نقش کرم خاکی در بهسازی کیفیت خاک

مقدمه  
فون خاک عامل مهمی برای تشکیل خاک و چرخه عناصر غذایی است. کرم های خاکی نیز از عناصر مهم فون به حساب می آیند. این اهمیت هم به لحاظ سهم عمده آن ها از مجموع زی توده خاک و هم به لحاظ تاثیراتی که این موجودات در فرآیند تشکیل هوموس و تکامل خاک دارند می باشد. کرم خاکیLumbricus terrestirs به دلیل رابطه آن با حیات انسانی و قابلیت زیاد آن در تشکیل خاک از اهمیت ویژه ای بر خوردار می باشد.  در مراحل اولیه تجزیه وجود میکروارگانیسم ها بسیار ضروری است و کرم ها نمی توانند نقش جانشین را داشته باشند اما وقتی که سایر تجزیه کنندگان حضور ندارند، ضروری ترین موجودات کرم ها هستند، به ویژه در مراحل پایانی تجزیه که تنها برگ های غیر خوشخوراک و مقاوم باقیمانده اند. 
پراکنش کرم خاکی    
به طور کلی حضورکرم های خاکی در شرایط مناسب، در علفزارها حداکثر و در جنگل های پهن برگ بسیار فراوان و در خاک های زیر کشت نسبتا" کم و در جنگل های سوزنی برگ نادر می باشد. معمولا تعداد کرم های نابالغ در یک جمعیت بیشتر است، اگر چه نسبت بین آن ها  با توجه به تغییرات فصلی بسیار متفاوت است. تغییرات مکانی جمعیت کرم ها در ساختار افقی خاک به عوامل زیر بستگی دارد:
* عوامل فیزیکو شیمیایی خاک (دما، رطوبت، PH، نمک های معدنی، تخلخل و بافت خاک )  
* میزان پتانسیل مواد غذایی موجود (لاشبرگ، پوشش گیاهی، کود حیوانی و انواع مواد آلی قابل تجزیه)
* پتانسیل تولید مثل و قدرت تحرک گونه ها
پراکنش کرم ها در ساختار عمودی یا تجمع مکانی در پروفیل خاک با توجه به عوامل فیزیوگرافیک در رویشگاه و تغییرات فصلی متفاوت است. بیشتر کرم ها در ماه های دی و بهمن که دمای خاک حدود صفر درجه سانتی گراد می باشد در زیر عمق 5/7 سانتی متر خاک به سر می برند اما در اوایل بهار وقتی که دمای خاک به 5 درجه سانتی گراد می رسد بیشتر گونه ها با اندازه های کوچک و متوسط در بالای 5/7 سانتی متر یا مرز افق های سطحی خاک به سر می برند. در حالی که کرم های بزرگ تر تمایل دارند در افقهای عمیق تر خاک استقرار یابند. در طول تابستان بیشتر گونه ها ترجیح می دهند به زیر 5/7 سانتی متر یا افق های پایین خاک مراجعت نمایند. دو فاکتور موثر در جابجایی یا مهاجرت فصلی کرم ها شدت سرما و خشکی خاک است. همه کرم ها در اواسط تابستان و  نیمه زمستان حالت نیمه فعال دارند و در هر دو زمان فوق به سمت افق های پایین تر خاک می روند. حضور این کرم ها در تابستان به گونه ای است که عمدتا" پیله ها در زیر عمق 15 سانتی متری خاک یافت می شوند.
