المخصبات الحيوية .. باحثة توضح فوائدها في تغذية النبات

المخصبات الحيوية Bio-Fertilizers  تناولتها د.  د.سماح محمد عبدالعزيز يوسف – الباحث بقسم خصوبة و ميكروبيولوجيا الاراضي، بالتفصيل في المقال العلمي التالي.

تعيش الكائنات الدقيقة في الاراضـــي، وقد لعبت هذه الميكروبات خاصـــة تلك شـــديدة التكيف دورا هامـا في عمليـة التوازن البيئي في الاراض من خلال بنـائهـا الفيزيـائي المتمـاســــك وقـدرتهـا على التكـاثر طبيعيـا، وتمتلـك الميكروبـات القـدرة الكبيرة على إحـداث عمليـات الت خمر، وقـد ظهرت اســــتخـدامـاتهـا في الكثير من أوجـه الحيـاة المختلفـة.

 

فقـد دخلـت في الكثير من الصـناعات الغذائية مثل ( منتجات فول الصـويا – المعكرونة – الصـلصـات – الخمور – الجبن – الخبز) كلها تدخل الميكروبات كجزء أساسي في تصنيعها. وأيضـا الوجود الطبيعي للميكروبات داخل أجسـامنا، فقد أثبتت التجارب الطبية والمعملية إن وجود هذه الميكروبات داخل أجسـامنا يعمل على مسـاعدة الجسـم الانسـاني على الهضـم و مكافحة الميكروبات الضـارة، وبالتالي نسـتطيع الاسـتفادة من وجودها الطبيعي في الحفاظ على صحة جسم الانسان.

 

وقـد أكـدت الـدراســــات العلميـة والمشــــاريع التطبيقيـة الحـديثـة في بلاد كثيرة مثـل اليـابـان واســــتراليـا وبعض الواليـات األمريكيـة إمكـانيـه اســــتخـدام الكـائنـات الحيـة الـدقيقـة النـافعـة، في تحسـين خصـوبة األرض و تدوير المخلفات، و أيضـا اسـتخدام هذه التكنولوجيا في معالجه مياه الصرف الصحي مما يؤدى الى تقليل نسبه الاكسجين الكيميائي المستهلك COD)) والأكسجين الحيوي الممتص ( BOD) في هذه المياه مع التخلص من الرائحة النفاذة تماما.

 

ويعاد اســتخدام المياه المعالجة في ري الحدائق بدون أي مشاكل بيئية مما يساعد على ترشيد التكلفة والطاقة. و من المعلوم أن التربـة الزراعيـة غنيـة بـالميكروبـات النـافعـة التى تعمـل على زيـادة خصــوبتها و تحليل المواد المعقدة بها و امداد النبات بالعناصــر الناتجة فى صــورتها الميســرة والصـالحة للامتصـاص ايضـا تقوم ميكروبات التربة بدورا هاما فى الحفاظ على التوازن البيولوجي فى الكون.

 

حيث تقوم بإنتاج ثانى اكسيد الكربون اللازم لتعويض النقص النــاتج من عمليــات التمثيــل الضـــوئى للنباتات مما يســـاعد على حفظ التوازن الغـازى للغلاف الجوى. كمـا تلعـب ميكروبـات التربـة دورهـا الحيوى الهـام فى تحليـل المخلفـات النبـاتيـة و الحيوانيـة و الادميه، و تقوم ايضا بتحليل ملوثات البيئة من كيمـاويـات و مبيـدات لتكتمـل منظومـة الحيـاة على كوكـب الأرض.

 

و بـالتـالى تعود البيئة لحالتها الاصـــلية. لذا تعد ميكروبات التربـة محركـ ة الحيـاة على كوكـب الارض و لولاها ربما ما وجدت او استمرت الحياة على هذا الكوكب الازرق.

و قد وجد العلماء عديد من انواع ميكروبات التربة تقوم بإمداد النباتات باحتياجاتها من العناصر الغذائية، فمثلا يمكن لهذه الكائنات ان تفرز مواد مشجعة و منشطة لنمو النبات (كمنظ مات النمو) مما ينعكس على نمو المحصول فتحول العناصر الغذائية من صورها غير الميسرة الى صورها الميسرة المتصاص النبات مثل الفوسفور العضوى و الفوسفور المعدنى.

كما تقوم بعض ميكروبات التربة بتثبيت النيتروجين الجوى فى صورة حرة او تكافلية مع العائل النباتى لهذا الميكروب. و من هنا نبعت فكرة استخدام تلك الميكروبات كمخصبات حيوية (Bio -fertilizers)تقدم ما يمكن تسميته بالتسميد الحيوي ( Bio –fertilization) للنباتات و تزيد من خصوبة التربة و خاصة الفقيرة منها كالاراضي الصحراوية.

فالمخصبات الحيوية هى مصادر ذاتية رخيصة لتدعيم تغذية النباتات اذا ما قورنت بالاسمدة الكيماوية، و يتم انتاجها بعد اختيار الميكروب المناسب للغرض المطلوب و يتم اكثار هذا الميكروب بعد عزلة و تنميته معمليا على البيئة المصنعة معمليا ثم ينقل الى مادة حاملة مناسبة تحت ظروف تعقيم لمنع تلوثه بميكروبات اخرى قد تكون منافسة له او مضادة لنموه.

 

و يتم حفظ هذا المنتج (المخصب الحيوى) فى ظروف ملائمة لحين استخدامه كلقاح للتربة أو البذور، حيث تضاف الى التربة الزراعية اما نثرا او بخلطها مع التربة أو بخلطها مع البذور عند الزراعة، و المخصبات الحيوية نوعان: اولهما مخصبات تقوم بتثبيت النيتروجين الجوى سواء بصورة تكافلية مع النبات او بصورة غير تكافلية، اما ثانيهما فهى مخصبات تقوم بإذابة و معدنة الفوسفات العضوية و تحويلها من الصورة غير الميسرة الى صورة ميسرة قابلة للامتصاص بواسطة النبات.

 

دور الكائنات الدقيقة خاصة البكتيريا فى توفير و تيسير الغذاء للنباتات 

 

حيث تعيش فى معظم الاراضي الزراعية كائنات حية دقيقة نافعة من بكتيريا و فطريات و طحالب و غيرها، و بعض هذه الكائنات تقوم بتثبيت النيتروجين الجوى و اخرى تذيب و تحلل الفسفور غير الميسر لامتصاص النبات، و غيرها الكثير من الفوائد التى تقدمها تلك الكائنات للنبات و التربة، هنا سوف نستعرض اهم تلك الكائنات الدقيقة و ماذا تقدمة، ثم نوضح كيف تم الاستفادة منها فى تحسين النباتات و زيادة انتاجها و تحسين خواص التربة

 

1-البكتيريا المثبتة للنيتروجين الجوي(Nitrogen Fixing Bacteria)

هناك عديد من االنواع البكتيرية تقوم بتثبيت نيتروجين الهواء الجوى الموجود بالتربة و تجعله متاحا للنباتات مثل أجناس (Clostridium, Azospirillum, Azotobacter ,Bradyrhizobium, Rhizobium spp)

حيث تقوم تلك البكتريا باختزال نيتروجين الهواء الجوي الى امونيا بفعل نظام أنزيمي داخل خلاياها و الذى يقوم بدوره باالتحاد مع الاحماض العضوية الناتجة من تحلل المادة العضوية مكونا الاحماض الامينيه التى يستفيد منها النبات و هذالا يحدث مطلقا بالنسبة للألسمدة الكيماوية بمفردها. و تلك الاجناس الميكروبية تثبت النيتروجين بطريقتين مختلفتين:

ففى الطريقة االاولى تشمل البكتيريا المثبتة لللازوت لا تكافليا (Asymbiotic )تعيش انواعها مثل الـ,Clostridium, Azospirillum, Azotobacter فى التربة معيشة حر مستقلة عن النبات و تقوم بتثبيت نيتروجين الهواء الجوى فى صورة مركبات نيتروجينية فى التربة. و تحصل تلك االانواع البكتيرية على احتياجاتها من الاحماض العضوية و الطاقة من نواتج تحلل المواد العضوية بفعل ميكروبات التربة و تنتج الامونيا و الاحماض الامينية.

أما الطريقة الثانية فهى لبكتيريا العقد الجذرية للنباتات البقولية، فهى لانواع Rhizobium و Bradyrhizobium التى تعيش بصورة تكافلية (Symbiotic)على صورة عقد جذرية Nodules Root بالنباتات البقولية حيث يثبت نيتروجين الهواء الجوى داخل انسجة جذور هذه النباتات مباشرة.

 

(بعض أنواع البكتيريا المستخدمة فى إعداد المخصبات الحيوية أثناء نموها معمليا فى اطباق
بترى استعدادا لعزل السالالت المفيدة و إنتاج المخصبات تجاريا)

 

و تلعب البكتيريا التابعة لجنس الـRhizobium و جنس Bradyrhizobium دورا حيويا فى البيئة النباتية عن طريق حثها لتكوين العقد الجذرية على جذور البقوليات مثل البسلة و الفاصوليا و الفول و البرسيم و غيرها و تستطيع هذه العقد أن تقلل كمية الاسمدة المعدنية النيتروجينية المضافة خلال دورة نمو المحصول. و تقوم هذه البكتيريا بتثبيت نيتروجين داخل العقد الجذرية التى تصنعها بنفسها، حيث تخترق البكتيريا خلايا البشرة للشعيرات الجذرية و تعيش معيشة تكافلية تبادل منفعة (Symbiotic )مع جذور النباتات البقولية.

حيث يقوم النبات بإمداد البكتيريا بما تحتاجه من مواد عضوية بينما تقوم البكتيريا بتثبيت نيتروجين الهواء الجوي داخل خلاياها ثم يستفيد منها النبات بعد ذلك فى صورة أمونيا و أحماض أمينية، علاوة على ما تنتجه هذه البكتيريا من منظمات نمو (هرمونات( نباتية طبيعية. و قد وجد ان لكل نوع نباتى توجد له سلاله متخصصة من الريزوبيا(Rhizobium ).

و قد وجد أن عملية تكوين العقد البكتيرية يتم استحثا ها و تنشيطها عن طريق اشارات من جذور النباتات، و كنتيجة لذلك تنشط البكتيريا و ترسل اشارات تستحث بها النسيج النباتى المرستيمى لتكوين العقدة بما يُمكن البكتيريا من اختراقه من خلال خيط اصابة يقوم النبات بتكوينه ( Plant- made infection thread)والاشارات الكيميائية المخلقة بواسطة البكتيريا انما هى مبنية على حمض امينى معدل (Modified )و هو Homoserine Lactones (AHLs).

 

و عن طريق الكشف عن هذه المواد و تفاعالتها تستطيع الخلية النباتية ان تشعر بعدد وحدات الخلايا البكتيرية المحيطة بها و هل هى كافية أم لا بحيث تبدأ استحثاثا بالانقسام بطريقة تسمح بتكوين خيوط الاصابة التى ستتحول لاحقا لعقد جذرية و يسمى هذا بالـ( Quorum sensing )اى الاحساس “بالنصاب القانونى” و تعتبر دراسة الـ( Quorum sensing ) القائمة على AHLs ذو اهمية بالغة فى فهم واضح للعلاقات بين الطفيل و العائل.

و نلاحظ ان البكتيريا تقوم داخل النسيج المرستيمى للعقدة ( Nodule meristem ) باستحثاث جينات متخصصة مطلوبة لتثبيت النيتروجين. كما يتم داخل العقدة و خيط الاصابة ( Plant- made infection thread)انتاج مواد من النبات تشتمل على جليكوبروتينات و جليكولبيدات. و قد تم عزل مضادات الاجسام احادية النشاط المتخصصة ) Monoclona antibodies) )للعمل ضد هذه المواد )جليكوبروتينات و جليكولبيدات( و يتم استخدامها فى تحليل المواد التى يُخلقها النبات ذات الاهمية فى تكوين العقد.

و قد تم تعريف جينات محددة تم استخدامها خلال التكافل ما بين نبات البسلة و العقد الجذرية البكتيرية، و قد قدمت تصورات عن ادوار المنتجات المتنوعة المفرزة بواسطة النبات و التى تحكمها الجينات خلال عملية الاصابة. و تعتبر هذه الابحاث ذات فائدة قصوى لتطوير و تحسين التحكم فى عملية تثبيت النيتروجين الجوى بواسطة العقد البكتيرية، و الكشف عن مكنون العلاقة بين النبات و الميكروب

(Plant- Microbe Interaction Studies)فقد وجد ان بكتيريا( Rhizobium leguminosarum )تفرز بروتين يقبض على الكالسيوم ( Binding Protein Ca+2)و يرجح انه يتفاعل مباشرة مع الاغشية الخلوية للجذر ) (Root Cell Membrane )بما يحفز عملية إصابة النبات و تكوين العقدة الجذرية. و سوف يتم تحليل لألية التي يتم بها افراز هذا البروتين المقيد للكالسيوم عن طريق تحديد الجينات الحاملة للشفرات المرتبطة بنقل البروتينات.

و تشتمل الخطوات التالية فى تكوين العقدة على التصاق وثيق ( Intimate Contact )بين الخلية البكتيرية و سطح خلايا النبات و الابحاث جارية الان لدراسة التفاعلات الجزيئية التى تحدث بينهم و تشمل المركبات الموجودة على سطح الخلية البكتيرية و التى يقترح ان لها دور فى عملية الالتصاق على (Lipopolysaccharides ).

و يتم دراسة دورها المقترح فى تكوين العقد الجذرية عن طريق مضادات اجسام احادية النشاط ( Monoclonal antibodies )و عن طريق الطفرات البكتيرية التى فقدت هذه المركبات (Lipopolysaccharides )و ما نتج عن ذلك من اثر على تكوين العقد البكتيرية. كما ثبت ان هناك دور هام لمجموعة خاصة من السيتوكرومات ( Specialized Set of Cytochromes ) .

فى عملية التنفس فى وجود محتوى هوائى قليل اذ ان هذه الظروف السائدة فى العقد الجذرية. و سوف يقوم العلماء بدراسة هذه المجموعة من السيتوكرومات بهدف تحسين تكوين العقد الجذرية. و سوف تركز تلك الدراسات البحثية فى الفترة القادمة على انظمة دفاع العائل ( Role of Host Defense Systems )نحو التحكم فى غزو الخلاايا (Cell Invasion)بواسطة الـ(Rhizobium).

2- الكائنات و البكتيريا المذيبة للفوسفور( ( Dissolving Phosphorus

ألاراضي المصرية تميل الى القاعدية أى أن درجة الـpH لها أعلى من(7 ) و هذا الوسط القلوى يجعل معظم العناصر المغذية فى صورة غير ميسرة للنبات، فمثلا بمجرد اضافة سماد السوبر فوسفات الاحادي الى التربة يتحول الفوسفور فيه من الصورة الا حادية الى الثلاثيه غير الذائبة فى الماءالامرالذى يؤدى الى فقد كميات كبيرة منه فى الارض و لا علاج له الا بخفض ـ pH التربة.

