التربة كمصدر للعناصر الغذائية

تعتبر التربة الخصبة هي المصدر الطبيعي للعناصر الغذائية اللازمة لنمو النباتات، فالتربة هي المخزن الطبيعي لهذه العناصر حيث تقوم بإمداد النباتات بالكميات المناسبة من العناصر الغذائية لكي تنمو بصورة طبيعية. وتحتاج النباتات لعدد من العناصر الأساسية اللازمة لنمو أنسجتها والقيام بالعمليات الحيوية المختلفة حتى تنمو بصورة طبيعية وتكمل دورة حياتها، والعناصر الأساسية الضرورية لنمو النباتات تحتوي على 16 عنصر، منها ثلاثة عناصر وهي الكربون والهيدروجين والأوكسجين يكون مصدرها الماء وثاني أكسيد الكربون التي تكون منهما النباتات المواد الكربوهيدراتية البسيطة في الأوراق في وجود الضوء من خلال عملية التمثيل الضوئي والعناصر الثلاثة السابقة وهي الكربون والهيدروجين والأوكسجين تكون 91% من الوزن الجاف للنبات. أما العناصر الأساسية الأخرى والضرورية لنمو النباتات وعددها 13 عنصراً فمصدرها التربة، ويوضح ذلك أهمية التربة في إمداد النباتات بهذه العناصر، وهذه العناصر الثلاثة عشر يمكن تقسيمها إلى:

1. العناصر الأساسية الكبرى Macronutrients

العناصر الأساسية الكبرى هي العناصر التي تستهلكها النباتات بكميات أكبر وموجودة في الأنسجة النباتية بكميات من 0.2% إلى 4.0 % (على أساس الوزن الجاف)، ويمكن أن تقسم إلى:

* العناصر الأولية Primary nutrients

وهي تلك التي يحتاجها النبات بكميات كبيرة وهي النيتروجين ("Nitrogen "N) والفوسفور ("P" Phosphorus) والبوتاسيوم ("Potassium "K) وهذه العناصر يتم تقديرها بالميللجرام / جرام تربة أي جزء في المليون (Parts per million. PPM) وهذه العناصر يتم فقدها من التربة بسرعة حيث تقوم النباتات باستهلاك كميات كبيرة منها أثناء فترة النمو، وتوجد هذه العناصر في المادة الجافة النباتية بمتوسط 1.5% نيتروجين 0.2% فوسفور، 1 % بوتاسيوم.

* العناصر الثانوية Secondary nutrients

وهي تلك التي يحتاجها النبات بكميات متوسطة وهي عادة موجودة في التربة بكميات وافرة ولا يتم إضافتها للتربة الزراعية باستمرار وتشتمل على عناصر الكالسيوم ("Calcium "Ca) والمغنسيوم ("Magnesium "Mg) والكبريت (Sulfur S)، ويوجد عنصري الكالسيوم والكبريت في المادة الجافة النباتية في المتوسط بنسبة 0.5%، 0.1 % على التوالي. وفيما يلي وصف لأهمية هذه العناصر ومصادرها ومدى تأثيرها على نمو النباتات وكذلك أعراض نقص هذه العناصر على النباتات.

النيتروجين (Nitrogen (N

يدخل عنصر النيتروجين في تركيب الكلوروفيل المسئول عن البناء الضوئي وتخليق المواد النشوية والسكريات في النبات حيث يحتوي كل جزيء كلوروفيل على 4 ذرات نيتروجين، كما أنه يدخل أيضاً في تكوين الأحماض النووية والفيتامينات وبعض الهرمونات النباتية والإنزيمات ويوجد النيتروجين بالتربة على هيئة أيونات النترات NO3^- والأمونيوم NH4⁺. وتحصل النباتات على احتياجاتها من عنصر النيتروجين إما عن طريق تثبيت النيتروجين الجوي الذي تصل نسبته بالجو إلى 79% بواسطة الكائنات الدقيقة الموجودة بالتربة التي يجب تهيئة الظروف الملائمة لوجودها أو باستخدام الأسمدة النيتروجينية المعدنية مثل اليوريا وسلفات الأمونيوم ونترات الأمونيوم.

وعموماً فإن مصدر النيتروجين في التربة الزراعية يكون من المخلفات العضوية والنيتروجين المثبت من الهواء الجوي عن طريق مثبتات الأزوت الجوي التكافلية واللاتكافلية أو من الماء أو الأمطار. ويوجد النيتروجين في التربة أساساً في صورة عضوية ونسبة قليلة في صورة معدنية وهي في الأساس تتكون من أيونات النترات والأمونيوم التي توجد في محلول التربة أو في صورة متبادلة. أما النيتروجين العضوي فيوجد بنسبة 95 - 99% في صورة بروتينات والمواد الدبالية ومواد أخرى معقدة. وهذه المركبات العضوية والبروتينات تتحلل بفعل العديد من الكائنات الحية الدقيقة المتواجدة في التربة، مكونة مركبات أمينية وأحماض أمينية تحت الظروف الهوائية يتم تحللها وتنطلق أيونات الأمونيا وتسمى هذه العملية بالمعدنة Mineralization، وهي العملية التي من خلالها تقوم الميكروبات المتواجدة في التربة بتحليل النيتروجين العضوي من السماد والمواد العضوية وبقايا المحاصيل إلى الأمونيوم وحيث إنها عملية بيولوجية فإن سرعة التحلل تختلف مع درجة حرارة التربة، والرطوبة وكمية الأوكسجين في التربة (التهوية).

وأيونات الأمونيوم هذه قد تتأكسد مباشرة إلى نترات من خلال عملية النترتة Nitrification التي من خلالها تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحويل الأمونيوم إلى نترات للحصول على الطاقة. وأيونات النترات هذه هي أكثر أشكال النيتروجين المتاحة للنباتات حيث تمتص مباشرة بواسطة النباتات أو الكائنات الحية الدقيقة، كما أنها عرضة لأن تفقد وتتسرب في التربة بالغسئل.

