گزارش فعاليت محققان كشور در زمينه توليد كود بيولوژيك ازته
كود بيولوژيك ازته يكي از اقسام كودهاي بيولوژيك است كه در صورت توليد و مصرف آن در داخل كشور، مزاياي زيادي براي كشور به‌وجود خواهد آمد. مهندس سيامك عليزاده، عضو هيأت علمي پژوهشكدة بيوتكنولوژي كشاورزي و محقق توليد كودبيولوژيك ازته در اين پژوهشكده، در مطلب زير، ضمن بيان اهميت و كاربردهاي كود بيولوژيك ازته، فعاليت‌هاي انجام گرفته در اين خصوص را مورد بررسي قرار داده است:
تعاريف

امروزه با توجه به ايجاد آلودگي‌هاي زيست‌محيطي و بهداشتي كه از مصرف كودهاي شيميايي حاصل مي‌شود،توليد و مصرف كودهاي بيولوژيك (Biofertilizer) به‌عنوان مهمترين رويكرد در زمينه بيوتكنولوژي خاك به‌شمار رفته و مورد توجه سرمايه‌گذاران بخش كشاورزي در سطح جهان قرار گرفته است.اي مفيد خاكزي به منظور توليد بهينه محصول است كه اين هدف از طريق بهبود كيفيت خاك و رعايت بهداشت و ايمني محيط‌زيست، با بهره‌گيري از بيوتكنولوژي تأمين مي‌شود. توليد و كاربرد كودهاي بيولوژيك يكي از مؤلفه‌هاي اساسي در بيوتكنولوژي خاك و به تبع آن مديريت تلفيقي تغذيه گياه محسوب مي‌شود. به‌طور كلي، كود بيولوژيك، تراكم زيادي از يك يا چند نوع ارگانيزم مفيد خاك‌زي و يا مواد متابوليك اين موجودات است كه با يك مادة نگهدارنده همراه است و صرفاً به‌منظور تأمين عناصر غذايي مورد نياز گياه، توليد مي‌شود.
تاريخچه‌اي در خصوص انواع كودها


ميزان توليد محصول، با ميزان عرضه عناصر معدني و بعضاً آلي خاك كه براي آنها قابل استفاده باشد، متناسب است. از ديرباز بشر به اهميت نقش عناصر معدني و آلي در رشد گياه و توليد محصول پي‌برده بود. بعد از جنگ دوم جهاني، مهمترين اين عناصر (ازت، فسفر و پتاسيم)، به صورت كودهاي سنتزي شيميايي با هدف افزايش توليد محصولات كشاورزي، مورد استفاده قرار گرفتند. كاربرد روزافزون كودهاي شيميايي باعث بروز خسارات جبران‌ناپذير زيست‌محيطي، بهداشتي و اقتصادي شده است. كاربرد كودهاي شيميايي ازته بواسطة برجاي ماندن آنها در طبيعت، باعث آلودگي آب و خاك شده و از اين طريق باعث ايجاد بيماري‌هاي مختلفي از قبيل سرطان و متهموگلوبينا در انسان مي‌شوند.
از طرفي توليد هر كيلوگرم كود شيميايي ازته، مستلزم مصرف 2200 كيلوكالري انرژي است. اين مقدار انرژي عموما از منابع نفتي و در صنايع پتروشيمي تأمين مي‌گردد. اين معايب كودهاي شيميايي باعث شد كه توليد كودهاي بيولوژيك مورد توجه جدي قرار ‌گيرد.
اهميت اقتصادي كودهاي شيميايي

مصرف كودهاي شيميايي ازته در قارة آسيا از 5/1 ميليون تن در سال 1961 به 47 ميليون تن در سال 1996 رسيد و بر اساس پيش‌بيني‌هاي انجام شده، در سال 2010 اين مقدار به 75 ميليون تن خواهد رسيد. اين آمار خود مؤيد بازار گسترده كود شيميايي ازته و فرآورده‌هاي جانشين آن است. با توجه به اهميت كود‌هاي شيميايي در توليد غذا كه در حوزة امنيت ملي از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌باشد، نياز و بازار مصرف اين فرآورده، از گستردگي خاصي در كشور برخوردار است. شوراي اقتصاد، به استناد بند 5 تبصرة 5 قانون بودجه سال 1381 و همچنين بند ب مادة 37 قانون وصول برخي از درآمدهاي دولت و مصرف آن در موارد معين، مجوز تهية كودهاي شيميايي را در سال 1381 به ميزان 3 ميليون و 211 هزار تن صادر نموده است. از اين رقم، 2 ميليون و 472 هزار تن آن از طريق توليدات داخلي و 739 هزار تن، از محل واردات، تأمين شده است.
بر اساس همين مصوبة شوراي اقتصاد، مبلغ 103 ميليارد و 400 ميليون تومان از محل بودجة رديف 503621 و مبلغ 56 ميليارد و 30 ميليون تومان از محل رديف 503021، جمعاً 159 ميليارد و 430 ميليون تومان به‌عنوان يارانه تأمين كودهاي شيميايي، تخصيص يافته است. براي محاسبة بهتر هزينه‌هاي تهيه و تأمين كودهاي شيميايي، بايد به هزينه‌هاي بخش حمل و نقل و نگهداري و توزيع آن نيز توجه نمود كه بر اساس مطالعات انجام شده، معمولاً 50 درصد هزينة تهيه اين كودها را شامل مي‌شود. بر اساس مصوبة شوراي اقتصاد، هزينه‌هاي جنبي تدارك و توزيع كودهاي شيميايي، توسط سازمان مديريت و برنامه‌ريزي و با هماهنگي سازمان حمايت از مصرف‌كنندگان و توليدكنندگان و شركت خدمات حمايتي برآورد و تأمين مي‌گردد. با در نظر گرفتن اين مورد، تهيه و توزيع كودهاي شيميايي در سال 1381 بالغ بر 239 ميليارد و 145 ميليون تومان براي دولت هزينه دربر داشته است. اين مبلغ در سال 1378، 83 ميليارد و 100 ميليون تومان اعلام شده است.
علاوه بر اين موارد، توليد كودهاي شيميايي به‌ويژه كودهاي ازته، از حمايت‌هاي مالي در صنايع بالادست هم برخوردار است. به‌عنوان مثال، در سال 1380 نرخ تعرفة گاز مصرفي براي مصارف تجاري و عمومي 133 ريال، صنعتي 115 و براي مجتمع‌هاي پتروشيمي توليدكنندة كود اوره 22 ريال بوده است.
اهميت توليد كود بيولوژيك به صورت بومي

