كيفية استخدام الأسمدة البيولوجية العضوية بفعالية؟

فهم الأسمدة العضوية البيولوجية ودورها في الزراعة المستدامة

ما هو الأسمدة العضوية البيولوجية؟ الجمع بين علم الأحياء والمواد العضوية

الأسمدة العضوية الحيوية تخلط الميكروبات الجيدة مع المواد العضوية الغنية مثل السماد أو مواد النبات المتبقية. فهي تعمل بشكل مختلف عن تلك الأسمدة الاصطناعية التي نعرفها جميعاً لأنها في الواقع تعزز ما يعيش في التربة. عندما تطبق هذه المنتجات، تجلب الكائنات الحية الصغيرة المفيدة مثل بكتيريا تثبيت النيتروجين المعروفة باسم Rhizobium وبعض أنواع الفطريات التي تسمى Mycorrhizae والتي تساعد في إطلاق الفوسفور. ماذا سيحدث بعد ذلك؟ حسناً، هؤلاء العمال الصغار يسرعون سرعة تحلل المواد العضوية إلى مواد غذائية يمكن للنباتات استخدامها، بالإضافة إلى أنهم يجعلون التربة نفسها أكثر هيكلة مع مرور الوقت. أظهرت الدراسات شيئاً مثيراً للاهتمام أيضاً - عندما تستخدم الأسمدة الحيوية بدلاً من المواد الكيميائية العادية، تصبح المعادن متاحة للنباتات حوالي 20 إلى 35 في المائة أسرع وفقاً لنتائج حديثة نشرت على ScienceDirect العام الماضي.

أنواع الأسمدة العضوية البيولوجية وكيفية عملها

هناك أربعة أنواع رئيسية تستخدم على نطاق واسع في الزراعة:

• الأسمدة الحيوية التي تثبت النيتروجين : استخدم أزوتوباكتر أو Bradyrhizobium لتحويل النيتروجين الجوي إلى الأمونيوم
• محلولات الفوسفور : تُنتج سلالات مثل Bacillus megaterium إطلاق الفوسفور المرتبط من خلال إنتاج الأحماض العضوية.
• أجهزة تحريك البوتاش : الكائنات المزيفة تحلل معادن البوتاسيوم في التربة الطينية
• مزيجات السماد متعددة الوظائف : الجمع بين الميكروبات المتحللة مع نفايات المزارع لتحفيز تكوين الخث.

كل نوع يعالج نقص المواد الغذائية المحددة مع المساعدة في الحفاظ على الحموضة المثلى للتربة - وهي مهمة بشكل خاص للمحاصيل مثل البقوليات والحبوب.

الفوائد لصحة التربة والإنتاج المحلي المستدام

يزيد استخدام الأسمدة العضوية البيولوجية من مستويات الكربون العضوي في التربة بين 1.2 إلى ما يقرب من 2٪ كل عام بينما يجعل التربة تحتفظ بالماء بنسبة 40٪ أفضل وفقاً لـ ScienceDirect من العام الماضي. المزارعون الذين يبدلون حوالي ثلث الأسمدة الكيميائية الخاصة بهم بهذه الخيارات الميكروبية يميلون إلى رؤية حصاد القمح والأرز يرتفع في أي مكان من 15٪ إلى ما يصل إلى 30٪. ميزة أخرى كبيرة هي أن هذا النهج يقلل من إفراز النترات بنحو النصف مما يساعد على الحفاظ على مياهنا الجوفية نظيفة. أحدث أبحاث نشرت في "تقدم في أبحاث صحة التربة" في عام 2024 تظهر أن هذه الأسمدة الطبيعية تعيد كل أنواع الميكروبات المفيدة في التربة شيء مهم حقاً إذا أردنا التقدم نحو أساليب زراعية أكثر تطوراً.

معدلات التطبيق الأمثل ونسب الاستبدال لأقصى قدر من الغلة

معدلات التطبيق الموصى بها حسب نوع المحاصيل

كمية الأسمدة المطلوبة تتغير اعتمادا على نوع المحصول الذي نتحدث عنه لأن النباتات المختلفة تحتاج إلى مواد مغذية مختلفة في نقاط مختلفة من دورة النمو. بالنسبة للخضار الورقية، يستخدم المزارعون عموماً ما بين 15 و 20 طن لكل هكتار كل عام لأن هذه المحاصيل تنمو بسرعة كبيرة. الحبوب مختلفة قليلاً على الرغم من أنها تعمل بشكل أفضل مع حوالي 8 إلى 12 طن منتشرة في جميع أنحاء الحقل خلال تلك الفترات الحرجة عندما تبدأ في الحرث ثم مرة أخرى عندما تزهر. الحصول على هذا الحق ليس فقط عن اتباع الأرقام على الورق. اختبار التربة قبل وضع أي شيء يجعل كل الفرق. بدون اختبار مناسب، هناك خطر حقيقي لوضع الكثير، وهذا يؤذي في الواقع الميكروبات في التربة بدلاً من مساعدتها على الازدهار.

