خاک

• هدف برنامه ریزی مدیریت پایدار منابع ، بایستی دوام و اصلاح کیفیت خاک در معنی وسیع کلمه باشد. از بسیاری جنبه‌ها درک مفهوم کیفیت خاک مشکل است. دانشمندان خاک می‌توانند یک سری از خواص شیمیایی ، فیزیکی و بیولوژیکی جمع‌آوری نمایند که نشانگر خاکی باشد که با یک استاندارد معینی مطابقت داشته باشد. فلذا نیاز است که خاک و زمین از دیدگاه همه جانبه مورد بررسی قرار بگیرد، فکر حسن اداره خاک یک امر مفید در ارتباط با مدیریت زمین است.
  
  
• در سالهای اخیر ، افزایش زیادی در وسعت بیابانها مشاهده شده است. سالانه چندین کیلومتر مربع به زیر نقطه صفر از نظر محصول دهی اقتصادی می‌رسد. چنین کاهش قابل ملاحظه‌ای در کیفیت خاک به علت کشت زیاد ، تخریب جنگلها ، چرای بیش از حد و آبیاری غیر علمی می‌باشد. تمامی این فاکتورها منجر به کاهش مواد آلی و مستعد شدن خاک برای فرسایش می‌شوند.
  
  
• پاکسازی و سوزاندن جنگلهای بارانی گرمسیری که از نظر کلسیم و پتاسیم غنی هستند و جایگزینی آن بوسیله مرتع یا جنگلهای کاشته شده در طی چندین سال منجر به کاهش در تولید شده است. کاهش پوشش زمین و پایین بودن میزان مواد آلی باعث فرسایش خاک و افت فراوان مواد غذایی می‌شود.
  
  
• فرسایش خاک ، به عنوان نقطه انتهایی افت کیفیت خاک می‌تواند مورد توجه قرار بگیرد، یعنی در این صورت دیگر خاکی وجود ندارد. فرسایش خاک بوسیله باد و آب مشکل بزرگ جهانی است. در کشورهای در حال توسعه بردن زمینهای steeper به زیر کشت خطرات فرسایش خاک را بیشتر می‌نماید.

خاکها و تغییر اقلیم جهانی 

• اتمسفر زمین یک نقش حیاتی در روی زمین خصوصا در رابطه با ورود پرتورهای خورشیدی ایفا می‌نماید. اکسیژن ، نیتروژن و اوزن ، پرتوهای مضر ماورا بنفش حاصل از خورشید را جذب می‌نمایند. از طرف دیگر ، ترکیبات مختلف (بخار آب ، گاز متان ، نیتروکسید ، اوزن و کلرو فلورو کربنها) پرتوهای با طول موج بلند که از سطح زمین منعکس می‌شوند را گرفته و باعث می‌شوند که درجه حرارت میانگین سطح زمین حدود 15 درجه سانتیگراد باقی بماند.
  
  
• گازهایی نظیر کلرو فلورو کربنها که یک ترکیب دست ساخت بشر است، از لایه تروپوسفر به لایه استراتوسفر عبور کرده، در این قسمت ، لایه اوزن را تخریب می‌نمایند، در نتیجه تخریب و تضعیف لایه اوزن ، میزان اشعه‌های مضر وارد شده به سطح زمین افزایش می‌یابد.
  
  
• تراکم اتمسفری (کلرو فلورو کربنها) و نیتروکسید در حال افزایش است و این منجر به افزایش میانگین درجه حرارت جهان می‌شود که از آن به گرم شدن جهان یاد می‌کنند. عامل عمده گرم شدن زمین خروج گاز دی اکسید کربن از سوختن سوختهای فسیلی است. تخریب و نابودی پوشش گیاهی زمین ، از آن جمله جنگلها ، فاکتور مهم زمینه ساز افزایش درجه حرارت زمین است. اثر دیگر گرم شدن زمین ، ذوب یخهای قطبی است.

احتمال ذوب یخهای قطبی

و پیامدهای آن

تقریبا 2 درصد همه آبهای کره زمین به صورت یخهای قطبی یا عرق‌چینهای یخی در قطبین زمین انباشته شده‌اند. افزایش دمای زمین احتمال و خطر ذوب بخشهایی از این یخها را پیش می‌آورد و قطعا خسارتهایی به بار خواهد آورد. ذوب یخها ، سطح آب دریاها را زیادتر خواهد کرد. مقدار و حجم یخهای شناور که در سالهای اخیر از یخهای قطبی به طرف اقیانوسها گسیل می‌شوند، در مقایسه با سالهای گذشته به صورت محسوسی افزایش یافته و به همین دلیل خطر افزایش سطح آب دریاهای آزاد به صورت جدی ، مطرح گردیده است.

