گیاخاک چیست و چگونه تشکیل می شود؟ — فایده و اهمیت در کشاورزی

گیاخاک، «هوموس» (Humus) یا کود سبز ماده‌ای بی‌شکل و تیره‌رنگ است که با تجزیه بخش‌های مرده یا فاسد شده موجودات زنده به‌وسیله باکتری‌ها به وجود می‌آید. گیاخاک لایه سطحی خاک را تشکیل می‌دهد و غنی از رطوبت، اکسیژن، عناصر فلزی و مولکول‌های آلی است. در این مطلب خواهیم دید گیاخاک چیست و چگونه تشکیل می‌شود و همچنین، اهمیت آن در کشاورزی را توضیح می‌دهیم.

گیاخاک چیست ؟

گیاخاک یا هوموس، ترکیبی آلی و تیره‌رنگ است که پس تجزیه کامل بقایای جانوران و گیاهان در خاک به وجود می‌آید. این ماده عناصر لازم برای رشد گیاهان را فراهم می‌کند. ترکیب گیاخاک معمولا از ۶۰٪ کربن، ۶٪ نیتروژن و مقدار کمی فسفر و گوگرد تشکیل می‌شود. این بخش از خاک اکوسیستم پویایی از قارچ‌ها و حشرات دارد و میلیون‌ها میکروب موجود در آن به تجزیه ماده آلی و ادامه یافتن زنجیره‌های غذایی کمک فراوانی می‌کنند.

گیاخاک چگونه تشکیل می‌شود ؟

تشکیل گیاخاک یکی از ۵ مرحله تجزیه مواد آلی به‌وسیله تجزیه‌کنندگان شبکه غذایی است. باکتری‌ها، نماتدها و قارچ‌ها ازجمله موجودات تجزیه‌کننده هستند که ترکیبات آلی اجساد حیوانات و بخش‌های مرده گیاهان را به‌وسیله تجزیه بی‌هوازی و تخمیر به عناصر معدنی خاک تبدیل می‌کنند. در تشکیل گیاخاک، ترکیبات پیچیده آلی به پلیمرهای آلی پایدار تبدیل می‌شوند که در طولانی‌مدت، مواد غذایی خاک را تامین می‌کنند. گیاخاک در دو مرحله تشکیل می‌شود.

• «معدنی شدن» (Mineralization): تجزیه باقی‌مانده‌های گیاهی و جانوری، مواد معدنی در محیط اطراف آزاد می‌کند. این مواد به‌وسیله ریشه گیاه جذب و در فرایندهای سلولی استفاده می‌شوند.
• «تشکیل گیاخاک» (Humification): سایر مواد آلی باقی‌مانده به‌وسیله قارچ‌ها، باکتری‌ها، کرم خاکی و بندپایان به پلیمرهای پایداری تبدیل می‌شوند که ماده آلی هوموس را می‌سازند.

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم در فرادرس

کلیک کنید

در تشکیل گیاخاک باید نکات زیر را در نظر داشت.

• بقایای گیاهان با واکنش‌های اکسایشی متوالی تجزیه می‌شوند. اکسیژن این فرایندها، از اکسیژن موجود در آب‌های زیرزمینی تامین می‌شود.
• لیگنین و دیگر ترکیبات موجود در سلول‌های گیاهی به‌وسیله قارچ‌ها و سایر میکروب‌ها به گیاخاک تبدیل می‌شوند.
• سلولز و همی‌سلولز به گیاخاک تبدیل می‌شوند.
• پلی‌ساکاریدها و سایر کربوهیدرات‌های پیچیده به مولکول‌های اولیه تبدیل می‌شوند.
• ویژگی‌های آب‌و‌هوایی در تشکیل گیاخاک تغییر ایجاد می‌کنند.
• حرکت کرم‌ها در خاک، سرعت تشکیل گیاخاک را افزایش می‌دهد.

تجزیه بی‌هوازی گیاخاک چیست ؟

تجزیه بی‌هوازی، فرایندی است که در آن مجموعه‌ای از موجودات همزیست، مواد آلی را بدون مصرف اکسیژن به گازهای زیستی، مواد غذایی و قطعات سلولی بسیار ریز تبدیل می‌کنند.