استبدال الأسمدة الكيميائية: النسب المثالية بين المواد العضوية والمعادن (20-40٪)

استبدال 30% من الأسمدة الاصطناعية بأخيارات بيولوجية عضوية يُحسّن من المحصول وصحة التربة. تظهر البيانات تحسناً تدريجياً في مستويات الاستبدال:

مستوى الاستبدال	زيادة كفاءة النيتروجين	زيادة المادة العضوية في التربة
20%	12-18%	0.8 - 1.2%
30%	15-22٪	1.5 إلى 2.1%
40%	18-25٪	2.4 إلى 3.3%

يجب على المزارعين زيادة الاستبدال تدريجياً على مدى موسمين أو ثلاثة فصول زراعة للسماح لميكروبيومات التربة بالتكيف.

تأثير العائد في مستويات الاستبدال المختلفة: رؤى مدفوعة بالبيانات

كشفت دراسة طولية لعام 2023 عبر 140 مزرعة عن مكاسب ثابتة في الغلة مع استبدال 20-40٪:

• 20% استبدال : زيادة 7-12٪ في البقوليات، 5-8٪ في الحبوب
• 30% استبدال : 12-18% زيادة في الخضروات، 8-14% في الحبوب
• 40% استبدال : 15-22٪ أعلى عائدات الفاكهة، مع انخفاض العائدات فوق 45٪

هذه النتائج تسلط الضوء على توازن محدد للمحاصيل حيث تكمّل المدخلات البيولوجية بدلاً من المنافسة مع الأسمدة المعدنية.

أفضل تقنيات التطبيق لتعزيز النشاط الميكروبي

الأسمدة العضوية البيولوجية تعمل بشكل أفضل عندما تطبق للحفاظ على قابلية الميكروبات على الحياة وضمان الاتصال الوثيق مع جذور النبات.

الطرق الفعالة: طلاء البذور، غمر الجذور، إدراج التربة، ورش الأوراق

هناك أربعة أساليب رئيسية تعزز النتائج في التطبيق الميكروبي. أولاً، تغطية البذور تساعد على تأسيس تلك الميكروبات المفيدة منذ البداية. عندما يتم زرع النباتات، غمر الجذور في محلولات الميكروبات يخلق تلك العلاقة التكافلية الهامة. يُنجح أيضاً خلط الميكروبات مباشرةً في التربة لأنه يجعلها تنتشر في جميع أنحاء مكان نمو الجذور. ولا تنسوا الرشات الورقية التي تساعد النباتات في امتصاص المواد الغذائية بشكل أفضل من خلال أوراقها بالنظر إلى البيانات الأخيرة من تقرير الميكروبات الزراعية لعام 2024، حوالي 60 في المائة من المزارعين العضويين بدأوا باستخدام هذه الأساليب المستهدفة لزيادة محصول المحاصيل بطريقة مستدامة. هذا منطقي عندما تفكر في الأمر - تقنيات أفضل تعني نباتات أكثر صحة بدون كل المواد الكيميائية.

توقيت ودمج مع المدخلات الكيميائية

تطبيق الأسمدة البيولوجية العضوية قبل 3 إلى 7 أيام من المدخلات الكيميائية لإنشاء مجتمعات ميكروبية - هذا التسلسل يحسن معدلات البقاء على قيد الحياة بنسبة 30٪. تجنب خلطها بمبيدات الفطريات أو الأسمدة الغنية بالنيتروجين، التي يمكن أن تضر الميكروبات المفيدة. تحدث النتائج المثلى عندما يتم توقيت التطبيقات لتتزامن مع الرطوبة الكافية في التربة ودرجات الحرارة خلال النهار أقل من 32 درجة مئوية.

تجنب المآسي الشائعة التي تقلل من قدرة الميكروبات على العيش

للحفاظ على الفعالية الميكروبية:

• تخزين المنتجات تحت 77 درجة فهرنهايت (25 درجة مئوية) لمنع 40 إلى 60٪ من الموت (Ponemon 2023)
• تقليل التعرض للأشعة فوق البنفسجية أثناء التطبيق الميداني
• استخدمي ماءً غير محايد للخام (6.5-7.5) عند إعداد الرشات الورقية

يمكن اتباع هذه الممارسات زيادة امتصاص الفوسفور بنسبة تصل إلى 45٪ في المحاصيل التي تعتمد على الفطريات مثل أشجار البساتين.

تكييف الأسمدة العضوية البيولوجية مع المحاصيل وظروف التربة

اختيار الأسمدة الحيوية المناسبة للمحاصيل والتربة المحددة

يعتمد النجاح على مواءمة نوع الأسمدة الحيوية مع احتياجات المحاصيل وخصائص التربة:

• الأسمدة الحيوية التي تثبت النيتروجين (مثلاً، ريزوبيوم ) تحسين إنتاجية البقوليات من خلال تحويل النيتروجين الجوي إلى أشكال قابلة للاستخدام.
• أنواع محلولة الفوسفور مع باسيلوس أو الفطريات الفطرية تعزز نمو الجذور في التربة منخفضة الفوسفور، وخاصة في البساتين والحبوب.
• سلالات تعزز البوتاش مثل باسيلوس سوبتيليس تحسين توفر البوتاسيوم للمحاصيل مثل الطماطم والبطاطا في التربة الغنية بالمعادن.

اختبار التربة أمر بالغ الأهمية - التربة الحمضية تستفيد من مزيجات تهيمن عليها الفطريات، في حين تستجيب التربة القلوية بشكل أفضل للدواء البكتيري.

استخدام المواد المضادة للميكروبات والفطريات الميكوريزية في الأنظمة المستهدفة

صيغ متقدمة تجمع بين سلالات الميكروبات لمواجهة تحديات محددة. على سبيل المثال، في التربة المالحة، تحسن البكتيريا المنتجة للسيديروفور امتصاص الحديد في الأرز بنسبة تصل إلى 18٪ (Nature، 2023). شبكات الفطريات تُوسّع مناطق امتصاص الجذور بشكل كبير - بـ 5 إلى 10 أضعاف - مما يجعلها فعالة للغاية في البيئات ذات الحد من الفوسفور.

دراسة حالة: تطعيم الفطريات في البساتين لتحسين امتصاص الفوسفور

على مدى ثلاث سنوات في تجربة بستان تفاح، لاحظ الباحثون أنه عندما استخدموا الأسمدة الحيوية الفطرية بدلاً من الأسمدة العادية، استوعبت الأشجار حوالي 25٪ من الفوسفور من التربة. تحسنت التربة نفسها أيضاً، مع زيادة المواد العضوية بنحو 1.2 بالمئة كل عام. ارتفع إنتاج الفاكهة بين 14 و20 في المئة تقريباً، على الرغم من أن المزارعين خفضوا استخدام الأسمدة الكيميائية بنحو 40 في المئة. كان لدى مزارعي القطن قصص نجاح مماثلة. المزارع التي تطبق خليطات مخصصة من الميكروبات رأت محاصيلها تنتج 12٪ من الغلة في التربة المالحة. هذه النتائج تظهر بوضوح أن ما يعمل بشكل أفضل غالبا ما يعتمد على الظروف المحددة لكل مزرعة بدلا من مجرد تطبيق نفس الحل في كل مكان.

دمج الأسمدة العضوية البيولوجية في أنظمة الزراعة العضوية والإعادة التجديدية

الجمع بين السماد والطفرة في الزراعة والزراعة المتداخلة

أفضل النتائج تحدث عندما نجمع بين الأسمدة العضوية البيولوجية مع الطرق الزراعية التجديدية. عندما يخلط مع السماد الجيد، يمكن لهذه الأسمدة أن تزيد من العناصر الغذائية المتاحة في أي مكان ما بين 20 إلى 40 في المئة. في الوقت نفسه، يُحسن تناوب المحاصيل المختلفة بدلاً من زراعة نوع واحد فقط بشكل ثابت ميكروبات التربة بنحو 35 بالمئة. لنأخذ على سبيل المثال ما يحدث عندما يزرع المزارعون البقوليات جنبا إلى جنب مع محاصيل الحبوب. هذه الممارسة في الواقع تثبت المزيد من النيتروجين في التربة، حوالي 25 في المئة إضافية، خاصة إذا كانوا يستخدمون أيضا تلك الأسمدة الحيوية الخاصة القائمة على الأصل. كل هذه التركيبات تعمل معاً بشكل جيد في أنظمة الزراعة المغلقة. فهي تساعد على تقليل كمية المواد الاصطناعية التي يحتاج المزارعون لشرائها لأن كل شيء يتم إعادة تدويره بكفاءة كبيرة في جميع أنحاء النظام البيئي للمزارع.

