د محمد بدوي يكتب: عوامل نجاح إستجابة المحاصيل للتلقيح الميكروبى

أستاذ علوم الأراضي – معهد بحوث الأراضى والمياه والبيئة – مصر

مدير عام مصنع الإمارات للأسمدة البيولوجية – أبوظبى

المخصبات الحيوية (الأسمدة البيولوجية – اللقاحات الميكروبية)

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.

طريقة إستخدام الآسمدة الحيوية

1- فى حالة البذور:

• تذاب محتويات الكيس الصغير(صمغ)فى لتر من الماء الدافئ وتقلب جيدا حتى الذوبان .

• تفرد كمية التقاوى اللازمة لزراعة فدان ثم تندى بالمحلول السابق وتقلب جيدا وتترك لمدة ساعة فى مكان بعيد عن الشمس.

• يفتح الكيس وتنثر محتوياتة فوق التقاوى وتقلب جيدا قبل الزراعة مباشرة مع مراعاة رى الآرض بعد الزراعة مباشرة .

• يفضل تكرار الإضافة قبل كل رية وذلك بخلط محتويات الكيس الكبير بالتراب أو الرمل وإضافتة حول النبات نثرا بعد الخربشة ثم التغطية وتروى الآرض مباشرة.

2- فى حالة إضافتة لجذور النباتات:

يراعى غمس جذور النبات فى اللقاح المضاف له ماء أو صب اللقاح الممزوج بالماء الدافىء حول جذور النبات.

 

ما يجب مراعاتة عند إضافة الأسمدة الحيوية:

1. يراعى عند الزراعة في الأراضي الرملية أن يكون الري على فترات متقاربة ويضاف السماد المعدني على دفعات بينما يضاف السماد الحيوى عقب إضافة السماد المعدني بحوالى أسبوع كى لا يؤثر على حيوية اللقاح الميكروبى.
2. يراعى عند إستخدام الري بالتنقيط فى الأراضي الملحية إضافة الأسمدة المعدنية ويضاف المخصب الحيوي مع ماء الرئ فى السمادة.
3. تضاف أثناء إعداد التربة للزراعة حيث تخلط بالطبقة السطحية للتربة جيدا قبل الزراعة بأسبوعين حيث تقوم الميكروبات بتيسير العناصر الغذائية للنبات وتحسين بناء التربة.
4. بالنسبةلاشجار الفاكهة يضاف مع بداية موسم النمو حيث يضاف على العبوة 20 لتر ماء ويقلب جيدا ثم يضاف 1/2 لتر للشجرة الصغيرة- ولتر للأشجار الكبيرة.

• العوامل التى يتوقف عليها نجاح التسميد الحيوى:
• نوع التربة تنشط الكائنات الحية الدقيقة في الارضي العضوية والطميه اكثر من الرمليه
• المادة العضوية تساعد علي زيادة النشاط الحيوي
• زيادة التسميد المعدني يقلل من نشاط الميكروبات إلا ف حاله إرتفاع نسبة الكربون للنتروجين.
• المقننانات المائية زيادة الماء تعمل علي سوء التهويه وبالتالي قلة النشاط الحيوي
• نوع الخدمة زيادة خدمة وحرث الأرض والعزيق يساعد علي النشاط الحيوي وزيادة التهوية
• تركيز الأملاح الذائبة فى مستخلص التربة وماء الري.
• درجة الحراره حيث يقل النشاط الحيوي عند إنخفاض درجة الحرارة
• درجة رطوبة التربه حيث الرطوبه تساعد علي النشاط الحيوي
• إستخدام المبيدات ومعملات التربه بالمبيدات يقلل من النشاط الحيوي

تطبيقات الزراعة الحيوية فى مجال المقاومة الحيوية:

المقاومة الكيماوية بالمبيدات لها دور كبير منذ زمن بعيد فى مقاومة الآفات و الآمراض التى تصيب النبات ولكنها مرتفعة الثمن بالاضافة إلى أنها من أهم أسباب تلوث البيئة التى يعيش فيها الإنسان والحيوان والنبات والحشرات وميكروبات التربة ومن هنا دعت الضرورة إلى إستخدام طرق بديلة للمبيدات الكيماوية مثل المبيدات الحيوية ومن هذة الميكروبات التى تستخدم الأزوتوباكتر والباسلس والتريكودرما وخاصة لأمراض الذبول وأعفان الجذور حيث أن ضرر المبيدات الكيماوية معروف لأن نواتج إختزال النترات إلى نيتريت تتحد مع نواتج تحلل المبيدات وتتكون مركبات النيتروز أمين وهى مطفرة للخلايا ومسببة للسرطان كما أن إستخدام المبيدات الكيماوية يؤثر على بعض العمليات الحيوية الهامة بالتربة مثل التأزت وهى عملية يتحول فيها الآمونيا إلى نيتريت ونترات عن طريق الميكروبات كما تؤثر المبيدات الكيماوية أيضا على بكتريا تثبيت الآزوت الجوي تكافلي كما أن التحلل غير البيولجي للمبيدات يؤدي إلى تراكم نواتج التحلل فى التربة.

كيفية تقييم نجاح التلقيح البكتيري للبقوليات:

بعد حوالي 3 أسابيع إلى شهر من الزراعة يتم خلع النباتات من أماكن مختلفة من الحقل بحرص حتى تكون النباتات بالجذور والعقد الجذرية كاملة ويتم غسيل الجذور وبما عليها من عقد جذرية. وتفحص العقد الجذرية لوجود صبغة الليجهيموجلوبين والتي تدل على الكفاءة العالية لبكتيريا العقد الجذرية في تثبيت أزوت الهواء الجوي وتحوله إلى أونيا تدخل في تكوين بروتين النبات وتؤدي إلى تحسين المحصول من حيث الكمية والجودة ويكون متوسط عدد العقد كافي لإمداد النبات باحتياجاته من النيتروجين حوالي 10 -20 عقدة/ نبات عند عمر النبات من 20 – 30 يوم ويزيد عن ذلك عند تقدم عمر النبات.

ثانيًا: لقاحات الطحالب الخضراء المزرقة للأرز:

يلعب التسميد الحيوي بالطحالب الخضراء المزرقة دورًا هامًا في زيادة محصول الأرز إلى حوالي 30% كما أنه يؤدي إلى زيادة خصوبة التربة لأنه بالإضافة إلى تثبيت أزوت الهواء الجوي فإن هذه الطحالب تفرز فيتامين ب والأكسينات وحمض الأسكوربيك والتي قد تلعب دورًا هامًا في نمو نباتات الأرز. كما أن هذه الطحالب تقوم بعملية التمثيل الضوئي وما ينتج عنها من مواد كربوهيدراتية لازمة للبكتيريا الموجودة في منطقة التربة المحيطة بالجذور. يؤدي تلقيح الأرز بالطحالب الخضراء المزرقة إلى تقليل كميات الأسمدة الأزوتية المعدنية إلى حوالي 25% من الاحتياجات المطلوبة. وتبلغ كمية النيتروجين المثبتة حيويًا بواسطة الطحالب الخضراء المزرقة من 10 – 55 كجم نيتروجين/ هكتار/ السنة.

ثالثًا: التسميد الحيوي للمحاصيل النجيلية:

تقوم أنواع كثيرة من البكتيريا المصاحبة للنباتات النجيلية مثل الأزوسبيريللم والأزوتوباكتر والباسيلس بتثبيت النيتروجين الجوي لا تكافليًا ويؤدي تلقيح القمح والشعير والذرة وبنجر السكر بالأزوتوباكتر أو الأزوسبيريللم إلى زيادة المحصول بحوالي 7 – 15%. ويتم تلقيح التقاوي بلقاحات الميكروبين أو السريالين بمعدل 1 – 3 كيس للفدان حسب ظروف التربة.

وقد اتجهت أنظار العلماء منذ عام 1989 إلى إمكانية تثبيت أزوت الهواء الجوي تكافليًا في محاصيل الحبوب (القمح – الأرز – الذرة) بواسطة بكتيريا الأزوريزوبيا لتوفري 50% من الإحتياجات الأزوتية لهذه المحاصيل. تقوم كثير من البكتيريا بتثبيت النيتروجين الجوي حيويًا وهي حرة بالتربة دون الإعتماد على العائل النباتي (تثبيت الأزوت الجوي لا تكافليًا) هذا بالإضافة إلى تثبيت النيتروجين الجوي حيويًا.

إستجابة المحاصيل النجيلية للتلقيح:

تقوم أنواع كثيرة من البكتيريا المصاحبة للنباتات النجيلية مثل الأزوتوباكتر والأزوسبيريللم والباسيلس بتثبيت النيتروجين الجوي لا تكافليًا. ويؤدي تلقيح القمح والشعير والذرة وبنجر السكر بالأزوتوباكتر أو الأزوسبيريللم إلى زيادة المحصول بحوالي 7– 15%.

رابعًا: التسميد الحيوي بالميكروبات المذيبة للفوسفات:

يعتبر الفوسفور من العناصر الغذائية الأساسية لكل من النبات والميكروبات. ويوجد الفوسفور بالتربة في صورة غير عضوية (مركبات الكالسيوم والحديد والألومنيوم والفلورين) أو عضوية (مركبات الفايتين – الفوسفوليبدات – الأحماض النووية) وتحتوي لقاحات إذابة لا فوسفات على أنواع من البكتيريا مثل سيدوموناس والباسيلس وكذلك أنواع من الفطريات ثمل البنيسيليوم والأسبرجيلس ويكون لها المقدرة على تحويل الفوسفات الغير ذائب في التربة إلى الصورة الذائبة بواسطة إفراز أحماض عضوية مثل الفورميك والخليك والبروبيوتك واللاكتيك. هذه الأحماض تقلل الـ PH مما يساعد على إذابة الفوسفات. كما أنه يمكن أن تتحد بعض الأحماض الهيدروكسيلية مع الكالسيوم أو الحديد مما ينتج عنه إذابة للفوسفات. ويتم تلقيح تقاوي المحاصيل المختلفة بالفوسفورين الأمر الذي يؤدي إلى زيادة في محصول القمح والذرة والبرسيم والأرز بحوالي 5 – 10%.

فطريات الميكوريزا Mycorrhiza:

تعرف الميكوريزا بعلاقة التكافل بين جذور النباتات وميسليوم الفطريات ويوجد نوعان من الميكوريزا:

أكتوميكوريزا Ectomycorrhizae

إندوميكوريزا Endomycorrhizae

وتلعب فطريات الميكوريزا دورًا هامًا في زيادة مساحة سطح الجذور مما يحسن إمتصاص العناصر من التربة وخاصة في حال الأراضي التي تعاني نقصًا في الفوسفور، وتخترق هيفات الأكتوميكريزا المسافة بين خلايا القشرة بالجذر (Intercellular) بينما تدخل هيفات الإندوميكوريزا الخلايا الجذرية Intercellular وتساهم في إمتصاص العناصر بواسطة العائل النباتي. وتتبع الـ VAM – Mycorrhiza – Vesicular – Arbuiscular الإندوميكوريزا ولها تركيبات خاصة تعرف بالـ Vesicular والـArbuiscular والأخيرة تساعد في نقل العناصر من التربة إلى المجموع الجذري. ويعتبر الـ VAM حالة تكافلية إجبارية مع النبات، وحتى الآن لم يمكن الحصول عليها في مزارع نقية.

