2:59 ص مكتبة العلوم اللغوية الشاملة PDF

 

كتاب : المرجع الشامل في : الميكروبيولوجيا الزراعية

غالبًا ما يُنظر إلى التربة على أنها مجرد أساس للنباتات، إلا أنها موطنٌ لمجتمعٍ متنوعٍ وحيويٍّ من الكائنات الدقيقة. تلعب هذه الكائنات غير المرئية دورًا حاسمًا في دعم صحة النبات والإنتاجية الزراعية. يمكن لحفنةٍ واحدةٍ من التربة أن تحتوي على ما يصل إلى 5000 نوعٍ مختلفٍ من الميكروبات، مما يُظهر التعقيد الملحوظ لهذا النظام البيئي الميكروبي.

هذه الميكروبات ليست مجرد كائناتٍ ساكنةٍ في التربة؛ بل تُساهم بنشاطٍ في نمو النبات، ودورة المغذيات، والوقاية من الأمراض. تُنشئ تفاعلاتها مع النباتات والكائنات الحية الأخرى شبكةً ديناميكيةً من العلاقات التي تؤثر بشكلٍ مباشرٍ على صحة المحاصيل وإنتاجيتها. إن فهم هذا العالم الميكروبي الخفي وتسخيره يُتيح إمكانية إحداث ثورةٍ في الزراعة من خلال تقديم حلولٍ مستدامةٍ تُقلل الاعتماد على المواد الكيميائية الاصطناعية.

وهنا يأتي دور الابتكارات في مجال المواد البيولوجية الزراعية، مثل الأسمدة الحيوية، والمبيدات الحيوية، والمُحفزات الحيوية. تُعزز هذه المنتجات، التي غالبًا ما تكون ميكروبية، القدرات الطبيعية لميكروبات التربة لتعزيز نمو النبات، والحماية من الآفات، وتحسين تحمل الإجهاد. بالاستفادة من قوة هذه الكائنات الدقيقة، يطور العلماء والشركات حلولاً متطورة لا تقتصر على تعزيز محاصيل أكثر صحة فحسب، بل تشجع أيضاً على ممارسات زراعية أكثر استدامة. في الأقسام التالية، سنستكشف كيف تُحدث الأسمدة الحيوية والمبيدات الحشرية الحيوية والمحفزات الحيوية تحولاً في الزراعة، وما هي التحديات التي لا تزال قائمة في سعينا لتحسين هذه الابتكارات القائمة على الميكروبات.

الأسمدة الحيوية

الأسمدة الحيوية هي منتجات بيولوجية تزيد من توافر العناصر الغذائية. هذه المنتجات، التي غالبًا ما تحتوي على بكتيريا أو فطريات مفيدة، تُحسّن خصوبة التربة.

الريزوبيوم المُثبّت للنيتروجين

من الأمثلة التقليدية على ذلك العلاقة التكافلية بين بكتيريا الريزوبيوم والبقوليات. الريزوبيوم بكتيريا مُثبّتة للنيتروجين تُشكّل علاقة تكافلية مع البقوليات، حيث تنمو داخل عُقيدات الجذور. في هذه العُقيدات، تُثبّت الريزوبيوم النيتروجين، وهو ضروري لنمو النبات. تُزوّد ​​هذه البكتيريا النبات بالنيتروجين، بينما يُزوّد ​​النبات الميكروب بالسكريات.

الابتكارات في تثبيت النيتروجين

في حين أن بكتيريا الريزوبيوم لطالما كانت أساسية في تثبيت النيتروجين في البقوليات، إلا أن التقنيات الجديدة تُوسّع نطاق تثبيت النيتروجين ليشمل محاصيل أخرى.  عادةً ما يكون تثبيت النيتروجين عمليةً كثيفة الاستهلاك للطاقة، وعند وجود الأمونيا، يُوقف الميكروب قدرته على تثبيت النيتروجين للحفاظ على الطاقة. صمّمت بيفوت بايو الميكروب لتجاوز هذا التثبيط، مما يسمح له بتثبيت النيتروجين باستمرار حتى في وجود الأمونيا.

يُمكّن هذا الابتكار المزارعين من تقليل اعتمادهم على الأسمدة الصناعية، مما يُقلّل بدوره من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الناتجة عن إنتاج الأسمدة عبر عملية هابر-بوش. كما أوضح الدكتور جولدمان، "يمكن للمزارع استبدال بعض الأسمدة الصناعية التي سيستخدمها في الحقل، ومن خلال استبدال هذا السماد الصناعي، يكون لديك تأثيران... يمكنك تقليل إنتاج الأسمدة الصناعية والغازات الدفيئة المرتبطة بها، ويمكنك توفير المال للمزارع." على الرغم من أنه لا يحل محل الأسمدة الصناعية تمامًا، إلا أن المنتج لديه القدرة على تقليل الحاجة إلى الأسمدة الصناعية بشكل كبير، مما يوفر فوائد بيئية واقتصادية على حد سواء، ويساهم في ممارسات زراعية أكثر استدامة.

المبيدات الحيوية

تُقدم المبيدات الحيوية، المشتقة من الكائنات الحية، بديلاً صديقًا للبيئة للمبيدات الصناعية التقليدية. وعلى عكس المواد الكيميائية الصناعية، تُقلل المبيدات الحيوية من المخاطر على صحة الإنسان والبيئة، مما يجعلها حجر الزاوية في الزراعة المستدامة.

البكتيريا العصوية التورنجية (BT)

تُعد البكتيريا العصوية التورنجية (BT) من أشهر المبيدات الحيوية، وهي بكتيريا استُخدمت لعقود لمكافحة الآفات الحشرية. تُنتج بكتيريا BT بروتينات سامة لبعض الحشرات، مما يُتيح نهجًا مُحددًا لمكافحة الآفات. تُقلل هذه الدقة من الحاجة إلى مبيدات حشرية اصطناعية واسعة الطيف، والتي قد تُلحق الضرر بالحشرات النافعة وتُعطل النظم البيئية. في أواخر سبعينيات القرن الماضي، حدد العلماء الجينات المسؤولة عن بروتينات BT المُبيدة للحشرات. أدى هذا الاكتشاف إلى إنتاج محاصيل مُهندسة وراثيًا تُعبر عن جينات BT، مما يسمح للنباتات بإنتاج مُبيدها الحشري الطبيعي. وكما أشار الدكتور جولدمان، "تبين أن أخذ الجينات والتعبير عنها في النباتات أكثر فعالية بكثير".

أحدثت المحاصيل المُعبرة عن BT تحولًا في مكافحة الآفات من خلال تقليل استخدام المبيدات وخفض التكاليف على المزارعين. ومع ذلك، فإن BT ليس سوى جانب واحد من استراتيجية أوسع. يدرس الباحثون الآن ميكروبات إضافية لمكافحة مختلف الآفات الزراعية بفعالية.

مبيدات حيوية ميكروبية مبتكرة لحماية الزراعة

تتجاوز التطورات الجديدة في مجال الحماية الحيوية المبيدات الحيوية التقليدية مثل بكتيريا باسيلوس تورينجينسيس (BT). وتعمل شركات مثل إنديجو للزراعة ونيوليف سيمبيوتكس على تطوير حلول ميكروبية تعمل بطرق مبتكرة. طرحت إنديجو للزراعة ميكروبًا يستهدف تحديدًا الديدان الخيطية، التي تُشكل تهديدًا كبيرًا للمحاصيل. عند وضعه حول الجذور، يبقى الميكروب في التربة، وعندما تستهلكه الديدان الخيطية، تنخفض أعدادها.

في الوقت نفسه، تقدم نيوليف سيمبيوتكس نهجًا مختلفًا من خلال استخدام الميكروبات التي تُعزز الدفاعات الطبيعية للنبات. تُعزز هذه الميكروبات الاستجابة المناعية للنبات، مما يجعله أكثر مقاومة للآفات الحشرية. تمثل أساليب الحماية الحيوية هذه اهتمامًا متزايدًا بالممارسات الزراعية الأكثر استدامةً والمعتمدة على البيولوجيا.

المحفزات الحيوية

المحفزات الحيوية هي مجموعة متنوعة من المواد، التي، على عكس الأسمدة، لا تُوفر العناصر الغذائية بشكل مباشر، بل تُحفز نمو النبات ومرونته. غالبًا ما تُعدّ الميكروبات عنصرًا أساسيًا في آليات التحفيز الحيوي، سواءً أكانت هي نفسها التحفيز الحيوي أم تتأثر به، مما يُساعد النباتات في نهاية المطاف على اكتساب العناصر الغذائية بشكل أفضل، وإنتاج الهرمونات، والتعامل مع الضغوط البيئية. يمكن لهذه الميكروبات المُحفّزة حيويًا أن تتواجد داخل النباتات (النباتات الداخلية) أو على سطحها (النباتات الهوائية)، مُحفّزةً نموها وحيويتها. على سبيل المثال، تُنتج بعض الميكروبات هرمونات الأوكسين التي تُعزّز نمو الجذور، مما يُساعد النباتات على بناء نظام جذري قوي. ترتبط فطريات الميكوريزا الشجرية (Arbuscular mycorrhizae) بجميع أنواع النباتات تقريبًا، وتُحسّن امتصاص الفوسفات بشكل كبير. ومن خلال اندماجها مع جذور النباتات، تُعزّز وصول النبات إلى العناصر الغذائية الأساسية.

-------------

تنزيل الكتاب

-------------------

مشاركة