العلاقة بين العناصر الغذائية والمادة العضوية

تنطلق العناصر الغذائية من المادة العضوية عند تحللها في التربة في صورة معدنية مثال ذلك النيتروجين والفوسفور والكبريت والعناصر الأخرى الغذائية وتصبح صالحة للامتصاص بواسطة النبات. فالمواد العضوية تعتبر مخزن لهذه العناصر الأساسية الكبرى والصغرى والتي يحتاجها النبات والكائنات الحية في التربة.

1- الحالة الغذائية للنبات:-

تحتوي المادة النباتية على مادة عضوية وماء ومواد معدنية، ويكون الماء موجودا بكمية كبيرة أما المعادن فتوجد بكميات صغيرة. وعموما يشكل الماء حوالي ۷۰% من وزن المادة الخضراء، والمواد العضوية حوالي ۲۷٪، أما المواد المعدنية فتصل نسبتها إلى 3٪ فقط كما في الشكل التالي. وتعتبر كل من المواد العضوية والمعدنية هي المصدر الأساسي للعناصر الغذائية الهامة للنبات.

              العناصر الغذائية الهامة للنبات

٢- وظائف العناصر الغذائية الضرورية وعلاقتها بنمو وإنتاج المحاصيل:-

۱- الكربون:-

وهو من أهم العناصر الغذائية اللازمة لإتمام عملية البناء الضوئي وبناء المواد الكربوهيدراتية حيث يشكل 45% من نسبة المادة الجافة في النبات. ويحتوي الهواء الجوي على نسبة 0.03% ثاني أكسيد الكربون لذا فإن النبات يستهلك كميات كبيرة من هذا الغاز. ونظرا لتوفر هذا العنصر بكميات كبيرة فهو ليس من العناصر المحددة للنمو خاصة تحت ظروف الزراعة الحقلية، إلا أنه وجد حديثا أن استخدام التسميد الكربوني Carbon dioxide enrichment أدى إلى زيادة واضحة في نمو النباتات الخضراء وتحسين الحالة المائية للنبات حيث أن النبات الأخضر يستخدم ثاني أكسيد الكربون والماء في وجود الضوء لبناء المركبات العضوية. لذا فإن إضافة CO2 إلى البيئة النباتية سيؤدي إلى زيادة كفاءة النبات في عملية البناء الضوئي وبالتالي زيادة الإنتاجية (1992 ,Salisbury and Ross).

۲- الهيدروجين:-

يمتص النبات الهيدروجين في صورة ماء، وللماء أهمية كبيرة ومعروفة في حياة النبات كذلك فإن الهيدروجين يدخل في تكوين كثير من مركبات النبات مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات ويشكل 6 % من نسبة المادة الجافة في النبات.

۳- الأكسجين:-

يدخل في عملية البناء الضوئي والتنفس وما يرتبط بها من أكسدة واختزال. لذا فللأكسجين دور حيوي في حياة النبات، كما انه يتحد مع الكثير من العناصر الأخرى لتكوين المواد العضوية والأكاسيد. ويحتوي الهواء الجوي على نسبة كبيرة من الأكسجين تصل إلى ۲۰ % يمتصها النبات في صورة غاز الأوكسجين أو ماء ويشكل الأكسجين نسبة 45-50 % من وزن المادة الجافة في النبات. وعموما فإن العناصر الثلاثة السابق ذكرها CHO تشترك في عملية البناء الضوئي والتي يعزى إليها معظم المادة الجافة في النبات والتي تصل إلى 96 % من وزن النبات الجاف طبقا للمعادلة التالية:-

 ---

CH₂O + O₂  ⇒ H₂O  + CO₂ (في وجود الطاقة الضوئية والكلوروفيل)

وهذه العملية عكس عملية التنفس التي يمتص فيها الأوكسجين وتتأكسد فيها المواد العضوية (الكربوهيدرات) إلى غاز ثاني أكسيد الكربون وماء وتنتج الطاقة ATP. ونظرا لتوفر هذه العناصر في بيئة النبات بكميات كبيرة فهي كما أسلفنا رغم أهميتها في نمو المحاصيل الزراعية إلا أنها غير محددة للنمو أي لا تظهر أعراض نقص لهذه العناصر الثلاثة على المحصول.

