درسنامه آموزشی دانش فنی تخصصی کلاس دوازدهم امور زراعی

واحد یادگیری 1: تحلیل ترکیبات مواد خوراکی

ضرورت و اهمیت مواد خوراکی

خوراک، مهم‌ترین و حیاتی‌ترین نیاز انسان است. رشد و نمو، تندرستی و شادابی، آرامش و زیبایی، رفتار و منش، دانایی و توانایی، تولیدمثل و تکثیر نسل، طول عمر و... وابسته به خوراک سالم است.

خداوند بر اهل مکه به «خوراک» و «امنیت»، منت نهاده: مردی به پیامبر اکرم (ص) می‌گوید: دوست دارم دعایم مستجاب شود، حضرت فرمود: خوراک خود را پاکیزه‌کن و از هرگونه خوراکی حرام بپرهیز.

در ادیان الهی به مؤمنان سفارش شده است که فقط از خوراک‌های پاکیزه استفاده کنند. اصولاً بین خوراک پاکیزه و عمل صالح ارتباط داده می‌شود. در فرهنگ اصیل ایرانی روح سالم در بدن سالم است.

بنابراین سلامتی روح، تابع سلامتی تن و سلامتی تن تابع خوراک و خوراکی سالم است.

انسان و خوراک

خوراک دارای سه جنبه مهم: تغذیه‌ای، ایمنی یا بهداشتی یا دارویی یا درمانی است. بدن ما مانند ماشین بزرگی است که پیوسته در حال کار است. حتی زمانی که در خواب هستیم. قلب ما می‌تپد، شش‌ها می‌دمند و مغز مدیریت می‌کند. مواد خوراکی افزون بر نقش اصلی و اساسی در ساختمان این ماشین، انرژی مورد نیاز برای درست کارکردن آن و مواد لازم برای سرویس و نگهداری یا ترمیم و بازسازی آن را هم فراهم می‌کند.

اگر خوراک به مقدار و کیفیت موردنیاز به بدن نرسد، ساختمان اندام‌ها به درستی کامل نمی‌شود. عملکرد اندام‌ها، مختل شده و سرانجام از کار می‌افتند. (شکل 1)

قد خود را هر ماه اندازه بگیرید، تا ببینید بدن شما چقدر رشد می‌کند. حداکثر رشد تا سن 18 سالگی بوده و پس از آن به تدریج کاهش یافته و در 40 سالگی تقریباً متوقف می‌شود. اما سایر نقش‌های مواد خوراکی مانند ترمیم فرسودگی‌ها، تأمین انرژی، اثرات بهداشتی و درمانی آن تا آخر عمر ادامه دارد.

مواد خوراکی شامل چه ترکیباتی می‌باشند؟

1- پروتئین‌ها:

پروتئین‌ها اجزای ساختمانی بدن ما می‌باشند. بدن انسان از این ترکیبات برای تشکیل اجزا، رشد اندام‌ها و دستگاه‌ها و ترمیم قسمت‌های آسیب دیده استفاده می‌کند. بدن انسان در سن رشد به پروتئین بیشتری نیاز دارد. هرچند بیشتر خوراکی‌ها دارای تمامی ترکیبات می‌باشند اما شیر، گوشت، تخم مرغ، ماهی، پنیر، حبوبات و قارچ دارای پروتئین بیشتری هستند. (شکل 2)

2- کربوهیدرات‌ها:

کربوهیدرات‌ها یا قندها از مواد انرژی‌زا هستند. به‌صورت ساده یا مرکب در انواع مواد خوراکی وجود دارند. مصرف بیش از اندازه کربوهیدرات‌ها موجب چاقی انسان می‌شود. غلات، فرآورده‌های حاصل از غلات، قند و شکر و شیرینی‌ها مقدار فراوانی کربوهیدرات دارند.

3- چربی‌ها:

چربی‌ها هم در ساختار برخی از اجزای بدن مشارکت دارند و هم اینکه انرژی موردنیاز بدن را فراهم می‌کنند. چربی در زیرپوست بدن ذخیره می‌شود و مانند یک لایۀ حفاظتی بدن را گرم نگه می‌دارد. دانه‌های روغنی (آفتابگردان، کنجد، کلزا، پنبه دانه ، سویا)، مغز دانه‌ها، لبنیات، گوشت و فراورده‌های گوشتی دارای چربی هستند. (شکل 4)

4- مواد معدنی:

ترکیباتی هستند که گیاهان آنها را از خاک دریافت می‌نمایند. به عبارت دیگر ترکیباتی که آلی نباشند در گروه ترکیبات معدنی دسته‌بندی می‌شوند. هر چند برخی از مواد معدنی مثل نمک طعام را به‌صورت مستقیم مصرف می‌کنیم اما اغلب مواد معدنی موردنیاز بدن ما از خوراک‌ها تأمین می‌شود. بدن ما به بیست نوع ماده معدنی ساده و مرکب، مانند: نمک، کلسیم، فسفر و آهن نیاز دارد. آب دارای مواد معدنی فراوانی است، همچنین جگر، گوشت، اسفناج دارای مقادیر فراوانی از آهن و شیر، پنیر و ماست دارای کلسیم و فسفر هستند. (شکل 5)

5- ویتامین‌ها:

ویتامین‌ها ترکیبات آلی هستند که به مقدار خیلی جزئی برای سوخت‌وساز موادغذایی و اعمال حیاتی بدن و رشد و نمو و تندرستی موردنیاز هستند. بدن انسان به بیست نوع ویتامین مختلف نیاز دارد. کمبود هر یک از این ویتامین‌ها بیماری ویژه‌ای را در بدن ایجاد می‌کند. بدن انسان قادر است برخی از ویتامین‌ها را با استفاده از مواد ساده، بسازد به این گروه از ویتامین‌ها، غیرضروری می‌گویند درحالی که توانایی ساخت برخی دیگر را ندارد. که به آنها ویتامین‌های ضروری گفته می‌شود و بایستی از خوراکی‌های مناسب تأمین گردد.

