کاهش فرسایش خاک با پسماندهای شالیکاری و صنعتی/رشد بذر علوفه‌ای بعد از ۶ ماه مالچ پاشی
در حالی که سالانه یک میلیون تن کاه و کلش تولید شده از ۸۳۲ هزار هکتار اراضی شالیکاری گیلان تولید و بعضا سوزانده می‌شوند و پساب کارخانه چوکا وارد رودها و در نهایت دریای خزر می‌شود، محقق دانشگاه آزاد واحد آستارا با استفاده از این پسماندهای صنعتی و کشاورزی مالچ‌های زیستی را عرضه کرد که با انجام تست‌های میدانی خارج از آزمایشگاه نه تنها موفق به تثبیت خاک و مانع از فرسایش آن شد، بلکه در مناطق پالچ پاشی شده، بذر گیاه‌های علوفه‌ای سازگار با محیط نیز رشد کرد.
دکتر رفعت شهماری اردجانی، مجری طرح و عضو هیأت علمی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد آستارا در گفتوگو با ایسنا، با اشاره به دستاوردهای این مطالعات گفت: در این مطالعات که حاصل ۱۰ سال مطالعه با هزینه شخصی بوده، نوعی مالچ بیولوژیکی زیستی با استفاده از پسماند کشاورزی (کاه و کُلش) و همچنین پساب صنعتی (لینگنین) ناشی از فاضلاب صنعتی کارخانه کاغذسازی چوکا برای حفاظت از خاک، جلوگیری از فرسایس رسوب و نیز تثبیت ریزگردها در مناطق غربی کشور تولید شد.
وی با بیان اینکه سالانه مقدار زیادی از تولیدات بخش کشاورزی و صنعتی به صورت ضایعات از چرخه مصرف خارج می‌شود، اظهار کرد: این ضایعات به دلیل نارسایی‌های موجود در سیستم حفظ و نگهداری، تبدیل و توزیع، تولید و مصرف، به صورت ضایعات و دور ریز تبدیل می‌شوند، در حالی که نیمی از این پسماندها، ارگانیک، حیاتی و مفید برای خاک هستند و می‌توان با برگرداندن مجدد آنها به خاک ضمن حفظ ارزش غذایی، زمینه حفاظت خاک را نیز فراهم کرد.
وی تهیه “مالچ ورقه‌ای” از پسماندهای کشاورزی مانند “کاه” و “کُلش” و همچنین “لیگنین” به عنوان پساب صنعتی کارخانجات کاغذسازی را محصول این مطالعات دانست و اظها کرد: هدف از اجرای این طرح “بازیافت و استفاده بهینه از پسماندهای کشاورزی و صنعتی” و “کاهش اثرات مخرب زیست محیطی” و در نهایت “تهیه و ساخت نوعی”مالچ ورقه‌ای” برای کاربرد حفاظت خاک در راستای مهار فرسایش رسوب و ریزگردها بوده است.
شهماری با اشاره به روش اجرای این مطالعات، توضیح داد: برای این منظور این تحقیق برپایه نمونه گیری از “لیگنین” پساب کارخانه کاغذسازی و پسماند کاه و کلش استوار است و پس از آن این پسماندها به محیط آزمایشگاهی برای جداسازی عناصر مفید از مضر و چیپس و مخلوط کردن مواد با هم انتقال یافتند، ماده به دست آمده را جهت شکل گیری و فرم پذیری داخل قالب‌های فلزی وارد کردیم.
مجری طرح با تاکید بر اینکه در این تحقیقات موفق به تولید مالچ ورقه‌ای شدیم، یادآور شد: مالچ به دست آمده از این روش خاصیت چسبندگی بالا، جذب رطوبت زیاد، قابلیت تبدیل شدن به ماده آلی را دارد و از همه مهمتر به عنوان پوشش سطحی در حفاظت از خاک کاربرد دارد.
این عضو هیات علمی دانشگاه آزاد واحد آستارا، مالچ تولیدی را در شکل و فرم‌های “ورقه‌ای”، “بلوکی” و “محلول” دانست که در محیط بیرون از آزمایشگاه مورد تست و ارزیابی قرار گرفته است و اظهار کرد: با استفاده از مواد آلی و پلیمری موجود در کاه و کلش و لیگنین، مالچ ورقه‌ای جهت حفظ خاک تهیه شد. مالچ تولیدشده دارای کاربرد ساده‌ای است و به دلیل ذخیره آب، خاک و افزایش نفوذ آب به عمق خاک می‌تواند به کاهش فرسایش خاک کمک کند، ضمن آنکه امکان کاشت انواع گیاهان در آن وجود دارد.
به گفته وی، مالچ ورقه‌ای تهیه شده در این تحقیق سرشار از مواد آلی و حاصلخیز و مفید برای رشد گیاهان علوفه‌ای و مرتعی است، به طوری که پس از مدتی کوتاه تجزیه و به هوموس خاک تبدیل می‌شود؛ چرا که مواد تشکیل دهنده این مالچ از کاه و کلش (فسفات، پتاس، ازت) و لیگنین (چسبندگی و جذب رطوبت بالا، نیترات و فسفات) سرشار از عناصر مفید برای رشد گیاه و دارای خواص آلی و معدنی است.
این محقق پایداری خاک‌های فرسوده، جلوگیری از حرکت تپه‌های شنی و کاهش فرسایش بادی از رس را از دیگر قابلیت‌های این مالچ زیستی تولید شده عنوان کرد و افرود: با قرار دادن مالچ ورقه‌ای در نقاط فرسایشی از برخورد مستقیم قطرات باران و باد به خاک جلوگیری و مانع گسترش و ادامه روند فرسایش می‌شود، علاوه بر آن پس از تجزیه و هوموسی شدن مالچ، بذرهای سازگار با محیط کم کم شروع به رشد و گسترش خواهند کرد.
شهماری در خصوص دلایل استفاده از کاه و کلش در تولید این محصول فناورانه، گفت: با توجه به وسعت اراضی شالیکاری درگیلان سالانه درحدود ۸۳۲ هزار هکتار از شالیزارهای استان گیلان یک میلیون تن کاه و کلش تولید می‌شود و کاه و کلش، پوسته شلتوک و خرده برنج از محصولات فرعی شالیزارهای استان گیلان به علت ارزش مادی کم پسماند و نیز هزینه بالای حمل و جابجایی آن مبادرت به رها سازی آن در مزارع می‌شود و در برخی نقاط به ویژه شالیزارهای اطراف تالاب انزلی که از زمین‌های باتلاقی‌تری نسبت به بقیه نقاط برخوردار است، اقدام به سوزاندن کاه و کلش در مزارع و حاشیه جاده‌ها می‌شود.
به گفته وی، بسیاری از کشاورزان گیلان تصور می‌کنند با سوزاندن کاه و کلش آفت‌های به جا مانده در ساقه گیاه برنج نظیر کرم ساقه‌خوار در شالیزارها در فصل زراعی سال آتی از بین می‌روند. این در حالی است که مطالعات و تحقیقات کاملا این ادعای شالیکاران را رد می‌کند و کارشناسان می‌گویند با آتش زدن این ساقه و علف‌های حاشیه مزارع بسیاری از میکروارگانیسم‌های مفید خاک نیز نابود خواهند شد.
نمایی از سوزاندن کاه و کلش در مزارع استان گیلان پس از برداشت محصول
مجری طرح از بین رفتن عناصر غذایی، از بین رفتن موجودات زنده مفید مخصوصا کرم خاکی، آلوده شدن هوای تنفسی انسان به گیاهان و موجودات، گرمای زیاد در اثر سوختن کاه و سفت‌تر شدن خاک را از جمله مهمترین معایب سوزاندن کاه و کلش عنوان کرد.
وی با اشاره به چالش‌های زیست محیطی کارخانه چوکا، گفت: تصفیه فاضلاب و بازیافت پساب صنعتی این کارخانه تا کنون از طریق یک کانال بتنی وارد رودخانه “اردجان” شده و پس از طی مسافت حدود ۵ کیلومتر به دریای خزر می‌ریزد. جدای از پیامدهای زیست محیطی که پساب صنعتی کارخانه در مسیر از خود به جا می گذارد، اهمیت عناصر و مواد معدنی محلول در پساب (لیگنین) برای محیط زیست به ویژه خاک انگیزه انجام این تحقیق شده است.
وی آلاینده‌های اصلی فاضلاب صنایع کاغذسازی را مواد آلی معلق، رنگ و جامدات غیر آلی و مواد هیومیک دانست و ادامه داد: اما بخش بزرگتری از این فاضلاب‌ها به صورت محلول در آب و حاوی موادی با ساختاری حلقوی به نام “لیگنین” است. لیگنین یک پلیمر شاخه شاخهٔ ساخته شده از واحدهای مولکولی پلی پروپان است که به شکل آمورف و مخلوط با هولوسلولز در نباتات به صورت لایه‌ای دور سلولز را فرا گرفته است.
بطری سمت راست لیگنین رسوب شده فاضلاب و بطری سمت چپ فاضلاب کارخانه چوکا
عضو هیات علمی دانشگاه آزاد واحد آستارا با تاکید بر اینکه این ماده تقریباً دارای قابلیت تصفیه بیولوژیکی متوسط به پائین است، خاطر نشان کرد: از این رو پساب کارخانه کاغذسازی چوکا با دبی روزانه ۱۵هزار لیتر در ۲۴ ساعت در طی مدت حدود ۴۰ سال اثرات زیست محیطی زیادی را برای زمین‌های پیرامونی خود به جا گذاشته است.
وی با اشاره به اهمیت حفاظت و نگهداری از خاک، با تاکید بر اینکه خاک به عنوان یکی از عناصر چهارگانه در سطح کره زمین که توان تولید انبوه محصولات کشاورزی را دارد، بسیار با اهمیت است، گفت: ولی متاسفانه بهای آن را با نابودی و فرسایش و از بین رفتن خود می‌پردازیم و در این میان یکی از روش‌های حفاظت خاک، ایجاد پوشش سطحی(مالچ) در نقاط فرسایشی و تقویت عامل حفاظتی است؛ چرا که پوشش گیاهی بارزترین عامل حفاظتی در طبیعت به حساب می‌آید.
شهماری به بیان اجرای تست‌های میدانی این محصول پرداخت و گفت: به منظور تایید صحت و سقم نیازمند تست و آزمایش ماده تولیدی (مالچ بیولوژیکی) در محیط خارج از آزمایشگاه بودیم که به همین علت یکی از نقاط آسیب پذیر در بالا دست، سرچشمه‌های حوضه آبخیز “شفارود” شهرستان “رضوانشهر” استان گیلان انتخاب و تست اولیه با موفقیت بر روی نقاط فرسایش انجام شد.
وی با بیان اینکه زمان قرار دادن مالچ در نقاط فرسایشی در مناطق مختلف کشور متفاوت است و وابسته به عواملی مانند پایان فصل سرما، شروع فصل گرم، مقدار رطوبت و درجه حرارت است، یادآور شد: بر اساس بررسی‌های انجام شده در منطقه شمال غرب گیلان، بهترین زمان برای قرار دادن مالچ بر روی زمین آخر شهریور تا ۱۵ مهر ماه بوده است و نتایج نشان داد که با توجه به مواد تشکیل دهنده مالچ بیولوژیک تولید شده، در مدت حدود ۶ ماه (از مهر تا اسفند) در شرایط آب و هوای منطقه (برف و باران) مالچ تجزیه و تبدیل به هوموس شد و پس از تجزیه مالچ در طول ۶ ماه و شروع فصل گرما (اوایل بهار) بذرهای داخل مالچ شروع به جوانه زدن کردند.
