مهمترین تاثیرات گوگرد در زمین های کشاورزی

نقش گوگرد در ساختار گیاهان و بهبود عملکرد کیفی

گوگرد یکی از عناصر ضروری مورد نیاز گیاهان است که نقش های مهمی در گیاه ایفا می کند. مهمترین نقش گوگرد شرکت در تشکیل اسیدهای آمینه ضروری متیونین، سیستئین و سیستین است، بنابراین نقش مهمی در سنتز پروتئین دارد و حضور این عنصر باعث افزایش پروتئین دانه می گردد. یکی دیگر از نقش های مهم گوگرد شرکت در ساختمان سولفولیپیدهایست که در غشا سلول وجود دارند و در واقع روغن گیاه را تشکیل می دهند. علاوه بر این گوگرد در تشکیل ویتامین ها، گلیکوزید ها و فعال کردن آنزیم ها شرکت دارد. گوگرد در ساخت کلروفیل نقش داشته و در صورت کمبود، برگ های گیاه زرد شده و میزان فتوسنتز کاهش پیدا می کند. گوگرد همچنین در تقسیم سلولی نقش دارد بنابراین باروری و زادآوری گیاه را تحت تاثیر قرار می دهد. زمانی که گیاه در شرایط تنش های محیطی مثل کمبود آب قرار بگیرد ترکیبات آلی تحت عنوان اسمولیت داخل گیاه تولید می گردد که موجب بالا رفتن توان گیاه در مقابله با شرایط تنش می شود. باکتری های تیبوباسیلوس و گوگرد با افزایش فعالیت آنزیم های اکسیدکننده و بالا بردن محتوی اسمولیت ها نقش مهمی در افزایش تحمل به تنش آبیاری دارند. بنابراین می توان گفت گوگرد نقش مهمی در بهبود عملکرد کمی و کیفی گیاهان دارد.

گوگرد و کاهش محدودیتهای خاکهای آهکی 

اساس شکل گیری خاک های آهکی وجود کربنات های آزاد کلسیم و منیزیم در خاک است. در اکثر نقاط ایران به خصوص مناطق مرکزی شرایط آب و هوایی خشک و نیمه خشک و عدم بارندگی کافی موجب تجمع کربنات ها در خاک گردیده است و یکی از مشکلاتی که اغلب کشاورزان با آن رو به رو هستند محدودیت های کشت و کار در خاک های آهکی است. آهک در خاک های با pH اسیدی تا خنثی حل می گردد ولی در خاک های قلیائی حل نشده و نقش یک مخزن برای رسوب فسفات را دارد. مشکل عمده این خاک ها این است که مقدار فسفر و مواد آلی در خاک های آهکی کم بوده و بالا بودن pH خاک موجب کاهش دسترسی به عناصر کم مصرفی مثل روی و آهن و همچنین فسفر می گردد. کاربرد موادی همچون گچ، اسید سولفوریک و گوگرد می تواند در اصلاح خاک های آهکی مفید باشد. گوگرد یکی از معمولترین و به صرفه ترین مواد اصلاح کننده خاک است که امروزه برای اسیدی کردن خاک مورد استفاده قرار می گیرد. اما تاثیر گوگرد بر اسیدی کردن خاک و افزایش قابیلیت جذب عناصر غذایی به میزان اکسایش گوگرد و تولید اسید سولفوریک بستگی دارد. اکسیداسیون بیولوژیکی گوگرد در خاک عمدتا توسط باکتری هایی از جنس تیوباسیلوس انجام می گردد و نتیجه آن علاوه بر تامین سولفات مورد نیاز گیاه، کاهش موضعی pH خاک در محیط اطراف ریشه و افزایش جذب عناصری چون فسفر، روی، آهن و دیگر عناصر غذایی کم مصرف است.

