فارسی
Englishمختبر البكتيريا
تعتبر الأسمدة الحيوية بدائل واعدة ومستدامة للأسمدة الكيماوية الضارة نظراً لقدرتها على زيادة إنتاجية التربة وخصوبتها من خلال تعزيز سلامة المحاصيل وتنميتها. عندما يتم تطبيق هذه الأسمدة الحيوية على التربة أو النباتات أو البذور. بمجرد إنشاء المجتمع الميكروبي، يمكن لهذه الكائنات الحية الدقيقة أن تساعد في إذابة وتكسير العناصر الغذائية الأساسية في البيئة والتي قد تكون غير متوفرة أو يصعب على المحصول دمجها في الكتلة الحيوية.
البكتيريا هي كائنات حية دقيقة وحيدة الخلية ليس لها غشاء نووي. ومن الناحية الطبية، فهي السبب الرئيسي للمرض. في المظهر، البكتيريا لها أشكال بسيطة نسبيا. في الواقع، فهي معقدة وقابلة للتكيف بدرجة كبيرة. تتكاثر البكتيريا بسرعة ويمكن للأنواع المختلفة استخدام مجموعة واسعة من الركائز الهيدروكربونية، بما في ذلك الفينول والمطاط والنفط. هذه الكائنات موجودة على نطاق واسع في كل من الأشكال الحرة والطفيلية. ولأنها منتشرة في كل مكان وتتمتع بقدرة ملحوظة على التكيف مع البيئات المتغيرة عن طريق الانتقاء الطافر التلقائي، فلا يمكن تجاهل أهمية البكتيريا في أي سياق زراعي.
من بين العلوم البيولوجية، يعتبر علم الأحياء الدقيقة راسخًا ويرتبط بمجالات مختلفة في العصر الحالي. يعد علم الأحياء الدقيقة الزراعية مجالًا بحثيًا مزدهرًا ينشأ من تقاطع علم الأحياء الدقيقة العام والبيئة الميكروبية مع التكنولوجيات الحيوية الزراعية. الهدف النهائي لعلم الأحياء الدقيقة الزراعية هو الدراسة المكثفة للبكتيريا والفطريات المفيدة في النباتات الزراعية المهمة، وبالتالي تلبية الطلب العالمي على الغذاء بطريقة صديقة للبيئة. هدفنا هو توضيح الوضع الحالي وتطبيق علم الأحياء الدقيقة في الزراعة الحديثة. يقدم هذا الفصل لمحة عامة عن دور علم الأحياء الدقيقة في الزراعة المستدامة، بما في ذلك الكائنات الحية الدقيقة المفيدة، ومحيط الجذور، والفطريات الفطرية، والبكتيريا المذيبة للفوسفات،
يعرض هذا التقرير العديد من الفرص البحثية في مجال الأحياء الدقيقة الغذائية والزراعية. خلفية هذه الفرص البحثية هي عالم من الكائنات الحية الدقيقة المليئة بالتهديدات والفوائد للأغذية الوفيرة والصحية والبيئات ذات الصلة. تنجم التهديدات عن مسببات الأمراض الميكروبية التي تسبب مجموعة واسعة من الأمراض النباتية والحيوانية وتدمر الإنتاجية الزراعية. يوفر الانتشار والتطور المستمر لمسببات الأمراض الزراعية مصدرًا جديدًا للتحديات التي تواجه إنتاجية الأغذية وسلامتها. وبعد خروج الغذاء من المزرعة، تستمر مسببات الأمراض في إحداث الضرر والتلف، وفي بعض الحالات، التسمم وأمراض الإنسان والحيوان. وتنشأ نقاط الضعف الجديدة في مجال الزراعة نتيجة للحركة العالمية للمنتجات الزراعية، والسياسات التجارية، والممارسات الزراعية الصناعية، واحتمال الإطلاق المدمر لمسببات الأمراض من جانب “الإرهابيين البيولوجيين”. بالإضافة إلى التهديدات، تأتي العديد من الفوائد من الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بغذائنا أو المدخلة إليه، حيث تلعب دورًا مهمًا في المعالجة الحيوية أو التخمير أو البروبيوتيك.