NO₃^-       → NO₂^- →  ⁺₄2NH

Ammonium     Nitrite     Nitrate

وعموماً فإن فقد أيونات الأمونيوم بالغسيل في الزراعة العضوية يكون أقل منه في الزراعة التقليدية، ويعود ذلك إلى أن المواد العضوية تساعد على ارتباط النترات بها. هذا وقد تختزل النترات في صورة غازية حيث تفقد في صورة أمونيا NH3 أو 2N وتسمى هذه العملية عكس النترتة Denitrification وتتم هذه العملية تحت الظروف اللاهوائية ونقص الأوكسجين.

N2O →N2→NO→ NO2^- → NO3^-

وكما ذكرنا سابقاً فإن أيونات الأمونيوم والنترات التي يمكن أن تمتصها النباتات قد تمتص بواسطة الكائنات الحية المتواجدة في التربة حيث تدخل في تركيب أجسامها أي تتحول إلى الصورة العضوية وتسمى هذه العملية N-Immobilization، وتحدث هذه العملية عندما تكون نسبة الكربون العضوي في المخلفات النباتية مرتفعة ونسبة النيتروجين منخفضة (45 :1) أو أكثر من ذلك، ويحدث ذلك بصورة مؤقتة، فعندما تنخفض نسبة الكربون تتم عملية المعدنة حيث ينطلق الأمونيوم من أجسام الكائنات الحية الدقيقة.

وجدير بالذكر أن النيتروجين غير العضوي قد يفقد في صورة ذائبة مع مياه الصرف في حالة الري بالغمر خاصة في الأراضي الرملية، كما قد يفقد في صورة غازية كالأمونيا NH3 والأكاسيد النيتروجينية. وكما ذكرنا فإن النيتروجين له دور هام في العمليات الحيوية حيث يدخل في تركيب العديد من الإنزيمات بالإضافة إلى دوره البنائي حيث يدخل في تركيب المادة الخضراء في النباتات (الكلوروفيل) كما يلعب دوراً أساسياً في تخليق البروتينات.

تظهر أعراض نقص عنصر النيتروجين سريعاً بالأوراق القديمة حيث تضعف ويشحب لونها، وبزيادة النقص تصفر الأوراق جميعها وتضعف وتتقزم النموات ويمكن ملاحظة الشحوب الأخضر للأوراق، وذلك يعود إلى الفقد في الكلوروفيل. ففي حالة نقص عنصر النيتروجين فإن الكميات المتاحة منه تنتقل من النموات القديمة للنموات الحديثة، فالأوراق الأحدث عمراً تحتفظ بما تحتويه من نيتروجين بالإضافة إلى ما تحصل عليه من نيتروجين من الأوراق الأكبر في العمر. وتؤدي زيادة حدة النقص في عنصر النيتروجين إلى تساقط الأوراق، كما يزداد سمك فروع النباتات التي تعاني من نقص عنصر النيتروجين نظرا لتراكم المواد الكربوهيدراتية التي لا تستخدم في عمليات بناء الأحماض الأمينية والمركبات النيتروجينية الأخرى بهذه النباتات. كما أن المواد الكربوهيدراتية المتراكمة تستخدم في تكوين صبغة الأنثوسيانين Anthocyanin التي يؤدي تراكمها إلى تلون الساق والأوراق باللون الأرجواني في بعض أنواع النباتات.

في الزراعة العضوية تعتبر التربة هي المصدر الأساسي لإمداد النباتات باحتياجاتها من العناصر الغذائية ولذلك يجب الاهتمام بتحسين الخواص الطبيعية والكيميائية والحيوية للتربة التي تعتبر مخزن يحتفظ بتلك العناصر حيث تمد النباتات باحتياجاتها من هذه العناصر في الوقت المناسب وبالكميات الكافية. ففي الزراعة العضوية يعتمد على زراعة البقوليات في الدورة الزراعية حيث يعمل ذلك على التثبيت الحيوي للنيتروجين عن طريق قيام بكتيريا الريزوبيا Rhizobia التي تعيش معيشة تكافلية مع البقوليات فتقوم بتكوين عقد جذرية وتستفيد من النبات حيث يمدها بالكربون كمصدر للطاقة أما النيتروجين المثبت بواسطة البكتيريا فيستفيد منه النبات مباشرة أو بعد تحلل العقد الجذرية. بالإضافة إلى ما سبق فإن استخدام سماد الكمبوست والسماد الأخضر يعتبر مصدر هام لعنصر النيتروجين في الزراعة العضوية.

وجدير بالذكر، أنه عندما نقوم بإضافة المادة العضوية إلى التربة بمعنى إضافة أية أسمدة عضوية، فإن ذلك يؤدي إلى زيادة نشاط أنواع عديدة من الكائنات الحية الدقيقة التي تشمل أنواعاً عديدة من البكتيريا والفطريات غير ذاتية التغذية، حيث تقوم هذه الكائنات الحية الدقيقة بتحليل المادة العضوية عن طريق أكسدة الكربون الموجود بالمادة العضوية وينطلق ثاني أكسيد الكربون الذي يتحد مع الماء بالتربة مكوناً حمض الكربونيك وهو حامض ضعيف سريعاً ما يتحلل. وهذا بالطبع يؤدي إلى خفض قلوية التربة مع انخفاض رقم الحموضة (pH) بالتربة نتيجة لزيادة أيونات الأيدروجين الناتجة عن تحلل هذا الحمض الضعيف، بينما تتحلل البروتينات التي بالمادة العضوية تحللاً مائياً بفعل الإنزيمات، حيث يتحول البروتين إلى أحماض أمينية ومركبات أمينية أولاً ثم إلى أمونيا NH في النهاية.

الفوسفور (Phosphorus (P

الفوسفور (P) من العناصر الغذائية التي تحتاجها النباتات بكميات كبيرة. وهو من العناصر المتحركة في النبات، حيث ينتقل من الأوراق المسنة الموجودة عند قاعدة الفروع إلى الأوراق الحديثة المتواجدة في قمة الفروع. ويُمتص عنصر الفوسفور على هيئة أيونات H2PO4^- و HPO₄^2- وتعتبر الصورة الأولي هي الصورة الميسرة والأكثر صالحية للامتصاص من التربة بواسطة الجذور النباتية. وبعد الامتصاص لا يحدث للفوسفور عملية اختزال كما يحدث للنترات NO3- بعد امتصاصها، ولكن يدخل الفوسفور في صورته المؤكسدة بعد امتصاصه مباشرة في العمليات الحيوية المختلفة في أنسجة النبات. ويكون عنصر الفوسفور ميسرا بالتربة عندما تتراوح حموضتها (pH) بين 5.5 و 7.0 وتتواجد أعلى تركيزات من عنصر الفوسفور بالأنسجة المرستيمية النشطة والثمار والبذور أثناء نموها ونضجها.

يكتسب هذا العنصر أهميته نظراً لأنه أحد مكونات المواد البروتينية كما أنه يتحد مع السكريات الموجودة بالخلية مكوناً sugar phosphate الذي يعمل كمادة وسيطة أثناء عمليات البناء الضوئي والتنفس كما أنه يتحد مع الليبيدات مكوناً phospholipids التي تتكون منها الأغشية النباتية كما أن هذه المادة تدخل في تكوين النيوكليوتيدات nucleotides حيث يدخل في تكوين المركبات الحاملة للطاقة التي تستخدم في عملية تخزين ونقل الطاقة مثل ATP & ADP كما أنه يعمل كعامل مساعد للعديد من الإنزيمات.

يؤدي نقص عنصر الفوسفور إلى عدم مقدرة النباتات على بناء البروتينات مما يؤدي إلى تراكم المواد السكرية بأنسجة النباتات الذي يؤدي إلى تكون صبغة الأنثوسيانين Anthocyanin التي يؤدي تراكمها إلى تلون هذه الأنسجة باللون الأرجواني. كما أن نقص هذا العنصر يؤدي إلى تلون الأوراق باللون الأخضر الداكن وكذلك إلى موت بعض الأنسجة التي عادة ما تكون على شكل بقع صغيرة تسمى necrotic كما أن نقصه يؤدي إلى موت الأوراق المسنه وتأخر نضج الثمار. أما في حالة زيادة نسبة الفوسفور في النبات فإن ذلك يؤدي إلى تبكير في نضج الثمار في أشجار الفاكهة، وتعتبر الثمار أغني أجزاء النبات بالفوسفور وخاصة البذور منها. كما أن زيادة امتصاص النبات لعنصر الفوسفور بسبب توفره في التربة يؤدي إلى ظهور أعراض نقص عنصري الزنك والحديد برغم توفرهما في التربة.

وكما ذكرنا سابقاً فعادة ما تظهر أعراض نقص عنصر الفوسفور على الأوراق المسنه نظراً لأنه ينتقل بسرعة من الأوراق المسنه للأوراق الحديثة ومحتوي التربة من الفوسفور يتأثر بالعديد من العوامل منها: محتوي التربة من المادة العضوية، وأيضا طبيعة الصخور التي نشأت منها هذه التربة ودرجة التعرية التي تعرضت لها ومدى فقد الفوسفور منها بالغسيل المتكرر للتربة. وعموماً يوجد الفوسفور في التربة في صورتين هما الفوسفور المعدني والفوسفور العضوي. بالنسبة إلى الفوسفور المعدني فلقد وجد أن المعادن الحاملة للفوسفور هي مركبات الكالسيوم ومركبات فوسفات الحديد والألمونيوم وهي مركبات قليلة الذوبان جداً. ولقد وجد أن التربة في المناطق الجافة وشبة الجافة القليلة الأمطار تحتوي تربتها على حوالي 0.2 % من الفوسفور أما الأراضي الصحراوية الفقيرة في المادة العضوية فلا يتجاوز محتوي تربتها من الفوسفور عن 0.02%.

وعموما فإنه من الملاحظ أن الطبقة السطحية من التربة تكون عادة غنية في محتواها من الفوسفور عن الطبقة التحت سطحية، وذلك لأن الطبقة السطحية من التربة تكون عادة غنية في محتواها من المادة العضوية والطين ذات الحبيبات الناعمة. وجدير بالذكر أنه في الأراضي القلوية الجيرية ذات رقم الحموضة (pH) المرتفع يدمص فيها الفوسفور على أسطح كربونات الكالسيوم أو قد يتفاعل مع الكالسيوم مكوناً فوسفات الكالسيوم، أما في التربة الحامضية ذات رقم الحموضة (pH) المنخفض فإن الفوسفور يدمص فيها على أسطح أكاسيد الحديد والألومنيوم أو يترسب على صورة مركبات فوسفات الحديد والألمونيوم.

أما الفوسفور العضوي Organic Phosphates فمصدره المادة العضوية الموجودة في التربة، أو المادة العضوية المضافة عن طريق التسميد العضوي، وتحتوي المادة العضوية على الفوسفور في صورة مركبات أهمها الفيتين والأحماض النووية والفوسفوليبيدات Phospholipids، ونتيجة لتحلل المادة العضوية بواسطة الإنزيمات التي تفرزها الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في التربة مثل إنزيم الفوسفاتيز يتحول الفوسفور العضوي إلى فوسفور معدني وهذه العملية تسمى معدنة الفوسفور P-Mineralization وبذلك يصبح الفوسفور في صورة ميسرة للنباتات، وهذه الكائنات الحية الدقيقة التي تقوم بهذه العملية هي كائنات متخصصة مثل: بعض الأنواع من فطريات Penicillium and Aspergillus وبكتيريا Bacillus ويتوقف معدل معدنة الفوسفور العضوي على نسبة الكربون الفوسفور في المادة العضوية، حيث تسود عملية المعدنة إذا كانت نسبة (الكربون : الفوسفور) في المادة العضوية أقل من (200 : 1) أما إذا زادت هذه النسبة لأكبر من (300 : 1) فعندها يتحول الفوسفور المعدني الذائب في الأرض إلى فوسفور عضوي في أجسام هذه الكائنات الحية وتسمى هذه العملية عملية الهدم أو التمثيل P-Immobilization.