با توجه به سازگاري ميكروارگانيزم‌ها با شرايط محيطي و اقليمي زيستگاه خود، استفاده از باكتري‌هاي خارجي كه از مناطقي با ويژگي‌هاي متفاوت نسبت به شرايط اقليمي كشور به‌دست آمده‌اند، جهت توليد كود بيولوژيك و استفاده از آنها در شرايط اقليمي كشور، مسلماً از كارايي لازم برخوردار نخواهد بود. بنابراين، استفاده از باكتري‌هاي بومي كه با شرايط خاك و اقليم كشور سازگار هستند، براي توليد كود بيولوژيك از ارزش ويژه‌اي برخوردار است.
صرفه‌جويي اقتصادي كاربرد كودهاي بيولوژيك


بر اساس گزارشات و مشاهدات موجود، كاربرد كود بيولوژيك باعث كاهش مصرف كود شيميايي حداقل تا مقدار 30 درصد مي‌گردد. با احتساب ارزان‌ترين قيمت اوره در بازار جهاني (185 دلار در هر تن فله-توليد اندونزي) و همچنين با فرض حداقل صرفه‌جويي 30 درصدي در نياز به كود شيميايي، جايگزين نمودن كود بيولوژيك به جاي آن، مزاياي اقتصادي مناسبي را براي كشاورزان و كشور به همراه دارد. به‌عنوان مثال، استفاده از كود بيولوژيك (با قيمت 3500 تومان در كيلو) در مزارع غلات با متوسط مصرف 200 كيلوگرم اوره در هكتار توأم با احتساب هزينه‌هاي حمل و نقل، حدود 8970 تومان در هكتار صرفه‌جويي به‌دنبال خواهد داشت. در سطح 4 ميليون هكتار زمين‌هاي زيركشت غلات، اين صرفه‌جويي حدود 35 ميليارد تومان در سال (بر اساس قيمتهاي سال 81) خواهد بود.

همچنين كاربرد حجم كمتري از كود بيولوژيك (تا 30درصد مقدار كودهاي شيميايي)، به‌تنهايي مي‌تواند تأثير به‌سزايي در كاهش هزينه‌هاي حمل و نقل، انبار‌داري و توزيع داشته باشد.
ساير مزاياي ناشي از كاربرد كودهاي بيولوژيك

علاوه بر صرفه‌جويي فوق، توليد و مصرف كودهاي بيولوژيك مي‌تواند مزاياي زير را براي كشور به‌دنبال داشته باشد:
- حفظ و توسعة باروري خاك (Soil Productivity) به‌موازات افزايش حاصلخيزي خاك (Soil Fertility).
- جلوگيري از ايجاد آلودگي خاك و منابع آب‌هاي سطحي و زيرزميني ناشي از تركيبات باقيماندة كودهاي شيميايي.
- جلوگيري از توسعه بيماري‌هاي ناشي از مصرف آب و محصولات آلوده به تركيبات ازته‌اي كه در اثر كاربرد كودهاي شيميايي به‌ويژه كودهاي ازته ايجاد مي‌شوند. سرطان‌هاي دستگاه گوارش و متهموگلوبينيا از اين دسته بيماري‌ها به‌شمار مي‌روند.
روند تحقيقات انجام شده در زمينه توليد كود بيولوژيك ازته

در سال 1373، قابليت دو نوع كود بيولوژيك ازته توليدشده در كشور ويتنام مورد ارزيابي قرار گرفت. در اين بررسي، ابتدا باكتري‏ها در آزمايشگاه كشت شدند و از نظر تثبيت ازت، مورد آزمايش قرار گرفتند. نتايج بدست آمده از اين آزمايش‌ها، مبين توليد آمونيم در محيط‌هاي كشت بود. به‌منظور بررسي تأثير كودهاي فوق‏الذكر بر روي گياه برنج، بر اساس دستورالعمل كارخانة توليدكننده، ريشه نشاءهاي برنج با اين نوع كود تلقيح‌شده، نشاءها داخل گلدان كاشته و گلدان‌ها در مزرعه قرار داده شدند. بعد از حدود 45 روز هيچگونه اختلاف معني‏داري بين نشاهاي تلقيح شده و تيمار شاهد مشاهده نشد. عدم تأثير اين نوع كود را مي‏توان به صورت زير بيان كرد:
كودهاي بيولوژيك مورد بررسي، از منبع باكتري‌هاي هميار تثبيت‌كننده ازت بومي كشور ويتنام جدا شده بودند. اين باكتري‌ها با شرايط اقليمي مناطق حاره، سازگار بوده و بنابراين از نظر رقابت با ساير موجودات خاك و همچنين از نظر وجود دشمنان طبيعي، با شرايط منطقه‏اي كه از آن جدا شده‏اند، به تعادل رسيده‏اند. با توجه به اين مسايل نمي‏توان انتظار داشت كه باكتري‌هاي مذكور در شرايط اقليمي نواحي حاشيه خزر نيز استقرار يافته و فعال باشند.
در سال 1374، جداسازي باكتري‌هاي هميار تثبيت‌كنندة ازت از بافت ريشة برنج بينام (بومي ايران) انجام شد. همچنين در اين طرح بهترين روش ضدعفوني سطح ريشه و نحوة توزيع جمعيت اين باكتري‌ها بر روي ريشه مورد ارزيابي قرار گرفت. بر اساس نتايج به‌دست آمده، از مجموع 43 باكتري جداسازي‌شده، 16 باكتري قابليت تثبيت ازت را از خود نشان دادند. بيشترين توزيع جمعيت باكتري‌هاي مورد بررسي در ريشه‏هاي كوچك مشاهده شد. پس از آن، در سال 1375 باكتري‌هاي هميار تثبيت‌كنندة ازت از رايزوسفر ريشه برنج بينام جدا شد. براي انجام اين بررسي، غير از نمونه‏گيري از رايزوسفر، بقيه مراحل مشابه طرح قبل انجام شد. در نتيجة اجراي اين طرح، از 84 باكتري خالص به‌دست آمده، 32 نمونه قابليت تثبيت ازت را در محيط‌هاي مايع فاقد ازت داشتند. در ادامة اين بررسي‏ها، در سال 1376 تنوع باكتريهاي تثبيت‌كنندة ازت در شرايط اقليمي مختلف استان گيلان مورد بررسي قرار گرفت. نمونه‏برداري‏ها از مناطق اقليمي مختلف استان انجام شد. در نتيجة اين بررسي، 46 باكتري كه قابليت تثبيت ازت را در رايزوسفر ريشه برنج بينام داشتند، جداسازي شدند. در سال 1377 باكتري‌هاي هميار تثبيت‌كنندة ازت، جداسازي و در حد جنس شناسايي شدند. سپس راندمان تثبيت ازت در آنها به روش ARA تعيين گرديد.
در سال 1379، طي اجراي طرحي تحقيقاتي، 5 سويه از باكتري‌هاي فوق كه داراي بيشترين فعاليت تثبيت بيولوژيك ازت بودند، در شرايط كنترل‌شده، به ريشة دو رقم برنج تلقيح و عكس‏العمل گياه نسبت به تلقيح اين باكتري‌ها مورد بررسي قرار گرفت. اين آزمايش به‌صورت گلداني، در فايتوترون و در خاك استريل انجام شد.
در سال 1381، مناسب‏ترين فرمولاسيون جهت توليد كود بيولوژيك از منبع باكتري‏هايي كه در آزمايشات قبلي انتخاب شده بودند، تعيين شد و به دنبال آن كود بيولوژيك توليد شده با رايزوباكترهايي كه از منابع خارجي تهيه شده بودند، مورد مقايسه قرار گرفتند.
نتايج به‌دست آمده از اين مطالعه حاكي از كارايي مناسب سويه‏هاي بومي جدا شده از شاليزارهاي كشور نسبت به گونه‏هاي استاندارد خارجي رايزوباكترهاي پيش‌برنده رشد بود. تجزيه‌هاي آماري نشان داد كه استفاده از سويه‌هاي بومي در مقايسه با انواع خارجي آن باعث افزايش ارتفاع بوته، تعداد پنجه و عملكرد گياهان مي‌شود.
در سال 1381 موثرترين رايزوباكترهاي جداشدة بومي بر روي گياهان ذرت، خيار، گوجه‏‌فرنگي، سير و گندم در شرايط آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين مطالعات مبين تأثير مناسب سويه‏هاي رايزوباكترهاي بومي در افزايش وزن خشك گياهان مورد آزمايش بود. مرحلة پس از اين آزمايش‌ها، انجام مطالعات مزرعه‌اي در شرايط طبيعي است كه در دستور كار قرار دارند.