مقدمه
برنج (Oryza sativa L.)، بعد از گندم مهمترین محصول زراعی و غذای بیش از نیمی از مردم جهان است (15). سطح زیر کشت برنج بعد از گندم بوده ولی از نظر کالری تولیدی از سایر غلات بیشتر می باشد (17). استان مازندران با 237 هزار هکتار سطح زیر کشت برنج، مقام اول را در کشور به خود اختصاص داده است. این اراضی با 5/4 تن شلتوک در هکتار 44 درصد از کل تولید کشور را دارا می باشند. ارقام محلی 136 هزار هکتار و ارقام پرمحصول 101 هزار هکتار از اراضی را به خود اختصاص داده که عمدتاً طارم و ندا می باشد (15). نیاز ارقام مختلف برنج به عناصر غذایی متنوع بوده و با کم و بیش تفاوتهایی به بیش از 16 عنصر غذایی نیازمند است. لذا با عنایت به توان پتانسیل حاصلخیزی خاکهای شالیزاری، کسری این عناصر به نسبتی که مورد نیاز برنج می باشد بایستی در اختیار گیاه برنج گذاشته شود (17).
در ایران نیز مانند بسیاری از کشورهای در حال پیشرفت که با افزایش جمعیت مواجه اند ضرورت دارد که به توسعه بخش کشاورزی بیش از پیش توجه شود زیرا بایستی برای تأمین مواد غذائی و ارتقاء کیفیت آنها، ظرفیت تولید تا حد قابل توجهی افزایش یابد. این امر پس از بهبود و ارتقاء امر سرمایه گذاری در بخش کشاورزی با اصلاح روشهای به نژادی و به زراعی و استفاده از نهاده های کشاورزی امکان پذیر است. دستیابی به افزایش بازدهی به روشهای مختلف امکان پذیر می گردد که ساده ترین راه آن استفاده بهینه از کودها در خاک می باشد (16). به عبارت دیگر مصرف بهینه کود به عنوان یکی از عوامل محدود کننده، نقش کلیدی در افزایش عملکرد برنج ایفاء می کند (17).
علی رغم آن که استفاده از کودهای شیمیائی در سه دهه گذشته مؤفقیت های چشمگیری را در افزایش محصولات کشاورزی مخصوصاً برنج داشته ولی، به دلیل عدم رعایت مصرف بهینه کود و نیز عدم توجه به مسائل زیست محیطی، تداوم مصرف نامتعادل کودها اثرات تخریبی بر جای گذاشته است که از جمله این اثرات سوء، تجمع نیترات در آبهای زیرزمینی و تجمع کادمیم در خاکهای شالیزاری و دانه برنج می باشد (16).
بررسی میانگین مصرف کود های شیمیائی در جهان نشان می دهد که نسبت مصرف نیتروژن (N)، فسفر (P2O5) و پتاسیم (K2O) به ترتیب برابر 100، 50 و 40 می باشد در حالی که این نسبت در ایران در سال 70، برابر 100، 110 و 3 بوده و در سال 78 در اثر تلاش برای بهینه سازی مصرف کود به 100، 50، 20 بعلاوه 2 درصد کودهای محتوی عناصر ریزمغذی تغییر یافته است. از طرفی میانگین مصرف کودهای اوره و فسفات در اوایل دهه 70 به ترتیب برای استان مازندران 117 و 155 و برای استان گیلان 131 و 80 کیلوگرم در هکتار در اراضی شالیزار برآورد شده است (17).
ارقام ذکر شده بیانگر این است که در ایران مصرف نامتعادل کودهای شیمیائی و عدم استفاده بهینه از آنها به دلیل رایج نبودن آزمون خاک و تجزیه گیاه از عواملی هستند که در آلودگی محیط زیست نقش دارند (16). با توجه به مراتب فوق، تمرکز بر افزایش تولید در واحد سطح مهمترین راهبرد کشور در امر کشاورزی می باشد تا کلیه عوامل مؤثر در تولید بکار گرفته شود. در بیانیه جهانی غذا، حاصلخیزی خاک به عنوان کلید امنیت غذایی و کشاورزی پایدار عنوان گردیده و مطالعات فائو و محققین مؤسسه تحقیقات خاک و آب نشان داده است که در برنامه کودی تا 60 درصد افزایش تولید در اثر مصرف بهینه کود بوده است (3 و 6). لیکن در کنار تجربه های حاصله برای تحقق پایداری حاصلخیزی خاک و مصرف بهینه کود، از هم اکنون بایستی تدابیری اندیشیده شود تا در آینده بتوان ضمن حفظ محیط زیست و پایداری تولیدات کشاورزی، نیاز غذایی جمعیت رو به افزایش را بطور کمی و کیفی تأمین نمود (3، 6 و 7). با رعایت اصول صحیح مصرف کود می توان به افزایش عملکرد در واحد سطح، بهبود کیفیت، غنی سازی، تولید بذرهای قوی از نظر جوانه زنی و رشد اولیه برنج، افزایش استحکام و در نتیجه کاهش مصرف سموم شیمیائی، افزایش مقاومت برنج در برابر آفات و بیماریها، زودرسی برنج، کاهش آلودگی منابع آبی و خاکی و بهبود سطح سلامت جامعه دست یافت (17).
اثرات اقتصادی مصرف کود
کود یکی از مهمترین عوامل تولید محصول برنج است. استفاده از کود از سال 1900 میلادی به بعد، موجب افزایش محصول در جهان گردیده و کشور ژاپن از جمله کشورهایی است که از کود نهایت استفاده را می نماید. کود قادر است به میزان محصول بیفزاید ولی این افزایش محصول تابع عواملی از قبیل نحوه مصرف کود، مقدار مصرف، شرایط اقلیمی و اکولوژیکی خواهد بود. همانطور که کود باعث بالا رفتن میزان محصول می شود ولی استفاده بیش از اندازه توصیه شده و نیز کاشت ارقامی که پاسخ مثبت به معرفی کود نمی دهند، هر کدام از این عوامل به ترتیب 20 تا 50 درصد و 20 تا 40 درصد می تواند در کاهش محصول مؤثر باشند (1).
در برنجکاریهای مازندران در شرایط معین و متداول سایر عوامل (نوع رقم، مقدار آب، ... ) افزایش تولید ناشی از مصرف کود می تواند طیفی از صفر تا 100 درصد را شامل گردد. دو نکته مهم در مصرف کود که باید مورد توجه قرار گیرد مصرف مقادیر مناسب کود بر اساس درجه حاصلخیزی خاک و مصرف متعاذل کود می باشد (10). به عبارت دیگر مصرف بهینه کود در گرو مصرف کارآمد (دارای راندمان بالای استفاده از کود) و مصرف متعادل (تأمین نیاز تمامی عناصر غذایی مورد نیاز گیاه) آن می باشد (6). بنابراین با تنظیم مقدار مصرف کود بر اساس نیاز گیاه (نوع رقم)، آزمون خاک و افزایش راندمان مصرف کود (کاهش مصرف کودهای شیمیائی) بدون کاهش عملکرد در واحد سطح می توان در کل هزینه تولید، صرفه جوئی نمود.
عناصر غذائی مورد نیاز برنج
برنج برای رشد و نمو نیاز به کربن، اکسیژن، هیدروژن، ازت، فسفر، پتاس، گوگرد، کلسیم، منیزیم، منگنز، روی، آهن، مس، بر، کلر، سیلیس و ... دارد. سه عنصر کربن، اکسیژن و هیدروژن از طریق آب و هوا تأمین می گردد و عناصر معدنی دیگر از طریق خاک توسط گیاه جذب شده و به مصرف می رسد که غالباً مقادیر جذب شده از خاک برای رشد مناسب گیاه کافی نبوده و به همین منظور باید از کود استفاده شود (7). از بین عواملی که در تولید مؤثرند، افزایش عملکرد ناشی از مصرف کود بطور متوسط حدود 25 درصد می باشد و این نشان دهنده اهمیت فراوان کود در افزایش تولید برنج است (10).
1- عناصر غذائی پرمصرف
1-1- ازت و نقش آن در برنج
ازت پرمصرف ترین عنصر مورد نیاز برنج است (10). بعلاوه این عنصر مهمترین نهاده تولید و محدود کننده ترین عنصر غذائی در تولید برنج در گستره جهانی محسوب می شود (12). به ازای تولید هر تن دانه (شلتوک) بایستی 20 کیلوگرم ازت جذب گیاه شده باشد (10)، از طرفی نیاز برنج به دیگر عناصر غذائی پرمصرف (ماکرو) عمدتاً به عرضه و فراهمی ازت بستگی دارد (23). هنگامی که ازت کافی در اختیار گیاه قرار گیرد، نیاز به دیگر عناصر غذائی اصلی مثل فسفر و پتاسیم افزایش می یابد (20). این عنصر به رشد سریع گیاه (افزایش ارتفاع و تعداد پنجه)، افزایش اندازه برگ، تعداد دانه در خوشه، درصد دانه های پر در هر خوشه، مقدار پروتئین دانه (20) و وزن هزار دانه (10) کمک می نماید. بنابراین ازت تمامی مشخصه های مؤثر بر عملکرد را تحت تأثیر قرار می دهد (20).
