آزمایشگاه شیمی خاک از واحدﻫای بخش تحقیقات بهزراعی مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه بذر چغندرقند بوده که  شروع فعالیت آن حدوداً از سال 1365 می باشد. پرسنل  این آزمایشگاه در حال حاضر شامل يک نفر کارشناس ارشد در زمینه خاکشناسی (تغذیه و حاصلخیزی خاک)،  يک  نفر کارشناس کشاورزی عمومی و دو نفر تکنسین آزمایشگاهی می باشد.

این آزمایشگاه در زمینهﻫای مختلف تجزیه صفات شیمیایی خاک، آب، گیاه و بذور و همچنین برخی صفات فیزیکی خاک به شرح ذیل فعالیت دارد:

1-      اندازه گیری فسفر، پتاسیم قابل جذب خاک و همچنین کربناتها و بی کربناتهای موجود در خاک

2-      اندازه گیری فسفر، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم در گیاه و آب

3-      اندازه گیری اشکال مختلف نیتروژن موجود در آب، خاک و گیاه از جمله نیتروزن کل، نیترات و آمونیوم

  4-      اندازه گیری درصد موادآلی ( درصد کربن) موجود در خاک، همچنین درصد رطوبت موجود در خاک و در اندام مختلف گیاه شامل برگ، دمبرگ، غده و بذر

  4-      اندازه گیری درصد موادآلی ( درصد کربن) موجود در خاک، همچنین درصد رطوبت موجود در خاک و در اندام مختلف گیاه شامل برگ، دمبرگ، غده و بذر

5-      اندازه گیری اسیدیته (PH) و هدایت الکتریکی(EC) آب و خاک 

 6-      تعیین بافت، وزن مخصوص ظاهری و PF خاک ( تعیین درصد رطوبت خاک درنقاط مختلف، ظرفیت زراعی، نقطه پژمردگی موقت و دائم)

 7-      اندازه گیری سطح برگ(LA)

 8-      اندازه گیری رطوبت خاک در مزرعه با دستگاههای موجود شاملT.D.R و TRIM

9-      اندازه گیری نور در مزرعه(Sun Scan)

10-   تعیین درصد اشباع خاک

11-   اندازه گیری  فشردگی لایه های مختلف خاک در مزرعه(Peneterometer)

 12-   تهیه و تآمین آب مقطر جهت مصارف آزمايشگاه شيمي خاک و سایر آزمایشگاهﻫا.

13-   اندازه گیری تبخیر و تعرق گیاه  با استفاده از دستگاه پرومتر

14-   اندازه گیری کارائی کوانتوم فتوسنتزی با استفاده از دستگاه  استرس متر 

از دیگر فعالیتﻫای این آزمایشگاه می توان به برگزاری دورهﻫای کارآموزی دانشجويان مقاطع  مختلف اشاره کرد که بطور متوسط سالانه بیش از ده نفر در این آزمایشگاه دوره کارآموزی خود را می گذرانند که بالغ بر 2500 ساعت می شود.

این آزمایشگاه با آزمایشگاهﻫای سایر مؤسسات در زمینهﻫای مختلف تجزیه همکاری مشترک داشته و علاوه بر تجزیهﻫای سالانه در مؤسسه تحقیقات چغندرقند که بالغ بر 6000 عدد است، تجزيه نمونهﻫای بخش های تحقیقات چغندرقند در شهرستانها نیز بر عهده اين آزمايشگاه می باشد.

روش های توصیه کودی:

 عدم توجه به نتایج آزمون خاک باعث مصرف بیش از حد کود شده که اين مصرف علاوه بر ضرر اقتصادی باعث کاهش کیفیت چغندرقند می گردد. در حال حاضر  کوددهی کلیه طرح های در دست اجراء  در ستاد موسسه تحقیقات چغندر قند اعم از بهنژادی، بهزراعی, گیاه پزشکی و تولید بذر (کرج و فیروزکوه)  بر اساس تجزیه خاک و گیاه انجام می گیرد . طبق آمار موجود در برخی از سالﻫا با وجود عدم مصرف هیچگونه کود شیمیایی،  بیش از 100 تن در هکتار ریشه چغندر قند برداشت شده است. بدين ترتيب می توان به اهمیت تجزیه خاک در ميزان مصرف کودهای شیميایی پي برد. از مهمترین عوامل موثر در توصیه مناسب کود های شیمیایی مورد نیاز، روش صحیح نمونه برداری خاک و گیاه  و آماده سازی آن می باشد که در ذیل به اختصار بيان شده است.

