التغذية المعدنية Mineral nutrition

سوف نتناول المبادئ الاساسية لتغذية النبات المعدنية فقد ادرك المزارعون الاوائل ان النباتات النامية فى الوحل ( الماء المختلط بالطين Muddy water ) أفضل من النباتات النامية على ماء المطر الرائق . وبفضل العالم de sausure سنة 1904 عرف العالم حاجة النبات للعناصر الغذائية الموجودة فى التربة . وبأستخدام المزارع المائية ( محاليل مائية تنمو فيها النباتات لتتغذى على ما فيها من عناصر ) تم التعرف على اهمية العناصر الغذائية للنبات .
قسمت العناصر الغذائية الى مجاميع على اساس تأثير العنصر على نمو النبات وتركيبه ودوره فى تكوين المحصول النهائى الى :

عناصر ضرورية :
وهى التى توجد فى النبات بكمية كبيرة وكمية وجودها فى التربة كافية لسد حاجة النبات منها وفى حالة عدم كفايتها لابد من اضافتها للتربة ( التسميد ) لتعويض النقص وحتى لا تعانى النباتات من الحرمان عند عدم اخد كفايتها منها , ولو اخذ النبات منها كمية اكبر من حاجته اليها فأنها تسبب له التسمم .
وقد قسمت العناصر الضرورية الى مجموعتين هما :

العناصر الكبرى :
وهى ستة عناصر هى النيتروجين N, الفسفورP, البوتاسيوم K , الكالسيوم Ca , الماغنسيوم Mg , الكبريت S . بالاضافة الى الكربون C و الاوكسجين O2 والهيدروجين H+ الذى يحصل عليهم النبات من امتصاص غاز ثانى اكسيد الكربون CO2 اثناء عملية التمثيل الضوئى ومن الماء المستخدم فى نفس العملية .

العناصر الصغرى :
وهى عناصر ضرورية ولكن لا يحتاجها النبات بكميات كبيرة وهى جميعها تعمل كعناصر منظمة للنمو حيث انها تعمل كمساعدات انزيمية Co-factor ولا تدخل فى تركيب المركبات الاساسية للنبات (كربوهيدرات , بروتينات , دهون) كما فى حالة سابقتها اى العناصر الكبرى , والعناصر الصغرى ست عناصر هى الحديد , والمنجنيز, البورون , الزنك , النحاس , الموليبدنيم . ويعتبر البعض أن الحديد عنصرا من العناصر الكبرى والبعض الأخر لا يعتقد هذا ويبدو ان الامر يتعلق بالنبات ففى حالة احتياج النبات لهذا العنصر بكميات كبيرة يعتبر عنصرا من العناصر الكبرى , وفى حالة احتياجه بكميات قليلة يعتبر عنصرا من العناصر الصغرى . وهناك معيار اخر يمكن ان يحدد لنا مدى احتياج النبات وكونه من العناصر الكبرى ام الصغرى وهى نفس المعيار التى نحكم بها على كون المحلول المغذى محلول جيد يفى باحتياجات النبات. وهذا المعيار هو نسبة تركيز العنصر فى صورته الايونية والتى تتفاوت مع نسبة الايونات فى المحلول الأرضى للأراضى الخصبة التى تمد النبات بأحتياجاته فلا يعانى من نقص اى من العناصر الضرورية وهى كالتالى

العناصر الكبرى

عناصر يحتاجها النبات بنسب كبيرة عناصر يحتاجها النبات بنسب متوسطة عناصر يحتاجها النبات بنسب قليلة
الأيون التركيز
NO3-- 1000
+K 500
الأيون التركيز
++Ca 200
So4- 200
H2Po4- 100
الأيون التركيز
++Mg 50


العناصر الكبرى
عناصر يحتاجها النبات بنسب كبيرة عناصر يحتاجها النبات بنسب متوسطة عناصر يحتاجها النبات بنسب قليلة عناصر يحتاجها النبات بنسب قليلةجدا
الأيون التركيز
Fe 1.0
الأيون التركيز
Mn 0.5
B 0.5
الأيون التركيز
++Mg 50
الأيون التركيز
Mo 0.001

العناصر الغير ضرورية :
وهىالتى ينطبق عليها شروط العناصر الضرورية بمعنى عدم تأثير نمو النبات بها ولا تدخل فى تركيبه ولا تؤثر فى المحصول النبات النهائى ولكنها ضرورية للانسان ويظل لها دور فى النبات وهو حفظ التوازن الأيونى داخل النبات, والعناصر الغير ضرورية هى الكلورين , الصوديوم , اليود , السيلكون , الالمونيوم

