الأسمدة وملوثاتها.. وأثرها على البيئة
روابط سريعة :-
إعداد: أ.د.عطية الجيار
أستاذ بمعهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية
الأسمدة جزء لا يتجزأ من الإنتاج الزراعي الحالي لأنها توفر العناصر المعدنية الأساسية لنمو إيجابي للمحاصيل وازدهار المحاصيل. حتى الأنواع عالية الغلة من نباتات المحاصيل قد لا تصل إلى إمكاناتها الكاملة دون الحصول على جرعة متوازنة من الأسمدة.
تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك
يتم تجميع الأسمدة على نطاق واسع في اثنين: (1) الأسمدة غير العضوية أو الكيماوية التي تشمل النيتروجين، الأسمدة الفوسفاتية والبوتاسية والمعقدة و(2) الأسمدة العضوية التي تشمل روث المزرعة، وطحين العظام، السماد الأخضر، وما إلى ذلك.
أدى تزايد عدد السكان إلى تكثيف الزراعة المصحوبة بالاستخدام الإضافي للأسمدة التي لعبت دورا حيويا في تلبية الطلب على الغذاء في جميع أنحاء العالم. خلال السبعينيات والثمانينيات ثلث الزيادة في الحبوب الإنتاج في جميع أنحاء العالم ونصف الزيادة في إنتاج الحبوب في الهند يعزى إلى زيادة استهلاك الأسمدة.
اقرأ المزيد: معادلات توصيات الأسمدة لتحقيق العائد الأمثل للمحصول
تم الإبلاغ عن أنه لإطعام 6127,7 مليون نسمة في عام 2000 كان استهلاك النيتروجين (N)، الفوسفور (P) والبوتاسيوم (K) المكونان الرئيسيان للأسمدة غير العضوية 64,9 و25,9 و18,2 كجم هكتار على التوالي، التي زادت إلى 85,8 و33,2 و20,4 كجم هكتار على التوالي في عام 2014 عندما بلغ عدد سكان العالم 7243,8 مليون.
علاوة على ذلك، قدر إجمالي استهلاك المغذيات للأسمدة بـ170,7 و175,7 مليون طن في 2010 و2011 على التوالي. يمكن بسهولة أن يكون مدى اعتماد إنتاج الغذاء العالمي على استخدام الأسمدة يُفهم على أنه الاستهلاك المقدر للأسمدة N وP وK من المتوقع أن يزيد من مستويات الاستهلاك الحالية بمقدار 172٪ و175٪ و150٪ على التوالي بحلول عام 2050.
اقرأ المزيد: الأسمدة الحيوية وعلاقتها بخصوبة التربة وإنتاجية المحاصيل
يصاحب إنتاج الأسمدة في العالم زيادة مفاجئة في النسبة من اليوريا في إنتاج العالم N الذي يشتمل على ما يقرب من 40٪ من جميع N الأسمدة المنتجة. هذا التعزيز في استهلاك الأسمدة أدى إلى تحول في تركيبة المغذيات نتبجة الجريان السطحي والرشح مما أدى إلى تدهور صحة التربة ونوعية المياه السطحية والجوفية.
عموما يزيد التسميد من الكفاءة ويحقق جودة أفضل لاستعادة المنتج في الأنشطة الزراعية، وهى إحدى أهم الطرق، حيث تحتوي الأسمدة غير العضوية بشكل أساسي على أملاح الفوسفات والنترات والأمونيوم والبوتاسيوم.
تعتبر صناعة الأسمدة مصدرا للنويدات المشعة (natural radionuclides) الطبيعية والمعادن الثقيلة كمصدر محتمل. يحتوي على غالبية كبيرة من المعادن الثقيلة مثل Hg وCd وAs وPb وCu وNi وCu؛ النويدات المشعة الطبيعية مثل 238U و232Th و210Po].
مع ذلك، في السنوات الأخيرة ، زاد استهلاك الأسمدة بشكل كبير في جميع أنحاء العالم، مما تسبب في مشاكل بيئية خطيرة. قد يؤثر التسميد على تراكم المعادن الثقيلة في التربة ونظام النبات. تمتص النباتات الأسمدة من خلال التربة، ويمكنها دخول السلسلة الغذائية.
اقرأ المزيد: كلمة وزير الزراعة في افتتاح مجمع الأسمدة الآزوتية بحضور رئيس الجمهورية
إذا تم تكييف توريد الأسمدة الكيماوية مع قدرة امتصاص التربة (تتفاعل التربة كمبادل أيوني) فلا يوجد خطر على التلوث، ومع ذلك إذا تجاوز إمداد هذه الأسمدة قدرة التربة فقد تلوث المياه الجوفية وربما المياه السطحية (بحيرات الأنهار) بكل التأثيرات الضارة. خلال الثلاثين عاما القادمة، سيتم استخدام المزيد من الأسمدة للحصول على المزيد من المنتجات.
الاستخدام المفرط للأسمدة الكيماوية في الزراعة نتج عنه عدد كبير من المشاكل البيئية لأن بعض الأسمدة تحتوي على معادن ثقيلة (مثل الكادميوم والكروم) وتركيزات عالية من النويدات المشعة.. البيوت المحمية وتربية الأحياء المائية خاصة تحتاج الى الكميات الكبيرة من الأسمدة الكيماوية المستخدمة خصوصا خلال موسم الذروة، لذا فإن مياه الآبار تصبح ملوثة بشكل خطير، وكمية ونوعية إنتاج المحاصيل تتدهور.
أثرت العولمة واقتصاد السوق الجديد على العادات الغذائية للناس في البلدان النامية، وأدخلت الطلبات المتنوعة الجديدة على الأنواع الغريبة من المحاصيل والخضروات والفواكه تغييرات في أنماط وممارسات الزراعة التقليدية.
اقرأ المزيد: أيهما أفضل الأسمدة السائلة أم الصلبة لتسميد المحاصيل؟
إذا كنا نأكل كثيرا ينتفخ جسمنا بشكل طبيعي ويطلب منا ممارسة الرياضة والعودة إلى الشكل. عندما نمارس الرياضة كثيرا يخبرنا أجسامنا أن نتباطأ ونسترخي. إذا كان هناك مطر، نحصل أيضا على الشمس كل شيء يعمل بشكل جيد حتى يتم الحفاظ على التوازن.
كلنا نعلم عواقب عدم التوازن، والمثال الكلاسيكي على ذلك هو الارتفاع في ظاهرة الاحتباس الحراري لأسباب مختلفة، بما في ذلك إزالة الغابات، كما هو الحال مع الأسمدة. المشكلة هي أن البشر يميلون إلى استخدام الكثير من الأسمدة في التربة لأنه يتعين عليهم تلبية الطلب العالمي على الغذاء.
إن أكثر من نصف إجمالي إنتاج المحصول يأتي من الأسمدة الاصطناعية أو غير العضوية التي تحتوي على مكونات مثل النيتروجين والبوتاسيوم والكبريت والكالسيوم والمغنيسيوم وما إلى ذلك، وعلى الرغم من أن هذه المواد الكيميائية والمعادن تساعد في تعزيز نمو النباتات إلا أن لها أيضا آثارها الجانبية الشديدة على المدى الطويل.
اقرأ المزيد: تأثير الأسمدة على التربة والمياه والهواء والمغذيات
أصبح الاستخدام العشوائي وطويل الأمد للأسمدة مصدرا مهما لتلوث التربة والمياه، حيث تحتوي التربة بشكل طبيعي على معادن ثقيلة (HMs) مثل الكادميوم (Cd) والزئبق (Hg) والزرنيخ (As) والكروم (Cr) والرصاص (Pb)، وما إلى ذلك، ولكن الإفراط في استخدام الأسمدة يؤدي إلى تفاقم الوضع عن طريق خفض درجة الحموضة في التربة مما يسهل توافر HMs.
علاوة على ذلك، تحتوي الأسمدة أيضا على مجموعة واسعة من HMs من المواد المصدر؛ لذلك يضيف تطبيق هذه الأسمدة المزيد من HMs في التربة، ويؤدي التراكم المفرط من HMs إلى تدهور الخصائص الفيزيائية والبيولوجية التربة وتؤثر سلبا على نمو النبات، والعمليات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية التي تؤدي إلى تدهور الخلايا التي قد تؤدي إلى موت النبات. استهلاك هذه المحاصيل ودخول المعادن في السلسلة الغذائية، حيث تضعف نظامنا البيئي وصحة الإنسان والحيوان. بصرف النظر عن الزراعة تستخدم الأسمدة أيضا على نطاق واسع في الحفاظ على جمال المروج المنزلية والحدائق والمتنزهات وتحسينها.
ربما يكون الفقد السريع للجودة البيئية اليوم أخطر تهديد واجهته البشرية في تاريخ البشرية، ويجب أن يكون لدى النباتات ضوء ورطوبة ومغذيات لتنمو. توفر الشمس الضوء. الرطوبة تأتي من هطول الأمطار أو الري. تأتي المغذيات من الأسمدة أو السماد الطبيعي.
إذا كانت النباتات لا تنمو بشكل جيد، فإن تسميدها لن يساعد إلا إذا كان نقص العناصر الغذائية هو سبب المشكلة. النباتات المزروعة في تربة سيئة الصرف، في الظل المفرط أو في منافسة مع جذور الأشجار لن تستجيب للأسمدة.
اقرأ المزيد: معلومات هامة حول إضافة الأسمدة في الصورة الصلبة
الأسمدة إما عضوية أو غير عضوية. الأسمدة هي مادة طبيعية أو اصطناعية تحتوي على عناصر كيميائية تعمل على تحسين نمو وإنتاجية النباتات. تعمل الأسمدة على تعزيز الخصوبة الطبيعية للتربة أو استبدال العناصر الكيميائية المأخوذة من التربة بواسطة المحاصيل السابقة.
يمكن إنتاج الأسمدة المختلطة عن طريق التفاعل الكيميائي لمكونات مختلفة واستخدام التفاعل الكيميائي كقوة ربط؛ أو ببساطة عن طريق مزج الأسمدة المستقيمة معا ميكانيكيا. تتكون صناعة الأسمدة من مصانع تصنيع متعددة المنتجات.
لا يمكن تقليل التأثير الضار لهذه المواد الكيميائية الاصطناعية على صحة الإنسان والبيئة أو القضاء عليه إلا من خلال اعتماد ممارسات تكنولوجية زراعية جديدة مثل التحول من الزراعة الكيميائية المكثفة التي تشمل استخدام المدخلات العضوية مثل السماد الطبيعي والأسمدة الحيوية والمبيدات الحيوية والأسمدة بطيئة الإطلاق والأسمدة النانوية وما إلى ذلك يظل التسميد بين هذه الأنشطة ذو أولوية في جميع الأوقات.
اقرأ المزيد: طرق إضافة الأسمدة المعدنية لأشجار الفاكهة
يمكن تعبئة العناصر الغذائية الموجودة في الأسمدة عن طريق هطول الأمطار؛ ينتج عن هذا إثراء المغذيات للمسطحات المائية السطحية، حالة تعرف باسم التخثث. يسمح وجود المغذيات الزائدة بالنمو الفاخر للنباتات المائية وتكاثر الطحالب يتسبب في نضوب الأكسجين المذاب مما يؤثر سلبا على الحياة المائية.
يتم توفير الأشكال القابلة للذوبان من هذه العناصر الغذائية من الأسمدة تذوب في الماء ويتم نقلها في محلول من خلال الترشيح العميق لمياه الري ومياه الأمطار إلى المياه الجوفية، حيث تجعل إمدادات المياه الصالحة للشرب غير مناسبة لاستهلاك البشر والماشية.
اقرأ المزيد: حقن الأسمدة الكيميائية في شبكة الري الضغطي
يعتبر النيتروجين من أسوأ مسببات تلوث المياه. يتم تحويل النيتروجين إلى أمونيا والتي بدورها يتحول إلى نتريت (NO2) والنترات (NO3) قابل للذوبان بدرجة عالية ومتحرك وغير مرتبط بجزيئات التربة. النترات يتم غسلها بسهولة في المسطحات المائية السطحية عن طريق المطر أو تتسرب إلى المياه الجوفية عن طريق التربة والمياه المتسربة. أكسدة NO2 إلى NO3 بالأكسجين المذاب في الماء يؤدي إلى استنفاد مستويات الأكسجين في الماء.
يعطي التطبيق الدقيق للأسمدة للنباتات نتائج واعدة، ومع ذلك فإن الأسمدة نفسها عند استخدامها بشكل عشوائي، تشكل تهديدات خطيرة على البيئة وتتسبب في تلوث التربة والمسطحات المائية. لذلك من المستحسن للغاية أن نفهم العوامل المسؤولة عن تلوث التربة ونظام المياه بسبب الأسمدة؛ وكذلك لابتكار طرق يمكنها ذلك التحقق بشكل فعال من انتشار هذا المصدر غير المحدد للتلوث دون المساس بنمو وإنتاجية نباتات المحاصيل. الحاضر تركز هذة الدراسة على الأسمدة وملوثاتها فيما يتعلق بصحة التربة ونوعية المياه السطحية والجوفية و صحة الإنسان و الحاجة إلى استخدام الأسمدة العضوية.
اقرأ المزيد: فوائد خلط الأسمدة الكيماوية
اولا: الأسمدة والملوثات
يرجع الفضل في الأمن الغذائي العالمي إلى الاستخدام الواسع النطاق للأسمدة المعدنية، ومع ذلك فإن الأسمدة المتاحة تجاريا هي ممزوجا بمجموعة من المعادن النزرة، والتي يتم إدخالها في التربة جنبا إلى جنب مع استخدام الأسمدة. الاعتماد الكبير على الأسمدة لإنتاج المحاصيل المستدامة يرفع من مستوى البيئة مخاوف حيث أصبحت قضايا تلوث التربة الزراعية مهمة للغاية.
