النيتروجين Nitrogen

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 والكلوفيل .

النيتروجين فى الأرض Nitrogen in Soil
يختلف النيتروجين عن معظم العناصر المعدنية الموجودة بالتربة الزراعية فى أن مصدره الأصلى هو الهواء الجوى ( إذ يشكل النيتروجين حوالى 79% من حجم الهواء الجوى ) فى حين لا تحتوى الصخور الأصلية ومعادن التربة على هذا العنصر. ولا تستطيع النباتات النامية الاستفادة من النيتروجين الغازى N2 مباشرةً إلا بعد أن يدخل فى سلسلة من التفاعلات والتى تقوم بها كثير من الأحياء الدقيقة الموجودة بالتربة والتى تعيش إما حرة فى التربة أو تعيش فى داخل جذر النبات ، حيث تثبت النيتروجين الغازى وتحوله إلى نيتروجين عضوى داخل أجسامها فى صورة أحماض أمينية وبروتينات، وعند موت هذه الكائنات فإن النيتروجين العضوى الموجود بها تحت ظروف معينة يتحلل وينتج نيتروجين معدنى فى صورة NH4+ ثم NO3-.
وتختلف الأراضى الزراعية فى محتواها من النيتروجين وذلك لوجود ارتباط بين هذه الكمية وعدة عوامل أخرى بعضها يتعلق بالظروف البيئية والآخر يتعلق بطبيعة النبات المنزرع وصفات الأرض الطبيعية والكيميائية .

ويمكن إيجاز العوامل المحددة لمحتوى الأرض من النيتروجين (N) كما لخصها (Jenny) سنة 1941 ، فى الظروف المناخية (CL) ، طبغرافية الأرض (T) ، الغطاء النباتى (V) ، مادة الأصل (P) "المقصود هنا دراسة تأثير مادة الأصل من خلال دراسة قوام التربة والتركيب المعدنى للتربة ، حيث إن الأراضى ذات القوام الثقيل محتواها من النيتروجين الممثل بالمادة العضوية مرتفع بالمقارنة بالأرض الخفيفة، كذلك نوع معدن الطين له تأثيره على محتوى الأرض من النيتروجين لاختلاف قدرة هذه المعادن على ادمصاص NH4+ والجزيئات العضوية" وعامل الزمن (t) . أى أن هذه العوامل وغيرها من العوامل تُعتبر دالة لمحتوى الأرض من النيتروجين كما توضحها المعادلة التالية

N = f (CL, T, V, P, t .......etc)

وتُعتبر هذه العوامل غير مستقلة فى تأثيرها لكن تكون متداخلة ، وعلى ذلك فإن محصلة هذا التداخل تحدد بدقة محتوى التربة الزراعية من النيتروجين . وبصفة عامة يمكن تقسيم صور النيتروجين بالأراضى الزراعية Nitrogen forms in soils إلى :

- الصورة العضوية Organic form
وهى الصورة الثابتة القليلة الصلاحية بالنسبة للنبات وذلك لوجود النيتروجين بها على صورة مجموعة أمين - NH2 والتى تدخل فى تكوين الأحماض الأمينية والبروتينات وكثير من المركبات العضوية مثل : الأحماض النووية والفيتامينات وغيرها من المعقدات العضوية ذات التركيب غير المتجانس . وتمثل هذه الصورة حوالى 99% من النيتروجين الكلى بالأراضى الزراعية فى معظم فترات السنة .

ويمكن معرفة كمية النيتروجين بالأرض بمجرد تقدير المادة العضوية بالتربة الزراعية ، حيث تُعتبر المخزن والرصيد الأساسى الذى يحتوى على معظم النيتروجين . وعموماً فإن المادة العضوية تحتوى على 5% نيتروجين ، فمثلاً لو كان محتوى الأرض من المادة العضوية 3% تكون النسبة المئوية للنيتروجين بالأرض مساوية لحاصل ضرب الـ % للمادة العضوية × الـنسبة المئوية للنيتروجين بالمادة العضوية ( أى أن النسبة المئوية للنيتروجين بالأرض = 3 × 5 ÷ 100 = 15, % ) ومعنى ذلك أن أى عامل يؤدى إلى زيادة المادة العضوية بالتربة يُزيد من محتوى النيتروجين بالتربة الزراعية .
ويمكن إيجاز العوامل المؤثرة على كمية المادة العضوية بالتربة وبالتالى النيتروجين فيما يلى :

1- نوع وكثافة الغطاء النباتى ( الفلورا ) : تزداد المادة العضوية بزيادة الغطاء النباتى وهذا يزيد من كمية النيتروجين بالتربة .
2- طبغرافية الأرض ومدى استوائها وانحدارها : فكلما كانت الأرض مستوية كلما زادت كمية الماء النافذة وبالتالى يزداد محتواها من الرطوبة مما يزيد من الغطاء النباتى. بينما إذا كانت منحدره فإن الانجراف السطحى بفعل المياه والرياح يؤدى إلى انخفاض محتوى التربة من النيتروجين ، كذلك قد تتجمع المادة العضوية وتقل عملية المعدنة للنيتروجين العضوى تحت ظروف رداءة الصرف وتجمع الماء فى المناطق المنخفضة بسبب عدم توفر التهوية الملائمة لنشاط الأحياء الدقيقة المحللة للمادة العضوية ، حيث إن تحسين ظروف الصرف تقلل من تراكم المادة العضوية على سطح التربة نتيجة لزيادة النشاط الميكروبى .