افزایش راندمان کود ازته
یکی از تنگناهای کلیدی در مدیریت مصرف کودها در همه محصولات زراعی و از جمله برنج با سیستم آبیاری ویژه (غرقاب دائم) راندمان مصرف پائین عناصر غذایی بویژه ازت می باشد (12). در ایران کود اوره، یکی از منابع مهم تأمین ازت برنج به حساب می آید و در شالیزارهای مازندران، مقدار مصرف این کود حدود 74 هزار تن می باشد. برای کاهش هزینه تولید شایسته است که اقداماتی در راستای افزایش راندمان مصرف صورت گیرد که در همین راستا می توان گامی در جهت کاهش آلودگی محیط زیست نیز برداشت (17).
تحقیقات نشان داده است که تلفات ازت در برنج توسط آبهای زیرزمینی، روان آب سطحی، نیترات شویی و عمدتاً از طریق تصعید نیترات (NH3) اتفاق می افتد (17) و این امر موجب کاهش راندمان مصرف ازته در برنج می شود بطوریکه بیشتر کود اوره مصرف شده در خاکهای شالیزاری از دسترس گیاه خارج شده و در بهترین شرایط مدیریت مصرف، راندمان مصرف آن حداکثر تا حدود 40 درصد می رسد (12).
در اینجا به چند روش جهت افزایش راندمان مصرف کود ازته و کاهش تلفات آن اشاره می گردد:
1- همزمان کردن عرضه ازت قابل جذب خاک و کود مصرف شده با نیاز ازته محصول، تطبیق زمان عرضه ازت با زمان نیاز گیاه به ازت باعث حداکثر شدن راندمان مصرف این عنصر و کاهش آلودگی نیتراتی منابع آب می شود (21). در حال حاضر بسیاری از شالیکاران کودهای ازته را به یکباره قبل از کاشت و یا در فواصل زمانی ثابت بدون در نظر گرفتن نوع رقم (به خصوص از نظر طول دوره رویش) و تغییرات فصلی (شرایط آب و هوایی) مصرف می کنند که عمدتاً مصادف با مراحل حساس فیزیولوژیکی رشد گیاه نیست. با در نظر گرفتن تمامی نکات فوق ممکن است کشاورزان کود ازته را بسیار زودتر، هنگامی که گیاه به آن نیاز ندارد و یا بسیار دیرتر، از زمانی که گیاه به آن نیاز دارد، مصرف کنند (12). با توجه به موارد ذکر شده، بهترین کود نیتروژنی برای شالیزارهای کشور با عنایت به حجم بالای آب مصرفی، اوره با پوشش گوگردی (Sulfur Coated Urea ) است. آزادسازی نیتروژن از این کود خیلی کند و بطئی بوده به نحوی که اگر این کود در داخل آب نگهداری شود، طی 7 روز کمتر از 25 درصد نیتروژن موجود در آن آزاد می گردد بنابراین بازیافت این کود توسط بوته های برنج افزایش یافته و آلودگی آبهای زیرزمینی به نیترات نیز به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد (14).
2- تعیین فرمول کودی ازته برای ارقام مختلف برنج بر حسب ظرفیت تأمین ازته خاک و تنظیم تقسیط کود ازته بر اساس ظرفیت تأمین ازته خاک، بطور کلی مصرف تقسیطی کودهای ازته برای افزایش راندمان آن بخصوص در شرایط شالیزاری یکی از روشهای افزایش راندمان مصرف کود ازته می باشد (12). تحقیقات نشان می دهد که تقسیط 200 کیلوگرم اوره در هکتار با تقسیط در 4-3 مرحله برای ارقام پرمحصول عملکرد بیشتری نسبت به مصرف 300 کیلوگرم اوره در هکتارخواهد داشت (فلاح و هاشمی، 1382). بعلاوه مصرف دو سوم ازت توصیه شده در مرحله نشاء کاری و یک سوم باقیمانده در مرحله غلاف دهی، راندمان بازیافت ازت بالاتری (51 درصد) در مقایسه با مصرف تمامی کود ازته در مرحله نشاء کاری (38 درصد) یا مصرف سرک کود ازته در مرحله پنجه زنی (32 درصد) داشته است (12).