جوانه زنی بذر روی مالچ بیولوژیکی ساخته شده
شهماری در خصوص نحوه رشد بذرهای داخل مالچ‌های اعمال شده در محیط، گفت: در لایه وسطی این مالچ مقداری از بذرهای گیاهان علوفه‌ای سازگار با محیط قرار داده شد و پس از اعمال مالچ در نقاط فرسایشی، این پوشش در مدت زمان حدود ۶ ماه به دلیل شرایط خاص محیطی و تابش مستقیم نور خورشید و ضربات باران و برف، تجزیه و تبدیل به کمپوست شد و در این مرحله بذرهای داخل آن شروع به جوانه زدن و رشد کردند.
مجری طرح خاطر نشان کرد: لیگنین حاصل از پساب کارخانه چوکا به شکل مایع است و در صورت نیاز می‌توان به صورت خمیری تبدیل کرد و در مقابل پسماند کاه و کلش را به صورت ریز دانه درآورد و از مخلوط این دو، محلول مالچ بیولوژیک، تهیه و استفاده کرد. خاصیت الکترواستاتیکی و چسبندگی بالای لیگنین در کنار کاه و کلش که سرشار از عناصر مفید چون “پتاس”، “فسفات” و “ازت” برای رشد و نموگیاه موثر است.
وی اضافه کرد: همین ویژگی منحصر به فرد محلول مالچ بیولوژیک کافی است تا بتوان با این محصول دانش بنیان از معضلات و آلام مناطقی که با مشکل ریزگردها و گردو غبار که شرایط زندگی را نه برای انسان و تمامی موجودات زنده گیاهی و جانوری غیر قابل تحمل کرده است، کاست.
به گفته این محقق با استفاده از ماشین آلاتی که کار پاشش مالچ نفتی را در مناطق جنوبی انجام می‌دهند، می‌توان از این محلول بر روی تپه‌های ماسه‌ای جهت چسباندن ذرات و رس استفاده کرد.
پاشش مالچ بیولوژیکی با استفاده از ماشین‌آلاتی که برای پاشیدن مالچ نفتی استفاده می‌شود
مجری طرح خاطر نشان کرد: نتایج این تحقیقات به شماره ۸۹۵۷۹ ثبت اختراع شده است و هدف از انجام این تحقیق امکان استفاده از پسماندهای کشاورزی (کاه و کلش) و پساب صنعتی (لیگنین) برای تهیه و ساخت “مالچ ورقه ای” سازگار با محیط ز یست جهت حفاظت و مبارزه با فرسایش خاک بوده است.
به گزارش ایسنا، به پوشش سبک و نرم سطح خاک، مالچ یا خاک پوش می‌گویند و این پوشش می‌تواند لایه‌ای از کاه و کلش، خاک اره، خاک برگ، ورقهٔ پلاستیکی و بسیاری مواد دیگر باشد. این پوشش خاک و ریشهٔ گیاه کاشته شده را از آسیب باران، سله‌بندی، یخبندان، تبخیر و فرسایش محافظت می‌کند. کاربرد مالچ‌ها موضوع جدیدی نیست، در واقع کاشف اصلی این روش خود طبیعت است؛ چرا که در جنگل برگ‌ها از درختان بزرگ جدا شده و به زمین می‌افتند و به همراه دیگر بقایای گیاهی به مالچ (خاک پوش) و سپس کمپوست تبدیل می‌شوند و این پوشش به عنوان لباس زمین خواهد بود و با تشکیل یک لایه طبیعی روی سطح خاک، از گیاه در برابر سرما و خشکی محافظت خواهد کرد.
از جمله مهمترین مزیت‌های مالچ می‌توان به مواردی چون جلوگیری از تبخیر رطوبت خاک به مقدار قابل توجه، حذف و کاهش رشد علف های هرز، حفظ زه کشی خاک، کمک به افزایش رطوبت هوا، سهولت عملیات کاشت، داشت و برداشت، انتقال تدریجی عناصر و مواد آلی موجود در مالچ به خاک، کمک به پایداری میکروارگانیسم‌های مفید خاک و جلوگیری از فرسایش خاک ناشی از بارندگی، جلوگیری از یخ زدگی ریشه گیاه و سهولت هوادهی به خاک اشاره کرد.
