أهمية الأسمدة العضوية لزيادة المحاصيل الزراعية في أوكرانيا

لكل مزرعة أهمية كبيرة في زيادة كفاءة خصوبة التربة. تتضمن التربة كمية هائلة من المواد الغذائية - في الهيوموس، بقايا النباتات العضوية، وفي المركبات المعدنية. تشكل الاحتياطيات التقريبية للهيوموس، النيتروجين، وحمض الفوسفوريك في التربة المختلفة مثل (الجدول 1).

النيتروجين في التربة يتركز بشكل رئيسي في الهيوموس، ويمثل في المتوسط 5-6٪؛ جزء صغير منه يحتوي على شكل مركبات معدنية. جزء كبير من الفوسفور يحتوي أيضًا في المركبات العضوية. في البودزولات، على سبيل المثال، يشكل الفوسفور العضوي حوالي 20-25٪ من إجمالي الكمية، وفي التربة السوداء حوالي 50٪. البوتاسيوم في التربة يوجد بشكل رئيسي في شكل معدني. يبلغ محتوى البوتاسيوم الإجمالي بحسابه على شكل ك2و حوالي 60-80 طن في الهكتار.

إذا أخذنا بعين الاعتبار أن محصول القمح الذي يبلغ 40 قنطار/هكتار يستخدم 80-120 كيلوغرام من النيتروجين، و40-50 كيلوغرام من الفوسفور، و56-60 كيلوغرام من البوتاسيوم، فإن احتياطيات هذه العناصر في الطبقة 20 سنتيمتر من التربة السوداء تكفي للحصول على هذا المحصول من الحبوب لمدة 80-120 عامًا، واحتياطيات البودزولات والسيروزيمات لمدة 30-50 عامًا. يمكن أن يوفر طبقة متر من البودزولات والسيروزيمات النيتروجين لمحصول زراعي عالي لمدة 130-150 عامًا، ونفس الطبقة من التربة السوداء لمدة 500-700 عام، ونفس الطبقة من الأراضي المجففة لمدة 2500-2800 عام. توجد احتياطيات الفوسفور والبوتاسيوم في التربة المعدنية لمدة أكثر من ذلك.

يحتوي بعض كمية النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والعناصر الغذائية الأخرى في التربة في بقايا النباتات (الأجذار، بقايا الحصاد). توجد أكبر كمية من هذه البقايا (تصل إلى 250 طن/هكتار) في التربة العذراء. على الرغم من أن كمية المواد الغذائية في بقايا النباتات نسبيًا قليلة، إلا أن قيمة هذه المواد تكمن في أنها تتحول بسرعة إلى مركبات قابلة للاستيعاب من قبل النباتات.

تفعيل تحويل الهيوموس وبقايا النباتات من خلال معالجة التربة الصحيحة والزراعة هو عامل مهم للغاية لزيادة المحصول في البلاد. ومع ذلك، فإن الوسيلة الرئيسية لزيادة إجمالي إنتاج المحاصيل الزراعية، خاصة في المناطق التي تنتشر فيها أنواع التربة البودزولية والبودزولية، هي الأسمدة العضوية - القش والبودرة والسماد العضوي. غالبًا ما يضاعف استخدامها ويزيد ثلاثة أضعاف محصول المحاصيل الزراعية.

المحتوى والتركيب العضوي في التربة

من المعروف أن مصادر المواد العضوية في التربة هي بقايا النباتات والكائنات الدقيقة، بالإضافة إلى القش والسماد العضوي. تتألف هذه المواد، التي تشكل الهيوموس في التربة لاحقًا، من الناحية الكيميائية من الكربوهيدرات والمواد القريبة منها (السكريات الأحادية، ثنائية وثلاثية، والسكريات المتعددة)، واللينين، والمركبات النيتروجينية (البروتينات، الأحماض الأمينية، الأميدات، الألคาويدات، الكلوروفيل، الجليكوزيدات)، والدهون والمواد القريبة منها (الحامض النخيل، حامض الاستاريك، حامض الأوليك، حامض اللينوليك، حامض اللينولينيك، الليسيثين، الفيتوستيرين، الشمع)، والراتنجات والتربينات، والسبيرين، والكوتين والسبوروبولينين، بالإضافة إلى المواد الرمادية للنباتات.

تتعرض بقايا النباتات في التربة لعمليات تحويل متنوعة، وتتحلل لتشكيل مركبات بسيطة (ه2و، كوس، نه3، حنوا3 إلخ) أو تتحول إلى أشكال أكثر خمولًا من المواد العضوية.

بدأ سبرينجل دراسة عميقة للتركيب والطبيعة للهيوموس في عام 1826، وحقق نجاحًا كبيرًا في أبحاثه. ترتبط الدراسات اللاحقة للتركيب والطبيعة للهيوموس للتربة بأسماء بيرتسلوس، مولدر، هيرمان، شرينر، شور، تروسوف، سفين-ودن، شموك، وليامز، فاكسمان، تورين، كونونوفا والعديد من الآخرين.

تعد المواد الهيوموسية في التربة من المركبات العضوية عالية الجزيئات والمعقدة للغاية من الناحية الكيميائية، التي لم يتم فك شفرتها بدقة حتى الآن؛ تشكلها البكتيريا والفطريات في التربة.

بناءً على نوع التمعدن والتحلل للمواد العضوية في التربة، يميز ف.ر. ويليامز ثلاث مجموعات من الأحماض الهيوموسية:

1. الأحماض الهيوموسية (مجموعة الأحماض الهيوموسية السوداء) - تشكلها البكتيريا الهوائية.
2. الأحماض الأومينية (الأحماض الهيوموسية البنياء) - تشكلها البكتيريا اللاهوائية.
3. الأحماض الكرينية، أو الأحماض الفولفية (مجموعة الأحماض الهيوموسية اللونية) - يصنعها الفطريات الموجودة في الغابات، وتتحول هذه الأحماض إلى الأحماض الأبوكرينية في ظروف معينة.

يشمل عملية تكوين الهيوموس في التربة تحلل بقايا النباتات وغيرها من أشكال المواد العضوية الميتة إلى مركبات أبسط متأكسدة أو مختزلة؛ من ناحية أخرى، تحدث كوسيلة لتكوين الأحماض الهيوموسية المعقدة جدًا. تشكل العمليات التي تكوين الهيوموس - التحلل والتركيب - نتيجة نشاط إنزيمي للكائنات الدقيقة في التربة.

يؤكد علماء التخصص في هذا المجال أن الهيوموس في التربة يمثل مركبًا معقدًا وديناميكيًا للغاية من حيث طبيعته، يتكون من العديد من المواد المختلفة جدًا من حيث الطبيعة الكيميائية. في هذا المركب، يمكن التمييز بين أربع مجموعات من المواد: المواد العضوية لبقايا النباتات والحيوانات غير المتحللة، المواد العضوية للكائنات الدقيقة الحية وغير المتحللة، منتجات التحلل الوسيطة للمركبات العضوية المعقدة، مواد الهيوموس والبيتومينات كمنتج لعمليات تفاعلية فيزيوكيميائية وانزيمية خارج الخلية.

يتميز التركيب الكيميائي للهيوموس بالفئات التالية من المركبات:

المواد الهيوموسية

تشمل هذه المجموعة مواد سوداء اللون قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان في القلويات، الموجودة في الهيوموس في التربة، وتتكون من حمض الكربوكسيلي عالي الجزيئات مع خصائص كولوئيدية ملحوظة. الخاصية العامة لهذه المواد هي مقاومة كبيرة للهيدروليز الحمضي وعدم قابلية الذوبان في الأسيتيل بروميد، مما يميز هذه المواد عن معظم مواد النباتات، بما في ذلك الليجين، الذي يشترك مع المواد الهيوموسية في الخاصية - مقاومة الهيدروليز الحمضي.

أقل نسبة من المواد الهيوموسية (حوالي 45-50٪ من إجمالي الهيوموس) توجد في التربة البودزولية الحمضية، وأعلى نسبة (70-90٪) في التربة السوداء والأراضي الرعوية المستنقعية؛ تقع التربة الفوسفاتية والغابة البنياء في موقع وسطي.

تُقسم المواد الهيوموسية إلى ثلاث مجموعات:

1. المواد الهيوموسية غير القابلة للذوبان في القلويات.
2. الأحماض الهيوموسية القابلة للذوبان في القلويات وغير القابلة للذوبان في الكحول.
3. حمض الهيماتوميلان القابل للذوبان في الكحول.

بالنسبة لكمية الهيوموس في تربة أوكرانيا، تتراوح نسبة الأحماض الهيوموسية من 10.1٪ (تربة الغابة المعدلة) إلى 40٪ (التشرينات المغسولة).

تحتوي حمض الهيوموس في التربة والبودرة على الكربون، والأكسجين، والهيدروجين، والنيتروجين والرماد. يشكل النيتروجين 3.5-4٪. في منتجات هيدروليز حمض الهيوموس، وجد سوزوكي وشموك الأحماض الأمينية (ألانين، حمض الأمينوفاليريك، البرولين، اللوسين، حمض الأسبارجيك، حمض الجلوتاميك، التيروسين، الهيستيدين)، والأميدات والنيتروجين غير القابل للهيدروليز. ومع ذلك، فقط نصف النيتروجين في حمض الهيوموس قابل للهيدروليز.

يُعتقد أن حمض الهيوموس في التربة، عند تحويله إلى مادة خالية من الرماد والنيتروجين، يحتوي على 58.8٪ كربون، 36.1٪ أكسجين، 5.1٪ هيدروجين، بينما يحتوي حمض الهيماتوميلان على 59٪ كربون، 36٪ أكسجين و 5٪ هيدروجين.

المواد غير الهيوموسية

(اللينين، السليلوز، الهيميسيليلوز، البروتينات، منتجات التحلل منخفضة الجزيئات). بالنسبة لكمية الهيوموس، يشكل الليجين في التربة المعدنية 5-10 في المائة.

مقارنةً بالهيميسيليلوز، يحتوي السليلوز في التربة على كمية أقل بكثير، مما يرجع إلى خاصية تحلل بقايا السليلوز النباتي. في طبقات التربة العليا، يشكل السليلوز في الهيوموس من 1 إلى 6-7 في المائة.

يشكل النيتروجين في الهيوموس حوالي 5٪ في المتوسط. فقط جزء بسيط من النيتروجين العضوي قابل للذوبان في الماء. رغم أن جزءًا كبيرًا من النيتروجين ينتقل إلى محلول حمضي بعد الهيدروليز (في شكل أحماض أمينية وأميدات)، إلا أنه يُعتقد أن جزءًا من النيتروجين مرتبط بمركبات أخرى غير البروتينات النباتية والحيوانية.

البيتومينات

(الدهون، الراتنجات، الشمع، الأحماض الدهنية وما إلى ذلك). بالنسبة لكمية الهيوموس، يشكل محتوى هذه المواد في التربة من 5٪ (في التربة القابلة للتهوية) إلى 15-20٪ (في التربة حيث يحدث التحلل في ظروف اللاهوائية).

خلص شوري ومارتن، فاكسمان، نورمان، بارتولوميو إلى أن 10 إلى 30٪ من الكربون في المواد العضوية يُوجد في التربة في شكل بوليورونيدات. أظهر كودجيما أن حوالي 25٪ من النيتروجين في المواد العضوية في التربة يوجد في شكل مركبات لا تنتقل إلى محلول بعد الهيدروليز، حوالي 30٪ في شكل أحماض أمينية، 10٪ من النيتروجين في شكل الأمونيا، والباقي 20٪ في أشكال أخرى في محلول.

تشكل حمض الأسكين، حمض الأسكين والفالين نسبة 33٪ من النيتروجين الإجمالي للأحماض الأمينية، الأحماض الأمينية الأكسجينية حوالي 20٪ والأحماض الأمينية الديكاربوكسيلية حوالي 25٪. تشكل حمض الأسبارجيك، حمض الجلوتاميك وربما حمض الأكسيد الجلوتاميني حوالي 50٪ من الأحماض الأمينية الديكاربوكسيلية.

أشار راسل إلى أن الفوسفور العضوي في التربة يظهر في شكل فيتين، مركبات حمض النووي والنيوكليوتيدات. في تربة ولاية أيوا، كان حوالي 40-50٪ من الفوسفور العضوي في التربة قد تم هيدروليزه إلى فوسفات، منها حوالي 66٪ كانت فيتين. يُعتقد أن الكبريت في التربة يوجد في شكل السيستين والسيستين، اللذان يدخلان في تركيب البروتينات من بقايا النباتات.

منذ ليبيغ، يؤكد العلماء أن الهيوموس في التربة يُعتبر مصدرًا مباشرًا للمواد المغذية المعدنية. من بين هذه المواد، بالإضافة إلى كوس، تلعب الأمونيا والنيترات، والفوسفات، والكبريتات وغيرها من المركبات المعدنية اللازمة لتغذية النباتات دورًا مهمًا.

في التربة السوداء، يتأرجح مقدار ثاني أكسيد الكربون المنبعث بين 15 و 77 كيلوغرام/هكتار يوميًا، بينما في تحلل طبقة العشب في التربة الرعوية - 20.0-240 كيلوغرام/هكتار. في الآونة الأخيرة، أظهرت الدراسات أن ثاني أكسيد الكربون في التربة يُمتص بواسطة جذور النباتات.

أظهرت العديد من الدراسات أن تحلل الهيوموس في الحقول البخارية في التربة البودزولية يؤدي إلى تراكم النيترات بحلول وقت الزراعة بكمية 0.5-1 طن، بينما في التربة السوداء - حتى 2.5 طن من نترات الصوديوم في الهكتار.

يمكن أن تُمتص العديد من المركبات العضوية، التي تشكل جزءًا كبيرًا منها منتجات تحلل وسيطة، مثل الكرياتينين، والأرجينين، والهستيدين، والغوانيدين، والксانتين، والهيبوكسانتين وحمض النووي، من قبل النباتات بديلًا عن النيترات والأمونيا، والسكريات - كمصدر للكربون، والlecithin والcystine - كمصدر للفوسفور والكبريت.

يزداد محتوى المواد العضوية في التربة تناسبًا مع وصول بقايا النباتات إليها، لكنه يعتمد على طبيعة هذا الوصول. يعتبر القش والسماد العضوي مصدرًا مهمًا جدًا للمواد العضوية في التربة المزروعة جيدًا.

تُحدد سرعة تحلل المواد العضوية في التربة بناءً على تركيب بقايا النباتات أو الأسمدة العضوية، وتوفير الأكسجين، والرطوبة، والحرارة، والخصائص الكيميائية والفيزيائية للتربة.

تحتوي التربة المختلفة كمية مختلفة من المواد العضوية، كما هو موضح في بيانات الجدول 2.

المهمة الأساسية للزراعة هي استخدام وتنظيم محتوى الهيوموس في التربة بشكل معقول من خلال التillage، وتناوب المحاصيل في الدورة الزراعية، وإضافة القش والسماد العضوي، والأسمدة الخضراء، والبودرة، والتجفيف والري، واستخدام الأسمدة العضوية الاصطناعية والأسمدة العضوية المعدنية.

تزيد معالجة التربة من تحلل الهيوموس، وهو ما يلاحظ بشكل خاص عند زراعة محاصيل الحقل. تزيد النباتات المختلفة من محتوى المواد العضوية في التربة. يزيد إضافة القش أو السماد العضوي بشكل منظم بشكل ملحوظ من محتوى الهيوموس في التربة.