اهمیت گیاخاک در کشاورزی

گیاخاک مواد غذایی مفیدی دارد که برای تولید محصولات کشاورزی ضروری است. نیتروژن یکی از این ترکیبات ضروری است که بخش قابل توجهی از ترکیبات گیاخاک را به خود اختصاص می‌دهد. علاوه بر عناصر مفید خاک، هوموس منافذ موجود در خاک را افزایش می‌دهد، در این شرایط آب و اکسیژن راحت‌تر بین ذرات حرکت می‌کنند و به ریشه گیاه می‌رسند. بهترین خاک برای کشاورزی، خاک حاصلخیزی است که گیاخاک دارد. ۸ دلیل زیر اهمیت گیاخاک در کشاورزی را نشان می‌دهد.

1. تامین مواد غذایی: نیتروژن، گوگرد و فسفر حاصل از تجزیه مواد آلی خاک به رشد گیاه، تولید اسیدهای آمینه، تشکیل رنگدانه آنتوسیانین و کلروفیل کمک می‌کند.
2. افزایش ظرفیت حفظ آب: وجود گیاخاک ظرفیت خاک برای نگه‌داری آب را افزایش می‌دهد. این ترکیب مثل اسفنج عمل می‌کند و تا۹۰٪ وزن خود آب نگه می‌دارد.
3. به هم چسبیدن خاک: ترکیبات آلی گیاخاک، سبب به هم چسبیدن ذرات خاک می‌شوند و منافذی برای عبور اکسیژن در خاک ایجاد می‌کند.
4. جلوگیری از فرسایش خاک: گیاخاک به چند روش از فرسایش خاک جلوگیری می‌کند.
   1. نفوذ آب به اعماق خاک را افزایش می‌دهد و از فرسایش سطحی به‌وسیله جریان آب جلوگیری می‌کند.
   2. به هم چسبیدن ذرات خاک و محصولات کشاورزی، فرسایش آن به‌وسیله باد را کاهش می‌دهد.
5. تنظیم pH خاک: یکی از عوامل موثر در رشد گیاهان pH خاک است و باکتری‌های تولیدکننده گیاخاک این pH را تنظیم می‌کنند. pH قلیایی خاک، برداشت آهن، مس و pH‌های اسیدی دریافت سایر عناصر ضروری برای رشد گیاه را محدود می‌کند. ترکیبات آلی و یون‌های فلزی موجود در گیاخاک به تثبیت pH خاک کمک فراوانی می‌کند.
6. تقویت خاک: گیاخاک ویژگی خاک را تغییر می‌دهد و آن را برای کشاورزی آماده می‌کند. برای مثال ظرفیت نگهداری آب در خاک رس زیاد، اما نفوذ آب به این خاک کم است. با اضافه کردن گیاخاک می‌توان ویژگی‌های خاک را تغییر داد و برای کشاورزی آماده کرد.
7. افزایش تبادل کاتیون‌ها: ساختار کلوئیدی گیاخاک، توانایی تبادل و نگهداری کاتیون‌ها ازجمله منیزیوم و کلسیم را در این خاک افزایش می‌دهد.
8. افزایش دمای خاک: رنگ قهوه‌ای یا مشکی گیاخاک، سبب می‌شود خاک، گرما را بیشتر نگه دارد.

تاثیر گیاخاک بر خاک های مختلف

اضافه کردن گیاخاک به خاک‌های رسی، شنی و غیرحاصلخیز، ویژگی‌های ساختاری این خاک‌ها را برای رشد گیاهان بهبود می‌دهد.

• خاک شنی: حفره‌های موجود در خاک شنی بسیار بزرگ است و هوادهی مناسبی برای گیاه ایجاد می‌کند. در این خاک آب به سرعت به لایه‌های زیری نفوذ می‌کند اما به سرعت تبخیر می‌شود. همچنین، ترکیبات محلول در آب قبل از اینکه ریشه گیاه آن‌ها را جذب کند به لایه‌های زیری شسته می‌شوند. گیاخاک مثل اسفنجی در خاک شنی، آب و عناصر مورد نیاز را در دسترس نگه‌ می‌دارد.
• خاک رسی: ذرات خاک رس بسیار به هم فشرده هستند و فضای کمی برای عبور آب، عناصر محلول در آن و هوادهی به ریشه گیاه دارند. این خاک آب را برای مدت طولانی نگه می‌دارد که این ویژگی سبب پوسیدن ریشه گیاه می‌شود. اضافه شدن گیاخاک، فاصله بین ذرات رس را افزایش می‌دهد و حرکت آب و هوا در خاک را تسهیل می‌کند.
• خاک غیرحاصلخیز: حاصلخیزی خاک بر اثر کشت متوالی محصولات کشاورزی و کاهش گیاخاک، به مرور زمان کاهش می‌یابد. استفاده از کودهای شیمیایی، مواد غذایی مورد نیاز برای رشد گیاه را فراهم می‌کند اما میکروارگانیسم‌های موجود در آن را جبران نمی‌کند. اضافه کرن سالیانه گیاخاک به خاک زمین‌های کشاورزی محیطی مناسب برای رشد میکروارگانیسم‌ها و حفظ چرخه طبیعی مواد می‌شود.

کمپوست چیست ؟

کمپوست ترکیبی است که مثل گیاخاک از تجزیه ترکیبات آلی به وجود می‌آید و معمولا از باقی‌مانده غذای انسان و دورریزهای کشاورزی تولید می‌شود. برای مثال پوست میوه‌ها یا برگ‌های دور گیاهان که هنوز کامل تجزیه نشده‌اند، کمپوست را تشکیل می‌دهند.

تهیه کمپوست به کمک کرم خاکی

«تهیه کمپوست به کمک کرم خاکی» (Vermicomposting) یکی از روش‌های تولید کمپوست در کشاورزی و باغبانی اضافه کردن کرم‌های خاکی به مخلوطی از باقی‌ماندهای گیاهی و میوه‌ها است. پس از چند هفته کرم‌ها از ظرف خارج می‌شوند و از مواد تجزیه شده را می‌توان برای افزایش حاصلخیزی خاک استفاده کرد.

تفاوت کمپوست و گیاخاک چیست ؟

گیاخاک و کمپوست هر دو از ترکیبات آلی تشکیل می‌شوند و عناصر لازم برای رشد گیاهان در آن‌ها فراوان است. تفاوت این دو ماده در میزان تجزیه مواد در آن‌ها است. ترکیبات آلی موجود در گیاخاک به طور کامل تجزیه و پلیمرهای زیستی تبدیل شده‌اند و تشکیل کمپوست، مرحله قبل از تشکیل گیاخاک است.

تفاوت گیاخاک و کودهای شیمیایی

کودهای شیمیایی عناصر حیاتی برای رشد گیاه ازجمله فسفر، نیتروژن و پتاسیم را فراهم می‌کنند اما میکروارگانیسم‌های موجود در گیاخاک را ندارند. به همین دلیل استفاده زیاد از این کودها چرخه مواد در طبیعت را مختل می‌کند.

تفاوت کود حیوانی با گیاخاک چیست ؟

«کود حیوانی» (Manure) مثل گیاخاک ماده‌ای آلی است با این تفاوت که از مدفوع جانوران تولید می‌شود. نیتروژن، پتاسیم و فسفر موجود در مواد غذایی از راه مدفوع دفع می‌شوند و با استفاده از آن می‌توان حاصلخیزی خاک کشاورزی را افزایش داد. غلظت عناصر ضروری رشد گیاه در این نوع کود از کودهای شیمیایی کمتر است و مقدار بیشتری از آن باید به خاک اضافه شود.

عوامل موثر بر میزان گیاخاک چیست‌ ؟

افزایش فرسایش خاک به دلیل تغییرات آب و هوایی، خشکسالی، باران‌های شدید و از بین رفتن جنگل‌ها در سال‌های اخیر، سرعت تشکیل گیاخاک نسبت به گذشته و میزان خاک حاصلخیر و مناسب برای کشاورزی را کاهش داده است. همچنین عوامل دیگری در کاهش گیاخاک نقش دارند.

• کشاورزی تک‌محصولی یکی دیگر از عواملی است که گیاخاک در دسترس را کاهش می‌دهد.
• استفاده از مواد شیمیایی ازجمله آفت‌کش‌ها در کشاورزی، اکوسیستم گیاخاک را تغییر می‌دهد.

انواع گیاخاک چیست ؟

گیاخاک بر اساس میزان ترکیب شدن آن با خاک معدنی، میکروب‌هایی که در تشکیل آن نقش دارند و گیاهی که از آن به وجود می‌آید، به سه دسته تقسیم می‌شود.

•  «گیاخاک خام» (Mor Humus): گیاخاک خام در خاک‌هایی به وجود می‌آید که تعداد میکروب‌های آن کم است. این گیاخاک در سطحی‌ترین لایه خاک تولید می‌شود. زیر این لایه، لایه‌ای از خاک معدنی قرار دارد. قارچ‌ها و بندپایان بیشترین میکروارگانیسم‌های این گیاخاک هستند. این گیاخاک اسیدی از ترکیبات اصلی خاک جنگل‌های سردسیری و ارتفاعات با درختان سوزنی است.
• «گیاخاک شیرین» (Mull Humus): این گیاخاک از ترکیبات اصلی خاک در جنگل‌های گرمسیری و مرطوب است. گیاخاک شیرین، منافذ زیادی دارد و به سرعت با خاک معدنی ترکیب می‌شود. به همین دلیل گیاخاک و خاک معدنی در این مناطق دو لایه مجزا نیستند. باکتری‌ها، کرم‌های خاکی و حشرات بزرگ در این خاک فراوان است و pH قلیایی دارد.
• «گیاخاک کامل» (Moder Humus): این گیاخاک بین گیاخاک خام و شیرین قرار دارد. ویژگی تمایزی این گیاخاک، مقدار زیاد مدفوع بندپایان در آن است به همین دلیل گیاخاک حشرات نیز نام دارد. مدفوع بندپایان، بقایای گیاهی و ذرات معدنی را به هم می‌چسباند و ساختاری شبکه‌ای به وجود می‌آورد. ترکیبات آلی این گیاخاک از گیاخاک شیرین بیشتر است اما اندازه آن با مواد معدنی ترکیب نمی‌شود.

معایب استفاده از گیاخاک چیست ؟

در کنار فواید بسیاری که گیاخاک برای گیاهان و محصولات کشاورزی دارد، دو عامل، استفاده از این کود را محدود می‌کند.

• قیمت بالا: قیمت این کودها نسبت به کودهای شیمیایی بیشتر است.
• زمان‌بر بودن اثر: برای این‌که گیاه بتواند بعضی از ترکیبات موجود در این کودها را جذب کند، نیاز است که این ترکیبات به‌وسیله میکروب‌های خاک تجزیه شوند. به همین دلیل زمان بیشتری برای بهبود شرایط خاک و افزایش بازده محصولات کشاورزی نیاز دارد.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه ششم در فرادرس

کلیک کنید

سوالات متداول پیرامون گیاخاک

در این بخش به تعدادی از سوالات متداول در مورد گیاخاک و اهمیت آن در کشاورزی پاسخ می‌دهیم.

گیاخاک چه اهمیتی دارد؟

گیاخاگ سرشار مواد غذایی است و کمک می‌کند چرخه طبیعی مواد در طبیعت حفظ شود و گیاه مواد غذایی مورد نیاز خود را به‌راحتی در اختیار داشته باشد. فرسایش خاک را کاهش می‌دهد چون رشد گیاهان در خاک از فرسایش آن به‌وسیله باد و باران‌های شدید جلوگیری می‌کند. همچنین از آلودگی آب با عناصری مثل کربن جلوگیری می‌کند.

کدام خاک برای کشاورزی مناسب تر است ؟

بهترین خاک برای کشاورزی، خاکی با گیاخاک کافی است که مواد غذایی لازم برای رشد گیاه را فراهم می‌کند و منافذ بین ذرات آن فضای کافی برای عبور آب و هوا به وجود می‌آورد. خاک باغچه، از این نوع خاک است.

کدام خاک آب بیشتری در خود نگه می دارد ؟

خاک رس، ذرات به هم فشرده‌ای دارد که آب را برای مدت طولانی در خو.د نگه می‌دارد.