اهميت نيتروژن در شكل‎گيري، بقاء و تكامل حيات به اندازه‎اي است كه قطعاً بدون وجود اين عنصر، چهرة حيات با آن چيزي كه امروزه شاهد آن هستيم كاملاً متفاوت مي‎بود. تقریباً 78% اتمسفر زمین را N₂  تشکیل می‌دهد. گياهان، جانوران و ميكروارگانيزم‎ها همگي توسط گاز نيتروژن احاطه شده‎اند و در واقع همگي در عالم N₂ زندگي مي‎كنند. با اين وجود اين منبع عظيم نيتروژن جز براي برخي از باكتري‌ها، براي مابقي موجودات زنده غيرقابل استفاده است (آنون، 1984).

ورود نيتروژن مولكولي به سطح بيوسفر اصطلاحاً تثبيت نيتروژن ناميده مي‎شود. تثبیت و تبديل اين فرم نيتروژن به فرم‎هاي قابل استفادة گياه، عمدتاً از طريق صنعتي و يا به صورت بيولوژيك (توسط گروهي از باكتري‌ها) امكان پذير است (آنون، 1984 و اسپرنت، 1990). تثبیت بیولوژیک نیتروژن توسط باکتری‌ها عمدتاً از طریق برقراری همزیستی با گیاهان خانوادة حبوبات می‌باشد. اهمیت حبوبات در حاصلخیزی خاک از 6 هزار سال قبل که مصریان آنها را در تناوب کشت خود قرار می‌دادند؛ روشن بوده است (اردکانی، 1374). تثبیت نیتروژن به روش همزیستی دارای انواع مختلفی می‌باشد که از آن جمله می‌توان به همزیستی باکتری‌های ریزوبیوم با گیاهان خانوادة حبوبات اشاره كرد. در همزيستي حبوبات با باكتري‌هاي جنس ريزوبيوم علاوه بر اين كه بخش اصلي نيتروژن تثبيت شده به مصرف گياه مي‌رسد، خاك نيز از لحاظ نيتروژن تقويت مي‌شود (بورديليو و پريوست، 1994).

تأثير آفت‌كش‌ها:

 فرآيند تثبيت بيولوژيك نيتروژن مي‌تواند به شدت تحت تأثير عوامل مختلف اقليمي و خاكي قرار گيرد. بنابراين داشتن اطلاعات كافي در اين خصوص مي‌تواند كمك بسيار زيادي در بهبود و افزايش كارآيي اين پديده بنمايد. از مهم‌ترين اين عوامل مي‌توان pH، رطوبت و دماي خاك، نور و فتوسنتز گياه، مصرف كودهاي نيتروژنه، عناصر معدني، گونه و نژاد باكتري، رقم گياه، عوامل مختلف بيولوژيك و مصرف آفت‌كش‌ها را نام برد (پوردوايي، 1362). در ميان اين عوامل، استفاده از انواع آفت‌‌كش‌ها در نظام توليد گياهان زراعي بخصوص حبوبات آنچنان رايج شده است كه تصور توليد محصول بدون مصرف آنها امكان‌پذير نمي‌باشد (صالح راستين، 1375). نتايج آزمايش‌هاي انجام شده در اين زمينه نشان مي‌دهد كه تعدادي از علف‌كش‌ها، حشره‌كش‌ها و كنه‌كش‌ها در تثبيت بيولوژيك نيتروژن تأثير نامطلوب دارند و مصرف آنها فعاليت تثبيت بيولوژيك نيتروژن را كاهش مي‌دهد (بوهلر و همكاران، 1992). در مورد اثر آفت‌كش‌ها بر تثبيت بيولوژيك نيتروژن گزارش‌هاي متعددي وجود دارد كه ذيلاً به تفكيك گياه به بعضي از آنها اشاره مي‌شود:

 لوبيا:

تريفلورالين يكي از رايج‌ترين علف‌كش‌هاي مورد استفاده در زراعت لوبيا محسوب مي‌گردد. اين علف‌كش موجب كاهش گره‌بندي ريشه، عملكرد دانه و درصد پروتئين دانه در لوبيا و كاهش وزن خشك گره‌ها مي‌شود (گراهام، 1978). لوس (1975) اظهار داشت كه علف‌كش پيش از كاشت آلاكلر باعث كاهش توليد آمينواسيدها و ويتامين‌ها توسط باكتري‌هاي موجود در ريشه‌هاي لوبيا مي‌گردد. اين علف‌كش وقتي توسط ريشه گياه از خاك جذب مي‌شود باعث اختلال در چرخه توليد باكتري‌ها مي‌گردد، به طوري كه تشكيل گره در ريشه لوبيا را كاهش مي‌دهد و همچنين در فعاليت باكتري‌ها اختلال ايجاد مي‌كند و در نتيجه موجب كاهش تثبيت بيولوژيك نيتروژن، كاهش پروتئين دانه و كاهش عملكرد دانه گياه مي‌گردد. هاردي و همكاران (1968) گزارش دادند كه علف‌كش انتخابي داينوسب سبب كاهش احياء اتيلن و استيلن در لوبيا مي‌گردد. آنها بيان كردند كه داينوسب بر روي تثبيت بيولوژيك نيتروژن و تعداد گره‌هاي موجود در ريشه و رشد ريشه‌هاي جانبي تأثير منفي گذاشته و سبب رشد رويشي و عملكرد دانه لوبيا مي‌گردد. كورلي و بورتون (1975) گزارش دادند كه قارچ‌كش‌هاي PCNB، تيرام، كاپتان و فورادان تأثير منفي بر روي گره‌بندي ريشه لوبيا دارند. آنها اظهار داشتند كه به غير از كاپتان بقيه قارچ‌كش‌ها بر روي عملكرد دانه و درصد پروتئين دانه تأثير منفي ندارند. بزديك و همكاران (1978) اعلام كردند كه مصرف قارچ‌كش PCNB بر روي لوبيا موجب كاهش رشد رويشي آن مي‌گردد، و هر چقدر pH خاك بالاتر باشد، اين كاهش مشهودتر است. علاوه بر اين استودارد (1976) بيان داشت كه اين قارچ‌كش بيشترين تأثير منفي را بر روي تعداد گره‌هاي ريشه و كمترين تأثير منفي را بر روي سطح برگ لوبيا دارد.

باقلا:

ويلسون و كودري (1946) در طي آزمايش‌هايي كه انجام دادند ثابت كردند كه حشره‌كش دي‌آلدرين بر روي باكتري‌هاي تثبيت كننده نيتروژن در باقلا تأثير منفي دارد. آنها دريافتند كه استفاده از حشره‌كش دي‌آلدرين بر روي باقلا از تعداد باكتري‌هاي تثبيت كننده نيتروژن مي‌كاهد و همچنين تعداد گره‌هاي موجود در ريشه باقلا را كاهش مي‌دهد. علاوه بر اين آنها (ويلسون و كودري، 1948) گزارش دادند كه حشره‌كش ليندين عليرغم تأثير مثبت بر روي رشد رويشي باعث كاهش  گره‌بندي و عملكرد دانه باقلا مي‌گردد. مكنزي و مك‌راي (1972) بيان داشتند كه حشره‌كش‌هاي نواكرون و دورسبان تأثير متفاوتي بر روي باقلا دارد. آنها اعلام كردند كه حشره‌كش دورسبان در دز معمول هيچ گونه تأثير سوئي بر روي گره‌بندي ريشه، رشد رويشي و عملكرد دانه باقلا ندارد ولي حشره‌كش نواكرون در دز توصيه شده بر روي گره‌بندي ريشه و تثبيت بيولوژيك نيتروژن تأثير منفي دارد ولي بر روي عملكرد دانه هيچ‌گونه تأثير منفي ندارد. دورسبان در دز دو برابر مصرف بر روي گره‌بندي ريشه و محتواي كل نيتروژن گياه تأثير منفي داشت و باعث كاهش تعداد گره‌ها در ريشه و نيتروژن كل گياه گرديد ولي بر روي رشد رويشي و عملكرد دانه تأثيري نداشت. حشره‌كش نواكرون در دز دو برابر مصرف علاوه بر كاهش تعداد گره‌هاي ريشه و محتواي كل نيتروژن باقلا باعث كاهش رشد رويشي به مقدار قابل توجهي گرديد، اما درصد كاهش عملكرد دانه آن به اندازه درصد كاهش رشد رويشي نبود. آنها به اين نتيجه رسيدند كه تأثير حشره‌كش‌هاي سيستميك بيشتر از حشره‌كش‌هاي تماسي مي‌باشد.

لوبيا چشم بلبلي:

غلظت‌هاي متفاوت BHC در بالاتراز 4 ليتر در هكتار، گره‌بندي در ريشه لوبياي چشم‌بلبلي را به طور چشمگيري كاهش مي‌دهد و هر چه دز مصرفي افزايش يابد بر روي رشد رويشي، سطح برگ و عملكرد دانه تأثير منفي بيشتري مي‌گذارد (پدرسون 1949). اما حشره‌كش‌هاي BHC و كلردان، عملكرد دانه و رشد رويشي را در لگوم‌ها افزايش مي‌دهند (آبوئل فادي و فاهمي 1958). آنها در آزمايشاتي كه بر روي لوبياي چشم‌بلبلي انجام دادند، متوجه شدند كه استفاده از اين حشره‌كش‌ها در دز معمولي نه تنها هيچ گونه تأثير منفي بر روي گره‌بندي ريشه، سطح برگ و محتواي نيتروژن موجود در لوبياي چشم‌بلبلي ندارد بلكه از طريق افزايش گره‌بندي ريشه و سطح برگ باعث افزايش رشد رويشي و عملكرد دانه آن نيز مي‌گردد.

