د محمد بدوي يكتب: الأسمدة الحيوية (اللقاحات الميكروبية) توفر 50% من إستهلاك السماد الكيماوى

أستاذ علوم الأراضي – معهد بحوث الأراضى والمياه والبيئة – مصر

مدير عام مصنع الإمارات للأسمدة البيولوجية – أبوظبى

 نظرا لمحدودية الأراضى والرقعة الزراعية الخصبة فإن الفلاح يسعى جاهدا لزيادة المحصول وذلك بالإسراف وزيادة المعدعلات والإستهلاك من السماد الكيماوى والمبيدات ظنا منه أن هذه هى الطريقة المثلى لزيادة محصول مزرعته وزيادة الإنتاج ضاربا بالتوصيات السمادية عرض الحائط ولكن بكل أسف هذا سلوك خاطيئ وينطوى على سوء إستعمال للموارد المتاحة له من تربة وسماد وتضييع لأمواله بالإضافة لتلويث التربة والماء والغذاء.

ومن هنا جاء الإهتمام بالمخصبات والأسمدة البيولوجية والتى تعتبر صديقة للبيئة ورخيصة التكاليف ومتاحة فى جميع أنحاء البلاد وإن أهمية إستخدم الأسمدة الحيوية في الزراعة بهدف التقليل من الأسمدة المعدنية، الأمر الذي يؤدي إلى التقليل من تلوث البيئة وتقليل تكلفة الإنتاج وزيادة المحصول من حيث الجودة والكم.

تلوث الغذاء:

نتيجة للإسراف الشديد في إستخدام الأسمدة الكيماوية والمبيدات في الأعوام السابقة ظهرت بوادر تلوث بيئي إمتد أثره إلى الغذاء وذلك بسبب أن طبيعة المبيدات الكيماوية تبقى لمدد طويلة في التربة حتى تتحلل وكذلك الأسمدة الكيماوية تضاف بكميات زائدة عن التوصيات مما تجعل لها طريق إلى الغذاء حتى وصلت إلى حليب الأم مم يسبب خطورة شديدة على الأجيال القادمة. وتم تسجيل العديد من حالات تسمم غذائي وأمراض خطيرة نتيجة لذلك في كثير من بلدان العالم.

الغذاء الصحي:

يُعرّف الغذاء الصحي على أنّه مجموعة متنوعة من الأطعمة التي تزود الجسم بالعناصر الغذائية اللازمة للمحافظة على صحته، وتزويده بالطاقة، بالإضافة إلى توليد شعور جيد لديه، وتشمل هذه العناصر الكربوهيدرات، والبروتينات، والدهون، بالإضافة إلى المعادن، والفيتامينات، والماء. ويساعد إتبّاع نظام غذائي صحي على الوقاية من الإصابة بسوء التغذية بمختلف أشكالها ولا يتأى ذلك إلا بإستخدام أطعمة صحية .

خصوبة التربة:

تعانى الأراضى الرملية والصحراوية العديد من المشاكل التى تسبب إعاقة عملية الإنتاج الزراعى منها على سبيل المثال طبيعة الأراضى الرملية بما تتصف به هذه الأراضى من خشونة القوام و عدم وجود بناء أرضى ثابت و نقص حاد فى معظم العناصر الغذائية وندرة وجود المادة العضوية و عدد الكائنات الدقيقة بها محدود جدا، و نتيجة لهذه الطبيعة الخشنة و هذه المسامية العالية فإنها لاتحتفظ بالمياه و لا بالعناصر السمادية.

ينعكس ذلك على عملية الإنتاج التى أصبحت مكلفة و كذلك فإن الأراضى الجيرية بما تحتويه من نسبة عالية من كربونات الكالسيوم فإن المسامية بها ضئيلة فإذا رويت مثل هذه الأراضى إحتفظت بالماء لفترات طويلة مما يجعل النبات عرضة لأمراض أعفان الجذور و إذا جفت أحدثت تشققات عميقة تسبب تمزق الجذور علاوة على ما تحدثه من رفع قيمة pH مما يؤدى الى تحويل صور معظم العناصر الى الحالة غير الميسرة لإمتصاص النبات و يحدث أعراض النقص ثم الذبول فالموت للنباتات. إذن فهناك مشاكل عديده فى مثل هذه الأراضى. ولذلك فإن العمليات الزراعية بها تختلف عن أراضى الوادى والدلتا من حيث طرق الرى والزراعة وغيرها.

الإتجاهات الحديثة في التسميد الأزوتي والفوسفاتي الآمن في الزراعة في ظل منظومة التنمية المستدامة:

ولقد أكدت الدراسات العلمية والتطبيقية مساوئ التوسع في إستخدام الكيماويات والتي منها الأسمدة الكيماوية نظراً لأن الإسراف في إستخدامها يؤدي إلى إحداث آثار سلبية على البيئة و صحة الإنسان علاوة على أن بعض الأسمدة الكيماوية لها تأثير مباشر على الإضرار بالكائنات الحية الدقيقة المفيدة بالتربة حيث تحدث خلل بالنظام الطبيعي البيولوچي الموجود بالتربة وبالتالي تؤثر تأثيراً سلبياً علي خصوبتها الطبيعية علاوة على تكلفتها الإقتصادية العالية.

ولهذا بدأ الإتجاه إلى ترشيد إستخدام تلك الأسمدة الكيميائية مع التوسع في إستخدام البدائل الآمنة مثل الأسمدة الحيوية والطبيعية وذلك ضمن منظومة جيدة تعرف بالزراعة النظيفة أو داخل برامج التسميد بالزراعات العضوية لما لها من مزايا عديدة تسهم في تحسين الإنتاجية والجودة وإنتاج محصول آمن علاوة على الحفاظ على البيئة.

وكذلك فإن إستخدام الأسمدة الحيوية له مردود إقتصادي عالي من حيث التوفير في تكلفة برامج التسميد ولهذا نركز هنا على أهمية استخدام الأسمدة الحيوية المفيدة للتربة والتي منها الأسمدة الأرضية النيتروجينية الفوسفاتية الحيوية ممتدة المفعول التي تمد النباتات بعنصر النيتروجين ( الآزوت ) والفوسفور والكالسيوم والكبريت والبورون من خلال تقنية بيولوجية عالية الكفاءة تعتمد على  هذه الكائنات الحيوية وهي مرحلة الكمون بفعل التقنيات الحديثة المستخدمة في إنتاجها بصورة جراثيم أو كبسولات وتنشط مرة أخرى عند أضافتها للتربة.

وتستخدم أرضياً قبل أوأثناء الزراعة لجميع الحاصلات البستانية (فاكهة – خضر – نباتات طبية وعطرية) وكذلك للحاصلات الحقلية ومحاصيل العلف.

و من أهم مزايا إستخدم الأسمدة الحيوية في الزراعة:

• التقليل من الأسمدة المعدنية الكيماوية، الأمر الذي يؤدي إلى التقليل من تلوث البيئة وتقليل تكلفة الإنتاج وزيادة المحصول من حيث الجودة والكم.
• يمكن إستخدام بعض أنواع من البكتيريا في المكافحة البيولوجية بحيث تقلل من الإصابة بالأمراض الفطرية وأمراض النيماتودا.
• يمكن إستخدام بعض أنواع من البكتيريا المنتجة للمواد المشجعة لنمو النباتات.
• تقليل تكلفة الإنتاج.
• زيادة خصوبة التربة.
• زيادة المحصول من حيث الجودة والكم.
• إنتاج غذاء صحي وآمن للإنسان والحيوان.
• تنشط نمو الكائنات الحية المفيدة بالتربة حيث يحسن التوازن البيولوجي الطبيعي بالتربة.
• تعمل على تيسير العناصر الصغرى (حديد – زنك – منجنيز – بورون…) بالتربة وكذلك يعمل علي تيسير عنصر الكالسيوم والكبريت والفوسفور بالتربة.
  وهي لها عديد من الفوائد :

أولاً: فوائد الأسمدة الحيوية على مستوى البيئة

تقليل تلوث البيئة ( بمساهمتها في تقليل إستخدام الأسمدة الكيماوية النتراتية والفوسفاتية) وتلافي المشاكل التي قد تحدث أثناء التصنيع ببعض المصانع الكيماوية المنتجة للأسمدة الكيماوية وخصوصاً المصانع التي لا تتب الإشتراطات و الإحتياطات اللازمة لتلافي الأضرار الناتجة أثناء التصنيع.