تجزیه خاک و گیاه:

مهمترين و مؤثرترين روش جهت دستيابي به كشاورزي پيشرفته از جنبه تغذيه گياهي مصرف عناصر غذائي بر اساس تجزيه خاك و گياه مي باشد. يكي از قديمي ترين روشهاي برآورد عناصر غذائي مورد نياز گياهان از جمله چغندرقند استفاده از آزمايشات مزرعه اي و اعمال تيمارهاي مختلف كودي بوده که در نهايت بهترين تيماري که از نظر عملكرد كمي و كيفي در حد مطلوبي بوده بعنوان فرمول غذائي منطقه معرفي شده است. اشكال اساسي روش فوق اين است كه: حاصلخيزي خاك بر اساس ميزان مصرف كود در زراعتهاي قبلي, نوع محصول ومديريت از مزرعه اي به مزرعه ديگر و حتي در خاكهاي مشابه بسيار متغير مي باشد. بنابراين كوددهي بر اساس نتايج چندين آزمايش مزرعه اي در يك مزرعه خاص صحيح نيست. يكي ديگر از روشهاي ارزيابي حاصلخيزي خاك بر اساس آزمون خاك و گياه مي باشد. در حاليكه اين روش به تنهايي كامل نبوده ولي بكارگيري آن وضعيت هريك از عناصر غذايي را در زمان دلخواه ميسر مي كند. آزمون خاك به منظور تعيين مقدار عنـاصر غذائي قابل استفاده گياه در خاك انجام مي گيرد و بر اساس نــتايج بدست آمــده مي توان توصيه كودي مناسب را براساس اعداد و ارقام مبناء و مرجع كه از قبل با انجام تحقيقات مختلف مشخص شده انجام داد. مهمترين مرحله در آزمون خاك تهيه و آماده سازي نمونه خاك مي باشد. بطوريكه بايد نمونه نماينده را انتخاب كرد. متاسفانه در کشاورزي ايران تاكنون توجه چنداني به تجزيه خاك جهت برآورد عناصر غذائي مورد نياز گياه نشده است. كشاورزان بخصوص جمعيت سنتي كار تنها بر حسب عادت آبا و اجدادي اقدام به مصرف كودهاي شيميائي بدون هيچگونه اطلاع فني مي نمايند. بخصوص اينكه مبادرت به مصرف بي رويه چند نوع عنصر غذايي محدود پر مصرف از جمله: نيتروژن، فسفر و شايد پتاسيم مي كنند. در حال حاضر مصرف بي رويه كودهاي شيميائي صرفه نظر از ضرر اقتصادي باعث آلودگي محيط زيست و تخريب خاكهاي كشاورزي شده است.

راههاي متعددی جهت تشخيص كمبود مواد غذائي به شرح ذيل وجود دارد:

1-مشاهده وضعيت ظاهري رشد و وقوع علائم كمبود

2-تجزيه بافت گياهي

3-روشهاي بيولوژيكي

4-آزمايشهاي كودي در مزرعه

5-آزمون خاك

در بين روشهاي ذكر شده مطمئن ترين و واقعي ترين راه تعيين نياز غذائي گياه، روش آزمايش هاي كودي در مزرعه مي باشد. اين روش معياري است جهت صحت و سقم ساير روشها البته اين روش معايبي نيز دارد از جمله : فوق العاده گران بودن، نياز به نيروي انساني متخصص، امكان كمتر كنترل شرايط رشد و نمو و همچنين نياز به تكرار آزمايش در چند مكان و يا زمان

توجه به تجزيه خاك جهت برآورد عناصر مورد نياز گياه قدمتي بيش از دو قرن دارد. بطوري كه در سال 1813 سرهامفري داوي انگليسي در كتاب اصول اساسي شيمي كشاورزي نوشت :

چون گياهان عناصر غذائي را از خاك دريافت مي كنند اطلاع از تركيب خاك امري الزامي و ضروري است. در سال 1841 ليبگ آلماني در كتاب شيمي آلي و كاربرد آن در كشاورزي و فيزيولوژي نوشت :

بعنوان يك اصل اساسي در زراعت بايد بخاطر داشت كه هرچه را از خاك برداشت مي كنيم بايد به آن برگردانيم. در حال حاضر نيز توجه زيادي به روشهاي آزمون خاك و بافت گياه جهت تعيين نياز غذائي گياه معطوف است كه در ذيل به شرح آن پرداخته مي شود .

1- آزمون خاک[1]

همانگونه که بيان شد يكي از روشهاي ارزيابي حاصلخيزي خاك بر اساس آزمون خاك مي باشد. بطوركلي به آزمايشهاي شيميائي سريع جهت ارزيابي قابليت استفاده عناصر غذائي موجود در خاك براي گياه و تعيين مقدار كود لازم به منظور دستيابي به حداكثر عملكرد آزمون خاك گفته مي شود.

اهداف آزمون خاك

1-تشخيص خاكهاي داراي كمبود قبل از كشت و يا در طول دوره رشد گياه بطوريكه بتوان بر اساس آن مقدار كود لازم را توصيه و رفع كمبود نمود.

2-تعيين سرنوشت كودهاي اضافه شده به خاك و رديابي تغييرات حاصله در قابليت استفاده عناصر غذائي اين كودها پس از وارد شدن به خاك.

3-پيش آگاهي دادن درباره نقاطي كه ممكن است در نتيجه مصرف بي رويه كودها، فاضلابها و فضولات در خاك باعث مسموميت در گياه، انسان و يا حيوانات شود.

4-تعيين نقاطي كه خاك آنها از نظر غلظت عناصر به حد سميت رسيده و بايد از مصرف بيشتر عناصر در آنها به هر شكلي خودداري نمود.

 دو هدف اخير در حفظ محيط زيست داراي اهميت فوق العاده اي مي باشند.

مراحل انجام آزمون خاك

يك برنامه آزمون خاك شامل سه مرحله اجرائي مي باشد.

1-نمونه برداري و آماده سازي نمونه خاك.

2-انتخاب عصاره گير و تجزيه صحيح خاك به منظور تعيين دقيق غلظت عناصر غذائي قابل استفاده گياه.

3-تعيين نتايج آزمايشگاهي و انجام توصيه كودي جهت دستيابي به عملكرد حداكثر 

از بين سه مرحله فوق مهمترين مرحله آزمون خاك، مرحله نمونه برداري و آماده سازي نمونه خاك است.

بطوريكه بايد نمونه نماينده[2] را انتخاب كرد. چنانچه نمونه برداري و آماده سازي آن صحيح انجام نگيرد، به كارگيري بهترين و دقيق ترين وسايل، دستگاهها و يا مجربترين افراد و با بهترين نوع مواد شيميائي نتيجه اي نداشته و نهايتاً تفسير آن غلط انجام خواهد شد.

توجه به اين نكته ضروريست كه تغييرات در نمونه ها حتي در مزرعه كود نخورده هم وجود دارد. بنابراين در برداشت نمونه مي بايست دقت كامل را مبذول تا اين خطاها به حداقل ممكن كاهش يابند.

ضمن اينكه تغييرات نمونه ها خطا نيست بلكه واقعي است بعنوان مثال در مزارعي كه كود نواري داده شده نمونه خاك با فاصله چند سانتي متر ازيکديگر نيز متفاوت مي باشد. در اراضي كود نخورده تغيير در نمونه ها بدينگونه مي باشد كه نمونه خاك قسمتهاي فرسوده شده و نشده (مانند آبشوئي در بعضي قسمتهاي مزرعه) حتي تحت مديريت واحد هم ممكن است متفاوت باشد. علت آن تغيير در ميزان آب آبياري داده شده در ابتدا و انتهاي كرت، بافت و مواد آلي خاك مي باشد.

بنابراين نمونه برداري صحيح از خاك كاري بسيار مهم و حساس بوده بطوريكه اين مرحله از آزمون خاك تعيين كننده درجه دقت و صحت نتايج بدست آمده مي باشد.

وزن يك هكتار خاك زراعي با عمق 30 سانتي متر و وزن مخصوص ظاهري 4/1 گرم بر سانتي متر مكعب بيش از چهـار ميليون كيلوگرم است. بنابرايـن نمونـه برداشت شده از يك هكتار زمين بايد به گونه اي باشد كه بتوان اين نمونه حدود يك كيلوگرمي را نماينده اين وزن زياد خاك دانست. به اصطلاح، مشت نمونه خروار به معني واقعي باشد.

ازطرفي تعداد نمونه مهم است. ابتدا مي بايست زمين را از نظر وضعيت ظاهري رنگ، شيب، فرسايش و يا خصوصيات ذاتي مانند بافت، سابقه كشت قبلي، و در زمان داشت و وجود زراعت در زمين بر اساس وضعيت ظاهري همانند رنگ زراعت تقسيم بندي و سپس اقدام به نمونه برداري كرد. به ازاء هر هكتار مي بايست حدود 15-10 نمونه برداشت و در نهايت با هم مخلوط و يك نمونه تركيبي حدود يك كيلوگرم را به آزمايشگاه ارسال نمود.