کرم خاکی و بهسازی خاک 
* اثرات کرم خاکی در ساختار، تهویه، تخلخل و زهکشی خاک 
کرم های خاکی مواد آلی موجود در خاک را مورد تغذیه قرار می دهند. غذای بلعیده شده ابتدا توسط ترشحات بزاقی غدد حفره دهانی مرطوب می شود و سپس توسط حرکات حلق مکیده شده از مری می گذرد، که اگر حاوی اسیدهای آلی باشد اسیدیته آن توسط ترشحات غدد آهکی خنثی می گردد، غذا موقتا در چیندان ذخیره می شود و توسط حرکات عضلانی وسنگریزه های سنگدان خرد می شود. در روده قسمت های قابل جذب آن جذب شده و بقیه مواد  به صورت توده های کوچکی به نام کاست (Cost ) در لایه های سطحی و زیر سطحی دفع می شوند. کرم های خاکی با ایجاد حفرات در سراسرخاک، مقادیر قابل توجهی خاک را از عمق به سطح می آورند. تحقیقات نشان داده است که مقدار کمتری از شن و ذرات درشت در مواد دفعی از کرم ها نسبت به خاک های اطرافشان وجود دارد. این مسئله نشان می دهد که کرم ها قادر به شکستن قطعات خاک به ذرات ریزتری هستند.
مقدار خاکی که کرم ها از لایه های عمیق تر به سطح خاک می آورند و به صورت تپه های کوچک جمع می کنند، بسته به شرایط رویشگاهی و منطقه جغرافیایی از2 تا 250 تن در هکتار متغیر است. این مقدار معادل بالا آوردن یک لایه خاک به ضخامت تقریبی 1 میلی لیتر تا 5 سانتیمتر در یک هکتار است. بعلاوه مقادیر زیادی از خاک هم به صورت کاست های زیر سطحی جمع می شود و یا در داخل دالان ها می ماند، بنابراین مجموع خاک جابجا شده از این هم بیشتر است. اثرات چنین جابجایی در دراز مدت ایجاد یک لایه خاک بدون سنگ در سطح است. کرم ها با فعالیت های حفاری باعث بهبود خاک می شوند و روی میزان نفوذ پذیری یا تخلخل خاک هم اثر می گذارند. اراضی دارای کرم 4 تا 10 برابر سریعتر از اراضی فاقد کرم زهکشی می شوند. اثرات کرم ها در زهکشی آب در خاک و ظرفیت نگهداری آب در خاک کاملا محسوس است که هر دو، عامل مهمی در رشد گیاهان  هستند. درخاک های مختلف حجم خاکی که به وسیله حفاری کرم ها زیر و رو می شود بین 30 تا 50 % از خاک است که در نتیجه آن آب و هوا که برای ریشه گیاهان علفی و درختی و همچنین برای فعل و انفعالات موجودات میکروسکوپی ضرورت دارد به عمق زمین نفوذ می کند.
* نقش کرم های خاکی در تشکیل اگریگیت ها( خاکدانه ها) 
اگریگیت ها، دانه های مواد معدنی  هستند که به همراه مواد آلی یک ترکیب پیچیده ای را به وجود می آورند، این ترکیب باعث می شود که آنها نسبت به رطوبت زیاد، فرسایش خاک، کوبیدگی خاک و باقیماندن در حالت عاری از پوشش، وقتی که خاک خیلی خشک یا مرطوب باشد، مقاومت بیشتری پیدا کنند. یک خاک غنی از اگریگیت ها به خوبی زهکشی شده و هوادیدگی پیدا می کند. برای حاصلخیزی خاک هم تشکیل اگریگیت ها بسیار مهم است. بیشتر محققین موافقند که کاست کرم ها حاوی اگریگیت هایی با سطح ایستایی بالاتر از خاک های اطرافشان هستند.
. یک فرضیه در مورد تشکیل اگریگیت ها ترشحات بیرونی بدن کرم ها است که ذرات خاک را در مسیر عبور کرم ها به هم می چسبانند. بعضی محققین استقرار اگریگیت ها را در کاست کرم ها و یا در خاک هایی که کرم ها در آن فعال اند، ناشی از باکتری هایی می دانند که مواد پایدار در کاست ها تولید می کنند، زیرا اگر چه مواد آلی باعث تشکیل اگریگیت ها می شوند اما این عمل تنها در خاک هایی که میکروارگانیسم ها حضور دارند صورت می گیرد.
