المركز القومى للبحوث

شبكة المعامل المركزية ومراكز التميز

دور العناصر الغذائية في حياة النبات

بقلم  د./ حمد السيد حمزه ومراجعة أ.د/ زكريا فؤاد فوزي

معمل فسيولوجيا النبات والمياة والتربة -  شبكة المعامل المركزية ومركز التميز

الدور الثالث غرفة 308 ت داخلي 1026

هناك عناصر غذائية يلزم توفرها للنبات لكي ينمو بصورةجيدة فى كافة مراحل نموة الفسيولوجية وبصفة عامة فان النباتات الخضراء تقوم بصنع غذائها من مواد بسيطة تأخذها من الهواء ومن التربة وكانت تعرف على انها الغذاء الفعلى اللازم للنبات ولكن فيما بعد ثبت انها ما هي الا مواد اولية عبارة عن عناصر غذائية تدخل فى تركيب انسجة النبات التى تكون الكربوهيدرات والدهون والبروتينات وغيرها مثل C, O, H, N.

وتم دراسة هذة العناصر وجد ان هناك 16 عنصر ضرورى لاحتياج النبات لكى ينمو نموا طبيعياً

الشروط اللازمة لكى يصبح العنصر ضرورى:

-   غيابه يمنع النبات من تكملة دورة حياته الخضرية أو الثمرية.

-   غيابه او نقصه ينتج عنه اعراض نقص لا تعالج الا باضافة هذا العنصر.

-   لا يمكن استبدال عنصر بآخر.

-   يكون لهذا العنصر وظيفة او وظائف فسيولوجية معينة فى النبات.

-   يكون لازم للنباتات الراقية جميعها.

العناصر الغذائية الضرورية

-   العناصر الغذائية الكبرى  Macronutrients :

والتي يحتاجها النبات بكمية كبيره تركيزها فى النبات > 1000جزء فى المليون  (ppm) وهي:

1.    مصدرها الهواء الجوى وهي الكربون C، الأكسيجين O، الهيدروجين H، وفى البقوليات النتروجين N.

2.    مصدرها التربة وهي النتروجين N ، الفسفورP ، البوتاسيوم K، الكالسيوم Ca، الماغنسيوم Mg، الكبريت .S

-   العناصر الغذائية الصغرى Micronutrients:

والتي يحتاجها النبات بكمية صغيرة ويكون تركيزها فى النبات <500جزء فى المليون (ppm) وتؤخذ جميعها من التربة وهي الحديد Fe، المنجنيز Mn، الزنك Zn، النحاس Cu، البورون B، المولبيدنم Mo، الكلور Cl.

وظائف العناصر الغذائية الضرورية في النبات

-   كل عنصر غذائي ضروري له وظيفة او وظائف معينة في النبات الا انه يمكن ذكر الوظائف العامة للعناصر الغذائية في النقاط التالية:

1.    بناء بروتوبلازم الخلية الذي يتكون من البروتين والدهون والكربوهيدرات وغيرها

2.    تكوين معظم الانزيمات اللازمة للعمليات الحيوية والنمو

3.    بناء الانسجة النباتية التي تدعم وتحمي الخلايا

4.    العناصر الغذائية تؤثر علي خواص عديدة في الخلايا النباتية مثل الاسموزية ونفاذية الاغشية الخلوية والـ pH

-   العناصر الغذائية فى التربة

توجد عليها العناصر الغذائية في 3 صور وتكون في حالة من الاتزان بين بعضها البعض

1.    الموجودة فى محلول التربة Soil solution

2.    الصورة المتبادلة او المدمصة على أسطح الحبيبات Exchangeable

3.    الصورة الموجودة فى معادن التربة او المادة العضوية وقابلة للانحلال .

قابلية العناصر للاستفادة بواسطة النبات:

من حيث الاستفادة من العنصر - فإنه يوجد فى صورتين:

1.    ميسرة او قابلة للاستفادة  Availableوهي الصورة التي يمكن للنبات ان يمتص فيها العنصر بسهولة وتشمل صورة العنصر في المحلول وفي صورته المتبادلة بالإضافة الي صورة العنصر المثبتة ولكنها قابلة للانحلال

2.    غير الميسرة او غير قابلة للاستفادة Unavailable وهي الصورة التي لا يستطيع النبات فيها الاستفادة من العنصر الموجود

العوامل التى تؤثر على تيسر العناصر الغذائية

1.    درجة الـ pH

2.    رطوبة التربة

3.    الهواء الارضى

4.    المواد العضوية

5.    نوع النبات

1.    النيتروجين

عنصر النيتروجين مهم جدا لبناء البروتينات والاحماض النووية، وهو عنصر متحرك في النبات وهو عنصر النمو الخضري وحتى نحصل على نمو خضري جيد لابد من توفر كميات مناسبة منه في التربة إنما يجب أن لانبالغ بإضافة النتروجين إلى التربة حتى لايزداد النمو الخضري على حساب النمو الثمري.

بالرغم من ان نسبة النيتروجين في الهواء الجوي 78%الا ان معظم الكائنات لا تستطيع ان تنتجه في عملية انتاج البروتينات والمواد الاخرى.

لذلك لكي تستطيع النباتات انتاج البروتينات يجب ان تحصل على النيتروجين في شكل مواد غيرعضوية.

صور النتروجين

-   لا يوجد النيتروجين ضمن تركيب معادن التربة ولكن المصدر الطبيعى له هو الهواء الجوى بالإضافة الي المصدر الصناعى المتمثل في اضافة اسمدة عضوية او معدنية او بقايا نباتات

صورة فى التربة:

1.    معدنية :وتمثل 2% أو اقل من النتروجين الكلى وتوجد على الصور الآتيةNO3 ,  NO2 , NH4 وكلها ذائبة في محلول التربة اكاسيد النيتروجين ذائبة دائما ولكن نادرا ما توجد في التربة

2.     عضوية وتصل الى 99% من النتروجين فى التربة وتتراوح كمية النيتروجين في المادة العضوية بين 5- 6 %.

اهم وظائف النتروجين في النبات

- يدخل في بناء المواد البروتينية.

- يعتبر أهم مكونات البروتوبلازم.

-  يدخل في تركيب الكلوروفيل.

- يدخل في تركيب أكثر مكونات الأزهار والثمار.

- يتحكم في قدرة النبات على امتصاص بعض العناصر كالفوسفور والبوتاسيم.

دورة النتروجين فى النبات

-   يُعتبر عنصر النيتروجين من العناصر الغذائية الهامة فى تغذية النبات ، ويحتاجه النبات بكميات كبيرة ، حيث يمثل القدر الأكبر للمكونات العضوية الأساسية فى النبات والتى تشمل البروتينات والانزيمات والأحماض النووية والكلورفيل .

2.    الفوسفور

ž          عنصر متحرك داخل النبات قليل الحركة في التربة وهو من العناصر الغذائية الأساسية جداً في تغذية النبات ويأتي بالمرتبة الثانية بعد الآزوت من حيث كميته في الأنسجة النباتية

ž          يخزن الفوسفور في جذور الأشجار المثمرة عند عدم الحاجة إليه وكذلك ينتقل جزء من الأوراق في نهاية فصل النمو ويخزن بالجذور، وتعتبر البذور أغنى أجزاء النبات به.

ž          تزداد كمية الفوسفور العضوي بزيادة كمية النتروجين العضوي في التربة وتعمل أحياء التربة الدقيقة على تحول الفوسفور العضوي إلى فوسفور غير عضوي والطبيعة المميزة للفوسفور قلة ذوبانه في الماء أو المحلول الأرضي ويوجد مدمصاً على غرويات التربة ويكثر وجوده على الحبيبات الدقيقة من التربة ويقل على الحبيبات الخشنة

صور الفوسفور في التربة

-   يوجد الفسفور في التربة علي صورتين وهما المعدنية والعضوية.

-   الفوسفور الميسر والغير ميسر يكون في حالة اتزان مع الاخر.

-   الفوسفور الميسر       > <    الفوسفور الغير ميسر.

-   تثبيت الفوسفور في التربة اسرع من تحوله الي الصورة الميسرة.

أهم وظائف الفوسفور

- يدخل في تركيب بروتين النواة.

ž- عنصر مهم في عمليات التنفس.

-  له دور في عمليات التحول للكربوهيدرات داخل النبات مثل تحول النشا إلى سكر.

ž- له دور في تمثيل الدهون.

-  يسرع في عمليات نضج الثمار.

3.    البوتاسيوم

هو عنصر متحرك داخل النبات قليل الحركة في التربة، لايدخل في تركيب مواد هامة داخل الأنسجة النباتية ويوجد بها على شكل ملح ذائب غير عضوي يكثر في الخلايا المريستيمية ويرتبط مباشرة بالبناء البروتيني يعتبر من العناصر الغذائية الأساسية ويسمى هذا العنصر بعنصر النوعية. نقصه يسبب تراكم وعدم تحول الأحماض الأمينية إلى بروتين.

الجزء الأكبر من هذا العنصر في الطبقات السطحية من التربة، يعتبر البوتاسيوم المتبادل المصدر الأول البوتاسيوم القابل للامتصاص من قبل النبات ولا يمثل النوع عادة إلا مقداراً بسيطاً من البوتاسيوم الكلي في التربة.

البوتاسيوم في التربة

-   يوجد البوتاسيوم في التربة علي الصورة المعدنية فقط وله 3 صور يوجد عليها يمكن ان تتحول احداها الى الاخرى وهي

1.    بوتاسيوم ذائب

2.    بوتاسيوم مثبت (متبادل)

3.    بوتاسيوم غير ذائب

-   البوتاسيوم الميسر يتكون من الجزء الذائب في محلول  والمتبادل علي سطح حبيبات الطين والجزء الذائب ضئيل جدا بالمقارنة بالمتبادل

العوامل المؤثرة علي اتزان صور البوتاسيوم في التربة

1.    زيادة الكالسيوم تؤدي الى انخفاض البوتاسيوم الميسر

2.    زيادة التهوية تؤدي الى زيادة تيسر البوتاسيوم

3.    زيادة ال  CO2 تؤدي الى انخفاض البوتاسيوم الميسر في التربة

أهم وظائف البوتاسيوم في النبات

- عنصر مهم في إنتاج وانتقال السكريات في النبات.

- يساعد على اختزال السكريات وتحولها إلى نشا

- وجوده أساسي لعمليات التمثيل الضوئي.

- يساعد في امتصاص الآزوت من التربة.

- يزيد في مقاومة النبات لبعض الأمراض

- يقلل من عمليات النتح للنبات وبالتالي يزيد من مقاومته للجفاف.

-   يكسب الساق والأوراق متانة.

4.    الكالسيوم

يمتص على صورة  Ca++ وذلك إما في المحلول الأرض أو من الكالسيوم المتبادل مباشرة والنباتات البقولية تمتص كميات أكبر من النباتات النجيلية وهو عنصر غير متحرك داخل النباتات لذلك تظهر أعراض نقصه على الأوراق الحديثة النمو أولاً.

أهم وظائف الكالسيوم في النبات

ž - معادلة الأحماض التي تنتج من الخلايا خصوصاً أثناء تكوين البروتين وتحولاته.

ž - يدخل في تركيب الصفيحة الوسيطة للخلايا على صورة بكتات الكالسيوم.

ž - يعمل على تنشيط الأنسجة المريستيمية في القمم النامية.

- ضروري في تكوين الأزهار.

ž- يؤثر في حركة انتقال الكربوهيدرات في النبات.

- يزيد من مقاومة النبات للامراض

5.    الماغنسيوم

عنصرمتحرك داخل البنات يوجد بالتربة بكميات كافية كما أن وجود الكالسيوم يخفف من تأثيره السام، يمتص على شكل أيونات الماغنسيوم  وتظهرأعراض النقص غالباً في الأراضي الخفيفة، يكثر وجوده في البذور مرتبطاً مع الفوسفور وعلى اعتبار أنه عنصر متحرك فإن أعراض نقصه تظهر على الأوراق السفلية من الفروع أولاً.

وظائف الماغنسيوم في النبات

-  يدخل في تركيب الكلوروفيل.

- له علاقة بتكوين الزيوت داخل أنسجة النبات

ž- يساعد في تحرك الفوسفور والكربوهيدرات داخل النبات.

- ضروري لتنشيط عدد من الأنزيمات.

