کودها

محصولات مغذی ضروری

ریشه گیاه از عناصر موجود محلول در خاک که معمولا به صورت یون های مثبت یا منفی هستند تغذیه می نماید. این عناصر، عناصری حیاتی جهت تغذیه و در نتیجه رشد طبیعی گیاه هستند.

نیتروژن مورد استفاده توسط گیاهان برگدار تنها در دو فرم نیترات (NO3-) و یونهای آمونیوم (NH4 +) می باشد. قابل ذکر است نیتروژن توسط حبوبات استفاده زیادی ندارد. در شرایط جوی انگلستان، سرعت اکسیداسیون یونهای آمونیوم و در نهایت تبدیل شدن به یونهای نیترات بواسطه وجود میکروبهای درون خاک بسیار بالا می باشد. این یونها توسط ریشه های گیاه جذب شده، منجر به تولید اسیدهای آمینه و در نهایت تولید پروتیین می انجامند.

در شرایط بسیار مرطوب، که اکسیژن بسیار محدود است، همانند مزارع برنج، اکثر حجم نیتروژن جهت تولید یون های آمونیوم مصرف می شود.

غالب کودهای حاوی نیتروژن که شامل نیترات آمونیوم و نیترات آمونیوم کلسیم (مخلوطی از80% نیترات آمونیوم و 20% کربنات کلسیم) هستند، در غرب اروپا مصرف بالاتری دارند با اینحال، در سراسر جهان، در حدود نیمی از نیتروژن مورد استفاده در کودها به عنوان اوره هستند. این کودها شامل بالاترین غلظت نیتروژن جامد به میزان46% بوده در مجاورت آنزیم اوره سریعا به یون های آمونیوم تبدیل می شوند. واکنش مذکور در بسیاری از خاکها اتفاق می افتد. تولید کودهای نیتروژن دار، با حجمی بالغ بر 150میلیون تن سالیانه، تنها تحت حضور آمونیاک امکان پذیر می باشد.

معمولا یکی از یونهای منفی فسفر بنام یون دی هیدروژن فسفات (H2PO4) توسط ریشه های گیاهان جذب می شود. فسفر می تواند به شکل سوپر فسفات تریپل، نوعی کلسیم دی هیدرون سولفات محلول در آب، یا به شکل یک فسفات آمونیوم استفاده شود. این فسفاتهای محلول در آب از سنگ فسفات (آپاتیت)، شامل اشکال مختلفی از تری کلسیم فسفات، تولید می شوند. آپاتیت خود عنصری نامحلول در آب است. سالیانه 180 میلیون تن سنگ از معادن سراسر جهان استخراج می شود که بصورت عمده 73% آن از معادن آسیا و 43% از معادن آفریقا می باشد

فسفات آمونیوم در دو نوع فسفات آمونیوم تولید می شود: دی هیدروژن فسفات آمونیوم و دی آمونیوم هیدروژن فسفات. هر دو محصول مذکور حاوی نیتروژن و فسفر هستند. نسبت نیتروژن به فسفر معیاری برای انتخاب کود مناسب جهت رشد بهتر گیاه است. هر دو محصول فوق الذکر از اسید فسفریک مشتق می شوند که خود در مقیاسهای بسیار بالا، سالیانه در حدود 38میلیون تن، تولید می شود.

پتاسیم غالبا پس از تبدیل شدن به یون مثبت پتاسیم (K + ) در ترکیب کلرید پتاسیم نقش می پذیرد. حجم استخراج سالیانه پتاس بالغ بر 50 میلیون تن می باشد. از این حجم، 19 میلیون تن در ایالات فلوریدا و 17میلیون تن در شمال امریکا استخراج می شود.

کودهای چند ماده ای

این کودها شامل چند نوع از مواد مغذی از جمله نیتروژن، فسفر و پتاسیم هستند. در برخی موارد مقدار کمی از گوگرد، منیزیم و عناصر کمیاب مانند بور نیز ممکن است به ترکیب فوق اضافه شود. کود چند ماده ای بر دو قسم است یکی "کود مخلوط" است که از مخلوط نمودن کود های ساده (تک ماده ای) حاصل می شود. از آنجاییکه کودهای ساده (تک ماده ای) با اهداف تجاری تولید و استفاده می شوند، لذا اندازه و تراکم آنها متفاوت می باشد. پس از مخلوط نمودن کودهای تک ماده ای، ممکن است حمل و نقل منجر به یک توزیع نابرابر از عناصر غذایی و در نتیجه پس از استفاده باعث رشد ناهموار محصول شود.

نوع دیگری از کود چند ماده ای، "کود گرانول" است که در آن هر گرانول حاوی مواد مغذی در نسبت مورد نیاز است. استفاده از دستگاه "گرانول ساز" یکی از روشهای مرسوم تولید کودهای "گرانول" است. در این دستگاهها، نمکهای متفاوتی از جمله نیترات آمونیوم، فسفات آمونیوم و کلرید پتاسیم، مخلوط می شوند. در مرحله بعدی (مرحله خشک کردن)، دانه ها با میزان رطوبتی در حدود 0.5٪ با یک دافع آب جهت جلوگیری از جذب بیشتر رطوبت پوشش داده می شوند. این امر باعث بهبود روند ذخیره سازی و افزایش خاصیت شرگی گرانول می شود.

طیف گسترده ای از کودها جهت استفاده کشاورزان موجود می باشد. این طیف شامل کودهای مخلوط یا مرکب و کود ساده می باشد که با توجه به نسبت وجود مواد مغذی در هرکدام، قدرت انتخاب کشاورز بالا رفته و در نتیجه وی می تواند انتخاب مناسبتری داشته باشد.

آنالیز خاک متد مناسبی برای کشاورزان جهت انتخاب کود مناسب می باشد.

ساخت و تولید

تولید یک کود مناسب شامل فرآیندهای تولیدی در هم تنیخته و مرتبط به شرح ذیل می باشد:

آمونیاک که از نیتروژن موجود در هوا و هیدروژن ساخته شده از گاز طبیعی، نفتا و یا زغال سنگ با بخار ساخته می شود.

کلرید پتاسیم که از معدن استخراج، خرد و خالص سازی می شود.

اسید فسفریک که از سنگ فسفات (عمدتا کلسیم فسفات) و اسید سولفوریک تولید می شود. اسید سولفوریک از گوگرد (که به خودی خود از نفت و گاز طبیعی استخراج می شود) بدست می آید.

سوپر فسفات تریپل (کلسیم دی هیدروژن فسفات) که از سنگ فسفات و اسید فسفریک تولید می شود.

نیترات آمونیوم که از آمونیاک (حاصل از امونیوم) و اسید نیتریک تولید می شود

فسفات آمونیوم که از اسید فسفریک و آمونیاک تولید می شود.

مسائل زیست محیطی

جنجال "سبز" مابین دو گروه بوجود آمده است: یکی کسانی که بر این باورند که نباید در طبیعت هیچ کود شیمیایی استفاده شود و دومی کسانی که بر این باورند که کود تولید شده جهت تغذیه ملل همیشه در حال رشد جهان، صرف نظر از منبع ارگانیک و یا شیمیایی آنها، می تواند بدون قید و شرط مورد استفاده قرار گیرد. بنا به برآوردهای انجام شده محققان، امروزه کودهای شیمیایی حاوی نیتروژن برای حدود نیمی از محصولات کشاورزی پروتئینی در سراسر جهان استفاده می شوند.

از آنجاییکه تولید کودهای شیمیایی دقیقا مشابه با کودهای ارگانیک می باشد، این کودها به خودی خود برای محیط زیست مضر نیستند. با این حال، نکته حایز اهمیت زمان تولید و محاسبه بهترین زمان تولید جهت بهینه سازی تولید محصول و به حداقل رساندن آلودگی های نامطلوب زیست محیطی است.

استفاده بیش از حد از کودهای نیتروژن دار و یا کودهای حیوانی (حاوی یون نیترات که عمدتا در خاک یافت می شود) هستند، می تواند موجب بروز مشکلات عدیده ای شود. بدین ترتیب که نیترات بلا استفاده در خاک باقی مانده و ممکن است به آب شرب نفوذ کند.

یونهای فسفات مورد استفاده در کود به ذرات خاک چسبیده و غالبا امکان شستشو و پالایش ندارند. با این حال، برخی یونهای فسفات به رودخانه ها راه پیدا می کنند که با گذشت زمان به فرایند "اتروفیکاسیون" ( فرایندی که حتی با وجود مقدار بسیار کم فسفات در آب، بواسطه غنی سازی آب باعث تحریک رشد گیاهان می شود) کمک می کند. البته رشد بیش از حد گیاه نیاز بدلیل مصرف مقدار زیادی از اکسیژن باعث کاهش یافتن اکسیژن محلول در آب برای استفاده آبزیان و منجر به مرگ آنها می شود. در موارد کمبود شدید اکسیژن، این امر باعث بوجود آمدن یک آبراه فاقد اکسیژن می شود که برای آبزیان بسیار سمی بوده و بوی بسیار نامطلوبی به همراه دارد.