التلوث هو تلوث الهواء أو الماء أو التربة بمادة ضارة بالكائنات الحية. بطريقة بسيطة أي تبديل مباشر أو غير مباشر في أي خاصية، أي مكون من البيئة، مما يزعج الأداء الأصلي لنفسها. هذا التغيير ضار أيضا بالإنسان أو أي كائن حي. يقصد بالتلوث المادة بأي شكل من الأشكال.
اقرأ المزيد: هل يمكن خلط سماد سيليكات البوتاسيوم مع الأسمدة الورقية أو المبيدات؟
أي مادة صلبة أو سائلة أو غازية تسبب التلوث. السماد عبارة عن مادة طبيعية أو اصطناعية يتم وضعها في التربة لتزويدها بواحد أو أكثر من العناصر الغذائية الضرورية لنمو النباتات. أنها تحتوي على المغذيات النباتية الرئيسية مثل N ، P2O5 ، K2O.
تحتوي أيضًا على المغذيات الدقيقة النباتية الثانوية Ca وMg وS والمغذيات الدقيقة مثل Cu وFe وMn وMd وZn وB. بشكل عام، يمكن تصنيف الأسمدة كأسمدة عضوية وأسمدة كيميائية (أو غير عضوية). لا يتم استخدام الأسمدة العضوية تجاريًا بسبب انخفاض الإنتاجية.
تتحلل هذه الأسمدة في الطبيعة، مما يجعلها أقل فعالية للأغراض التجارية، ولكنها أكثر صداقة للبيئة. بدلا من ذلك، تستخدم الزراعة التقليدية الأسمدة الكيماوية ذات تأثير ضار واسع النطاق يتمثل في زيادة المغذيات فى المياه العذبة، مما يعني أن أجسام المياه العذبة تصبح غنية بالمعادن والمغذيات بسبب الجريان السطحي. تعتبر المادة الكيميائية الموجودة في الأسمدة الكيماوية، وخاصة النترات، المساهم الرئيسي في تلوث المياه بشكل عام.
اقرأ المزيد: أخي المزارع.. احذر الإسرف في استخدام الأسمدة الكيماوية لتسميد أشجار الفاكهة
ثانيا: الملوثات في الأسمدة غير العضوية
تستخدم النظم الزراعية العالمية عددا كبيرا من المواد الكيميائية مثل الأسمدة والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب لتحقيق المزيد من الإنتاج لكل وحدة مساحة ولكن استخدام جرعات أكثر من الأمثل أو الموصى به من هذه المواد الكيميائية والأسمدة يؤدي إلى العديد من المشاكل مثل تلوث البيئة (التربة والمياه، تلوث الهواء)، وانخفاض كفاءة المدخلات، وانخفاض جودة الغذاء، وتطوير المقاومة في مختلف الأعشاب، والأمراض، والحشرات، وتدهور التربة، ونقص المغذيات الدقيقة في التربة، والسمية للكائنات الحية المفيدة المختلفة الموجودة فوق سطح التربة وتحته، ودخل أقل من الإنتاج.
على الرغم من هذه المشاكل العديدة هناك أيضا تحدٍ يتمثل في الحاجة إلى إنتاج منتجات زراعية غنية بالتغذية وخالية من المواد الكيميائية للاستهلاك البشري والحيواني دون تدهور الموارد الطبيعية، ولهذا السبب يجب التركيز على إنتاج أغذية غنية الجودة والكمية.
لا شك أن استخدام الأسمدة مفيد للنبات في توفير العناصر الغذائية الناقصة؛ كما أن لديهم العديد من وسائل الراحة الأخرى مثل المصدر الأرخص للمغذيات، ومحتوى المغذيات العالي وقابليته للذوبان ومن ثم فهو مقبول بشكل فوري عن الأسمدة العضوية.
اقرأ المزيد: مخاطر استخدام الأسمدة الكيماوية في زراعة أشجار الزيتون
هناك الكثير من الأدلة على أن الأسمدة غير العضوية يمكن أن تحسن غلة المحصول بشكل ملحوظ. على الرغم من هذه الفوائد، فإن للأسمدة العديد من الآثار السلبية على البيئة بسبب استهلاكها المتزايد وتقليل كفاءة استخدام المغذيات.
لذلك، فإن التحدي الرئيسي في أنظمة الإنتاج الزراعي المكثف هو الجمع بين الزراعة المكثفة والكفاءة العالية في استخدام المغذيات. لكي يعيش الإنسان حياة سعيدة ومزدهرة، يحتاج إلى ما يلزمه من صحة طبيعية واجتماعية. أدى التقدم التكنولوجي إلى تدهور جميع الموارد الطبيعية تقريبًا. إن استهلاك الموارد الطبيعية من قبل مجموعات قليلة من الناس يتعارض تماما مع مبدأ التنمية المستدامة التي تشمل المساواة بين الجميع ونقاء الموارد.
من بين الأسمدة غير العضوية تعتبر الأسمدة الفوسفاتية المصدر الرئيسي للملوثات لأنها قد تحتوي على آثار من الكادميوم والرصاص والكروم والفلور (F)، السترونشيوم (Sr)، الثوريوم (Th)، اليورانيوم (U)، الزنك (Zn)، إلخ. توجد مستويات معينة من HMs بشكل طبيعي في التربة والتي تساهم في التجوية للمواد الأم.
تدين الملوثات في الأسمدة الفوسفاتية بوجودها إلى أصلها حيث يتم اشتقاق جميع الأسمدة الفوسفاتية في العالم تقريبا من صخور الفوسفات، أثناء عملية إنتاج مجموعات مختلفة من منتجات الأسمدة الفوسفاتية مثل فوسفات أحادي الأمونيوم (MAP)، فوسفات ثنائي الأمونيوم (DAP)، سوبر فوسفات ثلاثي (TSP)، ومزيج NPK، هذه الملوثات يتم إضافتها عن غير قصد إلى التربة الزراعية.
اقرأ المزيد: دراسة: الأسمدة الطبيعية تخفض الاستخدام المفرط لمبيدات الفطريات الاصطناعية في زراعات الذرة والقمح
تحليل تركيزات As و Cd و Pb في 29 صخر فوسفات العينات التي تم جمعها من مواقع مختلفة من جميع أنحاء العالم لها متوسط تركيزات من As وCd وPb تتراوح من 0 إلى 7,1 و19,1 و13,2 مجم / كجم 1 على التوالي. هذه المعادن (Cd وAs وPb) هي من القلق الأكثر أهمية لأنها تؤثر سلبا على صحة الإنسان وتسبب مشاكل في العضلات والعظام. تركيز الكادميوم في تختلف الأسمدة P بشكل كبير، اعتمادا على مصدر صخر الفوسفات، يمكن أن يحتوي السوبر فوسفات الفردي (SSP) من 2 إلى 40 مجم / كجم 1 يمكن أن يحتوي الكادميوم والفوسفور ثلاثي الميثيل من أقل من 10 إلى أكثر من 100 مجم / كجم من محتوى الكادميوم. لاحظوا أن تركيز الكادميوم في DAP وMAP تراوح من 16 إلى 22 مجم / كجم 1 و19 مجم / كجم 1 من فوسفات الصوديوم، بينما احتوت الأسمدة الأخرى على كميات ضئيلة من الكادميوم (أقل من 0.01 مجم / كجم).
يؤدي الاستخدام المفرط والمستمر للأسمدة إلى تراكم هذه الملوثات في التربة إلى مستوى ضار بالبيئة علاوة على ذلك، ان التفاعل بين مختلف العناصر تنتج العديد من التأثيرات السامة الأخرى مقارنةً بالملوثات المنفردة، فضلا عن ذلك، مياه الري، ومبيدات الآفات، والتعديلات العضوية هي مصادر مهمة أخرى من HMs في التربة الزراعية.
اقرأ المزيد: كيف تحدد كمية الأسمدة التي تضاف لنبات الموز؟
تنضم هذه العناصر الضارة من خلال التراكم الحيوي في النباتات إلى السلسلة الغذائية بينما تدخل العناصر المتبقية نظام المياه من خلال الترشيح والجريان السطحي. تودى الى التدهور الشديد في جودة التربة ونمو وإنتاجية نباتات المحاصيل، وجودة المنتجات الزراعية، وتشكل تهديدات خطيرة للحيوانات والبشر.
يختلف توافر HMs في الأسمدة التجارية بشكل كبير، حيث تم تحليل تركيزات Cd وCo وCr والنيكل في الأسمدة غير العضوية المتوفرة تجاريا والمستخدمة في المملكة العربية السعودية؛ كانت أقل من حدود التسامح وكانت في نطاق مماثلة لتلك الموجودة في جميع أنحاء العالم.
خلصوا إلى أن استخدام 80 كجم من الفوسفور هكتار يساهم في 13 جم من الكادميوم في هكتار في التربة السعودية سنويا، وأن محتويات HM تختلف اختلافا كبيرا في الأسمدة المختلفة اعتمادا على نسبة N: P: K وأصل السماد.
تشير المعلومات المتاحة التي تمت مناقشتها أعلاه إلى أن التطبيق المستمر للأسمدة P لن يضيف فقط العناصر الغذائية إلى التربة ولكن أيضا بكميات كبيرة من الكادميوم أو غيره من HMs. تم إجراء العديد من الدراسات لتقييم تأثير الأسمدة على HM المتراكم في التربة.
اقرأ المزيد: الطريقة المثلى والموعد المناسب لإضافة الأسمدة العضوية لأشجار الفاكهة
تم الإبلاغ عن أن الاستخدام المتكرر للأسمدة قد يؤدي إلى تراكم تدريجي لـHMs في التربة الزراعية بمرور الوقت. لاحظ وجود ارتباط كبير بين تطبيق الأسمدة P وتراكم الكادميوم في النباتات. لاحظ زيادة تراكم الكادميوم في الخس استجابة لتطبيق السماد P. إثراء الكادميوم في البيئة من خلال إضافة الأسمدة الفوسفاتية اكتسب اهتماما كبيرا، حيث أن 54٪ – 58٪ من الكادميوم الموجود في البيئة ينشأ من مكملات الأسمدة الفوسفاتية المعدنية.
في التربة الزراعية الصينية أدت إضافة الفوسفات والأسمدة المركبة إلى زيادة سنوية من 5٪ إلى 30٪ في As وPb وأقل من 8٪ في تركيزات الكادميوم، على التوالي لوحظ زيادة في تركيز الكادميوم والرصاص وكما في التربة المزروعة نتيجة استخدام الأسمدة.
درس تأثيرات إضافة الأسمدة الفوسفاتية وأنماط الزراعة المختلفة على محتوى HM للزراعة التربة، ولقد لاحظوا مستويات معززة من As و Cr و Cu و Mn و Ni و Pb في التربة المعدلة P من حقول بنجر السكر ؛ Pb وCr وAs وCd لـ تربة حقول البطاطس؛ والحديد والزنك للتربة من حقول البطاطس وبنجر السكر. ان معدل سماد الفوسفات ودوران المحاصيل لهما تأثيرات معنوية على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة وعلى التباين المكاني للكادميوم. لاحظ أن المعادن الزائفة والمتحركة (Cd وCu وMn وPb وZn) في التربة زادت بعد 14 عاما من معالجات الأسمدة المعدنية (N ، P ، NP ، و NPK).
مع ذلك، هناك تقارير متناقضة متاحة أيضا أظهرت عدم وجود زيادة أو زيادة طفيفة في محتوى التربة من الكادميوم بعد استخدام الأسمدة الفوسفاتية. أن الزيادة في محتوى الكادميوم في التربة كانت صغيرة جدا بعد 70 عاما من استخدام الأسمدة الفوسفاتية، علاوة على ذلك فقد لوحظ أن الفسفور يدخل السماد بمعدل 20 كجم قد يضيف الفوسفور هكتار Hg وCr إلى التربة الزراعية بمستويات تقترب من 0.01 و25 جم هكتار في السنة على التوالي.
اقرأ المزيد: أهمية إضافة الأسمدة العضوية خلال عمليات الخدمة للزراعات الشتوية
لا تحتوي الأسمدة الفوسفاتية على HMs فحسب، بل تحتوي أيضا على مواد مشعة تحدث بشكل طبيعي، مثل النويدات المشعة 238U، 232Th، و210Po، 226Ra. ال المكون الرئيسي لصخر الفوسفات هو الأباتيت المعدني المخصب بـ P2O5 والذي يمكن دمج النويدات المشعة فيه من خلال الاستبدال الأيوني أو الامتزاز. أثناء التعدين والمعالجة الصناعية يتم إعادة توزيع هذه النويدات المشعة من الفوسفات الخامات لمختلف المنتجات الثانوية ومخلفات صناعة الفوسفات.
تعمل هذه النويدات المشعة كمصدر للإشعاع ضد الصحة العامة من خلال الأسمدة الفوسفاتية في الزراعة. تدين المخاطر الإشعاعية المحتملة إلى كل من التعرض الخارجي والتعرض الداخلي من خلال استهلاك الأغذية المزروعة على التربة المكملة بالأسمدة المخصبة بالنويدات المشعة.
مع ذلك فإن دمج النويدات المشعة في السلسلة الغذائية عن طريق الأسمدة الفوسفاتية يعتبر أقل أهمية؛ يعتبر المنتج الثانوي PG هو المصدر الرئيسي للنويدات المشعة. الاستخدام المستمر والطويل الأمد للأسمدة الفوسفاتية يزيد من مستويات النويدات المشعة في التربة ، وإمدادات المياه السطحية و / أو الجوفية.
يختلف تركيز النويدات المشعة في الأسمدة اعتمادا كبيرا على الصخور الأم، حيث تم إجراء العديد من الدراسات لاختبار توافر النويدات المشعة في الأسمدة ومخاطرها المحتملة على النباتات وصحة الإنسان والحيوان. يشير إلى 1500 بيكريل كجم كمتوسط تركيز 238U في رواسب الفوسفات ذات الأصل الرسوبي. آخرون أبلغت عن مستويات أعلى من 226Ra و232Th في سماد السوبر فوسفات واقترح أن التكرار العالي للتربة قد يؤدي الإخصاب إلى تراكم النويدات المشعة U وTh في التربة.
اقرأ المزيد: أنواع الأسمدة الزراعية
كما لاحظوا أن الخضروات هي الأعظم المساهمون في 226Ra و40K، بينما اللحوم تعطي أقل معدل. لوحظ ارتفاع تركيز النويدات المشعة في الحقول المخصبة أكثر من تلك التي لا تستخدم فيها الأسمدة. أفادوا أيضا أنه بسبب ارتفاع سعة الامتصاص ، تظهر التربة الطينية تركيزا أكبر للنويدات المشعة من التربة الرملية.
لوحظ ايضا ان تركيز أعلى 238 وحدة في الأسمدة الفوسفاتية من تونس مقارنة بمتوسط التركيزات في الموارد العالمية من الفوسفات الصخور. وآخرون قام بقياس تركيزات النويدات المشعة الطبيعية لـ 226Ra و 232Th و 40 K في أنواع مختلفة من خامات الفوسفات والأسمدة المستخدمة في مصر. أفادوا أن المخاطر الإشعاعية للأنشطة المكافئة للراديوم (Raeq) والمؤشرات الخارجية والداخلية والجرعة الممتصة أظهرت قيما أكبر من حد الأمان العالمي.
في المقابل أظهرت العديد من الدراسات وجود خطر ضئيل أو معدوم للتلوث الإشعاعي من الأسمدة الفوسفاتية، وعلى سبيل المثال وجد أن التركيزات العالية من النويدات المشعة أظهرت تأثيرا إشعاعيا ضئيلا.
آخرون أجرى دراسة لتقييم التلوث الإشعاعي الناجم عن مصنع إنتاج للأسمدة المعقدة أفادوا أن المشعة كان التلوث الناجم عن عملية الإنتاج ضئيلًا بسبب تجنب إنتاج PG، وهو أحد الأسباب الرئيسية ل التلوث الإشعاعي من إنتاج الأسمدة الفوسفاتية أن النويدات المشعة الموجودة في الأسمدة PG و SSP و TSP غير متوفرة للبيئة؛ لذلك، فإن تطبيقها في الزراعة آمن.
اقرأ المزيد: العوامل التي تؤثر على كفاءة استفادة النباتات من الأسمدة الكيماوية
تأثير الأسمدة الكيماوية على تلوث الهواء
المطر الحمضي: الترسيب الحمضي الذي يحدث عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وأكسيد النيتروجين (NO2) مع الماء في الغلاف الجوي. زيادة تركيزات الأوزون عند مستويات الأرض: زيادة الأوزون السطحي التي تساهم في الضباب الدخاني.
كوكب الأرض هو مكان واحد فقط يوفر نظام دعم الحياة. تحتوي البيوسفير على جميع أنظمة دعم الحياة لجميع المخلوقات. المحيط الحيوي هو مجال مترابط يشمل الهواء والماء والتربة وأشعة الشمس. الغلاف الجوي هو مساحة الحقل فوق مستوى سطح الأرض.
إنها مصادر الهواء التي تحتوي بشكل أساسي على ستة غازات صناعية. النيتروجين (N2) والأكسجين (O2) والنيون (Ne) والأرجون (Ar) والكريبتون (Kr) والزينون (Xe). تبلغ كتلة الغلاف الجوي للأرض حوالي 5 × 1015 طنا، لذا فإن إمداد هذه الغازات غير محدود. يلعب الغلاف الجوي دورًا حيويًا في المحيط الحيوي. يوفر حالة مناسبة لبيئة أفضل وصحية.
اقرأ المزيد: تسميد الأراضي الصحراوية بالأسمدة الفوسفاتية
من المعروف أنه من أهم مدخلات الأسمدة في الإنتاج الزراعي. عندما يتم تطبيقه بشكل غير كاف، تتسبب معدلات الإنتاجية والجودة في خسائر كبيرة. عندما يتم تطبيقه كثيرا، فإنه يتسبب في تلوث الهواء بانبعاثات أكاسيد النيتروجين (NO ، N2O ، NO2).
في الوقت الحاضر، هناك بعض الغازات في الغلاف الجوي. أسمائهم هي بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والميثان وكبريتيد الهيدروجين (H2S) مع هيدروكربونات الكلورو فلورو، مثل غازات الهالون المرتبطة بهذه المركبات. كما توجد بعض الغازات في الطبقات السفلى من طبقة الأوزون التروبوسفير.
تساهم هذه الغازات في تأثير البيوت المحمية. يزداد أكسيد النيتروز في الغلاف الجوي من 0.2 إلى 0.3٪ سنويا، باعتباره عاملا عالميا. أيضا في حالة الاستخدام المفرط للأسمدة النيتروجينية، وخاصة محتوى النترات بمستويات النبات من شأنه أن يهدد مستوى صحة الإنسان الذي يصل إلى الخضار الورقية التي يتم تناولها.
يمكن أن تؤدي التربة الجيرية والقلوية، خاصة المطبقة على بنية سطح التربة وأسمدة الأمونيوم مع اليوريا، إلى تبخر NH3. تبخر الأمونيا، يمكن التحكم في عدد كبير من التربة والعوامل البيئية وتتناسب بشكل مباشر مع تركيز الأمونيا في محلول التربة.
اقرأ المزيد: متى أبدأ في تسميد أشجار الأفوكادو وميعاد الرش مع توضيح أسماء وأنواع الأسمدة؟
انبعاث الأمونيا من الأراضي المخصبة، المتاخمة لتؤدي إلى ترسب على النظم البيئية وتلف الغطاء النباتي. قد يتأكسد NH3 ويتحول إلى حمض النيتريك، وحمض الكبريتيك من المصادر الصناعية، مما يؤدي إلى هطول أمطار حمضية بعد التحولات الكيميائية.
يمكن للأمطار الحمضية أن تلحق الضرر بالنباتات. كما أنه يمكن أن يلحق الضرر بالكائنات الحية التي تعيش في البحيرات والخزانات. تتفاعل الكمية الزائدة من NH3 مع المركبات العضوية المتطايرة وأكسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكبريت لتحويل الجسيمات الضارة بالصحة (PM2.5) وهو ملوث للهواء يمثل مصدر قلق لصحة الناس عندما يكون المستوى في الهواء مرتفعا.
اقرأ المزيد: بدائل الأسمدة الكيماوية لزيادة الإنتاجية الزراعية
ثالثا: الملوثات في الأسمدة العضوية
الأسمدة العضوية هي مركبات تحدث بشكل طبيعي تنتج من النفايات أو المنتجات الثانوية، حيث تكون فيزيائية فقط يساعد الإنسان فى خطوات الاستخراج أو المعالجة. تشمل الأسمدة العضوية الشائعة الاستخدام سماد روث الحيوانات، وحمأة الصرف الصحي، ومخلفات معالجة الأغذية، والنفايات الصلبة البلدية.
أنها تحسن صحة التربة والإفراج عن المغذيات للتربة تدريجيا. في الواقع ان إعادة تدوير المخلفات العضوية كأسمدة وتعديلات التربة في التربة الزراعية قد تحد من استخدام الموارد غير المتجددة والاستثمارات في الطاقة الزائدة.
مع ذلك، فإن استخدام الأسمدة العضوية لها عيوب كثيرة مثل توافر مصادر N العضوية، ووجود HMs وغيرها من المواد السامة، وتكاليف الطاقة المرتبطة بالنقل والاستخدام. يستخدم نظام الإنتاج الحيواني المكثف الأعلاف الحيوانية المكملة بالعناصر الأساسية والمعادن غير الأساسية الأخرى التي تم دمجها عن غير قصد في روث الحيوانات.
كان استخدام روث الحيوانات كتعديل للتربة ومصدر للمغذيات تقليدا طويلا في جميع أنحاء العالم، ومع ذلك في الآونة الأخيرة من المدخلات تم التعرف على السماد كمصدر رئيسي لإثراء المعادن في التربة. قدرت الزيادة السنوية حوالي 5247 مجم زنك، 1821 مجم نحاس، 225 مجم نيكل للأراضي الزراعية في إنجلترا وويلز من خلال تطبيق سماد الحيوانات.
اقرأ المزيد: كيفية تطبيق برنامج تسميد الخضر والفاكهة لزيادة الاستفادة من الأسمدة
لا يؤدي استخدام الأسمدة العضوية إلى إضافة HMs إلى التربة فحسب، بل يؤدي أيضا إلى تغيير توافر المعادن وامتصاصها من قبل النباتات، وعلى الرغم من وجود خصائص مختلفة للتربة (درجة الحموضة، نوع الطين، محتوى الكلوريد، المواد العضوية (SOM) وأكاسيد الحديد والمنغنيز) نجد ان، ودرجة الحموضة في التربة هي العامل الرئيسي الذي يؤدي بشكل مباشر الذى يؤثر على توافر HMs في التربة، وامتصاصها من قبل النباتات.
يؤدي انخفاض درجة الحموضة إلى زيادة امتصاص النباتات لـHM، مع زيادة الرقم الهيدروجيني يعزز امتصاص HMs على الطين والمواد العضوية. يساعد الجير في الحفاظ على درجة حموضة التربة؛ لذلك سيقلل الجير من التوافر البيولوجي.. ومع ذلك، يضيف الجير أيضا الكادميوم بمعدل 0.04-0.06 جم هكتار لمدة عام 1.
أن استمرار استخدام الأسمدة العضوية على المدى الطويل أدى إلى زيادة المحتوى المعدني في التربة، وC العضوية في التربة، وقدرة التبادل الكاتيونى (CEC)، وانخفاض مستوى الأس الهيدروجيني للتربة. كما لاحظوا أنه بعد 8 سنوات من التوقف عن استخدام السماد، تمتص المعادن بواسطة النباتات ربما بسبب انخفاض مستوى الأس الهيدروجيني في التربة المخصبة طويلة الأجل.
مع ذلك، عند درجة الحموضة 6,0 – 8,0 تزيد المادة العضوية من تركيز الكادميوم في التربة، حيث تم اجراء دراسة عن حالة الأسمدة ومدخلات الغلاف الجوي من الكادميوم للتربة الزراعية في السويد أظهروا أن مدخلات الكادميوم السنوية كانت 0,8 جم كادميوم هكتار سنة عندما تم استخدام سماد الفوسفور بمتوسط معدل 22 كجم P2O5 هكتار. ومع ذلك من الروث كان صافي مدخلات الكادميوم 0.01 جم كادميوم هكتار في السنة وهو ما يقرب من عشرة أضعاف تركيز الكادميوم في الأسمدة.
اقرأ المزيد: أهمية إضافة الأسمدة العضوية في الأراضي الطينية والرملية
اقترح أن امتصاص الرصاص من التربة إلى النباتات يتم تعزيزه إذا كانت التربة تحتوي على أقل من 0,8٪ مادة عضوي عند درجة الحموضة <6,7 وتركيزات منخفضة من الفوسفات. ذكرت أن التطبيق المشترك للعضوية كانت المواد ذات المعدلات الأعلى من الجير أكثر فاعلية في تقليل امتصاص الكادميوم من قبل النباتات في التربة الحمضية الملوثة بالكادميوم مقارنة بالكلس.
لاحظ أن امتصاص نباتات الأرز للكادميوم من التربة المعالجة بالأسمدة العضوية كان أقل من امتصاص الأسمدة غير العضوية لأن وجود مستويات أعلى من المواد العضوية في التربة يعزز CEC مما يسهل المزيد من امتصاص الكادميوم، وبالتالي عزز احتباس HM في التربة.
هذه النتائج تؤكد النتائج التي توصل إليها آخرون, تحتوي التعديلات العضوية مثل حمأة مياه الصرف الصحي على كمية جيدة من العناصر الغذائية النباتية مثل N وP وK وCa وMg وFe وكذلك المكونات العضوية الأخرى.
من ناحية أخرى، فهي أيضا مصدر غني بالمعادن السامة مثل Pb وCd وNi وCr، Hg، إلخ، علاوة على ذلك قد تحتوي حمأة الصرف الصحي على Cd تتراوح من> 1 إلى 3650 مجم / كجم 1 والتي قد تضيف الكادميوم إلى الأرض التي تتراوح من 30 إلى 40 جم Cd هكتار لمدة عام واحد.
يتسبب الاستخدام المطول للمخلفات الصلبة الحيوية / حمأة الصرف الصحي في تراكم المواد الصلبة الحيوية في التربة التي يمكن أن تلوث المسطحات المائية من خلال الجريان السطحي والرواسب. ومع ذلك، قوي ربط HMs بجزيئات التربة يقيدها بشكل أساسي إلى التربة السطحية مع القليل من الحركة الهبوطية للطبقات الأعمق و HM تقتصر عموما على 0-40 سم من طبقات التربة.
لاحظ أن مركبات N وكذلك HMs، الناشئة من حمأة الصرف الصحي، يمكن أن تصل إلى أعمق من 0,8 متر وتلوث طبقات المياه الجوفية الضحلة المحتملة. أن استخدام مواد صلبة حيوية مختلفة أدى إلى زيادة التركيزات الإجمالية HMs والمواد الصلبة الحيوية في عملية هجرة النحاس والزنك والرصاص نحو طبقة التربة السفلية وزادت من امتصاص النحاس.
اقرأ المزيد: 3 بدائل للمبيدات والأسمدة الكيماوية .. تعرف عليها
الزنك من نباتات القمح، على العكس من ذلك، لاحظ أن حمأة الصرف الصحي تعمل على تحسين التربة صحة وإنتاج المحاصيل مع عدم وجود مخاطر بيئية، ومع ذلك فإن نتائج التجارب طويلة الأجل لاستخدام حمأة الصرف الصحي تظهر تراكم كمية كبيرة من المعادن النزرة في التربة.
رابعا: الأسمدة وصحة التربة
الممارسات الزراعية الحديثة مثل استخدام الأسمدة الكيماوية الاصطناعية ومبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب هي المسؤولة عن تلوث التربة. هذه الممارسة تحول التربة الخصبة إلى تربة غير خصبة، وفقا للأبحاث والدراسات فإن تأثير الأسمدة الكيماوية على التربة ليس واضحا على الفور. لأن التربة تتمتع بقوة تخزين قوية بسبب مكوناتها.
تشير إلى أن التلوث الناتج عن تدهور خصوبة التربة وتفاعلات تدهور التربة التي تحدث في التربة تؤدي إلى تدهور توازن العنصر الحالي، بالإضافة إلى ذلك تتراكم المواد السامة داخل الخضار وتتسبب في آثار سلبية على الإنسان والحيوان.
اقرأ المزيد: استخدام رماد الخشب كبديل عن الأسمدة الكيميائية
تعتبر بنية التربة في الإنتاجية الزراعية مهمة للغاية وتعتبر مؤشرا. لا شعوريا فإن التسميد والتربة تماما كما هو الحال في تدهور الهيكل، ناتج عن الانبعاثات الصناعية. خاصة NaNo3 وNH4NO3 وKCI وK2SO4 وNH4Cl تهدم الهيكل، مثل الأسمدة والتربة وبنية التربة، ومن الصعب الحصول على منتج عالي الجودة وفعال.
إن المستوى المرتفع بشكل خاص من الأسمدة المحتوية على الصوديوم والبوتاسيوم، له تأثير سلبي على التربة، ودرجة الحموضة، وتدهور بنية التربة وزيادة ميزة الري الحمضي أو العمليات الزراعية الأخرى أو من الفوائد المستمدة منه غير ممكنة أو نادرة جدا.
يؤدي الاستخدام المستمر للأسمدة النيتروجينية المكونة للحمض إلى انخفاض في درجة الحموضة في التربة. الزيادات في التربة والنباتات، والشتلات دائرة الأس الهيدروجيني من انخفاض مفاجئ في المحصول وانخفاض الجودة، ولكنها تسبب ضررا، بالإضافة إلى زيادة حجم تلوث التربة عن طريق التراكم في التربة.
تتسرب النترات والفوسفات من الأسمدة الصناعية من الحقول الزراعية وتصرف في أقرب المسطحات المائية مما يسبب التخثث. بسبب ارتفاع تركيز النترات في مياه الشرب يسبب وجود methaemolobinaemia في البشر. استهلاك الخضروات المزروعة في تربة غنية بثاني أكسيد النيتروجين قد يسبب هذا المرض خاصة عند الأطفال.
تظل هذه الملوثات نشطة في التربة لآلاف السنين. إعطاء كميات كبيرة من الأسمدة البوتاسية في التربة من الكالسيوم والحديد مع الزنك يخل بتوازن العناصر الغذائية بالنباتات ويمنع استلامها، ومع ذلك فإن الآثار السلبية على الكائنات الحية، بالنظر إلى تنوع الديدان وعث التربة كان لها تأثير مدمر وقاتل.
تدهورت كفاءة التربة لأداء وظائفها الطبيعية من خلال عمليات مختلفة مثل التملح و نضوب المادة العضوية، عدم توازن المغذيات، اللاهوائية، والضغط. لذلك من أجل حماية وتعزيز النظم الايكولوجية الزراعية المستدامة وينبغي معالجة صحة التربة على وجه السرعة.
اقرأ المزيد: تعرف على كمية الأسمدة التي تحتاجها شجرة المانجو
تُعرَّف صحة التربة بأنها قدرة التربة على تنفيذ الزراعة والوظائف البيئية، ومن المتوقع أن تكون التربة الصحية مؤهلة بدرجة كافية للاحتفاظ بالمياه وعزل الكربون وانتاجية النبات ومعالجة النفايات والوظائف الأخرى. يتطلب النظام البيئي المستدام صيانة أو تحسينا مستمرين من صحة التربة.
يعتمد رصد النظم البيئية على استخدام المؤشرات التي يجب أن تعكس عمليات التربة. مؤشرات صحة التربة هي مزيج من التربة الفيزيائية والكيميائية والعمليات البيولوجية القادرة على الاستجابة لظروف التربة المتغيرة.
1- إضافات الأسمدة وصحة التربة
تشمل المؤشرات الفيزيائية المهمة لصحة التربة الكثافة الظاهرية، وتوافر المياه، والضغط، والمسامية، وسطح التربة. المغذيات النباتية الرئيسية المطبقة على التربة هي الأسمدة N وP وK التي تؤثر على ظروف التربة من خلال تنظيم عمليات التلبد والتشتت و / أو التخثر.
يتم تنظيم عملية التلبد / التشتت عن طريق التخثر الحرج تركيز (CCC). CCC هو أدنى تركيز بالكهرباء يتحول عنده معلق التربة إلى حالة من عدم الاستقرار ويخضع له التخثر السريع أو التلبد تحت مجموعة معينة من الظروف.
إذا كان تركيز الملح أقل من CCC، يحدث التشتت بينما يؤدي مستوى ملوحة التربة الأكبر من 1.5 dS m 1 إلى التلبد. عادة، لوحظ قدر أكبر من التوصيل الهيدروليكي في التربة الملبدة المقاومة للجريان السطحي وتتميز بها الاستقرار الكلي وصيانة مساحة المسام. لوحظ ضعف التوصيل الهيدروليكي في التربة المشتتة هذا عرضة للجريان السطحي ويظهر عدم الاستقرار الكلي وانسداد مساحة المسام بواسطة جزيئات الطين المعبأة.
اقرأ المزيد: أهمية إضافة الأسمدة العضوية في بساتين الموز
مع ذلك، التربة المادية تستجيب الخصائص بشكل قاطع لتطبيقات الأسمدة من خلال تحسين غلات المحاصيل، والاستعادة المحسنة للمواد العضوية، وزيادة مستويات SOM مقارنة بالمحاصيل غير المخصبة. يشير عدد من الدراسات إلى أن إضافة الأسمدة الفوسفاتية لها تأثير حميد على الخواص الفيزيائية للتربة. أدى إضافة الفوسفات إلى التربة الزراعية إلى انخفاض الحجم الكثافة ومحتويات رطوبة التربة العالية. علاوة على ذلك أكد التأثير المفيد لـ إضافات الفوسفات إلى الصحة الفيزيائية للتربة حيث إنها تعزز قدرة التربة على التلبد واحتباس الماء.
تعد صيانة SOM أمرا بالغ الأهمية بشكل خاص للمغذيات المتاحة للنبات في التربة أثناء حكمها حالة الاحتفاظ وتوريد العناصر المعدنية. لاحظ أن إضافة الأسمدة الفوسفاتية للتربة على شكل بولي فوسفات الأمونيوم والسوبر فوسفات الثلاثي ليس لها تأثير قابل للقياس على تراكم التربة ولكن حمض الفوسفوريك يزيد من الاستقرار الكلي. علاوة على ذلك، فإن مكملات النيتروجين في شكل الأمونيا تؤثر سلبا على تكوين مجاميع التربة. وقد لوحظ أن تراكم NH4 أحادي التكافؤ þ يمكن بدء تشتت غرويات التربة.
2- إضافات الأسمدة والصحة الكيماوية للتربة
تتكون مؤشرات الصحة الكيميائية للتربة من الرقم الهيدروجيني للتربة، والتوصيل الكهربائي، وCEC، والمغذيات النباتية المتاحة. بين هذه يعتبر الرقم الهيدروجيني للتربة أحد العوامل الحاسمة للصحة الكيميائية للتربة. إنه يؤثر على مجموعة واسعة من العمليات التي تشمل مغذيات التربة التوافر البيولوجي ، الإنتاج الأولي للنبات، هيكل ونشاط مجتمع التربة الميكروبي.
اقرأ المزيد: كيف يتم إضافة الأسمدة العضوية لأشجار الجوز في البستان؟
3 – إضافات الأسمدة وحموضة التربة
معظم العناصر الغذائية التي تضاف إلى التربة ليست حمضية بحد ذاتها ولكن تفاعلاتها في التربة تقلل من درجة حموضة التربة. N الأسمدة تم الاعتراف بها باعتبارها المساهم الرئيسي في حموضة التربة. مدخلات الأسمدة قد يساهم شكل الأمونيا وتحولاته اللاحقة بشكل كبير في تحميل البروتون في التربة.
في هذا السياق، فإن الأكسدة الميكروبية للأسمدة الأمونيا لها أهمية كبيرة مثل نترت الأمونيا، والتحلل المائي لليوريا باضافة 1Hþ ، 2Hþ ، 2Hþ ، على التوالي. على عكس هذا، استيعاب NO3 -N و sulfate-S لأشكالها العضوية تولد القلوية وتستهلك البروتونات.
قد تتطور حموضة التربة استجابة لإضافة الأسمدة النيتروجينية عندما تزيد إضافة N إما عن الاستيعاب أو التخزين بواسطة المكونات الحيوية أو SOM، على التوالي. علاوة على ذلك يمكن أن تضيف العودة غير الكاملة للأنيونات العضوية إلى عملية التحمض.
شاهد: أخي المزارع.. كيف تحكم على صلاحية الأسمدة الكيماوية قبل استخدامها؟
في الصين لاحظ أن استخدام معدلات الأسمدة الثقيلة من النيتروجين أدى إلى انخفاض درجة الحموضة في التربة بشكل كبير وأدى إلى تحمض التربة الشديد. ولاحظوا أن تطبيق السماد N ساهم 20 – 221 كجم من الهكتار في السنة ، وامتصاص الكاتيونات القاعدية في زيادة تحمض التربة بمقدار 15-20 كجم هكتار لمدة عام واحد.
استكشف عدد من الدراسات تأثير مصادر النيتروجين المختلفة على مستويات حموضة التربة. أن تأثيرات التحميض لأسمدة N المختلفة كانت بالترتيب التالي من حيث الحجم ؛(NH4) 2SO4> NH4Cl> NH4NO3 اللامائي NH3 اليوريا> ureaform، عند تطبيقه بمعدل 336 كجم نتروجين هكتار 1 سنويا فترة 3 سنوات.
في وقت لاحق، أكدت دراسات أخرى أيضًا هذه النتيجة وأبلغت عن اختلافات في مستويات التحميض الناتج عن التطبيق طويل الأجل لمصادر مختلفة من N. دراسة بتقييم استخدام NH3 واليوريا لمدة 9 سنوات ووجد أن NH3 ينتج عنه حموضة أكبر من اليوريا.
في تجربة الدفيئة خلال فترة 3 سنوات، لاحظ أن التغيير في درجة حموضة التربة يتبع الترتيب (NH4) 2SO4 <NH4NO3¼urea <تحكم. ومع ذلك، فإن نتائج دراسة آخرون تناقض هذه النتائج، ولم يلاحظوا أي فرق كبير في درجة حموضة التربة الناتجة عندما تم تطبيق N في شكل NH3 وNH4NO3 واليوريا واليوريا – NH4NO3 بمعدلات تتراوح من 0 إلى 224 كجم هكتار 1 خلال فترة 20 عاما.
شاهد: مخاطر الإفراط في استخدام الأسمدة الكيماوية على الزراعات والتربة والبيئة
يؤدي الانخفاض في الرقم الهيدروجيني للتربة بالتالي إلى تعزيز Al3þ وFe2þ واستنفاد الكاتيونات الأساسية الأساسية مثل Ca2þ وMg2þ وKþ مما يعيق الوضع الطبيعي نمو وتطورات النباتات، بالإضافة إلى ذلك، يتم إعاقة توافر الفوسفات أيضا في تربة الأس الهيدروجيني المنخفضة بسبب تكوين فوسفات Al و Fe قليل الذوبان.
4 – إضافات الأسمدة وSOM
تم التعرف على SOM كخاصية مهمة لصحة التربة. يتكون SOM من كل من الكسور الحية وغير الحية. ال يشمل الجزء الحي الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة والجذور الحية بينما يتكون الجزء غير الحي من مادة عضوية غير متجانسة.
يلعب SOM دورا حيويا في الاستقرار الكلي ويؤثر على مسامية التربة، وبالتالي تفاعلات تبادل الغازات والعلاقات المائية أيضا. ال التوازن بين إضافة واستنفاد المادة العضوية يحدد مستويات SOC. في التربة المخصبة كيميائيا. يعمل SOM كمستودع رئيسي في دورة الكربون وكمستودع للمغذيات؛ ومن خلال إن هيمنته على العمليات البيولوجية والكيميائية الأساسية يلعب دورا مهما في إطلاق المغذيات وتوافرها. أظهرت نتائج العديد من الدراسات أيضًا أن إضافة الأسمدة المعدنية الاصطناعية تتحسن مستوى SOM وعزل C في تربة أنظمة المحاصيل المتعددة المدارة بشكل كبير مقارنةً بالتحكم غير المخصب.
هناك أدلة تفصيلية متاحة تشير إلى أن فقدان N من نظام التربة يتم تحديده إلى حد كبير من خلال حالة N لـ التربة وN استخدام كفاءة النباتات. C وN مكونات سائدة في SOM ودورات C وN الميكروبية هي ترتبط ارتباطا وثيقا ببعضها البعض؛ لذلك، قد تؤثر العوامل التي تؤثر على حالة C في التربة أيضا على خزان N في تربة، وبتحليل نتائج 45 تجربة طويلة المدى تتراوح من 7 إلى 136 عاما؛ وجدوا أن التطبيقات طويلة المدى للأسمدة النيتروجينية أدت إلى زيادة النيتروجين العضوي الإجمالي في التربة مقارنة بـالمعاملات بدون سماد N في 84٪ من المواقع المدروسة.
شاهد: مراحل إعداد الأسمدة الحيوية بمركز البحوث الزراعية
من نتائج دراسات 15N-tracer أظهر أن امتصاص النبات للنيتروجين أقل في التربة المخصبة كيميائيًا مقارنة بالتربة الأصلية N. وقد لوحظ أن النضوب في التربة المخصبة كيميائيا. N العضوي يقلل من إنتاجية التربة والكفاءة الزراعية للأسمدة N. علاوة على ذلك، الأسمدة يمكن أن يؤدي التحمض الناجم عن N وخفض محتويات رطوبة التربة المتاحة إلى الحد من الفوائد المتوقعة لإضافة المعادن – N إلى التربة في SOM وقد يقلل في الواقع من معدل انخفاض إضافة المواد العضوية إلى التربة. علاوة على ذلك في الآونة الأخيرة، اقترح أن الاستخدام المتوازن للأسمدة المعدنية قد يؤدي في الواقع إلى زيادة SOM في مقارنة بالمناطق التي لا تحتوي على أسمدة في تجارب طويلة الأمد.
خامسا: الصحة البيولوجية للتربة وإضافات الأسمدة
تعطينا المؤشرات البيولوجية لصحة التربة معلومات حول تطوير بنية التربة وتخزين المغذيات والنشاط البيولوجي. ويشمل تمعدن النيتروجين، والكتلة الحيوية الميكروبية للتربة، وتنفس التربة، والتجمعات الحيوانية، ومعدلات تحلل القمامة.
يتم تنفيذ دورة المغذيات في النظام الإيكولوجي الزراعي إلى حد كبير بواسطة الكائنات الحية في التربة. هذه التربة تلعب الكائنات الحية الدقيقة دورا حيويا في عمليات التربة التي تشمل تحلل المواد العضوية، ودورة المغذيات، وغيرها.
تؤدي التحولات الكيميائية المجموعات البكتيرية والفطرية على وجه الخصوص دورا مهما في تثبيت المغذيات والتمعدن لأنها مكونات المجموعة القابلة للتغير من العناصر الغذائية مثل C وN وP وS. يمكن أن تؤثر إضافات الأسمدة في التربة الزراعية على الكائنات الحية في التربة من خلال تغيير أعداد الكائنات الحية المفردة أو الميكروبات الكلية للكتلة الحيوية أو النشاط البيولوجي للتربة مثل تنفس التربة وأنشطة الإنزيم.
شاهد: باحثة: مركب الميكوريزين يخفض استهلاك الأسمدة المعدنية 25%
على أساس الأمونيا من المعروف أن الأسمدة تخفض درجة الحموضة في التربة وقد تكون سامة لكائنات التربة. أبلغ العديد من المؤلفين عن انخفاض الميكروبات الكتلة الحيوية عند إضافة الأسمدة المعدنية N. إجمالا لوحظ أن التوفر الأكبر للعناصر المعدنية الأساسية يضعف نشاط الكائنات التكافلية.
على سبيل المثال، تقلل تركيزات N المعدنية العالية والفوسفور القابل للذوبان تثبيت N2 عن طريق الجذور ويؤخر درجة إصابة الفطريات بالنباتات المضيفة، على التوالي. وجدت دراسات سابقة أن إضافة 500 مجم من الفوسفور كغم 1 من التربة على شكل ثنائي فوسفات الكالسيوم ادى إلى زيادة الفوسفور الميكروبي وتنفس التربة. في دراسة حضانة معملية لاحظت أن إضافة 200 مجم N كجم إلى التربة حيث عززت كبريتات الأمونيوم تمعدن النيتروجين ولكنها قللت من الميكروبات P خلال 168 يوما من حضانة.
عزز تطبيق سماد الأمونيوم من تطوير مجموعة من نترات التربة، والتي كانت يفضل على الميثانوتروف للبيئات المتخصصة داخل التربة. في حين أن النترات يمكن أن تؤكسد الميثان، فإن معدلاتها تكون الأكسدة أبطأ بكثير من تلك الخاصة بالميثانوتروف.
قد يؤدي إضافة الأسمدة إلى التربة أيضًا إلى حدوث تحولات في بنية المجتمع الميكروبي. قد تعطي التعديلات النسبية في الميكروبات C وN وP أدلة مهمة بخصوص التحولات في تكوين المجتمع الميكروبي. في التجارب قصيرة المدى، لم تغير إضافة السماد N المجتمع ولكن الحضانة طويلة الأمد لمدة 16 أسبوعا نتج عنها قدر كبير من تحولات المجتمع الميكروبي أن الوفرة النسبية للركائز في الإفرازات الجذرية تحدد تكوين المجتمع. لاحظ أن فطريات التربة استجابت بشكل مختلف لـ إضافة الأسمدة المعدنية.
لاحظ أن إضافة معدن N لم يؤثر الفطريات الجذرية (AMF)؛ ومع ذلك، فإن الزيادة التدريجية في مدخلات المعادن P قللت من معدل استعمار طول الجذر. علاوة على ذلك، في تجربة طويلة الأمد وجد أن استعمار جذر AMF قد انخفض بشكل ملحوظ استجابة للمعادن مدخلات P وN.
شاهد: تعرف على أنواع وفوائد الأسمدة الحيوية
تعمل الأسمدة العضوية كمواد بطيئة الإطلاق حيث تتحلل مكونات الأسمدة العضوية ببطء في التربة.. للأسمدة العضوية تأثيرات أكثر وضوحا على الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة وأنشطتها من الأسمدة غير العضوية. وعادة ما تزيد من الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة، وتطور ثاني أكسيد الكربون، وأنشطة الإنزيم.
بشكل عام، زادت إضافة المواد العضوية القابلة للتسميد إلى التربة التجمعات الميكروبية. تشجع إضافة المواد الدبالية النشاط الميكروبي مباشرة عن طريق توفير العناصر الغذائية الأساسية والركيزة الكربونية وزيادة امتصاص العناصر الغذائية عبر جدران الخلايا.
الردود التفاضلية على تمت ملاحظة مكملات حمض الهيوميك والتي تتراوح من زيادة التأثيرات على نمو البكتيريا الهوائية إلى تأثيرات قليلة على الفطريات الشعاعية دون تأثير على نمو الفطريات الخيطية. الميكروبية المتغيرة تم إرجاع الاستجابات لإضافات حمض الهيوميك إلى الوزن الجزيئي للأحماض الدبالية.
تطبيق الوزن الخفيف تؤدي أجزاء الأحماض الدبالية إلى نمو جرثومي أعلى من الكسور ذات الوزن الجزيئي الأعلى. ومن المثير للاهتمام لاحظ أن النترات (المواد الكيميائية) غير قادرة على استخدام الأحماض الدبالية كبديل. مصدر الكربون والطاقة، ومع ذلك اقترح أن النشاط الميكروبي قد يتم قمعه إذا حمض الهيوميك هو مصدر الكربون الوحيد.
شاهد: أخطاء شائعة في إضافة الأسمدة للنباتات
سادسا: الأسمدة وجودة المياه
يعد تدهور جودة المياه من أخطر المشاكل البيئية العالمية. الزراعة بما في ذلك الثروة الحيوانية يعتبر أكبر مصدر غير محدد لتلوث المياه. الماء هو أهم مكون لوجود الإنسان. يُطلق على الأرض اسم “الكوكب الأزرق” بسبب المياه التي تغطي ما يقرب من ثلاثة أرباع سطح الأرض.
الماء ليس ضروريا لبقاء جميع الكائنات الحية فحسب، بل هو أيضا مصدر الثروة الاقتصادية وخلق بيئة جميلة. تحتوي الأسمدة الكيماوية على الفوسفات والنترات التي يمكن أن تكون في الواقع السبب الرئيسي وراء تلوث المياه. ارتشاح النترات مرتبط بشكل خاص بالممارسات الزراعية مثل التسميد والزراعة.
الأراضي الزراعية المروية في بعض المناطق القاحلة وشبه القاحلة، أدت إلى زيادة تراكم النترات في التربة المستخدمة إلى جانب تبخر المياه. وفقا للظروف، تتراكم النترات بكميات متفاوتة. تصل إلى عمق التربة. في التربة، يتم تحويل الأسمدة إلى نترات من خلال النترجة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.
بسبب الشحنة السالبة للنترات يمكن أن تصل إلى المياه الجوفية حتى في الظروف المثالية تستخدم النباتات 50٪ من الأسمدة النيتروجينية المطبقة على التربة، و2 – 20٪ تبخر ضائع، و15 – 25٪ تتفاعل المركبات العضوية في التربة الطينية والباقي 2 – 10٪ يتداخل مع المياه السطحية والجوفية. تعتبر النترات من أهم عوامل تلوث المياه ، وهي المكون الأساسي للأسمدة.
يتم زيادة تركيز النترات في المياه الجوفية والمياه السطحية من خلال الأنشطة الزراعية. النترات هي الشكل الأكثر شيوعًا للنيتروجين المذاب في المياه الجوفية، ومع ذلك يمكن العثور عليها في شكل النتريت (NO2-)، والنيتروجين (N2)، وأكسيد النيتروجين (N2O) والنيتروجين العضوي.
يتم امتصاص نترات من مياه الشرب في الجسم في الأمعاء من 4 – 12 ساعة وتهاجم الكلى وكذلك الغدد اللعابية، ونتيجة لذلك يتحول الفم إلى نتريت في البيئة اللاهوائية يتم تعريف زيادة كميات مركبات النيتروجين والفوسفور في الماء نتيجة الزيادة في كمية النباتات المائية العالية وتكوين الطحالب وتدهور جودة المياه وبيئة المياه في حالة الحياة على أنها التخثث. التخثث في الطبقة السفلية، بيئة خالية من الأكسجين نتيجة لذلك، غير مناسبة للشرب وإمدادات المياه، تقليل عدد الأنواع الحية في البيئة المائية التي تقتل الأسماك، تكاثر الأنواع غير المرغوب فيها، مشكلة الرائحة.
شاهد: «الأسمدة الخضراء» تجدد حيوية التربة الزراعية
1- الأسمدة غير العضوية ونوعية المياه
زادت التطبيقات العالمية للأسمدة N وP في الزراعة ثمانية أضعاف وثلاثة أضعاف، على التوالي، منذ أوائل الستينيات. يتم نقل العناصر الغذائية من الأسمدة المطبقة في الجداول والبحيرات القريبة من خلال مياه الأمطار والتعرية وقنوات الري والتسرب.
هذه العناصر الغذائية تلوث أيضا إمدادات المياه الجوفية من خلال الترشيح وتؤثر سلبا على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمياه، ويؤدي التخصيب بالمغذيات في المسطحات المائية إلى خلق حالة تعرف باسم التخثث؛ تدعم المسطحات المائية المغذية نمو النباتات المائية غير المرغوب فيها والزهور السطحي للبكتيريا الزرقاء (الطحالب الخضراء المزرقة).
يؤدي تحلل المواد العضوية من النباتات المائية غير المرغوب فيها إلى استنفاد مستويات الأكسجين في الجسم المائي وتقيد استخدام المياه لمصايد الأسماك والترفيه والصناعة والشرب. أبلغ عن وجود HMs كشوائب في الأسمدة التجارية. تم تأكيد وجود HMs في الأسمدة من خلال دراسات مختلفة.
يتم نقل هذه HMs إلى المسطحات المائية القريبة وتشكل تهديدا خطيرا للنظام البيئي المائي وتجعل المسطحات المائية غير صالحة للاستهلاك. يعود سبب ضعف المياه الأكثر شيوعا بشكل رئيسي إلى المدخلات الزائدة من N وP. Nitrate-N (NO3 -N) قابل للذوبان بدرجة عالية وبشكل متحرك من N الذي يرتبط بشكل غير وثيق بجزيئات التربة ، وبالتالي فهو مصدر قلق كبير في تلوث المياه الجوفية من خلال النض.
من ناحية أخرى، فإن الفوسفور الذي تمتصه جزيئات التربة بقوة، لا يتسرب إلى المياه الجوفية بسهولة ولكنه عنصر رئيسي بشأن الجريان السطحي للمياه السطحية مثل البحيرات والجداول وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن البوتاسيوم (K) ليس من العناصر الغذائية المحدودة في الماء؛ لذلك مشاكل جودة المياه المرتبطة بالمغذيات تعنى بشكل رئيسي مع N وP. لاحظ أن NO3 النض إلى المياه الجوفية وN وترتبط عمليات التصريف في المياه السطحية بفائض النيتروجين والفوسفور والظروف الهيدرولوجية واستخدام الأراضي ونوع التربة.
اقرأ المزيد: علاقة صناعة الأسمدة بالأمن الغذائي المصري
كما أفادوا أن الانخفاض في فوائض النيتروجين والفوسفور في الزراعة أدى إلى انخفاض ترشيح النيتروجين والفوسفور إلى المياه الجوفية والمياه السطحية، وفي تجربة محاكاة هطول الأمطار تم تقييم NO3 المتراكم والرشح في المياه السطحية والجوفية.
أضافوا الأسمدة إلى التربة قبل 10 دقائق من هطول الأمطار ولاحظت زيادة في تركيز NO3 في تدفق السطح وبسرعة انخفض واستقر تدريجياً عند مستوى منخفض خلال الفترة المتبقية من التجارب. ثمانية أيام بعد هطول الأمطار، أفادوا أن التربة احتفظت بنسبة 50,53٪ من إجمالي NO3 المطبق وخلصوا إلى أن NO3 المخلفات بشكل رئيسي موجودة على السطح وفي طبقات التربة السفلية التي قد تؤدي إلى تلوث خطير للمياه السطحية والجوفية.
2 – مدخلات النيتروجين (N) في المياه
الأسمدة هي أهم مصدر لتلوث النتروجين في المياه الجوفية والسطحية. من الأسمدة النيتروجينية المطبقة فى التربة، تستخدم النباتات 50٪ فقط، ويتم فقدان 2٪ – 20٪ من خلال التبخر، ويتفاعل 15٪ – 25٪ مع المركبات العضوية في التربة وأما النسبة المتبقية 2٪ – 10٪ فتخترق المياه السطحية والجوفية.