افزایش کارایی مصرف کودهای گوگردی 

در بیشتر خاک های مناطق ایران جمعیت این باکتری های به علت وجود شرایط نامساعد مثل کمبود مواد آلی و عدم استفاده از گوگرد و مایه تلقیح تیوباسیلوس کم است. بنابراین کاربرد گوگرد باید همراه با مایه تلقیح تیوباسیلوس یا مواد آلی باشد. از عوامل دیگری که در فرایند اکسیداسیون گوگرد نقش دارند دمای خاک، رطوبت، تهویه و pH خاک است. فاکتورهای فیزیکی موثر در این فرایند نیز اندازه ذرات گوگرد و نحوه قرار گرفتن آنها است که در واقع پراکندگی گرانول های گوگردی را بیشتر می کند. ذرات با اندازه کوچکتر سطح ویژه بیشتری داشته و باعث دست یابی و تاثیر بیشتر جمعیت میکروبی روی آنها می گردد. آزمایشات زیادی در زمینه مقدار، نوع و زمان کاربرد گوگرد در زمین های کشاورزی انجام شده است که با توجه به شرایط آزمایش توصیه های کودی متفاوت است. معمولا نیاز گیاهان روغنی همچون کلزا، کنجد و آفتابگردان به گوگرد بیشتر از گیاهان دیگر است. با توجه به اینکه گوگرد برای اکسیداسیون نیاز به گذشت زمان دارد باید مدت زمانی را قبل از کاشت برای اعمال کود در نظر گرفت، و با انجام آبیاری رطوبت لازم را فراهم کرد. بهترین شیوه کوددهی به این صورت است که بیشترین سطح تماس با ذرات خاک حاصل شود. در یک بررسی انجام شده تیمارهای گوگرد اعمال شده پس از گذشت دو سال اثر معنی داری بر شاخص های اندازه گیری شده همچون عملکرد دانه نداشتند. در این بررسی گزارش شده میزان مصرف یا اکسیداسیون گوگرد به اندازه ای نبوده است که بتواند بر درصد بالای آهک (14 درصد) و ظرفیت بافری خاک اثر بگذارد. بنابراین قبل از کاربرد هر نوع تیمار کودی، باید آزمایش خاک را جهت اطلاع از میزان اسیدیته، سولفات، آهک و همچنین شوری خاک انجام داد. در یک بررسی اندازه گیری درصد عناصر کم مصرف خاک قبل و بعد از آزمایش نشان داد درصد عناصر قابل جذب پس از اعمال تیمار گوگرد و گذشت زمان افزایش یافته است. منابع مختلف گزارش کرده اند گوگرد از طریق سنتز اسید های چرب و همچنین سنتز متابولیت های حاوی کوآنزیم آ موجب افزایش درصد روغن می گردد. بنابراین گوگرد نقش مهمی در بهبود عملکرد کیفی گیاهان روغنی دارد. اسیدآمینه های گوگرددار متیونین و سیستئین نقش حیاتی در سلامت و تغذیه انسان دارند. اسید آمینه متیونین نقش مهمی در بسیاری از عملکرد های سلول و همچنین آغاز ترجمه mRNA دارد و نقش اسید آمینه سیستئین شرکت در ساختار و عملکرد پروتئین ها و آنزیم ها است. در بررسی اثرات تیمار گوگرد بر عملکرد دانه و پروتئین دانه گندم گزارش شده کاربرد 45 کیلوگرم در هکتار گوگرد موجب افزایش درصد پروتئین و اسید آمینه های متیونین و سیستئین در ارقام مورد بررسی گردیده است. بر اساس نتایج در سال دوم آزمایش مقدار اسید آمینه سیستئین نسبت به سال اول بیشتر بوده که می تواند به دلیل اکسیداسیون بیشتر گوگرد در سال دوم باشد. 

