تولید بهسازهای زیستی بر پایه نانوبیوچار و بررسی تاثیر آن ها بر عناصر پرمصرف و کربن آلی خاک

سابقه و هدف: ایران روزانه حجم قابل توجهی از پسماندهای زیستی را از منابع کشاورزی، صنعتی و خانگی تولید می کند. دفع نامناسب این مواد آلی نه تنها موجب تخریب محیط زیست می شود، بلکه به اتلاف منابع غنی از عناصر غذایی منجر می گردد که می توانند در بهبود حاصلخیزی خاک مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به نگرانی های فزاینده در خصوص کاهش باروری خاک و پیامدهای زیست محیطی کودهای شیمیایی، رویکردهای نوین در کشاورزی پایدار بر بهره برداری از پسماندهای آلی به عنوان اصلاح کننده های زیستی تاکید دارند. عناصر پرمصرف نظیر نیتروژن(N) ، فسفر (P) و پتاسیم (K) به همراه کربن آلی، نقش اساسی در حفظ سلامت خاک، افزایش عملکرد گیاه و پایداری بلندمدت اکوسیستم ایفا می کنند.مواد و روش ها: این پژوهش با هدف بررسی قابلیت پسماندهای زیستی محلی شهرستان میناب، شامل بقایای باغی و دریایی، در تولید اصلاح کننده های نوین خاک انجام شد. چهار نوع اصلاح کننده خاک سنتز گردید: دو نوع نانوبیوچار حاصل از ساقه نخل و هسته خرما و دو کامپوزیت آلی حاصل از تلفیق کیتوزان با هر یک از نانوبیوچارها. به منظور بررسی اثر این بهسازها بر میزان عناصر پرمصرف NPK و کربن آلی خاک، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا گردید. مواد اصلاحی در سه سطح (صفر، ۱ و ۲ درصد وزنی) و در سه تکرار به خاک افزوده، به صورت یکنواخت مخلوط و در گلدان ها قرار داده شدند. نمونه ها به مدت ۹۰ روز در شرایط گلخانه ای نگهداری شدند. پس از دوره استراحت، از تیمارهای مورد مطالعه نمونه برداری صورت گرفت و عناصر هدف اندازه گیری شدند. داده های حاصل با استفاده از نرم افزار R مورد تجزیه وتحلیل آماری قرار گرفتند و برای مقایسه میانگین ها از آزمون توکی بهره گرفته شد.نتایج و بحث: نتایج نشان داد که تمامی اصلاح کننده های زیستی به طور معناداری وضعیت عناصر غذایی خاک را نسبت به تیمار شاهد بهبود بخشیدند؛ به ویژه، کامپوزیت کیتوزان- نانوبیوچار حاصل از هسته خرما بیشترین اثربخشی را در افزایش غلظت نیتروژن، فسفر و پتاسیم داشت. در مقابل، اصلاح کننده های مشتق شده از ساقه نخل اعم از نانوبیوچار و کامپوریت کیتوزانی آن در افزایش کربن آلی خاک موثرتر بودند که احتمالا ناشی از محتوای بالای لیگنوسلولزی و پایداری بیشتر کربن در آن هاست. افزایش سطح کاربرد موجب ارتقای غلظت نیتروژن در اغلب تیمارها، به ویژه در نانوبیوچار ساقه نخل، نانوبیوچار هسته خرما و کامپوزیت ساقه نخل شد؛ بااین حال، غلظت فسفر با افزایش سطح کاربرد تغییر معناداری نداشت که نشان دهنده تحرک محدود یا فراهمی زیستی پایین آن در شرایط آزمایش بود. در بررسی پتاسیم، تنها کامپوزیت کیتوزان– نانوبیوچار هسته خرما در سطوح بالاتر کاربرد، اثر معنی داری نشان داد که حاکی از اثر هم افزایی بین کیتوزان و ماتریس بیوچار است. از طرفی، میزان کربن آلی در هر دو تیمار کامپوزیتی با افزایش سطح کاربرد از ۱٪ به ۲٪ به طور معناداری افزایش یافت که نقش کیتوزان در حفظ کربن و تحریک فعالیت میکروبی را برجسته می سازد. این یافته ها نشان می دهند که اصلاح کننده های زیستی مورد مطالعه ظرفیت بالایی برای جایگزینی پایدار کودهای شیمیایی دارند. توانایی آن ها در غنی سازی خاک با مواد مغذی و آلی، آن ها را به گزینه ای ارزشمند برای احیای خاک های تخریب شده، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، تبدیل می کند. افزون بر این، استفاده از این مواد موجب کاهش فشار زیست محیطی ناشی از انباشت پسماندهای زیستی، ارتقاء بهره وری چرخه منابع و پشتیبانی از پایداری بلندمدت کشاورزی می شود.نتیجه گیری: درمجموع، تلفیق فناوری نانو و ترکیبات زیست پلیمری در راهبردهای اصلاح خاک، مسیر نویدبخشی برای مدیریت حاصلخیزی خاک به صورت زیست سازگار و مقرون به صرفه فراهم می سازد. تحقیقات آینده باید بر اعتبارسنجی میدانی، پایش بلندمدت سلامت خاک و بهینه سازی فرمولاسیون اصلاح کننده ها متناسب با نوع خاک و گیاه تمرکز یابد.

کلیدواژه ها:

کود زیستی ، کشاورزی پایدار ، نانو­مواد ، کیتوزان ، کامپوزیت ، کربن آلی