کودهای نیتروژن: چرا و چگونه به‌صورت پایدار استفاده کنیم 

مقدمه

کودهای نیتروژن به یکی از ابزارهای ضروری در دست کشاورزان مدرن تبدیل شده‌اند، اما استفاده از آن‌ها بدون چالش نیست. در حالی که این کودها رشد گیاهان را افزایش و به کشاورزان امکان محصولات بیشتری برداشت کنند، استفاده نادرست از آن‌ها می‌تواند به خطرات زیست‌محیطی مانند آلودگی آب‌های زیرزمینی و انتشار گازهای گلخانه‌ای منجر شود. مصرف بیش از حد کود نیتروژن نه تنها باعث هدررفت منابع می‌شود، بلکه خطرات کشاورزی و زیست‌محیطی را نیز به همراه دارد؛ بنابراین یافتن تعادل مناسب در استفاده از این کودها بسیار حیاتی است. این مقاله به بررسی جزئیات کودهای مبتنی بر نیتروژن می‌پردازد تا کشاورزان بتوانند با استفاده صحیح از آن‌ها، مزایای این کودها را بهره‌مند شوند و همزمان از پیامدهای منفی جلوگیری کنند. با این دانش، تولیدکنندگان می‌توانند محصولاتی پایدار و پربازده پرورش دهند.

کود نیتروژن چیست؟ 

نیتروژن یک منبع حیاتی اما محدود است که حدود ۷۸٪ از جو زمین را تشکیل می‌دهد. بدون این گاز طبیعی، امکان تولید کودهای نیتروژنی وجود ندارد و تنها گزینه ما استفاده از منابع محدود آن برای کشاورزی است. کود نیتروژن ماده‌ای غنی از نیتروژن است که به صورت جامد یا مایع به‌طور گسترده در کشاورزی برای تقویت رشد گیاهان و افزایش عملکرد محصولات استفاده می‌شود. نیتروژن (N) یکی از اجزای رایج کودها است زیرا برای تولید انرژی در سلول‌های گیاهان ضروری است. خاک‌های ما به اندازه کافی نیتروژن ندارند که نیازهای کامل محصولات را تامین کنند، به‌ویژه وقتی در نظر بگیریم که چه مقدار غذا برای تغذیه جهان مورد نیاز است. برای جبران این کمبود، کشاورزان در سراسر جهان به کودهای نیتروژن‌دار (بیشتر به صورت مصنوعی) متکی هستند.

کودهای نیتروژن به دو نوع بر اساس منبع‌شان تقسیم می‌شوند:

1. ارگانیک یا طبیعی: این کودها منابع نیتروژن طبیعی مانند کود حیوانی، کمپوست، پودر خون و پر و عصاره ماهی هستند که از طریق فرآیندهای تخمیر یا کمپوست‌سازی به‌طور طبیعی تولید می‌شوند.
2. مصنوعی یا شیمیایی: این کودها از طریق تبدیل گاز نیتروژن (N2) به محصولات نیتروژنی مانند نیترات‌ها و آمونیاک تولید می‌شوند. درصد دقیق نیتروژن در کودهای مصنوعی ممکن است بسته به کاربرد آن‌ها به‌طور قابل توجهی متفاوت باشد، اما به‌طور معمول در محدوده 26 تا 32 درصد قرار می‌گیرد.

نیتروژن در گیاهان

گیاهان سالم معمولاً ۳ تا ۴ درصد نیتروژن در بافت‌های بالای سطح خاک خود دارند. این غلظت بسیار بالاتر از سایر مواد مغذی است.

نیتروژن بخش اصلی کلروفیل است، ترکیبی که گیاهان از آن برای استفاده از انرژی نور خورشید به‌منظور تولید قندها از آب و دی‌اکسید کربن (یعنی فرآیند فتوسنتز) استفاده می‌کنند. نیتروژن همچنین اهمیت زیادی دارد زیرا:

– بخش اصلی آمینواسیدها است که بلوک‌های ساختاری پروتئین‌ها هستند. بدون پروتئین‌ها، گیاهان پژمرده شده و می‌میرند. برخی پروتئین‌ها به‌عنوان واحدهای ساختاری در سلول‌های گیاهی عمل می‌کنند، در حالی که دیگر پروتئین‌ها به‌عنوان آنزیم‌ها عمل کرده و بسیاری از واکنش‌های بیوشیمیایی را که پایه‌گذار حیات هستند، ممکن می‌سازند.

