پایان نامه با موضوع آلودگی های زیست محیطی و آلودگی زیست محیطی

کودهای شیمیایی نقش اساسی را در تولید غذا طی قرن اخیر داشته‌اند و در حال حاضر یکی از مهم‌ترین نهاده‌های کشاورزی می‌باشند، به‌طوری که از زمان جنگ جهانی دوم مصرف کودهای شیمیایی به منظور افزایش عملکرد گیاهان زراعی به‌خصوص در کشورهای در حال توسعه، رشد چشمگیری داشته است. در رابطه با تولید محصولات زراعی و منابع تولید غذا یکی از مهم‌ترین مسائل مطروحه، افزایش پتانسیل تولید و حداکثر نمودن تولید به عنوان هدف مطرح بوده، در حالی‌که امروزه تلاش برای دستیابی به افزایش محصول با واژه پایداری همراه شده است (امامی و همکاران. 1387. مارسنر. 2001). گرچه استفاده از کودهای بیولوژیک در کشاورزی از قدمت بسیار زیادی برخوردار است و در گذشته نه چندان دور تمام مواد غذایی مورد مصرف انسان با استفاده از چنین منبع ارزشمندی تولید می‌شده است ولی بهره‌برداری علمی از این منابع سابقه چندانی ندارد. کودهای بیولوژیک شامل مواد حاصل از کودهای دامی، اضافات گیاهی و تولیدات حاصل از فعالیت میکروارگانیسم‌های مرتبط با تثبیت ازت یا فراهمی فسفر و سایر عناصر در خاک می‌باشد ( آستارائی و کوچکی. 1382). در سال‌های اخیر کودهای زیستی متشکل از باکتری‌ها و هم‌چنین قارچ‌های مفیدی هستند که هر یک به منظور خاصی، مانند تثبیت ازت و رهاسازی یون‌های فسفات، پتاسیم و آهن از ترکیبات نامحلول آنها تولید می‌شوند. این باکتری‌ها معمولا دراطراف ریشه مستقر شده و گیاه را در جذب عناصر همیاری می‌کنند. اکنون مسلم است این باکتری‌ها بیش از یک نقش دارند، یعنی علاوه بر کمک به جذب عنصری خاص، باعث جذب سایر عناصر، کاهش بیماری‌ها و بهبود ساختمان خاک و در نتیجه تحریک بیشتر رشد گیاه و افزایش کمی و کیفی محصول می‌شوند. این کودها آلودگی زیست محیطی کودهای شیمیایی را کاهش داده و موجب احیا و حفظ محیط زیست می‌شوند. مصرف کودهای زیستی موجب کاهش مصرف کود‌های شیمیایی شده و به حفظ محیط زیست، افزایش حاصلخیزی زمین‌های کشاورزی وعملکرد زراعی بیشتر و بهتر گیاهان می‌انجامد (خاوازی. 1381).
Widget not in any sidebars

کودهای زیستی، مواد نگهدارنده‌ای با انبوه متراکم یک یا چند نوع موجود مفید خاکزی و یا به صورت فرآورده متابولیت این موجودات می‌باشند که در ناحیه اطراف ریشه و یا بخش‌های داخلی گیاه تشکیل کلونی داده و رشد گیاه میزبان را با روش‌های مختلف تحریک می‌کنند (سینگ و کاپور، 1999). این کودها مجموعی از میکروارگانیسم‌های مفید برای تأمین عناصر غذایی گیاهان محسوب می‌شوند. باکتری‌های افزاینده رشد از مهم‌ترین این کودها می‌باشند (منافی و کلوپر، 1994).