ويمكن للعلوم والتكنولوجيا الناشئة عن بحوث علم الأحياء الدقيقة أن تساعد في مواجهة هذه التحديات التي تواجه الأغذية والزراعة. تؤدي معرفة مسببات الأمراض الميكروبية إلى أدوات لمراقبة الأمراض والوقاية منها. يمكن استخدام الميكروبات المفيدة لحماية الزراعة والحفاظ على الغذاء وزيادة قيمة المنتجات الغذائية وتوفير فوائد الصحة والعافية العامة. يجب فهم التفاعلات المعقدة بين الميكروبات والنظم الزراعية بشكل أفضل لتسهيل الاستخدام الأمثل للكائنات الحية الدقيقة المفيدة والسيطرة القصوى على مسببات الأمراض.
الفرص المتاحة في أبحاث علم الأحياء الدقيقة هي البوابة للحفاظ على وتحسين إنتاج الزراعة والغذاء والجودة والسلامة. ولابد من إجراء بحوث متعددة التخصصات للاستفادة من التقدم في مختلف التخصصات، مثل علم الجينوم، وتكنولوجيا النانو، والبيولوجيا الحاسوبية. يعد البحث عن تفاعلات الحيوانات والنباتات مع مسببات الأمراض والميكروبات المفيدة أمرًا ضروريًا للوقاية من الأمراض وتشجيع التفاعلات المتبادلة. على نطاق أكثر شمولية، تحتاج التفاعلات التي تحدث بين الكائنات الحية في المجتمع الميكروبي إلى الدراسة من أجل تحقيق توازن صحي بين النظم البيئية عالية الإدارة للزراعة الصناعية والنظم البيئية غير المدارة للبيئة الطبيعية. وفي نهاية المطاف، تشكل البحوث أهمية بالغة لتحديد أسباب استمرار ظهور مسببات الأمراض وأين وكيف ينبغي استخدام التكنولوجيات المطورة حديثا.
نتروجين
يعد النيتروجين عنصرًا أساسيًا مطلوبًا لبناء الكتلة الحيوية ويُنظر إليه عادة على أنه عنصر غذائي محدد في النظم الزراعية. لا يمكن للنباتات استخدام شكل النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي ويجب تحويله إلى شكل يمكن للنباتات امتصاصه مباشرة. يتم حل هذه المشكلة باستخدام مثبتات النيتروجين البيولوجية. يمكن تقسيم البكتيريا المثبتة للنيتروجين، والمعروفة أيضًا باسم الديازوتروف، إلى ثلاث مجموعات:
- حرة المعيشة (مثل الآزوتوباكتر، والأنابينا، والكلوستريديوم)،
- تتمتع هذه الكائنات التكافلية (مثل الريزوبيوم والتريكوديسميوم) بالقدرة على تثبيت النيتروجين الجوي في أشكال بيولوجية يمكن للنباتات امتصاصها ودمجها في الكتلة الحيوية.
- أحد التعايش المهم لتثبيت النيتروجين هو التعايش بين الريزوبيوم والنباتات البقولية. ثبت أن الريزوبيوم يساهم بأكثر من 300 كجم من النيتروجين لكل هكتار سنويًا في العديد من النباتات البقولية، كما تبين أن تطبيقه في المنتجات الزراعية يزيد من ارتفاع المحصول وإنبات البذور ومحتوى النيتروجين في النبات.
يمكن أن يساعد استخدام البكتيريا المثبتة للنيتروجين في الزراعة في تقليل الاعتماد على الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية.
الأسمدة الميكروبية
الأسمدة الحيوية
اليوم، أصبح الإنتاج الزراعي الجيد حاجة الجميع لأنه يؤثر بشكل مباشر على طبقنا الغذائي، في مثل هذه الحالة يمكننا أن نفهم أهمية المنتج الزراعي الجيد. هناك العديد من الدول الصغيرة أو المتخلفة التي يعتمد اقتصادها على الإنتاج الزراعي. ووفقا لبيانات البنك الدولي، يساهم الإنتاج الزراعي بنحو 4 في المائة في الاقتصاد العالمي والناتج المحلي الإجمالي. يعتمد الإنتاج الزراعي الصحي على عوامل مختلفة مثل جودة التربة والمياه والأسمدة والعمالة الماهرة وما إلى ذلك. الأسمدة هي أهم ما يؤثر على الإنتاج الزراعي. الأسمدة هي مادة كيميائية أو طبيعية مفيدة في إنتاج المحاصيل. ومع ذلك، من أجل تحقيق عائد زراعي سريع، فإننا عادة نستخدم الأسمدة الكيماوية التي تستجيب بشكل كبير للأسمدة الحيوية، ولكن الأسمدة الكيماوية ليست صديقة للبيئة مثل الأسمدة الحيوية.
