کود هاي زيستي و ارتباط با محيط زيست

بروز مشکلات‌ اقتصادی‌ و زیست‌ محیطی‌ ناشی‌ از مصرف‌ بی‌ رویه‌ کودهای‌ شیمیایی‌ و نیز توجه‌ به ‌قابلیت‌های‌ ذاتی‌ بسیار جالب‌ و متنوع‌ موجودات‌ خاکزی‌ و به‌ ویژه‌ میکروارگانیسم‌ها موجب‌ گردیده‌ که‌ یکی‌ از مهمترین‌ و کاربردی‌ ترین‌ زمینه‌های‌ مورد تحقیق‌ در مطالعات‌ علمی‌ روز، تلاش‌ برای‌ تولید کودهای ‌زیستی‌ باشد. کودهای‌ زیستی‌ به‌ مواد حاصلخیز کننده‌ای‌ اطلاق‌ می‌شود که‌ حاوی‌ تعداد کافی‌ از یک‌ یا چند گونه‌ از ارگانیسم‌های‌ مفید خاکزی‌ هستند که‌ روی‌ مواد نگهدارنده‌ مناسبی‌ عرضه‌ می‌شوند. این‌اصطلاح‌ گاهی‌ برای‌ موادی‌ که‌ فقط حاوی‌ فراورده‌های‌ این‌ موجودات‌ هستند نیز بکار برده‌ می‌شود. کودهای‌ زیستی‌ یا بیولوژیک‌ بصورت‌ مایه‌ تلقیح‌ میکروبی‌، برای‌ تامین‌ یک‌ یا چند عنصر غذایی‌ مورد نیاز گیاه‌، نیز تعریف‌ می‌شوند. این‌ مواد بصورت‌ تلقیح‌ با بذر، خاک‌ و یا کودهای‌ آلی‌ (کمپوست‌) مصرف‌ می‌شوند.

الف‌) تثبیت‌ بیولوژیکی‌ ازت‌:

باسابقه‌ترین‌ و در حال‌ حاضر رایج‌ترین‌ انواع‌ کودهای‌ زیستی‌، مربوط به‌ باکتری‌های‌ تثبیت‌ کننده‌ ازت‌ است‌ که‌ از بین‌ آنها انواعی‌ که‌ توان‌ برقراری‌ ارتباطهای‌ همزیستی‌ با گیاهان‌ را دارند به‌ دلیل‌ کارایی‌ بیشتر درجذب‌ مقدار قابل‌ توجهی‌ ازت‌ مولکولی‌، کاربرد وسیع‌تری‌ پیدا کرده‌اند. در سطح‌ جهانی‌، مجموع‌ مقدار ازتی‌ که‌ از طریق‌ این‌ همزیستی‌ به‌ خاک‌ اضافه‌ می‌شود حدود 70 تا 85 میلیون‌ تن‌ در سال‌ برآورد شده‌است‌. به‌ عبارت‌ دیگر، حدود 65 درصد کل‌ ازت‌ مصرفی‌ در کشاورزی‌ از طریق‌ تثبیت‌ بیولوژیکی‌ صورت‌ می‌گیرد و این‌ امر در تولید محصولات‌ زراعی‌ در کشاورزی‌ پایدار حائز اهمیت‌ است‌. یعنی‌ این‌همزیستی‌ دارای‌ پتانسیل‌ لازم‌ برای‌ پایداری‌ خاک‌ است‌ که‌ می‌تواند در رفع‌ کمبود دو نیاز اساسی‌ خاک‌ یعنی‌ ماده‌ آلی‌ و ازت‌ کاملا موثر باشد. در چند دهه‌ اخیر با توجه‌ به‌ افزایش‌ جمعیت‌ و تقاضای‌ روزافزون‌برای‌ موادغذایی‌، از کودهای‌ شیمیایی‌ به‌ عنوان‌ ابزاری‌ برای‌ نیل‌ به‌ حداکثر تولید در واحد سطح‌ استفاده‌ بی‌رویه‌ شده‌ که‌ از جمله‌ زیان‌ها و پیامدهای‌ آن‌ علاوه‌ بر اتلاف‌ سرمایه‌ و خسارات‌ مالی‌، شامل‌ آلودگی‌منابع‌ آبی‌ و خاکی‌، بر هم‌ خوردن‌ تعادل‌ عناصر غذایی‌ در خاک‌، کاهش‌ بازده‌ محصولات‌ کشاورزی‌ در اثر کمبود یا سمی‌ بودن‌ بعضی‌ عناصر، تجمع‌ مواد آلاینده‌ (نظیر نیترات‌) در اندام‌های‌ مصرفی‌ محصولات‌زراعی‌ و به‌ طور کلی‌ به‌ خطر افتادن‌ حیات‌ و سلامتی‌ انسان‌ها و سایر موجودات‌ زنده‌ بوده‌ است‌. بروز مشکلات‌ اقتصادی‌ و زیست‌ محیطی‌ ناشی‌ از اتلاف‌ کودهای‌ شیمیایی‌ ازته‌ (در نتیجه‌ فرایندهایی‌ چون ‌تصاعد آمونیاک‌، دنیتریفیکاسیون‌ و آبشویی‌ نیترات‌) نیز ایجاب‌ نموده‌ که‌ در سال‌های‌ اخیر سیستم‌های‌ بیولوژیک‌ تثبیت‌ کننده‌ ازت‌ به‌ عنوان‌ بخشی‌ از برنامه‌های‌ کشاورزی‌ پایدار جایگزین‌ کودهای‌ شیمیایی‌گردد. رایج‌ترین‌ این‌ سیستم‌ها را همزیستی‌ ریزوبیوم‌ - لگومینوز تشکیل‌ می‌دهد. امروزه‌ رایج‌ترین‌ کودهای‌ میکروبی‌ عرضه‌ شده‌ در سطح‌ وسیع‌ تجارتی‌ مربوط به‌ باکتری‌های‌ تثبیت‌ کننده‌ ازت‌ و مهمترین‌انواع‌ مورد توجه‌ برای‌ استفاده‌های‌ عملی‌ شامل‌ ریزوبیوم‌ها در همزیستی‌ با لگومینوزها، فرانکیا با انواعی‌ از گیاهان‌ چوبی‌ غیر لگومینوز، آزوسپیریلوم‌ برای‌ غلات‌ و سیانو باکترها به‌ حالت‌ آزاد و یا همزیست‌ باآزولا برای‌ شالیزارهاست‌. نقش‌ ریزوبیوم‌ها در ارتقای‌ سطح‌ حاصلخیزی‌ خاک‌ بیش‌ از یک‌ قرن‌ است‌ که‌ مورد توجه‌ بوده‌ و امتیاز این‌ باکتری‌ بر سایر دی‌ ازوتروفها، انجام‌ تثبیت‌ ازت‌ با پتانسیل‌ بسیار زیاد (درمواردی‌ حدود 800 کیلو گرم‌ در هکتار در سال‌) در حالت‌ همزیستی‌ با خانواده‌ بقولات‌، به‌ عنوان‌ یکی‌ از وسیع‌ترین‌ خانواده‌ سلسله‌های‌ گیاهی‌ است‌. بخش‌ عمده‌ بررسی‌ها و پژوهش‌های‌ علمی‌ دربیوتکنولوژی‌ خاک‌ نیز بر روی‌ این‌ باکتری‌ صورت‌ گرفته‌ که‌ از نظر تنوع‌ متابولیک‌، فیزیولوژیک‌ و اکولوژیک‌ در بین‌ سایر باکتری‌ها بسیار جالب‌ و شگفت‌انگیز است‌. گرچه‌ توان‌ تثبیت‌ بیولوژیکی‌ ازت‌ مولکولی‌،خصوصیت‌ مشترک‌ همه‌ باکتری‌های‌ ریزوبیوم‌ است‌ اما در بین‌ سویه‌ها از نظر کارایی‌ و راندمان‌ تثبیت‌ ازت‌ (یعنی‌ مقدار ازت‌ تثبیت‌ شده‌ بازا هر واحد انرژی‌ دریافتی‌ از گیاه‌ میزبان‌) تفاوت‌ قابل‌ ملاحظه‌ای‌ وجوددارد. توان‌ مقاومت‌ در برابر تنش‌های‌ محیطی‌ (مانند شوری‌، خشکی‌، دما، آلودگی‌ خاک‌ با سموم‌ و فلزات‌ سنگین‌) نیز در سویه‌های‌ ریزوبیوم‌ متفاوت‌ است‌ و این‌ مشخصات‌ عمومی‌ و خصیصه‌های‌ حیاتی‌بایستی‌ در انتخاب‌ سویه‌ مورد نظر برای‌ استفاده‌ در شرایط خاص‌ مورد توجه‌ قرار گیرد. یکی‌ از استفاده‌های‌ علمی‌ از این‌ موجودات‌ خاکزی‌ تولید تجارتی‌ مایه‌ تلقیح‌ ریزوبیوم‌ و تلقیح‌ آن‌ به‌ خاک‌ و یا بذربقولات‌ می‌باشد که‌ در بعضی‌ کشورها مرسوم‌ شده‌ است‌. تولید مایه‌ تلقیح‌ ریزوبیومی‌ در طی‌ چند مرحله‌ اساسی‌ زیر صورت‌ می‌گیرد: 1 -جمع‌ آوری‌ و تفکیک‌ سویه‌های‌ جداسازی‌ شده‌: یکی‌ ازضروری‌ترین‌ مشخصه‌ها که‌ باید به‌ عنوان‌ یک‌ معیار اصلی‌ مبنای‌ انتخاب‌ قرار گیرد، توان‌ رقابت‌ آن‌ با سویه‌های‌ ضعیف‌ و کم‌ تاثیر بومی‌ خاک‌ است‌ تا مایه‌ تلقیح‌ تهیه‌ شده‌ از آن بتواند ارزش‌ کاربرد در سطح‌مزارع‌ را داشته‌ باشد، بنابراین‌ تفکیک‌ سویه‌های‌ ریزوبیومی‌ یکی‌ از اساسی‌ترین‌ مراحل‌ تولید مایه‌ تلقیح‌ بوده‌ و در این‌ رابطه‌ از روش‌های‌ آنتی‌بیوتیکی‌، سرولوژیکی‌، ریزوبیوفاژ، و ژنتیکی‌ استفاده‌ می‌شود.روش‌ ژنتیکی‌ نسبت‌ به‌ سایر روش‌ها از دقت‌ و کارایی‌ بیشتری‌ برخوردار است‌ و به‌ عنوان‌ مثال‌، روش‌ تجزیه‌ پروفیل‌ پلاسمیدPPA) ) به‌ عنوان‌ بهترین‌ و سریع‌ترین‌ روش‌ تفکیک‌ سویه‌های‌ سینوریزوبیوم‌ملیلوتی‌ توصیه‌ شده‌ است‌. (پلاسمیدها در داخل‌ سلول‌ باکتری‌ حامل‌ مواد ژنتیکی‌ بوده‌ و بسیاری‌ از ژن‌های‌ ضروری‌ برای‌ رشد باکتری‌ در شرایط نامساعد محیطی‌ توسط پلاسمیدها حمل‌ می‌شوند.) لازم‌ به‌ذکر است‌ که‌ گرچه‌ تلاش‌های‌ زیادی‌ در سال‌های‌ اخیر جهت‌ اصلاح‌ ژنتیکی‌ سویه‌های‌ ریزوبیوم‌ انجام‌ شده‌ ولی‌ اکثر دست‌ آوردهای‌ مهندسی‌ ژنتیک‌ به‌ دلیل‌ ناتوانی‌ در رقابت‌ با سویه‌های‌ بومی‌ خاک‌، درشرایط مزرعه‌ چندان‌ موفق‌ نبوده‌ و بنابراین‌ بخش‌ مهمی‌ از برنامه‌های‌ تحقیقاتی‌ در جهت‌ شناخت‌ بیولوژی‌ ریزوسفر و فاکتورهای‌ موثر بر کلنیزاسیون‌ ریشه‌ متمرکز شده‌ و بخش‌ دیگری‌ نیز در جهت‌ اصلاح‌ژنتیکی‌ گیاه‌ میزبان‌ برای‌ یافتن‌ ژنوتیپ‌های‌ با پتانسیل‌ سمبیوتیک‌ بالاتر و تعیین‌ روش‌های‌ زراعی‌ مناسب‌ به‌ منظور افزایش‌ کارایی‌ سیستم‌ همزیستی‌ برنامه‌ریزی‌ شده‌اند. 2 -تکثیر و تولید توده‌ سلولی‌: این‌ مرحله‌یکی‌ از پرهزینه‌ترین‌ قسمت‌های‌ تولید اینگونه‌ فرآورده‌های‌ میکروبی‌ می‌باشد، به‌ طوری‌ که‌ در بسیاری‌ از کشورهای‌ تولید کننده‌ مایه‌ تلقیح‌، از مواد زائد و فرآورده‌های‌ فرعی‌ کارخانجات‌ صنایع‌ غذایی‌ به‌ عنوان‌محیط کشت‌ و تکثیر باکتری‌ استفاده‌ می‌شود (شرکت‌ آمریکایی‌Lipha Tech یک‌ مایه‌ تلقیح‌ مایع‌ تولید می‌نماید که‌ بدلیل‌ جنبه‌های‌ اقتصادی‌، فرمولاسیون‌ آن‌ تا کنون‌ مخفی‌ مانده‌ ولی‌ توانایی‌ حفظ جمعیت‌باکتری‌ در فاز ثابت‌ رشد را دارد). در ایران‌ به‌ منظور قطع‌ واردات‌ و تولید مایه‌ تلقیح‌ سویا، چند ماده‌ ارزان‌ قیمت‌ جهت‌ بررسی‌ توان‌ تکثیر باکتری‌ انتخاب‌ و مورد آزمایش‌ قرار گرفته‌ که‌ در این‌ میان‌ رقت‌ 20% عصاره‌ جوMalt exrxct ) ) توانایی‌ افزایش‌ جمعیت‌ باکتری‌ را دارد. 3 -تهیه‌ حامل‌ مناسب‌: حامل‌ باکتری‌ به‌ مواد جامد، مایع‌ یا نیمه‌ جامدی‌ اطلاق‌ می‌شود که‌ قادر به‌ حفظ جمعیت‌ مشخصی‌ از باکتری‌ مورد نظر در مدت‌معین‌ و به‌ تعداد قابل‌ قبولی‌ باشد. بنابراین‌ مهمترین‌ ویژگی‌ یک‌ حامل‌ توانایی‌ حفظ جمعیت‌ مناسبی‌ از باکتری‌ در فاصله‌ زمانی‌ تولید تا مصرف‌ آن‌ در مزرعه‌ می‌باشد. در بسیاری‌ از کشورهای‌ پیشرفته‌ مانندامریکا، کانادا، روسیه‌ و استرالیا از پیت‌ به‌ عنوان‌ حامل‌ استفاده‌ می‌شود که‌ متاسفانه‌ در ایران‌ معادن‌ قابل‌ بهره‌برداری‌ ندارد و به‌ همین‌ دلیل‌ همواره‌ مایه‌ تلقیح‌ سویا از خارج‌ تهیه‌ می‌شود. نتایج‌ آزمایشات‌ انجام‌شده‌ با کمپوست‌ باگاس‌، کمپوست‌ فیلتر کیک‌، ذغال‌ سنگ‌، بنتونیت‌ و ورمیکولیت‌ خام‌ نشان‌ داده‌ که‌ تیمار کمپوست‌ باگاس‌ می‌تواند به‌ عنوان‌ حامل‌ جهت‌ مایه‌ تلقیح‌ سویا استفاده‌ شود. از جمله‌ سیستم‌های‌همزیستی‌ ریزوبیوم‌ - لگومینوز که‌ در ایران‌ بیشتر مورد تحقیق‌ و بررسی‌ بوده‌ و می‌توان‌ به‌ آن‌ اشاره‌ کرد، همزیستی‌ گیاه‌ سویا با باکتری‌ برادی‌ ریزوبیوم‌ ژاپونیکوم Bradyrhizobium japonicum،همزیستی‌ گیاه‌ یونجه‌ با باکتری‌ سینوریزوبیوم‌ ملیلوتی‌ Sinorhizobium meliloti، همزیستی‌ گیاه‌ شبدر با باکتری‌ ریزوبیوم‌ تریفولی‌ Rhizobium trifoli و همزیستی‌ لوبیا و نخود با باکتری‌ریزوبیوم‌ لگومینوزاروم‌ Rhizobium legumiosarom است‌. این‌ سیستم‌های‌ همزیستی‌ می‌توانند علاوه‌ بر تامین‌ نیاز ازتی‌ گیاه‌ میزبان‌، در افزایش‌ حاصلخیزی‌ خاک‌های‌ زیر کشت‌ و یا تهیه‌ بخشی‌ ازازت‌ مورد نیاز گیاهان‌ در تناوب‌ زراعی‌ بسیار موثر باشند. نکته‌ مهم‌ در برقراری‌ این‌ همزیستی‌ها انتخاب‌ موثرترین‌ باکتری می‌باشد که‌ بتواند در شرایط خاک‌ مورد نظر با رقم‌ گیاهی‌ مورد تحقیق‌ دارای‌ حداکثربازده‌ باشد. ضمنا مصرف‌ بی‌ رویه‌ کودهای‌ ازته‌ در مراحل‌ مختلف‌ رشد گیاهان‌ بقول‌ نیز موجب‌ از بین‌ رفتن‌ و یا تضعیف‌ گره‌های‌ موجود در ریشه‌ می‌گردد که‌ محتوی‌ میلیون‌ها باکتری‌ ریزوبیوم‌ هستند. این‌ مسئله‌در مزارع‌ یونجه‌ خوزستان‌ و لوبیا در همدان‌ کاملا مشهود است‌. سیانو باکترهاCianobacter) ) نیز یک‌ دسته‌ دیگر از میکروارگانیسم‌های‌ مهم‌ تثبیت‌ کننده‌ ازت‌ در خاک‌ می‌باشند که‌ تحقیقات‌ جهانی‌ درباره‌آنها سابقه‌ طولانی‌ داشته‌ و هم‌ اکنون‌ در بسیاری‌ از کشورها به‌ عنوان‌ کود بیولوژیک‌ ازته‌ مصرف‌ می‌شوند. مطالعه‌ سیانو باکترها در شالیزارهای‌ شمال‌ ایران‌ جهت‌ امکان‌ کاربرد آنها در مزارع‌ برنج‌ نشان‌ داده‌ که‌جنس‌های‌ مهم‌ و غالب‌ این‌ مناطق‌ شامل‌ آنابنا (در گرگان‌، ساری‌ و انزلی‌)، ایسلوتاریا (در رشت‌) و نوستوک‌ (در گرگان‌) است‌ که‌ بررسی‌ قدرت‌ تثبیت‌ ازت‌ جنس‌های‌ فوق‌ نیاز به‌ مطالعات‌ تکمیلی‌ است‌. ازتوباکتر کروکوکوم‌Azotobacter Crococum) ) نیز یک‌ باکتری‌ آزاد زی‌ تثبیت‌ کننده‌ ازت‌ است‌ که‌ می‌تواند هورمون‌های‌ محرک‌ رشد گیاه‌ و بعضی‌ مواد کنترل‌ کننده‌ قارچ‌ها را سنتز کند. امروزه‌ بسیاری‌کشورها از کود ازتوباکتری‌ برای‌ محصولات‌ مختلف‌ از جمله‌ غلات‌، صیفی‌جات‌ و سبزیجات‌ استفاده‌ می‌کنند که‌ دارای‌ اثرات‌ چشمگیری‌ بر روی‌ وزن‌ خشک‌ اندام‌های‌ هوایی‌، توسعه‌ سیستم‌ ریشه‌ای‌ وعملکرد گیاه‌ می‌باشد. تحقیقات‌ انجام‌ شده‌ در ایران‌ نشان‌ می‌دهد که‌ این‌ باکتری‌ به‌ همراه‌ کود دامی‌ و کمپوست‌ دارای‌ اثرات‌ معنی‌ داری‌ بر روی‌ وزن‌ و تعداد خوشه‌های‌ گندم‌ بوده‌ و می‌تواند جایگزین‌ مناسبی‌برای‌ کودهای‌ ازته‌ باشد. آزوسپیریلوم‌ نیز می‌تواند به‌ طور همزیست‌ با گیاهان‌ مهم‌ زراعی‌ مانند انواع‌ غلات‌ (بخصوص‌ گندم‌ و ذرت‌) به‌ تثبیت‌ ازت‌ مولکولی‌ پرداخته‌ و به‌ عنوان‌ یک‌ کود بیولوژیک‌ مورد توجه‌قرار گیرد. این‌ باکتری‌ توانایی‌ تولید هورمون‌های‌ رشد گیاهی‌ را نیز دارد و تلقیح‌ گیاه‌ با آن‌ می‌تواند موجب‌ افزایش‌ سیستم‌ ریشه‌ای‌ و افزایش‌ معنی‌دار وزن‌ خشک‌ ریشه‌ و اندام‌های‌ هوایی‌ گیاه‌ گردد. در ایران‌ تنهامورد استفاده‌ از کودهای‌ زیستی‌ ازته‌، مصرف‌ باکتری‌ برادی‌ ریزوبیوم‌ ژاپونیکوم‌ در زراعت‌ سویا و یا تلقیح‌ بذور سویا با نیتراژن‌ قبل‌ از کشت‌ است‌. این‌ امر موجب‌ تثبیت‌ ازت‌ و افزایش‌ جذب‌ آن‌ و در مواردی‌جذب‌ آهن‌ توسط گیاه‌ می‌گردد. هم‌ اکنون‌ بررسی‌هایی‌ جهت‌ جمع‌آوری‌ سویه‌های‌ بومی‌ ریزوبیوم‌، انتخاب‌ انواع‌ برتر و استفاده‌ از آنها برای‌ تولید مایه‌ تلقیح‌ سویا در داخل‌ کشور، به‌ منظور کاهش‌ مصرف‌کودهای‌ ازته‌ در دست‌ انجام‌ است‌ و با توجه‌ به‌ پتانسیل‌ با ارزش‌ بسیاری‌ دیگر از ریزوبیوم‌ها در تثبیت‌ ازت‌، رواج‌ مصرف‌ کودهای‌ شیمیایی‌ در کشت‌ گیاهان‌ میزبان‌ آنها بسیار عجیب‌ و غیر قابل‌ توجیه‌ به‌ نظرمی‌رسد. امید است‌ با برنامه‌ریزی‌ دقیق‌ در جهت‌ اتکا به‌ همزیستی‌ مفید ریزوبیوم‌ها به‌ عنوان‌ منبع‌ اصلی‌ تامین‌ ازت‌ خاک‌ شاهد پایداری‌ خاک‌های‌ زیر کشت‌ کشورمان‌ باشیم‌. از جمله‌ برنامه‌های‌ وسیع‌ تحقیقاتی‌در جهان‌ به‌ منظور کاربرد بیشتر بیوتکنولوژی‌ در افزایش‌ سطح‌ حاصلخیزی‌ خاک‌ها می‌توان‌ به‌ تولید سوش‌های‌ میکروبی‌ با قدرت‌ تاثیر و کارایی‌ بیشتر (سوش‌های‌ برتر)، امکان‌ انتقال‌ ژن‌های‌ عامل‌ تثبیت‌ ازت‌مولکولی‌ به‌ سایر گیاهان‌ و یا به‌ سایر میکروارگانیسم‌ها، جستجوی‌ گونه‌ها و سوش‌های‌ جدید در مناطق‌ بررسی‌ نشده‌، و توسعه‌ توان‌ برقراری‌ همزیستی‌ تثبیت‌ ازت‌ از لگومینوزها به‌ سایر گیاهان‌ و بخصوص‌غلات‌ اشاره‌ کرد. پاراسیونیا که‌ تنها گیاه‌ غیر لگوم‌ همزیست‌ با ریزوبیوم‌هاست‌ به‌ عنوان‌ یک‌ الگو یا مدل‌ تجربی‌ منحصر به‌ فرد در بررسی‌های‌ مهندسی‌ ژنتیک‌، به‌ منظور تعمیم‌ پدیده‌ همزیستی‌ به‌ گیاهان‌ دیگر وبخصوص‌ امکان‌ ایجاد گره‌های‌ تثبیت‌ کننده‌ ازت‌ بر روی‌ ریشه‌ محصولات‌ استراتژیک‌ مورد استفاده‌ قرار دارد

ب‌) قارچ‌های‌ میکوریزا و میکروارگانیسمای‌ حل‌ کننده‌ فسفات‌:

یکی‌ از پایه‌های‌ اساسی‌ کشاورزی‌پایدار، استفاده‌ کارآمد از کودهای‌ شیمیایی‌ و بخصوص‌ کودهای‌ فسفاته‌ است‌. این‌ کودها دارای‌ تحرک‌ کمی‌ در خاک‌ بوده‌ و طی‌ واکنش‌هایی‌ با عناصر خاک‌ (ترکیب‌ فسفات‌ با کلسیم‌، منیزیم‌، آهن‌، روی‌، ...)بصورت‌ نامحلول‌ درآمده‌ و بازده‌ مصرفی‌ آنها کاهش‌ می‌یابد. بنابراین‌ بایستی‌ در مدیریت‌ استفاده‌ از کودهای‌ فسفاته‌ تجدید نظر صورت‌ گرفته‌ و به‌ روش‌های‌ نوین‌ مانند روش‌های‌ بیولوژیک‌ توجه‌ بیشتری‌معطوف‌ گردد. تحقیقات‌ انجام‌ شده‌ در داخل‌ و خارج‌ کشور بر روی‌ قارچ‌های‌ میکوریزا و نیز میکروارگانیسم‌های‌ حل‌ کننده‌ فسفات‌، نشان‌ دهنده‌ کارایی‌ بالای‌ روش‌های‌ بیولوژیک‌ در افزایش‌ فسفر قابل‌ جذب‌گیاهان‌ است‌. قارچ‌های‌ میکوریزا که‌ در همزیستی‌ با انواع‌ مختلف‌ گیاهان‌ به‌ اجرای‌ نقش‌ می‌پردازند کارایی‌ و توانایی‌ بسیار بالایی‌ از نظر تامین‌ فسفر مورد نیاز گیاه‌ نشان‌ داده‌، به‌ طوری‌ که‌ سایر فواید مهم‌ حاصل‌از همزیستی‌ میکوریزایی‌ مانند جذب‌ بیشتر بعضی‌ از عناصر پرمصرف‌ و کم‌ مصرف‌ (به‌ عنوان‌ مثال‌، افزایش‌ جذب‌ ازت‌، پتاس‌، کلسیم‌، منیزیم‌، منگنز، آهن‌)، جذب‌ بهتر آب‌، تولید هورمون‌های‌ محرک‌ رشدگیاه‌ و بالاخره‌ پتانسیل‌ مقابله‌ با عوامل‌ بیماریزا ریشه‌، تحت‌ الشعاع‌ مسئله‌ جذب‌ فسفر توسط آنها قرار گرفته‌ است‌. این‌ قارچ‌ها بدرون‌ سلول‌های‌ کورتکس‌ راه‌ یافته‌ و سپس‌ با استفاده‌ از مواد فتوسنتزی‌ ریشه‌ به‌سرعت‌ تکثیر و با گسترش‌ ریسه‌ خود بدرون‌ خاک‌، جذب‌ عناصر غذایی‌ و بویژه‌ فسفر را افزایش‌ می‌دهند. در حال‌ حاضر بعضی‌ از انواع‌ این‌ قارچ‌ها به‌ طور تجارتی‌ تولید و برای‌ تلقیح‌ خاک‌ نهالستان‌ها وخزانه‌های‌ کشت‌ گیاهان‌ مختلف‌ مورد استفاده‌ می‌باشند و امکان‌ تولید انبوه‌ انواع‌ موثر برای‌ گیاهان‌ زراعی‌ در دست‌ بررسی‌ است‌. مهمترین‌ قارچ‌های‌ اندومیکوریزا، وزیکولار آرباسکولارVesicular arbuscular) ) از رده‌ زیگوسیت‌ها و راسته ‌Glomales است‌ که‌ به‌ طور همزیست‌ با ریشه‌ بسیاری‌ از گیاهان‌ زراعی‌، غلات‌ و حبوبات‌ فعالیت‌ داشته‌ و اثر کیفی‌ مثبت‌ در تغذیه‌ فسفری‌ گیاه‌ میزبان‌، بویژه‌در خاک‌های‌ با مقدار فسفات‌ قابل‌ جذب‌ کم‌ دارند. قارچ‌های‌ اکتومیکوریزا عمدتا از جنس‌های‌Boletus و Tricholoma در ریشه‌ درختان‌ کاج‌ نیز نقش‌ مهمی‌ در تغذیه‌ و رشد درختان‌ دارند. به‌ طور کلی‌اگر چه‌ اثرات‌ قارچ‌های‌ میکوریزا بر روی‌ رشد گیاه‌ میزبان‌ و جذب‌ عناصر غذایی‌ بر حسب‌ نوع‌ خاک‌ و نوع‌ قارچ‌ همزیست‌ متفاوت‌ است‌ اما در هر حالت‌ مثبت‌ و معنی‌دار است‌. ضمنا تحقیقات‌ نشان‌ داده‌ که‌ دراکثر موارد بین‌ قارچ‌های‌ میکوریزا و باکتری‌ ریزوبیوم‌ یک‌ اثر سیزژیستی‌ در تثبیت‌ ازت‌ و افزایش‌ وزن‌ غده‌های‌ ریشه‌ای‌ در گیاه‌ وجود دارد. اما میکروارگانیسم‌های‌ حل‌ کننده‌ فسفات‌PSM) ) بصورت‌ساپروفیت‌ در منطقه‌ ریشه‌ (ریزوسفر) فعالیت‌ نموده‌ و با مصرف‌ ترشحات‌ ریشه‌، ترکیبات‌ نامحلول‌ فسفات‌ (مانند تری‌ کلسیم‌ فسفات‌) را بصورت‌ محلول‌ قابل‌ جذب‌ گیاه‌ در می‌آورند. این‌ میکروارگانیسم‌های ‌آزاد زی‌ بصورت‌ کودهای‌ میکروبی‌ فسفاته‌ در سطح‌ تجارتی‌ عرضه‌ شده‌اند که‌ هر چند کارایی‌ میکوریزا را ندارند ولی‌ اثرات‌ سینرژیستی‌ حاصل‌ از تلقیح‌ مشترک‌ آنها مورد توجه‌ قرار گرفته‌ است‌. بررسی‌فراوانی‌ نسبی‌ میکروارگانیسم‌های‌ حل‌ کننده‌ فسفات‌ در خاک‌های‌ نواحی‌ مختلف‌ کشور نیز نشان‌ می‌دهد که‌ قارچ‌ها 46.75، باکتری‌ها 40.3 و اکتینومیست‌ها 12.99 درصد کل‌PSM فعال‌ را در خاک‌های‌ریزوسفری‌ بخود اختصاص‌ داده‌اند. با توجه‌ به‌ مصرف‌ سالانه‌ نزدیک‌ به‌ یک‌ میلیون‌ تن‌ کود دی‌ آمونیوم‌ فسفات‌ در ایران‌، بازده‌ پایین‌ کودهای‌ فسفاته‌ در خاک‌های‌ آهکی‌ کشور و همچنین‌ پیامدهای‌ حاصل‌ از زیاده‌ روی‌ در مصرف‌ این‌ کودها (آلودگی‌ آب‌های‌ سطحی‌ با ذرات‌ خاکی‌ غنی‌ از فسفر و یا کاهش‌ عملکرد گیاهان‌ در نتیجه‌ کم‌ شدن‌ جذب‌ روی‌ و آهن‌ و یا تجمیع‌ بیش‌ از حد بور، منگنز و یا مولیبدون‌ درگیاهان‌) شایسته‌ است‌ که‌ در زمینه‌ تامین‌ فسفر مورد نیاز گیاهان‌ از طریق‌ کودهای‌ میکروبی‌ فسفاته‌ توجهات‌ بیشتری‌ صورت‌ گیرد. تحقیقات‌ انجام‌ شده‌ بر روی‌ گندم‌ آبی‌ در نقاط مختلف‌ کشور بیانگر اقتصادی ‌بودن‌ تولید و استفاده‌ از آنها بجای‌ کودهای‌ شیمیایی‌ فسفاته‌ است‌.

ج -باکتری‌های‌ ریزوسفری‌ مولد سیدروفور:

این باکتری ها به‌ عنوان‌ ریزوباکتری‌های‌ افزاینده‌ رشد گیاه‌ توصیف‌ می‌شوند. این‌ گروه‌ ازحاصلخیزکننده‌ها با تولید ترکیب‌های‌ آلی‌ خاص‌ که‌ قادر به‌ تشکیل‌ کلات‌ با آهن‌ فریک‌ هستند می‌توانند در کنترل‌ مقدار آهن‌ قابل‌ جذب‌ در ریزوسفر موثر باشند. این‌ باکتری‌ها بیشتر از جنس‌ پسودوموناس‌ بوده ‌اما لیست‌ انواع‌ دیگر آنها در حال‌ گسترش‌ است‌. ثابت‌ شده‌ که‌ تولید و ترشح‌ سیدروفورهایی‌ مانند ریزوباکتین‌Rhizobactine) ) می‌تواند در شرایط کمبود آهن‌ محیط، در قابلیت‌ جذب‌ آن‌ برای‌ لگومینوزها موثر باشد. همچنین‌ تحقیقات‌ نشان‌ می‌دهد که‌ باکتری‌ ریزوبیوم‌ تریفولی‌ در گره‌های‌ ریشه‌ شبدر علاوه‌ بر تثبیت‌ ازت‌ خاک‌ (گاهی‌ تا Kg/ha 170 در سال‌) توانایی‌ تولید سیدروفور داشته‌ و تلقیح‌ آنها به‌ گیاه ‌میزبان‌ می‌تواند به‌ طور چشمگیری‌ در قابلیت‌ جذب‌ آهن‌ خاک‌ موثر باشد. به‌ هر حال‌، اگر چه‌ تلقیح‌ گیاهان‌ با این‌ قبیل‌ ریزوباکترها بیشتر در سطح‌ برنامه‌های‌ تحقیقاتی‌ انجام‌ شده‌، اما نتایج‌ رضایت‌ بخشی‌ که‌ به‌همراه‌ داشته‌ امکان‌ کاربرد وسیع‌ آنرا امیدبخش‌ جلوه‌ می‌دهد. گروه‌ دیگر باکتری‌های‌ ریزوسفری‌ به‌ عنوان‌ عامل‌ بیوکنترل‌ مورد توجه‌ قرار گرفته‌اند. به‌ عنوان‌ مثال‌ برخی‌ از سویه‌های‌ ریزوبیوم‌ می‌توانند با تولیدمتابولیت‌های‌ سمی‌ (ریزوبیوتوکسینRhizobiotoxine =) از ایجاد بیماری‌های‌ ریشه‌ توسط قارچ‌هایی‌ مانند فیتوفتورا Phitophtora و ریزوکتونیاRhizoctonia) ) جلوگیری‌ کرده‌ و در حفظ سلامت‌ گیاه‌ موثر واقع‌ شوند.

د- میکروارگانیسم‌های‌ تجزیه‌ کننده‌ سلولز:

این‌ گروه‌ شامل‌ انواعی‌ از قارچ‌ها و باکتری‌ها و یا آنزیم‌های‌ استخراج‌ شده‌ از آنها می‌باشد که‌ برای‌ تبدیل‌ سریعتر بازمانده‌های‌ آلی‌ و تولید کمپوست‌ مورد استفاده‌ قرار می‌گیرند. البته‌ از بعضی‌ انواع‌ کرم‌های‌ خاکی‌ نیز بمنظور تولید کمپوست‌ استفاده‌ می‌شود که‌ بنام‌ ورمی‌ کمپوست‌ خوانده‌ می‌شود. تولید کود آلی‌ (کمپوست‌) بطریقه ‌بیوتکنولوژی‌ و از کلیه‌ منابع‌ آلی‌ از جمله‌ زباله‌های‌ خانگی‌، ضایعات‌ کشاورزی‌ (باگاس‌ نیشکر، ضایعات‌ پسته‌ و چای‌، کاه‌ و کلش‌ غلات‌، سبوس‌ برنج‌ و ...) و بازیافت‌ (لجن‌) فاضلاب‌های‌ شهری‌ و خانگی‌ و غیره‌صورت‌ می‌گیرد. در تولید کود آلی‌ از اکتیواتورهاActivators) ) یا تخمیرکننده‌های‌ آلی‌ استفاده‌ می‌شود که‌ شامل‌ قارچ‌های‌ جنس‌ تریکودرماTrichoderma spp) .) به‌ عنوان‌ عنصر تلقیح‌ بر روی‌ کمپوست‌ و کود برگی‌ است‌. گاهی‌ از قارچ‌های‌ هومیکولاHumicola) ) و آسپرژیلوس‌Aspergillus sp.) ) نیز به‌ عنوان‌ اکتیواتور استفاده‌ می‌شود. این‌ قارچ‌ها می‌توانند براحتی‌ و به‌ طور سریع‌ عمل ‌تخمیر و تجزیه‌ سلولز، همی‌ سلولز و لیگنین‌ را انجام‌ داده‌ و در تولید کمپوست‌ بسیار مفید باشند. یکی‌ از بهترین‌ روش‌های‌ دفع‌ زباله‌های‌ شهری‌ تبدیل‌ آن‌ به‌ کمپوست‌ است‌ که‌ این‌ علاوه‌ بر کاهش‌ مشکلات ‌بهداشتی‌ و زیست‌ محیطی‌، نقش‌ مهمی‌ در تولید مواد آلی‌ دارد. اگر کل‌ جمعیت‌ شهرنشین‌ کشور حدود 30 میلیون‌ نفر و سرانه‌ تولید زباله‌ 350 گرم‌ در روز باشد مقدار زباله‌ تولید شده‌ بالغ‌ بر 10 هزار تن‌ در روز و3.6 میلیون‌ تن‌ در سال‌ خواهد شد. بدیهی‌ است‌ که‌ جمع‌آوری‌ و دفع‌ چنین‌ مقداری‌ از زباله‌ علاوه‌ بر هزینه‌ زیاد، مدیریت‌ و تدارکات‌ گسترده‌ای‌ طلب‌ می‌کند. از آنجا که‌ حدود 70 درصد زباله‌های‌ شهری‌قابل‌ تبدیل‌ به‌ کود آلی‌ مرغوب‌ می‌باشد از این‌ طریق‌ سالیانه‌ حدود 2.5 میلیون‌ تن‌ کود کمپوست‌ ساخته‌ خواهد شد که‌ نقش‌ قابل‌ توجهی‌ در باروری‌ خاک‌ها و افزایش‌ غلظت‌ عناصر غذایی‌ در خاک‌ دارد. همچنین‌ در جریان‌ این‌ تبدیل‌ حدود 200 میلیون‌ لیتر شیرابه‌ زباله‌ نیز تولید می‌شود که‌ برای‌ تقویت‌ خاک‌ و افزایش‌ عملکرد گیاهان‌ به‌ طور معنی‌داری‌ موثر است‌. با توجه‌ به‌ گسترش‌ شگفت‌آور گیاه ‌Azolla filiculoides در آب‌های‌ راکد استان‌ گیلان‌، تحقیقاتی‌ در زمینه‌ تبدیل‌ این‌ ماده‌ گیاهی‌ به‌ کمپوست‌ (تهیه‌ کمپوست‌ آزولا) نیز در حال‌ انجام‌ است‌. در این‌ طریق‌ آزولا بصورت‌ لایه‌ لایه‌ (لایه‌های‌ 10 سانتی‌) درداخل‌ چاله‌ها (یا جعبه‌ها) ریخته‌ شده‌ و بین‌ لایه‌ها نیز مقداری‌ کمپوست‌ آماده‌ آزولا (به‌ ضخامت‌ حدود 3 سانتی‌متر) اضافه‌ می‌شود. به‌ مرور زمان‌ آزولا تجزیه‌ و وقتی‌ که‌ دمای‌ کمپوست‌ در عمق‌ 10 سانتی‌متری ‌با دمای‌ محیط برابر شود پایان‌ آزمایش‌ و تهیه‌ توده‌ رنگی‌ از ماده‌ گیاهی‌ است‌. تهیه‌ کمپوست‌ از ضایعات‌ کشاورزی‌ نیز حائز اهمیت‌ است‌ و نقش‌ مهمی‌ در تهیه‌ مواد غذایی‌ خاک‌ دارد. به‌ عنوان‌ مثال‌ اگر مقدار کلش‌ برنج‌ به‌ طور متوسط حدود 5 تن‌ در هکتار باشد با کمپوست‌ کردن‌ آن‌ حدود 30 کیلوگرم‌ ازت‌، 5 کیلوگرم‌ فسفر خالص‌، 5 کیلوگرم‌ گوگرد، 75 کیلوگرم‌ پتاسیم‌ خالص‌ و 250 کیلوگرم‌ سیلیس‌ در هکتار بخاک‌ برمی‌گردد. با توجه‌ به‌ نقش‌ ارزنده‌ مواد آلی‌ در بهبود خصوصیات‌ فیزیکوشیمیایی‌ و حاصلخیزی‌ خاک‌، ضرورت‌ دارد در راستای‌ کشاورزی‌ پایدار نسبت‌ به‌ تامین‌ سطح‌ معقول‌ این‌ مواد در خاک‌ جهت ‌دستیابی‌ به‌ عملکرد بالقوه‌ اقدام‌ شود. از آنجا که‌ مقدار مواد آلی‌ در بیش‌ از 60 درصد خاک‌های‌ زیر کشت‌ کشور کمتر از یک‌ درصد و در بخش‌ قابل‌ توجهی‌ از آنها کمتر از 0.5 درصد