* اثرات کرم های خاکی در حاصلخیزی خاک و  تولید محصول
این مسئله که کرم ها به حاصلخیزی خاک کمک می کنند تا حدودی زیادی بارز است.  اضافه کردن کرم ها به خاک به نظر می رسد که به ویژه برای بهبود مناطق غرقابی امیدوار کننده باشد. هر منطقه ای از خاک یک حدی از جمعیت کرم ها را می تواند تحت پوشش قرار دهد و اضافه کردن آن ها  بیش از این حد میزان حاصلخیزی را افزایش نمی دهد مگر آن که مواد آلی بیشتری فراهم شود و شرایط خاک مساعدتر شود. افزایش کاست کرم ها در خاک می تواند به طور عمده ای حاصلخیزی خاک را بهبود بخشد. کاست ها معمولا" PH بالاتری دارند ومجموع عناصر موجود مثل نیتروژن، کربن، فسفر، منیزیم کل و تبادلی در آن ها کمیت بالاتری دارند.
اثرات کرم های خاکی بر تولید محصول از آزمونی به آزمون دیگر تغییرات وسیعی دارد. این تنها به خاطر گونه ها، محصول و نوع خاک نمی باشد بلکه، به خاطر وضعیت های آب و هوایی هنگام آزمون نیز می باشد. برای بررسی بعضی از اثرات کرم های خاکی در خاک زمان بسیار زیادی لازم است تا بتوان تاثیر قابل تشخیص کرم ها را در روی رویش مطالعه کرد. همچنین تمایز بین اثرات کرم های زنده در شرا یط خاک و میزان مواد غذایی از کرم های مرده، که مواد نیتروژنی و سایر مواد را به خاک اضافه می کنند، مشکل است. 
* کرم های خاکی و سلامت خاک
کرم های خاکی تجزیه بیوماس خاک را با حذف مواد مرده گیاهی از سطح خاک تسریع می کند. در طی عمل تجزیه مواد ارگانیک، مواد معدنی و ارگانیک خاک را با یکدیگر مخلوط کرده و باعث 5 برابر شدن نیتروژن، 7 برابر شدن فسفات، 11 برابر شدن پتاس و 2 برابر شدن منیزیم و کلسیم نسبت به خاک معمولی می گردند و در نهایت باعث افزایش منافذ خاک به منظور نفوذ و زهکشی آب باران و به دنبال آن جلوگیری از فرسایش خاکی و آبی می شوند.
زیست شناسان موفق به کشف چگونگی عملکرد کرم های خاکی در تمیز کردن خاک شدند. محققان دانشگاه ریدینگ دریافتند تغییرات ظریفی در فلزهای موجود در خاک، زمانی که کرم های خاکی خاک را بلعیده و سپس دفع می کنند به وجود می آید که این تغییرات تاثیر فراوانی در جدا سازی فلزات از خاک آلوده برای کشاورزی خواهد داشت. بررسی زیست شناسان نشان می دهد که کرم های خاکی بهترین جستجوگران خاک بوده و حضور آن ها در خاک منطقه ای می تواند نشانه قابل اعتمادی از سلامتی عمومی خاک باشد. این موجودات دارای مکانیزمی هستند که می توانند در میان خاکی که به فلزات سمی مانند آرسنیک، سرب، مس و زینک آلوده است، زنده بمانند. کرم های خاکی قادر به تولید نوعی پروتئین به نام metallothinein هستند که با در بر گرفتن انواع خاصی از فلز، کرم ها را از خطر حفظ می کند. بررسی های بیشتر نشان داد خصوصیات فلزاتی که توسط کرم های خاکی دفع می شود، با فلزات دیگری که در خاک موجود هستند، تفاوت محسوسی داشته و با توجه به این نتایج محققان در یافتند کرم ها با ایجاد تغییر بر روی فلزهای سمی آن ها را برای استفاده گیاهان آماده می کنند که به طور حتم این فرآیند نیازمند زمان بسیار طولانی خواهد بود.
یک ماده موکوزی که غنی از پروتئین است دیواره تونل ها را قوام می بخشند. این ماده به عنوان منبع انرژی میکروب ها کارایی دارد. مشاهده شده است که تراکم میکروب های شوره ساز در نقب ها 40% بیشتر از خاک های دیگر است. این به آن معنی است که هر کجا کرم های خاکی حضور داشته باشند خاک از کیفیت مطلوبی برخوردار بوده و به همین دلیل کرم خاکی یک ابزار ایده آل برای سنجش سلامت خاک می باشد. بر اساس مطالعاتی که نیکلس و همکاران (2007) بر روی کرم های خاکی انجام دادند بیان داشتند که این تجزیه کنندگان اولیه هنگامی که در خاک های حاوی جیوه باشند قادرند مقدار زیادی جیوه را در اندام های خود ذخیره نمایند که این عمل به اصلاح خاک و کاهش عناصر سمی در خاک منجر می شود.
 از سایر تاثیرات بر محیط این است که همیشه خاک اطراف سوراخ ها خنثی تر از خاک های مجاور هستند(به PH 7 نزدیک تراند). این به خنثی سازی اسیدیته و یا خاصیت بازی موجود در خاک که به موجب بهینه سازی PH برای رشد ریشه گیاهان کاشته شده به وجود می آید، کمک می کند. عمل کرم خاکی تنها مانند یک دستگاه زهکشی خوب، بهبود بخشید ن به فرآیند گردش آب و هوا نمی باشد، بلکه مواد معدنی و آلی را نیز مخلوط می نماید. همچنین آن ها کارخانه های بسیار کوچک کود سازی هستند که بدون هیچ هزینه ای برای کشاورز به کار خود ادامه می دهند. این عمل بدون نیاز به سوخت فسیلی انجام شده و هیچ حمل و نقلی در آن دخیل نمی باشد.
* گروه های اکولوژیک کرم خاکی
طبقه بندی گونه ها در قالب گروه های اکولوژیک کرم خاکی عمدتا بر اساس تفاوت گونه ها در قدرت حفاری و نحوه تغذیه و پراکنش عمودی درخاک می باشد. گروه های اکولوژیک اصلی نشان دهنده توابع سازگاری در  محیط خاک است که به گونه های کرمها اجازه زندگی با هم را در یک محیط به وسیله بهره برداری از منابع غذایی مختلف در فضا های زیستی می دهد. سه گروه  اصلی اکولوژیک کرم های خاکی در جدول1 مورد بررسی قرار گرفته است.

جدول 1- ویژگی های متمایز کننده گروه های مختلف اکولوژیک کرم خاکی

بحث و نتیجه گیری
کرم های خاکی رل مهمی را در فرآیند خاکسازی و بهبود خاک به عهده داشته به طوری که  می توانند به عنوان شاخص سلامتی خاک مورد ارزیابی قرار گیرند. باتوجه به نقش این موجودات در حاصلخیزی، تهویه، بازسازی خاک و تجزیه لاشبرگ می توان بیان نمود که خاک هایی که دارای کرم های خاکی بیشتر هستند از سلامت بالاتری بر خورداربوده و توانایی تولید بالاتری دارند. کرم های خاکی کارخانه های کوچک کودسازی بوده که هیچگونه هزینه و آلودگی محیطی را به همراه ندارند لذا به دلیل پالایش عناصر سمی و بهسازی خاک از جنبه زیست محیطی دارای اهمیت ویژه ای می باشند. با وجود همه پدیده های حیاتی خاک، آن ها مخلوقات حساسی هستند و در مقابل کاربرد سموم و کود های  مهاجم شیمیایی زنده نخواهند ماند. بنابراین بکارگیری این موجودات ارزشمند در برنامه های زیست محیطی جهت جلوگیری از آلودگی های محیطی و به عنوان یک روش مبارزه بیولوژیک بسیار مفید و موثر خواهد بود و لازم است دستگاه های علمی و اجرایی با مطالعه و شناخت دقیق شیوه زندگی و نوع عمل این موجودات، استفاده ازآن ها را سرلوحه برنامه های اصلاحی و احیایی اکوسیستم های در معرض آلودگی قرار دهند.