الأسمدة الحيوية وعلاقتها بخصوبة التربة وإنتاجية المحاصيل

مقال لـ«الدكتور عطية الجيار».. أستاذ بمعهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية

20 مارس 2023

روابط سريعة :-

تعتبر المغذيات النباتية ضرورية لإنتاج المحاصيل والغذاء الصحي لسكان العالم الذين يتزايد عددهم باستمرار، وتعتمد استراتيجيات إدارة التربة اليوم بشكل أساسي على الأسمدة الكيماوية، والتي تسبب تهديدا خطيرا لصحة الإنسان والبيئة.

تابعونا على قناة الفلاح اليوم

تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك

تم تحديد الأسمدة الحيوية كبديل لزيادة خصوبة التربة وإنتاج المحاصيل في الزراعة المستدامة، حيث أصبح استغلال الميكروبات المفيدة كسماد حيوي ذات أهمية قصوى في القطاع الزراعي بسبب دورها المحتمل في سلامة الأغذية وإنتاج المحاصيل المستدام والادارة المتكاملة للمغذيات.

شاهد: فوائد الأسمدة الحيوية في الزراعة

إن الكائنات الدقيقة التي يُشيع استخدامها كمكونات للأسمدة الحيوية تشمل؛ مثبتات النيتروجين (N-fixer)، مواد مذابة للبوتاسيوم والفوسفور، البكتيريا الجذرية المعززة للنمو (PGPRs)، الفطريات الداخلية والخارجية، البكتيريا الزرقاء وغيرها من الكائنات المجهرية المفيدة، حيث يؤدي استخدام الأسمدة الحيوية إلى تحسين العناصر الغذائية وامتصاص المياه ونمو النبات وتحمل النبات للعوامل اللاأحيائية والحيوية.

تؤدي هذه الأسمدة البيولوجية المحتملة دورا رئيسيا في إنتاجية التربة واستدامتها وأيضا في حماية البيئة كمدخلات صديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة للمزارعين.

شاهد: الزراعة الحيوية تزيد الإنتاجية وتوفر غذاء صحي وآمن

تسلط سطور هذه المقالة الضوء على الجوانب ذات الصلة بالأسمدة الحيوية وعلاقتها بخصوبة التربة وإنتاجية المحاصبل, وهذا يتضمن حزمة من النقاط، هى: خصوبة التربة، ما الأسمدة الحيوية؟، تاريخ الأسمدة الحيوية، المواد الحاملة المستخدمة في صنع الأسمدة الحيوية، صنع الأسمدة الحيوية، آلية عمل الأسمدة الحيوية، الكيمياء الحيوية لإنتاج الأسمدة الحيوية، العوامل المؤثرة على التحلل الحيوي، مزايا الأسمدة الحيوية على الأسمدة الكيماوية، الاختلافات بين الأسمدة الحيوية والعضوية، أنواع الأسمدة الحيوية وطريقة عملها، الكائنات الدقيقة المستخدمة في الأسمدة الحيوية، دور الأسمدة الحيوية في تعزيز التسامح مع الضغوط البيئية، أهمية الأسمدة الحيوية، وحدود الأسمدة الحيوية.

مقدمة: شهدت الزراعة سلسلة من التقدم منذ القرن الثاني عشر وتمارس على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم الى اليوم. في عام 2015 تم تسجيل أن ثلث عمال العالم يعملون في مجال الزراعة، وأن أهم قيد فى الحد من غلة المحاصيل في الدول النامية في جميع أنحاء العالم، خاصة بين المزارعين فقراء الموارد هو عقم التربة.

لذلك، فإن الحفاظ على جودة التربة يمكن أن يقلل من مشاكل تدهور الأراضي، وانخفاض إنتاجية المحاصيل هو مشكلة عامة تواجه معظم أنظمة الزراعة، وتتجلى هذه المحاصيل المنخفضة في البقوليات وهي غالبا ما ترتبط بانخفاض خصوبة التربة وانخفاض تثبيت النيتروجين بسبب العوامل البيولوجية والبيئية.

شاهد: دور الأسمدة العضوية في خصوبة التربة وتغذية النبات

يشكل التثبيت البيولوجي للنيتروجين (BNF)، وهو مصدر رئيسي للنيتروجين للمزارعين الذين يستخدمون القليل من الأسمدة أحد الحلول المحتملة لما له من دور رئيسي في الإنتاج المستدام للبقوليات وحتى غير البقولية.

لقد أدت الزراعة المستمرة لنفس قطعة الأرض عاما بعد عام بسبب زيادة عدد السكان إلى انخفاض خصوبة التربة بحيث أنه حتى مع استخدام الأسمدة الكيميائية، يتم الحصول على القليل في المقابل.

تؤدي الزراعة التقليدية دورا مهما في تلبية الطعام لاحتياجات السكان المتزايدة، الأمر الذي أدى إلى زيادة الاعتماد على استخدام الأسمدة الكيماوية والمبيدات لزيادة الإنتاجية.

الأسمدة الكيماوية هي مواد صناعية تتكون من كميات معروفة من النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم ويتسبب استخدام الأسمدة الكيماوية في تلوث الهواء والمياه الجوفية نتيجة لإغناء المسطحات المائية بالمغذيات، كما أنه يضعف جذور النباتات مما يجعلها عرضة للأمراض غير المرغوب فيها.

شاهد: فوائد الأسمدة الحيوية

في هذا الصدد، بُذلت محاولات مؤخرا لإنتاج سماد عالي الجودة وغني بالمغذيات (Biofertilizer) لضمان السلامة الحيوية، وتم تحديد السماد الحيوي كبديل للأسمدة الكيماوية لزيادة خصوبة التربة وإنتاج المحاصيل في الزراعة المستدامة.

تؤدي هذه الأسمدة البيولوجية المحتملة دورا رئيسيا في إنتاجية واستدامة التربة وأيضا حماية البيئة كمدخلات صديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة للمزارعين، ويؤدي استخدام الأسمدة الحيوية في التربة إلى زيادة التنوع البيولوجي الذي يشكل جميع أنواع البكتيريا والفطريات المفيدة بما في ذلك الفطريات الشجرية (AMF) التي تسمى بكتيريا ريزوبكتريا (PGPR) ومثبتات النيتروجين.

شاهد: أهمية إضافة المخلفات العضوية للأراضي الطينية والرملية والجيرية

هناك الكثير من الكائنات الحية الدقيقة التي تزدهر في التربة خاصة في منطقة الجذور، حيث يمتلك عدد كبير من هذه الكائنات الدقيقة علاقة وظيفية تشكل نظاما شاملا مع النباتات، ولها آثار مفيدة على نمو النبات، حيث بدأ تطبيق الكائنات الحية الدقيقة المفيدة في الممارسات الزراعية منذ حوالي 60 عاما، ومن الواضح الآن أن هذه الميكروبات المفيدة يمكن أن تعزز أيضا مقاومة النبات للضغوط البيئية الضارة.

تحافظ الأسمدة الحيوية على بيئة التربة غنية بجميع أنواع المغذيات الكبيرة والصغيرة من خلال تثبيت النيتروجين أو إذابة الفوسفات والبوتاسيوم أو التمعدن، وإطلاق المواد المنظمة لنمو النبات، وإنتاج المضادات الحيوية، والتحلل الحيوي للمادة العضوية في التربة.

عندما تستخدم الأسمدة الحيوية كبذور أو ملقحات للتربة فإنها تتكاثر وتشارك في دورة المغذيات وتؤدي إلى إنتاجية المحاصيل.

