الأسمدة والتسميد وعلاقتها بالتربة والنبات والبيئة

الأسمدة والتسميد وعلاقتها بالتربة والنبات والبيئة

• اعتمدت الزراعة منذ سنين طويلة، ولاتزال منذ بداية القرن الماضي على الأسمدة النيتروجينية بوصفها مواد أساسية لتجهيز التربة بالأمونيا والنترات، والتي يحتاجها النبات للنمو، وقد أدى الإسراف في استخدام الأسمدة الكيميائية إلى ظهور بوادر لمشاكل بيئية تتعلق بالصحة العامة وتلوث التربة والهواء.
• من المعلوم جيداً أن للنباتات احتياجات محددة من العناصر السمادية وما زاد على ذلك يتراكم في النباتات ويشكل مشكلة صحية، وكذلك ما زاد على حاجة النبات يفقد من التربة إلى المجاري المائية (نترات مثلاً)، أو يتطاير في الجو، (أكاسيد نيتروجين) وهذا يمثل مشاكل بيئية خطيرة، وفاقداً اقتصادياً يرفع تكاليف العملية الإنتاجية.

• المخصبات النباتية (الأسمدة) وأهميتها للنبات

المخصبات النباتية: هي مواد طبيعية أو مصنعة تحتوي على عناصر غذائية يحتاج إليها النبات خلال دورة حياته، وبشكل عام هناك نوعان من المخصبات (الأسمدة) وهي:

• الأسمدة المعدنية (الكيميائية) Chemical Fertilizers
• الأسمدة العضوية والحيوية Organic and Biological Fertilizers

وازدادت وتيرة استخدام الأسمدة الكيميائية في العقود الأربعة الأخيرة بهدف زيادة خصوبة التربة ورفع إنتاجيتها من المحاصيل الزراعية، وترتب على ذلك نتائج سلبية أهمها:

• تلوث التربة الزراعية واختلال توازنها المعدني والفيزيائي والبيولوجي.
• تلوث المياه الجوفية.
• تلوث الجو من خلال تطاير الأسمدة نتيجة ارتفاع درجات الحرارة (أكاسيد الأزوت).
• حدوث أضرار جسيمة على صحة الإنسان والحيوان والكائنات الحية على وجه العموم.
• التسبب بخسائر اقتصادية نتيجة الفاقد من الأسمدة الكيميائية، وهذا يرفع من تكاليف العملية الإنتاجية.

لذلك بدأ العلماء بالبحث عن وسائل بديلة للأسمدة الكيميائية لا تسبب تلوث البيئة وتكون آمنة على صحة الإنسان فكان الاتجاه نحو ما يسمى بتكنولوجيا الزراعة الطبيعية Natural Agriculture أو الزراعة العضوية الحيوية Bio-Organic Farming ويستخدم فيها الأسمدة العضوية والكائنات الحية الدقيقة المفيدة من أجل توفير غذاء صحي مع إنتاجية أكثر وجودة عالية، وفي نفس الوقت المحافظة على بيئة نقية ونظيفة.

نظراً لطبيعة الأراضي المستصلحة حديثاً، حيث إن معظمها أراضي رملية أو جيرية أو ملحية، فقد تعددت طرق إضافة الأسمدة وتطورت بدرجة عالية، وذلك للحفاظ على العناصر السمادية من الفقد بالتربة عن طريق الغسيل أو التثبيت على حبيبات التربة، وكذلك لتلافي العوامل الخاصة بالظروف البيئية الصعبة من حرارة شديدة وبرودة التي تحدث تحولات ببعض الأسمدة، والتي قد تؤثر فيها بالفقد أو قلة كفاءتها، علاوة على ندرة المياه المستخدمة في الري، ولهذا يتم الاستعانة بهذه الطرق الحديثة نظراً لما لها من مزايا عديدة، والتي من أهمها الترشيد في استخدام الأسمدة، وكذلك مياه الري، علاوة على أنها توفر الكثير من الجهد والوقت، إلا أنها تحتاج إلى نظم إدارة خاصة ومراعاة العديد من العوامل، والتي سوف يتم سردها في هذا المقال، وسوف يتم التركيز هنا على:

• نظام التسميد مع الري (الرسمدة) Fertigation
• نظام التسميد الورقي Foliar Fertilization

وهما من أكثر النظم المتبعة حالياً بالأراضي الجديدة، وذلك من خلال وضع برامج يعبر بها عن كميات الأسمدة وأنواعها، والتي تضاف في وقت معين من المراحل المختلفة لنمو النباتات للوصول للمحصول الأمثل في الكم والجودة.

ويمكن تلخيص أهمية التسميد على النحو التالي:

• التغلب على نقص المغذيات في التربة.
• ضمان اشتداد النباتات على أعوادها ونموها وتطورها بشكل سليم.
• زيادة المحصول. 

• الأسمدة المعدنية (الكيميائية) Chemical Fertilizers

هي أسمدة مصنعة  أو طبيعية تحتوي على عناصر غذائية يحتاجها النبات خلال فترة نموه، فالأسمدة المعدنية إذا استعملت بشكل عشوائي غير علمي وغير مدروس وأفرط في استخدامها فإنها تصبح مصدر ضرر للبيئة والإنسان والحيوان بشكل مباشر أو غير مباشر من خلال تلوث التربة والهواء والمياه السطحية والجوفية القريبة من سطح التربة، لذلك من الضروري الإلمام بما يتعلق بهذه الأسمدة من خلال معرفة طبيعة ونوعية وكمية وظروف ووقت استخدامها، وإلا سيكون استخدامها ذا مردود عكسي على نمو النبات والإنتاج، إضافة إلى الأضرار الأخرى، لذا يجب أن يكون استعمال الأسمدة المعدنية بشكل مدروس وعلمي وبناءً على حسب التوصية السمادية.

الأسمدة المعدنية (الكيميائية) تعتبر من مستلزمات الإنتاج الأساسية ولا يمكن الاستغناء عنها في أي حال من الأحوال فإنها تساهم في الإنتاج العالمي من الغذاء بأكثر من 50% حسب بعض الإحصائيات.

إن الخطورة أو الضرر الذي ينتج من استخدام الكيميائيات هذا يشير إلى المبيدات الكيميائية وليس الأسمدة، لأن المبيدات الكيميائية تحتوي على عناصر ثقيلة سامة، وهذه بدورها تسبب أمراضاً مستعصية إذا ما حصل لها تركيز في جسم الإنسان، أو المنتجات الزراعية التي يتناولها الإنسان أو الحيوان.

هذا ونظراً لكون الاتجاه حالياً في دولة الإمارات العربية المتحدة هو التحول نحو نظام المزارع العضوية واستخدام مستلزمات الإنتاج العضوية والطبيعية بدلاً من الكيميائية (كالأسمدة والمبيدات) وعلى هذا الأساس سيكون التركيز على المخصبات (الأسمدة) العضوية والحيوية.

إن المخصبات النباتية (الأسمدة) تحتوي على عناصر غذائية يحتاج إليها النبات خلال فترة نموه لإكمال دورة حياته، وأي نقص في أي من العناصر الغذائية التي يحتاج إليها النبات سيؤدي إلى عدم اكتمال نموه بشكله الطبيعي، وبذلك تظهر علامات نقص ذلك العنصر على النبات، وإذا لم يعالج هذا النقص سيؤدي إلى حدوث خلل في طبيعة نمو النبات، وبالتالي انخفاض في الإنتاج، عليه يجب أن تتوفر للنبات العناصر الغذائية التي يحتاج إليها بشكل متكامل ومتوازن للحصول على الإنتاج المطلوب على أن تتوفر عناصر النمو الأخرى.

يحتاج النبات إلى (16) عنصراً غذائياً كحد أدنى لإكمال دورة حياته، وهناك مصادر تشير إلى أن عدد العناصر الغذائية التي يحتاج إليها النبات قد تصل إلى (22) عنصراً، بعض المصادر تبين أن التحليل الكيميائي للنبات أظهر أن النبات يحتوي على أكثر من (50) عنصراً.

وتتكون  العناصر الغذائية الأساسية التي يحتاج إليها النبات من (16) عنصراً وهي كما يلي:

• الهيدروجين (H) والأوكسجين (O) والكربون (C) وهذه العناصر يحصل عليها النبات من الهواء والماء والتربة، تشكل العناصر المذكورة حوالي 97% من الوزن الكلي للنبات على هيئة كربوهيدرات، بروتين، لجنين، دهون، زيوت وماء وكميات قليلة من الأنزيمات والهورمونات والصبغات.

