The importance and mechanisms of phosphate dissolution in organic agriculture
مقدمة:
يُعدّ الفوسفور (P) عنصرًا غذائيًا رئيسيًا حيويًا لاستقلاب الطاقة في النبات، ونموّ الجذور، والإنتاجية العامة. ومع ذلك، في مُعظم أنواع التربة - وخاصةً في أنظمة الزراعة العضوية - **غالبًا ما يكون الفوسفور مُحتبسًا في صورٍ غير قابلةٍ للذوبان**، غير مُتاحٍ لامتصاص النبات. وهذا يجعل **ذوبان الفوسفات** عمليةً أساسيةً في **دورة العناصر الغذائية**، خاصةً عند استبعاد أسمدة الفوسفور الاصطناعية.
في الزراعة العضوية، يتم **ذوبان الفوسفات** من خلال آلياتٍ بيولوجيةٍ وكيميائيةٍ حيوية** تُحرّكها مجموعةٌ مُتنوّعةٌ من الكائنات الدقيقة في التربة. تُحسّن هذه العمليات الطبيعية **خصوبة التربة، وإنتاجية المحاصيل، والاستدامة** دون الإضرار بالبيئة.
دور التنوع الميكروبي في إذابة الفوسفات في الزراعة العضوية
دور البكتيريا في إذابة العناصر الغذائية وتعبئتها في الزراعة العضوية
دور البكتيريا في تحمل الإجهاد اللاحيوي والمعالجة البيئية
ذوبان الفوسفات : الدليل الشامل
إذابة الفوسفات:
الفوسفور (P) ، هو ثاني عنصر غذائي مهم يحد من نمو النبات بعد النيتروجين ، وهو متوفر بكثرة في التربة في كل من الأشكال العضوية وغير العضوية .على الرغم من الخزان الكبير للفوسفور ، فإن كمية الأشكال المتاحة للنباتات منخفضة بشكل عام. هذا التوافر المنخفض للفوسفور للنباتات يرجع إلى أن غالبية التربة تحوي أشكاله غير قابلة للذوبان ، يوجد الفوسفور غير القابل للذوبان بوصفه معدنا غير عضوي مثل الأباتيت أو كأحد الأشكال العضوية المتعددة بما في ذلك فوسفات الإينوزيتول (فيتات التربة) والفوسفومونيستر والفوسفوتريستر.
للتغلب على نقص الفوسفور في التربة ، هناك تطبيقات متكررة للأسمدة الفوسفاتية في المجالات الزراعية. تمتص النباتات كميات أقل من الأسمدة الفوسفاتية المطبقة ويتحول الباقي بسرعة إلى مجمعات غير قابلة للذوبان في التربة .
لكن الاستخدام المنتظم للأسمدة الفوسفاتية ليس مكلفًا فحسب ، ولكنه أيضًا غير مرغوب فيه من الناحية البيئية. وقد أدى ذلك إلى البحث عن خيار آمن بيئيًا ومعقول اقتصاديًا لتحسين إنتاج المحاصيل في التربة منخفضة الفوسفور.
في هذا السياق ، فإن الكائنات الحية المقترنة بنشاط إذابة الفوسفات ، والتي غالبًا ما يطلق عليها الكائنات الدقيقة التي تعمل على إذابة الفوسفات (PSM) ، قد توفر الأشكال المتاحة من الفوسفور للنباتات وبالتالي بديلًا صالحًا للأسمدة الفوسفاتية الكيميائية .
الآليات والنشاطات المفيدة للبكتيريا المعززة لنمو النبات
الميكروبات المثبتة للنيتروجين تكافليا و الأحياء المضيفة
الهرمونات النباتية البكتيرية والفطرية
🔹 1. **ما هو ذوبان الفوسفات؟**
**ذوبان الفوسفات** هو تحويل أشكال الفوسفور غير القابلة للذوبان - مثل فوسفات ثلاثي الكالسيوم (Ca₃(PO₄)₂)، وفوسفات الحديد (FePO₄)، وفوسفات الألومنيوم (AlPO₄) - إلى أيونات فوسفات أورثو قابلة للذوبان (H₂PO₄⁻ وHPO₄²⁻) يمكن للنباتات امتصاصها.
تُسهّل هذه العملية بشكل رئيسي:
* **الكائنات الدقيقة** (بكتيريا، فطريات، فطريات شعاعية، AMF)
* **إفرازات الجذور**
* **الأحماض العضوية**
* **نشاط إنزيمات التربة**
---
🔹 2. **الآليات الميكروبية لذوبان الفوسفات**
✅ **أ. إفراز الأحماض العضوية**
تُفرز العديد من ميكروبات التربة أحماضًا عضوية منخفضة الوزن الجزيئي، مثل:
* **حمض الجلوكونيك**
* **حمض الستريك**
* **حمض الأكساليك**
* **حمض اللاكتيك**
هذه الأحماض:
* **كاتيونات مُخلّبة (Ca²⁺، Fe³⁺، Al³⁺)** التي ترتبط بالفوسفور.
* **درجة حموضة أقل** لإذابة الفوسفور المرتبط بالمعادن.
🔍 **تفاصيل حصرية**:
في حقول القمح العضوي الجزائرية، أفرزت سلالات محلية من *الزائفة المتألقة* حمض الجلوكونيك بكميات تتجاوز **2.4 غ/ل**، مُذيبةً أكثر من **70% من فوسفات الصخور** في غضون 7 أيام، متجاوزةً بذلك الأسمدة الفوسفورية الاصطناعية من حيث التوافر الحيوي.
11 نوع من الدراسات الخاصة باختبار البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات
تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات
الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات
✅ **ب. التحلل المائي الأنزيمي للفوسفور العضوي**
تُنتج الكائنات الدقيقة **إنزيمات الفوسفاتيز**، بما في ذلك:
* **الفوسفاتيز الحمضي**
* **الفوسفاتيز القلوي**
* **الفايتاز**
تُحلل هذه الإنزيمات مركبات الفوسفور العضوية (الفيتات، النيوكليوتيدات) إلى أشكالها المتاحة.
🔍 **تفاصيل حصرية**:
في مناطق جذور نخيل التمر في جنوب الجزائر، أنتجت *Streptomyces rochei* كلاً من **الفوسفاتيز الحمضي والفايتاز**، مما زاد من توافر الفوسفور بمقدار **أربعة أضعاف** في التربة المُعدلة بالسماد العضوي.
---
✅ **ج. بثق البروتون**
تُطلق بعض الميكروبات والجذور **بروتونات (H⁺)** أثناء التنفس أو امتصاص الأمونيوم، مما يُحمض التربة ويُذيب معادن الفوسفات.
---
✅ **د. الإذابة بوساطة حامل الحديد**
تُطلق بعض الميكروبات، مثل *العصية* و*الزائفة*، حامل الحديد** - وهي مركبات مُخلِّبة للحديد تُحرِّر بشكل غير مباشر الفوسفور المرتبط بالحديد (FePO₄).
🔍 **تفاصيل حصرية**:
أظهرت الأبحاث في مرتفعات شمال أفريقيا أن سلالات *العصية الرقيقة* المُنتجة حامل الحديد الكاتيكولاتي تُطلق **ما يصل إلى 110 ملغم/لتر** من الفوسفور من صخور الفوسفات المرتبطة بالحديد خلال 72 ساعة.
تصنيف الفطريات الجذرية(mycorrhiza)
6مجالات و6 طرق استخدام الفطريا ت الجذرية
البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات(PGPR)
8 خصائص للبكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات المثالية
🔹 3. **العوامل البيئية والتربة المؤثرة على ذوبان الفوسفات**
| العامل | التأثير على ذوبان الفوسفات |
| ------------------------- | ------------------------------------------------------ |
| **درجة حموضة التربة** | يزيد الرقم الهيدروجيني الحمضي (<6) من ذوبان الفوسفور المعدني
| **المادة العضوية** | يزيد من النشاط الميكروبي وإنتاج الإنزيمات |
| **الرطوبة** | يدعم الأيض الميكروبي وانتشار الأحماض/الإنزيمات |
| **درجة الحرارة** | ذوبان الفوسفور الميكروبي الأمثل عادةً عند درجة حرارة 25-35 درجة مئوية |
| **تركيز الكالسيوم** | قد تُثبط المستويات العالية ذوبان مركبات الكالسيوم والفوسفور |
🔍 **ملاحظة خاصة**:
في تربة جبال القبائل، أدى ارتفاع محتوى المادة العضوية والرطوبة المستمرة من الضباب إلى تحسين ذوبان الفوسفات بواسطة *البنسليوم بيلي* حتى عند درجة حموضة متعادلة، مما يكشف عن **تأثيرات مناخية محلية** على النشاط الميكروبي.
البكتيريا المثبتة للنيتروجين وأشكال علاقتها بالنبات المضيف
ما هي البكتيريا المساعدة للميكورايزا؟
الأكتينوميسيت فرانكيا: بكتريا مهما بيئيا وزراعيا
🔹 4. **أنواع الفوسفات غير القابلة للذوبان المستهدفة بالذوبان**
| نوع الفوسفات | الصيغة الكيميائية | الاستراتيجية الميكروبية |
| ------------------------ | ------------------- | ------------------------------- |
| **فوسفات ثلاثي الكالسيوم** | Ca₃(PO₄)₂ | استخلاب الأحماض العضوية |
| **فوسفات الحديد** | FePO₄ | سيدروفورات، تحمض |
| **فوسفات الألومنيوم** | AlPO₄ | خفض الرقم الهيدروجيني عن طريق إفراز الأحماض |
| **الفوسفات العضوية** | الفيتات، الحمض النووي، إلخ | تحلل إنزيم الفوسفاتاز |
5 آليات مباشرة و 4 غير ماشرة لتعزيز نمو النبات
ماهي الآلية الرئيسية الغير المباشرة لتعزيز نمو النبات؟
الفطريات الجذرية (Mycorrhiza) المعززة لنمو النبات
🔹 5. **فوائد الزراعة العضوية على مستوى الحقل**
* **تحسين توافر الفسفور** مع استخدام الأسمدة الكيميائية
* **تحسين نمو الجذور** وقوة النبات
* **تقليل الأثر البيئي** (عدم جريان الفوسفور)
* **زيادة التنوع البيولوجي الميكروبي في التربة**
* **زيادة مرونة المحاصيل** والإنتاجية
🔍 **دراسة حالة جزائرية حصرية**:
في تجربة تجريبية في تلمسان (2023)، أدى تلقيح حقول الطماطم العضوية بمجموعة من بكتيريا *Bacillus circulans* و*Aspergillus tubingensis* المحلية إلى زيادة المحصول بنسبة **28%**، دون إضافة الفوسفور المعدني**، مما يؤكد الجدوى الاقتصادية لاستراتيجيات الفوسفور القائمة على الميكروبات.
10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير
هندسة الرايزوسفير:القائد الجديد للزراعة وعلوم النبات
7فوائد للفطريات الجذرية(Mycorrhizae)
الخلاصة: إذابة الفوسفات كركيزة أساسية لإدارة المغذيات العضوية
إذابة الفوسفات ليست مجرد تفاعل كيميائي، بل هي **عملية منظمة ميكروبيًا**، وهي حيوية للزراعة المستدامة. من خلال مزيج من الاستراتيجيات الكيميائية الحيوية والتآزر البيئي، تُحوّل الميكروبات الفوسفور الموجود في التربة إلى مغذيات حيوية، مما يُوفر بديلاً فعالاً وصديقًا للبيئة للمدخلات الصناعية. إن فهم هذه الآليات والاستفادة منها يُمكن أن يُحدث ثورة في **إدارة المغذيات في الزراعة العضوية**.
للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب
الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا
تأليف
The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology
