يعتبر الكبريت من المغذيات الهامة للنباتات ، والتي لم تحظ باهتمام كبير لأهميتها في الزراعة. يعتبر الكبريت أو الكبريت الذي يحمل الرمز الكيميائي (S) أحد العناصر الغذائية الـ 17 الضرورية لنمو وتطور النباتات ، بحيث يعتبر هذا العنصر رابع أهم عنصر غذائي بعد النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم.
خصائص الكبريت في الزراعة
في نصف القرن الماضي ، بسبب الممارسات الزراعية غير السليمة ، والإزالة الكبيرة للكتلة الحيوية النباتية من الأراضي الزراعية ، وما إلى ذلك ، يتزايد نقص الكبريت في تربة العديد من مناطق العالم بشكل متزايد. في هذا المقال ، تمت مناقشة أهمية ودور الكبريت بالنسبة للنباتات ، وأشكال الكبريت العضوي وغير العضوي في التربة وكيفية تحويلها إلى بعضها البعض ، وخاصة عملية الأكسدة الميكروبيولوجية للكبريت الأولي.
إن أهمية استخدام الكبريت في الزراعة معروفة منذ أكثر من قرن ، إلا أن عوامل مثل الاستخدام المستمر للأسمدة النيتروجينية والأسمدة الفوسفورية التي لا تحتوي على الكبريت ، وتقليل استخدام المبيدات المحتوية على الكبريت ، ارتفاع إنتاج الكتلة الحيوية النباتية من الأراضي الزراعية المليئة بالمحاصيل ، أدى تقليل مدخلات الكبريت من خلال مياه الأمطار وتقليل انبعاث ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن حرق الوقود الأحفوري إلى نقص الكبريت في التربة.
نمو النبات بالكبريت
يعد وجود الكبريت ضروريًا لنمو النباتات وحسن سيرها. الكبريتات التي تمتصها الجذور هي المصدر الرئيسي للكبريت للنمو ، بالإضافة إلى أن النباتات قادرة على امتصاص الكبريت من الهواء عبر الأوراق.
الكبريت مهم جدًا في تركيب البروتينات ووظيفة الإنزيمات ويلعب دورًا مهمًا في الدفاع عن النباتات ضد الضغوط والآفات. عوامل مثل مركبات الكبريت الثانوية (على سبيل المثال ، الجلوكوزينات ، الببتيدات ، الجلوتاميل والألين) ، فيتواليكسينز ، البروتينات الغنية بالكبريت (ثيونين) ، رواسب الكبريت المحلية (حول الجذر) وإطلاق مركبات الكبريت المتطايرة في شكل غاز ، يمكن أن يزيد من مقاومة النبات لمسببات الأمراض والآفات العاشبة. نظرًا لارتباط امتصاص الكبريت والنيتروجين ارتباطًا وثيقًا ، يمكن الكشف عن نقص الكبريت في النباتات من خلال نسبة النيتروجين إلى الكبريت في أنسجة النبات.
الكبريت في التربة
تتطلب الإدارة الزراعية المستدامة لضمان الإمداد الكافي من الكبريت للنباتات فهمًا مناسبًا لدورة الكبريت ومدى تغيرات الكبريت في التربة ، بما في ذلك العمليات الميكروبيولوجية لتثبيت الكبريت ، والتمعدن ، والأكسدة ، والاختزال.
في النظم البيئية الزراعية ، من خلال استخدام الكبريت غير العضوي كسماد بديل رخيص لتعويض الكبريت المفقود ، فإنه يوفر إمكانية استخدام المزيد من الأسمدة التجارية النيتروجين والفوسفور ، ومن ناحية أخرى ، الآثار الجانبية البيئية السلبية مثل تسرب النترات من خلال الصرف إلى يتم منع المياه الجوفية ، بالطبع ، يجب ملاحظة أن الأنواع النباتية تختلف اختلافًا كبيرًا من حيث متطلباتها من الكبريت ، والتغذية السليمة والمتوازنة للكبريت مهمة جدًا لمزيد من الإنتاج وتحسين الجودة وصحتها.
الحاجة للكبريت
نظرًا لأن جسم الإنسان والحيوانات الأليفة يحتاج أيضًا إلى كمية متوازنة من الكبريت ، فإن الاهتمام بتلبية احتياجات النباتات والقضاء على أوجه القصور المحتملة يمكن أن يكون له تأثير كبير على الحفاظ على صحتنا نحن البشر ، لذلك يوصى أعزاء المزارعين بقراءتها هذه المقالة احصل على مزيد من المعلومات حول أهمية الكبريت وتأثيره الإيجابي على كمية ونوعية المنتجات الزراعية والنظر في استهلاك المزيد من الكبريت.
أهمية وكمية الكبريت في النباتات
الكبريت هو أحد العناصر الغذائية الأساسية للنباتات ، وبعد النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم ، يُعرف بأنه العنصر الغذائي الرابع الذي تحتاجه النباتات. يتراوح محتوى الكبريت الكلي في الأنسجة النباتية من 0.3 إلى 7.6٪ ، مع نسبة عالية (7.6٪) توجد عادة في النباتات التي تعيش في تربة طباشيرية. بشكل عام ، تعتمد النباتات على الكبريتات التي تمتصها الجذور كمصدر للكبريت.
يتم استقلاب معظم الكبريتات التي يمتصها النبات بعد الاختزال إلى السيستين والميثيونين ، وكلاهما بروتينان مهمان في نمو النبات. يتم نقل الكبريتات المتبقية في أنسجة النبات إلى الفجوات وتخزينها هناك ، على الرغم من أن إعادة نقل الكبريت في بعض الأنواع قد يكون بطيئًا لدرجة أنه على الرغم من وجود الكبريت في الفجوات ، يظهر على النبات أعراض نقص.
نسبة النيتروجين إلى الكبريت
يرتبط امتصاص الكبريت والنيتروجين ارتباطًا وثيقًا ويمكن أن تشير نسبة النيتروجين إلى الكبريت في المصنع إلى حالة الكبريت في المصنع ، وعادة ما تكون هذه النسبة بين 30 و 35 للنباتات الزراعية.
من الواضح أن إمداد النبات بكمية كافية من الكبريت له تأثير حاسم على نمو النباتات وأدائها وصلاحيتها ومقاومتها ضد الضغوط الحيوية (الضغوط التي تطبقها العوامل الحية على النبات) والضغوط غير الحية. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر الكبريت بشدة على الجودة الغذائية للمحاصيل.
الحاجة إلى الكبريت في النباتات
يعتمد امتصاص جذور النبات للكبريتات على احتياجها للكبريت ، وتحتاج النباتات إلى كميات مختلفة من الكبريت حسب النوع والتنوع وكذلك مراحل النمو المختلفة. يمكن قياس معدل نمو النبات ومتطلبات الكبريت وامتصاص الكبريتات باستخدام الصيغ التالية.
(ln W2 – ln W1) / (t2 – t1) = معدل النمو
في هذه الصيغة ، W1 و W2 يمثلان الوزن الإجمالي للنبات (g) في الوقت t1 و t2 ، على التوالي ، و t2 – t1 يمثل الفترة الزمنية حتى الحصاد.
معدل النمو (جرام من النبات في اليوم) × محتوى الكبريت (ميكرومول لكل جرام من النبات) = احتياج النبات للكبريت (ميكرومول لكل جرام من النبات يوميًا)
متطلبات الكبريت (ميكروومول جرام من النبات يوميًا) × (نسبة الجذع إلى الجذر) = امتصاص الكبريتات (ميكروومول جرام من الجذر يوميًا)
امتصاص النباتات للكبريت عن طريق الهواء
بالإضافة إلى الكبريتات المأخوذة من جذورها ، فإن النباتات قادرة على امتصاص واستقلاب غازات الكبريت (SO2 و H2S) بواسطة فروعها. تعتمد كمية امتصاص ثاني أكسيد الكبريت بشكل مباشر على درجة انفتاح الثغور وبسبب قابليته العالية للذوبان في الماء ، تكون المقاومة الداخلية لامتصاص غاز ثاني أكسيد الكبريت منخفضة جدًا ، ونتيجة لذلك ، يرتفع تركيز غاز ثاني أكسيد الكبريت في في الغلاف الجوي ، كلما زاد امتصاصه من قبل النبات. بعد امتصاصه في الوسطية ، قد يدخل ثاني أكسيد الكبريت في مسار اختزال الكبريت في شكل كبريتيت أو بعد الأكسدة على شكل كبريتات. في حالة غاز H2S ، يكون معدل التمثيل الغذائي في السيستين حاسمًا ، ويؤدي وجود هذا الغاز إلى التراكم السريع للسيستين والجلوتاثيون في الفروع.
أهمية الكبريت في أداء المصنع
يلعب السيستين دورًا مهمًا في تخليق الميثيونين وهو أيضًا مقدمة للعديد من مركبات الكبريت الأخرى مثل الجلوتاثيون والإنزيم المساعد A والبيوتين ومركبات الكبريت الثانوية في النباتات.
