الملوحة واضرارها على نمو النبات وطرق مقاومتها (د/ رضا زويل)

الملوحة

تعتبر مشكلة تمليح التربة من أهم وأخطر المشاكل فى الأراضي المصرية والأراضى الجافة ونصف الجافة من العالم عامة. والمقصود بملوحة التربة هو حدوث تراكم كمى للأملاح الذائبة فى منطقة انتشار الجذور بتركيز عالى لدرجة تعيق فيها قدرة جذور النبات على امتصاص الماء من محلول التربة لان تركيز الاملاح فى محلول التربة مرتفع وتحول قطاع التربة إلى بيئة غير صالحة لانتشار الجذور. وتتكون الأملاح الذائبة عادة من الصوديوم والكالسيوم والمغنسيوم و الكلوريد والكبريتات بصفة أساسية ومن البوتاسيوم والبيكربونات , والنترات , البورون بصفة ثانوية.
وتتأثرعملية تراكم الاملاح بالأرض بالميزان المائى بالمنطقة، كما يتأثر هذا الميزان المائى أيضاً بالظروف المناخية والطبوغرافية علاوة على النشاط البشرى.
وتدل كلمة الميزان المائى على التوازن بين المداخل (ترسيب المطر) مع المخارج (البخر نتح) .. حيث يكون الميزان المائى فى صالح الترسيب فى المناطق الرطبة بينما يكون فى المناطق الجافة لصالح التبخير والتى قد تصل طاقة التبخير بها من 1000الى أكثر من 2000 ملليمتر فى السنة ..
وعادة ما يعبر عن التركيز الكلى للأملاح الذائبة بالتوصيل الكهربائى Electrical Conductivity للمستخلص المائى للتربة ويرمز لها بالـ EC ووحداتها بالملليموز / سم. وكلما قلت قيمة الـ EC كلما قلت ملوحتها وزادت درجة ملائمتها.
وبصفة عامة يجب الا تزيد درجة تركيز الأملاح فى مستخلص عجينه التربة المشبعة عن 4 ملليموز / سم (حوالى 2500 جزء فى المليون أو 2500 ملليجرام / اللتر ) وفى هذه الحالة يمكن زراعة معظم الخضروات مثل الطماطم والكنتالوب والخيار والفلفل بدون حدوث مشاكل مع مراعة إضافة الاحتياجات الغسيلية المناسبة أثناء الزراعة وضمن مقننات الرى.
وفى حالة زيادة ملوحة التربة عن 4 ملليموز / سم فيجب إجراء عمليات الاستصلاح اللازمة قبل الزراعة عن طريق غمر الأرض بمياه حيدة النوعية عدة مرات لخفض ملوحة التربة إلى الحدود المناسبة.
وتقسم النباتات تبعا لتحملها للملوحة الى
حاصيل حساسة للملوحة مثل البرتقال - الخوخ - الفاصوليا - البسلة العدس - الفول السودانى - الفاكهة المتساقطة الاوراق
*- محاصيل متوسطة التحمل مثل الجزر والخس والبرسيم والبصل والسورجم والقمح والطماطم
*- محاصيل متحملة مثل الشعير والبرسيم الحجازى والبنجر والقطن وعباد الشمس والخرشوف والكرنب والهليون


وتقسم التربة تبعاً لاحتوائها على الأملاح إلى عدة أنواع وهى:


نوع التربة الخواص
الأرض الملحية الصودية Saline Sodic Soils
تحتوي هذه الأراضي على كميات عالية من الأملاح المتعادلة بالإضافة إلى ارتفاع الصوديوم المتبادل وتؤدي إلى ضرر بنمو النبات , وهي الأراضي التي يزيد فيها التوصيل الكهربائي لمستخلص عجينة الأرض المشبعة عن 4 ملليموز/سم , وتزيد نسبة الصوديوم المتبادل ESP عن 15 % وعادة الــ PH لها في حدود 8.5 نتيجة لوجود تركيز مرتفع من الأملاح المتعادلة.
ونتيجة لغسيل هذه الأراضي تتحول الأرض إلى صودية قلوية ويرتفع الــ PH إذا لم يكن هناك مصدر كاف من Ca++ , ++Mg في الأرض أو في المياه الغسيل, وذلك لتميؤ الصوديوم المتبادل بعد غسيل الأملاح مسببا ارتفاع تركيز --OH في المحلول الأرضي. وهذا يؤدي إلى تفرق غرويات الأرض وإلى تكون بناء رديء فتصبح الأرض غير منفذه وتزداد سمية الصوديوم للنبات, ويجب التخلص من الأملاح الزائدة بالغسيل ثم إضافة الجبس الزراعي كمصدر لعنصر الكالسيوم مع الغسيل لمعادلة قلوية التربة ولتحويل الطين الصوديومي إلى طين مشبع بالكالسيوم ليلائم نمو النبات.
2- التربة الصوديومية أو القلوية Sodic or alkali
1- درجة حموضة التربة تصل إلى 8.4
1- تحتوى هذه التربة تحتوى على نسبة مرتفعة من الأملاح بالإضافة إلى زيادة النسبة المئوية للصوديوم المتبادل ESP بها عن 15%
3- التربة الملحية الصودية 1- وهى مزيج من التربة الملحية والصودية وتكون هذه التربة شديدة الخطورة على نمو النبات.
2- درجة حموضة التربة أكبر من 8.4
3- - درجة التوصيل الكهربائي EC ترتفع عن 2 مليموز/ سم
4- نسبة الصوديوم المتبادل ESP بها أكبر من 15%

[color=red]تأثير الملوحة على نمو النبات[/color]


اضرار الملوحة على الخلية النباتية


إن وصول شوارد الصوديوم إلى الخلايا الحارسة لثغور أوراق النبات يمنع عنصرالبوتاسيوم من تأدية وظيفته في تنظيم عمل ثغور النبات و يبقيها مفتوحةً أو مغلقً بشكل دائم ، فإذا بقيت الثغور مفتوحةً بشكلٍ دائم فقد النبات سوائله عن طريق النتح و حصل انهيارٌ في التوازن المائي داخل النبات , و إذا أغلقت هذه الثغور بشكل دائم تعذر على النبات الحصول على الغازات اللازمة لإتمام عمليتي التمثيل الضوئي والتنفس .
أي أن عمل الثغور يتعطل عند وصول شوارد الصوديوم إلى سيتوبلازم الخلايا الحارسة لثغور الأوراق في النباتات التي لا تتحمل الأملاح و هذا يعني بأن آلية عمل الثغور في النباتات الكارهة للأملاح تختلف عن آلية عمل الثغور في النباتات المتحملة للأملاح , حتى أن بعض الدراسات العلمية تقول بأن الخلايا الحارسة للثغور في النباتات المتحملة للأملاح تستخدم شوارد الصوديوم بدلاً من البوتاسيوم للقيام بعملها.
و هكذا فإن ضغط الأملاح يثبط نمو الخلية النباتية و ذلك لأن إغلاق النبات للثغور يقلل من كمية ثاني أكسيد الكربون الداخلة إلى الخلية و الذي يستخدمه النبات في عملية التركيب الضوئي , و كذلك فإن الإجهاد الملحي يثبط انقسام الخلية النباتية و يعود هذا الأمر إلى مورثٍ يدعى بالمورث ICK1 وهذا المورث مسؤول عن منع الخلية من الانقسام عند تعرضها لاجهادٍ ملحي وهذا النمط من المورثات ينشط كذلك عند تعرض الخلية النباتية للإجهادات الأخرى كالجفاف و البرودة وغالباً فإن مثل هذه المورثات لاتنشط في الظروف الطبيعية .
وكما ذكرنا سابقاً فإن هنالك علاقة واضحة في بعض النباتات المتحملة للأملاح بين مستوى الشوار القلوية وبين المحتوى المائي لهذه النباتات فكلما ازداد مستوى الشوارد القلوية كلما ازداد المحتوى المائي ، والنبات يقوم بعملية زيادة المحتوى المائي داخل أنسجته و خلاياه حتى يضائل من سمية هذه الشوارد.
وكذلك فقد لوحظ أن أوراق النباتات المقاومة للأملاح تحوي عدداً أكبر من الجسيمات الميتاكوندرية mitochondria , كما أن الجسيمات الميتاكوندرية في أوراق النباتات التي تتعرض للإجهاد الملحي تكون أكبر حجماً و ذلك لأن النباتات التي تتعرض للإجهاد الملحي تحتاج إلى قدرٍ إضافيٍ من الطاقة حتى تتخلص من الأملاح الزائدة وحتى تستطيع امتصاص الماء من التربة.
إن مقدرة النبات على مقاومة الأملاح لا تعني المقدرة على التعامل مع شوارد الصوديوم وحسب , بل تعني كذلك مقدرة هذا النبات على امتصاص و تخزين عنصر البوتاسيوم لأن امتصاص النبات للبوتاسيوم يتأثر عند زيادة تركيز الصوديوم نظراً للتشابه الشديد بين شوارد هذين العنصرين .
و كذلك فإن تعرض النبات للإجهاد الملحي و غيره من الظروف الغير الملائمة يؤدي إلى زيادة حمض الابسيسيك Abscisic Acid أو ABB في الخلية النباتية وزيادة تركيز حمض الابسيسيك ترتبط بزيادة مستوى شوارد البوتاسيوم وهو الأمر الذي يؤدي إلى ازدياد مقدرة النبات على مقاومة الأملاح وهذا الأمر غالباً ما يقتصرعلى النباتات المقاومة للأملاح. أما مورث ال HKT1 فهو عبارةٌ عن ناقل لعنصر الصوديوم من الأجزاء الهوائية في النبات إلى المجموع الجذري و بالعكس .
وكما نعلم جميعاً فإن تركيز الأملاح في وسطين سائليين متماسين يتجه من الوسط الأكثر تركيزاً إلى الوسط الأقل تركيزاً إلى أن يحصل تعادلٌ في تركيز الأملاح بين هذين الوسطين و هكذا فإن أملاح التربة تقلل من مقدرة النبات على امتصاص المياه لأن القوانين الفيزيائية في مثل هذه الحالة تكون في صالح انتقال الماء من داخل النبات إلى وسط النمو الذي يتميز بتركيزٍ عالٍ من الأملاح , لذلك فإن النبات يتجه إلى صنع مركبات تعمل على تقليل مستوى التأكسد الناتج عن ازدياد معدل الشقوق الحرة Free radicals و التي يتسبب مستوى الأملاح المرتفع في انتشارها مع علمنا بما تسببه هذه الشقوق الحرة من أضرار للخلية الحية و كذلك فإن النبات ينتج مركباتٍ تساعده على حفظ التوازن التنافذي ( الاسموزي) في ظروف الإجهاد الملحي كالسكر و الاحماض الأمينية Amino Acids ومركبات السلفونيوم Sulphonium ومن هذه المركبات مركب الجليسين بيتين Glycin Betain و كذلك فقد لوحظ ازدياد تركيز و نشاط مركب BADH باتين الديهايد ديهايدروجينيز Batain Aldehyde Dehydrogenase عدة أضعاف في جذور الشوندر السكري و أوراقه عند تعرض الشوندر السكري لإجهادٍ ملحي و يطلق بعض المختصين على هذه المركبات تسمية منظمات الضغط التنافذي ( الاسموزي).وكذلك فإن بعض النباتات المقاومة للأملاح تقوم بتجميع كمياتٍ كبيرةٍ من مركب برولاين انالوجز Proline Analogues وهذا المركب هو من منظمات الضغط التنافذي osmoprotectants وهويستخدم اليوم في معالجة البذور للحصول على بادراتٍ مقاومةٍ لأملاح التربة.

يعرف الأثر السلبى للملوحة على النبات والتربة بظاهرتين هما ارتفاع الضغط الاسموزى والأثر التراكمى للأيونات السامة.
أولاً: ارتفاع الضغط الأسموزى
فعند زيادة الأملاح في قطاع التربة يزداد الضغط الأسموزى في منطقة انتشار الجذور وحتى يتمكن النبات من مقاومة هذه الظروف الغير ملائمة في محلول التربة تقوم الخلايا النباتية برفع الضغط الأسموزى الداخلي للسيتوبلازما وهذا ما يؤدى إلى فقد النبات للطاقة الحيوية اللازمة لتطوره ونموه مما يؤدى إلى ضعفه وقلة إنتاجيته. ويمكن حساب قيمة الضغط الاسموزي للمحلول الارضي من المعادلة الأتية:
( الضغط الاسموزي ( جــو ) = التوصيل الكهربائي بالملموز / سم × 0.36 ).
ثانياً: الاثر التراكمى للايونات السامة
تتزايد نسبة امتصاص الايونات السامة مثل الكلور والبورون والصوديوم عن طريق الجذور فى وجود نسبة مرتفعة منها فى محلول التربة وهو مايسمى بالتأثير النوعي للأملاح ( Specific effect). ويؤدى ارتفاع نسبة وجود هذه العناصر فى أوراق النبات إلى اعاقة التغذية وامتصاص العناصر الأخرى. كما أن زيادة تركيزها كافى لاحداث سمية ايونية للنبات, فمثلا يعتبر تأثير البورون على النبات تأثيرا نوعيا إذ يؤثر على نمو كثير من النباتات إذا زاد تركيزه عن واحد جــزء / مليون في المحلول الأرضي وكذلك زيادة تركيز عنصر الصوديوم يؤدي إلى الإضرار بالنبات.

وتؤثر ملوحة مياه الري على خصوبة التربة وإنتاجية النباتات حيث نجد الأتى:
1. تؤثر ملوحة مياة الري على خصوبة التربة عن طريق تراكم الأملاح الذائبة على سطح التربة وفي منطقة الجذور بحسب نوع التربة.
2. يؤدى استخدام المياه المالحة فى الرى وخاصة فى الأراضى الطينية إلى هدم بناء التربة وجعلها قليلة النفاذية وعديمة التهوية ومن المعلوم أن المياه المالحة الغنية بالكاتيونات وخاصة الصوديوم Na+ تحول الطين الموجود في التربة إلى طين صودي غير ثابت يتفكك بسرعة تحت تأثير مياه الأمطار ويتفرق.
3. تؤثر ملوحة مياة الري على إنتاجية النباتات حيث تختلف المحاصيل الزراعية في حساسيتها للأملاح الذائبة في مياة الري .


تأثير الملوحة على خصوبة التربة ونمو نباتات الفاصوليا

تأثير الملوحة على خصوبة التربة ونمو نباتات الفاصوليا

أعراض الملوحة على النباتات
تتعدد أعراض الملوحة على النباتات وتتشابه أعراضها مع أعراض الجفاف الناتجة من نقص الرى والتى تتلخص فى الأتى:
1- ظهور اللون الأخضر الداكن أو المزرق على الأوراق.
2- احتراق حواف الأوراق ثم جفاف الأوراق
3- تقزم النباتات

وتتفاوت نباتات الخضر فيما بينها فى درجة تحملها للأملاح وذلك لأسباب فسيولوجية خاصة بالنباتات. ويوضح الجدول التالى مدى تحمل الخضروات لملوحة التربة EC soilو ملوحة مياه الرى EC water ومدى الانخفاض الحادث فى المحصول عند درجات الملوحة المختلفة
معدل الانتاجية والخفض الناتج فى المحصول
100 % انتاجية 90 % انتاجية (نسبة الخفض فى المحصول 10%) 75 % انتاجية (نسبة الخفض فى المحصول 25%) 50 % انتاجية (نسبة الخفض فى المحصول 50%) صفر % انتاجية (نسبة الخفض فى المحصول 100%)
المحصول ملوحة التربة
EC soil ملوحة المياة
EC water ملوحة التربة
EC soil ملوحة المياة
EC water ملوحة التربة
EC soil ملوحة المياة
EC water ملوحة التربة
EC soil ملوحة المياة
EC water ملوحة التربة
EC soil ملوحة المياة
EC water
اللفت 0.9 0.6 2.0 1.3 3.7 2.5 6.5 4.3 12.0 8.0
الفاصوليا 1.0 0.7 1.5 1.0 2.3 1.5 3.6 2.4 6.3 4.2
الجزر 1.0 0.7 1.7 1.1 2.8 1.9 4.6 3.1 8.1 5.4
البصل 1.2 0.8 1.8 1.2 2.8 1.8 4.3 2.9 7.4 5.0
الفجل 1.2 0.8 2.0 1.3 3.1 2.1 5.1 3.4 8.9 5.9
الخس 1.3 0.9 2.1 1.4 3.2 2.1 5.1 3.4 9.0 6.0
الفلفل 1.5 1.0 2.2 1.5 3.3 2.2 5.1 3.4 8.6 5.8
البطاطا 1.5 1.0 2.4 1.6 3.8 2.5 6.0 4.0 11.0 7.1
الذرة 1.7 1.1 2.5 1.7 3.8 2.5 5.9 3.9 10.0 6.7
البطاطس 1.7 1.1 2.5 1.7 3.8 2.5 5.9 3.9 10.0 6.7
الكرنب 1.8 1.2 2.8 1.9 4.4 2.9 7.0 4.6 12.0 8.1
الكرفس 1.8 1.2 3.4 2.3 5.8 3.9 9.9 6.6 18.0 12.0
السبانخ 2.0 1.3 3.3 2.2 5.3 3.5 8.6 5.7 15.0 10.0
الخيار 2.5 1.7 3.3 2.2 4.4 2.9 6.3 4.2 10.0 6.8
الطماطم 2.5 1.7 2.5 2.3 5.0 3.4 7.6 5.0 13.0 8.4
البروكولى 2.8 1.9 3.9 2.6 5.5 3.7 8.2 5.5 14.0 9.1
البنجر 4.0 2.7 5.1 3.4 6.8 3.4 9.6 6.4 15.0 10.0
الكوسة 4.7 3.1 5.8 3.8 7.4 2.9 10.0 6.7 15.0 10.0
اللوبيا 4.9 3.3 5.7 3.8 7.0 4.7 9.1 6.0 13.0 8.8

كيف يمكن مقاومة او التقليل من ضرر الملوحة

أولا مقاومة النبات للاملاح

أن مقاومة الإجهاد الذي تسببه الأملاح على النباتات تعتمد على آليتين رئيسيتين
الآلية الأولى هي
آلية تحمل الأملاح salt tolerance النباتات التي تعتمد على هذه الآلية في مقاومة الأملاح تقوم بتجميع الأملاح في أنسجتها

أما الآلية الثانية فهي

آلية تجنب الأملاح salt avoidance و النباتات التي تعتمد على هذه الآلية تقوم بمضائلة تركيز الأملاح داخل أنسجتها و ذلك بطرح الأملاح الزائدة عبر الأوراق أوالجذور كما يحدث في نبات المانغروف , و بذلك فإن النباتات المتحملة للأملاح تنقسم إلى صنفين رئيسيين من حيث آلية مقاومتهما للأملاح : فهنالك صنفٌ إطراحي
Excretive يقوم بطرح الأملاح الزائدة و هنالك صنفٌ عصاري succulents يقوم بتجميع الأملاح في أنسجته, و بعض النباتيين يصنفون هذه النباتات على أنها نباتاتٌ طاردةٌ للأملاح excluder ونباتاتٌ مخزنةٌ للأملاح ويجب ألا نغفل هنا النباتات البحرية التي تعيش مغمورةً في المياه المالحة .إن النباتات المتحملة للأملاح التي تعتمد على آلية طرح الأملاح الزائدة تمتلك غدداً خاصة تقوم بإطراح الأملاح الزائدة أما النباتات العصارية فإنها تعتمد على مبدأ زيادة المحتوى المائي في أنسجتها حتى تقلل من سمية تلك الأملاح كما هي حال نبات الساليكورنيا .
ثانيا مقاومة الملوحة او التقليل من اضرارها

يعتبر علاج الملوحة من العمليات الغير سهلة ولذلك يجب العمل على السيطرة على الاملاح الموجودة بالتربة والتعايش معها بحيث لاتتجاوز الحدود المسموح بها عن طريق تكامل العمليات الزراعية من حرث وتسميد ورى وصرف ومعالجة للملوحة بأتباع الأتى:

1- إضافة الجبس الزراعى إلى التربة، وتتوقف كميات الجبس المضافة على تحاليل الأرض فإذا كانت نسبة الملوحة بالأرض أقل من 4 ملليموز يضاف الجبس الزراعي سنوياً حوالي ما بين 0.5 –1 طن للفدان. إذا كانت الملوحة متوسطة ما بين 4 – 8 ملليموز يجب زيادة كمية الجبس الزراعي إلى 2 – 4 طن للفدان. إذا ظهر من التحليل أن الأرض ملحية بنسبة عالية ما بين 8 – 12 ملليموز . تزداد كمية الجبس الزراعي إلى ( 5 – 8 طن للفدان) خاصة عند غسيل الأملاح.
2- فى الأراضى التى لا يتم تحليل عينات من التربة يتم اتباع النظام الأتى:
أ‌- حرث الارض بسكتين.
ب‌- غسيل التربة, يتم الغسيل بواسطة الرى بالغمر أو الرى بالرشاشات بمعدل 100 متر مكعب للفدان كل اسبوع مرة، ويفضل فحص ملوحة التربة بعد كل رية غسيل لمعرفة تأثير الغسيل على الملوحة ومعرفة هل يتم الاستمرار فى عملية الغسيل.
ت‌- اضافة 20 متر مكعب سباخ بلدي للفدان (ليس زبالة) + 200 كغم سوبرفوسفات- هذا بالنسبة لزراعة الخضروات- اما لزراعة الاشجار يتم اضافة 5 متر مكعب سباخ + 50 كغم سوبرفوسفات على خط الزراعة فقط وتقليبه لعمق 60 سم وعرض 80 سم. ويفضل تعقيم السماد العضوى تعقيماً شمسيا أو استخدام السماد العضوى المكمور وفية يتم كمر السماد العضوى في منطقة واحدة و يروى جيدا حتى الاشباع ويغطى بالبلاستيك لمدة شهرين الى ثلاثة ريات.
ث‌- يتم إجراء رية غسيل اخيرة

3- يتم إضافة المعدلات السمادية مع إضافة الاحتياجات الغسيلية المناسبة مع وجود نظام صرف جيد. ويتم تحديد الاحتياجات الغسيلية للنباتات والتى تضاف مع مياه الرى من المعادلة التالية:
الاحتياجات الغسيلية = درجة ملوحة مياه الرى (بالملليموز) x (100/ درجة تحمل النبات للملوحة بالملليوز)
ويتم الحصول على قيمة درجة تحمل النبات للملوحة بالملليوز من جداول خاصة توضح نسبة النقص فى المحصول عند كل درجة EC
مثال : المطلوب تقدير الاحتياجات الغسيليه لنباتات الفلفل التي تروى بمياه درجة التوصيل الكهربائى لها 1 ملليموز/سم عند 25 درجة مئوية علماً بأن الـ EC التى لا يحدث عندها أى نقص فى المحصول هى 1.5 ملليموز
الحل: الاحتياجات الغسيلية للفلفل= 1 x (100/1.5) = 67%
أى لتفادى أى نقص فى محصول الفلفل الذى يروى بمياه درجة ملوحتها 1 ملليموز/سم فأنه يراعى زيادة كمية المياه اللازمة لكل رية بمقدار 67% كاحتياجات غسيلية لغسل الأملاح المتراكمة فى منطقة انتشار الجذور وصرفها بعيداً عنها.
ويلاحظ أن هذه الاحتياجات الغسيلية المحسوبة فى المثال عالية جداً وقد لايمكن اتباعها وخاصة لعدم توفر مياه الرى أو لعدم وجود مصارف جيدة. ولهذا فأنة يتم حساب درجة تحمل النبات للملوحة بالملليوز على أساس درجة الـ EC التى يحدث عندها نقص فى المحصول وقدرة 30% وهى فى حالة الفلفل عند درجة EC = 3.3
وبالتالى تكون الاحتياجات الغسيلية للفلفل= 1 x (100/3.3) = 30%

4- يتم حقن حامض كبريتيك تجارى مع ماء الري بمعدل 2 لتر للفدان أسبوعياً ولمدة شهر حيث يؤدى ذلك إلى طرد الأملاح من حول الجذور وإخراجها على سطح التربة مما يحسن من نمو النباتات.

5- استخدام بعض المركبات الكيماوية الخاصة بمعالجة الملوحة مثل مركبات الهيومك وبعض المركبات مثل حامض السالسيلك والبولى امينات كما اثبتت الابحاث الحديثة انه يمكن بعض السكريات مثل سكر المانيتول