The role of bacteria in dissolving and mobilizing nutrients in organic agriculture
مقدمة:
في الزراعة العضوية، تعتمد تغذية النبات على **العمليات البيولوجية الطبيعية** بدلًا من المدخلات الصناعية. ومن بين العناصر الرئيسية **بكتيريا التربة المفيدة**، التي تلعب دورًا حاسمًا في **تحويل العناصر الغذائية الأساسية، والتي غالبًا ما تكون غير متوفرة** - مثل الفوسفور (P) والبوتاسيوم (K) والكبريت (S) والحديد (Fe) - من أشكال غير قابلة للذوبان إلى أشكال متاحة للنبات. هذه العمليات الميكروبية **تعزز خصوبة التربة**، وتحسن دورة العناصر الغذائية، و**تعزز نمو النبات المستدام** في ظروف صديقة للبيئة.
إن فهم هذه الآليات البكتيرية لا يعزز الإنتاجية في الأنظمة العضوية فحسب، بل يُسهم أيضًا في **الزراعة الذكية مناخيًا** من خلال تقليل الاعتماد على الأسمدة الكيماوية.
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
تفاصيل دقيقة حول أدوار البكتيريا في تعبئة العناصر الغذائية
---
🔹 1. **البكتيريا المُذيبة للفوسفات (PSB)**
🧪 **آلية العمل:**
يوجد معظم فوسفور التربة في **مُركبات معدنية غير قابلة للذوبان** (مثل فوسفات الكالسيوم وفوسفات الحديد). تُطلق **PSB** **أحماضًا عضوية** (مثل أحماض الجلوكونيك والستريك والأكساليك) التي **تُخفض درجة الحموضة** و**كاتيونات مُخلبة**، مُطلقةً الفوسفات القابل للذوبان.
🔍 **الآليات الرئيسية:**
* **التحلل الحمضي:** إطلاق الأحماض العضوية (خاصةً حمض الجلوكونيك عبر إنزيم الجلوكوز ديهيدروجينيز).
* **الاستخلاب:** ترتبط الربائط العضوية بأيونات الكالسيوم Ca²⁺، والحديد Fe³⁺، والألمنيوم Al³⁺ لإطلاق الفوسفات.
* **النشاط الأنزيمي:** إنتاج **الفوسفاتيز** و**الفايتيز** يُحلل مركبات الفوسفور العضوية.
🌱 **أجناس مهمة:**
* *Bacillus megaterium*
* *Pseudomonas fluorescens*
* *Rhizobium leguminosarum*
* *Burkholderia cepacia*
✅ **نظرة حصرية:**
أظهرت دراسات حديثة في المزارع العضوية في شمال أفريقيا أن سلالات ***Bacillus cereus*** المعزولة من ثفل الزيتون المُسَمَّد تتفوق على سلالات PSB التجارية من خلال إنتاج **أحماض نادرة مثل حمض 2-كيتوغلوكونيك**، مما يعزز إطلاق الفوسفات بنسبة 34% أكثر من المُلقحات القياسية.
تصنيف الفطريات الجذرية(mycorrhiza)
6مجالات و6 طرق استخدام الفطريا ت الجذرية
البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات(PGPR
🔹 2. **البكتيريا المُذيبة للبوتاسيوم (KSB)**
🧪 **آلية العمل:**
يُحتجز البوتاسيوم في التربة بشكل رئيسي في **معادن السيليكات** (الميكا، الفلسبار). تفرز بروتينات KSB البروتونات والأحماض العضوية التي تحلل هذه المعادن وتُطلق أيونات البوتاسيوم التبادلية.
🔍 **الآليات الرئيسية:**
* **التحلل الحمضي:** إفراز الأحماض (مثل حمض الستريك وحمض الماليك) يُفكك بنية المعادن.
* **التحلل المركب:** تُذيب العوامل المخلبية مصفوفات السيليكات.
* **إنتاج عديدات السكاريد:** تحتفظ الأغشية الحيوية بالرطوبة وتُساعد على تجوية المعادن.
🌱 **أجناس مهمة:**
* *Bacillus mucilaginosus*
* *Frateuria aurantia*
* *Paenibacillus spp.*
* *Acinetobacter spp.*
✅ **نظرة حصرية:**
في التربة الرملية الجزائرية، أظهرت عزلات ***Frateuria aurantia*** المحلية **قدرة مزدوجة على إذابة الفوسفات والبوتاسيوم**، مما يزيد بشكل كبير من امتصاص القمح للبوتاسيوم بنسبة تصل إلى 40% دون الحاجة إلى أسمدة صناعية.
5 آليات مباشرة و 4 غير ماشرة لتعزيز نمو النبات
ماهي الآلية الرئيسية الغير المباشرة لتعزيز نمو النبات؟
الفطريات الجذرية (Mycorrhiza) المعززة لنمو النبات
🔹 3. **بكتيريا مؤكسدة الكبريت (SOB)**
🧪 **آلية العمل:**
يوجد كبريت التربة على شكل **S عنصري** أو كبريت عضوي (مثلًا، في البروتينات). **SOB** يؤكسد الكبريت إلى **كبريتات متاحة للنبات (SO₄²⁻)** من خلال **أيض الكبريت الهوائي**، مُطلقًا البروتونات ومخفضًا درجة الحموضة.
🔍 **الآليات الرئيسية:**
* **أكسدة عنصر الكبريت إلى حمض الكبريتيك (H₂SO₄)** عبر إنزيمات أوكسيديز الكبريت.
* **إزالة الكبريت من مركبات الكبريت العضوية** مثل السيستين أو الميثيونين.
* **توليد الحموضة**، وهو مفيد بشكل خاص في التربة الجيرية.
🌱 **أجناس مهمة:**
* *العصية الثيوأوكسيدية*
* *العصية الحمضية الحديدية*
* *فصيلة البيجياتوا*
* *فصيلة الباراكوكوس*
✅ **نظرة حصرية:**
في مزارع الكروم العضوية في منطقة البحر الأبيض المتوسط، تُستخدم سلالات ***العصية الثيوأوكسيدية*** كـ **مُحمِّضات حيوية** لتحسين توافر الكبريت في التربة القلوية، مما يقلل الحاجة إلى إضافة الكبريت العنصري بنسبة 60%.
11 نوع من الدراسات الخاصة باختبار البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات
تصنيف البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات
الميكروبات الجذرية المعززة لنمو النبات
🔹 ٤. **البكتيريا المُحفِّزة للحديد (البكتيريا المُنتِجة للسيديروفور)**
🧪 **آلية العمل:**
على الرغم من وفرة الحديد، إلا أنه يوجد في **صورة الحديديك (Fe³⁺)**، وهو غير قابل للذوبان عند درجة حموضة متعادلة. تُفرز **البكتيريا المُنتِجة للسيديروفور** مُخلِّبات منخفضة الوزن الجزيئي ترتبط بـ Fe³⁺ وتجعلها متاحة حيويًا.
🔍 **الآليات الرئيسية:**
* **إنتاج السيديروفور:** ترتبط جزيئات مثل **بيوفيردين**، **إنتيروباكتين**، أو **هيدروكسامات** بـ Fe³⁺ وتنقله إلى جذور النبات.
* **تفاعل الجذور:** تُعزز بعض السلالات التعبير الجيني لامتصاص الحديد في الجذور.
* **الدفاع غير المباشر:** يثبط التنافس مع الحديد مسببات الأمراض النباتية.
🌱 **أجناس مهمة:**
* *الزائفة العفنة*
* *العصوية الرقيقة*
* *الأزوسبيريلوم برازيلينس*
* *ريزوبيوم spp.*
✅ **نظرة حصرية:**
وجدت دراسة جزائرية حديثة لميكروبيوم التربة أن عزلات ***الزائفة البروتينية*Pseudomonas protegens** تُنتج **حاملات حديد مزدوجة الوظيفة** (بيوشيلين وحمض الساليسيليك) لا تُحرك الحديد فحسب، بل تُثبط أيضًا مسببات الأمراض التي تنتقل عبر التربة مثل *الفوزاريوم* و*ريزوكتونيا* - وهو إنجازٌ كبيرٌ في مجال المحاصيل المُدعّمة بيولوجيًا والمقاومة للأمراض.
10 عوامل متحكمة في ميكروبات الرايزوسفير
هندسة الرايزوسفير:القائد الجديد للزراعة وعلوم النبات
7فوائد للفطريات الجذرية(Mycorrhizae)
🌍 **الخلاصة**
تُعدّ البكتيريا النافعة محركات أساسية **لإذابة العناصر الغذائية وتعبئتها** في الزراعة العضوية. ومن خلال استراتيجيات كيميائية حيوية مثل **التحميض، والاستخلاب، والتحلل المائي الإنزيمي، والأكسدة**، تُحوّل البكتيريا العناصر الغذائية المحبوسة إلى أشكال حيوية متاحة، وتُقلل من الأثر البيئي، وتُعزز التنوع البيولوجي للتربة. يُعيد استخدامها الاستراتيجي في **الملقحات الحيوية وأنظمة التسميد** صياغة إدارة المغذيات نحو **نموذج مستدام ذاتيًا وصديق للبيئة**.
للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب
الرايزوسفير: إيكوبيولوجيا ،ميكروبيولوجيا وبيوتكنولوجيا
تأليف
The Rhizosphere: Ecobiology, Microbiology and Biotechnology
