در ويرايش نخست اولين بخش از مقالهي «مباني خاكشناسي» از مجموعهي متون آموزشي «مفاهيم مهندسي كشاورزي -خاكشناسي» كه ويژهي خبرنگاران سياستي و سياستپژوهان بخش كشاورزي تدوين شده است، ضمن معرفي و توضيح رشتهي خاكشناسي و گرايشهاي آن (1.شيمي، حاصلخيزي و آلودگي 2.بيولوژي 3.فيزيك و فرسايش 4.ژنر، رده بندي و ارزيابي) به بيان اهميت استفاده از كودهاي بيولوژيك به جاي كودهاي شيميايي، الزام بر تدوين قانون خاك و همچنين عوامل موثر در تشديد فرسايش خاك و راههاي جلوگيري از روند فرسايش پرداخته ميشود.
سرويس مسائل راهبردي ايران، آشنايي با مفاهيم تخصصي در هر حوزه را مقدمهي ايجاد يك عرصه عمومي براي گفت وگوي دانشگاهيان و حرفهمندان با مديران و سياستگذاران دربارهي سياستها و استراتژيها و برنامهها در آن حوزه ميداند و اظهار اميدواري ميكند تحقق اين هدف، ضمن مستند سازي تاريخ فرآيند سياستگذاري عمومي و افزايش نظارت عمومي بر اين فرآيند، موجب طرح ديدگاههاي جديد و ارتقاي كيفيت آن در حوزههاي مختلف شود.
سرويس مسائل راهبردي ايران ضمن اعلام آمادگي براي بررسي دقيقتر نيازهاي خبرنگاران و سياستپژوهان محترم، علاقهمندي خود را براي دريافت (rahbord.isna@gmail.com) و انتشار ديدگاهها و مقالات دانشجويان، پژوهشگران، حرفهمندان، مديران و سياستگذاران محترم در ارائهي عناوين جديد و يا تكميل يا ويرايش هر يك از گزارشها و مقالات موجود اعلام ميكند.
در ادامه متن كامل اين مقاله به حضور خوانندگان تقديم ميگردد.
*خاكشناسي*
طبيعت بر 3 رکن اساسي آب، هوا و خاک استوار است؛ بر اين اساس شناخت طبيعت و ارکان آن، حفاظت و پاسداري از طبيعت از مسـووليت اجتناب ناپذير انسانهاست. کشاورزي و تامين نياز غذايي بشر از دل خاک، ضرورت استفادهي تمام انسانها از غذاي سالم و مغذي، افزايش جمعيت کره زمين و در نهايت روند صعودي تخريب اراضي در اثر عوامل اقليمي و اقدامات نابخردانهي انسانها اهميت شناخت، حفاظت و مديريت اصولي از منابع را چند برابر ميکند.
علوم خاکشناسي با اهداف کلي شناخت خاک و اجزاي آن، طبقهبندي انواع خاکها، مديريت علمي و جامع نگر اکوسيستم خاک، افزايش حاصلخيزي خاک بر اساس سيستم کشاورزي پايدار بهمنظور افزايش عملکرد در واحد سطح، تامين غذاي سالم و جلوگيري از فرسايش و تخريب خاک به جهانيان معرفي شد.
اين رشته در ايران در حال حاظر داراي 4 گرايش است:
• شيمي، حاصلخيزي و آلودگي
• بيولوژي خاک
• فيزيک و فرسايش خاک
• ژنز، رده بندي و ارزيابي خاک
*شيمي، حاصلخيزي و آلودگي*
مهمترين رسالت کشاورزي، توليد غذاي سالم و مغذي براي جوامع انساني در راستاي دستيابي به امنيت غذايي است. در گرايش شيمي، حاصلخيزي و آلودگي به افزايش حاصلخيزي خاك و عرضهي متعادل عناصرغذايي براي گياهان و بهبود تغذيه گياه اهميت بسزايي ميشود و نتيجهي توجه و اجراي علوم مربوط به اين گرايش افزايش عملکرد در واحد سطح، حداکثر استفاده از خاک با توجه به استعدادها و پتانسيلهاي آن و همچنين جلوگيري از آلوده شدن خاک و آبهاي زيرزميني و مشکلات زيست محيطي است. از ديگر محورهاي اين گرايش توجه به خصوصيات خاک از نظر شيميايي است که ارتباط نزديکي با حاصلخيزي خاک دارد.
*بيولوژي خاک*
افزايش روزافزون جمعيت بهخصوص در سدهي اخير، افزايش نياز به غذا را در جوامع انساني بههمراه داشت؛ بهدليل محدوديتهاي موجود در ارتباط با منابع خاک و آب سعي گرديد كه ميزان توليد مواد غذايي در واحد سطح و يا بهعبارت ديگر عملكرد محصولات كشاورزي افزايش پيدا كند،اما متاسفانه پيدايي اين تفكر منجر به استفادهي بيش از حد کودهاي شيميايي و فشار شديد بر منابع خاکي در طي ساليان متوالي شد؛ از ديگر تبعات افزايش محصولات كشاورزي در واحد سطح ميتوان به آلودگي خاک، آب، کاهش توان باردهي خاک و مرگ پيشرس خاک اشاره كرد. چاره انديشي در زمينهي مشكلات در پيش گفته شده مستلزم شناخت واقع بينانه از خاک و رعايت اصول پايداري در اکوسيستم طبيعي است.
در چنين الگويي، خاک كه تودهاي از کاني و سنگهاي متلاشي شده است، بهعنوان سيستم اکولوژيکي، متشکل از جامعهي زيستي متنوع در بستر گستردهاي از مواد غير زندهي معدني و آلي تلقي ميشود؛ اجزاي اين اكوسيستم با توجه به گستردگي و روابط متعدد پيچيدهاي كه دارد به شيوهاي تلفيق شدهاند که سيستم زندهي واحدي را تشكيل ميدهند. گفتنيست اين سيستم بسيار حساس و آسيب پذير بوده و بهره گيري از آن توسط روشهاي رايج امكان پذير نيست.
اصول بنيادين بيولوژي خاک در دهههاي اخير، بهعنوان الگوي برنامهريزي براي سيستمهاي کشاورزي پايدار مورد توجه قرار گرفته است؛ موفقيت اين سازوكار، مستلزم فعال نگهداشتن جامعهي موجودات خاکزي و تلاش براي استفاده هر چه بيشتر و کاملتر از راه حلهاي بيولوژيکي براي تغذيهي گياه و تامين سلامت آن است.
بهعبارت ديگر بيولوژي خاک به مجموع موجودات زنده موجود در خاک و يا موجوداتي که دورهاي از زندگي فعال خود را در خاک گذراندهاند و روابط متقابل اين موجودات گفته ميشود؛ بيوتکنولوژي خاک به منظور اعمال مديريتي مناسب با هدف استفاده از پتانسيل موجودات مفيد خاکزي، بهمنظور توليد حداکثر محصول همگام با بهبود کيفيت خاک و رعايت بهداشت و ايمني محيط زيست( حذف سموم و ساير آلايندههاي خاك) و بهرهگيري از آخرين اطلاعات علمي روز، درحال توسعه و گستردگيست.
از سويي ديگر محاسن استفاده از کودهاي بيولوژيکي شامل تجزيه سريع بقاياي گياهي، بهبود ساختمان فيزيکي خاک، اصلاح خاکهاي فرسوده، کمک به حفاظ سلامت گياه است.
شايان ذكر است کودهاي بيولوژيکي شامل مواد نگهدارنده همراه با انبوه متراکم يک يا چند نوع ميکروارگانيسم مفيد خاکزي و يا فرآوردههاي متابوليک اين موجودات بوده که بهمنظور تامين عناصر غذايي مورد نياز گياه، توليد ميشوند. انواع رايج اين كودها به نام ميکروارگانيسم مورد استفاده، گياه مورد تلقيح و در بيشتر مواقع با اسامي خاص تجارتي، براي فروش عرضه ميشوند.
اولين کود ميکروبي با نام تجارتي نيتراژين يک قرن پيش به بازارعرضه شد؛ گفتنيست كودهاي بيولوژيكي توان رقابت با كودهاي کشاورزي رايج كه داراي جاذبههاي گمراه کنندهاي مانند بهاي ارزان، کاربرد آسان و بهويژه درآمدهاي کاذب کوتاه مدت بودند را نداشتند.
اما به مرور زمان و بهخصوص از سال 1970به بعد با طرح مسائلي اساسي همانند لزوم بر صرفهجويي در مصرف سوختهاي فسيلي غيرتجديد شونده، تاکيد بر اثرات منفي ناشي از لزوم مصرف غيراصولي اين کودها بر کيفيت خاک، توليد محصولات زراعي و عوارض زيست محيطي حاصل از توليد ، منجر به پيدايي شرايط و زمينههاي مناسب توليد کودهاي بيولوژيکي را فراهم آورد و در اينباره بر اين موضوع تاكيد شد كه ما ميتوانيم با بهرهگيري از طبيعت به غذايي سالم دست يابيم علاوه بر آنكه کيفيت خاک نيز بهعنوان منبعي دير تجديد شونده حفظ ميشود.
درکشورما، با توجه به مضرات مشخص استفاده از کودهاي شيميايي و تحقيقات علمي و دانشگاهي فراوان در اين باره، متاسفانه هنوز نگرش مثبت و تلاش کافي درجهت توليد و کاربرد اين نوع از کودها صورت نگرفته است.
*فيزيک و فرسايش خاک*
در اين گرايش مباحث مربوط به فيزيك و خاكشناسي مورد بررسي قرار ميگيرد؛ از ديدگاه علوم کشاورزي، خاک محيط متخلخليست متشكل از مواد معدني و آلي، آب، هوا و موجودات ريز كه بستر مناسبي را براي رشد ريشهي گياهان فراهم ميكند.
علم فيزيک خاک به پيش بيني، اندازهگيري و كنترل فرآيندهاي صورت گرفته در خاك، مطالعهي نوع و نحوهي چيدمان مواد تشکيل دهندهي خاک، جابجايي و برهم کنش اين مواد با يكديگر وعواملي همانند آب، هوا و گرما ميپردازد؛ بنابراين متخصصان فيزيک خاک بايد از کارشناسان خاکشناسي که به علم فيزيک آشنائي دارند و يا فيزيکدانهائي که مطالعه درعلوم خاکشناسي داشتهاند انتخاب شوند. هر چند اكثر پيشگامان فيزيک خاک متخصصان فيزيک بودند، اما امروزه به دلايل کاربرد زياد فيزيک خاک در کشاورزي اکثر متخصصان فيزيک خاک را خاکشناسان تشکيل ميدهند.
اهداف کاربردي فيزيک خاک در کشاورزي بسيار زياد است که دراينباره مي توان به مديريت صحيح خاک در زمينههاي آبياري، زهکشي، حفاظت آب و خاک، شخم و انواع خاکورزي و در نهايت به تنظيم دماي خاک و عکس العمل آن نسبت به تنشهاي مکانيکي اشاره کرد؛ گفتنيست فيزيک خاک در تداخل با علوم ديگري مانند زمين شناسي، هيدرولوژي، اکولوژي، اگرونومي، اقليم شناسي، مهندسي و رياضيات نيز است.
بهدليل ترکيب ناهمگون خاک مطالعهي فيزيکي آن مشکلتر از اجسام يکنواخت ميباشد زيرا خاك بهطور مرتب گرم و سرد، متراکم و متورم شده و يا ترک مي خورد، گازها و يونهاي گوناگون را جذب يا آزاد، نمکها را حل يا رسوب مي كند، اسيدي و قليائي شده و با ايجاد شرايط هوازي و بيهوازي فرايندهاي اکسيداسيون و کاهش در آن صورت ميگيرد. مجموعهي اين شرايط همراه با پويائي ريشهي گياهان در داخل خاک باعث ميشود که وضعيت خاک طي زمان متغير بوده و نتوان شرايط متعادلي براي آن درنظر گرفت،بهدليل آنکه برخي از جنبههاي فيزيک خاک از نظر مطالعه، وضعيت احتمالاتي و غير قطعي دارد تعيين دقيق حالات فيزيکي خاک امکان پذير نيست، بنابراين در مطالعات فيزيک خاک بايد به روشهاي ساده سازي و بررسي عواملي که بيشترين تاثير را دارند استفاده كنيم.