فمن المعروف أن صناعة الأسمدة الأزوتية الكيماوية ملوثة للبيئة في حالة المصانع التي لا تتبع  الإحتياطات اللازمة لتلافي الغازات المتطايرة أثناء التصنيع وذلك أما من ناتج غازات المصانع المنتجة للأسمدة الازوتية مثل (NO2  , NO) والتي تتفاعل مع طبقة الأوزون الحامية للغلاف الجوى وتحدث بها تآكل مما يضر بالبيئة نظراً لما يحدثه هذا التأكل في تسرب الأشعة الفوق بنفسجية للأرض مع ضوء الشمس.

يؤدي غاز ثاني أكسيد النتروجين في الجو إلي خفض كفأة الرئة وصعوبة التنفس وخصوصاً عند الأطفال كما يزيد من حساسية الرئة للظروف البيئية الأخرى

الإستخدام الغير مرشد للأسمدة الكيماوية النتراتية يؤدي إلى تلوث المياه الجوفية بالنترات وكذلك زيادة مستوى النترات بالثمار أو النباتات مما ينعكس على صحة المواطنين نظراً لإختزال النترات إلى نيتريت بالامعاء وتمتص بالدم وتسبب مرض الزرقة أو نقص الأكسجين بالدم ويؤدي ذلك للإصابة بالهيموجلوبينميا .

خروج أبخرة من الأحماض الكيماوية الخطرة علاوة على أنبعاثات غاز (CO2) ثاني أكسيد الكربون الخطرة وكذلك غاز الفلور أثناء تصنيع الأسمدة الفوسفاتية الكيماوية له أثار خطيرة على البيئة وذلك في حالة المصانع التي لا تتبع الإحتياطات والإشتراطات اللازمة لتلافي هذه الإنبعاثات.

ثانياً : فوائد الأسمدة الحيوية على مستوى النباتات والمحاصيل:

1. تقلل من تراكم النترات والنيتريت بالثمار وأنسجة النباتات مما يحسن من جودة عامل الأمان بها.
2. تقلل من الإصابات الفطرية على النباتات حيث أنه من المعلوم أن زيادة إستخدام الاسمدة الأزوتية تعمل على ضعف أنسجة النباتات وزيادة الغضاضة بها مما يزيد من حساسية إصابتها بالأمراض الفطرية.
3. تقلل من إصابة الجذور بالأعفان نظراً لأن الكائنات الحية تفرز مضادات حيوية تعمل على تقليل الإصابة بالأعفان.
4. تنشط نمو الجذور نظراً لأن الكائنات الدقيقة المفيدة تفرز منشطات نمو طبيعية (أكسينات ومشابهات السيتوكينين) التي تعمل على تنشيط نمو الجذور.

ثالثاً : فوائد الأسمدة الحيوية على مستوى المزارع:

1. توفير في التكلفة النقدية للتسميد مما يجعلها توفر في المدخلات الزراعيـة .
2. توفير في الوقت والجهد المبذول في تعدد جرعات التسـميـد .
3. المحافظة على صحة المزارعين المتعاملين مع الأسمدة الحيوية .
4. زيادة إنتاجية وجودة المحصول .

كل هذا يجعل الأسمدة الحيوية تساهم في التنمية المستدامة.
والمقصود بذلك بأنها أسمدة تحافظ على البيئة وصحة الإنسان المتعامل مع هذه الأسمدة وذلك من خلال تصنيعة أو عند التسميد به وكذلك يعود بالربح الوفير على المزارعين والمتعاملين معه نظراً لتكلفته الإقتصادية المنخفضة مقارنة بالأسمدة الكيماوية الأخرى.

المخصبات الحيوية:

المخصب الحيوى – اللقاح الميكروبى -عبارة عن لقاح ميكروبى من أجناس ميكروبية متنوعة عالية النشاط ويعمل المخصب الحيوى على تشجيع الدور الحيوى بالتربة حيث أنها تمثل البيئة الطبيعية لمعيشة هذة الكائنات الحية حيث أنها تقوم بدور مغذى للتربة والنبات:

ما معنى السماد الحيوى؟

هو أى إضافات من أصل حيوى (سواء أكانت ميكروبات حية أو إفرازاتها) تمد النبات النامى بإحتياجاته الغذائية، تسمى الأسمدة الحيوية أو اللقاحات الحيوية.

و الأسمدة الحيوية تنتج من الكائنات الدقيقة، و ذلك بإختيار الميكروب المطلوب إكثاره فى مزارع ملائمة ثم نقل النمو البكتيرى إلى بيئة سائلة أو يحمل على مادة صلبة (الحامل) و هذا الحامل إما أن يكون بلاك بييت او بودرة تلك أو غيرها من المواد التى لا تؤثر على حيوية اللقاح ومن أهم مميزات هذا المنتج السائل إحتواء الملليمتر منه على حوالى ⁹10 ميكروب أى أنه العبوة التى تكفى فدان بها حوالى مليار خلية من الميكروب والذى يزيد من خصوبة التربة على طول موسم النمو.

أهمية إستخدام الأسمدة الحيوية:

إن إستخدام الأسمدة الكيماوية بصورة عشوائية و بكميات غير محسوبة أدى الى وجود مشاكل لاحصر لها و أصبح هناك إسراف فى إستخدام الأسمدة خاصة النيتروجينية. و هناك أضرار من هذا الإسراف على المصارف المائية و على النبات و على الحيوان و صحة الإنسان.

ومن أهم فوائد إستخدام الأسمدة الحيوية ما يلى:

ترشيد استخدام الأسمدة الكيماوية المكلفة و توفير تكاليف الانتاج:

ولقدأثبتت التطبيقات الصحيحة لنتائج التجارب و الدراسات أن استخدام اللقاحات المكروبية النشطة و المثبتة للنيتروجين تقوم بإختزال نيتروجين الهواء الجوى إلى أمونيا بفعل نظام إنزيمى داخل خلاياها و الذى يقوم بدوره بالإتحاد مع الأحماض العضوية الناتجة من تحلل المادة العضوية مكونا الأحماض الأمينية التى يستفيد منها النبات و هذا لايحدث مطلقا بالنسبة للأسمدة الكيماوية بمفردها. و بالتالى يمكن خفض كمية الأسمدة الكيماوية المضافة. كما أن التسميد الحيوى يزيد من إستفادة النبات من إمتصاص العناصر المغذية.

ومن أمثلة الميكروبات المثبتة للآزوت:

أ‌- بكتريا العقد الجذرية للنباتات البقولية:

وهى بكتريا تابعة لجنس Rhizobium & Bradyrhizobium حيث تقوم مثل هذه البكتريا بتثبيت النيتروجين داخل عقدا جذرية تصنعها هذه البكتريا حيث إنها تخترق خلايا البشرة للشعيرات الجذرية و تعيش معيشة تكافلية (تبادل منفعةSymbiotic) مع جذور النباتات البقولية يقوم النبات بإمداد البكتريا بما تحتاجه من مواد عضوية و تقوم البكتريا بتثبيت نيتروجين الهواء الجوى داخل خلاياها ثم يستفيد منها النبات بعذ ذلك فى صورة أمونيا و أحماض أمينية علاوة على ما تنتجه هذه البكتريا من هرمونات نباتية طبيعية . و قد وجد أن لكل نوع نباتى توجد له سلالة متخصصة من الريزوبيا. و قد أثبتت نتائج البحوث و تطبيقاتها أن لقاح الريزوبيا يثبت من 40 – 115 كجم نيتروجين/ فدان سنويا -تتوقف على نوع النبات البقولى المنزرع و الظروف البيئية السائدة- مما يؤدى الى زيادة الإنتاجية و ترشيدا لإستخدام الأسمدة الكيماوية المضافة. و هذه اللقاحات تستخدم بصورة ناجحة منذ عشرات السنين و أصبح عند المزارع وعى بقيمتها وفائدتها للمحصول و للأرض.

ب- البكتريا المثبتة للآزوت لاتكافليا Asymbiotic:

و هى بكتريا تقوم بتثبيت آزوت الهواء الجوى فى التربة و بصورة حرة حيث تحصل على إحتياجاتها من الأحماض العضوية و الطاقة من نواتج تحلل المواد العضوية بفعل ميكروبات التربة و تنتج الأمونيا و الأحماض الأمينية و من أهم الأجناس المستخدمة فى إنتاج اللقاحات الميكروبية:

• جنس الآزوتوباكتر Azotobacter sp حيث 30- 35 كجم نيتروجين/ فدان سنويا أى ما يعادل 100 كجم سماد نتراتى 33% آزوت.

• جنس آزوسبيريللم Azospirillum spحيث 25- 30 كجم نيتروجين/ فدان سنويا أى ما يعادل 91 كجم سماد نتراتى 33% آزوت.

2. 2. تحويل الفوسفور و العناصر المغذية فى التربة الى صورة صالحة للإستفادة بواسطة النبات:

من المعلوم أن التربة المصرية تميل الى القاعدية أى أن pH لها أعلى من 7 و هذا الوسط القلوى يجعل معظم العناصر المغذية فى صورة غير ميسرة للنبات فمثلا بمجرد إضافة سماد السوبر فوسفات الأحادى الى التربة يتحول الفوسفور فيه من الصورة الأحادية الى الثلاثية غير الذائبة فى الماء الأمر الذى يؤدى الى فقد كميات كبيرة منه فى الأرض و لا علاج له إلا بخفض pH التربة إما بإضافة الأحماض العضوية و المعدنية وهذه الطريقة لها سلبياتها، و إما باضافة ما هو أرخص و أنفع و هو بعض اللقاحات التى تقوم بإفراز الأحماض العضوية بصورة لا تضر التربة أو النبات النامى بل تفيده حيث أنها علاوة على ما تقدم فإن الأحماض المفرزة تساعد على إذابة و تيسير بعض العناصر الهامة مثل البوتاسيوم و الحديد و الزنك و المنجنيز. و من أمثلة هذه البكتريا المذيبة للفوسفات جنس Bcillus megaterium .

3- إنتاج منظمات النمو و الهرمونات النباتية و الأحماض العضوية و الأمينية:

ثبت من التحاليل التى أجريت أن معظم ميكروبات التسميد الحيوى لها قدرة هائلة على إنتاج هرمونات شبيهة بالهرمونات النباتية مثل الجبريلين و الإندولات و السيتو كينين علاوة على ما تفرزه من أحماض عضوية و أمينية وهذه المركبات مجتمعة تعمل على زيادة المجموع الجذرى و بالتالى الخضرى – زيادة مسطح الأوراق- زيادة التفريع- زيادة معدل التزهير و نسبة العقد و تقليل نسبة تساقط الأزهار و زيادة فى حجم الثمار و تحسين صفاتها و جودتها- زيادة معدل استفادة النبات من العناصر الغذائية فى التربة.

4. 4. انتاج الفيتامينات:

حيث تقوم بعض الأجناس الميكروبية أثناء نشاطها بإنتاج مجموعة من الفيتامينات و خاصة مجموعة فيتامين (ب) و بكميات متزنة فيمتصها النبات مما يساعد على زيادة مناعة النبات للإصابة بالأمراض بالإضافة إلى رفع القيمة الغذائية فى المحصول.

5. 5. انتاج المضادات الحيوية:

لبعض الميكروبات القدرة على إفراز مواد عضوية تعمل على إيقاف أو قتل أو تثبيط او تجعل الوسط غير مناسب لنمو الكائن الممرض، و قد تمكن الباحثين بمركز بحوث الصحراء من عزل بعض البكتريا النشطة المستخدمة فى الأسمدة الحيوية و لها القدرة على منع إنتشار فطريات أعفان الجذور.

وسوف نوضح طريقة تثبيت النتروجين الجوى

. يحدث التثبيت الحيوي للنيتروجين (BNF) عندما يتحول النيتروجين الجوي إلى أمونيا عن طريق أنزيمات النيتروجيناز وتفاعل التثبيت الحيوي للنيتروجين هو:

N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2

أهميه اللقاح الحيوي وفوائد إستخدامة :

• الحد من التلوث البيئى.
• ترشيد أستهلاك الآسمدة الكيماوية.
• إعادة التوازن البيولجى بإعادة أقتسام الأرض بين الإنسان والحيوان والنبات.
• زيادة صلاحية العناصر الغذائية وتيسير أمتصاصها.
• إفراز مواد منشطة للنمو.
• تحسين خصائص التربة الفيزيقية والكيماوية والحيوية وبالتالى ينعكس هذا الثأثير على النبات.
• يساعد على زيادة أعداد الكائنات الحية الدقيقة بالتربة مما يزيد من خصوبتها.
• يزيد من مستوى المادة العضوية بالتربة ويعيد بناء التربة التى فقدت خصوبتها .
• إفراز بعض المضادات الحيوية التى تقاوم بعض أمراض النبات.
• تثبيت الآزوت الجوي بالتالي تقليل أستخدام ( ترشيد) الآسمدة المعدنية النيتروجينية.
• إذابة الفوسفات بالأراضي الجيرية وتحويله إلى الصورة الصالحة لتغذية النبات.
• تقوية نمو المجموع الجذري والمجموع الخضري.
• زيادة صلاحية العناصر الغذائية عن طريق تنشيط الميكروبات المتخصصة المستخدمة.

فوائد إستخدام التسميد الحيوي:

• تقليل الاعتماد على الأسمدة الكيميائية.
• تقليل تلوث البيئة.
• يمكن إستخدام بعض أنواع من البكتيريا في المكافحة البيولوجية بحيث تقلل من الإصابة بالأمراض الفطرية وأمراض النيماتودا.
• يمكن إستخدام بعض أنواع من البكتيريا المنتجة للمواد المشجعة لنمو النباتات.
• تقليل تكلفة الفدان.
• زيادة خصوبة التربة.
• زيادة المحصول من حيث الجودة والكم.
• إنتاج غذاء صحي وآمن للإنسان والحيوان.
• التلقيح البكتيري للبقوليات يوفر حوالي 50 – 70% من الإحتياجات الأزوتية المعدنية تبعًا لنوع المحصول.

الجدوى الآقتصادية لإستعمال المخصبات الحيوية:

تفيد الدراسات التى أجريت عن إستخدام المخصبات الحيوية للزراعات المصرية انها سوف تدر عائدا لا يقل مقداره عن مليار و35 مليون جنيها سنويا حيث أن أسعارها زهيدة للغاية مقارنة بأسعار الأسمدة الكيماوية :

• توفير جزء كبير من العناصر الغذائية الهامة للنبات (25% نتروجين+50 % فوسفات).
• زيادة المحصول النهائى كما ونوعا ( 10-20 %) فى محاصيل الحبوب .
• إفراز بعض المضادات الحيوية المقاومة للأمراض وبعض منظمات ) GA+IAA)النمو.
• تقليل السمية فى المنتجات نتيجة تقليل المتبقيات الكيماوية.
• زيادة المواد العضوية بالتربة وبالتالى تحسين خواصها وتحسين إمتصاص الجذور للمياه..
• تحسين خواص التربة الرملية نتيجة إفراز مواد سكرية تعمل على تجميعها .
• زيادة مسطح الجذور وبالتالى معدل الإمتصاص.
• إعادة التوازن الميكروبى للتربة وتنشيط العمليات الحيوية بها.
• الحد من تلوث البيئة والحفاظ على صحة الإنسان والحيوان.
• تخفيض تكاليف الانتاج لرخص ثمنها

وفى المقال القادم سنلقى الضوء على إستجابة المحاصيل للتلقيح الميكروبى وعوامل نجاحها