 صور عنصر الماغنسيوم في التربة:

-   يوجد في التربة على صورة كيماوية مثل الكربونات والبيكربونات  والنترات والكلوريد واحيانا الفوسفات

-  الميسر للنبات يكون ذائب في محلول التربة ومصدره النترات والكلوريد والبيكربونات كذلك الماغنسيوم المدمص يكون ميسرا للنبات

-   مصدر الماغنسيوم في التربة اما عضوي مثل بقايا النباتات وسماد الاسطبل او كيماوي حيث يوجد كشوائب في سماد السوبرفوسفات

6.    الكبريت

عنصر متحرك يمتص على صورة كبريتات SO4 ثم يختزل في النبات إلى كبريت أو سلفوهيدرو كسيل إذا زادت كميته عن حد معين يخفض رقم pH  التربة كما تنقص كمية النترات الصالحة للامتصاص لأن البكتريا التي تؤكسد الكبريت تحتاج إلى أكسجين النترات في عملية الأكسدة.يكثر وجود الكبريت في الطبقة السطحية من التربة أول ماتظهر أعراض نقصه على الأوراق حديثة التكوين.

وظائف الكبريت في النبات

1- يدخل في تركيب الأحماض الأمينية والهرمونات النباتية.

2- يلعب دوراً هاماً في عملية التنفس.

3- يدخل في تركيب الزيوت الطيارة كما في البصل والثوم

4- يساعد في تكوين الكلوروفيل.

الكبريت في التربة

-   اغلب الكبريت في التربة في صورة عضوية مصدره المادة العضوية خاصة تحت الظروف الرطبة ونسبته تزيد بزيادة المادة العضوية.

-   الكبريتات هي الصورة المعدنية السائدة في التربة خصوصا الجافة والصحراوية.

-   يوجد احيانا في صورة الكبريتيد خاصة تحت ظروف الاكسدة الغير تامة.

العناصر الغذائية الصغري في التربة  Micronutrients

اهم ما يميز العناصر الصغري الاتي:

-   يحتاجها النبات بصورة قليلة.

-   وجودها المبدئي يعتمد على التكوين المبدئي من مادة الاصل المسئولة عن تكوين التربة وغالبا تكون كافية لإمداد النبات باحتياجاته منها.

-   توجد علي صورة شوائب في معظم الاسمدة الكيماوية المستعملة لإضافة العناصر الكبرى.

-   يتم الان اضافته في صورة اسمدة خاصة اما علي صورة اديته والاحدث تكون محملة علي احماض امينية لسةعه وسهولة الامتصاص للاحماض الامينية.

العوامل المؤثرة علي تيسر العناصر الغذائية الصغري

هناك عده عوامل تعمل علي زياده او قلة امتصاص العناصر الصغري وحتي في حالة توافرها بالتربه قد تكون في صورة لا يستطيع النبات امتصاصها ومن تلك العوامل:

-   درجة ال  pH انسب درجة حموضة لتيسر معظم العناصر المنجنيز والبورون هي 5 - 6.5 اما الموليبدنيوم يكون ميسرا عند درجة حموضة اعلي من 6 اما الحديد مابين 3.5 - 4.5

-   وجود الكالسيوم بتركيزات عالية يؤدي الي عدم تيسر العناصر الصغرى خاصة الحديد والمنجنيز

-   درجة التهوية تؤثر على حالة تكافؤ العنصر فالمنجنيز الثنائي التكافؤ اسهل  في الامتصاص بواسطة النبات من الثلاثي والرباعي التكافؤ التي تسود في حالة وفرة الاكسجين

1.    الحديد

عنصر قليل الحركة داخل النبات يمتص على صورة ثنائي Fe++ يدخل وسيط في تكوين الكلورفيل كما أنه يدخل في تركيب السيتوكروم وله علاقة بتكوين أنزيم البروكسيد ايز. يلاحظ آن أعراض نقص الحديد يظهرعلى الاوراق الحديثة علي صورة اصفرار الأوراق حديثة النمو

ثم تتحول كامل الأوراق الى اللون الأصفر وقد تصبح شبه بيضاء وخاصة في النموات الحديثة.

وظائف الحديد في النبات

- يلعب دور وسيط وأساسي في تكوين الكلوروفيل ولايدخل في تركيبة.

- يدخل في تركيب السيتوكريوم، لذا فهو يلعب دوراً أساسياً في التنفس.

- يلعب دوراً أساسياً في تحويل النتروجين الذائب في الأوراق إلى بروتين يلعب دوراً كبيراً في حماية الكلوروفيل من أشعة الشمس الشديدة.

2.    الزنك

يمتص من التربة على شكل أيونات Zn++يكون تركيزه في الطبقات السطحية عالياً ويقل مع العمل. يرتبط ذوبان الزنك في التربة بدرجة الحموضة، نلاحظ أعراض نقص الزنك حالياً مترافقة مع أعراض نقص الحديد.

وظائف الزنك في النبات

- يلعب دوراً في تشكيل الهرمونات النباتية.

- يلعب دوراً أساسياً في تشكيل التريبتوفانالمركب النباتي الذي يتركب منه الأكسين.

- يدخل في تركيب بعض الخمائر بمفرده أو بالاشتراك مع بعض العناصر الأخرى كالنحاس.

3.    المنجنيز

عنصر قليل الحركة في النبات يمتص على صورة ثنائي التكافؤ Mn++ تكون الأوراق الغنية بالكالسيوم فقيرة بالمنجنيز تلاحظ أعراض نقصه في الأراضي القلوية حيث يتم أكسدة المنجنيز الثنائي القابل للامتصاص إلى منجنيز ثلاثي غير قابل للامتصاص.

وظائف المنجنيز في النبات:

1- لايمكن أن يحصل تمثيل للنترات داخل النبات بدونه.

2- تضعف قدرة التنفس إذا كانت نسبة  Mn/Fe أقل أو أكبر 1.5-2.5.

3- له علاقة بتكوين الكلوروفيل وبعض الأحماض العضوية وعمليات الأكسدة والإرجاع داخل النبات

4.    النحاس

يحتاجه النبات بكميات ضئيلة ونادراً ما تظهر أعراض نقصه ويوجد في التربة بكميات قليلة خاصة في الطبقات السطحية أكثر ما تظهر أعراض نقصه في الأراضي العضوية يتأثر ذوبانه بدرجة الحموضة في التربة إذا كلما انخفض رقم  PH يزداد الجزء الذائب منه.

وظائف النحاس في النبات

ž- عامل مساعد في تكوين أنزيمات التنفس وتكوين الكلوروفيل.

- يلعب دوراً في تفاعل الآزوت داخل النبات.

ž- يزيد في مقاومة النبات للأمراض الفطرية.

5.    البورون

يوجد البورون بكميات قليلة في التربة تسبب الكميات الكبيرة منه تسمم النبات، تعتبر زيادة الكالسيوم أحد أهم أسباب نقص البورون كذلك ارتفاع مستوى الماء الأرضي وسوء التهوية، يمتص على صورة بورات BO2.

وظائف البورون في النبات

ž - يتحكم بنسبة الماء داخل النبات كذلك في امتصاص الماء من التربة.

 ž- له علاقة بحركة السكريات إلى أماكن تخزينها.

ž  - مهم لعمليات التلقيح داخل الزهرة.

 -  يؤثر على امتصاص بعض العناصر مثل الآزوت والبوتاسيوم والكالسيوم.

ž - ضروري لتكوين الهرمونات في النبات.

ž - يلعب دوراً في عملية تشكيل البروتينات في النبات.

ž - ضرورى لتكوين الحمض الأميني تريبتوفان.

6.    الموليبدنوم

يمتصه النبات بكميات قليلة جداً نادراً ما تظهر أعراض نقصه، ذوبانه في التربة مرتبط بدرجة الحموضة حيث يثبت في الأراضي الحامضية ويكون أكثر ذوبانه في الأراضي القلوية.

وظائف المولبيدنيوم

• žضروري لاختزال النترات في النبات إلى أمين ومن ثم تكوين البروتينات.
•  ضروري لتكوين حمض الاسكوربيك
• ضروري لبكتيريا الأزوتوبكتر والتي تقوم بتثبيت الآزوت الجوي.

هذا باختصار شديد العناصر الاساسية للنبات ووظائف ودور كل عنصر في في النبات ولكل عنصر اعراض نقص وزياده وطرق تقدير وقياس للاستدلال عليها سيتم مناقشتها في المقال التالي ان شاء الله تعالى.