البكتيريا التي تحتاجها التربة الزراعية
تعد التربة أحد المكونات الأساسية في النظام الزراعي لأنها تعمل كوسيلة لنمو النباتات وكذلك كنظام بيئي يدعم العمليات البيولوجية المختلفة. لا يتم تحديد إنتاجية التربة فقط من خلال محتوى العناصر الغذائية، ولكن أيضًا من خلال نشاط الكائنات الحية التي تعيش فيها. إحدى مجموعات الكائنات الحية التي لها دور مهم هي بكتيريا التربة. تساهم البكتيريا في تدوير المغذيات، وتحلل المواد العضوية، وتكوين بنية التربة، والتفاعلات البيولوجية التي تدعم نمو النبات وصحته. ولذلك فإن وجود مجتمع بكتيري متنوع ومتوازن يعد مؤشرا هاما في الإدارة المستدامة للتربة الزراعية.
يمكن العثور على بكتيريا التربة بأعداد وأنواع متنوعة جدًا. ويوجد معظمها في منطقة الجذور، وهي مساحة الأرض التي تتأثر بشكل مباشر بنشاط جذور النباتات. تنتج جذور النباتات إفرازات على شكل مركبات عضوية يمكن أن تكون مصدرًا للطاقة للكائنات الحية الدقيقة. ونتيجة لذلك، تصبح منطقة الجذور بيئة ذات نشاط ميكروبيولوجي مرتفع نسبيًا. يمكن أن يكون للتفاعل بين الجذور والبكتيريا تأثير إيجابي على توفر العناصر الغذائية وتطور نظام الجذر.
إحدى مجموعات البكتيريا المهمة للتربة الزراعية هي البكتيريا المثبتة للنيتروجين. يعد النيتروجين عنصرًا أساسيًا تحتاجه النباتات في تكوين البروتينات والأحماض النووية والكلوروفيل والمركبات الأيضية المختلفة. وعلى الرغم من توفر النيتروجين بكميات كبيرة في الغلاف الجوي، إلا أن معظم النباتات لا تستطيع الاستفادة منه مباشرة بهذا الشكل. تتمتع بعض البكتيريا بالقدرة على تثبيت النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي وتحويله إلى شكل من أشكال النيتروجين الذي يمكنه الدخول إلى الدورة البيولوجية. ومن الأمثلة المعروفة على نطاق واسع مجموعة الريزوبيوم التي لها علاقة تكافلية مع النباتات البقولية من خلال تكوين العقيدات الجذرية. بالإضافة إلى ذلك، هناك بكتيريا غير تكافلية ومثبتة للنيتروجين، مثل Azotobacter وAzospirillum.
المجموعة التالية هي البكتيريا المذيبة للفوسفات. يعد الفوسفور عنصرًا مهمًا في استقلاب الطاقة وتكوين غشاء الخلية وتطور الجذور وعمليات تكاثر النبات. والمشكلة التي غالباً ما توجد في التربة الزراعية هي أن بعض الفسفور يكون في شكل مقيد لذلك لا يمكن للجذور أن تمتصه بسهولة. يمكن للبكتيريا المذيبة للفوسفات أن تنتج أحماضًا عضوية ومركبات أخرى تساعد على زيادة قابلية ذوبان بعض الفوسفات. تمت دراسة العديد من الأجناس، مثل Bacillus وPseudomonas، على نطاق واسع بسبب قدرتها على زيادة توافر الفوسفور للنباتات.
للبكتيريا المحللة أيضًا وظيفة مهمة في الحفاظ على خصوبة التربة. تحتوي بقايا النباتات والقش والأوراق والسماد ومختلف المواد العضوية الأخرى على مركبات معقدة يجب تفكيكها قبل أن تصبح العناصر الغذائية الموجودة فيها متاحة مرة أخرى في النظام البيئي للتربة. تلعب البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الأخرى دورًا في عملية التحلل. يدعم نشاط المحلل دورة الكربون والنيتروجين ويساهم في تكوين المادة العضوية في التربة. وبالتالي، فإن وجود المادة العضوية الكافية يمكن أن يكون عاملا هاما في الحفاظ على النشاط الميكروبيولوجي للتربة.