در بسياري از مطالعات فيزيکي، خاک بهعنوان جسمي يکنواخت و ايزوتروپ (همروند) درنظر گرفته ميشود، حال آنکه در عمل هيچ يك از اين فرضيات در مورد خاکها صادق نيست، بنابراين مدلهاي مطالعاتي خاک گوياي واقعيت نبود و درجهي اعتبار هر مدل بستگي به نوع و تعداد فرضياتي دارد که براي ساده سازي درنظر گرفته شده است؛ مدلهاي مطالعات فيزيکي خاک توانستهاند در بسياري از موارد عملي به نتايج قابل قبول برسند و امروزه مدل سازي و کاربرد مدلها در مطالعات خاک نقش بسيار اساسي دارند.
خاک، ترکيب پيچيدهاي است که در شاخههاي گوناگون علمي، مورد بررسي قرار مي گيرد. پديدهي فرسايش خاك يكي ازعوامل قابل توجه در کشاورزي و دليل اصلي نابودي بسياري از زمينهاي حاصلخيز و تبديل آن به مکانهاي غيرقابل کشت است.
فرسايش عبارت است از فرسودگي و از بين رفتن مداوم خاك سطح زمين (انتقال يا حركت آن از نقطهاي به نقطه ديگر در سطح زمين) توسط آب يا باد؛ فرسايش پيش از بهره برداري آن نيز صورت ميگرفت ( فرسايش طبيعي ) اما اين پديده پس از انجام فعاليتهايي همانند كشت و زرع ، دامداري و غيره بيش از حد سريع و شديد شد. بر اساس محاسبات صورت گرفته تشكيل يك سانتيمتر از خاك نيازمند 500 تا 800 سال است در نتيجه خاك زراعتي با عمق 25 سانتيمتر طي 20 هزار سال در طبيعت بوجود آمده است.
فرسايش خاک ازجمله نگرانيهاي عمده زيست محيطي قرن حاضراست، بر اساس برآوردهاي انجام شده بر اثرفرسايش خاک ساليانه چندين ميليون هکتار از اراضي کشاورزي جهان به کام نابودي کشيده مي شود، برپايهي همين برآورد پيش بيني ميشود تاسال 2010 ميلادي يک سوم تا يک پنجم اراضي کشاورزي براثرفرسايش خاک نابارور وغيرقابل استفاده ميشوند.
*عوامل موثر در تشديد فرسايش*
يکي ديگر از مسائلي که باعث فرسايش خاک درايران وجهان شده است سيلاب است. جنگلها طي قرنهاي متوالي موجب پايداري خاک، ذخيره سازي آب و رونق فعاليتهاي گوناگون کشاورزي بودهاند اما با نابودي تدريجي جنگلها و پوششهاي گياهي جاري شدن سيلاب متداول شده است، به عبارت ديگر هنگاميکه پوشش جنگلي براثرقطع بي رويهي درختان تراکم خود را از دست دهند، خاک آن منطقه بهدليل کمبود شاخ و برگ درختان و فواصل ايجاد شده ميان آنها دربرابر بارانهاي شديد و رگبارهاي تند بيدفاع مانده، بنابراين باران ميتواند علاوه برشستن خاک تبديل به روان آب شده و توانايي نفوذ به داخل زمين را ازدست ميدهد. مهمترين پيامد بوجود آمدن روان آب وعدم نفوذ درخاک، پائين آمدن سفرههاي آب زيرزميني (اصلي ترين منبع آبياري گياهان درمناطق خشک) است؛ به مرروزمان آنقدر آب وخاک وجود نخواهد داشت که کشاورزان بتوانند نيازهاي روزانه خود را تامين كنند، در نتيجه مهاجرت به شهرها شدت بيشتري خواهد گرفت که اين موضوع نيز پيامدهاي خاص خودرا به دنبال خواهد داشت.
