وظائف العناصر الغذائية في النبات

لكل عنصر من العناصر الضرورية الكبرى أو الصغرى في النباتات وظيفة خاصة , فلا يحل أي عنصر محل آخر, أي إن هذه العناصر متساوية من حيث الأهمية الفسيولوجية. فالنقص في أي عنصر من العناصر الكبرى او الصغرى يؤدي الى اختلال العملية الفسيولوجية في النبات, وضعف نموه مما يؤدي الى نقص في غلته وجودته. وفي حالة النقص الحاد في العناصر المغذية تظهر أعراض النقص الخاصة بالعنصر الناقص على النبات. ونوجز فيما يلي الدور الذي يؤديه كل عنصر من العناصر الضرورية للنبات.

الاكسجين:

توضح عملية التنفس وما يرتبط بها من أكسدة واختزال الدور الحيوي للأوكسجين في النبات , كما أنه يتحد مع الكثير من العناصر الأخرى لتتكون المواد العضوية والأكاسيد, ويكون الأوكسجين حوالي 50 في المائة من المادة الجافة التي ينتجها النبات. يحصل النبات على حاجته من الاوكسجين من الهواء الجوي والماء. وقد اوضحت الدراسات التي استخدم فيها الماء المحتوى على الاوكسجين النظير 18 ان كل الاوكسجين المنتج أثناء عملية البناء الضوئي يأتي من الماء.

الكربون:

يعتبر ثاني أكسيد الكربون الجوي المصدر الوحيد للنباتات لكي تبني أجسامها بعملية البناء الضوئي وتبلغ نسبة CO₂ بالجو حوالي 0.03% ولذلك يجب ان يستعمل النبات كميات ضخمة من الهواء حتى يحصل على حاجته من ثاني اكسيد الكربون , ويعتقد ان زيادة نسبة ثاني اكسيد الكربون في الهواء المحيط بالنبات عما هي في الجو تزيد نمو النبات . ولذا ترفع نسبة CO₂ صناعياً في جو الصوبات الى ان يصبح عامل اخر هو المحدد للنمو , مثل شدة الإضاءة أو درجة الحرارة. وقد أوضحت العديد من الدراسات أن نسبة غاز ثاني اكسيد الكربون تنخفض كثيراً حول النباتات في البيوت الزراعية , وقد يستمر هذا الانخفاض لفترات طويلة . ويصاحب ذلك انخفاض في معدل البناء الضوئي يصل الى 50%عند انخفاض تركيز الغاز الى 160 جزء في المليون . وعلى العكس من ذلك فإن معدل البناء الضوئي يزداد بمقدار 50% عند زيادة تركيز الغاز من 335 الى 1000 جزء في المليون . وقد تصل الزيادة في البناء الضوئي الى 100% إذا كانت الزيادة في تركيز الغاز مصحوبة بإضاءة قوية وحرارة مرتفعة بالقدر المناسب للنمو النباتي .

الهيدروجين:

يحصل النبات على حاجته من الهيدروجين من الماء , ودور الماء في حياة النبات معروف ويدخل الهيدروجين في تركيب كثير من مركبات النبات مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات. وتشترك العناصر الثلاثة -الاوكسجين والكربون والهيدروجين- في عملية البناء الضوئي.

النيتروجين:

يدخل النيتروجين في تركيب البروتينات, الأنزيمات, الأحماض النووية, الكلوروفيل , الفيتامينات وبعض الهرمونات كما يدخل النيتروجين أيضاً في تركيب مرافقات الأنزيمات الضرورية للعديد من الأنزيمات . وزيادة النيتروجين تشجع النمو الخضري , وهي صفة مرغوبة في الخضر الورقية . وتختلف أعراض نقص النيتروجين في ذوات الفلقة الواحدة باصفرار وسط نصل الورقة , مع بقاء الحواف خضراء . أما في النباتات ذات الفلقتين فتكون الوراقة متجانسة بلون أخضر مصفر , وتظهر الأعراض في كليهما على الأوراق السفلى أولاً , فتصبح الاوراق خضراء باهتة , سرعان ما يتحول لونها الى الأصفر , ويكون نمو النبات بطيئاً كما يكون حجم الأعضاء النباتية الخرى أقل من الحجم الطبيعي , ويصبح النبات متخشباً . وفي حالات نقص النيتروجين الحاد وطويل الأمد تبدأ الأوراق السفلى في التيبس وتتلف قبل أوانها وتسقط . وقد يصاحب النقص في بعض النباتات تلون أعناق وعروق الأوراق باللون البنفسجي كما في الطماطم , أما في حالة إمداد النبات بالنيتروجين بشكل معتدل فتكون الأوراق ذات لون أخضر غامق , ويكون التفرع في النباتات جيداً ويكون المجموع الخضري قوياً وبعدها تتكون أعضاء الإنتاج ذات القيمة العالية.

وتمتص النباتات النيتروجين في صورتين أساسيتين هما النترات والأمونيوم (قد تمتص الجذور بعض الصور الاخرى) , وتتحول هاتان الصورتان الى احماض أمينية مختلفة بعد اختزال النترات الى امونيوم ثم بروتينات. ويحتاج النبات الى كميات كبيرة نسبياً من النيتروجين ولذا فنقصه كثير الشيوع كما أنه من العناصر التي تضاف الى الأراضي والمحاليل الغذائية في صورة أسمدة بكميات كبيرة.

الفوسفور:

يدخل الفوسفور في تركيب الأحماض النووية وبعض الدهون (الفوسفوليبيدات) , بالإضافة الى مساهمته في تركيب الأنزيمات اللازمة لتفاعلات الطاقة المختلفة في عمليات التنفس والتمثيل الضوئي , وكذلك يدخل في تركيب المركبات الفوسفورية ذات الروابط الغنية بالطاقة (الـ ATP والـADP) وفي مرافقات الانزيمات (NAD وNADP) التي لها دور هام في تفاعلات الاكسدة والاختزال , ويعتمد عليها في التفاعلات الحيوية الهامة في التمثيل الضوئي والتنفس وفي غيرهما من العمليات الحيوية . ويعتقد ان الفوسفوليبيدات Phospholipids تشكل مع البروتين جزءاً هام من الاغشية الخلوية , ولذا فنقص الفوسفور يعتبر شديد الضرر بالخلية إذ يمنع تكون النواة والسيتوبلازم والأغشية الحديثة حول سطح الخلية كما يختل تبادل الطاقة في الاعضاء النباتية.

والنقص الشديد للفوسفور يؤثر في جميع النباتات على تكوين أعضاء الإثمار ويؤخر النضج ويؤدي الى نقص المحصول وانخفاض جوته . فالنبات في حالة نقص الفوسفور يبطئ نموه وتكتسب الأوراق اللون الرمادي المخضر , والأرجواني أو البنفسجي (الذي يبدأ من الحواف ثم ينتشر في كل السطح) . وعلامات نقص الفوسفور عادة تظهر في المراحل الأولى من نمو النبات , فالمجموع الجذري للنبات في هذه الحالة ضعيف.

ويمتص النبات الفوسفور على صورة أورثوفوسفات أحادية أي H₂PO^-₄ وكذا بكميات أقل من الاورثوفوسفات الثنائية HPO₄^-2 ويعتقد ان النباتات يمكنها أيضاً امتصاص البيروفوسفات والميتافوسفات.

البوتاسيوم:

يتواجد البوتاسيوم كملح غير عضوي في النبات , إلا انه يتواجد أيضاً كملح بوتاسي للأحماض العضوية . ويشترك البوتاسيوم في تفاعلات تركيب ونقل الكربوهيدرات في النبات . ويبدو أن للبوتاسيووم علاقة بتمثيل الأحماض النووية في النبات , كما أن له أهمية كبيرة في عملية انقسام الخلايا , وتنظيم نفاذية الأغشية في النبات . وقد وجد أن نقص البوتاسيوم يؤدي الى تركم مركبات النيتروجين الذائبة , بينما يقل محتوى النباتات من النيتروجين , ويعني ذلك ان البوتاسيوم مرتبط بتمثيل البروتين. كما وجد أن نقص البوتاسيوم يؤدي أيضاً الى بطئ عملية التمثيل الضوئي , وزيادة التنفس.

ونقص البوتاسيوم بصفة عامة يؤدي الى ظهور امرار داكن على حواف الاوراق أي (احتراق الحواف) إذ تأخذ حافة وعنق الورقة شكلاً (محترقاً) وتظهر بسطح الورقة بقع (الصدأ) الصغيرة, كما يلاحظ أن الخلايا لا تنمو بشكل متساوٍ مما يؤدي الى ظهور قنايا والتفافات ذات قمم على الوراقة. ويظهر على أوراق البطاطس لون برونزي خاص. وتصبح حواف اوراق الخيار المسنة صفراء , ولكن يبقى العرق الوسطي والعروق الفرعية الاخرى خضراء اللون . وفي الطماطم تكون الاوراق خشنة الملمس ومجعدة وتلتف حوافها لأسفل , وتصفر , وفي النهاية تتحول الى اللون البني . وعموماً – يكون نمو النبات الذي ينقصه البوتاسيوم بطيئاً , ولا تكون الثمرة الواحدة متجانسة في نضجها , كما في حالة النضج المتبقع في الطماطم . ورغم أن كثيراً من الباحثين قد أوضح ضرورة البوتاسيوم لنمو النبات فقد أوضحت بعض الدراسات إمكان استبداله بالصوديوم في زراعات مائية بنسبة تصل الى 80% في حالة بنجر السكر بينما لا يمكن استبداله إطلاقاً بالنسبة الى البطاطس . ولا زال موضوع مدى احتياج النبات للصوديوم وعلاقة البوتاسيوم والصوديوم بالنسبة لنمو النبات في حاجة الى مزيد من البحث.

الكالسيوم:

يلعب الكالسيوم دوراً مهماً في التمثيل الضوئي وفي تحرك الكربوهيدرات, وفي عمليات تمثيل النيتروجين في النبات. وهو يشارك في تشكيل الجذر الخلوية , وينعكس نقص الكالسيوم بالدرجة الاولى على المجموع الجذري للنبات – حيث يبطئ نمو الجذور ولا تتكون الشعيرات الجذرية , ثم تصبح الجذور مخاطية وتتعفن كما أن النقص في هذا العنصر يؤدي الى توقف نمو الأوراق وظهور علامات نقص الكالسيوم تظهر أولاً بأول على الأوراق النامية الصغيرة نظراً لأن الكالسيوم عنصر مقيد فلا ينتقل من الاجزاء الناضجة الى الاجزاء النامية إذا كان المقدار المتاح منه غير كاف للنبات.

المغنيسيوم:

يدخل في تركيب الكلوروفيل , ويشترك حركة الفوسفور في النباتات ويؤثر على نشاط عمليات الأكسدة والاختزال. كما ان بكتات المغنيسيوم (أملاح حامض البكتيك) تشترك مع بكتات الكالسيوم في لصق ألياف السليلوز عند بناء جذر الخلايا, لذلك فهو ضروري لعملية انقسام الخلايا.

والمغنيسيوم عامل منشط للعديد من الإنزيمات الهامة في تحولات التمثيل الغذائي للمواد الكربوهيدراتية. كما ينشط الأنزيمات التي تشترك في تمثيل الأحماض النووية.

وفي حالة نقص المغنيسيوم يقل محتوى الاجزاء الخضراء من النبات من الكلوروفيل ويبدأ الاصفرار بين عروق الورقة (العروق تظل خضراء ) ويؤدي النقص الحاد في هذا العنصر الى الشكل الرخامي للأوراق والتوائها واصفرارها.