ماشك:

دودنيك (1956) اعلام كرد كه حشره‌كش ددت در دز معمولي موجب تحريك گره‌بندي ريشه در ماشك مي‌شود. وي اين آزمايش را در خاكي كه به 60 درصد ظرفيت زراعي رسيده بود انجام داد و دريافت كه استعمال اين حشره‌كش در دز بالاتر از معمول تأثير منفي بر روي گره‌بندي ريشه، عملكرد دانه و رشد رويشي دارد. وي دريافت كه استفاده از حشره‌كش ددت در دز پايين‌تر از معمول هيچ‌گونه تأثير مثبتي بر روي عملكرد دانه و رشد رويشي ماشك نداشته بلكه محتواي نيتروژن موجود در ماشك را به مقدار قابل توجهي افزايش مي‌دهد.

نخود:

بارديا (1967) طي آزمايشاتي كه بر روي نخود انجام داد دريافت كه دزهاي بالاي ددت بر روي رشد رويشي، گره‌بندي ريشه و محتواي نيتروژن نخود تأثير زيان‌آوري دارد. وي نشان داد كه بين كاهش تعداد گره و افزايش دز ددت رابطه مستقيم وجود دارد. به همين ترتيب ويلسون و كودري (1946) تأثير متفاوت حشره‌كش ددت را بر روي باكتري ريزوبيوم، مورد آزمايش قرار دادند. آنها اعلام كردند كه بيشترين تأثير منفي ددت بر روي رشد رويشي مربوط به سطح برگ بوده و تأثير معني‌داري بر روي ارتفاع بوته ندارد. آنها همچنين مشاهده كردند كه حشره‌كش ددت در دز پايين (سبك) تأثير مفيدي بر روي تثبيت بيولوژيك نيتروژن و رشد باكتري ريزوبيوم دارد.

ماش:

پاريك و گائور (1970) آزمايشاتي را با دزهاي متفاوت حشره‌كش ددت بر روي ماش انجام دادند. دزهاي مورد آزمايش 5، 1، 10، 40، 100 و 1000 پي‌پي‌ام بود كه دز معمول 2 پي‌پي‌ام است. آنها دريافتند كه حشره‌كش ددت در دزهاي 5، 10، 40 و 100 پي‌پي‌ام تأثيرات زيان‌آوري بر روي عملكرد دانه ماش دارد و با افزايش دز، عملكرد به طور فزاينده كاهش مي‌يابد. آنها همچنين متوجه شدند كه دز مورد مصرف 1000 پي‌پي‌ام تأثير منفي بسيار بيشتري نسبت به ساير دزها دارد و به 30 درصد كاهش عملكرد دانه منتهي مي‌شود. درحالي كه كاهش عملكرد دانه در 100 پي‌پي‌ام در حدود 5 درصد است.

عدس:

اسپروت و همكاران (1992) تأثير كاربرد متريبوزين را بر همزيستي ريزوبيوم در عدس بررسي كردند عدس با باكتري Rhizobium leguminosarum تلقيح شد و علف‌كش متريبوزين در 8 و 13 روز بعد از كاشت بر روي محصول بكار برده شد. كاربرد متريبوزين در 8 روز بعد از كاشت اثر منفي و معني‌داري روي وزن گياه، تعداد گره، رشد اندام‌هاي هوايي و فعاليت احياء استيلن داشته است. 5 تا 10 روز پس از كاربرد علف‌كش گياه شروع به رشد مجدد و جبران اين اثرات كرد به طوريكه در 13 روز بعد از كاشت اثرات منفي زيان‌بار اندك بود. كمتر از 2% از علف كش بكار برده شده بر روي اندام‌هاي هوايي به قسمت‌هاي زميني انتقال داده شده بود. بنابراين كاربرد متريبوزين اثر غير مستقيمي بر تشكيل گره و تثبيت نيتروژن دارد.

نتيجه گيري و پيشنهادات:

به طور كلي گزارش‌هاي موجود در زمينه اثرات آفت‌كش‌هاي مختلف به ويژه علف‌كش‌ها، حشره‌كش‌ها و قارچ‌كش‌ها نشان مي‌دهند كه گونه‌هاي مختلف و صفات گياهي مختلف حساسيت متفاوتي به آفت‌كش‌ها نشان مي‌دهند و عموماً تأثير منفي علف‌كش‌ها بيشتراز حشره‌كش‌ها، حشره‌كش‌ها نيز بيشتر از قارچ‌كش‌ها و تأثير منفي علف‌كش‌هاي پيش از كاشت بيشتر از علف‌كش‌هاي پس‌رويشي مي‌باشد. به علاوه با افزايش دز مصرف، تأثير منفي آفت‌كش‌ها افزايش مي‌يابد. بنابراين با توجه به اهميت تثبيت بيولوژيك نيتروژن در كاهش نياز به مصرف كودهاي نيتروژنه، استفاده از نهاده‌اي غير از آفت‌كش‌ها ضروري بنظر مي‌رسد. در سال‌هاي اخير استفاده از روش‌هاي كنترل بيولوژيك بعنوان جايگزيني مناسب براي مبارزه با آفات و بيماري‌هاي گياهي بسيار مورد توجه قرار گرفته است.