التسميد الحيوي:

تستخدم الأسمدة الحيوية في كثير من الزراعات الآن لتأثيرها الواضح على زيادة النمو النباتي بالتالي زيادة المحصول وذلك لنشاطها في توفير بعض العناصر الهامة والرئيسية كنتيجة مباشرة لتثبيت النيتروجين الجوي أو إذابة الفوسفات والبوتاسيوم الموجودة في صورة غير ذائبة في الأرض لتجعلها في صورة صالحة ومتاحة للامتصاص بواسطة النباتات، كما ثبت في الآونة الأخيرة مقدرة معظم هذه الميكروبات المستعملة كأسمدة حيوية على إنتاج منشطات النمو مثل الجيريلينات وأندول حامض الخليك وحامض اللاكتيك والسيتوكاينينات وغيرها. كذلك تنتج هذه الكائنات أثناء نموها في الأرض معظم مجموعة فيتامين ب، وكثيرا من الأحماض الأمينية والتي من شأنها تنشيط وتحسين حالة النمو النباتي وكذلك الميكروبات الموجودة في المنطقة المحيطة بالجذور والتي بدورها تقوم بدور إضافي في تحليل المادة العضوية بالأرض وتحويلها إلى صورة صالحة للاستفادة بواسطة النبات.

كما وجد أن لاستخدام هذه الأسمدة دور عظيم الأهمية في زيادة النمو النباتي وتحسينه ألا وهو مقدرة معظم هذه الميكروبات المستخدمة كلقاحات في الأرض على مقاومة الكثير من الأمراض الفطرية التي تصيب النباتات وتقلل المحصول.

وكذلك فإنه يمكن القول أن لاستخدام الأسمدة الحيوية العديد من الفوائد، كتقليل تكاليف الزراعة وتقليل التلوث البيئي بالكيماويات، وذلك لدورها في الحد من استخدام الأسمدة المعدنية، كما تعمل على زيادة النمو النباتي والمحصول النهائي لإفرازها مواداً مشجعة للنمو وكذلك دورها في مقاومة الأمراض النباتية.

أهمية إستخدم الأسمدة الحيوية في الزراعة:

تستخدم 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. 

أولاً: أهمية التسميد الحيوي للبقوليات:

التلقيح البكتيري للبقوليات يوفر حوالي 50 – 70% من الإحتياجات الأزوتية المعدنية تبعًا لنوع المحصول.

التلقيح البكتيري للبقوليات يزيد من خصوبة التربة الزراعية ويحقق محصول عالي من حيث الكمية والجودة.

التلقيح البكتيري للبقوليات يقلل من تلوث البيئة الناتج عن إستخدام الأسمدة الأزوتية المعدنية.

كميات النيتروجين المثبتة حيويًا بواسطة بعض المحاصيل البقولية:

فول الصويا: 25 – 50 كجم نيتروجين/ فدان/ سنة.

برسيم حجازي: 50 – 150 كجم نيتروجين/ فدان/ سنة.

برسيم مسقاوي: 35 – 75 كجم نيتروجين/ فدان/ سنة.

طرق التلقيح:

1- طريقة تلقيح البذور:

ويتم بخلط تقاوي الفدان بحوالي 200 – 300 ملل من محلول الصمغ العربي أو السكر (16%) ثم خلط التقاوي بمحتويات كيس اللقاح ويتم التجانس جيدًا حتى تأخذ كل بذرة نصيبها من اللقاح.

2- تلقيح التربة:

يتم بخلط حوالي 500 جم إلى 1000 جم لقاح بكمية من الرمل أو التربة ثم توزيعها على خطوط الزراعة وفي الأراضي الجديدة يتم خلط المزارع البكتيرية السائلة داخل تانكات مباه الرى.

العوامل الواجب مراعاتها لنجاح التلقيح:

1 – تخزين اللقاح تحت ظروف مناسبة في مكان جيد التهوية وبعيدًا عن حرارة الشمس وبعيدًا عن مخازن المبيدات والأسمدة.

2 – تضاعف كمية اللقاح عند إستخدام المبيد الفطري المناسب.