سیستمهای کشاورزی پایدار

در اثنای 30 سال گذشته ، افزایش قابل توجهی در تولید غذا در کشورهای توسعه یافته و همچنین اخیرا در بعضی کشورهای در حال توسعه ، مانند هندوستان ، به علت اصلاح واریته‌های با محصول دهی بالا نظیر گندم ، امکان مکانیزاسیون و استفاده از مقادیر زیاد کودهای فسفر ، ازت و آفت کشها بدست آمده است. تولید غذایی مازاد در کشورهای توسعه یافته همراه با افزایش تجارب کشاورزی روی محیط زیست اثر گذاشته و این منجر به تحول بحرانی و دراز مدت در کشاورزی (high-imput) شده است. همزمان تلاشهای زیادی در جهت بهبود و اصلاح تولید غذا در کشورهای توسعه یافته صورت گرفته است.

بسیاری از اصلاحات که به انقلاب سبز در سالهای 1970 شهرت یافت، بر اساس واریته‌های اصلاح شده برنج بود که پاسخ خوبی به کاربرد کودها و آفت کشها دادند. تناوب کشت در حد وسیع در مناطق گرم مرطوب اجرا می‌شود. کاشت مختلط عموما در مناطق گرمسیری اجرا می‌شود و غالبا به عنوان بیمه و تضمین در قبال فقدان یکی از محصولات می‌باشد.

آینده بحث : انسان و زمین

علم خاک شناسی کمتر از صد سال قدمت دارد و همین که به طرف هزاره آینده حرکت می‌کنیم، با مشکلات بزرگی مواجه می‌شود که سابقه نداشتند. نظیر چگونگی تغذیه جمعیت فزاینده جهان ، چگونگی حفاظت از اتمسفر زمین. اینها مسائل محض زیست محیطی نیستند، بلکه تبعاتی هستند که در ارتباط با موجودیت انسان و زمین می‌باشند.

کارهای علمی زیادی جهت اصلاح دانستنی‌هایمان در مورد بیولوژی خاک ، باقی مانده است. توسعه سیستمهای تولید غذا با بهره‌گیری وسیع از پروسه‌های بیولوژیکی باید هدف کلی دانشمندان در کشورهای توسعه یافته و هم در کشورهای در حال توسعه باشد. بدین گونه استفاده از آفت کشها و کودهای غیر آلی که تقریبا ادامه دارد، همراه با عوامل کنترل بیولوژیکی ، سیستمهای کامل کنترل آفات و بیماریها را تشکیل می‌دهد. یک چنین استراتژیهایی در ارتباط با تغییر تکنولوژی انرژی شدید به تکنولوژی دانش شدید می‌باشد.

تحقیقات متعدد کشاورزی مدرن سازگار با این اهداف در ارتباط با کشاورزی سازمان یافته یا کشاورزی بیولوژیکی ، است. کشاورزی بیولوژیکی ، سیستمی را آرزو می‌کند که در آن تداوم حاصلخیزی خاک و کنترل آفات و بیماریها بوسیله ترقی یافتن چرخه‌ها و پروسه‌های طبیعی ، تعدیل هزینه‌های انرژی و منابع ، بقا موجه تولید قابل دسترسی باشد.

آنچه در مورد خاک باید بدانیم

ساختار خاک

 

اگر قسمتی از خاک به طرف پایین حفر شود، لایه‌های افقی مشخصی در عمقهای مختلف آن به چشم می‌خورد. این مقطع را پروفیل خاک و لایه‌های مشخص آن را افق گویند. تمام افقهای بالای مواد مادری بطور جمعی Solum نامیده می‌شوند. مشخصات پروفیل خاک برای طبقه بندی و ارزیابی و نقشه برداری خاک بکار می‌رود.

لایه‌های بالایی پروفیل ، دارای مواد آلی بیشتری بوده و به همین علت رنگ آنها تیره است. این لایه‌ها را خاک سطح‌الارضی Top Soil گویند. لایه‌های عمیق‌تر خاک یا خاک تحت‌الارضی SubSoil به علت کمی مواد آلی رنگ روشن‌تری دارند و محل تجمع موادی هستند که از لایه‌های سطح‌الارضی شسته شده‌اند. مهمترین قسمت خاک از نظر رشد گیاهان لایه‌های سطح‌الارضی آن است که بیشتر مواد غذایی و آب قابل جذب گیاهان در این لایه‌ها متمرکز می‌شود و ریشه‌های گیاهان در اینجا یافت می‌شود.

ساختمان خاک

نحوه قرار گرفتن و چگونگی اجتماع ذرات خاک را ساختمان آن می‌گویند. گرچه در یک پروفیل خاک ممکن است یک نوع ساختمان بیش از سایرین دیده شود، ولی معمولا در افقها یا لایه‌های مختلف ممکن است، چند نوع ساختمان یافت شود. بسیاری از خواص فیزیکی خاک مانند حرکت آب ، تهویه ، انتقال حرارت ، وزن مخصوص ظاهری و فضای منافذ به ساختمان خاک بستگی دارد. در واقع تمام عملیات از قبیل شخم و زهکشی ، دادن کود حیوانی و آهک زدن که برای بهبود وضعیت فیزیکی خاک انجام می‌شود، روی ساختمان خاک اثر گذاشته و تاثیری روی بافت آن ندارد. ساختمانهای موجود از یکی از دو حالت زیر بوجود می‌آید:

• تک دانه‌های ذرات خاک که بطور فردی وجود داشته و اجتماع مشخصی از ذرات در آنها صورت نگرفته است.
  
  
• توده‌های فشرده و بی شکل و نامنظمی از ذرات که هیچ خصوصیات ساختمانی مشخصی ندارند.

انواع ساختمانهای خاک

برحسب شکل ظاهری 6 نوع ساختمان را می‌توان در خاک تشخیص داد. این ساختمانها به اسامی بشقابی ، ستونی ، منشوری ، مکعبی ، فندقی ، دانه‌ای و اسفنجی شناخته می‌شوند.

• ساختمان بشقابی: توده‌های خاک به صورت لایه‌های نازک افقی روی هم قرار گرفته‌اند. بیشتر در لایه‌های سطحی خاک وجود دارند، ولی گاهی در لایه‌های عمیق هم دیده می‌شوند.
  
  
• ساختمانهای ستونی و منشوری : توده‌های خاک بطور عمودی روی هم قرار گرفته‌اند، ارتفاع ستونهای حاصل متغیر و قطر آنها گاهی به 15 سانتیمتر می‌رسد. بیشتر در لایه‌های عمیق خاک مناطق خشک و نیمه خشک دیده می‌شود. در صورتی که بالای این ساختمانها گرد باشد، آنها را ستونی و اگرا مسطح باشد، آنها را منشوری گویند.
  
  
• ساختمانهای مکعبی و فندقی : توده‌های خاک به صورت مکعبهایی با سطوح نامنظم ، ولی ابعاد تقریبا مساوی در آمده‌اند. اگر لبه‌های سطوح بیشتر تیز و مشخص باشد، ساختمان را مکعبی و اگرا این لبه‌ها صاف شده باشد، ساختمان را فندقی گویند. این نوع ساختمان در لایه‌های عمیق خاک دیده می‌شود.
  
  
• ساختمانهای کروی (دانه‌ای یا اسفنجی) : توده‌های خاک شکل گرد داشته و قطر آنها معمولا از یک سانتیمتر کمتر است. این ساختمانها کاملا متخلخل بوده و اتصال بین ذرات ضعیف است (دانه‌ای) و درصورتی که ساختمان کاملا باز و درجه تخلخل زیاد باشد، ساختمان را اسفنجی گویند. ساختمانهای کروی بیشتر در لایه‌های سطحی خاک یافت می‌شوند و به آسانی تحت تاثیر عملیات زراعی قرار می‌گیرند.

آب خاک

آب خاک همراه با مواد محلول در آن ، محلول خاک را تشکیل می‌دهد که از آن ریشه گیاهان ، عناصر غذایی را جذب می‌کنند. مولکولهای آب در داخل منافذ خاک به حالت جذب شده نگهداری شده و شدت جذب به مقدار آب بستگی دارد.

هوای خاک

مقدار و ترکیب جو خاک تا حد زیادی به رابطه بین آب و خاک بستگی دارد. منافذ خالی از آب اشغال می‌شوند. هوا معمولا منافذ درشت را پر کرده و ضمن خشک شدن خاک وارد منافذ متوسط نیز می‌شود. به همین دلیل در خاکهایی که تعداد منافذ ریز زیاد است، شرایط تهویه مناسب نبوده و گیاهان و سایر موجودات خاک از این حیث صدمه می‌بینند.

بیولوژی خاک

خاک با داشتن محیط زیست مناسب و منبع کافی انرژی و مواد غذایی می‌تواند موجودات زنده مختلف را در بطن خود پرورش دهد. انواع مختلف موجودات از موجودات بزرگی مانند کرم خاکی و حشرات گرفته تا تک سلولی‌ها مانند باکتریها در خاک یافت می‌شوند.

آینده بحث

حد تعالی هر علم هنگامی است که جنبه کمی پیدا کند. با تعاریف جدیدی که از خاک شده، می‌توان امیدوار بود که خاک شناسی نیز از تنگنای توصیفی خود در آمده و با استفاده بیشتر از قوانین فیزیک و شیمی ، مقام شایسته‌ای را در میان علوم جدید حائز شود.

شناخت محیط رشد: ساختار خاک

طرز قرار گرفتن ذرات خاک، ساختار خاک را تعیین می کند. شن خالص چون ذرات آن تماماً از هم جدا هستند، فاقد ساختار می باشد، ولی در خاکی که مواد آلی و یا ذرات ریزتر از شن – به نسبت مناسب – وجود داشته باشد، ذرات مجتمع شده و خاک دارای ساختار ویژه میشود، اینگونه تجمع ذرات باعث تهویه بهتر خاک می گردد.
ایجاد خاکی با ساختار خوب به کندی بسیار صورت می گیرد، ولی برعکس، به هم خوردن و خراب شدن ساختار یک خاک ، به علت عدم دقت لازم در حفاظت خاک، ممکن است بسیار سریع رخ دهد. مثلاً خاک رسی سنگین در صورتی که در موقع مرطوب بودن شخم زده می شود، ساختارش به هم می ریزد و پس از خشک شدن، سطح خاک سفت شده، سله می بندد و بصورت کلوخ در می آید.