إما بإضافةالاحماض العضوية و المعدنية (و هذه الطريقة لها سلبياتها) و إما بإضافة ما هو ارخص و انفع وهو بعض اللقاحات التى تقوم بإفراز الاحماض العضوية بصورةلاتضر التربة او النبات النامى.

 

بل تُفيده حيث انها عالاوة على ما تقدم فان الاحماض المفرزة تساعد على اذابة و تيسير بعض العناصر الهامة مثل البوتاسيوم و الحديد و الزنك و المنجنيز. و من أمثلة هذه البكتيريا المذيبة للفوسفات جنس (Bacillus megaterium) و التى لها دورا مهما جدا فى تحليل و اذابة الفوسفور المثبت و غير الذائب و غير المتوفر و غير القابل لالمتصاص بواسطة النباتات الى صورة ذائبة و قابلة لالمتصاص.

 

مما يؤدى الى زيادة توفر عنصر الفوسفور الذائب فى التربة. و بالتالى فان وجود هذه الكائنات الدقيقة المذيبة للفوسفور يزيد من خصوبة التربة و من الانتاج الزراعى للمحاصيل و ذلك عن طريق زيادة ذوبانية الفوسفور. و من أهم أنواع البكتيريا المذيبة للفوسفور هى التى تتبع جنس ,Pseudomonas) (Bacillus, Enterobacter).

و من أهم الفطريات المذيبة للفوسفور المستخدمة هى التى تتبع جنس ,Rhizopus ,Penicillium, Aspergillius تقوم هذه الكائنات الحية المذيبة للفوسفور بإفراز كميات كبيرة من الاحماض العضوية قليلة الوزن الجزيئى مثل الاوكساليك و الفيومريك و الجلوكونيك و السكسنيك و الستيريك.

 

إن افراز هذه االحماض العضوية فى التربة يؤدى الى زيادة تركيز الفوسفور المذاب فى المحلول عن طريق زيادة حامضية التربة و عن طريق تفاعالات الاحلال و الاستبدال مع العناصر االخرى و ذلك لتحرير الفوسفور غير المذاب. تقوم هذه الاحماض العضوية بنزع الفوسفور من فوسفات الكالسيوم و الحديد و الاومنيوم نتيجة تفاعالات الاستبدال و الاحلال.

 

و ذلك عن طريق ازالة عنصر الكالسيوم و الحديد و الالومنيوم و من ثم تحويل الفوسفور الى صورة ذائبة فى صورة الارثوفوسفات ( H2PO4 )و التى يستطيع ان يمتصها النبات. تقوم ايضا تلك الكائنات الحية المذيبة للفوسفور بإفراز انزيم “اسيد فوسفاتيز” و انزيم “الكالين فوسفاتيز” و التى تؤدى ايضا الى زيادة ذوبانية الفوسفور و تحويلة الى صورة قابلة لالمتصاص من قبل النباتات.

 

و هناك بعض الكائنات الحية المذيبة للفوسفور و التى تقوم بإفراز احماض عضوية و لكن تقوم بإذابة الفوسفور عن طريق انتاج البروتونات المصاحبة لعملية التنفس مما يؤدى الى ذوبان الفوسفور.

3- بكتريا النشدره Ammoniafving bacteria))

تعمل بكتيريا النشدرة على تحليل أنسجة النباتات و الحيوانات الميتة و تحليل المركبات البروتينية المعقدة بها و تحويلها إلى مركبات نشادر بسيطة، و تعرف أيضا ببكتيريا التعفن ( Putrefying bacteria .)و تضم هذه المجموعة عديد من أجناس و أنواع البكتيريا مثل Bacillus subtilis, B. mycoides, B. ramosus).)

4- بكتريا النيتره ((Nitrofving Bacteria

تقوم بكتيريا النيتروزموناس (Nitrosomonas )بأكسدة مركبات الامونيوم الى النيتريت فى وجود أكسجين الهواء، بينما تقوم بكتيريا النيتروباكتر Nitrobacter ) )بأكسدة مركبات النيتريت إلى نترات فى وجود األكسجين، و بالتالى فإن بكتيريا النيترة تقوم برفع مستوى المركبات النيتروجينية فى التربة.

 

5- ميكروبات تنتج منظمات نمو و احماض عضويه و امينيه
Microbes producing growth regulators, organic acids and amino acids))

وجدت ميكروبات عديدة لها القدرة الهائلة على انتاج هرمونات شبيهة بمنظمات النمو (الهرمونات) النباتية مثل الجبريلين و السيتوكيننات و الاكسينات علاوة على ما تفرزه من احماض عضوية و أحماض أمينية، و هذه المركبات مجتمعة تعمل على زيادة معدل التزهير و نسبة العقد و تقليل نسبة تساقط الازهار و زيادة حجم الثمار و تحسين صفاتها و جودتها، و زيادة قدرة النباتات على تحمل الامراض و زيادة معدل استفادة النبات من العناصر الغذائية فى التربة.

