برهم کنش های بین بیوچار و ریزجانداران خاک

زمینه و هدف: تغییرات اقلیمی و تخریب خاک، از مهم ترین چالش های جهانی عصر حاضر هستند که امنیت غذایی را به طور نامطلوب تحت تاثیر قرار داده اند. در این میان، سلامت جامعه ریزجانداران خاک، به عنوان بازیگران اصلی چرخه های بیوژئوشیمیایی، نقشی غیرقابل انکار در حفظ کارکرد و حاصلخیزی اکوسیستم های خاکی ایفا می کند. خاک های ایران نیز به واسطه قرارگیری در منطقه خشک و نیمه خشک، از محتوای مواد آلی کم و سلامت زیستی ضعیف رنج می برد که لزوم یافتن راهکارهای نوین برای بهبود شرایط را بیش از پیش آشکار می سازد. بیوچار، به عنوان یک اصلاح کننده کربنی خاک، به علت برخورداری از ویژگی های منحصر به فرد ساختاری و شیمیایی، نقش موثری در بهبود فعالیت های زیستی خاک ایفا می کند. هدف از این مطالعه مروری، بررسی و تحلیل سازوکار های کلیدی حاکم بر برهم کنش های بین بیوچار و ریزجانداران خاک است.

روش پژوهش: این مطالعه مروری روایی جامع با جستجوی نظام مند در پایگاه های داده علمی از جمله Google Scholar، Scopus و Web of Science با استفاده از کلیدواژه هایی مانند «بیوچار»، «ریزجانداران خاک»، «جامعه میکروبی» و «سلامت خاک» انجام شد. تمرکز اصلی بر انتخاب مقالات منتشر شده بین سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۴ در زمینه برهم کنش های بیوچار با ریزجانداران خاک بود. منابع جمع آوری شده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند تا سازوکارهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی مرتبط با برهم کنش های بین بیوچار و ریزوجانداران خاک، شناسایی، تلفیق و مورد بحث قرار گیرند.

یافته ها: نتایج بررسی ها نشان می دهد که بیوچار نه تنها زیستگاهی امن و پایدار برای ریزجانداران مفید خاک زی ازجمله قارچ های میکوریزی، باکتری های محرک رشد گیاه و تجزیه کننده های آلی فراهم می سازد، بلکه نیازهای تغذیه ای و اکسیژن آن ها را تامین می نماید. همچنین، بیوچار از طریق تاثیر مستقیم و غیرمستقیم بر ویژگی های فیزیکی (نظیر تخلخل و نفوذپذیری) و شیمیایی خاک (نظیر pH و ظرفیت تبادل کاتیونی) و نیز اثرات غیرمستقیم ناشی از تغییر در دسترسی به منابع غذایی، بر جمعیت، تنوع، پراکنش و عملکرد میکروارگانیسم های خاک تاثیر می گذارد. از دیگر سازوکارهای مهم بیوچار می توان به تامین تدریجی عناصر غذایی ضروری، سمیت زدایی ترکیبات سمی از طریق جذب سطحی، تقویت همزیستی های میکروبی-گیاهی و تسهیل چرخه های بیوژئوشیمیایی عناصر نظیر کربن، نیتروژن و فسفر اشاره کرد. بااین حال، بیوچار ممکن است بسته به ماده اولیه (نظیر پسماندهای کشاورزی، فضولات دامی یا ضایعات جنگلی) و شرایط تولید (نظیر دمای پیرولیز و نرخ حرارت دهی)، حاوی برخی از ترکیبات سمی نظیر هیدروکربن های آروماتیک چندحلقه ای و فلزات سنگین باشد که می تواند اثرات منفی بر ریزجانداران خاک، سلامت گیاهان و حتی زنجیره غذایی انسان داشته باشد. بنابراین، اثربخشی بیوچار به عواملی چندبعدی نظیر دمای تولید (۳۰۰-۷۰۰ درجه سانتی گراد)، نوع زیست توده اولیه (لیگنوسلولزی یا پروتئینی)، مدت زمان ماندگاری در خاک و ویژگی های خاک نظیر بافت، رطوبت، pH و ترکیب جامعه میکروبی بستگی دارد.

نتایج: با توجه به نقش مثبت بیوچار در افزایش حاصلخیزی خاک، بهبود نگهداری آب و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، استفاده از آن به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک با محتوای مواد آلی پایین و مشکلات شوری خاک به شدت توصیه می شود، لیکن انجام بررسی های بیشتر در مورد اثرات محدودکننده (نظیر کاهش دسترسی به برخی ریزمغذی ها) و خطرات احتمالی ناشی از مواد سمی آن در بلندمدت، همچنین مطالعات میدانی برای بهینه سازی دوز و روش کاربرد در شرایط اقلیمی مختلف ضروری به نظر می رسد.

کلیدواژه ها:

چرخه کربن ، حاصلخیزی خاک ، فعالیت زیستی خاک ، گرماکافت