التعرف على الأحتياجات الغذائية للنبات :
اولا : تحليل الرماد :
يمكن التعرف على احتياج النبات من العناصر الغذائية بالكشف على ما يحتويه النبات النامى فى ظروف ملائمة وفى تربة جيدة للوقوف على كمية العناصر فى ذلك النبات . لكن تلك الطريقة غير مجدية حيث لا يوجد فى الرماد سوى العناصر المعدنية لخروج بعضها فى صورة غازية مثل الكربون والأيدروجين والأوكسجين والنتروجين حيث تتطاير على هيئة ثانى أكسيد الكربون Co2 وبخار ماء H2O و أوكسجين O2 وأمونيا NH3 . لذلك فبيانات تلك الطريقة غير موثوق بها بالأضافة لأخطاء التحليل الكمى الآ انها تمدنا بنسب العناصر بعضها الى بعض فعلى سبيل المثال نجد تلك النسب كما فى الجدول التالى عند تحليل الرماد
جدول يوضح نسب العناصر فى رماد نبات الذرة



العناصر الكبرى العناصر الصغرى
نسب العناصر العنصر التركيز % نسب العناصر العنصر التركيز%
النسب الكبرى النتروجين 1.46 النسب الكبرى الحديد 0.083
البوتاسيوم 0.92 النسب المتوسطة المنجنيز 0.35
النسب المتوسطة الكالسيوم 0.23 البورون غير مقدرة
الكبريت 0.21 النسب القليلة الزنك غير مقدرة
الفسفور 0.20 النحاس غير مقدرة
النسب القليلة الماغنسيوم 0.18 النسب القليلة جدا المولبيدنيم غير مقدرة

ثانيا : مزارع المحاليل الغذائية

استخدمت تلك المزارع فى الدراسات الجادة لمعرفة مدى احتياج النبات الى العناصر الغذائية الكبرى والصغرى لانة وجد من الصعب دراستها بالتربة لصعوبة التحكم فى المغذيات لذلك أستخدم الماء كوسط للزراعة وباستخدام أوعية زجاجية من نوع البوروسليكات او البولى اثيلين المتعادل ثم أستخدمت المحاليل الغذائية لتنمية الجذور فيها مع التهوية او اذابة الأوكسيجين فيما يعرف Hydroponics Culture وبالرغم من انها بدأت للدراسة فقط الا انها تطورت لتصبح وسيلة من وسائل الزراعة الغير تقليدية خاصة لانتاج النباتات البستانية مثل الخضروات ونباتات الزينة وبعض نباتات الفاكهة وذلك داخل الصوب الزراعة فى المناطق القاحلة او تحت الاقبية او فى الحدائق المنزلية او فوق اسطح المنازل






شكل يوضح الزراعة فى الاوساط الغير تقليدية والمعروفة Hydroponics والمستخدمة فى الصوب والحدائق المنزلية وفوق اسطح المنازل

تأتى الخطوة التالية وهى تحضير المحاليل المغذية التى تحتوى على العناصر الغذائية الضرورية بكميات كافية تلائم النبات النامى وبنسب معلومة وفى حالة اتزان ( تساوى عدد الكاتيونات مع عدد الانيونات ) وبالطبع لا يوجد محلول مغذى يصلح لجميع النباتات لاختلاف الاحتياجات الغذائية من نبات الى آخر ولاختلاف حاجه النبات من مرحلة الى آخرى ولكون النبات النامى كائن حى فأن له اختيارية فى الامتصاص وهو ما يجعل بعض النباتات تلائمها بيئة دون غيرها

يجب تغيير المحلول الغذائى من آن الى آخر للاسباب التالية :
1- بقاء المجموع الجذرى في المحلول الغذائى لفترة طويلة يغير من تركيز العناصر به ويخل توازنها
2- امتصاص الماء منها يزيد الضغط الاسموزى للمحلول المتبقى
3- تغير pH المحلول نتيجة تنفس الجذور وخروج ثانى اكسيد الكربون الذى يتحول الى حمض الكربونيك والذى يعمل على تعديل الرقم الايدروجينى وهو ما يدعونا الى تغيير المحلول من آن الى آخر
4- غسيل احواض الزراعة حتى لا تنمو فيها الفطريات

ثالثا : دراسة اعرض نقص العناصر على النبات
دراسة نقص العناصر وسيلة لتحديد حاجة النبات للتغذيةالا انها طريقة غير سليمة للاعتبارات التالية :
1- اعراض نقص عنصر ما ليست متشابة فى جميع النبات بل تختلف من نبات الى اخر . وان وجدت اعراض عامه مشتركة
2- تختلف اعراض نقص العنصر فى النبات الواحد من طور نمو الى اخر
3- فى حالة نقص اكثر من عنصر يصعب تحديد الاعراض حيث تتداخل مظاهر الاعراض للعناصر وايهما هى المسببة للأعراض وتحتاج المسئلة الى خبرة عالية وفى نفس الوقت لا يعتمد عليها بدقة فى تعويض النقص فى تغذية العناصر
4- هناك تأثيرات متبادلة للعناصر وتأثيرها على بعضها
5- تتشابة أعراض نقص العناصر مع أعراض نقص الرى أو أضرار الرش بالمبيدات الحشرية والمرضيه ، وأعراض سوء الأحوال الجوية .