متاسفانه درکشورما تخريب جنگلها روند سريعي را درپيش گرفته است، عرياني بيش ازحد دامنهي شمالي کوههاي البرزکه درروزگاري نه چندان دورپوشيده ازجنگل بوده است درحال حاضر بهدليل بي توجهي انسانها درمعرض نابودي قرارگرفته است، از سويي فرسايش خاک، تراکم حرارتي ناشي ازتغييرات جوي، کاهش رطوبت وازهمه مهمترتقليل ونابودي پوشش گياهي (به علت قطع بي رويه وعدم کاشت همزمان درخت ) ازپيامدهاي نامطلوب اين بي رحمي انسان نسبت به طبيعت اطراف خود است.
يکي ديگر از عوامل فرسايش آبي در كشورما، کشت بر روي اراضي شيبدار است، با توجه بهآنكه كه كشورما کوهستاني و شيب زمينها بهطورعمده به سوي بالاست با افزايش شيب ميزان آب نفوذي کاهش مييابد و منجر به پيدايي رواناب ميشود؛ متأسفانه بعضي افراد با هدف كسب درآمد اين اراضي را بهمنظور كشت ديم شخم ميزنند كه اين مسئله بستر را براي فرسايش و تخريب بيشتر زمين و خاك فراهم ميكند.
گفتنيست عواملي همانند شخم عميق، عدم کاربري صحيح اراضي کشاورزي، استفاده نادرست ازمنابع آبي و دربرخي مواقع احداث خطوط جادهاي و بهرهبرداري غيرفني ازمعادن و... ،فرسايش خاک را ازحالت طبيعي و معمول خود خارج ساخته و برشدت آن ميافزايد.
با بررسي تاريخچهي کشاورزي در کشورهاي توسعه يافته ميتوان دريافت که در اين کشورها برنامهريزي صحيح در بخش کشاورزي اعمال ميشود و آنها کمبود بودجهي بخش صنعت خويش را ازدرآمدهاي بخش کشاورزي تامين ميکنند، و کشورهايي همانند آمريکا، فرانسه و ژاپن علاوه برخودکفايي دربخش کشاورزي داراي صنعتي توسعه يافته نيزهستند.
ميزان سالانهي فرسايش خاك در جهان 75ميليارد تن است كه سهم ايران از آن بيش از دو ميليارد تن و حدود سه برابر فرسايش خاك در آسيا گزارش شده است.
شايان ذكر است ميزان فرسايش خاك در مناطق شمالى ايران، 15 تا 25 ميليون تن در سال بوده، اين در حالىست كه ميزان سرانهي جنگل در ايران دو دهم هكتار و در جهان هشت دهم هكتار است.
تحقيقات نشان مىدهد انسان مهمترين عامل فرسايش خاك است، بر اساس يافتههاى پژوهشگران، ارزش اقتصادى خسارات سالانهي فرسايش خاك در كشور 10 هزار ميليارد ريال معادل تخريب يك ميليون هكتار زمين كشاورزى برآورد شده است. به گزارش منابع رسمى بخش كشاورزى و آبخيزدارى وزارت جهاد كشاورزى سالانه يك درصد از حجم مخازن سدهاى موجود در كشور با رسوب ناشى از فرسايش خاك پر مى شود؛ زيرا سيل، باعث پيدايي رسوب در مجاري آب است كه نمونه آنرا مي توان در تجميع رسوب و خاك در مخازن سدها مشاهده كرد. هم اكنون مرداب انزلي دستخوش چنين تغيير و تحولاتي شده و رسوبات وارد شده به اين مرداب آن را آلوده كرده است.
ميزان بارندگي در كشور بين 50تا 2هزار ميليمتر گزارش شده است، گفتنيست روند كنونى فرسايش در مناطق جنوبى ايران به دليل نبود پوشش گياهى مناسب و سازندههاى تبخيرى زمين بيش از ساير مناطق در كشور است؛ مناطقي از جمله حوزهي سد كرخه، سد گلستان، سد كارون، دشتياري سيستان و بلوچستان و بخشي از استان فارس از مناطق بحراني فرسايش خاك در کشور هستند.
*راهكارهاي پيشگيري از فرسايش خاك*
1. تقويت پوشش گياهي
2.عدم شخم در جهت شيب در اراضي كشاورزي
3.در مناطقي كه زمين آن هرسال شخم زده ميشود بايد محصولات جايگزين و درختان متناسب با هر منطقه كه نياز به شخم و دخل و تصرف هر ساله نيست كاشته شود
4. تعريف كاربري مناسب براي اراضي زراعي و تقويت پوشش گياهي در مراتع و جنگلها
5. كنترل دام در بيشهزارها و جنگلها ميتواند نقش مؤثري در كاهش فرسايش و كنترل روند صعودي فرسايش خاك داشته باشد
6.تقويت پوشش بيولوژيك و همراه با اقدامات مهندسي و مكانيكي مي تواند بخش عمدهاي از فرسايش را كاهش دهد به نحويكه عمليات مديريتي، تقويت پوشش گياهي و عمليات مهندسي در اندازهي كوچك ميتواند فرسايش خاك را به صفر رساند.
7.رسانهها مي توانند بهعنوان آگاهي دهنده به عموم مردم نقش مهمي داشته باشند
8. از ارزنده ترين اقدامات مبارزه با فرسايش خاک تدوين قانون جامع خاک در کشور است.
*ژنز، ردهبندي و ارزيابي خاک*
خاک محيطي طبيعي براي نگه داري ريشه و تامين رشد گياه و شامل بخشي از پوسته زمين با ترکيبات معدني و آلي تجزيه شده است كه در اثر عوامل مختلفي همانند پستي و بلندي، اقليم، زمان، مواد مادري و موجودات زنده به صورت لايههايي قرار گرفتهاند.
پيدايي خاک علميست که در مورد چگونگي تشکيل و تکامل خاک از مواد مادري و رسوبات بحث كرده و رده بندي خاک بيشتر درپي طبقهبندي کردن اطلاعات بدست آمده از مطالعات خاک است و خاکهاي گوناگون را بهمنظور ايجاد نظم، سازمان دهي کردن اطلاعات و انتقال تکنولوژي درگروههاي گوناگون قرار ميدهد. در ابتدا خاک را بهمنظور پيشبرد اهداف مالياتي همانند خاكهاي پرتوليد و كم توليد طبقهبندي کرده و در دورههاي بعد ويژگيهاي ديگري از جمله نوع مواد مادري موردنظر قرار گرفت تا جاييکه امروزه براي طبقهبندي خاک از ويژگيهاي خود خاک از جمله مورفولوژي(خصوصيات ظاهري) و ژنز استفاده ميکنند.
ارزيابي اراضي، بررسي درجه و ارزش اراضي داراي اهميت بسياري ميباشد بهنحويكه بدون ارزيابي اراضي بهرهگيري از خاکها باعث تخريب اراضي و فرسايش خاک و يا هدر رفتن خاک با پتانسيل توليد بالا مي شود؛ امروزه از روشهاي گوناگوني براي ارزيابي اراضي استفاده ميشود كه در اينباره ميتوان به روشهاي سنجش از راه دور، GIS اشاره كرد که متاسفانه در کشورما استفادهي زيادي از اين روشها نمي شود و متاسفانه هنوز نقشههاي مدون خاک تهيه نشده و از اراضي بدون توجه به پتانسيل آنها استفاده ميشود.
در حال حاضر تغيير کاربري اراضي بدون توجه به ويژگيهاي اراضي باعث ايجاد مشکلات متعددي از جمله مشکلات زيست محيطي ميشود، براي نمونه تبديل اراضي زراعي به مناطق مسکوني و کاهش سطح سبز باعث افزايش دي اکسيد کربن هوا شده که اين امر باعث آلودگي محيط زيست و گرم شدن کره زمين ميشود.
بنابراين بايد تدبيري درجهت تدوين قوانين به منظور جلوگيري از تخريب اراضي باغي و زراعي و تخريب جنگلها انديشيد.
انتهاي پيام
مهندس مجتبي مهربانيان دانشجوي كارشناسي ارشد مهندسي خاكشناسي دانشگاه تهران
خبرنگارمهندسي كشاورزي سرويس مسائل راهبردي خبرگزاري دانشجويان ايران