يوجد النيتروجين في التربة في شكل NO2، NO3 الأمونيوم (NH4 þ) والأمونيا (NH3) والنيتروجين العضوي (عضوي- N). من هذه الأشكال N ، NO3، الأنواع عالية التنقل، بشكل أساسي مسؤولة عن خسائر النيتروجين من التربة من خلال النض. كونها سالبة الشحنة، NO3-N لا ينجذب إلى جزيئات التربة سالبة الشحنة وقابلة للذوبان في الماء؛ يمكنه السفر لمسافات طويلة والدخول بسهولة إلى المياه الجوفية أو المياه السطحية من خلال الصرف أو الترشيح أو تآكل التربة أو الجريان السطحي. توجد علاقة قوية بين مسافة انتقال NO3 وزيادة إنتاجية العوالق النباتية.
اقرأ المزيد: أهمية الأسمدة النتروجينية في نمو أشجار التفاح
تؤثر تفاعلات N والحديد (Fe) على بنية العوالق المجتمع وقد يتسبب في تحفيز الدينوفلاجيلات، وقد لوحظ أن إدراج NO3 إلى المياه السطحية يحدث بشكل رئيسي عن طريق تصريف المياه الجوفية من خلال التدفق الأساسي، لذلك لحماية جودة المياه السطحية من الضروري منع تلوث المياه الجوفية.
تؤدي أنظمة الزراعة وصناعات الأسمدة أيضا دورا مهما في إضافة نفايات المغذيات إلى المياه الجوفية وكذلك إلى السطح اجسام مائية، ولها آثار ضارة للغاية على جودة المياه الفيزيائية والكيميائية والبكتريولوجية خصائص الخور نتيجة تصريف مياه الصرف ذات النوعية الرديئة من شركة الأسمدة.
تظهر خسائر الأسمدة من الأراضي الزراعية تغيرات زمنية ومكانية لاحظ أن الجريان السطحي الكلي النيتروجين (TN) و NO3 -N تظهر ارتباط خطي معنوي. كما لاحظوا أن تطبيق الأسمدة في الربيع و عزز الخريف تركيزات TN وNO3 -N، بينما انخفضت التركيزات بسرعة بعد قيم الذروة في الربيع لكنه انخفض ببطء في الخريف.
لاحظ أيضا أن TN كانت التركيزات الأعلى في الخريف وكانت أعلى في الخريف والشتاء عنها في المواسم الأخرى، بينما كانت NH4 أعلى في الصيف مما كانت عليه في المواسم الأخرى. من ناحية أخرى كانت تركيزات TP أعلى في الصيف وتناقصت تدريجياً في الخريف والشتاء.
باستخدام نهج التوازن الشامل ، درس الكتلة الإجمالية للنتروجين من مصادر مختلفة في كوريا أفادوا أن إجمالي N المدخلات في كوريا كان 1194,5 103 طن N العام نتروجين قُدِّر تصريف المياه في الأنهار بحوالي 408 – 422103 أطنان في العام الأول والتي تضمنت 41٪ من النيتروجين من المناطق الزراعية.
شاهد: إضافة الأسمدة الكيماوية لشتلات المشمش
أن الأنشطة الزراعية تسبب تباينا موسميا كبيرا في NO3 فى المياه الجوفية. لاحظوا زيادة مفاجئة في NO3 كان التحميل في المياه الجوفية بعد تطبيق الأسمدة والمياه الجوفية الضحلة أعلى تلوث لثاني أكسيد النيتروجين NO3. وخلصوا إلى أن نسبة كبيرة من الأسمدة النيتروجينية لم تستخدم من قبل المحاصيل وتم ترشيحها في المياه الجوفية عن طريق الري، مما يتسبب في تلوث المياه الجوفية على المدى الطويل.
تمت القارنة بين تركيز NO3 -N في المياه الجوفية في أنظمة المحاصيل المختلفة مثل محاصيل المرتفعات والمحاصيل المختلطة والموز والأرز. لاحظوا وجود علاقة جيدة بين نظام المحاصيل وNO3 – تركيز النيتروجين في المياه الجوفية. ارتفاع NO3 تركيز –N من المياه الجوفية لوحظ في نظام المحاصيل في المرتفعات الذي أعقبه زراعة المحاصيل المختلطة, كان هناك فرق كبير بين المرتفعات والمحاصيل المختلطة استخدام أراضي الموز والأرز. لكن لم يكن هناك فرق كبير بين الأرز والموز. وبالتالي فإنه يشير إلى أن نظام المحاصيل ولكن ليس المحصول له تأثير كبير على تركيز NO3 -N فى المياه الجوفية.
أظهرت العديد من الدراسات أن رداءة نوعية المياه السطحية في العديد من الأنهار في الصين تُعزى الى تصريف مياه الأسمدة والصناعة مع مياه الصرف الصحي. درس توقيت تطبيق الأسمدة على تركيزات NO3 والفوسفات والأكسجين المذاب في المياه السطحية والجوفية. لاحظوا ذلك قبل التطبيق الأسمدة، NO3 كان المستوى في المياه السطحية في اتجاه مجرى المنطقة المروية 0,0 مجم لتر؛ وصلت إلى 74.1 ملجم لتر بعد ذلك بينما ارتفع مستوى الفوسفات من 1,2 إلى 19,2 ملجم لتر خلال نفس الفترة. مستوى الأكسجين المذاب في قسم المصب منخفضًا جدًا لدعم النباتات والحيوانات. لم يلاحظ أي علاقة بين وقت تطبيق السماد والمياه السطحية من NO3 مستويات -N. لاحظ انخفاض درجة الحموضة وذابت مستوى الأكسجين والقيم الأعلى للطلب الكيميائي للأكسجين والطلب البيولوجي على الأكسجين في المناطق المكتظة بالسكان و تتخللها أنشطة زراعية مكثفة أو التحضر.
3 – مدخلات الفوسفور في المياه
من بين مغذيات التربة يعتبر الفسفور غير متحرك بدرجة عالية ويرتبط بإحكام بجزيئات التربة بأقل ترشيح. P ليس على الفور المتاحة والمصانع تستخدمه بشكل غير فعال، حيث لا تستهلك سوى 5٪ – 10٪ من الكمية المطبقة، من حيث الميزانية العالمية، تراكم الفوسفور في ترب العالم أكبر من إزالته في المحاصيل؛ هذه النتائج في عدم التوازن بين المدخلات والمخرجات P. علاوة على ذلك، يؤدي الاستخدام المتكرر للأسمدة إلى التراكم المفرط في التربة؛ لذلك يتم ترك الكثير من الفوسفور غير المستخدم في التربة.
شاهد: أهمية الأسمدة العضوية والحيوية في نمو شتلات الفاكهة
تشمل مصادر الفوسفور الشائعة الفوسفات الصخري والسماد الطبيعي. اعتبر أن تراكم محتوى الفوسفور في التربة بما يتجاوز 20 مجم / كجم يؤدي إلى زيادة الجريان السطحي للفوسفور والرشح بدلاً من المساهمة في زيادة إنتاج المحاصيل.
4 – الأسمدة الفوسفورية والتغذية
يرتبط P بإحكام بجزيئات التربة؛ لذلك فإن أي عوامل تزيد من تآكل التربة ستزيد أيضا من الجريان السطحي للفوسفور إلى الجداول والأنهار والبحيرات والمناطق الساحلية ويسبب التخثث. يتبع التخثث النمو غير المنضبط للعوالق النباتية وتكاثر الطحالب مما يؤدي إلى استنفاد الأكسجين بسبب تحلل المواد العضوية التي تعرض الحياة المائية للخطر.
يعتبر الفوسفور هو العنصر الأساسي للحد من المغذيات في التخثث وتركيزات منخفضة تتراوح بين 10 و 20 مجم P L 1 كافية لدعم النمو الفاخر للعوالق النباتية والنباتات المائية وتكاثر الطحالب. التعكر هو تحديد بصري صفاء المياه؛ يؤدي النمو المفرط للنباتات المائية ومنتجاتها المتحللة إلى تعكر المياه يبدو غائما أو غامقا أو ملونا مما يمنع تغلغل الضوء إلى الطبقات الأعمق.
النباتات المغمورة التي بالكاد تستقبل أشعة الشمس تموت وتتحلل وتستهلك المزيد من الأكسجين مما يؤدي إلى تفاقم انخفاض مستوى الأكسجين المذاب في الماء. يؤدي الاستنفاد الشديد للأكسجين إلى موت كائنات أخرى أكثر حساسية وتشكيل “مناطق ميتة” كما هو الحال في خليج المكسيك.
شاهد: كيف تؤثر الأسمدة المعدنية في نمو أشجار التفاح؟
المياه عالية التخثث المستخدمة للشرب يمكن أن تتسبب في مشاكل في الطعم والرائحة الكريهة وتحتوي على مواد قابلة للذوبان في الماء و التي يمكن أن تكون ضارة للإنسان والماشية. لاحظوا أن إضافة الفوسفات- PO4-P، حتى أقل من 1 مجم PO4-P L1، زيادة نمو الميكروبات في مياه الشرب الناتجة من المياه السطحية أو الجوفية. تم زيادة نمو الميكروبات حتى تركيز 10 ملغ من PO4-P L 1، ومع ذلك ، فإن المغذيات غير العضوية الأخرى لم تؤثر بشكل كبير على نمو الميكروبات. تؤدي إضافة P إلى أي جسم مائي إلى تسارع أكبر في النمو مقارنة بإضافات N أو أي إضافات أخرى المغذيات. ذكر أن كائنات المياه العذبة تزيد 15 مرة عرضة للتغيرات في مستويات P مقارنة بالتغيرات في N.
5 – الأسمدة العضوية وجودة المياه
تستخدم الأسمدة العضوية على نطاق واسع كتعديل للتربة وتفي بالمتطلبات الغذائية للمحاصيل. فضلاً عن ذلك لتوفير المغذيات ، تحافظ الأسمدة العضوية على تهوية التربة، والرطوبة، وتغذية نمو الكائنات الحية الدقيقة في التربة.
من ناحية أخرى، يحتوي السماد العضوي على القولونيات البرازية، وHMs، والمغذيات التي تدخل المسطحات المائية وتؤدي إلى تدهور جودة المياه وتشكلها تهديدات خطيرة للبيئة والصحة العامة. تستخدم النظم الزراعية السماد العضوي أو الأسمدة كمصدر للنيتروجين وتعتمد معدلات استخدام السماد الطبيعي على متطلبات محصول النيتروجين. لذلك ، فإن الأراضي الزراعية التي يتم استخدامها لسنوات متتالية من السماد الطبيعي أو السماد سوف تتراكم بشكل عام. في المقابل ، تظهر دراسات أخرى انخفاضا في تركيز الفوسفور في أنظمة الإنتاج العضوي، يتواجد النيتروجين والفوسفور في السماد الطبيعي، ويتراكمان في التربة وقد يساهمان في حدوث زيادة NO3 فى مستويات المياه الجوفية وإغناء المياه السطحية بالمغذيات.
لذلك الحقول الزراعية مع استعمالها الأسمدة، تعمل أيضا كمصدر محتمل غير محدد لتلوث المياه، ويمكن أن تؤدي التطبيقات المتتالية للمعدلات العالية من روث الألبان أو حمأة الصرف الصحي إلى زيادة مخاطر تلوث المياه السطحية والجوفية.
شاهد: 7 آليات لـ”الزراعة” لإنتاج “المخصبات الحيوية الزراعية” للحد من استخدام الأسمدة الكيماوية
تم إجراء دراسات مختلفة لاختبار الآثار الضارة لأنواع مختلفة من السماد على معايير جودة المياه. درس تأثير استخدام نفايات الحيوانات على الخصائص البيولوجية والفيزيائية الكيميائية للجريان السطحي المياه باستخدام أحداث محاكاة هطول الأمطار. لاحظوا زيادة كبيرة في تركيزات البكتيريا والمغذيات بعد أحداث محاكاة هطول الأمطار التي يمكن أن تسهم في تلوث المياه. لاحظ أن تطبيق السماد الطبيعي يسبب خسائر مغذية كبيرة في حافة الحقل، إذا حدث هطول الأمطار بعد وقت قصير من التطبيق.
يعتبر روث الدواجن واحدًا من المصادر التي تعزز SOM وتحسن خصوبة التربة، ومن ناحية أخرى قد يكون روث الدواجن بمثابة ملوث خطير وتشكل مخاطر محتملة على جودة المياه السطحية. أن الأسمدة العضوية زادت من المياه القابلة للاستخراج ومحتوى P المتاح حيوياً للتربة. درس تأثيرات الزمن لتطبيق روث الدواجن على تآكل التربة وجودة مياه والجريان السطحي. قاموا بتطبيق الروث في أواخر الخريف، والزرع المسبق، والتسخين المسبق (PH) على 11٪ و8٪ من قطع الأراضي المنحدرة.
أظهر نتائجهم أن استخدام روث الدواجن الطازج بمعدل 4 ميغاغرام هكتار لم يكن له أي تأثير على الجريان السطحي السنوي، ولكنه قلل بشكل كبير من الجريان السطحي من مايو إلى أكتوبر عندما تم تطبيق الروث في مرحلة PH على منحدر بنسبة 11 ٪ مقارنة بمرحلة F على منحدر بنسبة 8 ٪.
سقوط السماد أدت التطبيقات إلى زيادة تركيزات الجريان السطحي السنوية للمغذيات الموزونة بالتدفق بشكل كبير، في حين خفضت معالجة الأس الهيدروجيني فقدان المغذيات والجريان السطحي وفقدان التربة. كما أبلغوا عن زيادة تركيزات البكتريا القولونية في الجريان السطحي بعد السماد الطبيعي. تلعب أحداث هطول الأمطار دورا مهمًا في نقل مسببات الأمراض البشرية من خلال جريان المياه من المواد الصلبة الحيوية المطبقة من الحقول إلى إمدادات المياه السطحية والمياه الجوفية الضحلة.