البوتاسيوم (Potassium (K

يتواجد عنصر البوتاسيوم بالنباتات على هيئة كاتيون +K وهو من أهم العناصر الغذائية الضرورية التي تحتاجها النباتات بكميات كبيرة أكثر من أي عنصر آخر فيما عدا النيتروجين. وقد يكون الاحتياج إلى عنصر البوتاسيوم أكثر من عنصر النيتروجين كما هو الحال في بعض مراحل نمو أشجار الفاكهة مثل مرحلة نمو الثمار واكتمال نضجها وتلونها. والبوتاسيوم لا يدخل أو يشترك في بناء أو تركيب المركبات العضوية داخل النباتات مثل النيتروجين والفوسفور والكالسيوم وبقية العناصر الأخرى، فهو الوحيد الذي يوجد في صورة أيونية (K) في عصير الخلايا النباتية. ويلعب البوتاسيوم دوراً هاماً في عملية تنظيم الضغط الأسموزي بخلايا النباتات كما أنه ينشط العديد من الإنزيمات التي لها دخل بعمليات التمثيل الضوئي والتنفس والأكسدة وبناء البروتينات بالخلايا المرستيمية وبالإضافة لذلك فإنه يلعب دوراً في اختزال النيترات كخطوة أولى في بناء الأحماض الأمينية التي تتكون منها المواد البروتينية، كذلك فإنه ذو تأثير على بناء مادة الكلوروفيل، كما أن وجود عنصر البوتاسيوم يمنع ظهور أعراض التسمم التي تظهر على النباتات نتيجة لتراكم الأمونيا بأنسجة النباتات التي عادة ما تظهر في حالة نقص هذا العنصر وبالإضافة لذلك فإنه يلعب دورا في عملية انقسام الخلايا.

يمتاز عنصر البوتاسيوم بأنه من العناصر المتحركة، حيث ينتقل بسرعة فائقة من الأوراق المسنة عند قاعدة الفروع إلى النموات الحديثة، ونتيجة لذلك فإن أعراض نقصه عادة ما تظهر على الأوراق المسنة، وتظهر أعراض نقصه على شكل اصفرار حواف نصل الأوراق ثم جفافها. كما أن تعرض النباتات لنقص عنصر البوتاسيوم يؤدي إلى زيادة قابلية النباتات للإصابة بالفطريات المحمولة في التربة. وفي أشجار الفاكهة يخزن البوتاسيوم الممتص في خشب ولحاء الأشجار أثناء الخريف والشتاء، ثم ينتقل إلى الأنسجة الجديدة في الربيع وخاصة الثمار وتليها الأوراق، ولذلك نجد انخفاضاً كبيراً في نسبة البوتاسيوم في الأوراق في السنوات ذات الحمل الغزير لأشجار الفاكهة وتختلف المحاصيل في مدى احتياجاتها من البوتاسيوم خلال فترة نموها فالمحاصيل الدرنية مثل البطاطس تحتاج كميات كبيرة من البوتاسيوم، كذلك الطماطم وبعض أشجار الفاكهة كالموالح والمانجو أما المحاصيل البقولية فهي قادرة على الحصول على احتياجاتها من البوتاسيوم خلال فترة نموها من التربة. ولقد وجد أن كمية البوتاسيوم في التربة تزداد مع ارتفاع رقم الحموضة (pH) في التربة، أي مع زيادة القلوية في التربة (في الأراضي القلوية)، كما أن إضافة الجبس الزراعي (كبريتات الكالسيوم) إلى التربة تساعد على تحويل البوتاسيوم غير المتبادل إلى بوتاسيوم متبادل وصالح للامتصاص بواسطة النباتات.

وجدير بالذكر أن إضافة الأسمدة العضوية في الزراعة العضوية يقلل من فقد البوتاسيوم بالغسيل نتيجة ارتباط البوتاسيوم في صورة متبادلة على الدبال، وبالرغم من أن إضافة سلفات البوتاسيوم غير مسموح به في الزراعة العضوية إلا أنه من الممكن استخدامها كمصدر للبوتاسيوم خلال فترة التحول من الزراعة التقليدية إلى الزراعة العضوية وأهم مصدر للبوتاسيوم في الزراعة العضوية هو إضافة المخلفات النباتية والحيوانية إلى المزارع العضوية في صورة "السماد العضوي المصنع" أي سماد الكمبوست Compost.

الكالسيوم (Calcium (Ca

يعتبر عنصر الكالسيوم من العناصر الغذائية الكبرى ويمتص عنصر الكالسيوم في صورة أيونات (Ca⁺²) وترجع أهمية عنصر الكالسيوم نظراً لأنه أحد مكونات الصفيحة الوسطى middle lamellae بجدر الخلايا النباتية، لذلك فهو يلعب دوراً أساسياً في صلابة الأنسجة النباتية، وخاصة ثمار الفاكهة، وقد ثبت أن نقصه في أشجار التفاح يؤدي إلى ظهور ما يسمي بالنقر المرة Bitter pits. كما أن نقصه يؤثر على استطالة الخلية والانقسام الخلوي بتأثيره على عملية انقسام الخلايا خلال الدور الذي يلعبه أثناء الطور المغزلي، بالإضافة إلى أنه يعمل كناقل ثان للمؤثرات الهرمونية والبيئية خلال الأغشية الخلوية بعد اتحاده مع نوع من البروتينات يسمى Calmodulin كما أن هذا المركب ينظم العديد من العمليات أثناء عمليات البناء كما أنه يساعد على سرعة انتقال المواد الكربوهيدراتية والأحماض الأمينية وبالإضافة لذلك فهو يشجع نمو الجذور.

كما أن وجود الكالسيوم يعادل التأثير السام لبعض الأحماض العضوية مثل حمض الأكساليك Oxalic acid الذي ينتج كناتج ثانوي في عمليات التحول الغذائي للمواد الكربوهيدراتية والمواد البروتينية، وهذا الحامض العضوي له تأثير سام إذا وجد بحالة منفردة في الأنسجة النباتية، وهنا يقوم الكالسيوم بالاتحاد مع حمض الأكساليك مكوناً بلورات أكسالات الكالسيوم غير السامة التي تترسب بالأنسجة النباتية.

وعادة ما يتواجد عنصر الكالسيوم بكميات كبيرة بالأنسجة البالغة ونادرا ما يحدث نقص لعنصر الكالسيوم في الظروف الطبيعية وإذا ظهر نقص لعنصر الكالسيوم فيكون على الأوراق الحديثة لأنه عنصر غير متحرك في النبات وأعراض نقص العنصر يكون على هيئة اصفرار لأطراف الأوراق الحديثة بالإضافة لتشوهها والتفافها كما أن الجذور تكون غزيرة التفريع وقصيرة ويميل لونها للون البني ويؤدي نقص العنصر أيضاً إلى عرقلة شديدة للنمو أو الموت في حالة استمرار النقص الشديد لعنصر الكالسيوم. ومن المعروف أن زيادة امتصاص النبات لأحد العناصر التالية: البوتاسيوم أو الصوديوم أو المغنسيوم بسبب توفرها في التربة يؤدي إلى ظهور أعراض نقص عنصر الكالسيوم.

وجدير بالذكر أنه تنخفض صلاحية الكالسيوم للامتصاص بواسطة النباتات بارتفاع رقم الحموضة (pH) في التربة أي في الأراضي ذات القلوية العالية، حيث يترسب على هيئة مركبات معدنية قليلة الذوبان في التربة القلوية، وهنا يمكن أن يضاف الكالسيوم في صورة كبريتات الكالسيوم (الجبس الزراعي) لكي يحل محل الصوديوم المدمص على الغرويات، أما في الأراضي الحامضية التي ينخفض فيها رقم الحموضة (pH) بشكل كبير فإن هذا يساعد على ذوبان مركبات الكالسيوم المعدنية. وتعتبر أحجار الجير الدولوماتية Dolomitic limestone والجبس Gypsum مصادر جيدة للكالسيوم.

وتلعب المواد العضوية في التربة أو المواد العضوية المضافة للتربة من خلال الأسمدة العضوية دوراً مهماً في تحلل مركبات الكالسيوم المعدنية، حيث ينطلق غاز ثاني أكسيد الكربون من المادة العضوية ويذوب في ماء الري مكوناً حمض الكربونيك الذي يقوم بتحويل كربونات الكالسيوم إلى بيكربونات كالسيوم ذائبة في المحلول الأرضي ومن ثم يتم انطلاق أو تحرر الكالسيوم على هيئة أيون (Ca⁺⁺) في محلول التربة الذي يمكن أن تستفيد منه النباتات.

المغنيسيوم (Magnesium (Mg

يمتص عنصر المغنيسيوم في صورة أيونات (⁺Mg) وترجع أهميته لأنه يدخل في تركيب جزيء الكلوروفيل في جميع النباتات الخضراء، كما أن له علاقة ببناء البروتينات النووية، بالإضافة لعلاقته بتنشيط الإنزيمات المسؤولة عن عمليتي البناء الضوئي والتنفس كما أنه يلعب دورا رئيسيا في بناء وتكوين الزيوت والدهون في ثمار الفاكهة مثل: الزيتون والقشطة، وجميع فواكه النقل مثل الجوز والبيكان واللوز والبندق.

ونظراً لأن عنصر المغنيسيوم ينتقل بسهولة من الأوراق القديمة للأوراق الحديثة فإن أعراض نقصه عادة ما تظهر على الأوراق المسنة على هيئة اصفرار للمناطق المحصورة بين العروق الموجودة بنصل الأوراق ويرجع ذلك إلى أن الكلوروفيل الموجود بالحزم الوعائية الموجودة بالعروق يتحرك ببطء مقارنة بالكلوروفيل الموجود خارج الحزم. ويؤدي استفحال نقص هذا العنصر إلى الاصفرار الكامل للنصل ثم سقوط الأوراق. ومن أهم مصادر المغنسيوم معادن التربة والمواد العضوية وأحجار الجير الدولوماتية Dolomitic limestone والاسم الكيميائي لأحجار الجير هذه هو Calcium magnesium carbonate

الكبريت (Sulfur (S

يعتبر عنصر الكبريت عنصراً هاماً لنمو النباتات، ومحتوي النبات منه يكون مساويا لمحتواه من الفوسفور. ويُمتص عنصر الكبريت بواسطة جذور النباتات في صورة أيون الكبريتات (^2- 4SO) وترجع أهميته لأنه يدخل في تركيب بعض الفيتامينات والأحماض الأمينية الكبريتية المكونة للبروتينات مثل سستين Cystine وستاين Cysteine وميثيونين Methionine، وقد يصل تركيز عنصر الكبريت ببعضها إلى 5.0 - 5.1 %. ولا تستطيع النباتات امتصاص عنصر الكبريت إلا إذا كان على هيئة كبريتات التي تختزل فور امتصاصها إلى الصورة النشطة. ولقد ثبت أن وجود الكبريت ضروري في تكوين جزئ الكلوروفيل، ولكنه لا يدخل في تركيبه بل يعمل كعامل مساعد في بناء جزئ الكلوروفيل، كما يشجع على نمو الجذور وإنتاج البذور ومقاومة النباتات للبرد. ويوجد من 50 - 70% من الكبريت في التربة في صورة عضوية، ولكي يصبح الكبريت العضوي بصورة صالحة للامتصاص بواسطة النباتات يجب أن يتحول الكبريت من الصورة العضوية إلى الصورة المعدنية ويتم ذلك بفعل إنزيمات تفرزها الكائنات الحية الدقيقة بالتربة، وتزداد عملية معدنة الكبريت كلما زادت نسبته في المادة العضوية، كذلك تزداد عملية تدهور الكبريت في التربة إذا زادت نسبة الكربون إلى الكبريت ونسبة النيتروجين إلى الكبريت. وفي الأراضي ذات القلوية العالية قد يضاف الكبريت إلى التربة لإصلاحها، حيث تقوم البكتيريا المتخصصة Thiobacillus بأكسدة الكبريت وتتكون الكبريتات التي تتفاعل مع الكالسيوم مكونة كبريتات الكالسيوم، كما قد تضاف الترسيبات الطبيعية للجبس  CaSo₄.2H₂O كمصلح للتربة القلوية.

هذا وتتشابه الكثير من أعراض نقص الكبريت مع أعراض نقص عنصر النيتروجين التي تتمثل في ضعف النمو واصفرار الأوراق وتراكم صبغات الأنثوسيانين إلا أن أعراض نقص عنصر الكبريت تظهر على الأوراق الحديثة أولا بعكس أعراض نقص النيتروجين، ويرجع ذلك لبطء معدلات انتقال عنصر الكبريت من الأوراق القديمة للأوراق الحديثة مقارنة بعنصر النيتروجين والتربة التي بها كمية كافية من المادة العضوية نادراً ما يكون بها نقص بالكبريت وهو عنصر هام جداً لمحصول البصل، وهام لتكوين ثمار الفلفل والكرز والبرقوق.

2. العناصر الأساسية الصغرى أو الدقيقة Micronutrients

هي العناصر التي تستهلكها النباتات بكميات قليلة وموجودة في الأنسجة النباتية بكميات ضئيلة وتقدر في التربة بالميكروجرام/ جرام تربة جافة أي جزء في المليار (parts. per billion (pp . وهذه العناصر يطلق عليها أيضا العناصر النادرة Trace elements أو العناصر المكملة Minor elements وتشتمل على عناصر الحديد "Iron "Fe والنحاس Copper Cu والمنجنيز " Manganese" والزنك "Zinc "Zn والبورون "Boron "B والكلوريد Chloride Cl والموليبدنيم Molybdenum "Mo وهذه العناصر الأساسية الصغرى توجد في المادة الجافة النباتية في المتوسط بتركيز من 6 إلى 100 جزء في المليون أو تكون بنسبة قليلة جدا كما في الموليبدنيم حيث يوجد في المتوسط بتركيز 0.06 جزء في المليون. وفيما يلي وصف لأهمية العناصر الأساسية الصغرى أو الدقيقة ومصادرها ومدى تأثيرها على نمو النباتات وكذلك أعراض نقص هذه العناصر على النباتات:

الحديد (Iron (Fe

يمتص عنصر الحديد بواسطة النباتات في صورة أيونات حديدوز (⁺⁺Fe) وأحيانا في صورة أيونات حديديك (⁺⁺⁺Fe) ولكن يختزله النبات مباشرة إلى حديدوز بمجرد امتصاصه، وهو عنصر غير متحرك أي لا يتحرك من الأوراق المسنة إلى الأوراق الحديثة. وترجع أهمية عنصر الحديد إلى أنه يدخل ضمن مكونات الإنزيمات المرتبطة بنقل الإلكترونات مثل السيتوكرومات cytochromes التي تقوم بأكسدة عكسية لأيونات الحديد من (⁺⁺Fe) إلى (⁺⁺⁺Fe) عن طريق نقل الإلكترونات. وبالرغم من أن عنصر الحديد لا يدخل ضمن مكونات جزيء الكلوروفيل إلا أن وجوده يعتبر عاملاً أساسياً لبنائه. ولا تحتاج النباتات إلا لكميات ضئيلة للغاية من عنصر الحديد. ولا يرجع ظهور أعراض نقص عنصر الحديد لعدم وجوده ولكنها ترجع إلى قلة ذوبانه وتزيد قابلية ذوبان أملاح عنصر الحديد بالأراضي الحامضية لذلك فإن أعراض نقصه عادة ما تظهر على النباتات المزروعة بالأراضي القلوية والمحتوية على نسبة عالية من كربونات الكالسيوم، وفي مثل هذه الأراضي يمكن إضافة محسنات للتربة للتغلب على نقص الحديد مثل: إضافة الكبريت المعدني أو الجبس الزراعي. وتعمل إضافة المادة العضوية بالطبع على زيادة تيسر عنصر الحديد للنباتات، حيث تقوم المادة العضوية بتكوين مركبات مخلبية ذائبة مع الحديد.

وقد أثبتت الدراسات أن عنصر الحديد يكون نشطاً فسيولوجياً عندما يكون في الصورة المختزلة (حديدوز) وان التحول من الصورة المؤكسدة (حديديك) إلى الصورة المختزلة مرتبط بمدى توفر عنصر المنجنيز بأنسجة النباتات، حيث يؤدي زيادة تركيز المنجنيز في أنسجة النبات إلى إيقاف عملية الاختزال هذه، وبالتالي يبقى الحديد على صورة حديديك ولا يستفيد منه النبات رغم وفرته في أنسجته. وتظهر أعراض نقص عنصر الحديد على هيئة اصفرار بالمناطق المحصورة بين العروق المنتشرة بنصل الأوراق الحديثة ويرجع ذلك إلى بطء انتقال أيوناته من الأوراق القديمة إلى الأوراق الحديثة ويتحول لون الأوراق إلى اللون الأبيض بالكامل.

وترجع عدم قدرة عنصر الحديد على الانتقال من الأوراق القديمة للأوراق الحديثة إلى ترسبه بالأوراق القديمة على هيئة أملاح فوسفاتية أو أكاسيد غير قابلة للذوبان أو لأنه يدخل في تكوين مركبات مع الفيتوفيرتين Phytoferritin وهو مركب بروتيني غير قابل للانتقال مما يعرقل انتقال الحديد باللحاء لمسافات طويلة.

المنجنيز (Manganese (Mn

يمتص عنصر المنجنيز في صورة أيونات ثنائية التكافؤ Mn⁺² وتنشط أيوناته العديد من الإنزيمات الخاصة بعمليات الأكسدة ومنع عمليات الاختزال (dehydrogenases decarboxylases) كما أنها إحدى العوامل الهامة اللازمة لإتمام بناء الكلوروفيل بالإضافة لأن وجودها ضروري لعملية انطلاق غاز الأوكسجين الناتج من عملية التمثيل الضوئي. ونظراً لأن حركة أيوناته بأنسجة النباتات بطيئة نسبياً لذلك فإن أعراض نقصه تظهر على النموات الحديثة على هيئة بقع صفراء بالمناطق المحصورة بين العروق الموجودة على نصل الوراق ثم تتحول هذه البقع إلى اللون البني.

وجدير بالذكر أن ارتفاع قلوية التربة أي ارتفاع مستوى pH بالتربة يساعد على تكوين مركبات غير ذائبة من أكاسيد المنجنيز مع المادة العضوية في التربة مما يقلل من صلاحيته للامتصاص بواسطة النباتات، وبذلك فإن الأراضي القاعدية تعتبر من أكثر الأراضي احتمالاً أن يظهر على النباتات المزروعة بها نقص لعنصر المنجنيز وخاصة تلك الأراضي المحتوية على مادة عضوية بكمية كبيرة.

الزنك (Zinc (Zn

يمتص عنصر الزنك في صورة أيونات ثنائية التكافؤ Zn⁺² وهو من العناصر الثقيلة غير المتحركة. وعنصر الزنك ضروري لتنشيط العديد من إنزيمات الأكسدة والاختزال، كما أن وجوده ضروري لتحويل الأمونيا إلى أحماض أمينية وهي إحدى خطوات بناء البروتين بالنباتات، كما أنه ضروريا لبناء الكلوروفيل في بعض النباتات. وعموماً تظهر أعراض نقص عنصر الزنك عادة على النباتات المزروعة بالتربة الكلسية ويؤدي نقص هذا العنصر إلى تقزم السلاميات وتورد نموات القمم النامية وصغر حجم الأوراق وتشوهها وتجعد حوافها كما تظهر على الأوراق القديمة بقع صفراء وفي النهاية تموت الأنسجة النباتية بأماكن هذه البقع مما يؤثر سلباً على كفاءة النباتات في بناء مادة الكلوروفيل وتكوين الأوكسينات.

وكما سبق القول فإن نقص عنصر الزنك يؤدي إلى قصر سلاميات الأفرع وتقزيمها وصغر حجم الأوراق، وتسمى هذه الظاهرة في التفاح والكمثري Rosette وفي الموالح Mottle Leaf وفي العنب Little Leaf وفي الجوز Yellows كما وجد أن عنصر الزنك يلعب دوراً مهماً في إنبات حبوب اللقاح على مياسم أزهار أشجار الفاكهة، مما يساعد على تشجيع التلقيح والإخصاب ومن ثم عقد الثمار وبالتالي زيادة المحصول. وجدير بالذكر أن ارتفاع مستوى pH بالتربة في الأراضي القلوية والجيرية الكلسية يؤدي إلى انخفاض الزنك الذائب بالتربة حيث يترسب الزنك الذائب في الأراضي ذات مستوى المرتفع على صورة هيدروكسيدات زنك 2(OH)Zn في الأراضي القلوية أو كربونات زنك ZnCO3 في الأراضي الجيرية.

النحاس (Copper (Cu

يمتص عنصر النحاس في صورة أيونات ثنائية التكافؤ ²⁺Cu وهو من العناصر الثقيلة غير المتحركة، وتدخل أيونات النحاس ضمن مكونات بعض الأنظمة الإنزيمية اللازمة لتكوين الهرمونات النباتية كما أنه يُساعد على اختزال أيون النترات إلى أمونيا وهي الخطوة الأولى في بناء البروتينات. ويتشابه عنصر النحاس مع عناصر الحديد والمنجنيز والزنك حيث إنه هو الآخر يتأثر بخواص التربة مثل نسبة المادة العضوية وكربونات الكالسيوم ومستوى pH في التربة. ولقد وجد أن النحاس يرتبط مع المادة العضوية من خلال مجاميع الكربوكسيل أو الفينول بالمادة العضوية مكوناً مركبات ذات درجة ثبات عالية، ولذلك تعاني النباتات في الأراضي العضوية من نقص عنصر النحاس بدرجة كبيرة جداً، وقد وجد أن زيادة تركيز الحديد أو الزنك يؤدي إلى نقص في امتصاص النحاس. ويؤدي نقص عنصر النحاس إلى تلون الأوراق باللون الأخضر الداكن وقد يكون ذلك مصحوبا بظهور بقع ميته على أطراف الأوراق الحديثة ثم يتجه الجفاف إلى حواف قواعد نصل الأوراق وقد يؤدي استفحال نقص أيونات هذا العنصر إلى تساقط الأوراق ومن المعروف أن عنصر النحاس يزيد من مقاومة النباتات ضد الأمراض الفطرية.