الأحماض الأمينية التي تحتوي على الكبريت لها أهمية كبيرة في تركيب وتكوين ووظيفة البروتينات والإنزيمات. أيضًا ، قد تتوفر كميات كبيرة من هذه الأحماض الأمينية كبروتينات تخزين في النبات (على سبيل المثال ، في البذور).
يمكن لبعض مستقلبات الكبريت ، مثل فيتواليكسين والبروتينات الغنية بالكبريت (ثيونين) ورواسب الخلايا من عنصر الكبريت (محليًا) ، أن تلعب دورًا في مقاومة النبات للإجهاد والآفات.
الحاجة إلى التغذية الكبريتية في الزراعة
تختلف احتياجات النباتات من الكبريت اختلافًا كبيرًا. على سبيل المثال ، منتجات عائلة براسيكا لديها طلب مرتفع على الكبريت ، تليها منتجات عائلة أليوم مثل الكراث والبصل ، من ناحية أخرى ، تتطلب البقوليات كميات صغيرة نسبيًا من الكبريت. يمكن أن تكون المتطلبات العالية لعائلات البراسيكا والأليوم ناتجة عن تخليق المستقلبات الثانوية المحتوية على الكبريت ، والجلوكوزينولات ، وتراكم الكبريتات في الأنسجة الخضرية ، وما إلى ذلك ، كما أن عائد المنتج يلعب دورًا كبيرًا في تحديد متطلبات الكبريت في مصنع.
نظرًا لأن كمية كبيرة من الكبريت التي تتطلبها النباتات يتم توفيرها من الغلاف الجوي ، يمكن أن يكون لتغير المناخ تأثير كبير على تغيير احتياجات النباتات ، بحيث في العقود الأخيرة ، بسبب الانخفاض الكبير في مدخلات الكبريت من الغلاف الجوي ، النباتات (خاصة الأنواع التي تحتاج إلى الكثير من الكبريت) واجهت نقصًا في الكبريت. على سبيل المثال ، في العديد من مناطق إنجلترا ، انخفض ترسب الكبريت في الغلاف الجوي من 70 كجم / هكتار سنويًا (في السبعينيات) إلى أقل من 10 كجم / هكتار سنويًا (في أوائل القرن الحادي والعشرين).
الآثار البيئية السلبية لنقص الكبريت
بالإضافة إلى الآثار السلبية لنقص الكبريت على نمو النباتات وتطورها ، ففي حالة نقص الكبريت لا يمكن للنباتات استخدام النيتروجين بكفاءة ، وهذه المشكلة نفسها تسبب زيادة في هدر النيتروجين ونتيجة لذلك يتم غسل النترات في الماء. الصرف ، فإن دخول النترات إلى البيئة يمكن أن يسبب الكثير من الأضرار للبيئة.
يحدث نقص الكبريت عادة نتيجة عدم توازن المغذيات ، وخاصة النيتروجين ، وأحد المؤشرات الشائعة لتشخيص نقص الكبريت هو نسبة النيتروجين إلى الكبريت. على سبيل المثال ، تشير نسبة النيتروجين إلى الكبريت التي تزيد عن 17 إلى 1 في حبوب القمح إلى أن المنتج قد تم إنتاجه بكبريت غير كافٍ. في أنسجة الأوراق ، تكون نسبة النيتروجين إلى الكبريت الحرجة حوالي 15 إلى 1 للحبوب و 6 إلى 10 إلى 1 للفت البذور الزيتية.
دور الكبريت في تحسين التربة
العوامل الرئيسية والمحددة في التربة الجيرية هي كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم الحرة ، والتي تتراكم بكثرة في معظم أنحاء إيران بسبب قلة هطول الأمطار ولا يمكن إذابتها بسبب نقص المواد العضوية وارتفاع درجة الحموضة في التربة. ونتيجة لذلك ، فإنها تقلل امتصاص العناصر منخفضة الاستهلاك مثل الزنك والحديد والفوسفور لا يمكن أن تمتصه النباتات في هذه التربة.
يمكن استخدام مواد مثل الكبريت والجبس وحمض الكبريتيك لتقليل الحموضة وتحسين التربة الجيرية ، ومن بين هذه المواد يفضل الكبريت نظرًا لكفاءته وتوافره المناسبين ، خاصة في بلدنا (نظرًا لإمكانية إنتاجه من خلال البترول المنتجات).) ، على نطاق واسع.
أداء الكبريت بعد دخوله التربة
بعد إضافة الكبريت إلى التربة ، لا يمكنه تحميض التربة بشكل مباشر وزيادة امتصاص النباتات للعناصر الغذائية ، ولكن يجب أولاً أكسدة الكبريت وإنتاج حمض الكبريتيك بحيث يمكن للحمض الناتج أن يقلل من درجة حموضة التربة جيدًا.
