المغنسيوم ودورة في النبات

وظيفته

تعاظمت أهمية المغنيسيوم مع زراعة النباتات المائية في الستينات (ساكس وكنوب). وهو واحد من مكونات الصبغ الأخضر والكلوروفيل في النباتات. حاجة النباتات للمغنيسيوم لصناعة الكلوروفيل مطلقة. حيث لا يمكن لأي مادة أخرى أن تؤدي هذا الدور مكان المغنيسيوم. نحو 1% إلى 3% من المغنيسيوم في النباتات موجود في الكلوروفيل. بالرغم من ضآلة نسبة المغنيسيوم في الكلوروفيل، إلا أن دوره في تركيب هذه المادة رئيسي. الكلوروفيل مطلوب في عملية التركيب الضوئي، وهي عملية تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية في النباتات. الشكل الكيميائي للطاقة الناتجة من التركيب الضوئي هو مركب معروف بأدينوزين تريفوسفات (Adenosine Triphosphate ATP). والأدينوزين تريفوسفات هو أيضاً نتيجة لتحويلات كيميائية للطاقة ATP أثناء التنفس. والمغنيسيوم مطلوب في عملية التركيب البيولوجية والعملية الأيضية للأدينوزين تريفوسفات ATP ، أثناء عملية التركيب الضوئي أو التنفس. وهو ضروري لتنشيط عدد من هذه الأنزيمات التي تشكل محفزات عضوية في العملية الأيضية للفوسفور وينشط المغنيسيوم عدداً من الأنزيمات في النباتات أكثر من أي مغذٍ آخر. والعديد من هذه الأنزيمات تشارع في عملية الأيض للفوسفور. كما تبرز أهمية المغنيسيوم في تركيب البروتين في النباتات، من خلال دوره بتنشيط الأنزيمات وعملية التركيب البيولوجية للأدينوزين تريفوسفات ATP .

عوارض نقص المغنيسيوم في النباتات

قد يظهر نقص البوتاسيوم في التربة الرملية والحمضية الكثيرة الرشح، حيث تم استنزاف البوتاسيوم. قد ينقص المغنيسيوم في التربة العضوية مع رواسب المرل^(*) ( Marl ) بسبب تنافر الكالسيوم مع المغنيسيوم في عملية الامتصاص من قبل النباتات. التربة ذات محتويات المغنيسيوم المنخفضة والمكلسة بأحجار الكلس قد تصبح فقيرة [بالمغنيسيوم] بسبب هذا التنافر. كما أن التخمير بالأمونيوم والبوتاسيوم يسبب نقص المغنيسيوم بسبب تنافر الكاتيونات. الأعشاب التي تنمو في التربة حيث يكون البوتاسيوم كافٍ بالكاد لنمو المحصول فقط، قد يكون لديها انخفاض تركيز بوتاسيوم في العلف التالي لتطبيقات أسمدة البوتاسيوم السخية. في بعض الحالات، قد لا يحتوي العلف على مغنيسيوم كافٍ لتغذية الدواجن، مما ينتج وضعاً يعرف بتقلص الأعشاب.

^(*) المرل: سماد غني بكربونات الكالسيوم.

المغنيسيوم عنصر متحرك في النباتات. تظهر علامات النقص أولاً على الأوراق القديمة، حيث إن المغنيسيوم قد ينتقل من الأوراق القديمة إلى الأوراق الفتية أو إلى أعضاء التناسل أو التخزين. يظهر هذا النقص على شكل اصفرار في الأوراق القديمة. ويحدث الاصفرار في بداية الأمر بين الأوردة مع لون أخضر باقٍ على طول الأوردة. هذا النمط في التعبير عن النقص يسمى التلطيخ (Blotching) أو التنقيط ( Mottling ) (الشكل ادناه). يصبح لدى الأوراق في أسفل النباتات خطوط متناوبة بين الأصفر والأخضر مع شفرات أوراق خضراء على طول الأوردة وصفراء في الوسط. بعض النباتات (القطن والعنب) قد تظهر لوناً بنفسجياً فوق شفرات الأوراق. وفي مراحل متقدمة من نقص المغنيسيوم، تظهر بعض الأنسجة الميتة مما يجعل العوارض مشابهة لعلامات نقص البوتاسيوم. وعند ظهور هذه العلامات يصعب القيام بعمليات إصلاح متأخرة.

السبب في اصفرار الأوراق هو فقدان الكلوروفيل والبروتين. المغنيسيوم مكون أساسي للكلوروفيل، واصفرار الأوراق يعكس نقص المغنيسيوم في تركيب الكلوروفيل. ويعود السبب الرئيسي لاختفاء الكلوروفيل للتركيب البروتين غير الكافي الذي يتطلب المغنيسيوم. كل الكلوروفيل محجوز بشكل معقد مع البروتينات في الكلوروبلاست. نحو 10 % من المغنيسيوم في النباتات هو في الكلوروبلاست، حيث يكون له دور في التركيب الضوئي وتركيب البروتين. بما أن نحو 3% من المغنيسيوم هو في الكلوروفيل، فإن الجزء الأساسي من المغنيسيوم يساهم في تنشيط الأنزيمات وتركيب البروتين.

شكل ورقة ينقصها المغنيسيوم تظهر وجوداً للطخات خضراء وصفراء أو أنسجة ميتة.

تأثير المغنيسيوم في نمو النباتات ونوعيتها

يؤدي نقص المغنيسيوم بشكل رئيسي لخسارات لا يمكن تعويضها في إنتاج المحاصيل. والأجزاء الخضراء ذات محتويات المغنيسيوم المنخفضة سيكون لها لون ونوعية رديئة. والأعلاف التي تنمو في تربة ينقصها البوتاسيوم قد تحتوي مغنيسيوم غير كافٍ لتغذية حيوانات المزرعة مما يسبب تكزز أعشاب الدواجن.

كميات المغنيسيوم التي تتطلبها المحاصيل

تمتص المحاصيل بين 15 إلى 30 رطلاً من المغنيسيوم في كل فدان في السنة. ويكون تركيز المغنيسيوم في الأوراق نحو % 0.4 على أساس الوزن الجاف. التركيزات الأقل من 0.15 إلى % 0.25 تكون منخفضة جداً لتغذية كافية لمعظم النباتات. قد تكون التركيزات فوق % 1 مستويات سامة وتشير إلى فائض مغنيسيوم في التربة. يكون فائض المغنيسيوم نادراً ولكنه يرتفع في التربة المستمدة من صخور غنية بالمغنيسيوم أو من تسميد مغنيسيوم مفرط. نادراً ما يواجه المزارعون فائضاً ناتجاً من التخمير المفرط، إلا إذا طبقوا تسميدات المغنيسيوم أعلى من المعدلات الزراعية أو إذا استعملوا أحجار كلسية دولومية (غنية بالمغنيسيوم) بشكل متكرر. كما أن تطبيق الأحجار الكلسية أو الجبس قد يساعد على تصحيح مشاكل كثرة المغنيسيوم في التربة.

معظم المغنيسيوم الموجود في التربة هو في المعادن الخام الأولية. وتبلغ محتويات المغنيسيوم في التربة نحو 6000 رطل في الدونم ( 6 بوصات العليا) في المناطق الرطبة ونحو 12000 في المناطق شبه الجافة. يحفظ المغنيسيوم على شكل كاتيونات قابلة للتبادل بالطين.

تركيزات المغنيسيوم في الأسمدة

الطريقة الأكثر اقتصاداً لتوفير المغنيسيوم للمحاصيل هي في تطبيق أحجار كلسية تحتوي المغنيسيوم (جدول التالي). تختلف الأحجار الكلسية في محتويات المغنيسيوم باختلاف مصدر المواد. فكربونات الكالسيوم النقي هي معدن يسمى كالسيت ) Calcite (. والدولوميت هو 1:1 مركب كالسيت وكربونات مغنيسيوم. تكون معظم الأحجار الكلسية مزيجاً من الكالسيت والدولوميت. تسمى هذه الأمزجة بالأصناف المتداخلة أو على وجه الخصوص أحجار كلسية دولومية، وأحجار كلس غنية بالمغنيسيوم وغيرها من التعبيرات.

جدول يبين محتويات المغنيسيوم في الأسمدة والأحجار الكلسية

ينبغي أن يكون المزارع مدركاً لتركيبة الأحجار الكلسية ويقوم بتطبيقها وفقاً لذلك، ويختار أحجار كلسية تحتوي مغنيسيوم، إلا إذا أظهرت اختبارات التربة عدم الحاجة للمغنيسيوم. يجب أن يظهر كيس تعبئة الكلس تركيز المغنيسيوم في الكلس. وينبغي على المزارع أن يطلب تقريراً بالتحليل الكيميائي لحجر الكلس الذي تم شراؤه على شكل كتل.

ينبغي أن يطحن حجر الكلس ليصبح ناعماً ويطبق قبل وقت من زراعة المحصول. الأحجار الكلسية الغنية بالمغنيسيوم تكون أصلب إلى حد ما وأقل قابلية للذوبان من أحجار الكلس الزراعية. ولكن هذه الاختلافات ليست مهمة جداً في الزراعة.

كبريتات المغنيسيوم، وتسمى أيضاً الملح الإنجليزي  (Epsom Salts) MgSO₄-7H2O)) ، تكون قابلة للذوبان بالماء )الجدول السابق(. ويمكن أن ترش على النباتات لتصحيح النقص، حيث إن المغنيسيوم هو عنصر متحرك. نحو ثلث الأونصة من الملح الإنجليزي يمكن أن تذوب في 5 غالونات من الماء وترش على نحو 100 قدم مربع من الأرض أو على الأوراق لترطيبها. كبريتات بوتاسيوم المغنيسيوم هي أيضاً قابلة للذوبان بالماء، ولكنها تستخدم عادة في تسميد التربة. وبتطبيق تعريفات ليبرالية، تعترف بعض المنظمات بكبريتات المغنيسيوم وكبريتات بوتاسيوم المغنيسيوم بأنها مواد عضوية، لكون هذه الأسمدة تظهر في الطبيعة. نادراً ما يستخدم الحجر الصابوني والطلق ( Talc) كأسمدة، لكنها تتوافر في الطبيعة كسيلكات المغنيسيوم وهي لينة، وإذا تم طحنها لتصبح ناعمة ومزجت جيداً مع التربة فإنها تطلق المغنيسيوم بشكل كاف لتغذية المحاصيل التي تنمو.