3- درجة الحرارة ومعدل سقوط الأمطار ( المناخ ) : مع ثبات كمية المطر تزداد نسبة النيتروجين (المادة العضوية) فى الأرض ذات المناخ البارد عنها فى الأراضى ذات المناخ الحار . وفى حالة ثبات درجة الحرارة تزداد نسبة النيتروجين فى الأراضى الرطبة عنها فى الأراضى الجافة .
4- قوام الأرض وعمق القطاع الأرضى : تقل كمية النيتروجين فى الأراضى الرملية خفيفة القوام عنها فى الأراضى الثقيلة (الطينية) ويرجع ذلك إلى سرعة تحلل المادة العضوية وفقد النيتروجين . وتزداد كمية النيتروجين فى طبقة الأرض التى تتراكم فيها المادة العضوية كطبقة سطح الأرض الثقيلة، ثم تقل كلما تعمقنا فى القطاع الأرضى . وقد يحدث أن يزداد النيتروجين كلما تعمقنا فى القطاع الأرضى فى الأراضى الرملية نتيجة تسرب المادة العضوية إلى الطبقة تحت السطحية للأرض ، كذلك إذا حدث عملية نقل الرمال على الطبقة السطحية التى تزداد فيها النباتات وبقاياها ( أى انجراف تربة من منطقة إلى منطقة أخرى ) .

دورة النيتروجين فى الأرض Soil Nitrogen Cycle
تُعتبر دورة النيتروجين فى الأرض من الدورات المعقدة كما يتضح ذلك من شكل حيث تشمل عدد من العمليات الأساسية يمكن إيجازها فيما يلى :
1- تثبيت النيتروجين الجوى Nitrogen fxation.
2- معدنة النيتروجين العضوى Nitrogen mineralization وتكوين الأمونيا Ammonification.
3- الأكسدة البيولوجية للأمونيا فيما يُعرف بعملية التأزت Nitrification .
4- تمثيل النيتروجين المعدنى فى أجسام الكائنات الحية الدقيقة والنبات فيما يُعرف بعملية التمثيل Immobilization .
5- اختزال النترات إلى أمونيا أو نيتروجين جوى أثناء عملية عكس التأزتDenitrification



تثبيت النيتروجين
يكون النيتروجين حوالي 78% من جو الأرض .ولكن على الرغم من هذه الوفرة فى الجو فنادرا ما يوجد هذا العنصر فى التربة على صورة نترات و أملاح الامونيوم بكمية تفي احتياجات النباتات الخضراء.
التثبيت الحيوي للنيتروجين:
الطرق الحيوية لتثبيت النيتروجين تعتمد على الكائنات الدقيقة وخاصة البكتريا فتستطيع بعض أنواع البكتريا وقليل من الطحالب الخضراء المزرقة النامية على حالة حرة,تثبيت النيتروجين الجوى فى خلاياها و تكون البروتينات هى النواتج النهائية للتثبيت ويطلق على تثبيت النيتروجين بفعل الميكروبات المستقلة "بالتثبيت غير التكافلى" تميزا له عن تثبيت النيتروجين بطريقة "التكافل" الذى يحدث بالفعل المشترك بين بكتريا العقد الجذرية و النباتات البقولية .

تثبيت النيتروجين غير التكافلى:
تعتبر البكتريا الهوائية من جنس(Azotobacter) وخاصة نوع (A.chrococcum) وبعض أنواع البكتريا اللاهوائية مثل Clostridium pasteurianum مسئولة غالبا عن التثبيت غير التكافلى للنيتروجين فى الأرض ,ويمكن لنوع واحد من الطحالب الخضراء المزرقة من جنس (Nostoc) أن يثبت النيتروجين عند تنميتها فى بيئة خالية من النيتروجين.
إن الأهمية العملية لتثبيت النيتروجين فى التربة بواسطة هذه البكتريا غير التكافلية ليست كبيرة حيث يجب أن تتنافس مع كائنات التربة الأخرى على الأغذية الصالحة , ونظراًََ لعدم قدرتها على استخدام السليلوز أو اللجنو سليلوز أو اللجنينات يجب أن تعتمد على وجود كميات من الأغذية البسيطة نسبيا و التى يندر أن توجد فى التربة بكميات كبيرة .
وتتراوح كميات النيتروجين المثبتة من صفر – 20كجم فى الفدان فى الفدان سنوياًَ . و حيث أن النيتروجين المثبت بواسطة هذه الكائنات على صورة بروتينات داخل خلاياها فإنها غير صالحة لاستعمال النباتات حتى تموت خلاياها هذه الكائنات وتتحلل فى التربة.

معلومات هامة ورائعة سلمت يداك