باکتری‌های جنس ازتوباکتر (Azotobacter spp) و آزوسپیریلوم (Azospirillum spp) نیز از مهم‌ترین این باکتری‌ها هستند، که علاوه بر افزایش فراهمی زیستی عناصر معدنی خاک با تثبیت زیستی نیتروژن، محلول کردن فسفر و پتاسیم و کنترل عوامل بیماری‌زا، با تولید مواد تنظیم کننده رشد گیاه، به ویژه انواع اکسین‌ها، جیبرلین‌ها و سیتوکینین‌ها رشد و نمو و عملکرد گیاهان زراعی را تحت تاثیر قرار می‌دهند (زهیر و همکاران، 2004). استفاده از سیستم‌های بیولوژیک تثبیت کننده ازت، علاوه بر اینکه مشکلات تولید و کاربرد کودهای شیمیایی ازته را به همراه ندارد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بوده و مسائل زیست محیطی بعدی که ناشی از نیترات‌زدایی، تصعید، آبشویی و فرسایش ازت است را به دنبال ندارد. امروزه در دنیا با آشکار شدن زیان‌های مهلک سموم دفع آفات نباتی و کودهای شیمیایی، مردم جهان از کشاورزی متکی به مواد شیمیایی فاصله گرفته و به کشاورزی زیستی که بر پایه کودهای زیستی و دفاع طبیعی نباتات در برابر آفت‌ها است، روی آورده‌اند. کودهای زیستی علاوه بر اثرات مثبتی که بر کلیه خصوصیات خاک دارند، از جنبه‌های اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی نیز مثمر ثمر واقع شده و می‌تواند به‌عنوان جایگزینی مناسب و مطلوب برای کودهای شیمیائی باشند (سناتو و همکاران، 1999).
استفاده از کودهای زیستی باعث افزایش عملکرد و اجزاء آن می‌شود که با مصرف این کودها، مصرف کودهای شیمیائی را کاهش داده و در نتیجه باعث کاهش آلودگی محیط زیست می‌شوند. کشاورزی پایدار و توسعه آن مبنی بر استفاده از کودهای زیستی باعث استفاده هرچه بیشتر از موجودات زنده خاک در جهت تامین نیازهای غذائی گیاه و در نتیجه باعث افزایش عملکرد گیاه لوبیا می‌شود ( موسایی و همکاران، 1388 ).
امروزه با توجه به ایجاد آلودگی های زیست محیطی و بهداشتی که از مصرف کودهای شیمیایی حاصل می‌شود تولید و مصرف کودهای بیولوژیک به عنوان مهم‌ترین رویکرد در زمینه بیوتکنولوژی خاک به شمار رفته و مورد توجه سرمایه‌گذاران بخش کشاورزی در سطح جهان قرار گرفته است. میکروارگانیسم‌های مفید خاکزی به منظور تولید بهینه محصول است که این هدف از طریق بهبود کیفیت خاک و رعایت بهداشت و ایمنی محیط زیست، با بهره‌گیری از بیوتکنولوژی تأمین می‌شود. تولید و کاربرد کودهای بیولوژیک یکی از مولفه‌های اساسی در بیوتکنولوژی خاک و به تبع آن مدیریت تلفیقی تغذیه گیاه محسوب می‌شود. به‌طور کلی، کود بیولوژیک، تراکم زیادی از یک یا چند نوع ارگانیزم مفید خاکزی و یا مواد متابولیک این موجودات است که با یک ماده نگهدارنده همراه است و صرفاً به منظور تأمین عناصر غذیی مورد نیاز گیاه، تولید می‌شود (منصوری، 1388).
2-3- اهمیت تولید کود بیولوژیک به صورت بومی
با توجه به سازگاری میکروارگانیزم‌ها با شرا
یط محیطی و اقلیمی زیستگاه خود، استفاده از باکتری‌های خارجی که از مناطقی با ویژگی‌های متفاوت نسبت به شرایط اقلیمی کشور به‌دست آمده‌اند، جهت تولید کود بیولوژیک و استفاده از آنها در شرایط اقلیمی کشور، مسلماً از کارایی لازم برخوردار نخواهد بود. بنابراین، استفاده از باکتری‌های بومی که با شرایط خاک و اقلیم کشور سازگار هستند، برای تولید کود بیولوژیک از ارزش ویژه‌ای برخوردار است (صالح‌راستین، 1379).

2-5- نیتروکسین
نیتروژن یک عنصر ضروری و مهم در زراعت محصولات است. مصرف بیش از حد آن نه تنها باعث افزایش محصول نمی‌شود بلکه باعث آلودگی محیط زیست و افزایش نیتروژن به صورت نیترات در آب‌های جاری و زیرزمینی می‌شود. امروزه دانشمندان تأکید ویژه‌ای مبنی بر استفاده از تثبیت بیولوژیک نیتروژن در برنامه‌های کشاورزی پایدار دارند. با توجه به سطح زیر کشت محصولات زراعی در کشور، مصرف متعادل نیتروژن می‌تواند علاوه بر کاهش آلودگی محیط زیست، سبب پایداری تولید شود. بنابراین جایگزین نمودن کودهای بیولوژیک حاوی باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن به جای استفاده از کودهای شیمیایی علاوه بر حذف اثر سوء این کودها می‌تواند با حذف هزینه‌های کمتر، شرایط بهتری برای رشد گیاه تأمین نموده و در عین حال تعادل اکولوژی را حفظ نماید (خلیلی و همکاران، 1386). یکی از اساسی‌ترین راه‌های افزایش تولید، استفاده از مواد تقویت کننده و کاربرد تکنیک‌های جدید می‌باشد. از زمان جنگ جهانی دوم، کاربرد کودهای شیمیایی انقلابی در تولید محصولات زراعی به وجود آورد. افزایش تولید کودهای تجاری با قیمت کم، مصرف روزافزون آنها را به‌یژه در کشورهای در حال توسعه تشویق کرد. از آن زمان تاکنون از کودهی شیمیایی به عنوان ابزاری برای رسیدن حداکثر تولید در واحد سطح استفاده می‌شود و کشاورزان به طور مداوم در تلاشند تا با رقع کمبود عناصر غذایی خاک و استفاده از مدیریت صحیح تولید محصول را به حد بالقوه ژنتیکی نزدیک کند. ولی مشکلات اقتصادی ناشی از افزایش رو به رشد هزینه کودهای شیمیایی از یک سو و مسائل زیست محیطی مرتبط با مصرف غیر اصولی این کودها از سوی دیگر، تفکر استفاده از شیوه‌های زیستی تثبیت نیتروژن برای تقویت رشد محصولاتی چون غلات را قوت بخشیده است (دشتی و همکاران، 1382). در دو دهه گذشته طیف گسترده‌ای از باکتری‌های خاک در ریزوسفر شناخته شده‌اند، که می‌توانند رشد بسیاری از گونه‌های گیاهی مهم از نظر زراعی را بهبود بخشند. این گروه پراکنده از نظر سیستماتیکی، ریزوباکتری‌های تحریک کننده رشد گیاهان خوانده می‌شود (بوشان و هولگوین،1997).
2-6- کود نیتروکسین چیست ؟
ماده مؤثر مجموعه‌ای از باکتری‌های تثبیت کننده ازت از جنس Azosprilium و Azotobacter با تعداد 108 سلول زنده از هر یک ا ز جنس‌های باکتری در هر میلی‌لیتر نیتروکسین. این کود محصول شرکت زیست فناوری آسیا می‌باشد که به صورت مایع است (ربانی، 1389).