المواد الصلبة الحيوية (حمأة الصرف الصحي المعالجة)، المنتجات الثانوية لمياه الصرف متاحة بسهولة ومصدر رخيص للمغذيات. يعد استخدام المخلفات الحيوية طريقة فعالة من حيث التكلفة لتعزيز جودة التربة ونمو النبات والتخلص من المعالجة الحمأة الناتجة.
شاهد: كيف تكون احتياجات شجيرات فاكهة الكيوي من الأسمدة المختلفة؟
على الرغم من أن المواد الصلبة الحيوية تعد مصدرا قيما للعناصر الغذائية، إلا أنها تحتوي على محتوى أقل من N وP وK مقارنة بالمواد التجارية الأسمدة. إلى جانب ذلك تحتوي حمأة الصرف الصحي أيضا على HMs غير المرغوب فيه والمواد الكيميائية العضوية ومسببات الأمراض.
تتسبب التربة المعدلة بحمأة الصرف الصحي والمروية بمعدلات عالية من المياه في ترشيح المغذيات ونقلها من خلال عمود التربة إلى طبقات المياه الجوفية الضحلة المحتملة. المغذيات وHMs من خلال الجريان السطحي والرواسب تدخل المسطحات المائية وتعزز نمو الطحالب ويسبب مجموعة واسعة من مشاكل جودة المياه التربة.
لاحظ انخفاضًا في أحجام فقدان المياه والرواسب بسبب الجريان السطحي بعد رش حمأة الصرف الصحي؛ ومع ذلك، تتبع تركيز المعادن في مياه الجريان السطحي وزيادة الرواسب. في دراسة لمدة عامين (سنوات جافة ورطبة) لاحظ تحميل أكبر خلال السنة الرطبة مقارنة بالسنة الجافة، أدى هطول الأمطار خلال السنة الرطبة إلى زيادة التأثير السلبي للجريان السطحي من التربة.
سابعا: تأثير الأسمدة الكيماوية على صحة الإنسان
الأسمدة عبارة عن مزيج من المواد الكيميائية السامة التي يتم امتصاصها في النباتات، مما يؤدي إلى دخول السموم إلى السلسلة الغذائية عن طريق الخضروات والحبوب والمياه التي تخلق تأثيرا صحيا على زيادة وانتشار المياه الملوثة بسرعة قد تحتوي على نسبة عالية مستوى النترات والنتريت، مما يسبب اضطرابات الهيموجلوبين.
تم العثور على المعادن الثقيلة مثل الزئبق والرصاص والكادميوم واليورانيوم في الأسمدة، والتي يمكن أن تسبب اضطرابات في الكلى والرئتين والكبد وتسبب السرطان. أكثر من 29 سمادا شهيرا تم اختبارها إيجابيا لـ22 من المعادن الثقيلة السامة، بما في ذلك الفضة والنيكل والسيلينيوم والثاليوم والفاناديوم، وكلها مرتبطة ارتباطًا مباشرًا بمخاطر صحة الإنسان.
شاهد: «الأسمدة الكيماوية» في ميزان التصنيع والتوزيع والسياسة
يسبب التعرض لنترات الأمونيوم مشاكل صحية أخرى مثل تهيج العين والجلد، مما ينتج عنه إحساس بالحرقان. يمكن أن يؤدي التعرض للاستنشاق إلى تهيج الأنف والحلق والرئتين. يمكن للمرء أيضا أن يعاني من الغثيان والقيء واحمرار الوجه والرقبة والصداع والعصبية وحركات العضلات غير المنضبطة والإغماء والانهيار.
يتداخل كلوريد البوتاسيوم مع النبضات العصبية ويقطع جميع وظائف الجسم تقريبا ويؤثر بشكل أساسي على أداء القلب. يمكن أن يسبب جميع أنواع آلام المعدة والمعدة، والدوخة، والإسهال الدموي، والتشنجات، والصداع، والخلل العقلي، واحمرار أو حكة في جلد العين. يدخل الكادميوم في النهاية إلى الأنسجة البشرية مما يؤدي إلى أمراض مثل التهاب القصبة الهوائية والتهاب الشعب الهوائية والتهاب الرئة والفشل الكلوي وهشاشة العظام وغيرها الكثير. الخس (Latuca sativa L.)، الموجود بكميات كبيرة في بلدان مثل البرازيل ودول أخرى في أمريكا الجنوبية ، يمتص الكادميوم بسهولة بالغة، بمتوسط 870 مجم كغم / كغم.
مع ذلك فإن الإنسان عن طريق الجهاز الهضمي، يمتص فقط حوالي 5٪ من الكادميوم عن طريق الطعام. ومع ذلك، يمكن لأولئك الذين يفتقرون إلى الحديد امتصاص ما يصل إلى 6٪ أكثر. وبالتالي، يمكن أن يكون هذا ضارًا لهم لأن التسمم بالكادميوم، الناتج عن الإفراط في تناوله، يمكن أن يؤدي إلى تلف الكلى والعظام والرئة. “إيتاي إيتاي” (إنه يؤلم – إنه مؤلم، باللغة اليابانية)، الذي اكتشف في اليابان في عام 1912، سببه تسمم الكادميوم، مما يؤدي إلى ألم حاد في المفاصل والعمود الفقري.
للأسمدة الكيماوية تأثير ضئيل على صحة الإنسان مقارنة بالمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب ومبيدات الآفات مع الأخذ في الاعتبار منتجاتها المتحللة في التربة، وبالتالي تهيئ بيولوجيا الجذور لتدمير النظام البيئي للمحاصيل إلى حد قريب قابل للإصلاح.
نعم لديهم تأثير سام على المياه الجوفية من خلال النض، إذا لم يتم تطبيقها وفقًا للوحدة القائمة على اختبار التربة والمحاصيل القائمة على الاستجابة. من حيث المبدأ، يتفق الجميع على أن تأثير استخدام المواد الكيميائية في الزراعة ينتج عنه آثار سلبية طويلة المدى. لا توجد حجة على أن فوائد الأسمدة العضوية في الزراعة تفوق السماد الكيميائي الصناعي بسرعة فائقة. الأسمدة العضوية مفيدة للبيئة. زيادة كفاءة المغذيات ومحتوى المادة العضوية في التربة، وتحسين جودة المنتج وتوفير العديد من الفوائد والمزايا الأخرى للمجتمع ككل.
اقرأ المزيد: باحثون: الأسمدة الحيوية تزيد نمو وعرض أوراق نخيل البلح «الملكابى»
تشير دراسة أجرتها جامعة ويسكونسن إلى أن التركيزات النموذجية للنترات (سماد شائع) ومبيد الآفات في المياه الجوفية قد تضر بالجهاز العصبي والغدد الصماء والجهاز المناعي للأطفال الصغار وتطور الأجنة. علاوة على ذلك ، تم الكشف عن أن المستويات العالية من نترات الصوديوم في المياه الجوفية يمكن أن تسبب سرطان المعدة وسرطان الخصية.
أكبر صحة بشرية تم الإبلاغ عنها فيما يتعلق بالأسمدة الكيماوية كانت المتلازمة الزرقاء الناتجة عن تركيزات عالية من النترات. قد يكون بعض الأفراد المعرضين للإصابة في خطر بسبب تركيزات عالية من البوتاسيوم (ضعف الكلى أو أمراض أخرى، مثل أمراض القلب، ومرض الشريان التاجي، وارتفاع ضغط الدم، والسكري، وقصور الغدة الكظرية، وفرط بوتاسيوم الدم الموجود مسبقا).
إن استخدام الأسمدة العضوية في الزراعة يفيد بشكل كبير كل من المزارعين والمستهلكين والبيئة في نواح كثيرة. يعزز السماد العضوي كلاً من كفاءة المغذيات ومحتوى المواد العضوية في التربة. كما أنه يغذي التربة بمادة طبيعية تقلل من الاعتماد على المدخلات الكيميائية المدمرة وتزيد من خصوبة التربة لنمو النبات. تعمل الأسمدة العضوية أيضًا على تحسين كفاءة استخدام العناصر الغذائية لإنتاج طعام صحي.
اقرأ المزيد: الأسمدة.. المفتاح السحرى لنهضة الزراعة المصرية
ثامنا: الحاجة إلى استخدام الأسمدة العضوية
الأسمدة العضوية هي الأسمدة التي يتم إنتاجها بشكل طبيعي وتحتوي على الكربون (C). الأسمدة هي مواد يمكن إضافتها إلى التربة أو النباتات، من أجل توفير العناصر الغذائية والحفاظ على النمو. تشمل الأسمدة العضوية النموذجية المصادر المعدنية، وجميع نفايات الحيوانات بما في ذلك معالجة اللحوم، والسماد، والملاط، وذرق الطائر، والأسمدة النباتية، مثل السماد العضوي، والمواد الصلبة الحيوية. هناك أيضا طرق سماد حيوية أخرى غير كيميائية تتوافق مع مبادئ الزراعة العضوية، والتي تحدد ما إذا كان من الممكن استخدام السماد في الزراعة العضوية التجارية.
الأسمدة العضوية الرئيسية هي المعادن، والجفت، وفضلات الحيوانات، ومخلفات النباتات من الزراعة، وحمأة الصرف الصحي المعالجة.
1- المعادن: يمكن استخراج المعادن أو المنتجات الأحفورية للنشاط الحيواني ، مثل جريناند (الرواسب البحرية اللاهوائية)، وبعض الأحجار الجيرية (رواسب القشرة الأحفورية)، وبعض الفوسفات الصخري (ذرق الطائر الأحفوري).
إن إضافة الحجر الجيري أو “تجيير” التربة هو وسيلة لرفع الرقم الهيدروجيني سبعة عن طريق زيادة درجة الحموضة في التربة، يمكن تحفيز نمو الميكروبات، مما يؤدي بدوره إلى زيادة العمليات البيولوجية، مما يتيح تدفق العناصر الغذائية بحرية أكبر عبر التربة. عندما تتدفق العناصر الغذائية بحرية فإنها تكون في متناول النباتات بشكل أكبر وبالتالي يمكن أن تزيد من صحة النبات وكتلته. إذا كانت التربة متوازنة بالفعل في درجة الحموضة ، فإن تجيير التربة سيكون غير فعال.
2- الخث: الخث، أو العشب، مادة نباتية متحللة جزئيًا فقط. إنه مصدر للمواد العضوية. التربة التي تحتوي على مستويات عالية من المواد العضوية أقل عرضة للانضغاط ، مما يحسن تهوية التربة وتصريف المياه، وكذلك يساعد في دعم صحة التربة الميكروبية. يُنسب إليه أحيانا باعتباره السماد العضوي الأكثر.
اقرأ المزيد: مواعيد وطرق إضافة الأسمدة الحيوانية والكيماوية لبساتين الفاكهة
3 – مصادر حيوانية: تشتمل المواد من مصادر حيوانية على كل من روث الحيوانات والمخلفات الناتجة عن ذبح الحيوانات. يُشتق السماد من حيوانات الألبان المنتجة للحليب، والدواجن المنتجة للبيض ، والحيوانات التي تربى لإنتاج اللحوم والجلود ، أو الرياضة والترفيه.
السماد هو مورد وفير مع تقديرات لروث الماشية في الولايات المتحدة وحدها تصل إلى ملياري طن سنويا، وللدجاجة الواحدة القدرة على إنتاج قدم مكعبة من السماد كل ستة أشهر. بإضافة السماد إلى المحاصيل فإنه يضيف النيتروجين والبوتاسيوم والفوسفور والكبريت والمغنيسيوم والكالسيوم. بينما يزيد أيضًا من استقرار التربة عن طريق زيادة المواد العضوية ، وزيادة تسرب المياه، فإنه يمكن أن يضيف تنوعًا للبكتيريا ويقلل بمرور الوقت من آثار تآكل التربة.
مع ذلك، هناك روث عضوي وغير عضوي. من أجل اعتبار السماد عضويا، يجب أن يأتي من الماشية العضوية أو من المزارعين العضويين المعتمدين. في حالة عدم توفر السماد العضوي، يُسمح لهم باستخدام السماد غير العضوي طالما أن الحيوانات لديها مساحة للتجول، ولا يتم الاحتفاظ بها في الظلام، ويمتنع المزارعون عن استخدام الأعلاف المعدلة وراثيا.
يمكن أن يسبب السماد الطازج، مشاكل لأنه قد يكون مرتفعا جدا في الأمونيا أو يحتوي على بكتيريا من أمعاء الحيوان. يمكن أن يكون لهذا تأثير سلبي على النباتات حيث يمكن للأمونيا أن تحرق الجذور والميكروبات من أمعاء الحيوان يمكن أن تضر الكائنات الحية الدقيقة في التربة، أو تقتلها أو تلوث المنتجات مثل البكتريا القولونية والسالمونيلا.
هناك أيضا خطر إدخال الأعشاب الضارة، حيث يمكن للبذور أن تمر عبر أمعاء حيوان دون أن يصاب بأذى نسبيا أو يمكن أن تكون هناك بذور في فراش الماشية، والتي غالبا ما تختلط مع الروث، لذلك يجب تحويل السماد إلى سماد جيد والذي سيقتل بشكل مثالي أي بذور أو مسببات الأمراض ويقلل من محتوى الأمونيا.
اقرأ المزيد: لماذا يعتبر السماد العضوي أفضل أنواع الأسمدة للزراعة؟
4- فضلات الدجاج: فضلات الدجاج التي تتكون من روث الدجاج والفراش، عبارة عن سماد عضوي تم اقتراحه ليكون متفوقا في تكييف التربة للحصاد مقارنة بالأسمدة الاصطناعية. يحتوي على معادن مماثلة للأسمدة الأخرى، بينما يحتوي أيضا على كميات ضئيلة من النحاس والزنك والمغنيسيوم والبورون والكلوريد.
اعتمادا على نوع فضلات الدجاج التي تم الحصول عليها ، قد تحتوي على بقايا الطيور. لا ينبغي أن ينتشر هذا النوع من فضلات الدجاج على المحاصيل ، ويمكن أن يشكل خطرًا على رعي الماشية بسبب التسمم الغذائي ، وهو مرض تسببه البكتيريا داخل الطيور المتحللة.