البورون (Boron (B

يمتص عنصر البورون على هيئة حامض بوريك H3BO3 وهو من العناصر غير المتحركة في النبات، ولذلك تظهر أعراض نقصه على النموات الحديثة للنباتات. ويلعب عنصر البورون دوراً مهماً في العمليات الحيوية في النبات. ومن أهم الأدوار الفسيولوجية للبورون أنه يتحكم في سرعة امتصاص النبات للماء، ووجوده يزيد من مقاومة النبات للجفاف. كما أنه من المعتقد أنه يلعب دورا في بناء الأحماض النووية وتفعيل الهرمونات واستطالة الخلايا وانقسامها كما أن له تأثير على وظائف أغشية الخلايا، ويساعد وجوده على سرعة نقل المواد الكربوهيدراتية والبروتينية من أماكن تكوينها إلى بقية أجزاء النبات لذلك فإن نقص عنصر البورون يؤدي إلى تراكم هذه المركبات بأماكن تكوينها.

وجدير بالذكر أن هناك علاقة كبيرة بين البورون والكالسيوم في النبات، فمن الملاحظ أن أعراض النقص بعنصر البورون في النبات يتبعه في الغالب أعراض نقص العنصر الكالسيوم، وذلك بالرغم من وجود الكالسيوم بكميات كبيرة في أنسجة النبات. ويؤدي نقص عنصر البورون إلى ظهور بقع سوداء على قواعد أنصال الأوراق الصغيرة، كما أن نقصه يؤثر سلبا على السيادة القمية مما يدفع النباتات إلى التفريع الغزير كما أنه يثبط عملية انقسام الخلايا. ورغم أن عنصر البورون يساعد على سرعة نقل المواد بالنباتات فإن حركته بأنسجة النباتات بطيئة للغاية. وتؤدي زيادة كميات عنصر البورون عن احتياجات النباتات إلى ظهور أعراض التسمم عليها، ومن النباتات الحساسة لزيادة البورون فول الصويا والخوخ والعنب.

الكلورين (Chlorine (CI

يوجد الكلورين بأنسجة النباتات على هيئة أيون (CI) وهو عامل أساسي لإتمام عملية الأكسدة الضوئية للماء وانطلاق الأوكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي كذلك فإنه يلعب دورا في عمليات اختزال بعض المركبات الغنية بالطاقة ومن المحتمل أن يكون له دوراً في عمليات انقسام الخلايا بكل من الأوراق والجذور، كما يعتقد أن له دور في مقاومة النباتات لبعض الأمراض. ويؤدي نقص هذا العنصر إلى ذبول أطراف الأوراق يعقبها ظهور بقع صفراء بجميع أجزاء النصل ثم تبدأ هذه البقع في الموت ثم يتحول لون النصل إلى اللون البرونزي. كما أن نقص هذا العنصر يؤدي إلى تقزم الجذور وزيادة سمك أطرافها.

الموليبدنيم (Molybdenum (Mo

يمتص عنصر الموليبدنيم على هيئة MoO^--₄ يعتبر عنصر الموليبدنيم من العناصر الغذائية الصغرى الهامة لنمو النباتات وتحتاجه النباتات بكميات قليلة جداً حيث وجد إن محتوي النبات منه أقل من (1) جزء في المليون. وهو من العناصر غير المتحركة في النباتات ولذلك تظهر أعراض نقصه على النموات الحديثة للنباتات. تدخل أيونات الموليبدنيم في تكوين العديد من الإنزيمات من ضمنها إنزيم الكاتاليز Catalase الذي يقوم باختزال النيترات Nitrate إلى نيتريت Nitrite وإنزيم النيتروجينيز Nitrogenase الذي يقوم بتحويل غاز النيتروجين إلى أمونيا خلال عملية تثبيت النيتروجين الجوي الذي يتم بواسطة كائنات التربة الدقيقة.

وتظهر أعراض نقص عنصر الموليبدنيم على هيئة اصفرار Chlorosis للمناطق المحصورة بين عروق الأوراق الحديثة، كما يؤدي زيادة النقص إلى جفاف الأوراق المسنه وتظهر أعراض نقص هذا العنصر بوضوح على النباتات التي تحصل على عنصر النيتروجين بشكل أساسي عن طريق تثبيت النيتروجين الجوي كما أنها عادة ما تظهر على النباتات المزروعة بالتربة شديدة الحموضة (pH منخفض)، كما أن نقص هذا العنصر يؤدي إلى منع تكون البراعم الزهرية وسقوط الأزهار التي تكونت. وجدير بالذكر أن نقص أي من العناصر الصغرى أو الدقيقة في التربة القلوية يعود إلى أن هذه العناصر توجد بتركيزات منخفضة في الصورة الأيونية في التربة وهذا بسبب ترسيبها بفعل أيونات الهيدروكسيل.

وفي الزراعة التقليدية نلجأ إلى إضافة هذه العناصر الدقيقة مثل الحديد والزنك والمنجنيز والنحاس في صورة مخلبية، حيث إن الصورة المخلبية هذه لها القدرة على مقاومة الترسيب وبالتالي يبقى العنصر ذائباً في مجال واسع من pH مما يساعد على امتصاص العنصر بواسطة جذور النباتات.

أما في الزراعة العضوية فإنه غير مسموح باستخدام المركبات المخلبية الصناعية وهنا يجب أن نعتمد على التسميد العضوي في توفير احتياجات النباتات من هذه العناصر، حيث ثبت أنه عند إضافة السماد العضوي للتربة فإن نواتج التحلل من الأحماض العضوية والأمينية وكذلك المركبات التي تفرزها الكائنات الحية الدقيقة في التربة بالإضافة إلى حامض الفولفيك وحامض الهيوميك تتفاعل مع هذه العناصر وتكون مركبات مخلبية طبيعية، وبذلك تمنع ترسيبها، وتصبح هذه العناصر سهلة التبادل وبالتالي الامتصاص بواسطة النباتات.