2-7- کود بیولوژیک نیتروکسین
کود بیولوژیک نیتروکسین حاوی مؤثرترین باکتری‌های تثبیت کننده ازت می‌باشد. باکتری‌های موجود در آن، علاوه بر تثبیت ازت هوا و متعادل کردن جذب عناصر اصلی پر مصرف و ریز مغذی مورد نیاز گیاه، با سنتز و ترشح مواد محرک رشد مانند اکسین (IAA) همچنین ترشح اسیدهای آمینه مختلف مانند انواع آنتی‌بیوتیک، سیانید هیدروژن و ‌سیدروفور موجب رشد و توسعه ریشه و قسمت هوایی گیاهان گردیده و با محافظت ریشه گیاهان از حمله عوامل بیماری‌زای خاکزی، موجب افزایش محصول در هکتار با کیفیت برتر می‌گردد. مصرف کود نیتروکسین در شرایط تنش‌های محیطی چون شوری وخشکی، سبب افزایش مقاومت گیاهان می‌گردد. کود بیولوژیک نیتروکسین یکی از اقسام کودهای بیولوژیک است که در صورت تولید و مصرف آن در داخل کشور مزایای زیادی برای کشور به‌وجود خواهد آمد. این کود با تائید مراجع تحقیقاتی کشور، توسط موسسه فن‌آوری زیستی آسیا با برخورداری از بالاترین تکنولوژی و بر اساس استانداردهای بین المللی تولید و عرضه می گردد. باکتری‌های موجود در کود بیولوژیک نیتروکسین علاوه بر تثبیت ازت هوا و متعادل کردن جذب عناصر اصلی پر مصرف و ریز مغذی مورد نیاز گیاه با سنتز و ترشح مواد محرک رشد گیاه نظیر انواع هورمون های تنظیم کننده رشد مانند اکسین (IAA)، سیدروفور و … موجب رشد و توسعه ریشه و قسمت‌های هوایی گیاهان گردیده و همچنین ترشح اسیدهای آمینه مختلف، انواع آنتی بیوتیک، سیانید و غیره، با حفاظت ریشه گیاهان از حمله عوامل بیماریزای خاکزی، موجب افزایش محصول در هکتار با کیفیت برتر می‌گردد. مصرف این محصول در شرایط استرس‌های محیطی چون شوری وخشکی سبب افزایش مقاومت گیاهان می‌گردد ( شاه‌حسینی و همکاران، 1388). آزمایشی در سال 1386 در یک خاک شالیزاری با بافت سبک در شهرستان ساری به صورت کرت‌های یک‌بار خرد شده در قالب بلوک‌های کامل تصادفی اجرا شد. در این آزمایش تیمار نیتروژن در پنج سطح صفر، 100، 150، 200 و 250 کیلوگرم در هکتار اوره به عنوان اصلی و تیمار ماده بیولوژیک نیتروکسین در سه سطح (شاهد، بذرمال و استارتر) به عنوان عامل فرعی مورد مقایسه قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده نشان داد که تأثیر تیمارهای تلقیحی بر تعداد پنجه کل، پنجه بارور و طول خوشه نسبت به تیمار شاهد از اختلاف معنی‌دار برخوردار بوده است. همچنین بین روش‌های کاربرد کود بیولوژیک نیتروکسین نیز میزان دانه از متوسط 6357 در سطح شاهد به 6898 کیلوگرم در هکتار در روش بذرمال افزایش یافت. نتایج تجزیه واریانس عملکرد دانه نشان دهنده تفاوت معنی‌دار تیمارهای تلقیحی و کودی نسبت به تیمار شاهد بود. به‌طوری‌که مصرف کود بیولوژیک نیتروکسین به همراه نیتروژن تا سطح 250 کیلوگرم در هکتار باعث افزایش عملکرد دانه تا 8371 کیلوگرم در هکتار شده است ولی این مقدار با عملکرد 200 کیلوگرم در هکتار با کود بیولوژیک اختلاف معنی‌دار نداشته است که این نشان دهنده آن است که می‌توان با است
فاده از کود بیولوژیک نیتروکسین 50 کیلوگرم در هکتار در مصرف کود نیتروژن‌دار صرفه‌جویی کرد. بنابراین نتیجه گرفته می‌شود که با استفاده از کود بیولوژیک نیتروکسین نه تنها می‌توان از مصرف کودهای نیتروژنه پرهیز نمود بلکه به دلیل اثرات متعدد کود بیولوژیک می‌توان محصول بیشتری تولید نمود و این در حالی است که از آلودگی محیط زیست نیز جلوگیری می‌شود (خلیلی و همکاران، 1386). مطالعات جانستون و جفکات (2000) مؤید آن است که پنجه‌زنی در غلات تحت تأثیر عوامل هورمونی می‌باشد و سیتوکینین سبب افزایش پنجه می‌گردد، زیرا این هورمون برای تقسیم سلولی جوانه‌های پنجه ضروری است. بنابراین کود بیولوژیک نیتروکسین حاوی باکتری‌های ازتوباکتر و آزوسپیریلوم به عنوان تولید کننده‌های هورمون سیتوکینین می‌تواند نقش شایانی در افزایش تعداد پنجه داشته باشد.