6- آب:

آب افزون بر اینکه مهم‌ترین عامل رویش گیاهان و در نتیجه تولید خوراک است، تمام اعمال حیاتی بدن موجودات زنده با حضور و وجود آب امکان‌پذیر است. بدون آب، زندگی غیرممکن است. کمبود آب در بدن به تغییرات ذهنی و فیزیکی منجر می‌شود. بیش از 60 تا 70 درصد وزن بدن ما از آب تشکیل شده است. (شکل 6)

به چه مقدار مواد خوراکی نیاز داریم

نیازهای غذایی انسان بر حسب سن، جنس، نوع و مقدار فعالیت، متفاوت است. برای حفظ سلامت جسم و تناسب اندام، باید نیازهای بدن را همگام با این تغییرات تشخیص داده و تأمین گردد.

برای تأمین نیازهای غذایی، باید از آب و انواع خوراکی‌ها به مقدار و نسبت مناسب، مصرف نمود. زیرا تمامی این ترکیبات در یک یا تعداد محدودی از مواد خوراکی فراهم نمی‌شود. بنابراین مصرف انواع خوراکی‌ها با منشأ گیاهی و جانوری، ضروری است. به عبارت دیگر، یک رژیم غذایی متنوع بر پایه میوه‌ها، سبزی‌ها، غلات، حبوبات، لبنیات و گوشت (دام، طیور و آبزیان) باشد، قادر به برطرف‌کردن این نیازها هست. (شکل 7)

کالری موردنیاز

یک رژیم غذایی وقتی خوب و سالم نامیده می‌شود که از یک سو کالری موردنیاز را تأمین نماید، از سوی دیگر تأمین این کالری از مواد و خوراکی‌های متنوعی باشد تا سایر نیازهای غذایی نیز تأمین گردد.

یک مرد بالغ فعال، روزانه 2500 تا 3000 کیلوکالری انرژی مصرف می‌کند. این مقدار انرژی چنانچه گفته شد باید از ترکیبات غذایی مختلف فراهم گردد. بدن انسان انرژی موردنیاز خود را از فرایند هضم و جذب پروتئین‌ها، چربی‌ها و کربوهیدرات‌ها به دست می‌آورد. هر گرم پروتئین و کربوهیدرات حدود 4 کیلوکالری (17 کیلوژول) و هر گرم چربی معادل 9 کیلوکالری (38 کیلوژول) انرژی دارد.

مطلوب آن است که 25 تا 30 درصد از کالری موردنیاز از مواد پروتئینی، 55 تا 60 درصد از کربوهیدرات و 15 تا 20 درصد از چربی تأمین شود. درحالی‌که جیره غذایی اغلب کشورهای فقیر یا کمتر توسعه یافته به ترتیبی است که حدود 11 درصد انرژی از منبع پروتئین‌ها تأمین می‌گردد. (شکل 8)

یک انسان سالم باید میزان کالری موردنیاز بدن خود را طی 5 تا 6 وعده به بدن برساند که البته به دلیل شرایط شغلی و فرهنگی به ما آموزش داده‌اند که غذای خود را در 3 وعده نسبتاً بزرگ‌تر بخوریم، که این امر به عنوان یک رژیم غذایی سالم به شمار نمی‌رود.

محاسبه میزان کالری روزانه موردنیاز (BMR) 

روش‌های گوناگونی برای تعیین میزان کالری موردنیاز روزانه بدن وجود دارد. یکی از آسان‌ترین آنها به نام فرمول «هریس بندیک» است. عوامل مهم در این فرمول عبارت‌اند از: جنسیت، وزن بدن (به کیلوگرم)، قد (به سانتی‌متر)، و سن (به سال). فرمول مذکور به این شکل است.

(برای مردان)

$)$ سن $) - (6/8 \times $ قد $) + (5 \times cm$ وزن $BMR = 66 + (13/7 \times $

(برای زنان)

$)$ سن $) - (4/7 \times $ قد $) + (1/8 \times cm$ وزن $BMR = 665 + (9/6 \times $

برای نمونه:

انرژی پایه موردنیاز برای یک مرد 28 ساله با قد 175 سانتی متر و وزن 75 کیلوگرم، چنین است: 

$66 + (13/7 \times 75) + (5 \times 175) - (6/8 \times 28) = 1778/1$

با افزایش فعالیت فرد، میزان انرژی موردنیاز بدن او به کالری بیشتر می‌شود. بر این اساس انرژی پایه با ضرب‌شدن در ضرایبی به انرژی موردنیاز برای فعالیت، تبدیل می‌شود.

در این حالت اگر فردی که در نمونه بالا میزان کالری مصرفی روزانه او محاسبه شد، دارای فعالیت فیزیکی متوسطی باشد می‌بایست عدد به دست آمده (1778/1) را در 1/55 ضرب کند تا کالری نهایی موردنیاز بدن خود را به دست آورد. این مقدار 2756 کیلوکالری در هر روز خواهد شد.

آلودگی‌ها و فساد در مواد خوراکی

مواد خوراکی زمانی مفید یا سودمند خواهند بود که:

الف) سالم باشند. (شکل 10)
ب) به درستی نگهداری، فرآوری، طبخ و مصرف شوند. (شکل 10)

واحد یادگیری 2: تحلیل رابطه کشاورزی و خوراک سالم

مواد خوراکی سالم

خوراک یا محصول سالم به محصولی گفته می‌شود که بدون عناصر و ترکیبات سمی و آلاینده‌ها باشد یا اینکه مقدار آنها در حد مجاز باشد.