بناء صحة التربة على المدى الطويل والتنوع الميكروبي

مع مرور الوقت، تميل مستويات الكربون العضوي في التربة إلى الارتفاع بنحو 1.2% سنوياً وفقاً لنتائج دراسة طويلة استمرت 15 عاماً تتبع تغيرات التربة. المحتويات المتزايدة من الكربون تساعد على بناء تلك الروابط الفطرية تحت الأرض التي تعمل مثل نظام الري الطبيعي. هذه الشبكات يمكن أن تعزز كمية المواد الغذائية التي يمتصها الجذور، في بعض الأحيان تضاعف فعاليتها عند التعامل مع التربة منخفضة الفوسفور. بالنظر إلى البيانات الفعلية في الميدان، فإن أساليب الزراعة العضوية تنتج عادةً حوالي 70% من نشاط الفطريات أكثر من ممارسات الزراعة العادية. هذا مهم لأن مجموعات الفطريات الأكثر صحة تعني قدرة أفضل على احتفاظ الزراعة بالرطوبة خلال فترات الجفاف، مما يعطي النباتات فرصة للقتال ضد ظروف الجفاف.

اتجاهات: زيادة في اعتماد الزراعة التجديدية

أكثر من نصف (حوالي 45%) من المزارع العضوية المعتمدة تتحول إلى الأسمدة البيولوجية هذه الأيام، وهو ما يمثل زيادة كبيرة من 28% فقط في عام 2020. السبب وراء هذا التحول؟ لقد وضعت الزراعة التجديدية حقاً إعادة بناء التربة العليا في المقدمة. يرى المزارعون الذين يخلطون الأسمدة الحيوية مع المحاصيل الغطاء أن تربة تعود بسرعة 30% في المناطق التي كانت متدهورة سابقاً. وبالنظر إلى المستقبل، هناك أموال كبيرة تتحرك في هذا الفضاء أيضاً. من المتوقع أن يرتفع الطلب على هؤلاء المساعدين المجهريين الصغار الذين يطلق عليهم اللقاحات بنسبة 14٪ تقريباً كل عام حتى عام 2030. لماذا كل هذا الاهتمام؟ حسناً، يساعدون في احتواء الكربون بينما يبقون محصول المحاصيل مستقراً حتى عندما تصبح الظروف صعبة.

الأسئلة الشائعة

• ما هو الأسمدة البيولوجية العضوية؟ الأسمدة العضوية البيولوجية هي خليط من الميكروبات المفيدة مع المواد العضوية، مثل السماد، لتحسين نوعية التربة ونمو النباتات من خلال تعزيز النشاط الميكروبي.
• كيف تختلف الأسمدة العضوية البيولوجية عن الأسمدة الاصطناعية؟ على عكس الأسمدة الاصطناعية التي توفر المواد الغذائية المباشرة، فإن الأسمدة البيولوجية العضوية تحسن هيكل التربة وتحلل المواد العضوية إلى مواد غذائية قابلة للاستخدام بكفاءة أكبر، مما يدعم الزراعة المستدامة.
• ما هي فوائد استخدام الأسمدة البيولوجية والعضوية؟ وتشمل الفوائد زيادة احتباس المياه في التربة، وتحسين مستويات محصول المحاصيل مثل القمح والأرز، والحد من التلوث النتراتي، وتحسين تنوع الميكروبات في التربة.
• هل يمكن للأسمدة البيولوجية والعضوية أن تحل محل الأسمدة الكيميائية بالكامل؟ في حين أنها يمكن أن تقلل إلى حد كبير من الحاجة إلى الأسمدة الاصطناعية، يجب الحفاظ على توازن لضمان أقصى قدر من الغلة وصحة التربة؛ عادة، يوصى بمستوى الاستبدال من 20٪ إلى 40٪.
• هل الأسمدة البيولوجية العضوية فعالة في جميع أنواع التربة؟ يعتمد النجاح على مطابقة نوع الأسمدة الحيوية بشكل صحيح لخصائص المحاصيل والتربة ، حيث يعمل بعض الأنواع بشكل أفضل في التربة الحمضية ، في حين أن الأنواع الأخرى مناسبة لظروف القاعية.