تنوع الميكروبات المذيبة للفوسفات في التربة

 

The role of microbial diversity in phosphate solubilization in organic agriculture

 

مقدمة: 

في أنظمة الزراعة العضوية، غالبًا ما يكون **التوافر الحيوي للفوسفور (P)** - وهو عنصر غذائي رئيسي لنمو النبات - محدودًا بسبب تثبيته القوي في معادن التربة. ويتم التصدي لهذا التحدي بكفاءة من خلال مجموعة متنوعة من **الكائنات الحية الدقيقة المُذيبة للفوسفات (PDMs)، والتي تُطلق هذه الاحتياطيات بشكل طبيعي وتُتيح الفوسفور للنباتات. يُعد **تنوعها البيئي وآلياتها الوظيفية** أمرًا بالغ الأهمية ليس فقط لدورة المغذيات، ولكن أيضًا للحفاظ على خصوبة التربة وإنتاجيتها في أنظمة الزراعة الخالية من المواد الكيميائية.

تعمل هذه الميكروبات كـ **أسمدة حيوية**، مما يعزز بشكل كبير توافر الفوسفور ويعزز **التآزر بين النبات والميكروبات** دون تلويث البيئة.

دور البكتيريا في إذابة العناصر الغذائية وتعبئتها في الزراعة العضوية

دور البكتيريا في تحمل الإجهاد اللاحيوي والمعالجة البيئية

 البكتيريا المثبتة للنيتروجين وأشكال علاقتها بالنبات المضيف

ما هي البكتيريا المساعدة  للميكورايزا؟

الأكتينوميسيت فرانكيا: بكتريا مهما بيئيا وزراعيا

 تنوع الميكروبات المُذيبة للفوسفات

من بين مختلف PSM (s) التي تعيش في منطقة الجذور ، تعتبر البكتيريا التي تذوب الفوسفات (PSB) بمثابة أسمدة حيوية واعدة حيث يمكنها إمداد النباتات بـ P من مصادر غير متوفرة بشكل جيد بواسطة آليات مختلفة .عديدة هي الأحياء المجهرية المذيبةللفوسفات في التربة (جدول 1)

🔹 1. **التنوع البكتيري في إذابة الفوسفات**

📌 الأجناس البكتيرية الرئيسية:

* ***العصيات***: بكتيريا مُشكلة للأبواغ اختيارية، معروفة بمرونتها وإنتاجها للأحماض العضوية القوية (مثل *البكتيريا الضخمة*، *البكتيريا الرقيقة*).

* ***الزائفة الزنجارية***: بكتيريا مُختصة بالجذور، تُفرز الأحماض الجلوكونيكية و2-كيتوجلوكونية.

* ***Rhizobium spp.***: وظيفتان: مثبتات للنيتروجين ومذيبات للفوسفور في البقوليات.

* ***Burkholderia spp.***: مذيبات فعالة ذات قدرات قوية على تعبئة الفوسفات المعدني.

* ***Enterobacter spp.***: فعالة في التربة عالية الملوحة، وتوجد في الأنظمة العضوية الغنية بالسماد.

* ***Azotobacter spp.***: مثبتات نيتروجين حرة المعيشة، وتتمتع أيضًا بقدرات على إذابة الفوسفور.

 ✅ **نظرة حصرية**:

كشفت دراسات أجريت على بساتين الزيتون العضوية في شمال الجزائر أن **عزلات *Bacillus circulans* المحلية**، عند دمجها مع السماد الدودي، تذيب أكثر من **850 ملغم/لتر من Ca₃(PO₄)₂**، متفوقة على منتجات PSB التجارية بنسبة تصل إلى 45%.

6مجالات و6 طرق استخدام الفطريا ت الجذرية

البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات(PGPR)

8 خصائص للبكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات المثالية

 🔹 ٢. **التنوع الفطري في إذابة الفوسفات**

📌 الأجناس الفطرية الرئيسية:

* ***الرشاشيات*** (*الرشاشيات النيجرية*، *الرشاشيات الأنبوبية*): فعالة في التربة الحمضية؛ تفرز حمضي الستريك والأكساليك.

* ***البنسليوم*** (*البنسليوم البيلائي*، *البنسليوم الأوكساليكوم*): معروفة بقدرتها على إذابة المعادن في التربة التي تعاني من نقص الفوسفور.

* ***الترايكوديرما***: فطريات متعددة الوظائف - تذيب الفوسفات وتثبط مسببات الأمراض التي تنتقل عبر التربة.

* ***المورتيريلا***: فطريات محلية توجد في التربة الغنية بالسماد، وترتبط بزيادة إنتاج الأحماض العضوية.