4- النتروجين:-

يعتبر من العناصر الهامة في نمو المحاصيل الزراعية. ويمتص بواسطة الجذور النباتية في صورتين أساسيتين هما النترات والأمونيوم حيث تختزل النترات إلى أمونيوم ثم تتحول إلى أحماض أمينية مختلفة حيث تتكون البروتينات. ورغم توفر النتروجين بكميات كبيرة في الهواء الجوي تصل إلى ۷۹ ٪ إلا النبات لا يستفيد منه مباشرة لذا يجب إضافته للتربة باستمرار على شكل أسمدة كيماوية أو عضوية. ويدخل النتروجين في تكوين المركبات الهامة في النبات كالأحماض الأمينية والبروتينات والكلوروفيل ويدخل في تكوين الأنسجة الحديثة النمو في الأفرع والأوراق والجذور والثمار والبذور.

أعراض نقص النتروجين:-

انخفاض مساحة المسطح الورقي واصفرار الأوراق وجفافها نتيجة لفقد في كمية الكلوروفيل خاصة الأوراق المسنة لأن النتروجين عنصر متحرك. نقص في النمو الخضري وقلة التفريع ونقص في نسبة العقد في الأزهار وبالتالي قلة المحصول. وجد في محاصيل الحبوب أن نقص النتروجين بسبب اصفرار الأوراق وجفاف أطرافها وتكون السوق رفيعة ويقل التفريع وتكوين السنابل. أما في العنب فقد وجد أن لون الأوراق اخضر فاتح والنمو ضعيف مع توقف النمو الطولي مبكرا، أما في الموالح فنقص النتروجين يسبب نقص في حجم الورقة واصفرارها وتكون الشجرة محدودة النمو ويقل المحصول.

5- الفوسفور:-

يعتبر من العناصر الأساسية والذي يلي النتروجين في الأهمية. ويدخل في تكوين الأحماض النووية وكجزء من الدهون والفوسفوليبيد ويعتبر من العناصر الهامة في تكوين البروتوبلازم في الخلية النباتية. كما يدخل الفوسفور كعنصر أساسي في تركيب بعض المواد الناقلة للطاقة ADP and ATP. كما وجد أن تزويد النبات بكمية جيدة من الفوسفور تزيد من نمو الجذور كما يسرع بفترة النضج في محاصيل الحبوب.

أعراض نقص الفوسفور:-

تبدأ أعراض النقص بالظهور على الأوراق السفلية البالغة. ويحدث بطء في نمو النبات وتلون الأوراق بلون اخضر قائم مع تقزم النبات وتأخر النضج وقلة المحصول وإنتاج ثمار وحبوب اقل جودة. كما أن الأوراق صغيرة ضيقة ومتطاولة ويصبح لونها اخضر مزرق أو قرمزي.

6- البوتاسيوم:-

على الرغم من النبات يمتص كميات كبيرة من البوتاسيوم إلا أنه لا يدخل في تكوين مركب داخل النبات فهو يوجد في أنسجة النبات على صورة أملاح ذائبة. ولكنه ضروريا لتنشيط العديد من الإنزيمات ولتكوين المواد الكربوهيدراتية وانتقالها خلال النبات كذلك فهو يؤثر في سرعة امتصاص النتروجين وبناء البروتين وانقسام الخلية كذلك فهوله تأثير على بعض العمليات الفسيولوجية مثل البناء الضوئي والتنفس وتكوين الكلوروفيل ومحتوى الأوراق من الماء وأيضا له دور في معدل فتح وغلق الثغور وعملية التنظيم الأسموزي والبوتاسيوم من العناصر المتحركة في النبات. أيضا فقد وجد أن للبوتاسيوم دور في تحسين نمو النبات ومقاومة بعض الأمراض التي تصيب النبات.

أعراض نقص البوتاسيوم:-

سمك الورقة مع ظهور اصفرار مبرقش ثم يتبعه تكون بقع ذات أنسجة ميتة خاصة على قمم وحواف الأوراق والتي قد تموت وتتساقط.

يسبب نقص البوتاسيوم نقص في الإنتاج وخاصة في محاصيل الفاكهة والخضار. وقد وجد في محصول الذرة أن نقص البوتاسيوم أدى إلى تمزق أطراف الأوراق وحوافها كما سبب ضعف النبات وأنتج اكواز غير ممتلئة بالحبوب. وعموما فان نقص البوتاسيوم ينتج نباتات قزمية النمو وذات سلاميات قصيرة. كذلك نقصه يؤثر على عملية تصنيع الأحماض الأمينية والبروتينات وبالتالي قد يسبب تراكم بعض المركبات النتروجينية قد تسبب سمية للنبات.

7- الكالسيوم:-

وهو يدخل في تركيب بكتات الكالسيوم والذي يكون مع بكتات المغنسيوم الصفيحة الوسطى من الخلية النباتية، ويترسب الكالسيوم في جدر كثير من الخلايا على صورة أوكسالات وللكالسيوم علاقة وثيقة بالخلايا المرستيمية وتكون الأزهار. والكالسيوم عنصر غير متحرك في النبات لذا فإن أعراض نقصه تظهر أولا في الأنسجة حديثة النمو. ويعتقد أن للكالسيوم دور هام في تكوين الأغشية الخلوية والتركيب الدهني كما أن له تأثير في عملية الانقسام الميتوزي في خلايا النبات.

أعراض نقص الكالسيوم:-

الكالسيوم عنصر غير متحرك في النبات لذا فان المناطق المرستيمية في السوق والأوراق وقمم الجذور تتأثر بشدة عند نقص الكالسيوم مما قد يسبب موتها أيضا قد يؤدي إلى قصر الجذور وتغلظها كما في نبات الطماطم. ويعتبر البرسيم الحجازي من أكثر المحاصيل الزراعية حساسية لنقص الكالسيوم. كما وجد في الموالح أن نقص الكالسيوم أدى إلى موت أطراف الأفرع وتكون فروع ضعيفة وتصفر الأوراق وبين العروق وقد يتعفن الجذر كما في بنجر السكر.

8- المغنسيوم:-

للمغنسيوم دور هام في عملية البناء الضوئي وأيض الكربوهيدرات، فالمغنسيوم من أهم مكونات جزيء الكلوروفيل حيث تصل نسبته حوالي 15-20٪ من المحتوى الكلي للمغنسيوم في النبات كما يدخل في تنشيط العديد من الإنزيمات لذا فهو ينشط الكثير من العمليات الحيوية داخل النبات. كما يوجد المغنسيوم في البذور حيث تحتوي على نسبة مرتفعة نوعا ما من هذا العنصر، كما وجد أن له دور هام في تثبيت النتروجين الجوي عن طريق بكتريا العقد الجذرية. والمغنسيوم من العناصر سهلة الحركة في النبات لذا فإن أعراض نقصه تظهر أولا على الأوراق المسنة.

أعراض نقص المغنسيوم:-

بما أن المغنسيوم أساسي في تكوين الكلوروفيل لذا فنقصه يسبب اصفرار الأوراق السفلية وجفافها وضعف السوق وتساقط الثمار قبل نضجها خاصة في بعض أشجار الفاكهة. وقد وجد في القمح أن نمو النبات قصير ويوجد على الأوراق بقع مصفرة بين العروق يتبعه تخطط باللون الأصفر.

9- الكبريت:-

يمتصه النبات من التربة على صورة كبريتات كما تستطيع الأوراق امتصاصه من الجو في صورة غاز ثاني أكسيد الكبريت. ويدخل في تركيب بعض الأحماض الأمينية مثل السستين والمثيونين والثيامين وغيرها لذا فهو أساسي في تكوين البروتين الذي يحتوي هذه الأحماض الأمينية. كذلك فهو يدخل في تركيب بعض أنواع الفيتامينات مثل فيتامين ب ، والكبريت من العناصر بطيئة الحركة في النبات.

أعراض نقص الكبريت:-

تتشابه أعراض نقص الكبريت مع أعراض نقص النتروجين من حيث اصفرار الأوراق إلا أن ظاهرة الاصفرار تظهر أولا على الأوراق الحديثة نظرا لأن الكبريت عنصر بطئ الحركة في النبات بعكس النتروجين السريع الحركة. كما وجد أن من أهم أعراض نقص الكبريت هي تراكم النشا والسكروز والنتروجين الذائب نتيجة انخفاض معدل التمثيل الضوئي وبناء البروتين وزيادة نشاط التحلل البروتيني. ونظرا لتوفر الكبريت في التربة والهواء بصورة تمكن النبات من الاستفادة منه لذا فأن أعراض نقصه نادرة الحدوث.

10- الحديد:-

يدخل الحديد في كثير من التفاعلات الإنزيمية فهو منشط لإنزيمات الأكسدة والاختزال ويدخل في وله دور في بعض العمليات الحيوية مثل التنفس والبناء الضوئي فهو أساسي في تمثيل الكلوروفيل كما انه ضروري في تمثيل بروتينات البلاستيدات الخضراء كما يدخل في تركيب بعض الصبغات النباتية. وعنصر الحديد من العناصر الغير متحركة في النبات.

أعراض نقص الحديد:-

نظرا لأن الحديد عنصر غير متحرك لذا فإن الأعراض تظهر أولا في النموات الحديثة. ويزداد نقص الحديد في الأراضي الجيرية حيث يصبح غير قابل للامتصاص ونظرا لأهمية الحديد في تكوين الكلوروفيل فأن أهم أعراض نقصه هو اصفرار الأوراق وقد اقترح أن نقص الحديد ربما يثبط تكوين البلاستيدات الخضراء من خلال تثبيط تمثيل البروتين.

11- المنجنيز:-

له دور هام كعامل مساعد في كثير من العمليات الحيوية في النبات. فهو منشط لكثير من الإنزيمات خاصة في دورة كربس وبعض إنزيمات التنفس الأخرى والبناء الضوئي وايض النيتروجين وغيرها من العمليات الحيوية الأخرى. وهو عنصر غير متحرك في النبات.

أعراض نقص المنجنيز:-

ظهور تبقع اصفر بين التعريقات الورقية وله تأثير واضح على البلاستيدات الخضراء حيث تفقد الكلوروفيل وحبيبات النشا وتصبح خضراء مصفرة كما في نبات الطماطم. وبزيادة نقص هذا العنصر قد يتحول اللون المصفر إلى لون رمادي وتضعف الورقة وتبدأ الأفرع بالموت ومن أكثر المحاصيل الزراعية تأثرا بنقص المنجنيز هي بنجر السكر والتفاح والموالح (بلبع ۱۹۹۸م). وقد وجد في محصول الزيتون أن نقص المنجنيز سبب تقزم في النمو ونقص المحصول أما في البرسيم الحجازي فإن الأوراق تصفر بينما في القمح والشعير تتلون الأوراق باللون الباهت مع ظهور بقع أو خطوط باللون البني وتصفر الأوراق وتموت الأوراق القديمة.

12- الزنك:-

يدخل في تركيب الإنزيمات وله دور تنشيطي للعديد منها وله تأثير مباشر على تواجد أكسين أندول حمض الخليك. كما يساعد في إنتاج وتكوين الكلوروفيل.

أعراض نقص الزنك:

أعراض نقص الزنك تتشابه إلى حد كبير مع أعراض نقص المنجنيز من حيث الاصفرار وكثيرا ما تبدأ الإصابة في القمة النامية وتعتبر الموالح من أكثر الأشجار حساسية لنقص الزنك بينما أكثر المحاصيل العشبية تأثرا بنقص الزنك هي الذرة والقطن والفاصوليا والبصل والطماطم.

13- النحاس:-

وقد وجد في محصول الخوخ أن نقص الزنك أدى إلى اصفرار الأوراق وظهور بقع على الأوراق السفلية ثم العلوية وتقل الأفرع في الطول وينقص تكون أفرع حاملة للثمار مما يسبب نقص في كمية الثمار وجودتها.

يوجد في الأوراق الخضراء وأجنة البذور ويتواجد عادة في المناطق المرستيمية وله دورة محفزة للعديد من الإنزيمات المؤكسدة كما انه ينظم تكوين الكلوروفيل كما أظهرت الأبحاث أن النحاس ربما يكون له دور في عملية التمثيل الضوئي. كما وجد أن له دور في مساعدة أنواع من محاصيل الأشجار على امتصاص بعض العناصر الغذائية الأخرى مثل الكالسيوم.

أعراض نقص النحاس:-

لا يظهر على النبات أعراض مميزة إلا عندما يكون نقص النحاس متوسط أو شديد حيث تتأثر أطراف النبات فتذبل وتموت القمم النامية كذلك فان الأغصان تجف وتقصر السلاميات ويذبل النبات ويعجز عن إنتاج بذور. وقد تتجعد الأوراق ويقل تكوين الأزهار. وقد يحدث تشقق لثمار بعض أنواع الفاكهة وقد يظهر تصمغ على قشرة الثمرة. وعموما فأن نقص النحاس قد يكون نادرة نظرا لتوفره وكذا فإن احتياجات النبات منه قليلة.

14- البورون:-

له دور في انتقال المواد الكربوهيدراتية داخل النبات حيث وجد أن امتصاص وانتقال السكر في أنسجة اللحاء الناقلة يعاق في النبات الذي يعاني من نقص البورون لذا فتوفر البورون في النبات يسهل حركة وانتقال نواتج التمثيل الضوئي خلال النبات كذلك فإن له دور في تمثيل DNA في الخلايا المرستيمية. كما يعتقد انه يؤثر في انقسام ونمو الخلايا وكذلك نمو حبوب اللقاح وعملية الإزهار.

أعراض نقص البورون:-

تتلون الأوراق الطرفية باللون الأحمر وتكون أعناقها قصيرة وقد يحدث موت للخلايا المرستيمية في القمم النامية مما يسبب بطء في النمو ونقص في حجم النبات. ويتأخر ويقل الإزهار ويحدث نقص في عقد الثمار. وقد وجد أن نقص البورون في القمح والشعير أدى إلى نمو غير طبيعي والسنابل لا يتكون بها أزهار أما في الفاصوليا فيتحول لون الأوراق إلى اللون الأصفر البني ولا تتكون أزهار ولا ينتج قرون، وفي الفول تكون الأوراق سميكة وذابلة والأعناق ذات انتفاخات. وفي العنب لا تنمو البراعم الطرفية ويظهر على الأوراق بقع صفراء وثقوب خصوصا على الحواف وبين العروق وتكون العقد قصيرة.

15- الموليبدنوم:-

يلعب المولبیدنوم دور هام في اختزال النترات إلى أمونيا وفي الأيض النيتروجيني بصورة عامة. كما أن له دور في تثبيت النتروجين الجوي (الجزيئي) كذلك وجد أنه يساعد في نشاط بعض الإنزيمات مثل إنزيم النتروجينيز والنيتريت ریدکتيز كذلك بعض الإنزيمات الضرورية لإنتاج الفيتامينات ونظرا لأن النبات يحتاجه بكميات ضئيلة جدا لذا فدوره في النبات لا يزال غير واضح.

أعراض نقص الموليبدنوم:-

يؤدي نقص الموليبدنوم إلى ظهور بقع صفراء بين العروق وقد تتلون حواف الأوراق باللون الرمادي ثم اللون البني الذي يؤدي إلى تساقط الأوراق. وتعتبر محاصيل القرنبيط والبنجر وكذلك الحمضيات من النباتات الحساسة لنقص الموليبدنوم.

وقد وجد في محاصيل الحبوب أن محصول الشوفان أكثر المحاصيل حساسية لنقص هذا العنصر حيث تظهر بقع متيبسة في منتصف الأوراق العلوية مما يسبب سقوطها كما أن إنتاج الحبوب يكون منخفضة والسنابل فارغة ولونها اخضر مزرق.

ومن الأمراض الناتجة عن نقص الموليبدنوم هو مرض الذيل السوطي (Whiptail) في القرنبيط ومرض البقع الصفراء (Yellow spot) في الحمضيات وعموما تظهر أعراض النقص على الأوراق المسنة. وعموما تظهر أعراض النقص عندما ينخفض تركيز الموليبدنوم في الأوراق إلى أقل من 0.2 جزء في المليون.