بصرف النظر عن دورها في توفير العناصر الغذائية، تُعرف بعض البكتيريا أيضًا باسم البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR). هذه المجموعة هي البكتيريا المرتبطة بجذور النباتات ويمكن أن يكون لها تأثير إيجابي على نمو النبات من خلال آليات مختلفة. يمكن أن تساعد بكتيريا PGPR في زيادة توافر العناصر الغذائية، وإنتاج مركبات تؤثر على نمو الجذور، والتفاعل مع الكائنات الحية الدقيقة الأخرى في بيئة الجذور. تعتبر عدة مجموعات من Bacillus، وPseudomonas، وAzospirillum أمثلة على البكتيريا التي تمت دراستها على نطاق واسع في هذا السياق.
من منظور صحة التربة، لا يمكن فصل وجود البكتيريا عن توازن مجتمع الكائنات الحية الدقيقة بشكل عام. التربة الصحية لا تعني التربة التي تحتوي فقط على نوع واحد معين من الكائنات الحية الدقيقة، بل تعني التربة التي تحتوي على مجتمع بيولوجي يتمتع بتنوع ووظيفة متوازنة نسبيًا. يمكن لبعض البكتيريا التنافس مع الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض على المساحة ومصادر التغذية. بعض البكتيريا قادرة أيضًا على إنتاج مستقلبات يمكن أن تمنع نمو بعض الكائنات الحية الضارة بالنباتات. وتظهر هذه الآلية أن البكتيريا جزء من نظام بيولوجي معقد في الحفاظ على استقرار النظم البيئية الزراعية.
ومع ذلك، فإن استخدام البكتيريا كعوامل بيولوجية أو كأسمدة حيوية يتطلب مراعاة الظروف البيئية للتربة. تتأثر فعالية البكتيريا بشكل كبير بدرجة الحموضة والرطوبة ودرجة الحرارة وتوافر المواد العضوية والتهوية والظروف الكيميائية للتربة. قد لا توفر البكتيريا الفعالة في مكان واحد بالضرورة نفس النتائج في ظروف النظام البيئي الزراعي المختلفة. ولذلك، يجب أن تتم إدارة الكائنات الحية الدقيقة في التربة بناءً على خصائص التربة وأنواع النباتات والظروف البيئية المحلية.
وبناء على هذا الوصف فإن للبكتيريا وظيفة استراتيجية في الحفاظ على إنتاجية وصحة التربة الزراعية. تعد البكتيريا المثبتة للنيتروجين، ومذيبات الفوسفات، ومحللات المواد العضوية، والبكتيريا المعززة لنمو النبات عدة مجموعات لها قيمة مهمة في النظم الزراعية. ومع ذلك، لا ينبغي أن يكون نهج إدارة التربة موجهًا فقط نحو إضافة بعض الكائنات الحية الدقيقة، ولكن أيضًا تهيئة الظروف التي تدعم تنمية مجتمعات الكائنات الحية الدقيقة الطبيعية. يعد استخدام المواد العضوية، والإدارة السليمة للتربة، وتنفيذ الممارسات الزراعية المستدامة أجزاء مهمة في بناء النظم البيئية البيولوجية والمنتجة والمستدامة للتربة.
الأدب
- فيسي، جي كي (2003). نمو النبات يعزز البكتيريا الجذرية كأسمدة حيوية. النبات والتربة، 255، 571-586.
- باتاتشاريا، بي. إن.، & جها، د.ك. (2012). البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات (PGPR): الظهور في الزراعة. المجلة العالمية لعلم الأحياء الدقيقة والتكنولوجيا الحيوية، 28، 1327-1350.