– جزء ترکیبات انتقال انرژی، مانند ATP (آدنوزین تری‌فسفات) است. آدنوزین تری‌فسفات به سلول‌ها این امکان را می‌دهد که انرژی آزاد شده در متابولیسم را ذخیره و استفاده کنند.

– جزء مهم اسیدهای نوکلئیک مانند DNA است، ماده ژنتیکی که به سلول‌ها (و در نهایت گیاهان کامل) این امکان را می‌دهد که رشد کرده و تولید مثل کنند. بدون نیتروژن، هیچ‌گونه حیات به شکلی که می‌شناسیم، وجود نخواهد داشت.

علائم کمبود نیتروژن در گیاهان

در اینجا برخی از علائم رایج کمبود نیتروژن در گیاهان آورده شده است:

1. رشد کند: نیتروژن یک ماده مغذی کلیدی است که برای رشد گیاه ضروری است. وقتی گیاهان به اندازه کافی نیتروژن دریافت نمی‌کنند، رشدشان کند و ممکن است کوتاه و ضعیف به نظر برسند.
2. زرد شدن برگ‌ها: یکی از واضح‌ترین علائم کمبود نیتروژن، زرد شدن برگ‌ها است. زردی معمولاً از نوک برگ‌ها شروع می‌شود و به سمت ساقه پیش می‌رود. برگ‌ها ممکن است رنگ پریده یا سبز روشن نیز شوند.
3. برگ‌های کوچک: گیاهان مبتلا به کمبود نیتروژن ممکن است برگ‌های کوچکتری نسبت به گیاهان سالم همان گونه داشته باشند.
4. ریزش برگ‌ها
5. تولید ضعیف میوه یا گل
6. حساسیت به آفات و بیماری‌ها

مهم است که توجه داشته باشید علائم کمبود نیتروژن ممکن است شبیه به سایر کمبودهای مواد مغذی مانند کمبود آهن باشد. آزمایش خاک و تجزیه و تحلیل بافت گیاه می‌تواند به تعیین علت دقیق کمبود کمک کند.

انواع کود نیتروژنی 

کودهای نیتروژنی معمولاً به صورت نیترات (NO₃)، آمونیاک (NH₃)، آمونیوم (NH₄) یا اوره (CH₄N₂O) عرضه می‌شوند. هر یک از این فرم‌ها دارای ویژگی‌های خاصی هستند که شرایط و روش‌های خاصی را برای استفاده از آن‌ها تعیین می‌کند. اکنون به بررسی دقیق‌تر این فرم‎‌ها  و ویژگی‌های آن‌ها می‌پردازیم.

• نیترات (NO₃)

نیترات به دلیل ماهیت حل‌شونده و نداشتن پیوند با ذرات خاک، متحرک‌ترین نوع کود نیتروژنی است. این خاصیت تحرک می‌تواند منجر به از دست رفتن نیتروژن و آبشویی آن شود. در شرایط خشک، زمانی که آب از خاک تبخیر می‌شود، نیترات‌ها ممکن است به سطح خاک برسند و در آنجا تجمع پیدا کنند. اما اگر نیترات‌ها از ناحیه ریشه عبور کنند و به عمق خاک نفوذ کنند، احتمال حرکت آن‌ها به سمت بالا کم است، و در نتیجه گیاهان ممکن است مقادیر زیادی از کود نیتروژن را از دست بدهند.

• آمونیاک (NH₃) و آمونیوم (NH₄)

گیاهان به‌راحتی می‌توانند به شکل‌های آمونیاکی نیتروژن دسترسی پیدا کنند. با وجود اینکه این ترکیبات در آب حل می‌شوند، به ذرات آلی خاک متصل شده و به ندرت نشت می‌کنند. از آنجا که آمونیاک در آب می‌تواند به سرعت تبخیر شود، تزریق آن به زیر سطح خاک ضروری است.

در بیشتر خاک‌ها، واکنش‌های شیمیایی نیترات‌سازی به سرعت آمونیوم را به نیترات تبدیل می‌کنند. به همین دلیل، تحرک نیتروژن به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد و می‌تواند باعث از دست رفتن تا ۵۰٪ از مواد مغذی گیاه از طریق آبشویی نیترات و انتشار اکسید نیتروژن شود. شرایط ایده‌آل برای نیترات‌سازی شامل pH خاک برابر با ۷، رطوبت ۵۰٪ و دمای 80 درجه فارنهایت (۲۶ درجه سانتی‌گراد) است. اما pH برابر با ۵.۵ و کمتر، غرقابی شدن خاک و دمای کمتر از ۴۰ درجه فارنهایت (۴ درجه سانتی‌گراد) این فرآیند را مختل می‌کنند. اتخاذ روش‌های مدیریتی برای کاهش نیترات‌سازی، می‌تواند به افزایش کارایی کود نیتروژن و کاهش هدررفت آن کمک کند.

• اوره (CH₄N₂O)

قبل از اینکه گیاهان اوره را جذب کنند، این ترکیب ممکن است از سه مرحله تبدیل عبور کند:

1. اوره توسط آنزیم‌های خاک به آمونیاک تبدیل می‌شود؛
2. واکنش آمونیاک با آب منجر به تولید آمونیوم می‌شود؛
3. میکروب‌های خاک به تبدیل آمونیوم به نیترات کمک می‌کنند.

اگر اوره نتواند به آمونیاک و آمونیوم تبدیل شود، به دلیل حلالیت بالا در شکل اولیه خود، ممکن است نشت کند. با این حال، تحت شرایط رطوبت خاک و گرمای مناسب، تبدیل اوره به آمونیاک تنها ۲-۴ روز زمان می‌برد. حتی اگر دما زیر صفر برود، فرآیند تبدیل متوقف نمی‌شود. بنابراین، نشت در شرایط واقعی به ندرت رخ می‌دهد.

ملاحظات برای استفاده از کودهای نیتروژنی در کشاورزی

برای بهره‌برداری حداکثری از کودهای نیتروژنی، باید از آن‌ها به‌طور هوشمندانه استفاده کرد. در غیر این صورت، به ویژه در صورت استفاده زیاد از کود، نتیجه ممکن است کاهش قابل توجه عملکرد به جای افزایش آن باشد. ابتدا موارد زیر را در نظر بگیرید:

• کودهای مایع زمانی که در دوران رشد فعال گیاهان اعمال شوند، بیشترین اثر را دارند، زیرا گیاهان به‌راحتی آن‌ها را جذب می‌کنند. با این حال، اعمال نادرست یا بیش از حد این کودها ممکن است باعث نشت و سوختگی ریشه‌های گیاه شود.
• کودهای خشک یا گرانوله بهترین گزینه برای دوره‌هایی هستند که گیاه نیاز کمتری به مواد مغذی دارند. اما ممکن است روی سطح خاک بمانند و ترکیبات فرار آن‌ها بیشتر در معرض تبخیر قرار گیرد.

چه نوع کود نیتروژنی برای استفاده مناسب است؟

هیچ نوع کودی به‌طور مطلق بهترین گزینه برای تأمین نیتروژن برای محصولات نیست، اما اجتناب از استفاده از کودهای نیترات و ترجیحاً استفاده از آمونیوم و اوره، به‌ویژه در خاک‌های غرقاب‌ شده می‌تواند انتشار گاز اکسید نیتروژن (N₂O) در جو را کاهش دهد. اگر هدف ما پایدارتر کردن تولید محصولات کشاورزی است، باید درصد بیشتری از نیتروژن از کودهای ارگانیک مانند کمپوست، کود دامی و باقی‌مانده‌های گیاهان لگوم تأمین شود. با این حال، باید در نظر داشت که وجود مقدار زیاد مواد ارگانیک ممکن است باعث تسریع در از دست رفتن نیتروژن شود. یکی از عملی‌ترین رویکردها، افزایش استفاده از باقی‌مانده‌های گیاهان لگوم (گیاهان لگوم خود به‌طور طبیعی نیتروژن را از هوا تثبیت می‌کنند) به‌عنوان منبع نیتروژن است که منجر به نرخ معقولی از مواد مغذی می‌شود.