الحديد:

يدخل في تركيب أنزيمات الأكسدة والاختزال للنباتات ويشارك في تخليق الكلوروفيل وفي علميات التنفس , كما يدخل في تركيب جزيء صبغة الهيم Heme وهي الصبغة الضرورية في المراحل الأخيرة من التنفس . وعند نقصه يختل تكوين الكلوروفيل في النباتات وبالأخص العنب والأشجار ويزداد الاصفرار , وتفقد الأوراق لونها وبعد ذلك تبيض وتسقط قبل أوانها .

النحاس:

يدخل النحاس في تركيب العديد من أنزيمات الأكسدة والاختزال ويساهم في عملية التمثيل الضوئي كما يعتبر ضرورياً لتكوين الكلوروفيل في النبات.

ويصاحب نقص النحاس لون أصفر شاحب وباهت بالأوراق , يعقبه فقدان اللون الأخضر كلية في قمة الاوراق . وتكون الأوراق في حالة مرتخية , ويبطأ النمو .

الكبريت:

يدخل الكبريت في تركيب البروتينات (يدخل في تركيب الأحماض الأمينية: سيستين , سيستاين وميثيونين) ومركبات عضوية أخرى كالأنزيمات , الفيتامينات , وزيوت الخردل والثوم . كما يشترك الكبريت في عمليات التنفس وتخليق الدهون . وأكثر النباتات احتواءاً على الكبريت هي تلك التابعة للعائلة البقولية والصليبية وكذلك البطاطا . وفي حالة نقص الكبريت في النبات تتكون اوراق صغيرة ذات لون اصفر لماع على السيقان , كما يؤدي الى سوء نمو وتكور النبات . ونادراً ما تظهر أعراض نقص الكبريت متوفرة في الأسمدة المتخلفة ويمتص على صورة أيون الكبريتات فقط.

الزنك:

يسبب نقص الزنك تأثيراً متعدد الجوانب على تبادل الطاقة والمواد في النباتات , وذلك نتيجة لمشاركته في تركيب أنزيمات متعددة وفي تخليق مواد النمو (الأوكسينات) , إذ يقل نمو النباتات بصورة حادة ويختل التمثيل الضوئي وعمليات الفسفرة , وتخليق الكربوهيدرات والبروتينات . وتظهر أعراض نقص الزنك على الاوراق الحديثة أولاً , حيث يؤدي نقصه الى ظهور لون مصفر بين العروق في الورقة , وتظل العروق خضراء , وتكون الأوراق صغيرة ,وضيفة , ومبرقشه , ومشوهة , وغير منتظمة الشكل , وملتوية , ومتزاحمة على افرع قصيرة فتأخذ شكلاً متورداً . وعند الإصابة الحادة فان الأغصان تتلف ويؤدي ذلك الى ظهور تيبس القمم . وعموماً تختلف أعراض نقص الزنك من محصول لآخر.

المنجنيز:

يدخل في تركيب انزيمات الاكسدة والاختزال . فهو يعمل كمنشط أنزيمي في عمليات التنفس وتمثيل البروتين . كما يعد المنجنيز عنصراً منشطاً لتكوين الكلوروفيل . وهو يلعب دوراً هاماً في امتصاص النبات للنيتروجين على شكل نترات أو أمونيا . ويعتبر البنجر والنباتات الدرنية الاخرى ومحاصيل الحبوب وكذلك التفاح والكريز والعليق والطماطم والسبانخ من النباتات الأكثر حساسية لنقصه والتي تتطلب وجوده . والاعراض الأكثر ارتباطاً بنقص المنجنيز هي الاصفرار الشديد للأوراق , حيث تطهر على سطح الورقة وبين العروق بقع صغيرة صفراء ومن ثم فإن الأقسام المصابة تتلف.

البورون:

من المعتقد ان البورون يلعب دوراً في تكوين الجذر الخلوية , وفي انتقال السكريات في النبات . كما انه ضروري لانقسام الخلايا , وتكوين اللحاء , وانتقال الهرمونات , وإنبات حبوب اللقاح . البورون عنصر غير متحرك داخل النبات لذلك تظهر أعراض نقصه على الاوراق الحديثة اولاً.

وتبدأ أعراض نقص البورون في الظهور بانهيار خلايا الأنسجة المرستيمية التي تحدث فيها انقسامات نشطة , وهي القمم النامية ومناطق الكامبيوم وتتأثر الحزم الوعائية بالجذور والسيقان , ويتعطل انتقال الماء فيها , فيحدث الذبول الذي يكون غالباً بداية لظهور أعراض نقص العنصر . وفي حالات النقص الشديد تموت القمم , وتشوه الأوراق الحديثة , وتظهر بقع بنية أو سوداء فلينية في أعضاء التخزين من جذور ودرنات.

الموليبدنم:

يدخل في تركيب أحد الأنزيمات التي تختزل النترات في النبات الى أمونيا , كما يشارك في عمليات تثبيت النتروجين الجوي التي تقوم بها البقوليات في التكامل مع بكتريا العقد الجذرية وأحياء الأرض المثبتة للنتروجين التي تتواجد بشكل حر . والأعراض الخارجية لنقص الموليبدنم تتشابه مع أعراض نقص النيتروجين وهي توقف واضح لنمو النبات , وعلى أثر ذلك يختل تركيب الكلوروفيل ويتحول الى أخضر باهت . كما أن نقص الموليبدنم يقوم بالحد من تطور العقد على جذور البقوليات وتشوه الأوراق وتافها قبل أوانها وانخفاض كبير في الغلة الإنتاجية وفي محتوى البروتين في النباتات واكثر الخضروات احتياجاً للموليبدنم هي : الخس والقنبيط والطماطم والخيار والبصل والسبانخ .

الكلورين:

ثبت بالتجربة ان عنصر الكلورين ضروري في عملية التخليق الضوئي لأنه يساهم في عملية أكسدة الماء . كما ثبت ايضاً ان عنصر الكلورين ضروري للطماطم في المزارع المائية , ولكن لم يلاحظ ان نقص الكلورين على النباتات لتوفره كشوائب في الارض والماء والأسمدة.

ونود أن نوجه النظر الى ان التحليل الكيمائي لأنسجة النباتات ثد يوضح وجود عدد من العناصر التي لا تعتبر ضرورية لنمو النبات واستكمال دورة حياته , ويجب ألا يفهم من وجود هذه العناصر بأنسجة النبات أنها ضرورية له , غير أن النبات يمتصها ضمن ما يمتص من العناصر المختلفة.

وتجدر الإشارة الى ان النبات يمتص العناصر المختلفة نتيجة لآليات أو ظروف تعتمد على الخواص الفيزيائية الكيميائية والفسيولوجية وقد يؤدي ذلك الى امتصاص عناصر ضارة او سامة او زيادة امتصاص بعض العناصر الضرورية بدرجة تؤدي الى حدوث أضرار بالنبات مثل الصوديوم بواسطة النباتات النامية في الأراضي المتأثرة بالأملاح أ, امتصاص البورون عندما يزيد تركيزه في ماء الري أو بيئة النمو.

النيكل:

وجد ان النيكل ضروري لامتصاص وانتقال العناصر الغذائية خاصة عنصر الحديد. وبالإضافة الى ذلك فهو يزيد من نشاط حمض الجبريليك والاندول استيك ومن ثم تأثيرهم على تشجيع نمو النبات. وفي حالة نقص النيكل يفشل النبات في انتج بذور جيدة.

المصدر

ماهر جورجي نسيم. 2008. الزراعة العضوية (اساسيات وتقنيات).