الأسمدة الحيوية هي أفضل بديل للأسمدة الكيماوية. الأسمدة الحيوية هي مواد تحتوي على كائنات دقيقة تؤدي عند إضافتها إلى التربة إلى زيادة الخصوبة وتعزيز نمو النبات. تعتبر الأسمدة الحيوية أيضًا أسمدة صديقة للبيئة لأنها لا تضر بالبيئة كما أنها مفيدة في استعادة الخصوبة الأولية للتربة.
أهمية الأسمدة الحيوية:
هناك العديد من الأسباب التي تحدد أهمية الأسمدة الحيوية: فهي تعمل على تحسين نسيج التربة، وزيادة إنتاجية النبات، ومنع نمو البكتيريا والفطريات الضارة. الأسمدة الحيوية هي أسمدة صديقة للبيئة (لا تضر بالبيئة) وبأسعار معقولة. حتى في الظروف شبه القاحلة، تعتبر الأسمدة الحيوية ناجحة.
أنواع الأسمدة الحيوية:
تنقسم الأسمدة الحيوية إلى عدة فئات بناءً على أنواع مختلفة من الكائنات الحية التي تعتمد على البكتيريا:
- أزوسبيريلوم
- آزوتوباكتر
- فطريات جذرية
- البكتيريا المذيبة للبوتاسيوم
- البكتيريا المذيبة للفوسفات
- البكتيريا المذيبة للزنك
- البكتيريا المذيبة للكبريت
يعتبر الريزوبيوم أحد أفضل الأسمدة البيولوجية المستخدمة على نطاق واسع في الزراعة. هناك أنواع مختلفة من الأسمدة الحيوية ولها خصائص فريدة مع المنتجات المستهدفة المختلفة. اكتشف المزيد عنها أدناه. إنه مزيج من ثلاثة أنواع مختلفة من البكتيريا. النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم.
يزيد الأسمدة الحيوية NPK من امتصاص النيتروجين وينتج أيضًا هرمونات نمو النبات والفيتامينات. يساعد في الإنبات والتخضير المبكر ونمو جذور النبات.
تعمل الأسمدة الحيوية على زيادة توافر المغذيات الدقيقة (مثل المنغنيز والمغنيسيوم والحديد والمولينات والبوتاسيوم والزنك والنحاس) من التربة إلى النبات، مما يؤدي إلى نمو أسرع للجذور وامتصاص العناصر الغذائية، وزيادة المقاومة/التسامح ضد الأمراض والجفاف. يعطي. تلعب الأسمدة الحيوية دورًا مهمًا في إذابة البوتاسيوم من الأشكال غير القابلة للذوبان عن طريق إنتاج الأحماض العضوية التي تساعد على امتصاص العناصر الأخرى مثل النيتروجين والفوسفور والكالسيوم وغيرها.
يزيد الأسمدة الحيوية من مقاومة المنتج للضغوط الحيوية وغير الحيوية ويحسن جودة الفواكه والحبوب. تعمل الأسمدة الحيوية على زيادة الإنتاجية والجودة بنسبة 20-30%. أزتوباكتر (أسمدة حيوية) أزتوباكتر هي بكتيريا مثبتة للنيتروجين (أسمدة حيوية) وتستخدم على نطاق واسع لمحاصيل السكر. تشكل الأزوتوباكتر مستعمرات داخل أنسجة المحاصيل وتنتج ما يكفي من النيتروجين في المحاصيل. كما أنه ينتج هرمونات النمو التي تدعم نمو الجذور والساق.
مزايا الآزوتوباكتر:
- يحسن خصوبة التربة.
- حلول صديقة للطبيعة بدون مواد كيميائية.
- تشجيع تكاثر الجذور وكثافة الجذور وتفرعها مما يؤدي إلى زيادة امتصاص المعادن والماء ونمو النبات.
أزوسبيريلوم:
Azospirillum هو أيضًا نوع من التلقيح البيولوجي لتثبيت النيتروجين ويستخدم كسماد بيولوجي. كما ينتج الآزوسبيريلوم عدداً كبيراً من المواد النشطة بيولوجياً مثل الفيتامينات وحمض النيكوتينيك وأحماض الإندول الخليك والجبرلينات.
فوائد الأزوسبيريلوم:
- تحفيز نمو النبات
- مفيد في تثبيت النيتروجين
- يساعد في إنبات أفضل
- يساعد في نمو أفضل للجذور
الميكوريزا:
الميكوريزا هو نوع من الفطريات يستخدم في المنتجات الزراعية كسماد حيوي. تخلق الفطريات الميكوريزا علاقة تكافلية مع جذور النباتات لزيادة امتصاص الفوسفور والماء والمعادن من التربة. كما أنه يحمي من الأمراض التي تهاجم الكائنات الجذرية. كما تعمل الميكوريزا على استعادة خصوبة التربة الأصلية.
فوائد الميكوريزا:
- أنه يحسن امتصاص العناصر الغذائية من التربة.
- يحسن نمو النبات.
- يحسن إدارة الإجهاد.
- يساعد على نمو جذور أكثر صحة وأكثر كثافة.
البكتيريا المذيبة للفوسفات:
البكتيريا المذيبة للفوسفات أو PSB قادرة على إذابة الفوسفات غير العضوي من المكونات غير القابلة للذوبان. يستخدم PSB على نطاق واسع كأسماد حيوي لنمو النبات وكفاءة استخدام المغذيات. تلعب ميكروبات التربة دورًا مهمًا في تنظيم ديناميكية تحلل المواد العضوية وتوافر العناصر الغذائية النباتية مثل النيتروجين (N) والفوسفور (P) والبوتاسيوم (K) وغيرها من العناصر الغذائية.
مميزات البكتيريا المذيبة للفوسفات:
بالإضافة إلى P2O5، زيادة توافر العناصر الغذائية الدقيقة مثل المنغنيز والمغنيسيوم والحديد والمولود والبوتاسيوم والزنك والنحاس من التربة.
تحفيز النمو السريع للجذور لامتصاص الماء والعناصر الغذائية. إنتاج الأحماض العضوية مثل حمض الماليك والسكسينيك والفوماريك والستريك وحمض الطرطريك وحمض الخليك التي تسرع P2O5 وتزيد من النضج والإنتاج. بسبب نمو الخلايا السريع، فإنه يزيد من مقاومة الأمراض وتحمل الجفاف في النباتات. التوافق مع النبات مع الميكروبات المفيدة الأخرى. تقليل الحاجة للأسمدة الفوسفاتية بنسبة 25-30%. البكتيريا القابلة للذوبان في البوتاسيوم، البكتيريا القابلة للذوبان في البوتاسيوم هي سماد حيوي يلعب دورًا مهمًا في تكوين الأحماض الأحادية والبروتينات.
يتم إنتاجها بواسطة أيونات الأمونيوم ثم تمتصها الجذور من التربة. كما أنه يساعد النباتات على امتصاص العناصر الأخرى التي تنشط العديد من الإنزيمات.
مميزات البكتيريا الذائبة للبوتاسيوم:
- يساعد على زيادة البوتاسيوم في جميع أنواع التربة ويزيد إنتاجية المحصول بنسبة 15-20%.
- يزيد من مقاومة المنتج ضد الظروف الجوية المختلفة ويحسن حجم الثمار والبذور وجودة المنتجات.
- كما أنه يساعد في عملية التمثيل الضوئي بشكل صحيح.
تطبيق الأسمدة البيولوجية:
تنقية التربة: يمكن استخدام الأسمدة الحيوية لتنقية التربة لأنها تعيد الخصوبة الأصلية للتربة. ولتنقية التربة، قمنا بخلط الأسمدة العضوية مع السماد العضوي وحفظنا الخليط طوال الليل. ثم ننشر هذا الخليط في التربة التي سيتم زراعة البذور فيها.
معالجة البذور: يمكننا أيضًا استخدام الأسمدة العضوية لمعالجة البذور. ولعملية معالجة البذور، يتم نقع البذور في خليط من الأسمدة النيتروجينية والفوسفورية. بعد ذلك تجف البذور وتتصلب في أسرع وقت ممكن. هذه بعض أهم أنواع الأسمدة الحيوية المستخدمة على نطاق واسع في المحاصيل الزراعية. ولذلك، فإن الأسمدة الحيوية هي حاجة اليوم. فهي مستقرة وموثوقة وصديقة للبيئة أيضًا.