مزایا و معایب استفاده از کودهای نیتروژنی 

کودهای نیتروژنی برای هر کشاورزی جذاب هستند زیرا باعث رشد سالم گیاهان و افزایش عملکرد می‌شوند. با این حال، ممکن است هزینه‌های زیست‌محیطی ناشی از تولید صنعتی و استفاده بیش از حد آن‌ها وجود داشته باشد. درک بهتر مزایا و ریسک‌های کودهای نیتروژنی به شما کمک می‌کند تا مزایا را حداکثر کرده و ریسک‌ها را به حداقل برسانید.

مزایای کودهای نیتروژنی چیست؟

کودهای نیتروژنی، چه ارگانیک و چه مصنوعی، در اشکال مختلفی موجود هستند، بنابراین می‌توانید بهترین نوع را برای گیاهان و سود اقتصادی مزرعه خود انتخاب کنید. برخی از مزایای اصلی آن‌ها عبارتند از:

– تأمین نیتروژن، که یکی از مهم‌ترین مواد مغذی برای سنتز کلروفیل است و فرآیند فتوسنتز در گیاهان را فعال می‌کند.

– افزایش محتوای پروتئین و عملکرد محصولات کشاورزی.

– افزایش جذب سایر مواد مغذی، به‌ویژه فسفر، توسط گیاهان.

– تنوع وسیع انواع کودهای نیتروژنی این امکان را می‌دهد که آن‌ها را بر اساس نیازهای خاص مزرعه به کار ببرید.

– انتخاب بین گزینه‌های موجود با عملکرد سریع و یا آهسته‌رهش برای تامین نیتروژن.

مشکلات مرتبط با استفاده از کودهای نیتروژنی

نگرانی‌ها درباره استفاده بیش از حد از کودهای نیتروژنی به اثرات منفی آن‌ها بر محیط‌زیست متمرکز است، به‌ویژه:

– نشت نیترات و آلودگی منابع آبی درصورت استفاده بیش از حد

– افزایش آلودگی هوا و گرم شدن جهانی از طریق بالا بردن سطوح ازن، دی‌اکسید نیتروژن و ذرات معلق

– اسیدی شدن خاک و کاهش باروری آن در صورت استفاده بیش از حد

یک روش مناسب برای جلوگیری از مشکلات کودهای نیتروژنی، تأمین نیاز گیاهان در زمان و مقدار درست است.

سخن آخر

استفاده بهینه از کودهای نیتروژنی برای رشد گیاهان و افزایش عملکرد محصولات ضروری است. این کودها با تأمین نیتروژن مورد نیاز برای ساخت کلروفیل و پروتئین‌ها، به گیاهان کمک می‌کنند، اما استفاده بیش از حد آن‌ها می‌تواند به مشکلات زیست‌محیطی مانند آلودگی منابع آب و افزایش گازهای گلخانه‌ای منجر شود. برای جلوگیری از این مشکلات، رعایت اصول مدیریت کوددهی و شناسایی به موقع علائم کمبود نیتروژن ضروری است. استفاده از سیستم‌های مانیتورینگ و انجام آزمایشات خاک می‌تواند به کشاورزان در بهره‌برداری بهینه از این منابع کمک کند و از خسارات محیطی جلوگیری نماید.

منابع

https://eos.com/blog/nitrogen-fertilizers/

https://www.cropnutrition.com/nutrient-management/nitrogen/

https://www.gardenia.net/guide/nitrogen-deficiency