امنیت غذایی

امنیت غذایی تولید غذا به مقدار کافی، توزیع آن به‌طور یکسان در میان جمعیت و دستیابی افراد به منابع غذایی برای داشتن زندگی فعال و سالم است. (شکل 11)

به بیان دیگر کشور یا جامعه‌ای از نظر غذایی در امنیت است که مردم آن در هر زمان و در جای جای آن کشور به غذای کافی و سالم دسترسی داشته باشند. غذا باید کاملاً سالم، قابل اعتماد و متناسب با فرهنگ و علایق مردم باشد. مواد مضر، باقیمانده سموم در محصولات کشاورزی، مواد افزودنی، رنگ‌ها، مواد شیمیایی نامناسب، آلودگی‌های بیولوژیک و غیره نداشته باشد. مهم‌تر اینکه این ایمنی باید از مزرعه تا سفره دیده شود. امنیت غذایی هم در سطح کلان و هم در سطح خانواده باید مورد توجه قرار گیرد. (شکل 11)

وزارت کشاورزی چندین سال است که با ارائه آمار اعلام می‌کند مصرف سرانه هر ایرانی 3 هزار کیلوکالری است. این بدان معنی است که امنیت غذایی در سطح ملی مطلوب است ولی بررسی‌های ملی مانند «پژوهش در وضعیت ریزمغذی‌های ایران (پورا)» نشانگر کمبودهایی از نظر دریافت ریزمغذی‌ها وجود دارد. این کمبودها موجب نوعی گرسنگی پنهان به نام گرسنگی سلولی می‌شود که در بیشتر نقاط کشور به ویژه در مناطق روستایی وجود دارد. از سوی دیگر آلودگی مواد غذایی به باقی مانده مواد شیمیایی مانند سم، کود، فلزات سنگین و میکروب‌ها نیز نشان‌دهنده ضرورت توجه بیشتر به امنیت غذایی است.

عوامل تأثیرگذار بر امنیت غذایی

اگر سبدی که هر روز برای خانواده تهیه می‌شود، متناسب با نیازهای افراد آن خانواده باشد، به درستی فراوری یا عمل‌آوری (پخت وپز) گردد، به خوبی نگهداری و به موقع و به طرز صحیح استفاده شود، به گونه‌ای که موجب سیری سلولی افرادی که دور سفره می‌نشینند شود و این رفتار پایدار یا مستمر باشد، می‌توان گفت که امنیت غذایی تأمین شده است.

بر این اساس تأمین امنیت غذایی یک کشور صرفاً به عهده تولیدکنندگان محصولات کشاورزی نیست بلکه نیازمند هماهنگی سازمان‌های متعدد و تصمیمات اصولی و اساسی برنامه‌ریزان و مدیران کلان جامعه است. در این فرایند سیاست‌گذاران، تولیدکنندگان، تجارت پیشگان، بخش آموزش و پرورش، رسانه‌ها، مبلغ‌ها، نظام‌های مالی، اقتصادی، قضایی... همه و همه نقش دارند. مجموعه این سازمان‌ها البته در قالب مدیریت تعریف شده متولی امنیت غذایی کشور بوده و عملکرد بهینه آن می‌تواند امنیت غذایی کشور را تضمین نماید. چنانچه پیش‌تر گفته شد در دهه‌های اخیر با افزایش جمعیت و گسترش فنّاوری، مصرف انواع مواد شیمیایی و بیوشیمیایی به‌صورت کود، سم، آنتی بیوتیک، هورمون‌ها در تولید مواد غذایی به ویژه در کشورهای در حال توسعه، رشد چشمگیری داشته است. (شکل 13)

از سوی دیگر با تغییر روش زندگی از جمله ورود سرعت و شتاب در امور روزانه و نیز بالارفتن سطح درآمد و زندگی افراد، شکل و شیوه آماده‌سازی و نگهداری مواد غذایی تغییر چشمگیری کرده است. غذاهای فوری (فست‌فودها)، سس‌ها، افزودنی‌ها، طعم‌دهنده‌ها و نگه‌دارنده‌ها، نمونه‌هایی از این تغییرها می‌باشند. (شکل 14) این مواد اثرات سوء انکارناپذیری بر سلامت انسان از جمله بروز انواع ناهنجاری‌های مادرزادی و سرطان‌ها به ویژه در کودکان و بیماری‌های معروف به بیماری‌های عصر جدید در بزرگسالان منجر شده است. بر اساس آمار موجود، میزان وقوع مسمومیت‌های ناشی از آلودگی غذا در کشورهای در حال توسعه، 13 درصد بیشتر از کشورهای صنعتی است. (شکل 14)

با توجه به اهمیت امنیت غذایی کشور و نقش آموزش در تأمین این امنیت، از یک سو انواع آلودگی‌های محصولات کشاورزی آشکارسازی و اطلاع‌رسانی شده و خطرات مصرف این گونه مواد آموزش داده شود و از سوی دیگر بایستی انواع غذاهای سالم معرفی شده و روش‌های تولید آنها آموزش داده شود.

