إعداد أ.د.صبحي فهمي منصور
أستاذ الأراضي بمعهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية
توجد العناصر الغذائية على صور متعددة في بيئة نمو النبات منها ما هو على صورة ميسرة أي صالحة للاستفادة بواسطة النباتات والأخرى غير ميسرة أو غير صالحة، لذلك فيما يلي سنتحدث عن أهم العوامل الطبيعية والكيمائية والبيولوجية الخاصة بالتربة والتي تؤثر على تيسر العناصر الغذائية بالتربة المصرية، وهى:
1ـ درجة حموضة التربة
تؤثر درجة حموضة التربة PH على نشاط الكائنات الحية الدقيقة وعلى انطلاق العناصر الغذائية وتحولها من الصورة الأقل تيسراً إلى الصورة الأكثر تيسراً أو العكس تبعاً لدرجة حموضة التربة وعلاقتها بالعنصر.
كذلك تزداد درجة ذوبان أملاح الكربونات والفوسفات والكبريتات بانخفاض PH التربة. أما ارتفاعه فيؤدى إلى زيادة الصور المؤكسدة للحديد والمنجنيز والنحاس والزنك لتصبح أقل تيسراً للاستفادة بواسطة النبات.
وغالبا ما يزداد معدل امتصاص العناصر الغذائية بواسطة النباتات عند درجات الحموضة المتعادلة كذلك يؤدى الانخفاض الحاد في PH (أقل من 3) إلى الأضرار بخاصية النفاذية الاختيارية للأغشية السيتوبلازمية للجذور.
كذلك تتغير حموضة التربة تبعاً لنوعية الأسمدة التي تضاف إليها فمثلاً إضافة حمض النتريك أو الفوسفوريك وسلفات النشادر ونترات الجير يسبب انخفاض في PH التربة. كذلك يسبب تنفس جذور النبات إلى خروج ثاني أكسيد الكربون الذي يتحد مع الماء مكونا حمض الكربونيك الذي يعمل على خفض PH التربة، بالإضافة إلى ذلك فان خروج الامونيا (NH3) او كبريتور الهيدروجين (H2S ) نتيجة لتحلل المواد العضوية أو تنفس جذور النباتات حيث تتأكسد وتعطي أحماض معدنية هي حامض النتريك أو الكبريتيك وهى تعمل على زيادة حموضة التربة.
من هنا نجد أن الأسمدة التي يكون تفاعلها النهائي في التربة حامضي يكون تأثيرها أفضل وأسرع ويفضل إضافتها للتربة التي ترتفع فيها نسبة القلوية مثل التربة الملحية والتربة الكلسية لكونها لها القابلية على تثبيت معظم العناصر الغذائية
التضاد بين العناصر (التثبيط والتنشيط)
يحدث عند زياده إضافة أحد العناصر في التربة بجوار جذور النبات يمكن أن يؤدي إلى التضاد مع أحد أو بعض العناصر الغذائية الأخرى بسبب تغير في ميزان التربة والذي قد يؤدي إلى إحدى الحالتين:
ـ حدوث تثبيط ومنع لامتصاص بعض العناصر.
ـ حدوث تنشيط وامتصاص بعض العناصر.
في حالة التثبيط يؤدي إلى عدم قدرة امتصاص النبات لهذا العنصر بالرغم من توفره في التربة، مثال ذلك عند زيادة التسميد بالأسمدة الفوسفاتية قد يؤدى إلى خفض إمتصاص عنصر الزنك في الأراضي الفقيرة بعنصر الزنك، بالإضافة إلى أن عنصر الفوسفور عند إضافته للتربة فإنه قد يتفاعل مع عنصر الحديد والزنك والمنجنيز مكوناً مركبات غير قابلة للذوبان مما يؤدي إلى ظهور أعراض نقص هذه العناصر على النبات كما أن زيادة عنصر الفوسفور يؤدي إلى تثبيط عناصر الكالسيوم والبوتاسيوم والزنك والمنجنيز والنحاس، كما يؤدي في نفس الوقت إلى تنشيط امتصاص عنصر الماغنسيوم ومخطط مولدر موضح ذلك:
2ـ ملوحة التربة
تنشأ ملوحة التربة من زيادة الأملاح المعدنية بها وهى تتجمع في الطبقة السطحية وذلك للاسباب الاتية:-
- عند ارتفاع درجة الحرارة.
- نقص كمية مياه الري أو زيادة ملوحته.
- زيادة معدل حدوث عمليتي النتح والبخر.
- ارتفاع مستوى الماء الأرضي.
- إضافة الأسمدة بكميات كبيرة.
تجمع الأملاح في مجال انتشار الجذور يؤدى إلى ارتفاع الضغط الأسموزي لمحلول التربة، وبالتالي يؤدي إلى صعوبة قدرة النبات على امتصاص العناصر الغذائية من محلول التربة خاصة عناصر البوتاسيوم والمغنسيوم والكالسيوم مما يؤدى إلى تدهور واضح في النمو وانخفاض كبير في كمية ونوعية المحصول.
من هنا تعتبر الملوحة عامل غير مباشر في خفض جاهزية امتصاص العناصر الغذائية النباتية وإذا استمر النبات في هذا الوضع بدون علاج أو تدخل فإنها تؤدي إلى خفض الإنتاجية بنسبة كبيرة فكلما زادت نسبة الملوحة قلت الإنتاجية تدريجيا حتي يصل النبات إلى مرحلة لا يستطيع فيها الإنتاج وقد يصل في النهاية إلى موت النبات.
جدول يوضح حدود تحمل النباتات للأملاح
|(ppm) درجات تحمل النبات للملوحة||المحصول|
|ملوحة التربة 1600 / ملوحة الماء1100||الطماطم – الخيار|
|ملوحة التربة 1100/ ملوحة الماء 700||البطاطس|
|ملوحة التربة 1400/ ملوحة الماء 1000||الكنتالوب|
|ملوحة التربة 960 / ملوحة الماء 640||الفلفل|
|ملوحة التربة 1000/ملوحة الماء 700|
الفول البلدي
|ملوحة التربة 3200/ ملوحة الماء2100||فول الصويا|
|ملوحة التربة 4500 / ملوحة الماء 3000||بنجر السكر|
|ملوحة التربة 5100 / ملوحة الماء 3400||الشعير|
|ملوحة التربة 3800 / ملوحة الماء 2500||القمح|
|ملوحة التربة 5000 / ملوحة الماء 3200||القطن|
|ملوحة التربة 1900/ ملوحة الماء 1300||الارز|
|ملوحة التربة 1000 / ملوحة الماء640||البرسيم|
|ملوحة التربة 1000/ ملوحة الماء700||الذرة الشامية|
|ملوحة التربة 640 / ملوحة الماء 500||الفاصوليا|
|ملوحة التربة 750 / ملوحة الماء 500||البصل|
|أشجار الفاكهة|
|ملوحة التربة 1000/ ملوحة الماء 640||العنب – الكمثري – التفاح|
|ملوحة التربة 1000/ ملوحة الماء 700||المشمش – الخوخ – البرتقال – الليمون|
|ملوحة التربة 1150 / ملوحة الماء 750||الجريب فروت|
|ملوحة التربة 1750 / ملوحة الماء 1150||التين – الزيتون – الرمان|
|ملوحة التربة 640 / ملوحة الماء 450||الفراولة|
|ملوحة التربة 2560 / ملوحة الماء 1700||النخيل|
|ملوحة التربة 570 / ملوحة الماء 480|
المانجو
3ـ كربونات الكالسيوم
تحتوى معظم الأراضي المصرية على كربونات الكالسيوم (الجير) بنسب تتراوح بين 1 – 2% في الأراضي الثقيلة القوام، بينما عادة ما تكون أقل من 10% في الأراضي الخفيفة القوام. وزيادة نسبة كربونات الكالسيوم في الأراضي تؤدى إلى:-
1- رفع PH التربة مما تقلل من تيسر معظم العناصر الغذائية للنبات ومثال على ذلك (تحول الفوسفات الأحادي أو الثنائي إلى ثلاثي الكالسيوم وهى صورة أقل ذوبان في الماء – كذلك تحول مركبات العناصر الصغرى الأكثر ذوبانا في التربة إلى صورة الكربونات وهى أقل ذوباناً، وبالتالي أقل استفادة بواسطة النبات).
2- تطاير وفقد الأمونيا من الأسمدة النشادرية، وزيادة كربونات الكالسيوم في الطبقة السطحية يؤدى إلى تكوين قشرة صلبة نتيجة تكرار عمليتي التجفيف والترطيب وهى تؤدى إلى صعوبة نمو النباتات وتهتك جذورها.
4- العوامل المناخية
ـ الظروف المناخية والعوامل الجوية مثل الرياح وارتفاع درجات الحرارة أو انخفاضها عن الحد الملائم والمناسب لنمو النبات قد يؤدي بشكل ملحوظ في خفض قدرة النبات على إمتصاص العناصر الغذائية بالرغم من تيسرها في محلول التربة، وهذا يرجع إلى عدم انتظام العمليات الفسيولوجية الداخلية للنبات نتيجة التغيرات التي تحدث في درجة حرارة الجو المحيط بالنبات وكذلك تعرض التربة المحيطة بالمجموع الجذرى لدرجات حرارة مرتفعة جدا أو منخفضة جدا يؤدي إلى تأثر الجذور وإنخفاض قدرتها على إمتصاص العناصر الغذائية.
ـ جاءت بعض نتائج البحوث بأن انخفاض درجة الحرارة عن الحد المناسب تؤثر بالسلب على امتصاص عنصر الزنك والماغنيسيوم.
5- رطوبة التربة
تعتبر رطوبة التربة من العوامل الهامة والتي تحدد مدى جاهزية وكمية العناصر الغذائية التي يستطيع أن يمتصها النبات من محلول التربة، فزيادة الرطوبة لحد معين حتي يصل إلى السعة التشبعية يساهم بشكل كبير في زيادة ذوبان بعض مركبات العناصر الغذائية، ولكن عند ارتفاع نسبة الرطوبة إلى مستوى أكبر من المطلوب عن القدرة التشبعية في التربة فإن جزء كبير من العناصر الغذائية قد تُفقد من التربة وتُغسل بعيداً عن منطقة المجموع الجذرى، وهذا ما يحدث في الأراضي الغدقة سيئة الصرف حيث تؤثر سلبا في امتصاص العناصر الغذائية كما يحدث مع عنصر الزنك، حيث وجد أنه كلما زاد الجهد الرطوبي كلما قلت نسبة بعض العناصر الغذائية داخل النبات مثل العناصر الغذائية الكبرى النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم.
يمكن تقسيم العوامل المؤثرة علي امتصاص الماء الي:-
أ – عوامل التربة: ان الماء الميسر للنبات هو الماء الذي تحتويه التربة بين السعة الحقلية ونقطة الذبول و تعتمد كمية الماء المتوفرة علي تركيب التربة وعموما تكون هذه الكمية كبيرة في التربة الثقيلة و قليلة في التربة الرملية. والجهد المائي لماء التربة عند السعة الحقلية يساوي سالب 1 / 3 بار تقريبا ويقل هذا الجهد كلما قلت نسبة الماء في التربة وذلك لزيادة شد الماء والتصاقه بحبيبات التربة. ويقل امتصاص الماء كلما قل الماء عن السعة الحقلية.
ب- درجة الحرارة: يلاحظ أن النبات يمتص كمية قليلة من الماء عند درجات حرارة التربة المنخفضة ويرجع ذلك العوامل التالية:
• قلة نمو الجذور وتفرعاتها.
• انخفاض سرعة حركة الماء من التربة الى الجذر.
• زيادة مقاومة الجذور حيث تقل نفاذية أغلفة خلايا الجذور و تزداد لزوجة البرتوبلازم.
• – تزداد لزوجة الماء في درجات الحرارة المنخفضة حيث تصل الضعف عندما تقل درجة الحرارة من 25 مئوية الى الصفر. ويقل امتصاص العناصر والأيونات المختلفة عندما تقل درجة الحرارة فيقل دخول الماء بفرق الأسموزية.
ج– التهوية: تزداد سرعة امتصاص الماء في التربة جيدة الصرف حيث أن قلة تركيز الأكسجين وزيادة تركيز (ثانى اكسيد الكربون) يؤدي الى زيادة مقاومة الجذور لدخول الماء للأسباب التالية:-
- تزداد لزوجة البرتوبلازم وتقل نفاذية الغشاء الخلوي لزيادة تركيز CO2 (ثانى اكسيد الكربون).
- قلة التفرعات الجذرية والنمو الجذري.
- تقل فاعلية الخلايا الجذرية فيقل الضغط الجذري.
- تركيز محلول التربة.
تمتص الجذور الماء نتيجة فرق الجهد بين التربة والجذر. الجهد المائي لماء التربة هو محصلة الجهد الاسموزي لمحلول التربة والجهد الحبيبي الناتج من جذب حبيبات التربة للماء. وعليه فزيادة تركيز محلول التربة تعني قلة الجهد الاسموزي وقلة الجهد المائي الكلي لمحلول التربة وبالتالي قلة حركة الماء باتجاه الجذر وصعوبة امتصاصه. يتوقف الماء عن الدخول إذا تساوي الجهد المائي للتربة مع الجهد المائي للجذر وقد يتحرك الماء من الجذر الي التربة إذا زاد الجهد المائي للجذر عن الجهد المائي للتربة وهذا ما يحدث عند ري النباتات بمحلول ملحي مركز
د- التوصيل المائي للتربة ( التوصيل الهيدروليكي)
تختلف سرعة حركة الماء في التربة باختلاف نوع التربة فالتوصيل الرطوبي للتربة الرملية أقل من التوصيل الرطوبي للتربة الطينية. وتؤثر حركة الماء في التربة علي سرعة إمداد الجذور بالماء من مناطق بعيدة بعد نفاذها من محيط الجذر. وحركة الماء باتجاه الجذور تتم نتيجة فرق الجهد فالجذر يمتص الماء من حبيبات التربة القريبة منه فيقل جهدها المائي فيندفع الماء من مناطق التربة المجاورة ونتيجة لامتصاص الماء من قبل الجذور ومقاومة التربة تنشأ حول الجذر مناطق مدرجة الجهد ذات عمق ويعتمد عمق هذه الطبقه علي سرعة امتصاص الماء والتوصيل الرطوبي للتربة فكلما كان النتح سريعا والتوصيل الرطوبي بطيئا زاد عمق هذه الطبقة وعموما تتاثر عمق هذه الطبقه بعدة عوامل منها:-
أ – عوامل بيئية: تتناسب كمية الماء الممتصة تناسبا طرديا مع كمية الماء المفقودة بالنتح إذا كانت رطوبة التربة عاملا غير محدد. ومن أهم العوامل التى تؤثر علي سرعة النتح، وبالتالي تؤدي دورا هاما في سرعة الامتصاص هي:-
1- شدة الإضاءة. 2- درجة حرارة الهواء.
3- الرطوبة النسبية. 4- سرعة الرياح.
ب – صفات المجموع الجذري:
1- تعمق الجذور وانتشارها: تختلف جذور النباتات اختلافا كبيرا من حيث عدد التفرعات و انتشارها و العمق الذي تصل إليه، حيث تمتص جذور النباتات معظم الماء من أطراف الجذور الحديثة النمو ويقل الامتصاص من مناطق الجذور المتصلبة وتزداد أهمية انتشار الجذور وتعمقها في الأراضي ذات التوصيل الرطوبي المنخفض عنها في ذات التوصيل الرطوبي الجيد.
عندما يقل الماء في إحدى مناطق التربة تمتص الجذور الماء بسرعة من مناطق التربة الرطبة لسد النقص وعموما يمتص الماء من الطبقة السطحية للتربة أولا ثم تدريجيا لاسفل في النباتات الحولية أما في النباتات المعمرة فان امتصاص الماء قد يتم من مناطق مختلفة وللعمق الذي يصل اليه الجذر تأثير كبير في مقاومة النبات للجفاف ففى النباتات ذات الجذور السطحية تتعرض للجفاف حال نفاذ الماء من الطبقة السطحية كما أنها تعاني من الشد بعد أجراء العزق الذي يؤدي الي قطع تفرعات الجذر السطحية.
2- نفاذية الجذر: نظرا لأن الجذور تختلف من حيث التركيب فأنها لابد أن تختلف من حيث النفاذية ولما كانت نفاذية أطراف الجذر أكثر من قاعدته فان المجاميع الجذرية ذات العدد الكبير من الأطراف ذات نفاذية عالية كما تختلف النفاذية باختلاف عمر الجذور والظروف البيئية المحيطة.
3- اختلاف فعالية الجذر: تختلف الجذور في قابلية امتصاصها للأيونات ومقاومتها للظروف البيئية المحيطة وترجع هذه الاختلافات لعوامل وراثية. حيث وجد ان بعض الجذور تكون ذات قابلية عالية لجمع الأيونات من مناطق التربة المختلفة وتجمع الأيونات هذه في الجذر يساعد علي امتصاص الماء النشط ويزيد من فرق الأسموزية بين الجذر ومحلول التربة كما أن الجذور تختلف في مقاومتها للظروف السائدة من حيث تأثرها بسرعة التهوية ودرجات الحرارة غير الملائمة فجذور الصفصاف مثلا يمكنها القيام بفعاليتها المختلفة وهى مغمورة بالماء.
4- صفات المجموع الخضري: كل صفات المجموع الخضري التي تؤدي لزيادة النتح تؤدي الي زيادة سرعة امتصاص الماء حيث أن العمليتين مترابطتين تماما وعموما تزداد سرعة امتصاص الماء كلما زادت نسبة المساحة السطحية للجزء الخضري الي المساحة السطحية للجذور لان المساحة الخضرية تمثل سطح الفقد ومعظم الماء الداخل الي النبات يجد طريقه عبر الجذور.
6ـ المادة العضوية
تصل نسبة المادة العضوية في الأرضي المصرية 1 – 2% وهى تعتبر أحد مصادر امداد النبات بالعناصر الغذائية وتعتبر المادة العضوية ذات قدرة عالية على حفظ وتخزين العناصر الغذائية وتمنع تلك العناصر من الفقد بالغسيل، ووجودها في الأرض يؤدى إلى تكوين مركبات مخلبية مع العناصر الصغرى وهذا يزيد من تيسرها في التربة.
7- نوع النبات
يتأثر مقدار ما يمتصه النبات من العناصر الغذائية من الأرض بعدد من العوامل والتي يمكن تقسيمها إلى:-
ـ عوامل داخلية متعلقة بالنبات نفسه.
ـ وأخرى خارجية تتعلق بالعوامل البيئية التي ينمو فيها النبات.
ـ العوامل الداخلية: تشمل النوع النباتي والتركيب الوراثي ومرحلة نمو النبات وصفات المجموع الجذري من حيث التعمق والانتشار والنفاذية، وكذلك المجموع الخضري من حيث ازدياد النمو وكبر المساحة الورقية، وأيضا هناك بعض العمليات الفسيولوجية التي يقوم بها النبات لها تأثير في قدرة الامتصاص مثل عمليات الأيض والتنفس والنتح .
ـ العوامل الخارجية تشمل نوع العنصر الغذائي وتركيزه ومدى صلاحيته للامتصاص (الصورة الميسرة للعنصر في التربة) ومدى توزيعه حول جذور النبات، وكذلك نوع التربة التي ينمو فيها النبات من حيث التركيب والقوام، أيضا فإن ارتفاع تركيز الأملاح في محلول التربة يؤدي إلى التقليل من قدرة الجذور على امتصاص العناصر الغذائية نظرا لزيادة الأسموزية وحدوث تنافس بين بعض العناصر المتشابهة الشحنات الكهربائية، كذلك فإن درجة حرارة التربة وتركيز أيون الهيدروجين وتهوية التربة ومدى تيسر المحتوى الرطوبي بها، كل هذه العوامل قد تأثر إما سلبًا أو إيجابًا في قدرة النبات على امتصاص العناصر الغذائية من محلول التربة المحيط بالجذور النباتية.
بالإضافة إلى بعض العوامل المناخية المحيطة بالنبات مثل الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة والرطوبة النسبية لها تأثير على عمليات الأيض المرتبطة بالامتصاص الايجابي للعناصر الغذائية، كما تؤثر على معدل النتح الذي بدوره يؤثر في مقدار العناصر الغذائية التي تنتقل بواسطة آلية التدفق الكتلي للأيونات مع حركة الماء خلال الجذور والتي تزيد بزيادة النتح مما يسهل حركة الايونات وانتقالها داخل النبات.