6- الميكروهيزا( Mycorrhizae)

الميكوريزا (Mycorrhizae )هى مجموعة من الفطريات تعيش معيشة تعاونية مع بعض النباتات (أنظر الصورة المرفقة )في هذه العلاقة يقوم الفطر بالحصول على المواد العضوية من خلال جذور النبات و في المقابل يقوم الفطر بإمداد النبات العائل بالاملاح المعدنية و خاصة الفوسفور الذي يقوم الفطر بامتصاصه بواسطة هيفاته الطويلة من مسافات بعيدة عن منطقة جذور النبات، هذا يؤدي الى زيادة اسطح الامتصاص للنبات و من ثم زيادة معدل امتصاص الاحتياجات الغذائية الخاصة بالنبات .

 

والميكوريزا كلمة يونانية تعنى الجذور الفطرية( Fungus Roots )تقوم فيها فطريات الميكوريزا بإنشاء علاقة تكافلية مع النباتات، وتنقسم إلى نوعين رئيسين هما: الميكوريزا الخارجية (Ectomycorrhizae) وفيها لا يخترق الفطر الجدار الخلوي لجذور النباتات.

 

أما النوع الثاني فهو الميكوريزا الداخلية ( (Endomycorrhizae التى تخترق الجدر الخلوية لخلايا جذور النباتات، والاخيرة هي التي يتم الاستعانة بها في طريقة التلقيح المبتكرة . كما تشكل فطريات المجموعة الثانية أهمية بالغة للتسميد الحيوي ويطلق عليه (AM) (Arbuscular mycorrhizae )إشارة إلى تكوين التفريعات المميزة لها داخل خلايا جذور النباتات . و قد وجد أن إضافة اللقاح بنسبة تتراوح من 1 %إلى 5 % (بالحجم) يؤدى إلى حدوث عدوى سريعة في جذور النباتات المختلفة.

 

(Mycorrhizae )مجموعة من الفطريات تعيش معيشة تعاونية مع بعض النباتات، تلك الفطريات لها هيافته الطويلة من مسافات بعيدة عن منطقة جذور النبات، هذا يؤدي الى زيادة اسطح االمتصاص للنبات و من ثم زيادة معدل امتصاص االحتياجات الغذائية الخاصة بالنبات

7- ميكروبات تنتج فيتامينات (Vitamins Producing Microbes)

تقوم بعض الاجناس الميكروبية أثناء نشاطها بإنتاج مجموعة من الفيتامينات و خاصة مجموعة فيتامين (ب ) و بكميات متزنة فيمتصها النبات مما يساعد على زيادة مناعة النباتات من الالصابة بالاامراض باإلضافة الى رفع القيمة الغذائية فى المحصول المنتج.

8- ميكروبات تنتج مضادات حيويهAntibiotics Producing Microbes)

لعديد من األجناس الميكروبية القدرة على انتاج مواد عضوية تعمل على ايقاف او قتل او تثبيط نمو الكائنات الممرضة (تعمل كمضادات حيوية ) و قد أستفيد من ذلك بإضافة تلك الانواع إلي المخصبات الحيوية و أثبتت قدرتها على منع انتشار العديد من فطريات عفن الجذور.

9- الطحالب الخضراء المزرقه Blue Green Algae

الطحالب الخضراء المزرقه تفرز فيتامين (ب)والاكسينات وحمض الاسكوربيك والتي قد تلعب دو ًرا ها ًما في نمو نباتات مثل الارز.

 

كما أن هذه الطحالب تقوم بعملية التمثيل الضوئي وما ينتم عنها من مواد كربوهيدراتية لازمه للبكتيريا الموجودة في منطقة التربة المحيطة بالجذور. يؤدي تلقيح الارز بالطحالب الخضراء المزرقة إلى تقليل كميات الاسمدة الازوتية المعدنية إلى حوالي 25 %من الاحتياجات المطلوبة. وتبلغ كمية النيتروجين المثبتة حيويًا بواسطة الطحالب الخضراء المزرقة من 10 – 55 كجم نيتروجين/ هكتار/ السنة.

 

طحالب الخضراء المزرقة تلعب دو ًرا ها ًما في نمو النباتات مثل األرز، وتبلغ كمية النيتروجين المثبتة حيويًا بواسطة الطحالب الخضراء المزرقة من 10 – 55 كجم نيتروجين/ هكتار/ السنة.

10- الازولا (Azolla)

الازولا ( Anabaena azollae )هو نبات سرخسى من النباتات الاولية يعيش طافياً على سطح الماء تكافليا مع الطحالب الخضراء المزرقة المثبتة للأزوت الجوي و خاصة في حقول الارز، و لها قيمة عالية فى مد النباتات بالنيتروجين ويعمل كسماد أخضر يزيد خصوبة التربة و تستخدم كعلف للحيوانات و الدواجن و الاسماك. و تعد مثالية لزيادة خصوبة التربة كسماد حيوى.