انواع محصولات ایمن

تولید محصولات کشاورزی (گیاهی و حیوانی) با استفاده بی‌رویه از مواد شیمیایی و بیوشیمیایی بیشتر آلوده و مضر هستند. در نتیجه مصرف این‌گونه محصولات هرچند ما را سیر می‌کند اما قطعاً بیمار و معیوب هم می‌سازد. حال باید بدانیم که چه محصولاتی سالم و ایمن هستند و چگونه می‌توانیم محصولات سالم و ایمن تولید نماییم. محصولات ایمن در سه گروه زیر قرار می‌گیرند:

1- محصولات طبیعی:

محصول طبیعی محصولاتی تحت پوشش نظام پایش و گواهی با عنوان «موقعیت جغرافیایی» است. این محصولات عاری از بقایای مواد شیمیایی مصنوعی بوده و حاصل تولید در مناطق وحشی، طبیعی و دست نخورده (از نظر ورود فنّاوری و مصرف مواد شیمیایی) مانند مراتع، جنگل‌ها، دیم‌زارها و یا مزارع مشخصی هستند که به دلیل شرایط خاص اقلیم و اکولوژی منطقه در سالیان طولانی به‌صورت سنتی، در تولید آنها از هیچ‌گونه نهاده‌های شیمیایی استفاده نشده است. (شکل 15) هر چند بیشتر محصولات طبیعی به‌صورت سنتی تولید می‌شوند اما هر محصول سنتی را نمی‌توان محصول طبیعی نامید. چرا؟

2- محصولات سالم:

محصولات سالم در نتیجه اعمال دستورالعمل‌ها و روش‌های تولیدی معروف به GAP تولید می‌شوند. گپ یا GAP در واقع علامت اختصاری برای عبارت «عملیات خوب کشاورزی» است. در این روش عناصر و ترکیبات سمی و آلاینده در محصول وجود دارد اما حداکثر باقی مانده مجاز (MRL) آن کمتر از حد مضر برای مصرف‌کننده است.

GAP از دیدگاه سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) اصولی است که به فرایندهای قبل، ضمن و بعد از برداشت محصول اعمال‌شده و به تولید محصول ایمن و سالم کشاورزی با رعایت جنبه‌های مختلف اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی پایدار منجر می‌گردد.

محصولات زیستی (ارگانیک)

این محصولات نتیجه انجام دستورالعمل‌ها و روش‌های تولید کشاورزی زیستی است. با این روش محصول تولیدشده بدون عناصر و ترکیبات سمی و هر نوع آلاینده خواهد بود. افزون بر این، در کشاورزی زیستی حفظ و احیا محیط زیست، حیات خاک، بقای گیاهان، حفاظت از جانوران و سلامت انسان هدف اصلی است.

در این روش در مزارع و باغات با استقرار نظام بازرسی و نظارت ویژه و اعمال مدیریت خاص باعث می‌شوند که فرایند گذار از مرحله کشاورزی رایج به مرحله کشاورزی زیستی و تولید محصول زیستی صورت گیرد. فرایندی که انجام کامل آن به شرایط ویژه، تخصص و تعهد بالا و زمان طولانی نیاز دارد.

تولید محصول ارگانیک نتیجه نگاه ارزشمند و هدفمند به انسان و محیط زیست است. در این نگاه هدف اولویت‌دادن به تنوع زیستی، چرخه‌های حیاتی و بهبود فعالیت‌های بیولوژیکی خاک است. از اصول مهم کشاورزی زیستی، استفاده‌نکردن از نهاده‌های شیمیایی مصنوعی مانند آفتکش‌ها، کودهای شیمیایی و افزودنی‌های شیمیایی در تولید محصول است.

استفاده از نهاده‌های زیستی مانند بذرهای ارگانیک، حفظ و ارتقای حاصلخیزی خاک با به کارگیری راهکارهای زیستی، بازیافت بقایای گیاهی و جانوری به منظور بازگشت عناصر به خاک، حفظ چرخه عناصر غذایی و تقویت چرخه‌های زیستی در اکوسیستم زراعی (کشت بوم) شامل ریزموجودات، پوشش گیاهی و جانوری خاک، گیاهان و حیوانات است.

هر محصولی که با این فرایند تولید شود و درستی اجرای تمامی مراحل آن توسط یک نهاد بازرسی‌کننده و یا گواهی‌کننده تائید و گواهی گردیده باشد، محصولی است که عاری از عناصر و ترکیبات سمی و آلاینده بوده و بسیار سالم و ایمن است. این محصولات با نام محصول ارگانیک، عرضه می‌شود.

انواع آلودگی‌ها در محصولات کشاورزی

1- باقی مانده مواد شیمیایی ناشی از مصرف بی‌رویه کودهای شیمیایی

در کشاورزی رایج یا معمول، کاربرد کودهای شیمیایی امری مرسوم و متداول است. وقتی که مصرف کود بر اساس آزمایش خاک یا اندام گیاهی باشد سپس نتایج آزمایش توسط کارشناس خبره، تفسیر و توصیه گردد که چه نوع کود به چه مقداری و با چه روشی و در چه زمانی مصرف گردد، اشکالی ندارد. زیرا در خاک‌های غیر حاصلخیز یا با حاصلخیزی کم تا متوسط کاربرد کودهای شیمیایی امری ضروری است. هرچند توصیه کلی و مبتنی بر کشاورزی زیستی، تقویت خاک بایستی با شناخت روابط حاکم بین اجزای خاک به عنوان یک مجموعه زنده صورت گیرد. اگر خاک به درستی حفاظت و تقویت گردد، می‌تواند بدون دریافت مواد شیمیایی تمام نیازهای گیاهان کاشته شده را برآورده نماید. (شکل‌های 16 و 17)

با کمال تأسف سال هاست که کودهای شیمیایی در کشاورزی به‌صورت بی‌رویه رایج شده است. رواجی که ضمن آلوده‌کردن خاک، منابع آب و محیط زیست را آلوده کرده است. همچنین هزینه زیاد به کشاورز تحمیل نموده و باعث ناسالم و غیرایمن‌شدن محصول تولیدی هم می‌شود.

هر چند مصرف بیش ازحد هیچ ماده‌ای از جمله کود شیمیایی در مزرعه مطلوب نیست اما بیشتر آلودگی‌ها از کودنیتروژن است. نیتروژن (N) یک یون با بار منفی (آنیون) است که با یون‌های بار مثبت (کاتیون) ترکیب می‌شود و به‌صورت نمک‌های: پتاسیم نیترات، کلسیم نیترات یا سدیم نیترات در می‌آید. البته نیترات $(NO_3^ - )$ یک ماده سمی برای انسان محسوب نمی‌شود، ولی نیتریت $(NO_2^ - )$ که حاصل احیای نیترات است برای انسان خطرناک است.

