الأسمدة الحيوية المستخدمة في الزراعة العضوية Biofertilizers

في نهاية القرن التاسع عشر الميلادي أوضح العالم Beijerinck أن العقد الجذرية الموجودة على جذور النباتات البقولية تحتوي على خلايا نوع من البكتيريا تقوم بتثبيت الأزوت الجوي وإمداد النباتات بما تحتاجه من النيتروجين. وفي نهاية القرن العشرين وحتى منتصفه تقدم علم ميكروبيولوجي التربة وتم توضيح وتفسير العمليات الحيوية والكيميائية التي تحدث في التربة وخصوصاً التربة الغنية بالمادة العضوية. وقد وجد أن نشاط الكائنات الحية الدقيقة المفيدة ( من بكتيريا وفطريات وغيرها ) يعتمد على وجود المادة العضوية في التربة وخاصة تلك الكائنات التي تعتمد على الكربون العضوي كمصدر للطاقة ومن أمثلة ذلك البكتيريا المثبتة للأزوت الجوي تحت الظروف الهوائية مثل .Azotobacter sp وكذلك تحت الظروف اللاهوائية مثل Clostridium pasteurianum هذا بالإضافة إلى نشاط الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للأزوت الجوي عن طريق المعاشرة مثل أنواع بكتيريا .Rhizobium sp وهي تعيش معيشة تكافلية مع نباتات العائلة البقولية، كما توجد سلالات أخرى تعيش تكافلياً مع نباتات غير العائلة البقولية.

وجدير بالذكر أن هناك مجموعات من الكائنات الحية الدقيقة تعمل على إذابة وتيسر العناصر الغذائية للنباتات من المركبات والمعادن الحاملة لهذه العناصر مثل عنصري الفوسفور والبوتاسيوم وكذلك العناصر الصغرى ومن هذه الكائنات الحية الدقيقة بعض أنواع بكتيريا : Bacillus, Streptomyces and Mycrohyzae ونشاط مثل هذه الكائنات يعتمد أيضاً بتوفر المادة العضوية.

ومصطلح الأسمدة الحيوية Biofertilizers يمكن أن يطلق على المستحضرات أو الكتلة الحيوية Biomass التي تحتوي على سلالات من الكائنات الحية الدقيقة التي قد يطلق عليها Microbial Inoculants حيث يمكن أن تضاف للتربة بغرض أن تقوم من خلال نشاطها الحيوي بإمداد النباتات ببعض احتياجاتها من العناصر الغذائية.

وبناء عليه يمكن تعريف الأسمدة الحيوية بأنها تحضيرات تحتوي على خلايا كائنات حية دقيقة لسلالات عالية الكفاءة في تثبيت النيتروجين وإذابة الفوسفات أو البوتاسيوم التي تستخدم لإضافتها مع البذور أو التربة بهدف زيادة أعداد هذه الكائنات الدقيقة وإسراع عمليات ميكروبية معينة تزيد من صلاحية العناصر الغذائية للنبات. وتعتبر الأسمدة الحيوية عنصر هام من عناصر تقليل الأضرار الناتجة عن استخدام الأسمدة الكيميائية وهي تعمل على توفير الاحتياجات السمادية للمحاصيل. كما ان كثير من المحاصيل البقولية ترتبط باستخدام الأسمدة (المخصبات) الحيوية وهذا يزيد من كمية البروتينات التي يحتاجها الأنسان وبذلك يتم التوازن في مكونات الغذاء بأقل التكاليف ودون تلوث للبيئة. ويمكن تلخيص الفوائد العامة للأسمدة الحيوية عند استخدامها في الزراعة العضوية في النقاط التالية:

* تعمل على زيادة صلاحية العناصر الغذائية عن طريق تنشيط الميكروبات المتخصصة المستخدمة.

* توفير كمية من الأسمدة المستخدمة في حدود 25 %.

* زيادة صلاحية العناصر الغذائية الأخرى وتيسير امتصاصها.

* إفراز بعض المضادات الحيوية التي تقاوم بعض أمراض النبات.

* إفراز مواد منشطة للنمو.

* تقوية نمو الجذور والمجموع الخضري وبالتالي زيادة المحصول وتحسين جودته.

* الحد من تلوث البيئة.

ويمكن تقسيم الأسمدة الحيوية على أساس نشاطها الحيوي ونوع العناصر الغذائية التي توفرها للنبات إلى:

1. أسمدة حيوية لمعدنة المادة العضوية

Biofertilizers for Mineralization of Organic Matter

تتحلل المادة العضوية الموجودة في التربة أو المضافة إليها بواسطة العديد من الكائنات الحية الدقيقة المتواجدة في التربة، فإذا وجدت هذه الكائنات بأعداد قليلة فإن تحلل المادة العضوية يكون بطيئاً وقد يستغرق فترات زمنية طويلة ولذلك فإننا نقوم بإكثار هذه الكائنات الحية الدقيقة معمليا ثم تضاف للتربة أو تلقح بها. ومن المعروف أن الجزء الأكبر من المادة العضوية يتكون من السليلوز يليه الهيميسيلولوز واللجنين التي تتحلل ببطء بالمقارنة مع المكونات الأخرى مثل: الكربوهيدرات والبروتينات والأحماض الأمينية والدهون وما إلى ذلك. ومن الكائنات الحية الدقيقة التي تستخدم لهذا الغرض أنواع خاصة من الفطريات والأكتينوميسيس والبكتيريا، ومن أهمها فطريات:

Trichoderma viride, Aspergillus niger, Triuchurus spiralis and Paecilomyces fusisporu

وكذلك البكتيريا من جنس Cellulomonas، وجنس Cytophaga

2. أسمدة حيوية لإمداد النبات بالنيتروجين

Nitrogen Fixing Biofertilizers

يوجد العديد من الكائنات الحية الدقيقة (بكتيريا - فطريات - طحالب) التي يمكنها أن تقوم بتثبيت الأزوت الجوي إما أثناء نموها تكافلياً مع أحد النباتات الراقية أو أثناء معيشتها حرة بالتربة أي أنها تعيش معيشة لا تكافلية، وتستخدم كلتا المجموعتين في تحضير الأسمدة أو المخصبات الحيوية التي تستخدم في الزراعة العضوية ويمكن تقسيم الأسمدة الحيوية التي تقوم بإمداد النبات بالنيتروجين إلى أسمدة حيوية تكافلية وأسمدة حيوية لا تكافلية كما يلي:

* أسمدة حيوية تكافلية Symbiotic Biofertilizers

وهنا يتم إنتاج هذه الأسمدة من أحياء دقيقة تعيش معيشة تكافلية (بمعنى تعاونية) مع جذور أحد النباتات حيث تقوم هذه الكائنات الحية الدقيقة بإمداد النباتات ببعض العناصر الغذائية مع أخذ احتياجاتها الغذائية وخصوصا الكربون من النبات، أي أنه يحدث تبادل منفعة بين كائنين مختلفين يعيشان مع بعضهما هما أحد الكائنات الحية الدقيقة والنبات، وهذا يعني أن هاذين الكائنين يكفل أحدهما الآخر ولذلك يطلق عليهما الكائنين المتكافلين أي Symbionts، ومن أمثلة الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة في ذلك ما يلي:

بكتيريا العقد الجذرية

لقد عرف منذ القديم أهمية المحاصيل البقولية في زيادة خصوبة التربة الزراعية وكذلك الدور الذي تقوم به بكتيريا العقد الجذرية في تثبيت الأزوت الجوي تكافلياً بواسطة عدة أجناس من بكتيريا العقد الجذرية مثل:

Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium and Sinorhizo- bium spp.

حيث تعيش هذه البكتيريا معيشة تعاونية مع نباتات العائلة البقولية فتكون على جذور نباتات هذه العائلة عقداً جذرية تقوم بتثبيت النيتروجين الجوي (تقوم بتثبيت من 50 - 100 كجم نيتروجين/ هكتار) داخل العقد ثم توصيله إلى النبات مقابل حصول هذه البكتيريا من عوائلها النباتية على بقية العناصر الغذائية اللازمة لنموها وتكاثرها. ويتم إكثار سلالات خاصة من بكتيريا العقد الجذرية لتلقيح النباتات بها لتحسين وزيادة المحاصيل البقولية وكذلك المحصول الذي يليه وبذلك يمكن الاستغناء عن الأسمدة النيتروجينية في تسميد هذه النباتات أو التقليل منها. ويتوقف نوع البكتيريا المستخدمة في التلقيح على نوع النباتات النامية، وفيما يلي أمثلة لبعض أنواع من بكتيريا العقد الجذرية والنباتات التي تستخدم عليها:

* استخدام النوع Rhizobium meliloti على نباتات البرسيم الحجازي والحلبة.

* استخدام النوع Rhizobium trifolii على نباتات البرسيم العادي.

* استخدام النوع Rhizobium leguminosarum على نباتات البسلة والعدس والفول البلدي.

* استخدام النوع Rhizobium phaseoli على نباتات الفاصوليا.

* استخدام النوع Bradyrhizobium japonicum على نباتات فول الصويا.

* استخدام النوع .Sinorhizobium spp على نباتات السيسبانيا .Sesbania rostorata.

الفرنكيا Frankia

جنس الفرنكيا Frankia من أجناس الأكتينوميسيتس Actinomycetes التي تقوم بتثبيت النيتروجين الجوي في العقد الجذرية التي تكونها على جذور عديد من أنواع الأشجار والشجيرات غير البقولية وهناك ما يقرب من 120 نوعاً نباتياً من الأشجار والشجيرات تعيش معها هذه البكتيريا معيشة تكافلية ومن أمثلة أجناس هذه النباتات ما يلي Alnus, Casuarina, Ceanothus, Eleagnus Myrica, Hippophae and Purshia, وتستخدم بعض سلالات من جنس الفرنكيا لتلقيح بعض أشجار الغابات، ومثال ذلك استخدام بكتيريا Frankia casuarina لتلقيح شتلات أشجار الكازوارينا وهي من الأشجار التي تستخدم كمصدات رياح علي نطاق واسع.

وجدير بالذكر أن أنظمة تثبيت النيتروجين غير البقولية ذات أهمية زراعية متواضعة، وقد وجد أن تثبيت النيتروجين من هذه كاسيات البذور يختلف ويعتمد بشكل كبير على نوع التربة والظروف المناخية وعمر النبات. وقد ذكر (2006) Gaur أن تثبيت النيتروجين كان في نطاق 12-200/ كجم / هكتار / سنة بالنسبة للأنواع من جنس Alnus 179-27 كجم / هكتار / سنة بالنسبة للأنواع من جنس Hippophae، بينما كان حوالي 58 كجم / هكتار / سنة بالنسبة للأنواع من جنس Casuarina، 60 كجم / هكتار/ سنة بالنسبة للأنواع من جنس Ceanothus بينما كان يتم تثبيت النيتروجين بمقدار 10 كجم/ هكتار/ سنة بالنسبة للأنواع من جنس Myrica.

* أسمدة حيوية لا تكافلية Non-symbiotic Biofertilizers

هناك مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة اللاتكافلية، حيث تعيش حرة في التربة وتستطيع أن تنمو وتنشط وتتكاثر بالتربة وتقوم بتثبيت الأزوت الجوي وبناء خلايا غنية بالنيتروجين العضوي، وبالتالي تزداد الكتلة الحيوية لهذه الكائنات الحية وعند موتها وتحللها يحدث معدنة للنيتروجين العضوي بواسطة كائنات أخرى وتنطلق الأمونيا التي يستفيد منها النبات. ومن أهم الأمثلة لهذه الكائنات الحية الدقيقة البكتيريا من أجناس:

Azotobacter, Azospirillum, Clostridium and Beijerinckia sp.

بكتيريا Azotobacter

تنتمي بكتيريا الأزوتوباكتر Azotobacter إلى عائلة Azotobacteriaceae ، وهي بكتيريا غير هوائية وتعيش معيشة حرة بالتربة. استخدام هذه البكتيريا يساعد في إضافة من 10 إلى 20 كجم نيتروجين/ هكتار، كما أنها تفرز مواد تعمل على تحسين إنبات البذور والنمو الجيد للمجموع الجذري، وكذلك تنتج السكريات المتعددة مما يحسن من تجميع حبيبات التربة. بالإضافة إلى ما سبق فإن بكتيريا الأزوتوباكتر تعمل على قمع نمو الكائنات الحية الدقيقة الرمية أو المسببة للأمراض النباتية التي توجد بالقرب من المجموع الجذري للنباتات.

وقد وجد أن استخدام بكتيريا الأزوتوباكتر يساعد في الحفاظ على كثافة النباتات والنمو الجيد لها وبالتالي زيادة العائد من المحصول حيث وجد في الهند أن استخدام هذه البكتيريا على محاصيل مثل: الذرة الرفيعة والذرة والخردل والقطن ومحاصيل الخضر (مثل الطماطم والبطاطا وغيرها)، وبشكل عام في محاصيل الحبوب نتج عنها زيادة في المحصول، وقد ذكر (2006) Gaur أن هذه الزيادة تتراوح من 15 إلى 30%.

بكتيريا Azospirillum

وجدت هذه البكتيريا تعيش داخل جذور محاصيل الذرة الرفيعة والدخن، وهي تنتمي إلى عائلة Spiriliaceae وتقوم هذه البكتيريا بتثبيت النيتروجين من الغلاف الجوي حيث تعمل على إضافة حوالي 30-15 كجم نيتروجين / هكتار، هذا بالإضافة إلى أنها تفرز مواد منظمة للنمو، وقد وجد أن استخدام لقاحات من بكتيريا Azospirillum يساعد في زيادة العائد من محصول الدخن (2006) Gaur، ويوصى أيضاً باستخدامها على محاصيل الأرز والذرة والقمح وقصب السكر.

الطحالب الخضراء المزرقة Blue-green algae

الطحالب الخضراء المزرقة المعروفة أيضاً باسم البكتيريا الزرقاء cyanobacteria، وهذه الطحالب تشكل نمو غروي غير ليفي على الأرض وعلى سطح التربة والمياه ولها أوجه شبه مع البكتيريا باستثناء قيامها بعملية التمثيل الضوئي وهي منتشرة عالميا بجميع المناطق ولها القدرة على البقاء على قيد الحياة في الظروف المناخية القاسية. وهي تتكاثر خضرياً بالانقسام، أما التكاثر الجنسي يكون بتكوين جراثيم خارجية وجراثيم داخلية والأبواغ، حيث إن الطحالب الخضراء المزرقة لا تتكاثر جنسياً.

وتثبيت النيتروجين الجوي بواسطة الطحالب الخضراء المزرقة يتم في خلايا خاصة يطلق عليها Heterocysts التي تتواجد على شريط (خيط) الطحلب، وهي كبيرة ولها جدار سميك وتنمو بين الخلايا الملونة على شريط الطحلب، والخلايا المتخصصة في تثبيت النيتروجين Heterocysts والأخرى الخضرية تعتمد كل منها على الأخرى عند تثبيت النيتروجين. ويمكن تقسيم أنواع الطحالب الخضراء المزرقة التي تقوم بتثبيت النيتروجين الجوي إلى 3 مجموعات هي: أشكال Heterocystous الهوائية، أشكال وحيدة الخلية الهوائية، وأخيراً أشكال Microaerophilic غـيـر الخيطية. ومن أهم أجناس الطحالب الخضراء المزرقة التي تستخدم في إنتاج الأسمدة الحيوية ما يلي:

Nostoc, Anabaena, Calothrix, Tolypothrix, Plectonema, Avcillatoria, Cylindrospermum, Aulosira and Scytonema.

وقد وجد (2006) Gaur أن التسميد الحيوي بالطحالب الخضراء المزرقة يؤدي إلى زيادة محصول الأرز بنسبة تتراوح من 15 إلى 20 %، كما أنه يؤدي إلى زيادة خصوبة التربة لأنه بالإضافة إلى تثبيت النيتروجين من الهواء الجوي فإن هذه الطحالب تفرز فيتامين ب والأوكسينات وحمض الأسكوربيك وأندول حمض الخليك وحمض الجبريليك التي قد تلعب دورًا هاما في نمو نباتات الأرز.

وكما سبق القول بأن هذه الطحالب تقوم بعملية التمثيل الضوئي وبالتالي ينتج عنها مواد كربوهيدراتية لازمة للبكتيريا الموجودة في منطقة التربة المحيطة بالجذور. ويؤدي تلقيح الأرز بالطحالب الخضراء المزرقة إلى تقليل كميات الأسمدة الأزوتية المعدنية إلى حوالي 25% من الاحتياجات المطلوبة. وتبلغ كمية النيتروجين المثبتة حيوياً بواسطة الطحالب الخضراء المزرقة من 20 - 30 كجم نيتروجين / هكتار / السنة في حقول الأرز ذات الأرض الرطبة.

نبات الأزولا Azolla

هناك نوع من الطحالب يعيش تكافلياً مع نوع معين من النباتات السرخسية Water Ferns تنتمي إلى عائلة Azollaceae وهو نبات الأزولا Azolla ويعيش في التجاويف الخاصة بأوراق نبات الأزولا طحلب Anabaena azollae حيث يقوم الطحلب بتثبيت الأزوت الجوي ويمد النبات بالنيتروجين ويأخذ منه الكربوهيدرات. ويتم تنمية نبات الأزولا Azolla في أحواض ثم تلقح به التربة المنزرعة بالأرز لإمداد النباتات بالنيتروجين، ويستخدم ذلك في بعض أجزاء من الهند ودول جنوب شرق آسيا.

3. أسمدة حيوية لمعدنة الفوسفور العضوي

Biofertilizers for Organic Phosphorus Mineralization

تقوم بعض ميكروبات التربة بمعدنة الفوسفور العضوي الموجود في بقايا النباتات والحيوانات والكائنات الحية الأخرى التي تحتوي على الفوسفور العضوي في خلاياها، وعادة يوجد الفوسفور العضوي في المواد العضوية في صورة PO4^3- ومن أهم الكائنات الحية الدقيقة بالتربة التي تستطيع تحليل المركبات العضوية الفوسفورية أنواع عديدة من الفطريات والبكتيريا والأكتينوميسيتات. ومن أنشط الكائنات الحية الدقيقة في تحليل المركبات العضوية الفوسفورية ما يلي:

Aspergillus niger, A. awamori, Penicillium digitatum, Pseu- domonas striata, Bacillus polymyxa, Streptomyces sp., Fla- vobacterium sp., Erwinia sp., Enterobacter sp., Achromo- bacter sp. and Schwanniomyces occidentalis

وهنا يتم اختيار أكفأ السلالات من هذه الكائنات الحية الدقيقة حيث يتم إكثارها معملياً ثم تلقح بها التربة الزراعية أو بذور النباتات حيث تقوم بمعدنة الفوسفور العضوي وتستفيد النباتات من انطلاق الفوسفور وتحرره من تحلل المادة العضوية.

4. أسمدة حيوية لإذابة الفوسفات المعدني

Biofertilizers for Phosphate Solubilizing

يوجد غالبية الفوسفور المعدني في التربة في صورة فوسفات ثلاثي الكالسيوم Ca₃(PO4)₂ وهي صورة غير ميسرة أي غير قابلة للامتصاص بواسطة النباتات وذلك في التربة المتعادلة أو القلوية (القاعدية). وعند إضافة الأسمدة الفوسفاتية المعدنية في الزراعة التقليدية أو صخر الفوسفات في الزراعة العضوية إلى التربة فإنها تتحول بسرعة إلى الصورة غير الذائبة (أي غير ميسرة للنبات)، وهنا تكون التربة غنية بالفوسفات ولكن لا يستفيد منها النبات.

وقد وجد أن هناك العديد من ميكروبات التربة تلعب دوراً مهماً في تحويل الفوسفور من الصورة غير الذائبة وهي فوسفات ثلاثي الكالسيوم Ca₃(PO₄)2 إلى الصورة الذائبة أي فوسفات أحادي الكالسيوم Ca(H₂PO₄)2 وذلك نتيجة إفرازها لبعض الأحماض العضوية مثل: الخليك والفورميك والسكسنيك بالإضافة إلى ثاني أوكسيد الكربون، وقد وجد أن دور هذه الميكروبات مهم جداً في الأراضي المتعادلة أو المائلة للقلوية.

ويمكن تقسيم الميكروبات المذيبة للفوسفات المعدني إلى:

* ميكروبات غير تكافلية

وتعيش هذه الميكروبات معيشة حرة في التربة ولا ترتبط مع الأنسجة النباتية (أي مع جذور النباتات) وتسمى بالميكروبات المذيبة للفوسفات Phosphate dissolvers ويتبع هذه الميكروبات العديد من الفطريات والبكتيريا والأكتينوميسيتات. ومن أهم أنواع البكتيريا التي تستخدم كسماد حيوي النوع Bacillus megatarium var phosphaticum، وتجدر الإشارة أيضاً إلى أن هذه الميكروبات لها دور هام في إذابة الفوسفات الصخري Rock Phosphate عند إضافته إلى التربة كمصدر للفوسفور في الزراعة العضوية.

* ميكروبات تكافلية (فطر المايكورايزا Mycorrhiza)

يعتبر فطر المايكورايز Mycorrhizal من الفطريات النافعة للنباتات من خلال مصاحبتها لجذور النباتات في علاقة تكافلية ذات فائدة لكلاهما (الفطر والنبات)، مما دعا العلماء الى تسميته بفطر الجذور، ومن هنا جاءت تسمية هذا الفطر المايكورايزا Mycorrhiza حيث إن (Myco= fungi; rhiza root). ويعيش هذا الفطر على جذور معظم الأنواع النباتية في الطبيعة، حيث يعتبر هذا الفطر جزءا لا يتجزأ من النظام البيئي الطبيعي للنبات لأكثر من 90% من نباتات الكرة الارضية حسب الدراسات والابحاث التي قام بها العلماء في مختلف انحاء العالم.

ويقوم النبات من خلال العلاقة التعايشية مع الفطر بتزويد الفطر بالمواد الكربوهيدراتية المنتجة بواسطة عملية التمثيل الضوئي في النبات، بينما يقوم الفطر بمساعدة النبات على زيادة امتصاص الماء والعناصر المعدنية ( حتى لو كانت بتراكيز قليلة جداً او مثبتة في التربة ) وخصوصاً العناصر بطيئة الحركة في التربة وذلك من خلال الشبكة الهائلة من الخيوط الفطرية الدقيقة (الهيفات) التي يكونها الفطر وكأنها تعمل كامتداد طبيعي للنظام الجذري للنبات لاستكشاف التربة والمسافات طويلة داخل التربة قد تصل عشرات اضعاف ما قد يصل اليه جذر النبات الطبيعي ولهذه الفطريات دور آخر غير الدور التكافلي فهي تعمل أيضاً على مقاومة الأمراض النباتية. ومن أهم أنواع فطر المايكورايزا Mycorrhiza ما يلي:

الميكورايزا الخارجية (الأكتوميكورايزا) Ectomycorrhiza

وتشكل الأكتوميكورايزا عباءة مدمجة حول جذور بعض الأشجار أو غمد فوق سطح الجذر وخيوط تنبثق في التربة، وهي تعيش معيشة تعاونية اختيارية Facultative symbiosis وتساعد الأكتوميكورايزا النباتات في امتصاص الفوسفور من خلال زيادة مساحة سطح الامتصاص حيث تقوم بإذابة الفوسفات الثلاثي أو الفوسفات الصخري، كما توفر الحماية للنباتات من بعض مسببات الأمراض النباتية التي تنتقل عن طريق التربة وتعزز النمو الجيد للشتلات من خلال إنتاج هرمونات النمو. وقد وجدت الأكتوميكورايزا تعيش معيشة تعاونية مع جذور أشجار الغابات بما في ذلك العديد من عاريات البذور Gymnosperms مثل: أشجار الصنوبر، شجرة التنوب/ الصنوبر/ وكاسيات البذور Angiosperms مثل البلوط، الزان، الكافور الحور.

وتضم الأكتوميكورايزا كثيراً من فطريات عيش الغراب Mushrooms ومعظم الفطريات التي تكون أجسام ثمريه تحت سطح التربة مثل: الكمأة (الترفلس) Truffles والفطريات التابعة لجنس Endogone ويتم عزل فطريات الأكتوميكورايزا وإكثارها على بيئات غذائية خاصة غنية بكثير من العناصر الغذائية والفيتامينات والأحماض الأمينية، ثم يتم تحميل الفطريات على مادة حاملة مناسبة وتلقح بها تربة المشتل وبعد نقل الشتلات إلى المكان المستديم تقوم الأكتوميكورايزا بإمداد النبات بالفوسفور وبعض العناصر المعدنية الأخرى كما أنها تجعله يتحمل الجفاف. وفي فرنسا يتم تلقيح شتلات الزيتون بفطر الكمأة Truffles فتتكون الأكتوميكورايزا حول جذور الزيتون وعند زراعتها في المكان المستديم تتكون تحت سطح التربة الأجسام الثمرية لفطر الكمأة، وبذلك يمكن الاستفادة من الميكورايزا في إمداد الأشجار باحتياجاتها من العناصر الغذائية خاصة الفوسفور، كما يتم إنتاج ثمار الكمأة التي تستخدم كغذاء غني بالبروتين والفيتامينات والأملاح المعدنية.

الميكورايزا الشجرية (Arbuscular Mycorrhiza (AM

الميكورايزا الشجرية هي ميكورايزا داخلية Endomycorrhiza ويطلق عليها AM وتعيش معيشة تكافلية إجبارية Obligate mutual symbiosis، حيث وجدت تعيش وتنمو في منطقة القشرة للمجموع الجذري لكثير من المحاصيل التقليدية (مثل: القمح، الشعير، الذرة البرسيم، البصل، البقوليات وغيرها) وتخرج هيفات الفطر خارج المجموع الجذري وتمتد لمسافات بعيدة عن الجذر، وتتميز بأنها تكون حويصلات Vesicles وتفرعات شجرية Arbuscules وتفرعات حلزونية Coils في خلايا قشرة جذور هذه النباتات وتقوم بإذابة الفوسفات وإمداد النبات بما يحتاجه من هذا العنصر وتأخذ منه المواد الكربوهيدراتية.

وتعتبر الميكورايزا الشجرية AM من أهم أنواع الميكورايزا التي تنتشر في المناطق الجافة وشبة الجافة وخصوصا في التربة القلوية حيث يكون الفوسفور في صورة غير ميسرة للنباتات. وتتبع الميكورايزا الشجرية مجموعة من الفطريات تابعة لمجموعة Glomeromycota ورتبة Glomales ، وعائلة Endogonaceae وهذه العائلة تضم ستة أجناس. وفيما يلي أهم أجناس الميكورايزا الشجرية:

Glomus, Acaulospora, Entrophosphora, Scutellospora, Gi- gaspora and Archaeospora

ويتم إنتاج الميكورايزا الشجرية على نطاق تجاري وذلك بإكثارها على بعض العوائل النباتية مثل الذرة والبصل، ثم تجمع جراثيم الفطر ويتم تحميلها على مواد خاملة، وتستخدم في تلقيح النباتات وخصوصاً في الأراضي التي يكون فيها الفوسفور غير متاح أو غير ميسر للنباتات.

وتستخدم ملقحات المايكورايزا في زراعات المسطحات الخضراء والاغطية النباتية والملاعب والشجيرات والزهور ونباتات الزينة والخضروات والأشجار المختلفة من نخيل وفاكهة وغيره، والمحاصيل الحقلية والاعلاف، وإنتاج الشتلات بالمشاتل. وقد كانت هناك نتائج جيدة عند استخدام ملقحات المايكورايزا مع المحاصيل والأشجار التالية: الذرة والشعير والأرز وأشجار العنب والزيتون والحمضيات والكاكاو والتبغ والقطن وقصب السكر، والأناناس، والخس والبصل اللوبيا وفول الصويا، والفراولة، والتفاح، والمطاط والبن والشاي والفافاي ونخيل الزيت والعديد من أبصال الزينة.

* فوائد فطر المايكورايزا في الزراعة العضوية

دلت نتائج الابحاث العلمية التي تم تنفيذها في مختلف البيئات بأن العلاقة التعايشية ما بين فطر المايكورايزا والنبات الذي يتعايش معه الفطر قد أدت الى اكتساب النبات العائل العديد من الفوائد دون ان يؤثر وجود الفطر مع الجذور على وظيفتها الطبيعية. ويعتبر الفطر فعالا جداً تحت ظروف الزراعة العضوية حيث لا يتم استخدام مبيدات فطرية في التربة، وفي المناطق الجافة ذات التربة الفقيرة نسبياً وجد أن الفطر يلعب دورا كبيرا في زيادة الإنتاجية تحت ظروف الزراعة العضوية من خلال الفوائد التالية للنبات:

* تحسين قدرة النباتات على امتصاص الماء من التربة وبالتالي يزيد من كفاءة استخدام المياه.

* يعمل الفطر كسماد حيوي من خلال زيادة قدرة النباتات على امتصاص العناصر المعدنية من التربة وخصوصا العناصر قليلة الحركة مثل: الفسفور والزنك والنحاس وغيرها ومن مسافات بعيدة داخل التربة.

* تحسين نمو النباتات الملقحة بفطر الميكورايزا التي قد تصل الى عشرات الاضعاف مقارنة بغير الملقحة.

* تحسين تركيب التربة بشكل طبيعي من خلال زيادة تماسك حبيبات التربة عن طريق المركب الغروي (الجلومالين) الذي تفرزه خيوط الفطر.

* زيادة قدرة النباتات على تحمل الامراض والآفات مثل النيماتودا.

* تحسين قدرة النباتات على تحمل ظروف الاجهاد البيئي كالجفاف والملوحة وغيرها.

شكل يبين خيوط فطر المايكورايزا والمادة الغروية التي يفرزها

5. أسمدة حيوية لإذابة الكبريت

Biofertilizers for Sulfur Solubilizing

في التربة القلوية يضاف الكبريت المعدني لتقليل قلويتها وزيادة محتواها من الكبريتات اللازمة لتغذية النبات. وتقوم مجموعة البكتيريا الكيمومعدنية التغذية Chemolithotrophs بأكسدة الكبريت المعدني في التربة جيدة التهوية إلى حمض كبريتيك، كما تقوم هذه الميكروبات أيضاً بأكسدة أملاح الكبريتيد والثيوسلفات والتتراثيوسلفات ومن أهمها أجناس:

Sulfobacillus, Thiobacillus, Sulfolobus and Leptospirillum

كما أن بكتيريا Thiobacillus denitrificans تقوم بأكسدة الكبريت في ظروف لاهوائية. وبما أن هذه البكتيريا كيمومعدنية التغذية فقط فيجب عند تلقيح التربة بها عدم إضافة أسمدة عضوية في الفترات الأولي من التلقيح.

6. أسمدة حيوية لاستخلاص البوتاسيوم من معادن الطين

Biofertilizers for Extracting Potassium from Clay Minerals

البوتاسيوم من العناصر الهامة التي يحتاجها النبات بكميات كبيرة ويوجد جزء كبير من البوتاسيوم مرتبطا بالجزء المعدني للتربة في صورة غير قابلة للتبادل، وقد وجدت بعض الأنواع من الكائنات الحية الدقيقة يمكنها تحليل سيليكات الألمونيوم Aluminum silicate في معادن الطين بحيث ينفرد منها البوتاسيوم، ويطلق اسم بكتيريا السيليكات Silicate Bacteria على الكائنات الحية الدقيقة التي لها القدرة على تحويل البوتاسيوم من الصورة غير الذائبة إلى الصورة الذائبة الصالحة للامتصاص بواسطة النباتات، ومن هذه الكائنات الحية الدقيقة ما يلي Penicillium, Pseudomonas Bacillus, Streptomyces, Aspergillus وقد وجد أن بكتيريا Bacillus circulans تستطيع تحرير عنصري السيليكون والبوتاسيوم من معادن الطين السيليكاتية مثل: البيوتيت Biotite والأورثوكلاز Orthoclase ولقد أمكن تنمية هذه الكائنات الحية الدقيقة على بيئات غذائية خاصة ومن ثم يتم تجميعها لتلقيح التربة بها.

7. أسمدة حيوية لإذابة بعض العناصر الصغرى

Biofertilizers for Micronutrients Solubilizing

توجد بعض العناصر الصغرى مثل الحديد والزنك والمنجنيز وغيرها، في صورة غير ميسرة للنباتات في التربة الجيرية (القلوية) Calcareous soil والميكروبات المستخدمة في صورة أسمدة حيوية (لتحليل المواد العضوية أو لإذابة الفوسفات أو لتحليل الفوسفور العضوي) تستطيع أن تقوم بإذابة بعض العناصر الصغرى لتجعلها في صورة ميسرة للنباتات.

8. أسمدة حيوية للتخلص من بعض ملوثات التربة

Biofertilizers to Get Rid of Some Soil Pollutants

هناك العديد من المواد التي تصل إلى التربة ويكون لها تأثير ضار على خواص التربة سواء الطبيعية أو الكيميائية أو الحيوية ولذلك تسمى هذه المواد ملوثات التربة Soil pollutants ومن أهم هذه الملوثات المبيدات بأنواعها المختلفة مثل: المبيدات الحشرية Insecticides والمبيدات الفطرية Fungicides ومبيدات الحشائش Herbicides وقد تتسبب أنواع معينة من المبيدات في تثبيط عمل كثير من الكائنات الحية الدقيقة التي تقوم بالعمليات الحيوية الهامة في التربة مثل: بكتيريا التأزت والبكتيريا المثبتة للأزوت الجوي ومحللات المواد العضوية ومعدنتها ومذيبات الفوسفات. وقد وجد أن هناك بعض الكائنات الحية الدقيقة تستطيع تحليل بعض من هذه المبيدات والتخلص منها، وهنا يجب انتقاء الكائنات الحية الدقيقة ذات الكفاءة العالية في التخلص من المبيدات وإكثارها معملياً واستخدامها في تلقيح التربة ومن أمثلة هذه الكائنات الحية الدقيقة:

Streptomyces, Xanthomonas, Mucor, Aspergillus and Trichoderma

وجدير بالذكر أنه يتم استخدام العديد من الكائنات الحية الدقيقة في المكافحة الحيوية Biological control لبعض الميكروبات الممرضة للنباتات، وتتميز هذه الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة في المكافحة الحيوية بمقدرتها العالية على إفراز مضادات حيوية أو مواد مثبطة لنمو الكائنات الحية الممرضة، ومن أمثلة ذلك الكائنات الحية الدقيقة التي تخفض حموضة التربة وبالتالي تعمل على عدم انتشار بعض أنواع من البكتيريا الممرضة، كما قد تلقح التربة بفطر يسمي الفطر الصائد للنيماتودا Nematode-Trapping Fungi مثل الفطر Arthobotrys Conoides الذي يهاجم النيماتودا ويقلل من تعدادها وبالتالي ضررها على جذور بعض النباتات.