3 – يجب خلط التقاوي بعيدًا عن الشمس وفي مكان مظلل ولا تتأخر الزراعة عن ساعتين من بداية الخلط.

4 – يجب أن تكون رطوبة التربة مناسبة في حالة الزراعة الحراتي أو الري في يوم الزراعة في حالة الزراعة العفير

5 – عدم الإسراف في إستخدام الأسمدة الأزوتية المعدنية.

كيفية تقييم نجاح التلقيح البكتيري للبقوليات:

بعد حوالي 3 أسابيع إلى شهر من الزراعة يتم خلع النباتات من أماكن مختلفة من الحقل بحرص حتى تكون النباتات بالجذور والعقد الجذرية كاملة ويتم غسيل الجذور وبما عليها من عقد جذرية. وتفحص العقد الجذرية لوجود صبغة الليجهيموجلوبين والتي تدل على الكفاءة العالية لبكتيريا العقد الجذرية في تثبيت أزوت الهواء الجوي وتحوله إلى أمونيا تدخل في تكوين بروتين النبات وتؤدي إلى تحسين المحصول من حيث الكمية والجودة ويكون متوسط عدد العقد كافي لإمداد النبات بإحتياجاته من النيتروجين حوالي 10 -20 عقدة/ نبات عند عمر النبات من 20 – 30 يوم ويزيد عن ذلك عند تقدم عمر النبات.

ثانيًا: لقاحات الطحالب الخضراء المزرقة للأرز:

يلعب التسميد الحيوي بالطحالب الخضراء المزرقة دورًا هامًا في زيادة محصول الأرز إلى حوالي 30% كما أنه يؤدي إلى زيادة خصوبة التربة لأنه بالإضافة إلى تثبيت أزوت الهواء الجوي فإن هذه الطحالب تفرز فيتامين ب والأكسينات وحمض الأسكوربيك والتي قد تلعب دورًا هامًا في نمو نباتات الأرز. كما أن هذه الطحالب تقوم بعملية التمثيل الضوئي وما ينتج عنها من مواد كربوهيدراتية لازمة للبكتيريا الموجودة في منطقة التربة المحيطة بالجذور. يؤدي تلقيح الأرز بالطحالب الخضراء المزرقة إلى تقليل كميات الأسمدة الأزوتية المعدنية إلى حوالي 25% من الاحتياجات المطلوبة. وتبلغ كمية النيتروجين المثبتة حيويًا بواسطة الطحالب الخضراء المزرقة من 10 – 55 كجم نيتروجين/ هكتار/ السنة.

ثالثًا: التسميد الحيوي للمحاصيل النجيلية:

تقوم أنواع كثيرة من البكتيريا المصاحبة للنباتات النجيلية مثل الأزوسبيريللم والأزوتوباكتر والباسيلس بتثبيت النيتروجين الجوي لا تكافليًا ويؤدي تلقيح القمح والشعير والذرة وبنجر السكر بالأزوتوباكتر أو الأزوسبيريللم إلى زيادة المحصول بحوالي 7 – 15%.

وقد إهتم العلماء منذ عام 1989 إلى إمكانية تثبيت أزوت الهواء الجوي تكافليًا في محاصيل الحبوب (القمح – الأرز – الذرة) بواسطة بكتيريا الأزوريزوبيا لتوفير 50% من الإحتياجات الأزوتية لهذه المحاصيل. تقوم كثير من البكتيريا بتثبيت النيتروجين الجوي حيويًا وهي حرة بالتربة دون الإعتماد على العائل النباتي (تثبيت الأزوت الجوي لا تكافليًا) هذا بالإضافة إلى تثبيت النيتروجين الجوي حيويًا. داخل النباتات.

إستجابة المحاصيل النجيلية للتلقيح:

تقوم أنواع كثيرة من البكتيريا المصاحبة للنباتات النجيلية مثل الأزوتوباكتر والأزوسبيريللم والباسيلس بتثبيت النيتروجين الجوي لا تكافليًا. ويؤدي تلقيح القمح والشعير والذرة وبنجر السكر بالأزوتوباكتر أو الأزوسبيريللم إلى زيادة المحصول بحوالي 7– 15%.

رابعًا: التسميد الحيوي بالميكروبات المذيبة للفوسفات:

يعتبر الفوسفور من العناصر الغذائية الأساسية لكل من النبات والميكروبات. ويوجد الفوسفور بالتربة في صورة غير عضوية (مركبات الكالسيوم والحديد والألومنيوم والفلورين) أو عضوية (مركبات الفايتين – الفوسفوليبدات – الأحماض النووية) وتحتوي لقاحات إذابة لا فوسفات على أنواع من البكتيريا مثل سيدوموناس والباسيلس وكذلك أنواع من الفطريات ثمل البنيسيليوم والأسبرجيلس ويكون لها المقدرة على تحويل الفوسفات الغير ذائب في التربة إلى الصورة الذائبة بواسطة إفراز أحماض عضوية مثل الفورميك والخليك والبروبيوتك واللاكتيك. هذه الأحماض تقلل الـ PH مما يساعد على إذابة الفوسفات. كما أنه يمكن أن تتحد بعض الأحماض الهيدروكسيلية مع الكالسيوم أو الحديد مما ينتج عنه إذابة للفوسفات. ويتم تلقيح تقاوي المحاصيل المختلفة بالفوسفورين الأمر الذي يؤدي إلى زيادة في محصول القمح والذرة والبرسيم والأرز بحوالي 5 – 10%.

خطوات إنتاج السماد الحيوى – اللقاح الميكروبى ( نظام الجودة)

يتم إنتاج اللقاح الحيوى أو السماد الحيوى– حيث يتم عزل الميكروب ثم يتم تنقيته ثم قياس نشاط و كفاءة أفضل السلالات الميكروبية المتخصصة فى تثبيت النيتروجين أو إذابة الفوسفور– و إنتاج منظمات النمو و إذابة و تيسير العناصر و إنتاج المضادات الحيوية و إنتاج الفيتامينات و قياس مدى تحملها للحرارة و الجفاف. حيث يتم إنتخاب أقوى السلالات و التى لها أكثر من فائدة و تعمل فى أكثر من إتجاه فتستخدم فى إنتاج اللقاح الحيوى حيث يتم إكثارها معمليا و تحت شروط التعقيم ثم يتم تعبئتها فى صورة سائلة فى عبوات: 1 لتر و 5 لتر و 10 لتر.

فوائد إستخدام التسميد الحيوي:

• تقليل الإعتماد 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 الإنتاج
• زيادة خصوبة التربة.
• زيادة المحصول من حيث الجودة والكمية.
• إنتاج غذاء صحي وآمن للإنسان والحيوان.
• التلقيح البكتيري للبقوليات يوفر حوالي 50 – 70% من الإحتياجات الأزوتية المعدنية تبعًا لنوع المحصول

مميزات إستخدام الأسمدة الحيوية:

مما سبق يتضح جليا نتائج ومميزات إستخدامات الأسمدة الحيوية بأنواعها المختلفة و نلخصها فى التالى:

• ترشيد إستخدام الأسمدة الكيماوية المكلفة و توفير تكاليف الإنتاج.
• تحويل الفوسفور و العناصر المغذية فى التربة الى صورة صالحة للإستفادة بواسطة النبات و إنتاج منظمات النمو و الهرمونات النباتية و الأحماض العضوية و الأمينية علاوة على إنتاج الفيتامينات و المضادات الحيوية و كذلك تحسين صفات التربة الطبيعية و الكيماوية والحيوية.
• الأسمدة الحيوية رخيصة التكاليف و سهلة الإستعمال و آمنة بيئيا.
• الحصول على محصول إقتصادى نظيف خال من الملوثات و يسمح له بالتصدير.
• تعتبر أهم مدخلات الزراعة العضوية.