2-8- تثبیت بیولوژیک نیتروژن
نیتروژن مهم‌ترین عنصر تغذیه‌ای در گیاهان است. میزان نیتروژن در دسترس گیاه یا شکل احیا شده آن مهم‌ترین فاکتور محدود کننده بازده محصولات زراعی در کشاورزی است به‌طوری که رشد گیاهان زراعی به‌طور مستقیم تحت تأثیر این عامل است. از ابتدای قرن بیستم تولید کودهای شیمیایی نیتروژن‌دار که اغلب به صورت نمک‌های آمونیوم بوده‌اند از طریق تثبیت نیتروژن ملکولی به کمک فرآیندهای صنعتی انجام شده است. انجام چنین فرآیندهایی مستلزم صرف بخش مهمی از انرژی در مقیاس جهانی می‌باشد. همچنین ورود این کودها به طبیعت، آلودگی شدید محیط زیست را در پی خواهد داشت. در مقابل، انجام فرآیند تثبیت بیولوژیک نیتروژن نیازی به مصرف سوخت های فسیلی و الکتریسته نداشته و هیچگونه آلودگی زیست محیطی در پی نخواهد داشت. در حال حاضر با وجود مصرف مقادیر فراوان کودهای شیمیایی هنوز هم بخش عمده نیتروژن مورد نیاز گیاهان از طریق تثبیت نیتروژن اتمسفری توسط میکروارگانیسم‌های تثبیت کننده نیتروژن یا اصطلاحاً دی آزوتروف‌ها تأمین می‌شود. بنابراین حتی اصلاح ناچیزی در فرآیندهای بیولوژیک تثبیت نیتروژن اثرات وسیع و جهانی در بر خواهد داشت. بر این اساس توجهات در کشاورزی به سمت یا استفاده از فرآیند تثبیت بیولوژیک نیتروژن در تأمین نیتروژن مورد نیاز گیاهان جلب شده است (کوک و ولد، 1997).
مصرف کود شیمیایی ازته برای افزایش تولید محصول تا آینده‌ای قابل پیش‌بینی ادامه خواهد داشت، ولی باید در جهت استفاده بیشتر از تثبیت بیولوژیک ازت توسط میکروارگانیزم‌ها نیز توجه بیشتری معطوف شود. به‌طور متوسط یک آیکر (4/0 هکتار) بقولات دانه‌ای مثل سویا، لوبیا یا نخود، مقدار پروتئین کافی برای یک نفر را در مدت 2000-1000 روز تأمین می‌نماید، در حالی‌که به طور متوسط اگر محصول یک آیکر بقایای گیاهی به پروتئین حیوانی مثل گوشت گاو و طیور تبدیل شود، فقط برای 250- 75 روز کافی خواهد بود (هاردی، 2002). با افزایش درآمد سرانه، تقاضا برای پروتئین حیوانی نیز افزایش می‌یابد که این امر با چندین برابر کاهش در مصرف پروتئین گیاهی همراه خواهد بود. بنابراین، در جوامع غنی، که درآمد سرانه بالاست، تقاضا برای تثبیت ازت جهت تبدیل آن به پروتئین حیوانی به مراتب بیشتر از جوامع فقیر است که درآمد سرانه در آنها پایین بوده و در نتیجه مصرف پروتئین گیاهی بیشتر محسوس می‌باشد. برآورد سالانه ازت برگردانده شده در بیوسفر، از 200-100 میلیون تن متغیر است (دارت، 1999).
نسبت تثبیت شیمیایی ازت به تثبیت بیولوژیک آن تقریباً از 1:4 به 5/2: 1 متفاوت بوده و در مجموع تثبیت بیولوژیکی ازت، تثبیت ازت توسط بقولات برابر یا 2/1 مقدار تثبیت صنعتی ازت است. مقادیر ازت (2N) تثبیت شده بر حسب کیلوگرم در هکتار در سال به تنهایی برای بقولات به شرح زیر است: