مروری بر فواید فیلم‌های مالچ بازتابنده در افزایش تولید زراعی
مالچ‌ها موادی هستند که به دلایل مختلفی روی سطح خاک قرار می‌گیرند. مالچ‌های پلاستیکی با رنگ‌های مختلف توسعه یافته و در روش‌های مختلف تولید کشاورزی به کار گرفته شده‌اند. از مالچ‌های پلاستیکی رنگی به منظور اصلاح میزان تابش و جلوگیری از هدررفت آب خاک استفاده می‌شود. آنها همچنین به کاهش آلودگی ناشی از علف‌های هرز و حشرات، تنظیم دمای خاک، عملکرد آب، بهبود رشد گیاه، عملکرد و کیفیت کمک می‌کنند. این مقاله با رویکرد آینده‌نگر به بررسی کاربرد مالچ‌های پلاستیک رنگی در بهبود خواص فیزیکی خاک، رشد، عملکرد و کیفیت محصولات زراعی می‌پردازد. اثربخشی مالچ‌های پلاستیکی رنگی در به حداقل رساندن اثرات مضر تنش محیطی روی محصولات نیز در اینجا مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر این مالچ‌ها بر دمای خاک توسط چندین محقق به ثبت رسیده است که از منطقه‌ای به منطقه دیگر و از محصولی به محصول دیگر متفاوت است. علاوه براین، مکانیسم‌های مختلف فیزیکوشیمیایی نشان داده‌اند که استفاده از مالچ‌های پلاستیکی رنگی باعث افزایش بهره وری محصول می‌شود. باتوجه به مطالعات انجام شده مالچ‌های پلاستیکی رنگی تاثیر قابل توجهی بر دمای خاک، رطوبت و ظرفیت نگهداری آب دارند. پلاستیک‌های شفاف و سفید دمای خاک را پایین می‌آورند اما پلاستیک‌های سیاه و آبی دما را بالا می‌برند. تعداد میوه‌ها، ریشه‌ها، غده‌ها و پیازها درصورت استفاده از مالچ‌های پلاستیکی رنگی افزایش می‌یابد. همچنین استفاده از TSS، ویتامین ث و نسبت مایع در گیاهان متنوع به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود یافته است. با استفاده از این مالچ‌های پلاستیکی رنگی میزان هجوم علف‌های هرز و بیماری‌های ویروسی نیز به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. کاهش رشد و عملکرد گیاه، افزایش آلودگی آفات، آلودگی میکروپلاستیک، ریزش خاک، تجزیه ساختار خاک و کاهش فعالیت میکروارگانیسم خاک برخی از معایب مالچ‌های پلاستیکی رنگی به شمار می‌روند. به طور کلی، استفاده از مالچ‌های پلاستیکی رنگی نیازمند بررسی دقیق فعل و انفعالات با عواملی مانند فصل زراعی، دمای ناحیه ریشه، نوع محصول، آفات حشرات و کارایی مصرف آب است.
کشاورزان در سراسر جهان از روش‌های مختلفی، اعم از ارگانیک و غیرارگانیک، نه تنها برای صرفه جویی در مصرف آب بلکه به منظور برخورداری از مزایای دیگری مانند کاهش علف‌های هرز و کاهش هجوم آفات استفاده می‌کنند. مالچ‌های غیر ارگانیک مانند فیلم‌های مالچ پلاستیکی به دلیل سهولت در جابجایی، نصب و راه اندازی از محبوبیت بیشتری در بین کشاورزان برخوردار هستند. در این کار تحقیقاتی به بررسی چندین فیلم مالچ پلاستیکی بازتابنده پرداخته شده و همچنین مطالعات موردی متمایزی براساس رنگ فیلم‌های مالچ مورد استفاده نیز ارائه داده‌ایم.
فیلم مالچ پلاستیکی سیاه رنگ
در هند، فیلم‌های مالچ پلاستیکی بازتابنده سیاه رنگ به دلیل سهولت در دسترسی پرکاربردترین فیلم‌ها هستند. مالچ‌های سیاه رنگ مانند سایر فیلم‌های پلاستیکی از رشد علف‌های هرز و کاهش درجه حرارت خاک در زمستان‌های سخت جلوگیری می‌کنند. همچنین قادر به جذب اشعه UV (فرابنفش) با طول موج‌های مرئی و مادون قرمز نیز هستند. با این حال، با جذب میزان بالایی از تشعشع تاثیر قابل توجهی بر افزایش حرارت خاک دارند. براساس مطالعات انجام شده، مالچ‌های پلاستیکی سیاه توانسته‌اند دماهای بالاتری از مالچ‌های سبز، نقره‌ای، سفید و آبی را به ثبت برسانند. براساس گزارشات، مالچ‌های پلاستیکی سیاه و سفید موثرتر از مالچ‌های سفید و آلومینیومی/سیاه در تقویت حداقل، حداکثر و میانگین دمای خاک هستند. بسیاری از محصولات زراعی در زیر لایه‌های مالچ سیاه رنگ نسبت به زمین‌های خالی بازدهی بیشتری دارند. اثرات مالچ پلاستیکی پلی اتیلن سیاه رنگ بر رشد و عملکرد بامیه و کدو در شرایط دیم نشان داد که گیاهان با استفاده از مالچ پلی اتیلن میوه‌های بزرگتری می‌دهند و در هر گیاه عملکرد میوه بدهی یشتر می‌شود. علت این کار را می‌توان رشد بهتر گیاه توسط یک رژیم آبی گرمایی مطلوب در خاک و یک محیط کاملا عاری از علف‌های هرز دانست. درمقایسه با گروه کنترل، این مطالعه نشان داد که حفظ رطوبت و میزان دسترسی منجر به جذب بالای مواد مغذی برای رشد و توسعه گیاه شد. هدف از این مطالعه یافتن راهکارهایی به منظور کاهش تاثیر نمک در محصولات ذرت با استفاده از سه نوع مالچ پلاستیکی با رنگ‌های مختلف (آبی، مشکی و سفید)، مالچ کاه برنج، و گروه کنترل غیر مالچ (خاک لخت) است. در سال‌های 2016 و 2017، استفاده از مالچ پلاستیکی سیاه 0.2 و 1.0 درجه سانتیگراد دمای کمتری نسبت به گروه کنترل ثبت کرد درحالی که مالچ کاه برنج 2.0 و 1.5 درجه سانتیگراد دمای پایین‌تر از گروه کنترل داشت. در عمق 5 و 10 سانتیمتری، بالاترین دمای خاک در زیر مالچ پلاستیکی سیاه به ثبت رسید و به دنبال آن برای گروه‌های بدون مالچ و مالچ کاه برنج ثبت شد. همچنین ارتباط قوی بین دمای خاک و وزن 1000 بذر آزمایش شده مشاهده شد. همانطور که در شکل زیر آمده است، بررسی تاثیر زمان برداشتن فیلم مالچ در سیب زمینی نشان داد که عملکرد آب (WUE) در زیر مالچ پلاستیکی سیاه بالاتر از مالچی است که 60 روز پس از کاشت (50 کیلوگرم غده در هکتار) و شرایط بدون مالچ (34 کیلوگرم غده در هکتار) برداشته شده است.
شکل 1:
برداشتن فیلم مالچ سیاه 60 روز پس از کاشت حداکثر میزان تولید (30.2 تن در هر هکتار) را نشان داد و به دنبال آن، در مالچ نقره‌ای در همان روز (29.3 تن در هر هکتار) و شرایط بدون مالچ (20.8 تن در هکتار) ثبت شد.
فیلم مالچ پلاستیکی نقره‌ای رنگ
مالچ‌های پلاستیکه نقره‌ای درمقایسه با مالچ‌های پلاستیکی سیاه و سفید، تشعشعات بیشتری را منعکس می‌کنند. دمای ناحیه ریشه و اتلاف آب را کاهش داده و درنتیجه، بازتاب تشعشعات را افزایش می‌دهند. این مالچ پلاستیکی به دلیل کیفیت خاصی که دارد به حفظ آب و جلوگیری از هدررفت آب کمک می‌کند. متوسط دمای خاک فاکتورهای رشد گیاه مانند قطر ساقه، ارتفاع بوته، طول برگ، وزن خشک برگ، وزن خشک ساقه و وزن خشک گیاه را تحت تاثیر قرار می‌دهد. در فصل گرم، فیلم مالچ پلاستیک نقره‌ای بازدهی بهتری نسبت به مالچ پلاستیکی سیاه دارد اما در فصل سرد، کاملا برعکس است. حداکثر وزن میوه در بوته (1 کیلوگرم) در زیر مالچ پلاستیکی نقره‌ای توسط سرکار و همکارانش در سال 2019 گزارش شد. کل مواد جامد محلول، قند کاهنده، قند غیراحیاکننده، ویتامین ث و پیرووات همگی در پیاز کشت شده در زیر فیلم پلی اتیلن نقره‌ای به میزان بالایی ثبت شده ند زیرا عملکرد بازتابی این نوع فیلم فعالیت میکروبی در فتوسنتز را با افزایش فعالیت S و K افزایش می‌دهد. شته‌ها (و بیماری‌های ویروسی که حامل آنها هستند)، مگس‌های سفید، سوسک‌های خیار و سایر آفات توسط جنبه بازتابی این نوع مالچ می‌شوند. باتوجه به شکل زیر، محصولات کشت شده در زیر مالچ پلاستیکی نقره‌ای سطح برگ پهن تری نسبت به محصولات کشت شده در خاک لخت دارند.
شکل 2:
نتیجه گیری
این یافته‌ها می‌تواند پیامدهای بسیاری برای کشاورزان داشته باشد. فیلم‌های مالچ ممکن است به دلیل مدیریت متفاوت خرد اقلیم که قابل دستیابی نیز هست، از انعطاف پذیری بهبود یافته و توانایی توسعه بهتری برخوردار باشند. این بررسی‌ها نشان داد که این فیلم‌ها عایق خوبی در برابر درجه حرارت بالا هستند و انتخاب رنگ‌های مختلف فیلم می‌تواند منجر به اثرات مختلفی در دماهای بالاتر، پایین تر و حتی متوسط شود. فیلم‌های مالچ نیز نیاز به آبیاری و سایر روش‌های مدیریت آب را با پوشاندن بستر خاک با این فیلم‌هایی که از رطوبت و خشکی شدید جلوگیری می‌کنند کاهش می‌دهند. اثبات شده است که دمای ناحیه ریشه، عمر میکروبی، خواص خاک و سطح رطوبت همگی تحت تاثیر مالچ‌های پلاستیکی رنگی هستند. با بهبود ریزمحیط گیاهی، فیلم‌های مالچ رشد گیاه، کیفیت و بازدهی میوه دهی را بهبود می‌بخشند. مشاهده شده که استفاده از مالچ‌های پلاستیکی مشکی و نقره‌ای برای اکثر محصولات مفید است. با این حال، انتخاب رنگ فیلم مناسب با نوع محصول در فصل خاصی از سال به کشاورزان در افزایش بازدهی اقتصادی و افزایش عملکرد کشاورزی کمک خواهد کرد.