بشكل عام يتم فقدان 60٪ إلى 90٪ من إجمالي الأسمدة المطبقة وتحتفظ النباتات بنسبة 10٪ – 40٪ المتبقية، ومن ثم يمكن أن تكون الأسمدة الحيوية مكونا مهما في أنظمة إدارة المغذيات المتكاملة للحفاظ على الإنتاجية الزراعية وبيئة صحية.

شاهد: طريقة الحصول على الأسمدة الحيوية بأسعار رخيصة من مركز البحوث الزراعية

الأسمدة الحيوية عبارة عن منتجات تحتوي على خلايا حية مختلفة لديها القدرة على تحويل العناصر المهمة من الناحية التغذوية من الشكل غير المتاح إلى الشكل المتاح من خلال العمليات البيولوجية.

تهدف هذه المقالة إلى تصوير دور الأسمدة الحيوية في الزراعة المستدامة وبالتالي تلبية احتياجات المزارعين وعلماء الأحياء النباتية الذين يركز عملهم على إنشاء وسائل نظيفة وفعالة لتحسين جودة التربة من خلال تغذية النباتات المفيدة والطبيعية للكائنات الحية الدقيقة والحفاظ عليها، علاوة على ذلك تعرض التطورات الأخيرة في مجال الإدارة الزراعية التي تكشف إمكانات استخدام الأسمدة الحيوية من حيث زيادة خصائص المغذيات، ونمو النبات والإنتاجية وتحمل مُحسن للإجهاد البيئي.

1ـ خصوبة التربة

تشير التربة إلى جزء الأرض الذي ينمو عليه النبات وتتكون من ثلاث طبقات: أعلى التربة، وتحت التربة، والمادة الأم. ومع ذلك فنحن مهتمون أكثر بالتربة العلوية لأنها الجزء الذي يدعم نمو النبات، ويحتوي على معادن وهواء وماء وكائنات حية ومواد عضوية وغير عضوية وكلها يجب أن تكون في نسبة معينة مع درجة حموضة متوسطة على الأقل لتكوين تربة خصبة.

التربة الجيدة هي التي تحتوي على 45٪ من المعادن (الرمل والطمي والطين) و25٪ ماء و25٪ هواء و5٪ مواد عضوية وحيوية، أما الجزء المعدني من التربة والذي يشكل النصف من الحجم يحتوي على حوالي 93٪ من السيليكا والألمنيوم وأكاسيد الحديد؛ و4٪ أكاسيد الكالسيوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم و3٪ التيتانيوم والصوديوم وكمية قليلة جدا من النيتروجين والكبريت والفوسفور والبورون والمنجنيز والزنك والنحاس والكلور والموليبدينوم والعديد من العناصر الأخرى. مع ذلك من بين كل هذه المعادن هناك أربعة عشر معدنا فقط ضرورية للنبات وتسمى هذه العناصر الأساسية.

يتم تقسيم العناصر الغذائية الأساسية إلى مغذيات دقيقة ومغذيات كبيرة المقدار، والمغذيات الكبيرة مطلوبة بكميات أكبر في حين أن المغذيات الدقيقة مطلوبة بكميات صغيرة من قبل النباتات. العناصر الغذائية الأولية هي: النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم.

ـ النتروجين: هو أحد المغذيات الأساسية التي تتطلبها النباتات بكميات كبيرة، وتشمل وظائفه: تكوين زوج أساسي من الحمض النووي الريبي والحمض النووي، وتشكيل مجموعة البروتين الفوسفاتية (مثال مجموعة القنب من الكلوروفيل) والهرمونات مثل السيتوكينات، وامتصاص المعادن (فيتوسيدرورفوروريس)، والنقل في نسيج الخشب واللحاء (مثل النحاس مع الأمينات)، كتنظيم تناضح (مثال في الخس والسبانخ)، قلويدات، مواد كيميائية حيوية مختلفة مثل ميسكالين، كينين. تمتص النباتات النيتروجين على شكل نترات وأمونيوم وأحيانا يوريا ويضاف إلى التربة من خلال الأسمدة وتثبيت النيتروجين البيولوجي والأمطار والرعد وتحلل المواد العضوية.

من مظاهر نقص النيتروجين في النبات توقف النمو وأوراق خضراء فاتحة أو صفراء، بينما النقص الحاد نخرا يبدأ من طرف الأوراق القديمة ويطور نمط “V”.

ـ الفوسفور: الفوسفور مطلوب بكميات كبيرة نسبيا ولكن بكميات أقل من تلك الموجودة في النيتروجين والبوتاسيوم، حيث يعزز نمو البقول والمحصول وعدد العقيدات وكتلة العقيدات، وتشمل وظائفه: الفسفوليبيدات في الغشاء، بروتينات الفوسفور لوظائف الحياة، تحسين غلة المحاصيل وجودتها، كما أنه مهم في تكوين البذور.

أظهر التحليل أنه يشكل مكونا كبيرا من البذور والفواكه، حيث يتم امتصاص الفوسفور بواسطة نباتات على شكل فوسفات وتضاف إلى التربة من خلال الأسمدة ومسحوق العظام والفوسفات الفائق.

أما أعراض نقصه تنتشر بالتساوي في جميع أنحاء النبات، ومع ذلك غالبا ما يرتبط توقف النمو وتأخر النضج بنقصه، وفي الحالات الشديدة تظهر الأنواع العشبية مثل الذرة حيث إحمرار الأوراق، مع ملاحظة أن الفوسفور الزائد ليس جيدا لأن النباتات لا تستطيع استيعابه بشكل صحيح لأن معظم الفوسفور في شكل غير عضوي، ويتميز الفسفور الزائد بالنضوج المبكر للنباتات وانخفاض غلة المحاصيل في النباتات.

ـ البوتاسيوم: متطلبات النباتات لهذا العنصر تأتي في المرتبة الثانية بعد النيتروجين، حيث يؤثر البوتاسيوم على الاقتصاد المائي ونمو المحاصيل من خلال تأثيره على امتصاص المياه ونمو الجذور والحفاظ على النتح، تشمل وظائف البوتاسيوم في أنه يعزز من قدرة بعض النباتات على التحمل البارد، وكذلك مقاومتها للأمراض الفطرية والبكتيرية.

يعمل البوتاسيوم أيضا على تكثيف تخليق الكربوهيدرات الجزيئية العالية مما يؤدي إلى زيادة سماكة جدران الخلايا لقش الحبوب، كما أنه يحفز أنشطة بعض الإنزيمات ويعزز تخليق وتراكم بعض الفيتامينات في النباتات (الثيامين والريبوفلافين)، وهو ضروري لنشاط الخلايا الحامية، ويساعد في التمثيل الضوئي، وبناء البروتين وتحسين جودة الثمار.

تمتص النباتات البوتاسيوم على شكل أيونات البوتاسيوم غير القابلة للذوبان في الماء، ويضاف إلى التربة عن طريق الأسمدة والمواد العضوية المتحللة ورماد الخشب. إن نقص البوتاسيوم يزعج عملية التمثيل الغذائي للنبات، ويثبط نشاط بعض الإنزيمات ويعطل استقلاب الكربوهيدرات والبروتين.

إن عدم كفاية إمدادات البوتاسيوم للنبات يقلل من صلاحية البذور، ويجعل النبات أكثر عرضة للأمراض، وعندما يتم حصادها يصبح من الصعب الحفاظ عليها في ظروف قابلة للتسويق.

– العناصر الأخرى التي تتطلبها النباتات بكميات كبيرة تشمل: الأكسجين، الكربون، والهيدروجين، حيث يتم الحصول عليها عن طريق الهواء والماء وبالتالي فهي وفيرة في الطبيعة.

لقد ثبت أن العائد الكلي للمحاصيل يتحدد من خلال التأثير المشترك للضوء والهواء والماء والمغذيات الدقيقة والكلية ودرجة الحموضة، ومع استمرار زراعة التربة تتناقص العناصر الغذائية فيها تدريجيا لأن معدل إزالتها أكبر من معدل استبدالها بصرف النظر عن تناولها من قبل النباتات.

هناك العديد من الطرق الأخرى التي يتم بها فقدان العناصر الغذائية من التربة، وتشمل الترشيح، الري غير السليم، الحرث الزائد، وحرق الأدغال، ولا شك في أن فقدان خصوبة التربة هو السبب الرئيسي لضعف المحاصيل والحل لهذه المشكلة هو استخدام سماد حيوي صديق للبيئة.

في السنوات الأخيرة تم استخدام الكيماويات الزراعية مثل مبيدات الآفات الكيماوية والأسمدة الكيماوية على نطاق واسع للحصول على إنتاجية عالية، ويؤدي التطبيق المكثف للكيماويات الزراعية إلى العديد من المشاكل الزراعية ونظم المحاصيل السيئة.

يستخدم بعض المزارعين أسمدة كيماوية أكثر من المستويات الموصى بها للعديد من المحاصيل، حيث تعمل هذه الممارسة على تسريع تحمض التربة ولكنها تنطوي أيضا على خطر تلويث المياه الجوفية والجو، وتضعف أيضا جذور النباتات وتجعلها فريسة سهلة للأمراض غير المرغوب فيها.

2ـ ما الأسمدة الحيوية؟

السماد الحيوي هو ببساطة مادة تحتوي على كائنات دقيقة حية والتي عند وضعها على التربة تستعمر البذور أو سطح الجذور وتعزز النمو عن طريق زيادة إمداد أو توافر العناصر الغذائية للنبات المضيف.

السماد الحيوي هو شكل حديث من السماد العضوي تم فيه دمج الكائنات الحية الدقيقة المفيدة، يُشار إلى الأسمدة الحيوية بشكل شائع على أنها سلالات مختارة من الكائنات الدقيقة المفيدة في التربة المستزرعة في المختبر ومعبأة في ناقلات مناسبة، بمعنى أنه يمكن استخدام مصطلح الأسمدة الحيوية لتشمل جميع الموارد العضوية لنمو النبات والتي يتم تقديمها في شكل متاح لامتصاص النبات من خلال الكائنات الحية الدقيقة أو التفاعلات النباتية.

شاهد: طريقة عمل المكمورات السمادية من المخلفات العضوية

3ـ تاريخ الأسمدة الحيوية

تم استخدام الأسمدة الحيوية مثل Rhizobium وAzotobacter وAzospirillum وBlue green algae (BGA) منذ فترة طويلة. إن معرفة التلقيح الميكروبي التطبيقي هو تاريخ طويل يمر من جيل إلى جيل من المزارعين، حيث بدأ باستزراع إنتاج السماد على نطاق صغير والذي أثبت بوضوح قدرة السماد الحيوي.

يتم التعرف على ذلك عندما تسرع الميكروبات في تحلل المخلفات العضوية والمنتجات الثانوية الزراعية من خلال عمليات مختلفة وتعطي حصادا صحيا للمحاصيل، حيث بدأ التاريخ التجاري للأسمدة الحيوية في عام 1895، وتبع ذلك اكتشاف Azotobacter ثم الطحالب الخضراء المزرقة ومجموعة من الكائنات الحية الدقيقة الأخرى التي تستخدم حتى الآن كسماد حيوي.

في ماليزيا، بدأ الإنتاج الصناعي للمُلقِّحات الميكروبية في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي وانتشر في السبعينيات من القرن الماضي مسترشدا بتلقيح براديرهيزوبيوم على البقوليات. أجرى معهد البحوث الحكومي مجلس المطاط الماليزي (MRB) بحثا عن لقاح الجذور للمحاصيل البقولية في الصفوف البينية لأشجار المطاط الصغيرة في المزارع الكبيرة.

إلى جانب ذلك، أجرت جامعة بوترا ماليزيا (UPM) أيضا العديد من الأبحاث منذ الثمانينيات على Mycorrhiza وبدأ البحث في تقييم مساهمة النيتروجين من Azospirillum في شتلات نخيل الزيت. عادة ما يتم تحضير الأسمدة الحيوية كملقحات أساسها الناقل تحتوي على كائنات دقيقة فعالة، وتشمل الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة كسماد حيوي ما يلي: Nitrogen fixers (N. fixers) e.g., Rhizobium Spp., Cyanobacteria, and Azotobacter chroococcum, potassium solubilizers (K – solubilizers) e.g., Bacillus mucilaginous, phosphorus solubilizers (P – solubilizers) e.g., Bacillus megaterium, Aspergillus fumigatus,. والبكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR)، الميكوريزا الحويصلية (VAM) مثل طحالب جلوموس ومؤكسدات الكبريت.

4ـ المواد الحاملة المستخدمة في صنع الأسمدة الحيوية

عادة ما يتم تعديل الأسمدة الحيوية بالمواد الحاملة لزيادة فعالية الأسمدة الحيوية، كما أنه يزيد من سعة حصص المياه، ويجب أن تتمتع المادة الحاملة الجيدة بالخصائص التالية: رخيصة ومتوفرة بكميات مناسبة، سهلة التعقيم عن طريق التعقيم أو تشعيع جاما، سهلة المعالجة وخالية من المواد المكونة للكتل، غير سامة لكل من الكائنات الحية الدقيقة، تتمتع النباتات التي يتم تطبيقها عليها بقدرة جيدة على امتصاص الرطوبة، تتمتع بقدرة جيدة على الاحتفاظ بالمياه لأكثر من 50٪، لها التصاق جيد بالبذور، تتمتع بقدرة تخزين جيدة لدرجة الحموضة، وتحتوي على نسبة عالية من المواد العضوية.

شاهد: فوائد المواد الهيومية على التربة والنبات والإنتاجية الزراعية

إن دمج الكائنات الحية الدقيقة في المواد الحاملة يتيح سهولة التعامل والتخزين على المدى الطويل وفعالية الأسمدة الحيوية، كما أن تعقيم المواد الحاملة ضروري للاحتفاظ بأعداد كبيرة من اللقاحات عليه خلال فترة التخزين الطويلة.

تشمل أمثلة المواد الحاملة غبار المنشار وغبار التلك والسماد الطبيعي ودودة الأرض، ولا شك إن تشعيع جاما هو أنسب طريقة لتعقيم الناقل لأن عملية التعقيم لا تحدث أي تغيير في الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة، وقد يؤدي التعقيم إلى تغيير خصائص بعض المواد الحاملة مما يؤدي إلى إنتاج مواد سامة يمكن أن تقتل بعض الأنواع البكتيرية.

5ـ صنع الأسمدة الحيوية

هناك العديد من الأشياء التي يجب أخذها في الاعتبار عند صنع الأسمدة الحيوية مثل ملف نمو الميكروبات وأنواعها والظروف المثلى للكائن الحي وصياغة اللقاح، حيث تعد صياغة اللقاح وطريقة التطبيق وتخزين المنتجات كلها ضرورية لنجاح المنتج البيولوجي.

شاهد: مراحل إعداد الأسمدة الحيوية بمركز البحوث الزراعية

بشكل عام، هناك خطوات لصنع الأسمدة الحيوية، وهى: اختيار الكائنات الحية الدقيقة النشطة، عزل واختيار الميكروبات المستهدفة، اختيار طريقة التكاثر والمواد الحاملة، اختبار النمط الظاهري، والاختبارات واسعة النطاق.

يجب اتخاذ قرار بشأن الكائنات الحية الدقيقة النشطة التي سيتم استخدامها، وعلى سبيل المثال يجب اتخاذ قرار بشأن استخدام بكتيريا حمض عضوية أو مثبت نيتروجين أو مزيج من بعض الكائنات الحية، وبعد ذلك يتم عزل الميكروبات المستهدفة.

شاهد: طرق تحسين ورفع الكفاءة الإنتاجية للتربة والنبات

عادة ما يتم عزل الكائنات الحية من جذور النباتات عن طريق إغرائها باستخدام شرك مثل وضع الأرز البارد تحت الأرض تحت نباتات الخيزران، بعد ذلك يتم إنماء الكائن الحي المعزول على أطباق بتري قبل أن يتحول إلى كتلة ينتج على القارورة، ومن المهم أيضا اختيار المادة الحاملة المناسبة.

شاهد: معهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة ينتج أفضل المخصبات الحيوية لزيادة إنتاجية المحاصيل الزراعية

إذا كانت الرغبة في إنتاج سماد حيوي في شكل مسحوق فإن طحين أبيوكا أو الخث هما المواد الحاملة المناسبة للاستخدام، ويتم اختيار طريقة التكاثر بشكل أساسي لمعرفة حالة النمو المثلى للكائن الحي. يمكن تحقيق ذلك من خلال تحديد ملف النمو تحت معايير وظروف مختلفة يتم بعدها اختبار النمط الظاهري ثم الاختيار، وأخيرا يتم اختبار الأسمدة الحيوية على نطاق واسع في بيئة مختلفة لتحليل فعاليتها ومحدوديتها.

6ـ آلية عمل الأسمدة الحيوية

من بين أنواع PGPRs، تم اقتراح Azospirillum لإفراز gibberellins وeltylene وauxins يمكن أن تحفز بعض البكتيريا المرتبطة بالنبات أيضا على تخليق الهرمونات النباتية، وعلى سبيل المثال عند تلقيح paenibacillus polymyxa مستويات مرتفعة من IAA في الجذور. تم العثور على Rhizobium وBacillus لتوليف IAA عند درجة حموضة مختلفة ودرجة حرارة وفي وجود نفايات زراعية كمواد حاملة.

7ـ الكيمياء الحيوية لإنتاج الأسمدة الحيوية

يتضمن إنتاج السماد الحيوي ثلاث خطوات كيميائية حيوية تشمل:

– المرحلة الأولى يتم تكسير المواد المعقدة إلى مواد أبسط في عملية تعرف باسم الهضم اللاهوائي. (الهضم الحيوي اللاهوائي هو عملية تقوم فيها الكائنات الحية الدقيقة بتفكيك المواد القابلة للتحلل في غياب الأكسجين، يتم تكسير المواد العضوية المعقدة بواسطة الكائنات الدقيقة المحللة للسيليلوليت لإنتاج جزيئات بسيطة مثل السلسلة الطويلة الأحماض الدهنية والمواد الأخرى.

شاهد: فوائد استخدام الأسمدة العضوية في الزراعة

– المرحلة الثانية يتم تخمير المنتجات من المرحلة الأولى مما يؤدي إلى إنتاج مواد وسيطة أبسط مثل أحماض الأسيتيك وأحماض البيروفيك وثاني أكسيد الكربون وما إلى ذلك.

– المرحلة الثالثة تعمل الميثانوجينات على المنتجات، وتطلق مزيجا من الغازات يعرف بالغاز الحيوي.

8ـ العوامل المؤثرة على التحلل الحيوي

يتأثر معدل التحلل الحيوي بالعوامل التالية: محتوى الرطوبة، يحدث التحلل الحيوي بشكل أسرع في وجود الرطوبة بينما يؤدي نقص الماء إلى صعوبة بقاء الكائنات الحية، مساحة السطح، ويؤدي هذا دورا مهما في التدهور الحيوي.

كلما كانت الجزيئات دقيقة، كان معدل الهضم أسرع، مع ملاحظة أن درجة الحموضة يحدث التحلل الحيوي بشكل أفضل في درجة الحموضة المتوسطة إلى الحمضية قليلا، بينما درجة الحرارة تفضل درجة الحرارة المرتفعة الهضم الحيوي وتبطئه درجات الحرارة المنخفضة.

تم بناء هضمات (محلالات) حيوية متطورة في بلدان مثل السويد واليابان والتي تجمع بين كل هذه المعايير، وتتكون أجهزة الهضم (التحلل) الحيوية من غرفة يتم فيها فحص الركائز جيدا لتجنب جلب المواد البلاستيكية والمعدنية إلى جهاز الهضم، وتستخدم الفصل المغناطيسي لفصل المعادن.

شاهد: الأسمدة العضوية وتدوير المخلفات الزراعية

أيضا، هناك غرفة تحدث فيها المعالجة المسبقة للمادة وتجانسها. الهاضمات الاستفادة من درجتي حرارة؛ 37 درجة مئوية لنمو mesophiles النمو و55 درجة مئوية للنمو المحبب للحرارة. يُعرف الغاز المنبعث أثناء الهضم الحيوي باسم “الغاز الحيوي”، وتحتوي أجهزة الهضم الحيوية على غرفة لتجميع الغاز الحيوي والتي لها استخدامات عديدة، حيث تعمل هذه الهضمات الحيوية على الهضم الكامل في غضون 24 ساعة.

يتمتع التحلل الحيوي للنفايات بالمزايا التالية: يؤدي إلى زيادة العناصر الغذائية المتاحة، وانخفاض الوزن وبالتالي تقليل مشاكل المناولة والنقل الناشئة عن ضخامة النفايات، ويقلل من حجم النفايات، ويحسن المناولة والنقل. تقتل درجات الحرارة العالية المتدهورة مسببات الأمراض وبذور الحشائش، تمكين النفايات المتدرجة من أن تتوازن مع التربة وتقلل من الرائحة.

9ـ مزايا الأسمدة الحيوية على الأسمدة الكيماوية

أصبحت الأسمدة غير العضوية تحظى بشعبية كبيرة في جميع أنحاء العالم لأنها ميسورة التكلفة وتتمتع بميزة العمل السريع بسبب إطلاقها الفوري للعناصر الغذائية، ومع ذلك كان هناك الكثير من الأبحاث حول عيوب الأسمدة غير العضوية، وقد أظهر هذا أن لها عيوبا لا يمكن التغاضي عنها.

شاهد: الزراعة الحيوية تزيد الإنتاجية وتوفر غذاء صحي وآمن

معظم المشاكل المصاحبة للحصاد وبعض التلوث الطبيعي للبيئة نتيجة لاستخدام الأسمدة غير العضوية. وقد أدت هذه النتائج إلى الحاجة إلى توفير أسمدة صديقة للبيئة تُعرف باسم الأسمدة الحيوية.

ارتفع طلب العالم على الأسمدة غير العضوية بشكل كبير في العقود القليلة الماضية، وبسبب ارتفاع تكلفة الاستيراد، فإن سعر الأسمدة أصبح عاليا للغاية، مما يمنع المزارعين الفقراء من الوصول إليها بصرف النظر عن التكلفة العالية.

إن الأسمدة غير العضوية عند تطبيقها بشكل غير صحيح أو مفرط أو غير كافٍ يكون لها آثار سلبية، حيث تم إهدار العديد من الأسمدة التي تم استيرادها إلى البلاد ورفض المزارعون شرائها.

شاهد: إنتاج الأسمدة العضوية والطاقة باستخدام المخلفات الزراعية

كما أنه ليس سراً أن المحاصيل المزروعة بالأسمدة غير العضوية لها نكهة وطعم ورائحة أقل من تلك المزروعة بدون الأسمدة غير العضوية. السماد المفرط يؤدي التطبيق إلى حرق الملح وفي معظم الحالات يؤدي إلى موت النباتات الصغيرة لأنها غير قابلة للتحلل.

إن الاستخدام طويل الأمد للأسمدة غير العضوية يؤدي إلى تراكم المواد الضارة وتحمض التربة مما يؤدي إلى انخفاض خصوبة التربة نظرا لارتفاع قابليتها للذوبان في الماء يمكن للأسمدة غير العضوية المطبقة على التربة أن تتسرب إلى عمق التربة (حيث لا يمكن أن تصل جذور النباتات) وفي المياه الجوفية مسببة التلوث للحصول على الأسمدة التي تناسب تربة معينة ويجب تحليل التربة، بالإضافة إلى معرفة جيدة للأسمدة قبل تطبيقها ولكن اليوم يستخدم كل مزارع أمي الأسمدة دون فهم كيفية عملها وآثارها الجانبية.

يمكن تجنب المشاكل عن طريق استخدام الأسمدة المحلية الصديقة للبيئة ويمكن لهذه الأسمدة المعروفة باسم الأسمدة الحيوية أن تحقق كل ما يمكن تحقيقه باستخدام الأسمدة غير العضوية وحتى أكثر من ذلك دون أي آثار جانبية.

شاهد: مخصبات حيوية لزيادة إنتاجية المحاصيل الحقلية والبستانية من إنتاج وزارة الزراعة

الأسمدة الحيوية صديقة للبيئة ولا تسبب التلوث على عكس الأسمدة غير العضوية التي غالبا ما تتسرب في المسطحات المائية مما يتسبب في التخثث و(methemoglobinemia) عندما يكون مستوى النترات أعلى من 10 مجم / لتر.

لا تنشأ قضية التطبيق المفرط في استخدام الأسمدة الحيوية ولا تتطلب مهارات خاصة لتطبيقها، وللأسمدة الحيوية تأثيرات طويلة الأمد بسبب بطء إطلاق المغذيات، ويتم إطلاق العناصر الغذائية من الأسمدة الحيوية إلى النباتات ببطء وثبات لأكثر من موسم واحد.

نتيجة لذلك، فإن استخدام الأسمدة الحيوية على المدى الطويل يؤدي إلى تراكم العناصر الغذائية في التربة وبالتالي زيادة خصوبة التربة بشكل عام، بالإضافة إلى ذلك تم العثور على الأسمدة الحيوية للمساعدة في السيطرة على أمراض النبات مثل تعفن الجذور، والذبول البارد والديدان الخيطية الطفيلية.

شاهد: ظاهرة تمليح الأراضى وأثرها على خصوبة التربة

أظهرت الأبحاث أن بعض الأسمدة الحيوية خاصة تلك المصنوعة من لحاء الأشجار والجذور المتدهورة تطلق مواد كيميائية التي تمنع بعض مسببات الأمراض النباتية، وتُعزى مكافحة الأمراض باستخدام الأسمدة الحيوية إلى أربع آليات ممكنة، وهى: المنافسة الناجحة على العناصر الغذائية من قبل الكائنات الحية الدقيقة المفيدة الموجودة في الأسمدة، إنتاج المضادات الحيوية بواسطة الكائنات الدقيقة المفيدة، الافتراس الناجح لمسببات الأمراض بواسطة الكائنات الحية الدقيقة المفيدة، تنشيط الجينات المقاومة للأمراض في النباتات عن طريق الكائنات الحية الدقيقة.

شاهد: زيادة إنتاجك الزراعي بالأسمدة الحيوية

يعمل السماد الحيوي كمكيف للتربة يضيف مادة عضوية إلى التربة مما يساعد على ربط جزيئات التربة ببعضها البعض مما يمنع تجريف التربة والتصحر والتعرية مع زيادة قدرة التربة على الاحتفاظ بالمياه. يثري التربة بالكائنات الحية الدقيقة المفيدة مع تعزيز الكائنات الموجودة بالفعل على عكس الأسمدة الكيماوية غير العضوية التي تحمض التربة مما يجعل من الصعب على الكائنات الحية الدقيقة البقاء على قيد الحياة.

تحتوي الأسمدة الحيوية على مجموعة واسعة من العناصر الغذائية التي غالبًا ما تكون غائبة في الأسمدة غير العضوية. أظهرت الدراسات أن استخدام الأسمدة النيتروجينية في بعض الظروف الجوية يتسبب في انبعاث أكسيد النيتروز الذي له تأثير الاحترار العالمي المحتمل 296 مرة أعلى من كتلة متساوية من ثاني أكسيد الكربون. تتزايد انبعاثات الميثان من حقول المحاصيل (لا سيما حقول الأرز) عن طريق استخدام الأسمدة القائمة على الأمونيوم.

يتميز السماد الحيوي عند مقارنته بالسماد العضوي الخام (غير المتحلل) بميزة استيعاب النباتات بسهولة كما تقل الرائحة بعد التحلل. مرة أخرى، فإن خطر السماد العضوي الخام هو أنه قد يحتوي على مسببات الأمراض مثل Salmonella Spp التي قد تلوث المحاصيل مثل الخضار الورقية وتؤدي إلى ابتلاع العامل الممرض عند استهلاك المنتج. يحتوي السماد الحيوي أيضا على كائنات دقيقة مفيدة قد لا تكون موجودة في الأسمدة العضوية (المتدهورة). يمكن إنتاج هذه الأسمدة الحيوية من نفايات رخيصة ومتوفرة وتكلفة إنتاج منخفضة مقارنة بالأسمدة غير العضوية التي تتطلب طاقة عالية.

10ـ الاختلافات بين الأسمدة الحيوية والعضوية

قبل الآن تم استخدام مصطلح الأسمدة الحيوية لتشمل الأسمدة العضوية، ومع ذلك من الناحية الفنية هناك فرق كبير بينهما، أي أن الأسمدة الحيوية هي لقاحات جرثومية تتكون من خلايا حية من كائنات دقيقة مثل البكتيريا والطحالب والفطريات وحدها أو مزيج قد يساعد في زيادة إنتاجية المحاصيل.

شاهد: هل إضافة الأسمدة العضوية أو الحيوية للزراعات بديلاً عن الأسمدة الكيماوية؟

يتم تعزيز الأنشطة البيولوجية بشكل ملحوظ من خلال التفاعلات الميكروبية في جذور النباتات، ومن ناحية أخرى يتم الحصول على الأسمدة العضوية من مصادر حيوانية مثل السماد الحيواني أو المصادر النباتية مثل السماد الأخضر.

شاهد: ما الفرق بين المُخصب الحيوي والسماد الحيوي، وأيهما يزيد إنتاجية الفدان؟

11ـ أنواع الأسمدة الحيوية وطريقة عملها

تصنف الأسمدة الحيوية إلى أنواع مختلفة حسب نوع أو مجموعة الكائنات الحية الدقيقة التي تحتوي عليها، وتصنيف الأسمدة الحيوية على أساس الأنواع المختلفة من الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة، وتشمل الأنواع المختلفة من الأسمدة الحيوية ما يلي:

ـ الأسمدة الحيوية المثبتة للنيتروجين (NFB): تشمل الأمثلة Rhizobium Spp. وAzospirillum Spp. والطحالب الخضراء المزرقة، وتعمل عن طريق تثبيت النيتروجين في الغلاف الجوي وتحويلها إلى أشكال عضوية (نباتية قابلة للاستخدام) في التربة والعقيدات الجذرية للبقوليات وبالتالي إتاحتها للنباتات. الأسمدة الحيوية المثبتة للنيتروجين هي سماد حيوي خاص بالمحاصيل.

ـ سماد حيوي يُذوب الفوسفات: الأمثلة تشمل Bacillus Spp.، Pseudomoona Spp. وAspergillus Spp. تعمل هذه عن طريق إذابة أشكال الفوسفات غير القابلة للذوبان في التربة بحيث يمكن للنباتات استخدامها، وغالبا ما يكون الفوسفور في التربة على شكل فوسفات غير قابل للذوبان ولا يمكن للنباتات امتصاصه. مع ذلك تمتلك العديد من بكتيريا التربة والفطريات القدرة على تحويل هذه الفوسفات غير القابلة للذوبان لأشكالها القابلة للذوبان. هذه الكائنات الحية تحقق ذلك عن طريق الإفراز الأحماض العضوية التي تخفض درجة الحموضة في التربة وتسبب الذوبان من الأشكال المربوطة من الفوسفات مما يجعلها متاحة للنباتات.

شاهد: استخدام المخصبات الحيوية في الأراضي المتأثرة بالملوحة

ـ الأسمدة الحيوية المعبأة للفوسفات (PMB): الأمثلة على ذلك الميكوريزا عن طريق نفض الفوسفات من طبقات التربة وتعبئة الفوسفور غير القابل للذوبان في التربة، وتعمل الأسمدة الحيوية (PSB) كمحركات للفوسفات، والأسمدة الحيوية الفوسفاتية المعبأة هي الأسمدة الحيوية واسعة النطاق.

ـ سماد حيوي يعزز نمو النبات (PGPB): أمثلة على النبات نمو البكتيريا الجذرية هي Pseudomonas Spp. إلخ: هذه تعمل عن طريق إنتاج الهرمونات ومضادات الأيض التي تعزز نمو الجذور، وتحلل المواد العضوية التي تساعد في تمعدن التربة وبالتالي زيادة توافر العناصر الغذائية وتحسين إنتاجية المحاصيل PGPB هي أسمدة حيوية خاصة بالمحصول.

ـ سماد حيوي يذوب البوتاسيوم (KSB): الأمثلة تشمل Spp Bacillus. و Aspergillus niger. البوتاسيوم في التربة في الغالب على شكل معادن السيليكات التي يتعذر على النباتات الوصول إليها. يتم توفير هذه المعادن فقط عندما يتم التجوية أو الذوبان ببطء. تقوم الكائنات الدقيقة التي تعمل على إذابة البوتاسيوم بإذابة السيليكات عن طريق إنتاج الأحماض العضوية التي تسبب تحلل السيليكات وتساعد في إزالة أيونات المعادن مما يجعلها متاحة للنباتات. الأسمدة الحيوية المذيبة للبوتاسيوم هي أسمدة حيوية واسعة النطاق.

ـ سماد حيوي لتعبئة البوتاسيوم (KMB): مثال على البوتاسيوم تعبئة الأسمدة الحيوية Bacillus Spp. تعمل هذه من خلال حشد أشكال البوتاسيوم (السيليكات) التي يتعذر الوصول إليها في التربة. بعض الأسمدة الحيوية التي تذوب الفوسفات مثل Bacillus Spp. وAspergillus Spp. وجد أنه يحشد البوتاسيوم ويذوب الفوسفور أيضا.

شاهد: استخدام المُخصبات الحيوية لزيادة إنتاجية بساتين الفاكهة

ـ سماد حيوي مؤكسد للكبريت (SOB): مثال على أكسدة الكبريت الكائنات الحية الدقيقة هي Thiobacillus Spp. هذه تعمل عن طريق أكسدة الكبريت لـ”الكبريتات” التي تستخدمها النباتات.

12ـ الكائنات الدقيقة المستخدمة في الأسمدة الحيوية

الكائنات التي تستخدم عادة كمكونات للأسمدة الحيوية تشمل مثبتات النيتروجين (N – مثبتات)، مواد إذابة البوتاسيوم (K – solubilizer) الفوسفور المذاب (P – solubilizer)، حشوات الفوسفور (P – المعبئات)، تستخدم فقط أو بالاشتراك مع الفطريات. معظم البكتيريا المستخدمة في الأسمدة الحيوية لها علاقة وثيقة بجذور النباتات، وتحتوي البكتيريا الجذرية على تفاعل تكافلي مع جذور البقول، وتعيش البكتيريا الجذرية في أسطح الجذور أو تربة الجذور. تجعل الكائنات الحية الدقيقة للفوسفور بشكل أساسي البكتيريا والفطريات الفوسفور غير القابل للذوبان متاحًا للنباتات.

تمتلك العديد من بكتيريا التربة وأنواع قليلة من الفطريات القدرة على إخفاء الفوسفات غير القابل للذوبان في التربة إلى أشكال قابلة للذوبان عن طريق إفراز الأحماض العضوية، وتعمل هذه الأحماض على خفض درجة حموضة التربة وتؤدي إلى انحلال الأشكال المقيدة من الفوسفات. في حين أن Rhizobium والطحالب الخضراء المزرقة، والأزولا هي محاصيل محددة. يمكن اعتبار اللقاحات الحيوية مثل Azotobacter و Azospirillum والبكتيريا المذابة للفوسفور (PSB) و(Vesicular Arbuscular Mycorrhiza (VAM) كأسمدة حيوية واسعة الطيف. VAM هي الفطريات التي توجد مرتبطة بأغلبية المحاصيل الزراعية ومعززة لتراكم المغذيات النباتية.

شاهد: المخصبات الحيوية.. ما هى؟

لقد تم اقتراح أن VAM يحفز النبات من خلال التأثيرات الفسيولوجية أو عن طريق الحد من شدة الأمراض التي تسببها مسببات الأمراض في التربة، ومن أمثلة البكتيريا الحية المثبتة للنيتروجين اللاهوائية Clostridium pasteurinnum ، اللاهوائية الاختيارية ، بكتيريا التمثيل الضوئي Rhodobacter ، البكتيريا الزرقاء (Azotobacter) وبعض الميثانوجينات. أكثر مذيب الذوبان K شيوعًا هو Bacillus mucilaginous بينما P – solubilizers هي Bacillus megaterium و Bacillus circulans وBacillus subtilis وPseudomonas Straita.

13ـ دور الأسمدة الحيوية في تعزيز التسامح مع الضغوط البيئية

العوامل اللاأحيائية والحيوية هي المعوقات الرئيسية التي تؤثر على إنتاجية المحاصيل. تم تطبيق العديد من أدوات العلم الحديث على نطاق واسع لتحسين المحاصيل تحت الضغط البيئى، ومن بينها دور PGPR كحماية بيولوجية أصبحت ذات أهمية قصوى في هذا الصدد. أظهر Rhizobium trifoli الملقح بـ Trifolium alexandrium كتلة حيوية أعلى وعددا متزايدا من العقد تحت ظروف إجهاد الملوحة.

لقد ثبت أن Pseudomonas aeruginosa تتحمل الإجهاد الحيوي واللاأحيائي. Pseudomonas putida RS-198 ومعدل إنبات محسن والعديد من عوامل النمو بما في ذلك طول النبات والوزن الرطب والوزن الجاف للقطن تحت ظروف القلوية وارتفاع الملح عن طريق زيادة معدل امتصاص k + و Mg2 + و Ca2 + وتقليل امتصاص الصوديوم.

يوفر Mycobacterium phlei القدرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة وإجهاد الملوحة، كما أن تلقيح النباتات بالفطريات الفطرية الشوكية يحسن أيضا نمو النبات تحت ضغط الملح. لاحظ أيضا أنه تم العثور على فطر نبات داخلي للجذر Piriformospora indica لحماية النبات المضيف ضد إجهاد الملح، ويساعد مزيج من الفطريات AM والبكتيريا المثبتة للنيتروجين النباتات البقولية في التغلب على إجهاد الجفاف. تطبيق Pseudomonas Spp. للنباتات القاعدية تحت الإجهاد المائي يحسن محتواها من مضادات الأكسدة والصبغة الضوئية. Pseudomonas Spp وجد أن له تأثير إيجابي على نمو الشتلات وإنبات البذور تحت الإجهاد المائي. أن كفاءة التمثيل الضوئي والاستجابة المضادة للأكسدة لنبات الأرز المعرض لإجهاد الجفاف قد ازدادت بعد تلقيح الفطريات الجذرية، كما تم التعرف عن التأثير المفيد للفطريات تحت ظروف الجفاف والمالحة.

أثبتت PGPRs كعوامل بيولوجية أنها أحد البدائل للعوامل الكيميائية لتوفير المقاومة ضد هجمات مسببات الأمراض المختلفة، بصرف النظر عن العمل كعوامل محفزة للنمو ويمكن أن توفر مقاومة ضد مسببات الأمراض عن طريق إنتاج المستقلبات. يمكن أن تحفز Bacillus subtilis GBO طرق المسار ذات الصلة بالدفاع. تم العثور على Bacillus subtillis N11 مع السماد الناضج للتحكم في الإصابة بالفوزاريوم على جذر الموز.

بشكل عام، وجد أن استغلال PGPRs مهم جدا في إدارة رصدت فيروسات الذبول في الطماطم، وفسيفساء الخيار، وفيروس الطماطم والفلفل، وفيروس قمة الموز. في بعض الحالات لوحظ أنه إلى جانب البكتيريا ويمكن أن تمنح الفطريات أيضا مقاومة ضد مسببات الأمراض الفطرية وتمنع نمو العديد من مسببات الأمراض الجذرية مثل R. solani و Pythium Spp.

14ـ أهمية الأسمدة الحيوية

تؤدي الأسمدة الحيوية دورا مهما في تحسين خصوبة التربة، بالإضافة إلى ذلك فإن تطبيقها على التربة يحسن بنية التربة ويقلل من الاستخدام الوحيد للأسمدة الكيماوية، وفي ظل ظروف الأرض المنخفضة الانتاجية أثبت تطبيق الطحالب الخضراء الزرقاء (BGA) بالإضافة إلى Azospirillum أنه مفيد بشكل كبير في تحسين محصول الحبوب.

شاهد: هل يمكن الاستغناء عن الأسمدة الكيماوية والاكتفاء بالأسمدة العضوية والمخصبات؟

أعطى تلقيح الأسمدة الحيوية مع Azotobacter وRhizobium وVesicular Arbuscular Mycorrhiza أعلى زيادة في محصول القش والحبوب لنباتات القمح مع الفوسفات الصخري كسماد فوسفاتي.

شاهد: استخدام الأزولا في خصوبة التربة الطينية

تعد الأزولا غير مكلفة واقتصادية وصديقة للبيئة مما يوفر فائدة من حيث إثراء التربة بالكربون والنيتروجين، حيث تم تسجيل الكائنات الحية الدقيقة مثل Bacillus subtilis وThiobacillus thioxidans وأنواع Saccharomyces يمكنها إصلاح النيتروجين في الغلاف الجوي بشكل تكافلي ويمكن توفير حوالي 80 – 90٪ من الطلب على النيتروجين عن طريق فول الصويا من خلال التعايش.

شاهد: الأزولا سماد طبيعي للتربة والنبات .. فوائد كثيرة وإنتاجية عالية للمحاصيل

يمكن أن يكون للمكافحة الحيوية وهو نهج حديث لإدارة الأمراض دورا مهما للأسمدة الحيوية في الزراعة، حيث تم العثور على مبيدات الفطريات الحيوية القائمة على Trichoderma واعدة للسيطرة على تعفن جذور حبوب المونج. زادت معاملات النمو والحاصل والجودة لبعض النباتات معنويا مع الأسمدة الحيوية التي تحتوي على مثبتات النيتروجين البكتيري والفوسفات والبوتاسيوم والسلالات الميكروبية لبعض البكتيريا.

شاهد: الأزولا أفضل سماد لخصوبة الأراضي الرملية

من الاهمية ان يتم تسليط الضوء على الأسمدة الحيوية بسب: إفراز هرمونات نمو النبات التي تساعد في نمو النبات، وحماية النبات من هجوم مسببات الأمراض، وتحسين خصوبة التربة، ولا يلزم عناية خاصة أثناء استخدام الأسمدة الحيوية، والحد من استخدام الأسمدة الكيماوية، والأسمدة – Bio فعالة من حيث التكلفة مقارنة بالأسمدة الاصطناعية، وتعزز نمو النباتات، وتستعيد الأسمدة الحيوية دورة التربة الطبيعية والمغذيات وتبني المادة العضوية للتربة، كما يوفر السماد الحيوي الحماية من الجفاف.

15ـ حدود الأسمدة الحيوية

أهم حدود للأسمدة الحيوية هو محتواها من العناصر الغذائية عند مقارنتها بالأسمدة غير العضوية، وقد يؤدي هذا إلى أعراض نقص في النباتات المزروعة بالسماد الحيوي، ومع ذلك يمكن الحد من هذه المشكلة بإضافة مواد مثل مسحوق العظام (الغني بالفوسفور)، ورماد الخشب (الغني بالبوتاسيوم) أو مواد أخرى من أصل طبيعي مثل صخور الفوسفات لإثراء السماد.

كذلك استخدام المخلفات الغنية بالعناصر الغذائية مثل مخلفات النخيل (الغنية بالبوتاسيوم) ورماد الخشب (الغني بالبوتاسيوم أيضا)، ويمكن أن يساعد صنع الأسمدة الحيوية في علاج المشكلة، كما أن إضافة الفسفور إلى النفايات يجعل السماد الحيوي أكثر توازنا ويقلل من فقد النيتروجين.

إن تخزين الأسمدة الحيوية يُحدث تأثيرا على فعاليتها رغم أن السماد الحيوي له العديد من الجوانب الإيجابية، إلا أن استخدامه في بعض الأحيان قد لا يؤدي إلى النتائج الإيجابية المتوقعة وقد يكون هذا بسبب التعرض لدرجة حرارة عالية أو ظروف معادية قبل الاستخدام.

يجب تخزين السماد الحيوي في درجة حرارة الغرفة أو في ظروف التخزين البارد بعيدا عن الحرارة أو أشعة الشمس المباشرة ويجب أن تكون أكياس البوليثين المستخدمة في تعبئة الأسمدة الحيوية من درجة منخفضة الكثافة وبسمك حوالي 50 – 75 ميكرون.

قد تكون القيود الأخرى التي تحد من استخدام تكنولوجيا الأسمدة الحيوية، وهي: البيئة، الموارد البشرية، عدم الوعي، عدم توفر السلالات المناسبة، عدم توفر الناقل المناسب، العمر الافتراضي القصير، نقص المواد الحاملة المناسبة، التعرض لدرجات الحرارة المرتفعة، مشكلة النقل، والتخزين هي اختناقات الأسمدة الحيوية التي لا تزال بحاجة إلى حل من أجل الحصول على تلقيح فعال.

بالإضتافة إلى:

ـ عدم توفر سلالة مناسبة بسبب عدم توفر سلالة معينة: هذا هو أحد المعوقات الرئيسية في إنتاج الأسمدة الحيوية استنادا إلى حقيقة أن السلالات المختارة لديها القدرة على البقاء على قيد الحياة في كل من المرق وحامل اللقاحات.

ـ عدم توفر مادة حاملة مناسبة: إذا لم تكن المادة الحاملة مناسبة المتاحة فمن الصعب الحفاظ على العمر الافتراضي للأسمدة الحيوية، مثل حسب الملاءمة، الترتيب هو الجفت، الليغنيت، الفحم، سماد المزرعة، التربة ونخالة الأرز.

ـ قلة الوعي بين المزارعين: لا يدرك المزارعون الأسمدة الحيوية وفائدتها في زيادة غلة المحاصيل، وهم غير مدركين للأضرار التي تلحق بالنظام البيئي بشكل مستمر جراء استخدام الأسمدة غير العضوية.

ـ عدم كفاية الموارد البشرية والموظفين ذوي الخبرة: هذا يمثل مشكلة اخرى لأن غير الماهر وغير المناسب لا يقوم بإعطاء التعليمات المناسبة للمزارعين.

ـ المعوقات البيئية: خصائص التربة مثل الملوحة، الحموضة، جفاف؛ يؤثر تسجيل المياه على استخدام الأسمدة الحيوية.

محاذير استخدام الأسمدة الحيوية

*عدم خلط الأسمدة الحيوية مع الأسمدة النيتروجينية.

*عدم استخدام الأسمدة الحيوية مع مبيدات الفطريات.

*عدم تعرض الأسمدة الحيوية لأشعة الشمس مباشرة.

*يتم تخزين الأسمدة الحيوية في درجة حرارة الغرفة لا تقل عن OC وفوق 35 درجة مئوية.

*لا تحتفظ بالمحلول المستخدم بين عشية وضحاها.

الخلاصة: شجع اعتمادنا على الأسمدة الكيماوية ومبيدات الآفات على ازدهار الصناعات التي تنتج مواد كيميائية تهدد الحياة والتي لا تشكل خطرا على الاستهلاك البشري فحسب، بل يمكنها أيضا أن تخل بالتوازن البيئي.

في الواقع، يتحول الاهتمام الآن من استهلاك الأغذية المزروعة بالأسمدة الكيماوية إلى الطعام المزروع بالأسمدة العضوية بسبب الآثار الضارة التي تحدثها هذه الأطعمة في الجسم عند تناولها.

يمكن أن تساعد الأسمدة الحيوية في حل مشكلة الحاجة الغذائية لسكان العالم المتزايدين باستمرار، ومن المهم إدراك الجوانب المفيدة للأسمدة الحيوية لتطبيقها في الممارسات الزراعية الحديثة، حيث يؤدي استخدام الأسمدة الحيوية التي تحتوي على ميكروبات مفيدة إلى تعزيز إنتاجية المحاصيل إلى حد كبير.

تؤدي الأسمدة البيولوجية المحتملة دورا رئيسيا في إنتاجية التربة واستدامتها وحماية البيئة كمدخلات صديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة للمزارعين، وباستخدام الأسمدة البيولوجية والعضوية يمكن أن يساعد نظام المدخلات المنخفضة في تحقيق استدامة الزراعة.

التكنولوجيا الجديدة عند تطويرها يمكن أن تعزز التكنولوجيا الحيوية عن طريق المسارات البيولوجية لإنتاج الهرمونات النباتية إذا تم تحديدها ونقلها إلى نمو النبات المفيد المعزز للبكتيريا الجذرية، وتساعد هذه التقنية في التخفيف من الضغوط البيئية.

لقد بات من المؤكد أن الجهل فيما يتعلق بالبروتوكولات المحسنة لتطبيق الأسمدة الحيوية في الحقل هو أحد العوامل التي تحد من استخدام الأسمدة الحيوية.

المراجع

Adesemoye AO, Kloepper JW. Plant-microbes interactions in enhanced fertilizer use efficiency. Applied Microbiology Biotechnology. 2009;85(1):1-12.

Essential elements for plant’s growth published by Nature publishers. 1999;1- 5.
Chun-Li W, Shiuan-Yuh C, Chiu-Chung Y. Present situation and future perspective of bio-fertilizer for environmentally friendly agriculture. Annual Reports. 2014;1-5.
Human alteration of the nitrogen cycle. Threats benefits and opportunities UNESCO – SCOPE policy briefs. Journal of Science. 2007;1(5): 25-7.
Grabber N, Galloway JV. An earth system of the global nitrogen cycle. Nature Publishers. 2008;293-96.
Knobeloch L, Salna B, Hogan A, et al. Blue babies and Nitrate contaminating well water. Journal of Science .2009;2(1):6-24.
Laboski C. Understanding salt index of fertilizers unpublished B.Sc. project. Department of soil science University of Wisconsin-Masison. 2011;40-64.
Mfilinge A, Mtei K, Ndakidemi. Effect of Rhizobium inoculation and supplementation with phosphorus and potassium on growth leaf chlorophyll content and nitrogen fixation of bush bean varieties. American Journal of Research Communication. 2014;2(10):49-87.
Purves WK, Sadava D, Orian GH et al. LIFE: The Science of Biology. Sixth edition published by sinauer Associates Inc. 2000;372-8.
Raja N. Bipesticides and biofertilizers: ecofriendly sources for sustainable agriculture. Journal of Biofertilizer Biopesticide. 2013;(3):112-5.
Rosen CJ, Horgan BP. Prevention pollution problems from lawn and garden fertilizers. Journal of Science. 2009;(7):97-103.
Santos VB, Araujo SF, Leite LF et al. Soil microbial biomass and organic matter fractions during transition from conventional to organic farming systems. Geodderma. 2012;(170):227-31.
Scalenghe R, Edwards AC, Barberis E et al. Agricultural soil under a continental temperature climate susceptible to episodic reducing conditions and increased leaching of phosphorus. Journal of Environmental Management. 2012;(97):141-7.
Sinha RK, Valani D, Chauhan K et al. Embarking on a second green revolution for sustainable agriculture by vermiculture biotechnology using earthworms. International Journal of Agricultural Health Safety. 2014;(1):50-64.
Taylor MD. Accumulation of cadmium derived from fertilizers in New Zealand soils. Science of Total Environment. 1997;(3): 123-6.
Vessey JK. Plant growth promoting Rhizobacteria as bio-fertilizers. Journal of Plant and Soil. 2003;225(43):571-86.
Vishal KD, Abhishek C. Isolation and characterization of Rhizobium leguminosarum from root nodules of Pisums sativum L. Journal of Academic and Industrial Research. 2014;2(8):464-7.
Youssef MMA, Eissa MFM. Biofertilizers and their role in management of plant parasitic nematodes: A review. Biotechnology Pharmaceutical Resources. 2014;5(1):1-6.

الوسوم

20 مارس 2023

الأسمدة الحيوية وعلاقتها بخصوبة التربة وإنتاجية المحاصيل