10:19 ص
الانتاج النباتي -
كتب الزراعة
كتاب : الدليل المبسط في خصوبة التربة و التسميد
السماد هو أي مادة أو مادة مضافة إلى التربة تعزز نمو النبات. هناك العديد من أنواع الأسمدة ، ومعظمها يحتوي على النيتروجين (N) والفوسفور (P) والبوتاسيوم (K). في الواقع ، الأسمدة المباعة في المتاجر تحتوي على نسبة N-P-K على عبواتها. يتم استخدام الأسمدة في جميع أنحاء العالم للحفاظ على المروج خضراء ولإنتاج المزيد من المحاصيل في المجالات الزراعية. يمكن تقسيم الأسمدة إلى ثلاث مجموعات:
يتم استخراج الأسمدة المعدنية (الفوسفور والبوتاس) من البيئة وسحقها أو معالجتها كيميائياً قبل استخدامها.
الأسمدة العضوية (السماد الطبيعي والسماد العضوي) مصنوعة من فضلات الحيوانات والمواد المتحللة النباتية أو الحيوانية.
يتم إنتاج الأسمدة الصناعية (فوسفات الأمونيوم ، واليوريا ، ونترات الأمونيوم) صناعياً بواسطة الإنسان من خلال التفاعلات الكيميائية.
بينما تم استخدام الأسمدة العضوية والمعدنية لزيادة غلة المحاصيل في الزراعة لفترة طويلة ، فإن الأسمدة الصناعية تعد تطورًا جديدًا نسبيًا. ومع ذلك ، فإن الأسمدة الصناعية هي أكثر الأسمدة استخدامًا اليوم.
النيتروجين هو أحد العناصر أو العناصر الغذائية التي تحتاجها جميع الكائنات الحية (الكائنات الحية الدقيقة والنباتات والحيوانات) للنمو. على الرغم من وجود الكثير من النيتروجين في كل مكان حولنا (~ 78٪ من الهواء الذي نتنفسه) ، فإن معظم النيتروجين على الأرض موجود كغاز عديم اللون والرائحة ، يسمى غاز النيتروجين (N2). لسوء الحظ ، لا يمكن للنباتات والحيوانات استخدام غاز النيتروجين بشكل مباشر. كبشر ، نحصل على النيتروجين من الطعام الذي نتناوله. الأطعمة الغنية بالبروتين مثل اللحوم والأسماك والمكسرات والفاصوليا غنية بالنيتروجين. تحصل النباتات على النيتروجين من التربة والنيتروجين هو أكثر العناصر الغذائية شيوعًا للحد من نمو النبات. هناك طريقتان يتم تحويل غاز النيتروجين أو "تثبيته" بشكل طبيعي إلى مركبات تحتوي على النيتروجين والتي يمكن أن تنتهي في التربة دون تدخل بشري
البرق: تولد ضربات الصواعق طاقة كافية لتقسيم غاز النيتروجين في الغلاف الجوي ، مما ينتج عنه مركبات تحتوي على النيتروجين ، والتي تنتهي في التربة.
التثبيت البيولوجي للنيتروجين: يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة استخدام غاز النيتروجين مباشرة كمغذٍ. تقوم هذه الكائنات الدقيقة المتخصصة بتحويل غاز النيتروجين إلى أمونيوم (NH4 +) وتسمى "مثبتات النيتروجين". تعيش بعض الكائنات الحية الدقيقة المثبتة للنيتروجين في التربة ، ويمكن أن يشكل بعضها علاقة وثيقة مع جذور بعض النباتات ، مثل الفاصوليا أو البرسيم.
كما ذكرنا ، يوجد معظم النيتروجين على الأرض كغاز نيتروجين ، وهو غير صالح للنباتات والحيوانات. في أوائل القرن العشرين ، اكتشف العلماء كيفية تحويل غاز النيتروجين من الغلاف الجوي إلى مركبات تحتوي على النيتروجين يمكن استخدامها لتخصيب التربة (الشكل 1). يسمى هذا التثبيت الصناعي عملية هابر بوش ، وهي عملية تثبيت صناعي للنيتروجين يمكن إجراؤها في المختبر لإنتاج مكونات السماد. تم اكتشافه من قبل العلماء فريتز هابر وكارل بوش وتم تسميتهما بهذا الاسم. يتم إصلاح كل النيتروجين الموجود في الأسمدة الصناعية تقريبًا من خلال عملية هابر بوش.
يتم إجراء هذا التثبيت الصناعي للنيتروجين في المعامل الكيميائية والمصانع الكبيرة في جميع أنحاء العالم. تتطلب عملية Haber-Bosch خلط غاز النيتروجين بغاز الهيدروجين (H2) ووضعه تحت ضغط هائل (200 ضعف الضغط الجوي). هذا هو الضغط الذي ستشعر به إذا غاصت 2000 متر (~ 6500 قدم) تحت سطح البحر ، وهي مسافة أطول من 6 أبراج إيفل مكدسة فوق بعضها البعض! ثم يتم تسخين خليط الغاز المضغوط هذا إلى درجات حرارة عالية جدًا (450 درجة مئوية / 842 درجة فهرنهايت). تتطلب المحافظة على هذه الضغوط العالية ودرجات الحرارة قدرًا هائلاً من الطاقة. تشير التقديرات إلى أن عملية هابر بوش تستهلك 1-2٪ من إمدادات الطاقة في العالم كل عام
الإجابة المختصرة هي أن الأسمدة المحتوية على النيتروجين تساعد نباتات المحاصيل على النمو بشكل أسرع وتساعد على إنتاج المزيد من المحاصيل. وهذا يسمح باستخدام الأراضي الزراعية بكفاءة أكبر لأن الأرض المخصبة تنتج المزيد من الغذاء. في الواقع ، يعد اختراع الأسمدة الصناعية أحد الأسباب الرئيسية التي أدت إلى نمو سكان الأرض بهذه السرعة في الستين إلى السبعين عامًا الماضية. قبل الاستخدام الواسع النطاق للأسمدة الصناعية في الستينيات ، استغرق الأمر ما يقرب من 123 عامًا حتى يتضاعف عدد سكان الأرض من مليار إلى ملياري نسمة (1804-1927). ومع ذلك ، لم يستغرق الأمر سوى 45 عامًا (1974-2019) حتى يتضاعف عدد سكان الأرض من 4 إلى 8 مليارات. الآن ، نحن نعتمد كثيرًا على التخصيب بالنيتروجين بحيث يمكننا فقط إنتاج ما يكفي من الغذاء لإطعام حوالي 50٪ من سكان العالم بدونه
المحاصيل تأخذه بالطبع! لسوء الحظ ، هذه ليست نهاية القصة. لإلقاء نظرة أكثر تفصيلاً على جميع التفاعلات في دورة النيتروجين ، يجب أن تقرأ مقالة Young Minds هذه: "ما هي دورة النيتروجين ولماذا هي مفتاح الحياة" . في حقل زراعي متوسط ، تستخدم المحاصيل حوالي 50٪ فقط من النيتروجين من الأسمدة . لذلك ، في حين أن الأسمدة تجعل المحاصيل تنمو بشكل أفضل وأسرع ، فإن نصف النيتروجين الثابت الذي نضيفه يضيع. تخيل أننا نفقد ما يعادل 12 مليون فيل نيتروجين (حوالي 165 مليار رطل) كل عام! يمكن أن ينتهي النيتروجين المفقود في الغلاف الجوي أو يمكن غسله من التربة وينتهي به المطاف في المجاري المائية ، مثل المياه الجوفية والجداول والبحيرات والأنهار والمحيطات (الشكل 2). يسبب هذا النيتروجين المفقود مجموعة متنوعة من المشاكل البيئية
يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة في التربة تحويل النيتروجين الموجود في الأسمدة إلى غازات تحتوي على النيتروجين ، والتي يتم إطلاقها في الغلاف الجوي مثل غاز الدفيئة أكسيد النيتروز (N2O). غازات الاحتباس الحراري: الغازات التي تحبس الحرارة في الغلاف الجوي تشبه إلى حد كبير سقف الدفيئة التي تحبس الحرارة لحماية النباتات التي تنمو فيها من الطقس البارد والصقيع. هي أحد العوامل الرئيسية في تسريع ظاهرة الاحتباس الحراري. أكسيد النيتروز لديه إمكانية الاحترار ~ 300 مرة أكبر من غازات الاحتباس الحراري الأكثر شيوعًا ، ثاني أكسيد الكربون (CO2).
في المجاري المائية ، يُطلق على إضافة المغذيات الخارجية (مثل النيتروجين الزائد) التخثث ، وهو تغيير في حالة المغذيات في البيئة ناتج عن مستويات عالية من العناصر الغذائية (النيتروجين أو الفوسفور) التي تدخل المجاري المائية (البحيرات أو الأنهار أو المحيطات). إحدى النتائج الرئيسية هي تكاثر الطحالب الضارة وفقدان الحياة المائية .. التخثث هو التسميد غير المرغوب فيه للمجرى المائي ويعزز نمو الكائنات الحية الدقيقة والطحالب والنباتات ، تمامًا مثل تخصيب التربة. ومع ذلك ، فإن النمو السريع للكائنات الحية الدقيقة والنباتات يمكن أن يستهلك كل الأكسجين في هذه المجاري المائية ويحولها إلى ما يسمى بالمناطق الميتة ، لأن الحيوانات المائية لا تستطيع العيش بدون أكسجين. يمكن أن يؤدي التخثث أيضًا إلى نمو أنواع الطحالب التي تنتج مواد كيميائية سامة ، تسمى تكاثر الطحالب الضارة ، عندما تنمو البكتيريا الزرقاء والطحالب بسرعة كبيرة بسبب الكميات الكبيرة من العناصر الغذائية (النيتروجين أو الفوسفور) الموجودة في المياه التي تعيش فيها. هذه البكتيريا الزرقاء والطحالب تطلق مواد ضارة المواد الكيميائية - السموم - في المجرى المائي ..
بينما نحتاج إلى النيتروجين من الأسمدة في تربتنا الزراعية ، فإننا لا نحتاج أو نريد نيتروجينًا إضافيًا في غلافنا الجوي أو الممرات المائية. هذا يعني أننا يجب أن نوازن بين الفوائد الإيجابية للتخصيب بالنيتروجين (المزيد من الطعام) والنتائج السلبية للأسمدة الزائدة (المشاكل البيئية) . يعمل العلماء حاليًا على إيجاد هذا التوازن لتحسين وضعنا الحالي...
-----------------
-------------------------
ليست هناك تعليقات: