تمعدن المغذيات وتثبيتها
التمعدن والتثبيت هما عمليتان ميكروبيتان متعاكستان تحولان المغذيات بين الأشكال العضوية وغير العضوية، وتتحكمان في كمية المخزون الغذائي المتاح للنباتات في أي وقت.
Definition
التمعدن هو التحويل الميكروبي للمغذيات الموجودة في المادة العضوية إلى أشكال غير عضوية قابلة للذوبان مثل الأمونيوم والفوسفات؛ أما التثبيت فهو امتصاص تلك المغذيات غير العضوية في الكتلة الحيوية الميكروبية، مما يزيلها مؤقتًا من المخزون المتاح.
Scope
يغطي هذا الموضوع التحويل الميكروبي للمغذيات العضوية إلى أشكال معدنية متاحة للنباتات (التمعدن) والامتصاص العكسي للمغذيات المعدنية في الكتلة الحيوية الميكروبية (التثبيت)، والدور المتحكم لنسبة الكربون إلى النيتروجين في المخلفات، والإطلاق الصافي للنيتروجين والمغذيات الأخرى. ويربط هذا الموضوع التحلل بتوفير المغذيات.
Core questions
- كيف تحول الميكروبات المغذيات العضوية إلى أشكال متاحة للنباتات؟
- ما هو التثبيت ومتى يسود؟
- كيف تتحكم نسبة الكربون إلى النيتروجين في المخلفات في الإطلاق الصافي؟
- كيف يحدد التمعدن والتثبيت توقيت المغذيات؟
Key concepts
- تمعدن النيتروجين والفوسفور
- التثبيت في الكتلة الحيوية الميكروبية
- التمعدن الصافي والتثبيت الصافي
- نسبة الكربون إلى النيتروجين في المخلفات
- التحلل وإطلاق المغذيات
- دوران الكتلة الحيوية الميكروبية
Key theories
- دوران التمعدن والتثبيت
- يحدث التمعدن والتثبيت في وقت واحد، ويعتمد توازنهما الصافي، سواء تم إطلاق المغذيات أو احتجازها، على محتوى الطاقة والمغذيات في الركيزة التي تحللها الميكروبات.
- التحكم بنسبة الكربون إلى النيتروجين
- عندما تكون نسبة الكربون إلى النيتروجين في المخلفات عالية، تسحب الميكروبات النيتروجين المعدني من التربة لبناء الكتلة الحيوية (تثبيت صافي)؛ وعندما تكون النسبة منخفضة، يتم إطلاق النيتروجين الفائض (تمعدن صافي)، وبالتالي تتحكم جودة المخلفات في توقيت المغذيات.
Mechanisms
عندما تقوم الميكروبات بتحليل المخلفات العضوية للحصول على الطاقة، فإنها تكسر الروابط التي تحمل المغذيات، وتطلق الفائض من النيتروجين والفوسفور والكبريت كأيونات معدنية عندما تحتوي الركيزة على مغذيات أكثر مما تحتاجه الميكروبات. إذا كانت الركيزة غنية بالكربون ولكنها فقيرة بالمغذيات، فإن الميكروبات تستخلص المغذيات المعدنية من محلول التربة لبناء كتلتها الحيوية، مما يؤدي إلى تثبيتها مؤقتًا؛ وتُطلق المغذيات مرة أخرى عندما تموت تلك الميكروبات وتتحلل هي نفسها. تعد نسبة الكربون إلى النيتروجين في المخلفات هي العامل الرئيسي الذي يتحكم في العملية السائدة.
Clinical relevance
يفسر التمعدن والتثبيت سبب أن دمج المخلفات عالية الكربون مثل القش يمكن أن يحرم المحصول مؤقتًا من النيتروجين، بينما تطلق المخلفات منخفضة الكربون والأسمدة العضوية المغذيات بسرعة؛ وتعد إدارة جودة المخلفات وتوقيتها أمرًا أساسيًا لمزامنة إمداد المغذيات مع طلب المحصول وتقليل الخسائر.
History
أصبح الإدراك بأن التحلل يمكن أن يطلق المغذيات ويحتجزها، ويتحكم في ذلك نسبة الكربون إلى النيتروجين في المدخلات العضوية، مبدأً أساسيًا لخصوبة التربة وإدارة المغذيات مع تطور الكيمياء الحيوية للتربة خلال القرن العشرين.
Key figures
- Eldor A. Paul
- Nyle C. Brady
- Ray R. Weil
Related topics
Seminal works
- paul2015
- brady2016
Frequently asked questions
- لماذا يمكن أن يؤدي إضافة القش إلى التربة إلى تقليل النيتروجين للمحاصيل مؤقتًا؟
- يحتوي القش على نسبة عالية من الكربون إلى النيتروجين، لذا فإن الميكروبات التي تحلله تحتاج إلى نيتروجين أكثر مما يوفره القش وتسحب النيتروجين المعدني من التربة إلى كتلتها الحيوية؛ هذا التثبيت يقلل مؤقتًا من النيتروجين المتاح للنباتات حتى تموت الميكروبات وتطلقه مرة أخرى.
- ما الفرق بين التمعدن والتثبيت؟
- يحول التمعدن المغذيات من المادة العضوية إلى أشكال غير عضوية متاحة للنباتات، بينما يقوم التثبيت بالعكس عن طريق حبس المغذيات غير العضوية في الكتلة الحيوية الميكروبية؛ وكلاهما يحدث في وقت واحد، ويحدد توازنهما الصافي ما إذا كانت المغذيات تُطلق أو تُحتجز.