• العناصر الغذائية الرئيسية الكبرى وهي:

النيتروجين (N)، الفوسفور (P)، البوتاسيوم (K) وهذه العناصر يحتاج إليها النبات بكميات أكبر مقارنة بالعناصر الغذائية الأخرى، وهذه تكون حوالي 2% من الوزن الكلي للنبات، يحصل النبات على هذه العناصر من الأسمدة بكافة أنواعها ومن التربة والماء، يدخل النيتروجين في بناء الأنسجة النباتية، فهو يدخل في تمثيل البروتين و(البروتوبلازم) والكلوروفيل وهو ضروري لتكوين الأنزيمات والفيتامينات، ويساهم في زيادة حجم النبات وزيادة المحصول ونمو الجذور، أما الفوسفور فيحتاج إليه النبات في المراحل الأولى من نموه وكذلك خلال فترة التزهير، ويعمل الفوسفور كمنظم لتفاعلات عملية التمثيل الضوئي وتمثيل (البروتوبلازم) وعملية التنفس والتكاثر وتكوين البذور ونضج النبات، بالنسبة إلى البوتاسيوم فهو يعتبر أساسياً في عملية انقسام الخلايا، فهو يوجد بكمية كبيرة نسبياً في البراعم والأوراق والجذور والخلايا حديثة النمو وهو مهم في عملية التنفس وتمثيل الكربون والبروتين ويدخل في عملية نقل وتمثيل الكربوهيدرات، ويزيد من نشاط الإنزيمات وتحسين نوعية الثمار والتقليل من عملية النتح.

إن عملية حقن الأسمدة مع ماء الري بحيث تحتوي على معظم الاحتياجات الغذائية هي أحد النظم الحديثة والمثالية، فهي نموذج أمثل للإضافة، إلا أنه يجب أن يراعى في ذلك النظام نوعية الأسمدة المستخدمة وخواصها والتركيز المستخدم منها ومدى صلاحيتها لهذا النظام من عدمه، فلا بد أن تكون ذات مواصفات خاصة أهمها درجة الذوبان العالية ونوعية السماد من حيث معامل الملوحة والحموضة.

أهم الخصائص الواجب توافرها بالأسمدة المستخدمة في نظام الري مع التسميد:

• ألا تسمح بحدوث ترسيبات داخل شبكات الري.
• آمنة الاستخدام في الحقل.
• ليس لها تأثيرات جانبية ضارة على الأرض والنبات.
• كاملة الذوبان في الماء.
• لا تتفاعل مع المركبات أو الأسمدة الأخرى التي تضاف معها خلال مياه الري.

• أسمدة العناصر الصغرى (حديد – زنك – منغنيز – نحاس – بورون)

يقوم معظم المزارعين بإضافة العناصر الصغرى مثل الحديد – الزنك والمنغنيز على صورة معدنية مثل (كبريتات الحديدوز – كبريتات الزنك – كبريتات المنغنيز) في ماء الري من خلال شبكة الري بالتنقيط، وذلك لرخص ثمن هذه العناصر على الصورة المعدنية، (وهذا من أكبر الأخطاء) التي تتم في هذه المزارع، ولهذا يجب عدم إضافة العناصر الصغرى على صورة معدنية من خلال شبكة الري بالتنقيط، لأن نسبة كبيرة من هذه العناصر ستتحول من صورة صالحة للامتصاص إلى صورة غير صالحة وغير ميسرة للامتصاص، وذلك لتفاعل هذه العناصر مع معقد التربة ويثبت معظمها نظراً لقلوية معظم الأراضي.

لذلك فإن كان لا بد من إضافة هذه العناصر الصغرى من خلال شبكة الري، فيجب أن (تضاف على صورة مخلبية) لتكون الاستفادة منها أكبر، وكما هو معروف فإن الصورة (المخلبية) صورة صالحة وميسرة للامتصاص بواسطة النبات، وذلك لأن المادة الخالبة للعنصر تحفظه من التفاعل مع معقد التربة والتثبيت.

• الأسمدة العضوية والبيولوجية
• الأسمدة العضوية:

للأسمدة العضوية فوائد عديدة منها :

• إنها أسمدة نظيفة غير ملوثة للبيئة ولا تسبب أي أضرار للإنسان أو الحيوان، ويستثنى من ذلك الأسمدة التي تحتوي على عناصر ثقيلة سامة كالأسمدة الناتجة من مخلفات الصرف الصحي الصلبة.
• تجهيز النبات بعناصر غذائية طبيعية وبعض الأنزيمات والأحماض الأمينية والعضوية والسكريات المتعددة ومنظمات نمو وغيرها من المركبات التي تساهم في زيادة الإنتاج.
• زيادة كفاءة استخدام الأسمدة المعدنية وبنفس الوقت يمكن الاستغناء عن استخدام الأسمدة المعدنية إذا ما كانت الأسمدة العضوية تحتوي على عناصر غذائية تسد حاجة النبات، وفي جميع الأحوال استخدام الأسمدة العضوية يؤدي إلى خفض كمية الأسمدة المعدنية المستخدمة.
• تحسين الصفات الفيزيائية والكيميائية والحيوية للتربة.
• زيادة السعة التبادلية للتربة (CEC Cation Exchange Capacity) وبذلك تعتبر مخزناً لحفظ العناصر الغذائية الجاهزة للنبات والمحافظة عليها من الفقد عن طريق الغسل، إضافة إلى أنها تزيد من قابلية التربة للاحتفاظ بالماء.
• المحافظة على النظام الحراري للتربة، حيث إنها تعمل كمنظم حراري لمحيط التربة خلال درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة، وبالتالي خلق ظروف ملائمة لنمو النبات.
• المحافظة على درجة حموضة التربة (pH) ضمن مدى ملائم لنمو النبات وجاهزية العناصر الغذائية وامتصاصها من قبل النبات.
• زيادة أعداد وفعالية الأحياء الدقيقة في التربة.
• تعمل على تغليف العناصر الغذائية، حيث تصبح على شكل معقدات غروية جاهزة للامتصاص من قبل النبات وعدم تثبيتها في التربة.
• تعمل على زيادة تفكك التربة الطينية وتماسك التربة الرملية وفي كلتا الحالتين تحسن من صفات التربة.
• تثبيت التربة والمحافظة عليها من الانجراف المائي والهوائي.

• أهمية وفائدة تخمر (Fermentation) وتحلل الأسمدة العضوية قبل استخدامها:

تهدف عملية تخمر وتحلل المواد العضوية إلى:

• القضاء على المسببات المرضية وبذور الحشائش الموجودة في مثل هذه الأسمدة.
• الحصول على منتج عديم الرائحة ذي محتوى جيد من العناصر الغذائية الجاهزة للامتصاص من قبل النبات.
• أن تكون جاهزة للاستعمال وذات تأثير مباشر في تحسين خواص التربة وزيادة خصوبتها وإنتاجيتها.
• أن تكون أسمدة نظيفة غير ملوثة للبيئة وغير مضرة للإنسان أو الحيوان والتربة.

• مواصفات (الكمبوست) الجيد الناضج:

يتميز (الكمبوست) الجيد الناضج ببعض الصفات أهمها:

• اللون بني غامق.
• الرائحة مقبولة (رائحة التراب المرشوش بالماء).
• القوام إسفنجي.
• لا يزيد وزن المتر المكعب على 650 كجم.
• لا تزيد رطوبة (الكمبوست) على 25%.
• تكون درجة الـ pH أقل من 7.0.
• درجة حرارة (الكمبوست) لا تزيد على 5م أعلى من حرارة الجو.
• النيتروجين الكلي لا يقل عن 1% مع عدم وجود نيتروجين نيتريتي.
• المادة العضوية لا تقل عن 40%.
• نسبة الدوبال من المادة العضوية حوالي 25 – 30%.
• البوتاسيوم الكلي لا يقل عن 1%.
• الفوسفور الكلي لا يقل عن 0.8%.
• نسبة الكربون الى النيتروجين C/N لا تزيد على 20 :1.

فوائد استخدام (الكمبوست) :

• (الكمبوست) مخزن رئيسي للعناصر السمادية الضرورية لنمو النباتات، والمادة العضوية من (الكمبوست) هي المصدر الرئيسي لعنصر النيتروجين في مجال الزراعة العضوية.
• يوفر (الكمبوست) غذاء للكائنات الحية الدقيقة المفيدة وفي مقدمتها بكتريا تثبيت النيتروجين الجوي حرة المعيشة وبكتريا تيسير الفوسفور والبوتاسيوم.
• يوفر (الكمبوست) كائنات حية دقيقة تفرز العديد من المضادات الحيوية التي تساعد على القضاء على الممرضات عند إضافتها للتربة، مما يلعب دوراً في المقاومة الحيوية للآفات.
• يؤدي (الكمبوست) لتحسين الصفات الطبيعية والكيميائية للتربة، وخاصة الدوبال الناتج عنه الذي يزيد من خصوبة التربة.
• توافر (الكمبوست) بالتربة يزيد السعة التبادلية فيرتفع قدرة التربة على الاحتفاظ بالعناصر الغذائية، وعدم فقد مياه الري.
• يؤدي (الكمبوست) لتوافر الأحماض العضوية والإنزيمات وبعض منشطات النمو التي تعمل على التوازن الحيوي بالتربة وتحسين صفات المحاصيل المنزرعة.
• يعمل (الكمبوست) على زيادة السعة التشبعية للماء الميسر، وبالتالي ترطيب سطح التربة الرملية.
• يمكن استخدام (الكمبوست) لتغطية سطح التربة تحت الأشجار لتقليل فقد الماء ولمقاومة الحشائش والآفات المختلفة وتدفئة سطح التربة.

• الأسمدة الحيوية الميكروبية:

وأهمها الكائنات المثبتة للنيتروجين الجوي والميسرة للفوسفور البوتاسيوم وتقع الكائنات المثبتة للنيتروجين الجوي في مجموعتين… المجموعة الأولى، تتعلق بالبكتريا تكافلية المعيشة مع جذور البقوليات، وتقوم بتمثيل النيتروجين الجوي وتثبيته في العقد البكتيرية ومنها بكتريا (الرايزوبيوم) والمجموعة الثانية تتعلق بالكائنات الدقيقة التي تعيش معيشة حرة وتصلح لمعظم الحاصلات النباتية، وهذه الأنواع من بكتريا تثبيت النيتروجين حرة المعيشة تنقسم إلى بكتريا هوائية وأخرى لاهوائية وثالثة محبة للظروف اللاهوائية، وذلك بناءً على النمو وبقاء البكتريا في وجود أو غياب الأكسجين، وأهم أنواع المجموعة الثانية هي بكتريا الأزوتوباكتر المثبتة للنيتروجين وينتج عنها هرمون النيتروجينيز الذي يثبت النيتروجين من الهواء الجوي.

• تعريف السماد الحيوي (Bio-Fertilizer):

هو مستحضرات طبيعية تحتوي على نوع واحد من الكائنات الحية الدقيقة أو على مجموعة متوافقة من الكائنات الحية الدقيقة النافعة وغير المعدلة وراثياً، والتي لا تحتوي على أي مبيدات أو مواد كيميائية ضارة، وبالتالي هو مستحضر آمن من الناحية الصحية، كما أن لها دوراً نشطاً وفعالاً في تحسين خصوبة التربة، وذلك بسبب قدرتها على تحرير العناصر الغذائية بصفة مستمرة، مما يجعلها كافية لتغطية احتياجات النباتات المعاملة بها، وبهذا تساهم في الحد من التلوث البيئي، وهي تعتبر مصادر غذائية رخيصة الثمن بدلاً من الأسمدة الكيميائية.

• مكونات السماد الحيوي :

يتكون السماد الحيوي من كائن حي أو مجموعة من الكائنات الحية المنتجة للمواد التي تساعد في إغناء التربة بالمواد الغذائية والعضوية، بالإضافة إلى المادة الحاملة.

ويمكن وضع المخصبات الحيوية في ثلاث مجموعات على أساس الغرض الذي من أجله يستخدم هذا اللقاح.

الأولى: مثبتات الأزوت.

الثانية: مذيبات الفوسفات.

الثالثة: مذيبات مركبات البوتاسيوم والعناصر الأخرى.

• مما سبق يتضح أنه عند استخدام الأسمدة الكيميائية فإنه يجب اتباع التوصية السمادية لعدم حدوث تلوث في البيئة.
• وعند استخدام الأسمدة العضوية فإنه يجب التأكد من مصدر السماد، والتأكيد على حدوث المعالجة الحرارية للسماد العضوي في مصانع مرخصة من قبل الدولة.
• تعتبر الأسمدة العضوية والبيولوجية المعالجة حرارياً هي أهم مدخلات الزراعة العضوية.
  
  #jhj_agricultural_eng