الاعراض العامة لنقص العناصر الغذائية على النباتات
اولا : اعراض نقص تظهر على النبات كله
أ- اذا كان المجموع الخضرى اخضر فاتح فى الأوراق العليا وبالنزول نجدالأوراق صفراء ، اما الأوراق السفلية فنجدها بنية اللون . وعلى الأرض نجد أوراق ميتة وملقاه على الأرض . فيكون ذلك نقص عنصر
النيتروجين
يرجع الأصفرار الى هدم الكلوروفيل وقد تظهر الالوان الارجوانية علىالاعناق بعد اختفاء الكلوروفيل فتظهر لون صبغات الانثوسيانين
ب- اذا كان المجموع الخضرى ذو لون أخضر داكن مع وجود نقط حمراء فى الأوراق العلوية وعند النزول على النبات نجد الأوراق ذات لون بنى مخضر وبالنزول أكثر نجد الأوراق لونها اسود . اما الأوراق المسنة فتموت وتقع على الأرض فتكون هذه اعراض نقص الفسفور

ثانيا : اعراض نقص تظهر على الاوراق السفلى وتظل الاوراق العليا سليمة

أ - الأوراق العلوية سليمة والسفلية صفراء وعليها بقع من انسجة ميتة بنية . فيكون نقص العنصر متوقف على مكان البقع الميتة

 اذا كانت البقع الميتة البنية على حواف الورقة يكون النقص هو البوتاسيوم
 اذا كانت البقع الميتة البنية بين العروق بنصل الورقة يكون النقص هو الزنك

ب – اذا كانت الأوراق السفلية صفراء بدون بقع ونصل الورقة ملتف على بعضها وتأخذ شكل الطبق , يكون أعراض النقص هو الماغنسيوم

ثالثا : اعراض نقص تظهر على الاوراق السفلى وتظل الاوراق السفلية سليمة

أ – تظهر الأعراض على الأوراق العليوية والبرعم الطرفى يظل حيا
 الأوراق خضراء داكنة مع ذبول الأوراق العلوية بدون اصفرار والنصل منحنى فتكون هذه أعراض نقص النحاس
 الأوراق صفراء مع تواجد بقع متحللة بوضع منتظم فى شطرى الورقة .فيدل ذلك على نقص المنجنيز
 الأوراق صفراء وبدون بقع والعرق الوسطى أخضر فاتح فيكون النقص للكبريت
 الأوراق صفراء وبدون بقع والعرق الوسطى أخضر داكن فيكون النقص الحديد

ب - تظهر الأعراض على الأوراق العليوية والبرعم الطرفى ميت
 الأوراق الطرفية تأخذ شكل خطاف مع تفصيص النصل
فتكون الأعراض لنقص الكالسيوم
 الأوراق الطرفية سليمة اما قاعدة نصل الورقة تأخذ اللون الأخضر الغامق وعليها نقط حمراء نتيجة ظهور صبغة الأنثوسيانين نتيجة ضعف عمليات التمثيل الكربوهيدراتى فيكون ذلك أعرض نقص البورون

اهمية العناصر وتواجدها
النيتروجين
يدخل النيتروجين فى تركيب جزئى البروتين حيث يدخل اولا فى صورة مجموعة امين بتركيب الحمض الامينى وعلية فهو يدخل فى تركيب كل المركبات التى تتكون منها الاحماض الامينية مثل الانزيمات الذى يشكل البروتين الجزء الاساسى فى بنائها كا يدخل النيتروجين فى بناء الاغشية الخلوية حيث تحتوى على جزء بروتينى , كما يدخل فى بناء الاحماض النووية لوجود القواعد النيتروجينية فى تركيبها مثل قواعد البريميدين والبيورين , كما يدخل فى بناء المرافقات الانزيمية لانة يدخل فى بناء الفيتامينات وهى الشق النشط فى المرافق الانزيمى , كما يدخل النيتروجين فى البورفيرينات والتى تكون مركبان غاية فى الأهمية للنبات الأول هو جزئى الكلوروفيل الهام لعملية التمثيل الضوئى والثانى فى تكوين السيتوكرومات اللازمة لأتمام عمليات التأكسد الطرفى فى التنفس والتى تقوم بدور مضخة لامتصاص للانيونات من التربة اثناء الامتصاص النشط للاملاح , كما يدخل النيتروجين فى بناء المركبات الحاملة للطاقة والمانحة لها مثل ATP