5- روث الخيل: يحتوي روث الخيول على توازن مثالي بين الكربون والنيتروجين للتسميد (30: 1) وهو تعديل تقليدي لتربة الحدائق، ومع ذلك فإن المصادر العضوية الدقيقة أمر بالغ الأهمية لأن العلف (ومواد الفراش) من الحقول المعالجة بعائلة حمض البيكولينيك من مبيدات الأعشاب بما في ذلك أمينوبيراليد، وكلوبيراليد، وبيكلورام يمكن أن تمر عبر الجهاز الهضمي للحصان، البقاء دون تغيير في أكوام السماد والسماد لفترات طويلة.
تؤثر هذه المواد الكيميائية بشكل شائع على البطاطس والطماطم والفاصوليا، مما يتسبب في تشوه النباتات وضعف الغلة أو عدم وجودها. أيضا يمكن اكتشاف دودة الحصان مثل Ivermectin في السماد بمستويات ضارة بالحشرات والكائنات الحية المفيدة لمدة تصل إلى 45 يوما. لا يمكن أن يقتل السماد الملوث النباتات والكائنات الحية فحسب، بل يمكن أن يخلق مشكلات تتعلق بالمسؤولية للمالكين.
6 – البول: من البشر وكذلك الحيوانات، هو سماد: اليوريا في البول هي مركب نيتروجين، والبول يحتوي أيضا على الفوسفور والبوتاسيوم. يحتوي البول البشري عادةً على 3 أضعاف كمية النيتروجين بالمقارنة بالبوتاسيوم، وأكثر من 20 ضعفا من النيتروجين مثل بالمقارنة بالفوسفور. كمية البوتاسيوم في البول متغيرة وتعتمد على كمية البوتاسيوم في النظام الغذائي للشخص. لا يُسمح حاليًا باستخدام البول في أي عمليات زراعية تجارية.
مع ذلك، هناك دراسات جارية أظهرت أن البول في عبوات مخفية لمدة 12 – 16 شهرا تقضي على 99٪ من البكتيريا الضارة، بسبب زيادة محتوى اليوريا وبالتالي درجة الحموضة في الحيوانات عن طريق المنتجات. عندما يتم ذبح أي حيوان، يتم تحويل حوالي 40٪ إلى 60٪ فقط من الحيوانات الحية إلى منتج السوق، مع تصنيف 40٪ إلى 60٪ المتبقية على أنها منتجات ثانوية.
اقرأ المزيد: أضرار زيادة كميات الأسمدة المضافة على أشجار الفاكهة
يمكن تكرير هذه المنتجات الثانوية لذبح الحيوانات، وهي في الغالب غير صالحة للأكل – الدم، والعظام، والريش، والجلود، والحوافر، والقرون، إلى أسمدة زراعية بما في ذلك وجبة الدم، ووجبة العظام، ووجبة السمك، ووجبة الريش.
7- نبات: تشمل الأسمدة العضوية المصنعة السماد ، وحمض الهيوميك ، ومسحوق الحبوب، والأحماض الأمينية ، ومستخلصات الأعشاب البحرية. ومن الأمثلة الأخرى البروتينات الطبيعية المهضومة بالإنزيم. يعتبر تحلل بقايا المحاصيل (السماد الأخضر) من السنوات السابقة مصدرا آخر للخصوبة.
يوفر الكومبوست القليل من العناصر الغذائية للنباتات، ولكنه يوفر استقرار التربة من خلال زيادة المواد العضوية. يساعد الكومبوست الكائنات الحية الدقيقة على التكاثر مما يؤدي بدوره إلى تكسير المواد النباتية المتحللة إلى مغذيات بيولوجية كبيرة متاحة للنبات لاستيعابها بسهولة.
يمكن تحضير وجبات الحبوب من جلوتين الذرة أو البرسيم أو بذور القطن أو فول الصويا. ولكن كسب فول الصويا يوفر النيتروجين والفوسفور. عندما تنتشر في البداية يمكن أن تسبب زيادة في الأمونيا داخل التربة وحرق البذور، يوصى باستخدامها بعد نمو النباتات ، لضمان نجاح المحاصيل.
وجدت دراسات أن الطحالب المستخدمة لالتقاط جريان النيتروجين والفوسفور من الحقول الزراعية لا يمكن أن تمنع تلوث المياه بهذه العناصر الغذائية فحسب، بل يمكن أيضا استخدامها كسماد عضوي. طور العلماء “جهاز تنقية عشب الطحالب” لتقليل جريان المغذيات وزيادة جودة المياه المتدفقة إلى الجداول والأنهار والبحيرات. ووجدوا أن هذه الطحالب الغنية بالمغذيات، بمجرد تجفيفها ، يمكن وضعها على شتلات الخيار والذرة وتؤدي إلى نمو مماثل للنمو الذي شوهد باستخدام الأسمدة الاصطناعية.
8- حمأة مياه الصرف الصحي المعالجة: حمأة الصرف الصحي، والمعروفة أيضا باسم المواد الصلبة الحيوية، هي نفايات سائلة تمت معالجتها وخلطها وتحويلها إلى سماد، وتجفيفها أحيانا حتى يتم اعتبارها آمنة بيولوجيا. كسماد يستخدم بشكل شائع في المحاصيل غير الزراعية مثل زراعة الغابات أو في معالجة التربة.
اقرأ المزيد: أثر بعض الأسمدة المعدنية على نمو أشجار التفاح
يعد استخدام المواد الصلبة الحيوية في الإنتاج الزراعي أقل شيوعا، وقد قرر البرنامج العضوي الوطني التابع لوزارة الزراعة الأمريكية (NOP) أن المواد الصلبة الحيوية غير مسموح بها في إنتاج الأغذية العضوية في الولايات المتحدة؛ في حين أن الحمأة بيولوجية في الأصل (مقابل المعادن)، فإن الحمأة غير مقبولة بسبب تراكم المعادن السامة، والمستحضرات الصيدلانية، والهرمونات، وعوامل أخرى. مع المخاوف بشأن مسببات الأمراض التي ينقلها الإنسان إلى جانب التفضيل المتزايد للمراحيض المتدفقة ومعالجة مياه الصرف الصحي المركزية، وهي سماد عضوي تقليدي يتم معالجته إلى الحد الأدنى.
تاسعا: مزايا وعيوب الأسمدة العضوية
مزايا الأسمدة العضوية
- موازنة النظام البيئي للتربة، ويعزز صحة النبات بشكل طبيعي.
- هناك كل شيء طبيعي.
- لا تتطلب عملية التحلل أي تدخل كيميائي.
- الأسمدة العضوية لا تخل بالتوازن في التربة لأنها لا تترك وراءها أي مركبات صناعية.
- يسلم المغذيات بمعدل بطيء ولكن مستدام.
- أنها تزيد من غلة المحاصيل وتوفر ما يكفي من الغذاء لإطعام عدد كبير من السكان.
اقرأ المزيد: أهمية الأسمدة النيتروجينية في نمو أشجار التفاح
عيوب الأسمدة العضوية
- فهي غالية الثمن.
- NPK يؤثر بشكل مباشر على نمو النبات عن طريق تغذية النبات.
- الاستخدام طويل الأمد يقلل من النشاط الجرثومي ويزعج الرقم الهيدروجيني للتربة.
- مكونات الأسمدة سامة للجلد والجهاز التنفسي.
- الإفراط في استخدام الأسمدة يضر بالنباتات ويقلل من خصوبة التربة.
- يحدث الترشيح وتصل الأسمدة إلى الأنهار مسببة التخثث.
الاستنتاجات
تشير المعلومات الواردة في هذه المقالة إلى أن الأسمدة تساعد على تعزيز قطاع الزراعة، إلا أنها تسبب التلوث فى التربة والمياه، وتحتوي الأسمدة على العناصر الغذائية الحيوية اللازمة لتحسين التربة والنمو السليم لنباتات المحاصيل.
كون الأسمدة تعتبر شديدة الأهمية للزراعة، إلا أنها ضارة بالبيئة والبشر والماشية. بالإضافة إلى معادن العناصر الغذائية، كما أنها تحتوي على ملوثات مختلفة بما في ذلك HMs والنويدات المشعة. تضيف الأسمدة أيضًا المعادن الضارة والسامة والملوثات العضوية ومسببات الأمراض إلى التربة والمياه.
مع ذلك، الأسمدة العضوية أكثر ملاءمة لصحة التربة لأنها تزيد من حالة المغذيات، ومحتوى الرطوبة، والتهوية، والتنوع الميكروبي في التربة، والمواد العضوية. يجب معالجة الأسمدة العضوية بشكل صحيح لجعلها خالية من المعادن غير المرغوب فيها والمواد الكيميائية العضوية، ومسببات الأمراض قبل وضعها على التربة.
تؤدي التطبيقات المتكررة طويلة الأمد للأسمدة إلى تراكم المغذيات في التربة والتي من خلال الترشيح والسطوح الجريان السطحي، يدخل المياه الجوفية وموارد المياه السطحية ويجعل المياه غير مستساغة وضارة للاستهلاك.
على سبيل المثال، P من الحقول الزراعية يدخل المسطحات المائية ويسبب التخثث مما يؤدي إلى تكاثر الطحالب وتدهور جودة المياه. علاوة على ذلك ، تضيف الأسمدة أيضا HMs إلى التربة التي تمتصها النباتات وتدخل السلسلة الغذائية، حيث تؤثر على حياة الإنسان والحيوان. يتم تحويل النيتروجين من الأسمدة النيتروجينية إلى NO3 ويصبح من الملوثات القاتلة عندما تتسرب إلى مصادر المياه الجوفية.
لذلك، للتعامل مع الآثار السلبية للأسمدة وملوثاتها يجب أن يكون البحث المستقبلي موجها للتطوير الأسمدة ذات الحد الأدنى من الملوثات واستكشاف الجرعة المثلى من الأسمدة لمحصول معين، معالجة مياه الصرف الصحي، مراقبة المغذيات، والنماذج الرياضية والوعي العام والتشريعات مع الحد الأدنى من الخسائر البيئة, لا تعني التنمية النمو الاقتصادي فحسب، بل يجب أن تكون مستدامة.
المراجع
Al-Attar L, Al-Qudat M, Shamami K, Ghany BA, and Kanakri S (2012) Case study: heavy metals and fluoride contents in the materials of Syrian phosphate industry and in the vicinity of phosphogypsum piles. Environmental Technology 33: 143–1
An KG (2003) Spatial and temporal variabilities of nutrient limitation based on in situ experiments of nutrient enrichment bioassay. Journal of Environmental Science and Health. Part A,
An KG and Park SS (2002) In situ experimental evidence of phosphorus limitation on algal growth in a lake ecosystem. Journal of Environmental Science and Health. Part A, Toxic/ Hazardous Substances & Environmental Engineering 37: 913–924
Atafar Z, Mesdaghinia A, Nouri J, Homaee M, Yunesian M, Ahmadimoghaddam M, and Mahvi AH (2010) Effect of fertilizer application on soil heavy metal concentration. Environmental Monitoring and Assessment 160: 83–89. https://doi.org/10.1007/s10661-008-0659-x.
Avrahami S, Conrad R, and Braker G (2003) Effect of ammonium concentration on N2O release and on the community structure of ammonia oxidizers and denitrifiers. Applied and Environmental Microbiology 68: 5685–5692.
Baweja P., Kumar S., Kumar G. (2020) Fertilizer and Pesticides: Their impact on Soil Health and Environment. In: Girj B., Varma A. (eds) Soil., Varma Health. Soil Biology, Vol 59. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-44364-115
Becegato VA, Ferreira FJF, and Machado WCP (2008) Concentration of radioactive elements (U, Th and K) derived from phosphatic fertilizers in cultivated soils. Brazilian Archives of Biology and Technology 51: 1255–1266.
Benson NU, Anake WU, and Etesin UM (2014) Trace metals levels in inorganic fertilizers commercially available in Nigeria. Journal of Scientific Research and Reports 3: 610–620.
Brahim A, Mbarek R, Jallouli H, and Trabelsi A (2014) Natural radionuclides analysis of phosphate fertilizers: uranium resources in Tunisian phosphates. International Journal of Advanced Engineering Technology 7: 1392–1401.
Chen C, Gao M, Xie D, and Ni J (2016) Spatial and temporal variations in non-point source losses of nitrogen and phosphorus in a small agricultural catchment in the Three Gorges Region. Environmental Monitoring and Assessment 188: 257.
Chen Y, Shuai J, and Zhang Z (2014) Simulating the impact of watershed management for surface water quality protection: a case study on reducing inorganic nitrogen load at a watershed scale. Ecological Engineering 62: 61–70.
Cheraghi M, Lorestani B, and Merrikhpour H (2012) Investigation of the effects of phosphate fertilizer application on the heavy metal content in agricultural soils with different cultivation patterns. Biological Trace Element Research 145: 87–92.
Chien SH, Collamer DJ, and Gearhart MM (2008) The effect of different ammonical nitrogen sources on soil acidification. Soil Science 173: 544–551.
Marschner P, Crowley D, and Yang CH (2004) Development of specific rhizosphere bacterial communities in relation to plant species, nutrition and soil type. Plant and Soil 261: 199–208.
Milinovi_c J, Luki_c V, Nikoli_c-Mandi_c S, and Stojanovi_c D (2008) Concentrations of heavy metals in NPK fertilizers imported in Serbia. Pesticides and Phytomedicine (Belgrade) 23: 195–200.
Vaca R, Lugo J, Martínez R, Esteller MV, and Zavaleta H (2011) Effects of sewage sludge and sewage sludge compost amendment on soil properties and Zea mays l. Plants (heavy metals, quality and productivity). Revista Internacional de Contaminacion Ambiental 27: 303–311.
Waldrop MP and Firestone MK (2004) Altered utilization patterns of young and old soil C by microorganisms caused by temperature shifts and N additions. Biogeochemistry 67: 235–248.