آماده سازي نمونه خاك

پس از نمونه برداري آماده سازي نمونه خاك مهم است. چنانچه نمونه برداري به طرز صحيح انجام ولي آماده سازي نمونه به طرز صحيح انجام نگيرد، تغييرات ايجاد شده در نمونه باعث ايجاد خطا در نتايج واقعي خواهد شد. بعنوان مثال چنانچه نمونه برداري به منظور ارزيابي عناصري همانند نيتروژن و گوگرد كه تحت تاثير فعاليت ميكروبهاي خاك تغيير مي كند انجام شود, رعايت نكات ذيل جهت متوقف نمودن فعاليت ميكروبهاي خاك ضروريست.

1-نمونه برداري در زماني انجام شود که رطوبت زمين در حد گاو رو باشد.

2-نمونه هاي برداشت شده با دست كاملاً نرم و در پاكتهاي كاغذي ريخته و تا پايان مدت نمونه برداري درب پاكتها، باز و در محيط خنك (مانند سايه بوته هاي موجود در مزرعه وياظروف دو جداره يخي) نگهداري شوند.

3-پس از اتمام كار، نمونه هاي برداشت شده سريعاً به محيط آزمايشگاه حمل و در نازكترين قشر ممكن پهن تا در هواي آزاد خشك شوند (هوا خشك).

4-از ريختن نمونه ها در پاكتهاي پلاستيكي و يا ظروف سر بسته كه امكان تبادل هوا وجود ندارد و يا برداشت نمونه هايي با رطوبت بالا كه امكان نرم كردن خاك وجود نداشته باشد بايد خودداري كرد. زيرا بدليل ايجاد محيط با اكسيژن كم باعث فعال شدن ميكروبهاي بي هوازي شده و اين گروه از باکتريها باعث تبديل سريع نيترات خاك به گازهاي نيترو و نيتريت مي شوند و جواب واقعي از تجزيه گرفته نخواهد شد.

عمق نمونه برداري

عمق نمونه برداري بر حسب شرايط، و نوع و مرحله رشد گياه (عمق توسعه ريشه) متغير مي باشد. به طوری که بر حسب شرايط خاك،  گاهي لايه هاي تشكيل دهنده به فواصل خيلي كم از يكديگر قرار داشته و يا سطح آب زير زميني بالا مي باشد. بنابراين در اينگونه خاكها مي بايست با در نظر گرفتن اين شرايط عمق نمونه برداري تعيين شود.

در ارتباط با نوع گياه و شرايط مختلف دوره رشد بر حسب عمق توسعه ريشه عمق نمونه برداري متفاوت است. بعنوان مثال براي زراعت چغندرقند و در مرحله 6-4 برگي عمق 30-0 سانتي جهت برآورد نيتروژن مورد نياز کافي بوده در حاليكه با پيشرفت مرحل رشدي گياه و در مرحله 10-8 برگي عمق 60-30 سانتي متري نيز در تغذيه نيتروژني گياه دخيل و حدود 30% نيتروژن مورد نياز گياه چغندرقند را تامين مي كند.

طبق تحقيقات مختلف بهترين عمق كه گياه چغندرقند بيشترين عناصر غذائي مورد نياز خود را از آن تامين مي كند عمق 30-0 سانتي متري مي باشد و به دليل اينكه در مراحل اوليه رشد نيز بيشترين جذب را انجام مي دهد و با توجه به عمق توسعه ريشه كه مراحل اوليه رشد حدود 30 سانتي متر مي باشد, بنابراين عمق نمونه برداري در چغندرقند جهت برآورد عناصر غذائي مورد نياز همان عمق 30-0 سانتي متري است, البته در شرايط خاص از جمله زياد بودن مواد آلي در اعماق پايين تر از 30 سانتي متر و يا سبك بودن خاك باعث جذب عناصر غذائي توسط اين گياه از اعماق پايين تر نيز مي شود. بطوريكه در تحقيقات مختلف عملكرد چغندرقند با ميزان نيترات اعماق 60، 90، 120، 200 و 250 سانتي متري و در مراحل اوليه رشد چغندرقند همبستگي مثبت داشته است. ولي تحقيقات در ايران نشان داده است كه نمونه برداري از اعماق 30-0 و 60-30 سانتي متري جهت برآورد عناصر غذائي مورد نياز چغندرقند كفايت مي كند.

2- اندام هوايي چغندرقند بعنوان شاخصي جهت ارزيابي عناصر غذائي

تجزيه گياه يكي از ساده ترين روشها جهت مطالعه ارتباط بين رشد و ميزان عناصر غذائي موجود در گياه است. استفاده از غلظت هاي مرجع عناصر غذائي, كه در يك دوره رشد مشخص فيزيولوژي و از قسمت معيني از گياه طبق تحقيقات و آزمايشات مختلف بدست آمده, راهنماي خوبي جهت ارزيابي وضعيت تغذيه گياه مي باشد. يك مفهوم اساسي كه بايد در تجزيه اندامهاي گياه به آن توجه داشت اين است كه غلظت عناصر غذائي موجود در هر بخش از گياه در هر لحظه تحت تاثير فاكتورهاي رشد گياه قرار مي گيرند. بنابراين زمان نمونه برداري قابل توجه بوده و بايد مد نظر قرار گيرد. با تجزيه گياه مي توان مستقيماً وضعيت تغذيه گياه را بررسي نمود در حاليكه تجزيه خاك يك روش غير مستقيم مي باشد.

در ارتباط با چغندرقند آزمايشات و تحقيقات مختلف نشان داده اند كه تجزيه گياه راهنماي خوبي جهت تعيين ميزان كود مورد نياز گياه مي باشد.

مناسب ترين اندام چغندرقند جهت نمونه برداري, برگهايي که تازه تكامل يافته (جوانترين برگهائي كه سطح برگ آنها به حداكثر رسيده است) است.

جهت ارزيابي عناصر فسفر، نيتروژن و كلر، دمبرگ برگهاي مذكور و جهت بررسي ساير عناصر از جمله پتاسيم، سديم، عناصر ريز مغذي و…، پهنك مناسب ترين بخش اندام هوائي مي باشد.

 روش نمونه برداري

ترجيحاً چهار و يا دو نمونه مركب با در نظر گرفتن يکنواختي هر مزرعه بايد برداشت گردد. هر نمونه مركب بايد حداقل شامل 25 تا 50 برگ باشد. به منظور اين كار ابتدا بايد مزرعه را به چهار قسمت مساوي تقسيم کرد و نمونه بردار در هر قطعه از گوشه به طرف مركز و يا از مركز به طرف گوشه هاي مزرعه حركت (مورب) داشته باشد بطوريكه با خطوط كشت نيز زاويه بسازد (شكل يك).

طرز حركت در مزرعه چغندرقند جهت نمونه برداري از برگ

پس از برداشت نمونه هاي برگ و دمبرگ, نمونه ها بايد كاملاً با آب معمولي حاوي سه دهم درصد شوينده ها شستشو و سپس با آب مقطر آب كشي گردند. در صورت زياد بودن نمونه ها مي توان پهنك ها را به قطعات حدود چهار سانتي متري برش داده و در نهايت حدود يكصدگرم (يك مشت پر) از نمونه ها را برداشت و در پاكت كاغذي با سايز مناسب ريخت و سريعاً در آون با دماي 80-75 درجه سانتيگراد خشك كرد. توجه به اين نكته ضروري است كه پس از برداشت از مزرعه، نمونهﻫا نبايد بيش از 48 ساعت در دماي معمولي نگهداري شوند و اگر قرار است به هر دليلي نمونه ها قبل از خشك كردن نگهداري شوند بايد در دماي پنج درجه سانتيگراد اين كار صورت گيرد. به هر حال پس از برداشت، نبايد اندام هوائي را زياد نگهداري کرد و لازم است بلافاصله در پاكتهاي كاغذي و يا ظروفي كه كاملاً هوا در آن جريان داشته باشد ريخت و در كوتاهترين زمان ممكن به آزمايشگاه منتقل، شسته و در آون خشك کرد. از حمل اندام هوائي جهت تجزيه عناصر غذائي با كيسه نايلون در بسته و يا هر ظرفي كه هوا در آن جريان نيابد بايد اكيد خودداري نمود. زيرا باعث تنفس گياه و تغيير غلظت عناصر غذائي مورد نظر مي گردد. در ارتباط با برگهاي چغندرقند نيز به علت آبدار بودن برگ و دمبرگ حتماً از آون تهويه دار استفاده، تا از پخته شدن نمونه ها جلوگيري شود. جهت جلوگيري از تغيير غلظت عناصر، از خشك كردن نمونه اندام هوائي در هواي آزاد بايد پرهيز كرد.