الفسفور
يوجد كمكون أساسى للأحماض النووية والتى تحتوى على شق قاعدى هو القواعد النيتروجينية وسكر خماسى وحمض الفوسفوريك , كما يدخل الفوسفور فى تكوين الفوسفوليبيدات والمرافقات الأنزيمية مثل NAD, NADP كما يدخل فى بناء المركبات الغنية بالطاقة مثل ATP

البوتاسيوم
لا يدخل البوتاسيوم فى تركيب اى مركب من مركبات الخلية النباتية او من المركبات العضوية بالنبات الا انه له دور هام جدا فى فسيولوجية النبات منها :
 للبوتاسيوم دور فى فتح وغلق الثغور وبالتالى فهو المتحكم فى التوازن المائى داخل النبات
 البوتاسيوم منشط اساسى للأنزيمات المصاحبة لتمثيل الروابط الببتيدية فعند نقصة يضعف تكوين البروتين مما يؤدى الى تتراكم الكربوهيدرات والذى كان يجب ان يستهلك فى بناء البروتين " حيث ان البروتين يتكون من هيكل كربونى اتى من الكربوهيدرات فى صورة الأحماض الكيتونية التى يتم تركيب مجموعات الأمين عليها "
 يعمل كمنشط لعديد من الأنزيمات التى تصاحب تمثيل الكربوهيدرات ونجد ان السيادة القمية تختفى عند نقص البوتاسيوم
 يعتبر البوتاسيوم وزير المواصلات داخل النبات فهو المنظم لحركة الذائبات بدأ بالماء الحر الى الكربوهيدرات من الأوراق والى الثمار والأزهار والدرنات لذلك نقصة يؤدى حتما الى نقص المحصول وتساقط الأزهار والثمار لنقص المدد الكربوهيدراتى والهرمونى الذى يساعد البوتاسيوم على نقله

الكالسيوم
يدخل فى تركيب الصفيحة الوسطية والتى تتركب كيميائيا من بكتات الكالسيوم وهو هام لتكوين الاغشية الخلوية , وقد اقترح أن الكالسيوم يشترك فى تنظيم الكروماتين على المغزل أثناء الأنقسام الميتوزى وينشا الأنقسام الشاذ نتيجة نقص الكالسيوم , كما وجد أن له دورا فى تنشيط لبعض الانزيمات مثل
Ariginen kinase , Adenozine triphosphatase

الكبريت
يدخل فى تركيب البروتين فى صورة الأحماض الأمينية الحاملة للكبريت مثل السستئين و السستين والمثيونين , كما يقوم الكبريت بالربط بين البروتينات عن طريق رابطة ثنائية الكبرتيد , كما يدخل الكبريت فى بعض الفيتامينات مثل البيوتين والثيامين والمرافق الانزيمى أ . كما أن الكبريت يمثل المركز النشط لكثير من الأنزيمات التى يكون احدى مراكزها مجموعة السلفهيدريل وله دور فى التمثيل الضوئى وأيض النيتروجين

الماغنسيوم
هو من مكونات الكلوروفيل , كما يدخل فى تنشيط العديد من الأنزيمات أثناء الأيض الكربوهيدراتى وهو منشط للأنزيمات التى تصاحب تمثيل الأحماض النووية ويعتقد ان دورة التنظيمى يكون من خلال ارتباطه بكل من ATP والأنزيم ليكون معقد مخلبى ( الأنزيم , المغنسيوم , البيروفوسفات ) . فى بعض الحالات يحل المنجنيز محل المغنسيوم كمعاون انزيمى كما يقوم بدور العامل المساعد فى تفاعلات تثبيت ثانى أكسيد الكربون لكل من انزيمى phospho enal pyruvate carboxylase, Ribulase 1,5 diphospho carboxylase وقد يكون هو عامل الربط لدقائق الريبوزومات عند تكوينها للبروتينات أثناء عملية الترجمة

الحديد
يدخل الحديد الى النبات فى صورة حديديك الا أن الصورة النشطة هى الحديدوز حيث يدخل فى تركيب السيتوكرومات . تلك المركبات التى تساهم فى انسياب الالكترونات فى الميتوكوندريا أثناء التنفس .