نقش موادآلی در حاصلخیزی خاک و اکسیداسیون گوگرد

کاربرد کود های شیمیایی در دراز مدت موجب تخریب ساختمان خاک گردیده و با کاهش نفوذپذیری خاک، نفوذ پذیری ریشه گیاهان نیز کاهش می یابد که در نهایت موجب کاهش عملکرد گیاهان می گردد. از طرف دیگر چالشی که گیاهان زراعی در قرن حاضر با آن رو به رو هستند پدیده تغییر اقلیم و گرمایش جهانی است. گاز های گلخانه ای عامل اصلی گرمایش هستند که کود های نیتروژنه به عنوان بخشی از منابع تولید گاز های گلخانه ای در بی ثباتی اکوسیستم نقش دارند. لذا بهترین جایگزین کودهای شیمیایی، استفاده از کودهایی با منشاء اکولوژیکی همانند کود دامی، کمپوست، ورمی کمپوست و بقایای گیاهی است که علاوه بر حفظ مواد آلی خاک، موجب حاصلخیزی و افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک و در نهایت افزایش عملکرد گیاهان می گردند. امروزه با رشد جمعیت و افزایش واحدهای دامپروری و پرورش مرغ در کشور شرایط استفاده از کودهای آلی فراهم گردیده که اگر به طرز صحیحی استفاده شوند نقش مهمی در افزایش سطح مواد آلی و بهبود حاصلخیزی خاک دارند. نقش مواد آلی در اکسیداسیون گوگرد به خصوص در مقادیر کم مهمتر است. چون معمولا سطوح بالای گوگرد به تنهایی می تواند اثرات منفی خاک های آهکی را کاهش دهد. بنابراین اگر گوگرد عنصری در سطح خاک پخش و همراه با مواد آلی در زیر خاک جایگذاری شود در حضور رطوبت عمل اکسیداسیون گوگرد سریعتر انجام خواهد شد. گزارش شده کاربرد هم زمان گوگرد گرانوله و کمپوست موجب افزایش عناصر غذایی محلول در خاک از جمله نیتروژن گردیده و شرایط مطلوب رطوبتی حاصل از افزایش کمپوست و کاهش موضعی pH خاک حاصل از مصرف گوگرد، شرایط را برای افزایش رشد رویشی گیاه فراهم کرده و موجب افزایش شاخص سطح برگ در گیاه گردیده است. همچنین با افزایش سرعت جذب عناصر غذایی مانند نیتروژن، دوام سطح برگ، میزان فتوسنتز و سرعت جذب خالص نیز افزایش می یابد. بررسی اثر کاربرد گوگرد و کود دامی بر افزایش جذب عناصر غذایی در گیاه ذرت نشان داده بیشترین مقدار قابل جذب عناصر کم مصرف آهن، روی، مس و منگنز مربوط به بالاترین سطح تیمار گوگرد (15 تن در هکتار) و کود دامی (20 تن در هکتار) بوده است. همچنین در این بررسی استفاده هم زمان کود دامی و گوگرد موجب افزایش وزن خشک گیاه و میزان فسفر جذب شده در گیاه ذرت گردید. نتایج این آزمایشات نشان می دهد کاربرد گوگرد و کود دامی موجب افزایش اثر بخشی بیشتر هر کدام از آنها خواهد شد. 

مزایای استفاده از گوگرد

گوگرد نقش مهمی در تشکیل اندام زایشی، مخزن قوی تر و همچنین تولید آسیمیلیت ها برای پر کردن دانه دارد در نتیجه موجب افزایش عملکرد دانه می گردد. بررسی هم زمان همزمان گوگرد و کود میکروبی تیوباسیلوس نشان داده وزن دانه، وزن غلاف و عملکرد بیولوژیک در گیاه سویا در تمام سطوح گوگرد نسبت به تیمار شاهد و همچنین تیمار های گوگردی بدون تیوباسیلوس افزایش یافته است. تفاوتی که معمولا در مقدار بهینه مصرف گوگرد وجود دارد به دلیل تفاوت در خاصیت بافری خاک ها است که خود تابعی از ویژگی های مختلف همچون بافت خاک، مقدار ماده آلی و درصد آهک خاک است. افزایش کارایی مصرف نیتروژن یکی از مسائل مهم در سیستم های کشاورزی است که امروزه با توجه به هزینه های بالای تولید کود های نیتروژنه و آلودگی های ناشی از آبشویی این کود ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در همین راستا کود اوره با پوشش گوگرد مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج نشان داده تلفات نیتروژن به صورت گاز آمونیاک با استفاده از کود اوره پوشش شده با گوگرد بسیار کمتر از دیگر منابع کودی است و به همین دلیل جذب نیتروژن توسط گیاه افزوده شده و موجب افزایش عملکرد دانه گردیده است. 
با توجه به اینکه اکسیداسیون گوگرد نیازمند گذشت زمان است کاربرد گوگرد می تواند به صورتی باشد که پس از اعمال در سال اول، اثرات باقی مانده تیمار کودی در سالهای بعد مورد بررسی قرار بگیرد. نتایج آزمایشات مختلف در بعضی موارد نشان داده در سال دوم مقدار پروتئین دانه یا درصد عناصر برگ در سال دوم بیشتر بوده است. پاسخ گیاهان و حتی ارقام یک گونه می تواند به کاربرد گوگرد و دیگر عناصر متفاوت باشد. بررسی ها نشان داده ارقام جدید نسبت به یک توده محلی کارایی بیشتری در استفاده از عناصر غذایی داشته اند. این کارایی می تواند تحت تاثیر مورفولوژی ریشه، جابه جایی مجدد عناصر و مصرف بهینه داخل گیاه قرار گیرد و اصولا ژنوتیپ کارا از نظر تغذیه گیاهی، ژنوتیپی است که بتواند عناصر بیشتری جذب کرده و بتواند برای تولید محصول به نحو مطلوب از آن عنصر استفاده کند. بنابراین انتخاب ژنوتیپ مناسب از دیگر نکاتی است که باید به آن توجه کرد. سیستم های کشاورزی برای تولید محصولات زراعی با محدودیت هایی رو به رو هستند که با توجه به افزایش جمعیت، جهت تامین نیاز های غذایی باید سطح زیر کشت را افزایش داد و یا اینکه تولید در واحد سطح را بهبود بخشید. امروزه یکی از راهکار های افزایش تولید در بخش کشاورزی ارتقای عملکرد گیاهان زراعی به تولید پتانسیل آنها است. حتی در کشور های صنعتی تولیدات کشاورزی به دلیل خشکسالی و عدم حاصلخیزی خاک¬ها تنها 25 درصد پتانسیل واقعی آنها است. بنابراین می توان با بهبود شرایط در خاک های زراعی از طریق افزایش جذب عناصر مورد نیاز گیاه و همچنین کاربرد مواد آلی موجب افزایش عملکرد گردید.

منابع تولید گوگرد

 منابع گاز و نفت سهم زیادی در تولید گوگرد دارند که با توجه به رشد تکنولوژی در این زمینه میزان تولید گوگرد در سال های آینده افزایش خواهد یافت. بیشترین میزان تولید گوگرد در دنیا مربوط به کشور های حوزه آمریکای شمالی، خاورمیانه و شرق آسیا (بخصوص چین) بوده و بیشترین مصرف نیز مربوط به شرق آسیا، آمریکای شمالی و آفریقا است. گزارش شده مقدار تولید گوگرد در ایران در سال 1392 نزدیک به 2000 تن بوده است. پیش بینی شده تولید گوگرد در سطح جهانی در دهه 2019-2009 دو برابر خواهد شد مقداری معادل 19 میلون تن در سال که سهم ایران با بهره برداری از تاسیسات بزرگ در حال ساخت صنایع نفت، گاز و پتروشیمی در حدود 4 میلیون تن خواهد بود. با توجه به امکان شرایط تولید گوگرد در صنایع نفت و گاز کشور و همچنین نیاز تغذیه ای گیاهان به گوگرد، در یک نتیجه گیری کلی می توان کاربرد گوگرد به همراه کودهاي آلي را به عنوان راهکاري اکولوژيک در جهت توسعه بوم نظام هاي زراعي توصيه کرد.

نویسنده : خانم دکتر مرجان سعیدی نژاد

منابع 

• بشارتي، ح. و ر. مطلبي فرد. 1394. ارزيابي تأثير کاربرد گوگرد و باکتريهاي تيوباسيلوس بر برخي خصوصيات شيميايي خاك و عملکرد کلزا در تناوب گندم- کلزا در دو سال متوالي. نشريه آب و خاک. 29 : 1698-1688.
• پیرزاده، م. و حسینی، س.م. 1395. بررسی تحلیلی بازار گوگرد در ایران و جهان. شرکت کارگزاری بانک ملت، واحد بورس کالا و انرژی. شماره1.
• خادم، ا. گاچين، ا. مشهدي جعفر¬لو، ا. زراع، ا. و ناصري، ا. 1394. تاثير اسيدي شدن شديد خاک بر قابليت جذب  عناصر غذايي خاک و رشد ذرت. نشريه زراعت. 10(7): 7-1.
• رحیمی، ب. و صدر آبادی حقیقی، ر.1391. بررسی اثر سطوح مختلف گوگرد بنتونیت بر عملکرد دانه و اجزای عملکرد کلزا (Brassica napus L.). نشریه پژوهشهای زراعی ایران.10(4): 795-789.
• رفیعی، ا.ح. آقا علیخانی، م. و مدرس ثانوی، س.ع.م.1393. بازتاب سویا به مقدار کاربرد نیتروژن در سیستم¬های تغذیه¬ای متداول، آلی و تلفیقی. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار. 24(2): 18-1.
• سپهر، ا. م.ج. ملکوتي. ب. خلدبرين. ن. کريمييان. ع. صمدي. ح. رسولي. ف. نورقلي پور. ح. رضايي. و ز. خادمي. 1388. بررسي کارايي ارقام مختلف غلات از لحاظ جذب فسفر. مجله پژوهشهاي خاک. 23: 134-125.
• فرحبخش، ح.، منصوری، م.ح.، و شمس¬الدین¬سعید، م.1386. اثرات گوگرد، آهن و روی بر برخی خصوصیات رشدی، عملکرد کمی و کیفی آفتاب¬گردان(Helianthus annus L.) رقم رکورد. مجله آب، خاک و گیاه در کشاورزی.7(4):171-161.
• قربانی نصر آبادی، ر. صالح راستین، ن. و علیخانی، ح.ع.1381. بررسی تاثیر مصرف گوگرد همراه با مایه تلقیح تیوباسیلوس و برادی ریزوبیوم بر تثبیت نیتروژن و شاخص¬های رشد سویا. مجله علوم خاک و آب. 16(2): 178-169.
• مدنی، ح. خدرایی، غ. شیرانی راد، ا.ح. و میراحمدی عراقی، ح. 1388. بررسی اثر میزان و نوع منبع کودی اوره و اوره با پوشش گوگردی بر عملکرد و اجزای عملکرد آفتابگردان در اراک. مجله یافته¬های نوین کشاورزی. 4(2): 175-167.
• مومن، ع. ع. پازکي. و م.ر. مميزي.1390. بررسي اثرات گوگرد گرانوله (بنتونيت دار) و کمپوست بر خصوصيات کمي گندم بم در منطقه سمنان. فصلنامه فيزيولوژي گياهان زراعي. 9: 47-31.
• Grant, C., Clayton, G. and  Johnston, A. 2003. Sulphur fertilizer and tillage effects on canola seed quality in the Black soil zone of western Canada. Canadian Journal of Plant Science.83:745-758.
• Grant, C.A., Mahli, S.S., and Kramanos, R.E. 2012. Sulfur management for rapeseed. Field Crops Research. 128: 119-128.
• Horst, W. J., M. Abdou, and F. Wiesler. 1993. Genotypic differences in phosphorus efficiency of wheat. Plant Soil. 155/156: 293–296.
• Krishnan, H.B., and Jez, J.M. 2018. Review: The promise and limits for enhancing sulfur-containing amino acid content of soybean seed. Plant Science. 272: 14-21.
• Potzsch, F., Lux, G., and Schmidtke, K. 2018.  Sulphur demand, uptake and fertilization of Vicia faba L. under field conditions. Field Crops Research.228: 76-83.
• Rahman, M. N., Sayem, S.M. Alam, M.K. Islam, M.S. and Mondol, A. T. M. A. I.2006. Influence of sulphur on nutrient content and uptake by rice and its balance in old brahmaputra floodplain soil. Journal of Soil and Nature. 1 :5-10.
• Stamford, N.P., Figueiredo, M.V.B., Silva Junior, S.D., Freitas, A.D.S., Santos, C.E.R.S., and Lira Junior, M.A. 2015. Effect of gypsum and Sulfur with Acidithiobacillus on soil salinity  alleviation and on cowpea biomass and nutrient status as affected by PK rock biofertilizer. Scientia Horticulturae. 192: 287-292.
• Tao, Z., Chang, X., Wang. D., Wang, Y., Ma, S., Yang, Y., and Zhao, G. 2018. Effects of sulfur fertilization and short-term high temperature on wheat  grain production and wheat  flour proteins.The crop journal. 13:1-13.