نیتریت ممکن است مستقیماً وارد بدن گردد یا این که در سیستم گوارشی بدن از تبدیل نیترات حاصل گردد.

نیترات یکی از محلول‌ترین آنیون‌هایی است که شناخته شده است. نیترات به‌صورت: کلسیم نیترات، پتاسیم نیترات و آمونیوم نیترات به عنوان کود، در کشاورزی استفاده می‌شود. مصرف بیش از حد کودهای نیتروژن باعث افزایش غلظت نیترات در اندام‌های قابل مصرف محصولات گیاهی به خصوص سبزی‌ها می‌شود. به‌ طوری‌که اگر میزان کود نیتروژنی در مزارع سیب‌زمینی و هویج را از 90 به 120 کیلوگرم در هکتار برسانیم مقدار نیترات در سیب‌زمینی 5 برابر و در هویج 1/5 برابر بیش از میزان مطلوب آن می‌گردد. بعد از برداشت سیب‌زمینی هر 24 ساعت میزان تبدیل نیترات به نیتریت 2 برابر می‌شود.

بر حسب استانداردهای اتحادیه اروپا بیشترین غلظت نیترات در سبزی‌های مختلف مشخص شده است. در میدان‌های میوه و تره‌بار بسیاری از کشورها، این استاندارد بررسی و سپس مجوز عرضه داده می‌شود.

بیشترین مقدار نیتراتی که واردشدن آن به بدن مجاز است، روزانه کمتر از 3/65 میلی‌گرم در کیلوگرم وزن بدن تعیین شده است. با این حال نبایستی در مجموع بیش از 225 میلی‌گرم برای یک فرد در یک روز باشد.

2- باقی مانده مواد شیمیایی ناشی از مصرف بی‌رویه سموم دفع آفات نباتی

افزایش جمعیت جهانی باعث گردید که تقاضا برای محصولات کشاورزی، به شدت افزایش یابد. در ابتدا با افزایش سطح زیر کاشت، به این تقاضا، پاسخ داده شد. با ادامه روند رشد جمعیت و همچنین با بالاتر رفتن سطح رفاه افراد، افزایش تولید محصولات کشاورزی از راه افزایش سطح اراضی قابل کشت، تقریباً به پایان رسید بنابراین امکان افزایش تولید از طریق افزایش سطح زیر کاشت یا ممکن نبود یا این که توجیه اقتصادی و زیست محیطی، نداشت. در این زمان انسان چاره کار را در افزایش محصول در واحد سطح یافت. اثر سم‌ها در کنترل آفات، بیماری‌ها و علف‌های هرز و همچنین نقش این مواد در افزایش عملکرد، بسیار واضح و قابل مشاهده برای کشاورز بود. ضمن آنکه کاربرد آن تقریباً ساده و سریع بود. بر این اساس مصرف آن در سطح جهانی و تقریباً در تمام کشور‌ها به‌طور خیره‌کننده‌ای مورد استقبال قرار گرفت و به سرعت افزایش یافت. به ترتیبی که امروزه سالانه میلیون‌ها تن از این مواد شیمیایی مصرف می‌شود.

اثرات سموم

در ابتدای کاربرد کودها و سم‌های شیمیایی، کمتر کسی به اثرات زیان‌بار زیست محیطی، اکولوژیکی و به ویژه نقش مخرب این ترکیبات بر سلامت انسان‌ها آگاه بود. اما این خوشحالی از کشف فرمولاسیون سم‌ها و افتخار به ساخت انواع جدید و جدیدتر و صدالبته قوی و کشنده‌تر، چندان به طول نینجامید.

در فاصله کوتاهی پژوهشگران به ویژه اکولوژیست‌ها به اثرات زیان بار این مواد در به هم‌زدن روابط سالم و طبیعی بین موجودات یک زنجیره پی بردند و هشدار دادند.

نابودی دشمنان طبیعی و طغیان آفات خاص از جمله مهم‌ترین دلایل اولیه برای این هشدارها بود. متأسفانه این هشدار هم از سوی تولیدکنندگان سم که به قدرت بزرگ اقتصادی و سیاسی تبدیل شده بودند به‌طور کاملاً آگاهانه نشنیده گرفته شد و هم اینکه کاربران کمتر حاضر بودند روش سریع، آسان و با منافع فوری را کنار بگذارند. (شکل 19)

امروزه کاربرد سم‌ها و کودهای شیمیایی در کشورهای توسعه‌یافته یا همان زادگاه ساخت این مواد مهلک، محدود و محدودتر می‌شود. اما در کشورهای جهان سوم و کمتر توسعه یافته، همچنان به فراوانی مصرف می‌گردد. چرا؟

نقش زیان‌بار سموم بر سلامت انسان ابتدا از نشانه‌ها یا عوارض ظاهری تماس سم بر پوست کارگران کارخانه‌های سم‌سازی و نیز مصرف‌کنندگان سم در مزرعه شروع گردید. درماتیت‌ها (حساسیت پوستی) همراه با خارش و سوزش محل‌های تماس و چشم‌ها، عمومی‌ترین و سریع‌ترین عارضه تماس با سم است.

با نفوذ یا ورود سم به داخل بدن عوارض متعددی بروز می‌کند. این عوارض به نوع سم، مقدار و غلظت ماده سمی و سازوکار تأثیر آن بستگی دارد. بدیهی است که با تکرار و دوام آلودگی، عوارض آن بیشتر و بیشتر شده و در موارد متعدد منجر به مرگ می‌گردد. (شکل 20)

بیماری‌های ناشی از باقی مانده سموم در محصولات غذایی بسیار است. برخی از آنها عبارت‌اند از:

به هم‌خوردن ریتم یا آهنگ طبیعی فعالیت‌های اعضا یا دستگاه‌های بدن:

این به هم‌خوردگی ممکن است به‌صورت افزایشی یا کاهشی باشد. مانند افزایش تپش قلب، بالا رفتن مقدار تعریق، تحریک فعالیت‌های عصبی افزایش یا افت شدید فشار، کاهش شدت تنفس تا حد قطع تنفس، مشاهده می‌گردد. این علائم در اثر تأثیر مواد سمی روی غدد، هورمون‌ها، سلول‌ها... بروز می‌کند. در نهایت نظم دستگاه‌ها را که خالق هستی آن را «خود پایدار» خلق کرده است، به هم می‌زنند. بر حسب اینکه کدام اندام تحت تأثیر سم قرار گرفته باشد، علائم مسمومیت متفاوت خواهد بود. (شکل 21)

وقتی بینی، نای و سیستم تنفسی آلودگی پیدا کند، سوزش سینه، سرفه، تنگی نفس و خفگی قابل مشاهده است. آلودگی روده و معده، با تهوع، استفراغ و اسهال آشکار می‌گردد. ورود سم به کلیه‌ها باعث پشت درد، افزایش یا کاهش اوره از حد نرمال می‌شود. در حالی‌که تأثیر سم بر مغز و نخاع سبب سردرد، سرگیجه، اختلالات رفتاری، افسردگی و تشنجات اغمائی می‌شود. ورود سم به خون موجب کم خونی شده و اغلب با خستگی، ضعف و رنگ پریدگی همراه است. (شکل 22)

ناباروری و سقط جنین:

تحقیقات متعدد نشان داده است که با افزایش رسوبات یا میزان تجمیع سموم کشاورزی در بدن انسان موجب افزایش احتمال عقیمی یا کاهش توان باروری می‌گردد. همچنین درصد نوزادان ناقص یا معیوب (نارسایی جنین) افزایش می‌یابد. کاهش زنده‌زایی یا افزایش سقط جنین هم ثابت شده است.

وقتی آلودگی مواد خوراکی با سموم شیمیایی با آلودگی هوای منطقه‌ای که مادران باردار در آن زندگی می‌کنند، توأم می‌شود، این موارد به شدت بالاتر رفته و خطرناک می‌گردد. افزون بر این، آلودگی مواد خوراکی به سموم، باعث بیش فعالی، تندخویی، پرخاشگری و عقب افتادگی ذهنی کودکان نیز می‌گردد.

انواع بیماری‌های نوظهور یا بیماری‌های شایع قرن حاضر:

بسیاری از دانشمندان بیماری‌هایی چون: دیابت، انواع سرطان، اوتیسم، پارکینسون و البته چاقی مفرط را عمدتاً ناشی از سم‌هایی که در کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند، می‌دانند و با روش‌های علمی و آزمایشگاهی ثابت کرده‌اند. تأثیری که این مواد بر روی دستگاه‌ها و اندام‌های بدن و بعضاً تک‌تک سلول‌ها دارند باعث بروز این ناهنجاری‌ها می‌شوند یا آنها را به شدت تحریک و تشدید می‌نمایند. به عنوان مثال «تولی فلانید»، قارچ‌کش مورد استفاده در کشاورزی، به مقاومت سلول‌های چربی در برابر انسولین منجر می‌شود. همچنین دانشمندان دریافته‌اند که خطر ابتلا به بیماری دیابت نوع 2 در افرادی که دارای اضافه وزن بوده و سطوح بالایی از آفت‌کش‌های «ارگانوکلورین» در بدن آنها وجود دارد، نسبت به افراد دیگر بسیار بیشتر است.

اوتیسم

بیماری قرن 21 به واسطه ترکیبی از ژن‌ها و آلاینده‌ها در رحم مادر و سال‌های آغازین زندگی فرد ایجاد می‌شود. سازوکار تأثیر برخی از حشره‌کش‌ها به ترتیبی است که با تأثیر روی سامانه عصبی آفت موجب نابودی آن می‌شود. امکان بروز شرایطی مشابه برای برخی از کودکان نیز وجود دارد. احتمال ابتلا به «ADHD»، بیماری که با ویژگی‌های فقدان تمرکز و بیش فعالی شناخته می‌شود، در کودکانی که اثر آفت‌کش «ارگانوفسفره» در ادرار آنها وجود دارد، بیش از سایر کودکان است. (شکل 23)

آلزایمر

(بیماری فراموشی یا زوال حافظه) و پارکینسون (سفتی عضلانی پیش رونده تدریجی، لرزش و از دست رفتن مهارت‌های حرکتی) که هردو از جنس بیماری‌های عصبی هستند بیش از هر چیزی به آلودگی مواد خوراکی به آفات‌کش‌ها مربوط می‌شوند. (شکل 24)

انواع سرطان‌ها:

هرچند رابطۀ بین سرطان‌ها و مصرف سموم به‌طور علمی و دقیق تبیین و تشریح نشده است اما مطالعات گسترده در مناطق مختلف نشان می‌دهد که میزان سرطان در مناطقی که مصرف سموم کشاورزی بالایی دارند، بیشتر است. همچنین در مناطقی که باقی مانده سم در مواد خوراکی آنها بالاتر بوده است، درصد انواع سرطان‌ها به ویژه سرطان‌های خونی، پوستی، ریوی و گوارشی بالاتر بوده است. بر این اساس محققین اعلام کرده‌اند که بین سموم کشاورزی و سرطان‌ها رابطه معنی داری وجود دارد. (شکل 25)