 

نبات سرخسي من النباتات الاوليه يعيش طافيا علي سطح الماء تكافليا مع الطحالب الخضراء المزرقه المثبته للازوت الجوي وخاصه في حقول الارز ولها قيمه عاليه في مد النباتات بالنيتروجين

لذا حاول العلماء الاستفادة من كل تلك الكائنات و ذلك بتنميتها فى صورة ملائمة ثم إضافتها للنباتات لتحسين إنتاجها فيما يعرف بالمخصبات الحيوية أو الاسمدة الحيوية، و قد زاد انتشارها و استعمالها فى السنوات األخيرة و ثبت فائدتها.

صفات الكائنات الحية المستخدمة في التسميد الحيوي

يتوقف اختيار السالالت المطلوبة كمخصبات حيوية على عدد من الصفات الهامة الاتيه:

1-ان تتمتع السلاله المختارة بالقدرة على المنافسة طوال فترة بقائها في التربة.
2-القدرة على مقاومة المفترسات والمتطفالت الموجودة في التربة.
3- عدم تأثر السلاله بالمواد الكيميائية المضافة للبذور بهدف حمايتها
4- ان تكون السلاله قادرة على البقاء على قيد الحياة تحت الظروف البيئية الصعبة متل الجفاف والحرارة (موائمة عالية(.
5- ثبات التركيب الوراثي للسالالت.
6-ان تتمتع السلاله بقدرة عالية على تحقيق الهدف من استخدامها في الوقت المناسب .

أهمية استخدام الأسمدة الحيوية (المخصبات الحيوية) فى الانتاج الزراعى

 

إنتاج كميات وفيرة من آى محصول ينبغي دائما مراعاة اضافة النسبة الملائمة من الاسمدة الازوتية و الفوسفاتية و البوتاسية خلال العلميات الزراعية، ولان مثل هذه الاسمدة تتسم بارتفاع أسعارها لزيادة الطلب عليها بعد تزايد المساحة المحصولية، و كان لابد من ايجاد حل بديل و الذى ربما يتمثل فى المخصبات الحيوية (fertilizers-Bio ).

 

و التى تتميز برخص ثمنها و بقدرتها العالية على زيادة خصوبة التربة و رفع ناتج المحاصيل و تحسين نوعيته. و قد كثر حديثا استخدام تقنية التسميد الحيوي و بدت فائدتها فى حماية البيئة و الحفاظ على صحة الانسان و الحيوان و العودة الى ما يطلق علية الزراعة الامنة ( Agriculture safety )بعيدا عن استخدام الكيماويات سواء أسمدة معدنية أو مبيدات و العمل على انتاج اغذية خالية من الملوثات خاصة و يمكننا حصر فؤائد المخصبات الحيوية فى الاتي:

فؤائد المخصبات الحيوية 

1-اعادة توازن الميكروبات بالتربة و تنشيط العمليات الحيوية بها، و زيادة المواد العضوية فيها و بالتالي تحسين خواص التربة و وزيادة مسطح جذور النبات مع تحسين كفاءة امتصاص الجذور للمياه.

2-توفر تلك المخصبات الحيوية جزء كبير من العناصر الغذائية الهامة للنبات (قرابة 25 %أزوت جوى مثبت + 50 %فوسفات مذاب ) مما يساعد على ترشيد استخدام الاسمدة المعدنية و الحد من تلوث البيئة سواء التربة او المياه او الهواء و بالتالي تقليل مصادر السمية فى المنتجات بتقليل المتبقيات الكيماوية و إنتاج غذاء صحي وآمن للانسان والحيوان و تحقيق هدف الزراعة النظيفة و الامنه.

3-وجد ان بعض المخصبات تفرز منظمات نمو ( Growth Regulators )تساعد فى سرعة النمو مما يؤدى الى تحسين مظهر النمو للمجموع الجذري و الخضري و بالتالي الثمرى و زيادة الانتاجية المحصولية و الجودة العالية للمنتج مع خلوها من الكيماويات الضارة. و قد دلت التجارب الحقلية على زيادة المحصول النهائي بنسبة تتراوح من 10 %إلى 20 %كما و نوعا فى محاصيل الحبوب.

4- بعض المخصبات )الكائنات الحية الدقيقة و خاصة البكتيريا بجانب إنتاجها منظمات نمو فهى ايضا تفرز مضادات حيوية ( Antibiotics )يمكن استخدامها في المكافحة البيولوجية (Biological control )بحيث تقلل من الاصابة بالامراض الفطرية و النيماتودية، و أيضا تخفض الحاجة لاستخدام المبيدات الكيماوية الملوثة للبيئة.

5- تقليل تكاليف شراء الاسمدة الكيماوية و المبيدات، و أيضا تقليل الطاقة المستعملة فى عمليات الزراعة و الانتاج و بالتالي تخفيض تكاليفالانتاج و خفض أسعار السلع الزراعية و محاربة الجوع و الفقر خاصة فى المجتمعات النامية.

6-المحافظة على صحة المزارعين المتعاملين مع الاسمدة الحيوية بدال من الاسمدة الكيماوية و المبيدات، و أيضا المحافظة على صحة المستهلكين للمنتجات الزراعية بالتسميد الحيوى زراعة أمنة و حماية البيئة من مصادر التلوث بالعلميات الزراعية.
7- يعود بالربح الوفير على المزارعين و المتعاملين مع الاسمدة الحيوية نظرا لتكلفتها الاقتصاديه المنخفضة مقارنة بالاسمدة الكيماوية الاخرى.

ملحوظه هامه

أحيانا تتطلب الحاجة إلضافة اللقاح الميكروبي(السماد الحيوى) كل موسم زراعى: حيث يتم تكرار التسميد الحيوى من حين لاخر مع كل محصول أو للمحصول الواحد أكثر من مرة و ذلك لألسباب الاتيه:

1- إن الاراضي حديثة الاستصلاح غالبا ما تكون فقيرة جدا فى محتواها من الميكروبات خاصة المفيدة منها، بل قد تكون منعدمة فى كثير من الاحيان، لذالابد من اجراء عمليات التلقيح الميكروبي بأنواع و أجناس مختلفة لبكتيريا التسميد الحيوى مع عدم اغفال اهمية التسميد العضوي و الدور الذى تلعبه لاستمرار حياة الكائنات الدقيقة “ميكرو فلورا” Microflora ) )التربة.

2- تتعرض التربة و بالتالى الكائنات الدقيقة (Microflora )إلى ظروف بيئية قاسية مثل درجات الحرارة المرتفعة جدا و أحيانا المنخفضة جدا، خاصة فى المناطق الصحراوية و أيضا إلى جفاف أو ملوحة عالية خلال الفترات التى لا يوجد فيها غطاء نباتى او محصول خاصة بين المواسم الزراعية مما يعرض الميكروبات فى التربة الى الموت، أو فقد اعداد كبيرة منها، و هذا ما يسمى بالتعقيم الشمسي

3- السالالت البكتيرية النشطة و ذات الكفاءة، تكون احيانا صفاتها الفسيولوجية غير ثابتة عند تعرضها الى بعض الظروف المعاكسة و غير الملائمة، مما يؤثر عليها و يؤدى لتدهورها و فقد الغرض من إضافتها، أو ربما تتعرض لطفرات تغير من صفاتها الوراثية المرغوبة، لذا لابد من اجراء عمليات التلقيح الميكروبي بأنواع و اجناس مختلفة لبكتيريا التسميد الحيوي بالاضافة لتكرار تلك العملية على فترات مناسبة.

4- قد تتعرض محتويات المخصب الحيوى من كائنات دقيقة لمهاجمة كائنات أخرى مثل مهاجمة البكتيروفاج لبعض السالالت البكتيرية، أو ربما يحدث تنافس أو تضاد بين اجناس البكتيريا المضافة أو حتى تعرضها لعوامل طبيعية أخرى شأنها شأن أى كائن حى أخر يعيش بالتربة.

 

هناك مصطلح متداول لابد من ذكره وهو (PGPR) وهو اختصار لبكتريا المحيط الجذري المنشطه لنمو النبات plant growth promoting rhizobacteria
حيث ان المنطقه المحيطه بالجذر تتوافر بها المغذيات فانها تساند نمو الكائنات حولها.

من هذه الكائنات و بالذات المجتمع البكتتيري مجموعه عرفت ببكتريا الجذور ومنها تحت مجموعه تحتل الجذور مسببه تنشيطا مباشرا لنمو النبات او سيطرة (تحكم) احيائيه للكائنات الممرضه للنبات ومنه وردت التسميه ” plant growth promoting rhizobacteria”او اختصار (PGPR)

يستدل من البحوث العديده مساهمة هذه البكتريا في كثير من نشاطات النبات سواء بطريق مباشر او غير مباشر نظرا لما عرف عنها من قدرات مرتبطه بنشاطات النبات.

تتميز هذه البكتريا بتثبيت النيتروجين لوجود انزيم النيتروجينيزوبالتالي توفر قدرا من احتياجات النبات النيتروجينيه ويستطيع بعضها اذابة وتيسير بعض العناصر الضروريه كالفسفور والحديد وغيره بالاضافه الي تحسين تحمل النبات لبعض العناصر الثقيله.

تقوم بعض السلالات من بكتريا الجذور المنشطه لنمو النبات ببناء بعض منظمات النمو النباتيه مثل الاكسين والجبريلين و السيتوكاينين و الايثيلين او بانتاج مركبات متطايره وهذه بالتالي قد تساهم في تنشيط النمو وهناك ما يفيد بتاثير هذه البكتريا في جهاز البناء الضوئي بزيادة بعض الصبغات النباتيه.

لقد عرف عن بعض السلالات من هذه البكتريا في تكوين مركبات مضاده لبعض الكائنات الممرضه مثل الفينازين وبالتالي تحمي النبات او تذيد من مقاومة النبات للممرضات النباتيه

كما ان هذه المجموعه تعمل علي تحسين صفات التربة الزراعية بصورة طبيعية حيث تقوم تلك الكائنات الدقيقة بمجموعة من الوظائف المفيدة لخصوبة التربة، والتي يمكن إيجازها فيما يلي:

1- إفراز أنزيمات تقوم بتحليل المواد العضوية المعقدة ومعدنة العناصر الغذائية الموجودة بها أي تحويلها من الصورة العضوية غير الذائبة إلي الصورة المعدنية الذائبة التي يستطيع النبات امتصاصها والاستفادة بها.

2- إفراز الأحماض التي تقوم بإذابة العناصر المعدنية الموجودة في التربة مثل إذابة أملاح الفوسفات الصخري غير الذائبة وتحويلها إلي أملاح فوسفات ذائبة، وكذلك تحرير عنصر البوتاسيوم وغيره من العناصر المرتبطة بمعادن التربة الزراعية.

3- إفراز بعض المواد المخلبية Chelating Agents التي تعرف باسم حوامل الحديد Siderophores التي تيسر للنباتات امتصاص عنصر الحديد.

4- أكسدة مركبات الكبريت غير الذائبة وتحويلها إلي صورة ذائبة.

5- تثبيت أزوت الهواء الجوي مما يزيد من محتوي التربة من النيتروجين وكذلك تمثيل ثاني أكسيد الكربون بواسطة البكتريا الأوتوتروفية مما يزيد من الكربون العضوي.

6- تحسين بناء التربة Soil Structure عن طريق تجميع حبيبات التربة بربطها مع بعضها بواسطة مواد صمغية لزجة تفرزها الكائنات الدقيقة، مما يزيد من درجة التهوية في التربة.

7- تساعد الكائنات الدقيقة علي تكوين الدوبال Humus في التربة الزراعية وهو تركيب معقد له طبيعة غروية ناتج من تحلل المواد العضوية وهو يؤدي إلي زيادة السعة التشبعية Water Holding Capacity والسعة التبادلية Cation Exchange Capacity والقدرة التنظيمية لدرجة pH التربة Buffering Capacity كما يعتبر مخزن للمواد الغذائية في التربة، مما يحسن من خصوبة التربة بوجه عام.

8- إفراز منظمات النمو النباتية الأمر الذي يسرع من معدل نمو النبات.

9- إفراز مضادات حيوية تثبط نمو بعض الميكروبات الممرضة للنبات.

10- إمداد التربة بأعداد وفيرة من الكائنات الدقيقة المفيدة تنافس الميكروبات المرضية وتحول دون نشاطها وأصابتها للنبات.

استخدام الPGPR))يعود بالفوائد الاقتصادية الآتية:

1- يحد من استخدام الكيماويات الزراعية (Agrochemicals) التي تعتبر مكلفة للمزارع وأيضاً تفقد التربة تنوعها الحيوي وبالتالي تتدهور مثل هذه التربة ولا يجد النبات احتياجاته منها وتنتشر الأمراض والآفات وتحتاج إلي كميات كبيرة من الكيماويات وهذا كله يقلل من دخل المزارع هذا بالإضافة إلي ما تسببه من تلوث للبيئة.

2- المحاصيل المعاملة تكون أسرع في النمو وبالتالي تعطي محصول مبكر وتقل الفترة التي يكون فيها النبات معرض للإصابة بالأمراض والآفات.

3- باستخدام ال (PGPR)يمكن الحصول علي إنتاج عالي وذو جودة مميزة في الطعم ويتحمل التسويق وهذا يدر دخلا للمزارع.

4- استخدام ال(PGPR)يجعل التربة خصبة وغنية ويمكن زراعتها أكثر من مرة في العام.

5- استخدام ال(PGPR) في وجود المادة العضوية يقلل من العمالة، فالتربة الملقحة به يتحسن بنائها الطبيعي (Physical Structure) وتكون عملية العزيق أيسر، وتتحسن أيضا خواصها الكيميائية والحيوية ويساعد أيضا علي إطلاق العناصر في صورة ميسرة للمحصول النامي.

6- مع استخدامه فإنه يمكن الاعتماد علي مخلفات المزرعة في التسميد حيث تعامل هذه المخلفات ب الpgpr) )الذي يعمل علي تحللها في فترة قصيرة نسبياً ويعاد تدويرها في التربة مرة أخرى وذلك بدلا من حرق هذه المخلفات وما تسببه من تلوث للبيئة.

7- مع استمرار التلقيح للتربة فإنه بعد ذلك تقل الحاجة إلي تكرارالاضافه حيث أن هذه الكائنات تتكاثر ذاتياً وتصبح التربة حية (Living Soil) وفي هذه الحالة يضاف في فترات متباعدة للمحافظة علي تعداد هذه الكائنات في التربة.

مقال

المخصبات الحيوية Bio-Fertilizers
اعداد- د.سماح محمد عبدالعزيز يوسف
باحث بقسم خصوبة و ميكروبيولوجيا الاراضي

 

اقرأ أيضا

الزراعة العضوية لـ الموالح ..إليك أبرز الطرق 

 الحشائش.. 5 خطوات للتخلص منها ومزايا الزراعة بـ”التسطير”  

 نصائح هامة للمزارعين مع بداية فصل الشتاء   

فحص التقاوي .. “ريحان”: يوضح أهمية دور إدارة الاعتماد الرقابي 

 

لا يفوتك

 تعرف على دور المخصبات الحيوية في انتاج الاعلاف الخضراء