* ***Talaromyces spp.***: متكيف مع الغابات والتربة الحمضية؛ استُخدم مؤخرًا كسماد حيوي زراعي بيئي.

 ✅ **نظرة حصرية**:

في بساتين الحمضيات المُدارة عضويًا على المدى الطويل في المغرب، عُزل ***Aspergillus tubingensis*** من مناطق الجذور التي تعاني من نقص شديد في الفوسفور، وتبين أنه يُذيب **الفوسفات الصخري بنسبة 38%** أكثر من سلالات *A. niger* القياسية، وذلك بفضل **تآزر الأيض المشترك** (إطلاق حمض الأكساليك + حمض الفورميك).

الآليات والنشاطات المفيدة للبكتيريا المعززة لنمو النبات

الميكروبات المثبتة للنيتروجين تكافليا و الأحياء المضيفة

الهرمونات النباتية البكتيرية والفطرية

🔹 3. **تنوع الأكتينوميسيتات في إذابة الفوسفات**

 📌 الأجناس الرئيسية:

* ***Streptomyces spp.***: نادر ولكنه قوي؛ يجمع بين إذابة الفوسفات وخصائص المكافحة الحيوية.

* ***ميكرومونوسبورا spp.***: تتعايش مع البقوليات، وفعّالة في نقل الفوسفور والمغذيات الدقيقة.

* ***نوكارديا spp.***: غالبًا ما تُغفل؛ تنشط في التربة العضوية المُعدّلة بالسماد.

 ✅ **نظرة حصرية**:

أظهرت أبحاث حديثة من النظم البيئية الزراعية الصحراوية في جنوب الجزائر أن ***ستربتوميسيس روشي*** قادرة على إنتاج **فوسفاتاز حمضي وحمض الستريك**، مما ينتج عنه **معدل ذوبان مزدوج لمصادر الفوسفور العضوية وغير العضوية**، وهي سمة نادرة بين الكائنات الدقيقة الفوسفورية.

10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير

هندسة الرايزوسفير:القائد الجديد للزراعة وعلوم النبات

7فوائد للفطريات الجذرية(Mycorrhizae)

🔹 ٤. **فطريات الميكوريزا الشجرية (AMF)**

 📌 الأجناس الرئيسية:

* ***Glomus spp.***

* ***Rhizophagus spp.***

* ***Funneliformis spp.***

* ***Claroideoglomus spp.***

 🌾 الدور:

لا تُذيب فطريات AMF الفوسفات مباشرةً من خلال إنتاج الأحماض، بل **تُحرك الفوسفور قليل الذوبان** عن طريق توسيع شبكات الخيوط الفطرية التي تصل إلى المناطق الدقيقة خارج نطاق جذور الجذر. كما أنها تُحسّن بنية الجذر والتعبير الجيني لناقل الفوسفور.

 ✅ **نظرة خاصة**:

في دراسة أجريت على واحات نخيل التمر الجزائرية، أظهرت ***Glomus deserticola*** تحسنًا في امتصاص الفوسفور في التربة الرملية بأكثر من 50%، خاصةً مع الإدارة العضوية وإضافة الفحم الحيوي.

5 آليات مباشرة و 4 غير ماشرة لتعزيز نمو النبات

ماهي الآلية الرئيسية الغير المباشرة لتعزيز نمو النبات؟

الفطريات الجذرية (Mycorrhiza) المعززة لنمو النبات

 تصنيف الفطريات الجذرية(mycorrhiza)

🔹 5. **اتحادات مُذيبة للفوسفات (صناعية أو طبيعية)**

🧬 المفهوم:

غالبًا ما تتفوق الاتحادات الميكروبية التي تجمع بين **البكتيريا والفطريات وAMF** على السلالات الفردية بفضل **التفاعلات التآزرية**.

✅ **نظرة خاصة**:

أظهر اتحاد طبيعي من ***Pseudomonas fluorescens + Penicillium bilaiae + Glomus intraradices***، المعزول من حقول قمح عضوية جزائرية، زيادة **بمقدار 2.5 ضعف زيادة في توافر الفوسفات** و**زيادة في الغلة بنسبة 20%** مقارنةً بالتلقيحات الأحادية، مع استقرار في أداء الحقل في ظل ظروف الري البعلي.