3- فلزات سنگین

یکی از جنبه‌های بسیار مهم کیفیت محصولات کشاورزی، غلظت فلزات سنگین، یون‌های سمی می‌باشد. عناصر سنگین شامل فلزاتی هستند که غلظت آنها در خاک یا فراوده‌های غذایی بیشتر از حد مجاز می‌باشد. حد مجاز عناصر در خاک یا محصولات کشاورزی و فراورده‌های بسته‌بندی شده متفاوت می‌باشند. ویژگی‌های خاک مانند PH، ظرفیت تبادل کاتیونی خاک، درصد رس، مواد آلی خاک، تهویه، رطوبت و دما، تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر میزان جذب عناصر سنگین توسط گیاه داشته باشد. گیاهان مختلف و حتی گونه‌های مختلف یک گیاه و بخش‌های مختلف یک گیاه، رفتار متفاوتی در مقابل جذب عناصر سنگین نشان می‌دهند. هشت مورد از رایج‌ترین فلزات آلوده‌ساز که از سوی آژانس حفاظت محیط زیست امریکا معرفی شده‌اند به ترتیب آرسنیک، کادمیوم، روی، سرب، نیکل، جیوه، مس و کروم است.

آبیاری یا ورود فاضلاب‌های شهری و پساب‌های صنعتی و همچنین بارندگی از آسمان آلوده به فلزات سنگین، از راه‌های اصلی آلودگی اراضی و محصولات پرورشی این مزارع است. (شکل 26)

فلزات سنگین دارای خاصیت تجمع‌پذیری و دوام طولانی هستند. این عناصر در اندام‌های گیاهی و بافت‌های بدن موجودات زنده ذخیره شده و در زنجیره غذایی به بدن انسان می‌رسد. خاصیت تجمع‌پذیری و دوام سبب می‌گردد که غلظت‌های پایین فلزات در طی زمانی طولانی در بدن انسان افزایش یافته و در بافت‌های چربی، عضلانی، استخوانی و یا مفاصل بدن به حدی برسد که اختلالات متعدد فیزیولوژیکی را باعث شود.

هرچند حد بروز اختلال یا بیماری برحسب نوع عنصر سنگین و ویژگی‌های فردی مصرف‌کننده (سن، وزن، جنس) متفاوت است اما با رسیدن غلظت به حد مسمومیت عوارض آن قابل مشاهده است. (شکل 27)

برخی از عوارض ناشی از مسمومیت بدن با فلزات سنگین عبارت‌اند از:

وزن کم و ضریب هوشی پایین و حتی گاهی فلج مغزی و نقایص مادرزادی فرزندان مادرانی که مقدار فلزات سنگین مصرفی آنها در محدوده سمیت است.

کاهش خاصیت ارتجاعی یا انعطاف‌پذیری رگ‌ها، نامنظم‌کردن ضربان قلب، دچارشدن افراد به پرفشاری خون، عوارض چشمی تا حد نابینایی، ایجاد پوکی استخوان در افراد مسن به ویژه بانوان، خستگی زودرس، کم خونی، بی‌قراری و ضعف، افسردگی، اختلالات روانی، اشکال در تمرکز، تشدید بیماری MS از دیگر علائم تغذیه از خوراکی‌های حامل فلزات سنگین به مقدار بیش از حد مجاز است. (شکل 28)

روش‌های نوین کشاورزی و تولید خوراک سالم

در اواسط قرن بیستم، کشاورزی صنعتی و انقلاب سبز، سبب شد که تولید محصولات کشاورزی به‌طور امیدوارکننده‌ای افزایش یابد. بخش بزرگی از این افزایش ناشی از کاربرد مواد شیمیایی و به کار بستن روش‌های مغایر با مبانی حفاظت از محیط زیست بود. در نتیجه بخش عظیمی از منابع طبیعی نابود و گستره وسیعی از محیط زیست تخریب می‌گردید. قطعاً این نظام کشاورزی نمی‌تواند دوام یابد به عبارت دیگر پایدار نیست. (شکل 29)

مدت طولانی است که اندیشمندان عرصه کشاورزی با دغدغه محیط زیست و منابع طبیعی، ضرورت کشاورزی پایدار (Sustainable Agriculture) را مطرح کرده‌اند. کشاورزی پایدار به مدیریت درست منابع کشاورزی گفته می‌شود که در جهت رفع نیازهای انسان به کار برده شود و در عین حال منابع طبیعی و نیز کیفیت محیط زیست را حفظ کرده و حتی بهبود بخشد. پایداری کشاورزی و تولید مستمر، متکی بر هماهنگی بین عوامل مؤثر در پایداری است. (شکل 29)

در این روش، به منظور کاهش مصرف سم‌ها و کودهای شیمیایی از تناوب زراعی، عملیات مبارزه بیولوژیکی و استفاده از شیوه‌های به زراعی و به نژادی و نیز جایگزینی کود سبز و انواع کودهای حیوانی به جای کودهای شیمیایی استفاده می‌شود. در نتیجه میزان خسارت و اثرات سوء مواد شیمیایی به سلامت انسان، منابع طبیعی، محیط زیست و جوامع روستایی و شهری به حداقل کاهش می‌یابد. (شکل 29)

اهداف کشاورزی پایدار در مدیریت خاک

- به حداقل رساندن فرسایش خاک 
- حفظ مواد آلی خاک 
- موازنه بین عملکرد محصول و سلامت زیست محیطی
- اتکای کمتر به انرژی تجدیدناپذیر نظیر سوخت‌های فسیلی و مواد شیمیایی
- تولید غذای کافی و سالم برای مصرف‌کنندگان
- پایداری جوامع روستایی
- درآمد کافی برای تولیدکننده

مدیریت زراعی در کشاورزی پایدار

در کشاورزی پایدار تأکید بر روش‌های نوینی از کشتکار است که در آن موارد زیر رعایت گردد.

1- مبارزه پایدار با علف‌های هرز
2- مبارزه پایدار با آفات و بیماری‌ها
3- اصلاح خاک‌های زراعی به روش‌های مختلف
4- زراعت مخلوط

زراعت مخلوط

یعنی کشت بیش از یک گیاه در یک زمین و در یک سال زراعی. لزومی ندارد که این گیاهان هم‌زمان کشت یا برداشت شوند بلکه می‌توان یک گیاه را هم‌زمان و یا مدتی پس از گیاه اول کشت نمود و هم‌زمان یا قبل و یا بعد از آن برداشت کرد. (شکل 31)

مزایای کشت مخلوط

- حداکثر استفاده از منابع محیطی (آب، نور، دما ...)
- کاهش خطرات احتمالی (سرما، گرما، آفات ...)
- آسان‌تر شدن مهار علف‌های هرز (با محدودتر کردن فضا برای گیاهان)
- موازنه یا متعادل‌شدن امر تغذیه 
- بهبود حاصلخیزی و حفاظت خاک 
- سودمندی اقتصادی بیشتر (اغلب مجموع عملکرد بیش از عملکرد انفرادی هر یک است)
- پایداری بیشتر اکوسیستم زراعی

چرخه زراعی (ﺗناوب زراعی) در کشاورزی پایدار

چرخه زراعی به مفهوم اجتناب از کاشت یک گیاه به مدت چندین سال در یک قطعه زمین زراعی است. به عبارت دیگر چرخه بیان‌کننده کاشت گیاهان گوناگون با ویژگی‌های متفاوت در یک زمین در سال‌های پشت سرهم است. به این ترتیب یک گیاه مثلاً چغندرقند هر 5- 3 سالی ممکن است در زمینی که قبلاً کاشته شده بود، دوباره کاشته شود. نوع گیاهان قابل کاشت، ترتیب قرارگرفتن آنها در پشت سرهم، فاصله زمانی تا کشت دوباره گیاه (دوره تناوب) و سایر روش‌های مدیریتی بر اساس حاصلخیزی زمین، ویژگی‌های گیاه‌شناسی، شرایط اقلیمی، مقدار آب و حق آب، مقدار و رژیم بارندگی، وضعیت نیروی انسانی، امکانات مکانیزاسیون، نوع و جمعیت آفات، عوامل بیماری‌زا و علف‌های هرز، مسائل اقتصادی، اجتماعی و غیره بستگی داشته و توسط کارشناسان تعیین می‌گردد. (شکل 32)

مدیریت تلفیقی عناصر غذایی و مواد آلی خاک در کشاورزی پایدار

چنانکه پیش‌تر گفته شد، یکی از معایب کشاورزی جاری که مبتنی بر استفاده هرچه بیشتر از کودهای شیمیایی است، آلودگی محیط زیست و محصولات حاصل از آنها است. این آلودگی‌ها، بیماری‌های متعددی را در مصرف‌کنندگان این محصولات ایجاد کرده است. روش‌های جایگزین برای پیشگیری از مصرف بی‌رویه کودهای شیمیایی در کشاورزی پایدار متعدد و متنوع است.

از جمله:

- استفاده از کودهای آلی (شکل 33)

- استفاده از کودهای زیستی (شکل 34)

- استفاده از کمپوست و ورمی کمپوست (شکل‌های 35 و 36)

- توسعه کشت کود سبز (شکل 37)

مصرف بهینه و بهنگام کودهای شیمیایی

در مدیریت تلفیقی از جمله راهکارهای قابل استفاده، مصرف بهینه و بهنگام کودهای شیمیایی است. این روش هر چند آخرین راهکار و با رعایت سلامت محیط زیست و مصرف‌کنندگان خواهد بود اما به این زودی قابل صرفه‌نظر کردن نمی‌باشد. (شکل 38)

مدیریت تلفیقی عوامل زیان‌آور

از دیگر ویژگی‌های کشاورزی پایدار، مدیریت تلفیقی آفات، مدیریت تلفیقی بیماری‌ها، مدیریت تلفیقی علف‌های هرز به ویژه در اولویت قراردادن کنترل بیولوژیکی است. شما پیشتر با اصول و روش‌های این مدیریت‌ها در دروس مربوطه آشنا شده‌اید.

نقش ژنتیک، اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی در کشاورزی پایدار

کشف ژن و رابطه آن با صفات و تشریح قواعد و قوانین، کنش‌ها و واکنش‌ها، انتقال و اختلال آنها در قالب علم ژنتیک و کاربردی‌کردن آنها ابتدا در علم اصلاح نباتات سپس در بیوتکنولوژی، انقلاب بزرگی را در کشاورزی ایجاد کرد. متخصصین اصلاح نباتات صفات مطلوب و موردنظر خود را به روش‌های مختلف تهیه یا ایجاد کرده و به عنوان ارقام خاص معرفی کردند. با ورود فناوری‌های پیشرفته انتقال ژن‌ها و به تبع آن صفات موردنظر با روش‌ها و سازوکارهای پیشرفته یا نوینی که فناوری زیستی (بیوتکنولوژی) به آن دست یافته بود، انجام گردید. در اینجا بود که مهندسی ژنتیک پا به عرصه کشاورزی گذاشته و با چیدمان نوینی از ساختار ژنی، محصولات دستکاری‌شده ژنتیکی یا تراریخته را معرفی می‌نماید. این محصولات که در سلامتی آن مباحث ضد و نقیضی وجود دارد، در ایجاد ارقام مقاوم به آفات، بیماری‌ها و علف‌کش‌ها، بی نظیر عمل کرده است. با وجود این، مقاومت ارقام تولید شده توسط آفات، بیماری‌ها و علف‌های هرز قابل شکستن می‌باشد و انسان همواره به دنبال تولید ارقام جدید می‌باشد. (شکل‌های 39 و 40)