ماده آلی خاک: تعریف، اهمیت و روش‌های اندازه‌گیری

ماده آلی خاک نقش مهمی در حاصلخیزی و چرخه کربن دارد. این مطلب به بررسی درصد ماده آلی، اجزا، اهمیت و روش‌های اندازه‌گیری شیمیایی و حرارتی می‌پردازد.

بر اساس میزان ماده آلی، خاک‌ها به عنوان خاک معدنی یا خاک آلی شناخته می‌شوند. خاک‌های معدنی که بخش عمده زمین‌های زیر کشت جهان را تشکیل می‌دهند، ممکن است از مقدار کمی تا حدود ۳۰ درصد ماده آلی داشته باشند. خاک‌های آلی به دلیل شرایط اقلیمی خاص، به‌طور طبیعی غنی از ماده آلی بوده و معمولاً بیش از ۳۰ درصد ماده آلی دارند؛ اگرچه این نوع خاک‌ها، خاک‌های زراعی حیاتی محسوب نمی‌شوند.

ماده آلی خاک ترکیبی است که در اصل توسط موجودات زنده (گیاهی یا حیوانی) تولید شده، به خاک بازمی‌گردد و فرآیند تجزیه را پشت سر می‌گذارد. ماده آلی در هر زمان شامل طیفی از مواد است؛ از بافت‌های دست‌نخورده گیاهان تا ترکیبات بسیار تجزیه‌شده که به آن هوموس گفته می‌شود.

شناخت ماده آلی در خاک

بخش عمده ماده آلی خاک از بقایای گیاهی منشأ می‌گیرد. این بقایا معمولاً ۶۰ تا ۹۰ درصد رطوبت دارند و ماده خشک آن‌ها از عناصری مانند کربن (C)، اکسیژن (O)، هیدروژن (H)، گوگرد (S)، نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K)، کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) تشکیل شده است. اگرچه این عناصر در مقادیر کم وجود دارند، اما نقش مهمی در مدیریت حاصلخیزی خاک ایفا می‌کنند.

ماده آلی خاک از دو جزء اصلی تشکیل شده است:

– میکروارگانیسم‌ها: ۱۰ تا ۴۰ درصد

– ماده آلی مقاوم یا پایدار (هوموس): ۴۰ تا ۶۰ درصد

ماده آلی پس از طی فرآیند تجزیه، مواد مغذی قابل جذب برای گیاهان آزاد می‌کند. برای حفظ تعادل در این چرخه، میزان ورود ماده آلی از منابعی مانند بقایای گیاهی، کود دامی و سایر منابع باید با سرعت تجزیه و نیز میزان جذب گیاهان و تلفات ناشی از شستشو و فرسایش هماهنگ باشد.

– اگر افزودن ماده آلی کمتر از سرعت تجزیه باشد → مقدار ماده آلی خاک کاهش می‌یابد.

– اگر افزودن ماده آلی بیشتر از سرعت تجزیه باشد → مقدار ماده آلی خاک افزایش می‌یابد.

حالتی که در آن سرعت تجزیه با سرعت افزودن ماده آلی برابر باشد، حالت پایدار نامیده می‌شود.

در اغلب خاک‌های سطحی، مقدار ماده آلی تنها چند درصد است؛ با این حال، نقش بسیار مهمی در عملکردهای خاک و چرخه جهانی کربن دارد. به همین دلیل، محتوای کربن آلی یا رنگ تیره خاک یکی از معیارهای مهم در طبقه‌بندی بین‌المللی خاک‌ها محسوب می‌شود.

در خاک‌های ایران درصد ماده آلی معمولاً پایین است که این موضوع یک چالش جدی برای پایداری تولیدات کشاورزی به شمار می‌آید. میزان ماده آلی خاک به عواملی مانند اقلیم، پوشش گیاهی، نوع کود مصرفی، الگوی کشت و … بستگی دارد.

روش‌های اندازه‌گیری ماده آلی خاک

برای اندازه‌گیری ماده آلی در خاک، دو روش اصلی وجود دارد:

۱. روش شیمیایی (Walkley & Black, 1934)

در این روش، خاک با اسید سولفوریک غلیظ و بیکرومات پتاسیم واکنش داده می‌شود. پس از پایان واکنش اکسیداسیون و احیا، مقدار بیکرومات باقی‌مانده با فروآمونیوم سولفات تیتر می‌شود و درصد ماده آلی محاسبه می‌گردد.

۲. روش افت حرارتی (Loss on Ignition)

در این روش، خاک در حرارت بالا قرار گرفته و بر اساس میزان کربن اکسید شده، مقدار ماده آلی محاسبه می‌شود.

منابع

Blume HP, Brümmer GW, Fleige H, Horn R, Kandeler E, Kogel-Knabner I, Kretzschmar R, Stahr K, Wilke BM (2016). Soil organic matter. In: Scheffer/Schachtschabel Soil Science. Springer, Berlin Heidelberg, pp. 55–86.

Walkley, A. & Black, I.A. (1934). An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37(1), 29–38.

FAO. Soil Organic Matter.