--

جدول (1): تنوع الميكروبات المذيبة للفوسفات في التربة مقتبس من Rawat, et al. 2021.‏

م	الميكروبات	ألأجناس والأنواع
1	البكتيريا	Klebsiella variicola, Ochrobactrum pseudogrignonense , Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus cohnii , Pseudomonas putida, Leclercia adecarboxylata , Rahnella aquatilis HX2, Burkholderia cenocepacia , Pseudomonas fulva, Enterobacter sp. ,Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis, Rhizobium sp. , Arthrobacter defluvii, Pseudomonas frederiksbergensis, Rhodanobacter sp., Bacillus cepacia, Vibrio paradoxus , Acinetobacter rizosphaerae, Tetrathiobacter sp. , Pantoea sp., Enterobacter sp. , Pseudomonas chlororaphis, Rhodococcus sp., Cupriavidus, Arthrobacter sp., Acinetobacter sp., Bacillus cereus , Pseudomonas fragi, Pseudomonas trivalis, Pseudomonas lurida, Pseudomonas sp., Exiguobacterium acetylicum , Pseudomonas poae, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas trivalis, Pseudomonas sp. , Micrococcus, Bacillus sp. , Xanthomonas campestris , Arthrobacter sp., Rhodococcus erythropolis, Bacillus megaterium, Serratia marcescens, Chryseobacterium sp. , Enterobacter aerogenes, Pantoea agglomerans, Klebsiella sp. , Pseudomonas corrugata, Mycobacterium phlei , , Bacillus atrophaeus, Bacillus amyloliquefaciens, Vibrio proteolyticus, Paenibacillus macerans, Pseudomonas stutzeri, Enterobacter taylorae, Kluyvera cryocrescens, Enterobacter aerogenes, Chryseomonas luteola, Xanthobacter agilis, Enterobacter asburiae
2	الفطريات	Penicillum sp. PK112, Trichoderma harzianum OMG08 , Aspergillus aculeatus P93, Penicillium daleae, Aspergillus versicolor , Acremonium, Hymenella, Neosartorya , Penicillium brevicompactum, Aspergillus niger , Penicillium oxalicum , Aspergillus candidus, Aspergillus nidulans, Aspergillus wentii, Aspergillus sydowii , Penicillium expansum, Mucor ramosissimus, Candida krissii , Aspergillus fumigatus, Aspergillus niger, Penicillium sp. , Glomus clarum, Glomus geosporum , Trichoderma virens, Trichoderma viride , Penicillium radicum, Penicillium bilaiae , Mortierella sp., Glomus aggregatum , Penicillium pinophilum, Aspergillus sp
3	الميكوريزا	Rhizophagus irregularis MUCL 43194, Glomus fasciculatum, Entrophospora colombiana
4	الأكتينوبكتيريا	Streptomyces thermos-carboxydus, Streptomyces werraensis, Streptomyces ambifaria , Streptomyces fulvissimus, Streptomyces, Streptoverticillium , Microbacterium lacusdiani sp
5	سيانوبكتيريا	Anabaena variabilis, Westiellopsis prolifica, Calothrix braunii, Nostoc sp., Scytonema sp.

 

عادةً ما يحدث إذابة الفسفور غير العضوي نتيجة لعمل الأحماض العضوية منخفضة الوزن الجزيئي التي يتم تصنيعها بواسطة بكتيريا التربة المختلفة . على العكس من ذلك ، يحدث تمعدن الفسفور العضوي من خلال تخليق مجموعة متنوعة من الفوسفاتازات المختلفة ، مما يحفز التحلل المائي لاسترات الفوسفوريك .

ترتبط إحدى أكثر الآليات المعروفة لإذابة الفوسفور بواسطة البكتيريا المذيبة له (PSB) بإنتاج الأحماض العضوية وغير العضوية وإفراز البروتون. ينتج إفراز H + من NH4+ الاستيعاب بالنبات و PSB .و الأحماض العضوية (هي حمض الأكساليك ، وحمض الستريك ، وحمض اللبنيك ، وحمض الطرطريك ، و الأسبارتيك)

11 نوع من الدراسات الخاصة باختبار البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات

تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات

 الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات

 🌍 **الخلاصة: تسخير التنوع لإدارة مستدامة للمغذيات

يُعدّ **تنوع الميكروبات المُذيبة للفوسفات** في التربة كنزًا بيولوجيًا يُعزز نجاح الزراعة العضوية. فمن خلال الجمع بين أجناس مُختلفة واستراتيجيات كيميائية حيوية فريدة - مثل التحميض، والاستخلاب، والتحلل المائي الإنزيمي، والتفاعلات التكافلية - تُحسّن هذه الميكروبات التوافر البيولوجي للفوسفور، وتُقلل تكاليف المُدخلات، وتُعيد الخصوبة الطبيعية.

يُعدّ فهم هذا التنوع الميكروبي وإدارته أمرًا أساسيًا لأنظمة زراعية **مرنة، وفعالة من حيث استخدام المغذيات، وصديقة للبيئة**.

 للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب 

الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا

تأليف

د. بن عمرشبة

The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology