تأثير تخمير المخلفات العضوية في بعض صفاتها الكيميائية والفيزيائية وأثر اضافتها في صفات التربة ومفردات نمو وحاصل زهرة الشمس (Helianthus annuus L.)

يؤدي الارتفاع المطرد في أنتاج الغذاء على الصعيد العالمي، إلى إستنزاف العناصر الغذائية من التربة مما يتطلب تعويضها من خلال استعمال الأسمدة الكيميائية . وهذه الطريقة على الرغم من تأثيرها الايجابي في المدى القصير الا أنها تبقى غير مناسبة ولاسيما لصغار المزارعين بسبب التكلفة المرتفعة نسبياً (2013 ,.Haefele et al) ، اضافة إلى ذلك يؤدي الأستعمال المستمر لبعض الأسمدة إلى بعض المشاكل البيئية التي تتعلق بتلوث التربة والمياه والنبات فضلاً عن الخلل الذي يحصل في التوازن الغذائي بالتربة مما ينتج عنه احتمالية تدهور بعض خواص التربة (2013 ,.Lee et al) . في هذا السياق ، يمكن اعتبار التسميد العضوي حلاً مناسباً للزرعة المستدامة . أن تنمية الثروة الحيوانية في المناطق الزراعية ومن بينها تربية الدواجن يوفر مخلفات كبيرة من المواد العضوية التي يمكن إعادة تدويرها واستعمالها في تسميد التربة فمثلاً يتم استرجاع حوالي %70% من النيتروجين والفوسفور في عليقة الدواجن من المخلفات الناتجة Chabelier et (2006) .al . يؤثر السماد العضوي لفترات طويلة على خواص التربة وبناءها ويزيد احتفاظ التربة بالماء فضلاً عن كونه مصدراً للعناصر الغذائية 2017 .Liu et al) . من ناحية أخرى تحافظ المواد العضوية على العناصر الغذائية مثل النيتروجين من التطاير والفسفور من الفقد أثناء الامتزاز مما يؤدي إلى تحسين أنتاج المحاصيل 2016 Adekiya and Agbede) .

يتم تفضيل مخلفات الدواجن بشكل متزايد من قبل المزارعين مقارنة بمخلفات الحيوانات الأخرى بسبب محتواها العالي من العناصر الغذائية الكبرى مما يتطلب اضافات قليلة منها (2005 ,Duncan) ويبلغ الأنتاج العالمي من مخلفات الدواجن بحدود 457 مليون طن سنوياً (2014,Abdalhakim) وقد تصل نسبة النتروجين في هذه المخلفات إلى أكثر من 4% وتتقارب مع نسبة الفسفور الأمر الذي يعطي الأفضلية لهذا النوع من المخلفات فضلاً عن محتواها العالي من العناصر الصغرى (1995,.Moore et al) ولكنها تكون ذات محتوى واطيء من الكربون العضوي مما ينتج عنه أنخفاض في نسبة C/N . ولكن الاستعمال غير المناسب لهذه المخلفات وكذلك التخلص منها بدون استعمالها كسماد قد يكون له آثار ضارة على البيئة وصحة الأنسان الذي ينتج عنه غسل النترات (NO3) وانبعاث الغازات المؤثرة في طبقة الأوزون والرائحة غير المرغوب بها (2002 ,.Kelleher et al) . هناك كثير من بقايا النباتات والحيوانات المنتجة داخل المزرعة بما في ذلك مخلفات الدواجن التي تنتج كميات هائلة من السماد يومياً ويجب إدارتها وفقاً لممارسات التخلص المناسبة لتجنب التأثير السلبي على البيئة .

محددات التسميد الكيميائي

يعد توفر العناصر الغذائية بكميات متوازنة وكافية مهماً لنمو النبات ، وبالرغم من احتواء التربة على كميات كبيرة من العناصر الغذائية الا ان جزء منها غير جاهز للنبات وينطلق جزء قليل منها إلى محلول التربة نتيجة نشاط الأحياء المجهرية أو أثناء التفاعلات الكيميائية . ولسد حاجة النبات في العناصر الغذائية الجاهزة يلجأ إلى استعمال الأسمدة الكيميائية بكميات كبيرة من اجل الحصول على أنتاج عال ، الا أن استعمال الأسمدة الكيميائية بكميات مفرطة غير مرغوب في عواقبه من الناحية البيئية والزراعية والصحية علاوة على سهولة فقد العناصر الغذائية من التربة أثناء التثبيت والغسل والتطاير اضافة إلى )Chen, 2006; Ahmed, et al. كون الأسمدة المعدنية مكلفة اقتصادياً ومواردها غير قابلة للتجديد في بداية القرن العشرين عندما Haber-Bosch 2010 .

فمنذ عمليات and Akbari, et al., 2011( تم تحويل النتروجين الخامل إلى نتروجين يمكن الاستفادة منه ازداد أنتاج الأسمدة النيتروجينية الكيميائية بكميات كبيرة (2004 ,.Galloway et al) وكذلك ازداد أنتاج الأسمدة الفوسفاتية بوجود حامض الفسفوريك واصبح استعمال الأسمدة الكيميائية بكميات كبيرة ليتماشى مع الثورة الزراعية في زيادة أنتاج المحاصيل الزراعية لسد احتياجات سكان العالم (2008 ,.Erisman et al) ، أن الاستعمال المفرط للأسمدة الكيميائية يؤدي إلى حصول مشاكل بيئية مثل تلوث الهواء وظاهرة الاثراء الغذائي واستهلاك المصادر الطبيعية كصخر الفوسفات وانخفاض الانتاج ومن ثم الضعف التدريجي للأرض ( 2012 ,.Tian et al) (2017 ,and Tian) . يسهم النتروجين بنسبة 48% من التلوث العالمي نتيجة عملية الفقد الذي يتعرض له نتيجة اضافة الأسمدة النيتروجينية إلى الاراضي الزراعية 2018 ,.De Notaris et al كما أن عمليات عكس النترجة تطلق كميات كبيرة من غازات N2O و NO2 في الغلاف الجوي (2009 ,.Khalil et al) اضافة إلى أن معدنة النتروجين تؤدي إلى تكون NO الجاهز للنبات والذائب في الماء ويمكنه الحركة مع ماء الري إلى المنطقة الجذرية ومن ثم الوصول مع ماء الغسل إلى الماء الجوفي الذي يسبب مخاطر على صحة الأنسان عند استعمال المياه في انشطة الانسان المختلفة (Huang et al., 2018).

المخلفات العضوية

المخلفات العضوية هي عبارة عن الفضلات الحيوانية والأجزاء النباتية الناتجة في الحقول الزراعية بعد عملية الحصاد وتختلف كثيراً فيما بينها في الخواص ودرجة التحلل ونتيجة الطلب المتزايد على الغذاء ولاسيما البذور أدى إلى زيادة أنتاج المخلفات النباتية على الصعيد العالمي فقد ازداد أنتاج المخلفات العضوية النباتية %33% للفترة من 2003 – 2013 ليصل إلى 5 مليار ميكا غرام في 2013 وتنتج قارة آسيا لوحدها ما نسبته 47% من الأنتاج العالمي تليها الولايات المتحدة 29% وأوربا 16% وافريقيا 6% (2005,Lal) . في بعض النظم الزراعية ولاسيما في المساحات الزراعية الصغيرة تستعمل المخلفات العضوية مصدراً للعناصر الغذائية في كثير من الحالات لأنها مجدية وقليلة التكلفة ( ,.Onduru et al) 2008 المخلفات العضوية المضافة للتربة يمكن أن تزيد من كربون التربة وتحسين نشاط الاحياء وبناء التربة والتبادل الأيوني الموجب وتزيد قدرة التربة على الاحتفاظ بالماء (2006 ,Lal) ويمكن أن تؤدي هذه التغييرات في النهاية إلى زيادة غلة المحاصيل (2010 ,Diacono and Montemurro) ويمكن للمخلفات العضوية المضافة أن توفر العناصر الغذائية للنبات بكمية كافية.

تعد المخلفات العضوية مصدر مهم للعناصر الغذائية للمحاصيل الزراعية فعلى المدى القصير يمكن أن تعمل على زيادة تركيز الفسفور والبوتاسيوم وعلى المدى الطويل يمكن أن يكون لها تأثير في زيادة تركيز النتروجين والكالسيوم والكبريت والعناصر الصغرى (2012) Jeschke and Heggenstaller) . توصل (2016) .Ferreira et al إلى معدل النتروجين المسترجع من مخلفات قصب السكر بعد ثلاثة دورات زراعية كان 7.6 كغم هكتار أو ما يعادل 16% من محتوى مخلفات قصب السكر الذي يسهم بحدود 2% من النتروجين الكلي لحاجة المحصول على المدى القصير ، أما على المدى الطويل فأن المحافظة على مخلفات قصب السكر يعزز الزيادة التدريجية من نتروجين التربة ومن ثم خفض التسميد النتروجيني المحصول قصب السكر .

مخلفات الدواجن

يقدر الأنتاج العالمي من مخلفات الدواجن بحدود 457 مليون طن متري سنوياً (2014 ,Abdlahakim ) وتكون غنية بالعناصر الغذائية التي يحتاجها النبات أذ تحتوي على تركيز عالي من النتروجين والفسفور بالإضافة إلى العناصر الصغرى وتكون فيها قيمة C/N منخفضة. نتيجة الضغوطات المتزايدة على القطاع الزراعي بسبب ارتفاع اسعار الأسمدة بالإضافة إلى الاحتباس الحراري أدى ذلك إلى الاهتمام بالمخلفات الحيوانية لاستعمالها في العملية الزراعية ولاسيما (Kelleher et al. 2002, Sharpley et al., 2004 and Guo and Song 2009) الدواجن على كميات عالية من العناصر الغذائية وبين (2010) Shafqat and Pierzynski اهمية استعمال مخلفات الدواجن في تحسين صفات التربة الفيزيائية والكيميائية أثناء اضافتها للأراضي الزراعية.

تخمر المخلفات العضوية

أدى التقدم الحضاري على الصعيد العالمي ، فضلاً عن الارتفاع المطرد في عدد السكان إلى أنتاج كميات كبيرة من النفايات وهذا أدى إلى ظهور عدد من التحديات البيئية والاجتماعية والاقتصادية لاسيما في الدول وللتغلب على هذه المخاوف ، )Sukholthaman and Sharp, 2016 و Awasthi et al.,2014 النامية لابد من اتباع بعض الاستراتيجيات الفعالة لإدارة هذه النفايات (2017) Moh and Manaf) ومن بين مختلف الخيارات المتاحة لمعالجة النفايات ، اكتسب التخمر اهتمامات واسعة بسبب الفوائد المرتبطة بالمواد الناتجة من عملية التخمر كونها خالية من المواد الملوثة للبيئة بالاضافة إلى تكلفتها المنخفضة وتحويل النفايات (Qian et al., 2014) إلى منتجات ذات قيمة مضافةالتخمر عملية كيميائية حيوية غير متجانسة تتضمن معدنة المادة العضوية إلى CO2 و NH3 و H2O عملية التخمر بأنها عملية تحول المخلفات ومواد دبالية وتكون المواد الناتجة ثابتة وذات سمية منخفضة بالإضافة إلى خلوها من المسببات المرضية الحيوانية والمخلفات العضوية الأخرى بواسطة الأحياء الدقيقة الموجودة اصلاً مع المخلفات إلى مواد عضوية ثابتة ومستقرة التركيب .

تأثير المخلفات العضوية في صفات التربة الفيزيائية

تعد المادة العضوية العنصر الأساس في تحسين خواص التربة وزيادة فعاليتها في تغذية النباتات وللمادة العضوية تأثيرات إيجابية في خواص التربة الفيزيائية ، إذ أن المواد العضوية تقوم بتغليف المسام بالمواد الصمغية مما يوفر حماية المسام التربة من الانسداد بفعل التأثير الفيزيائي للمطر أو ماء الري ) 1980,Hillel) – درس (2009) Mbah and Onweremadu تأثير اضافة المخلفات العضوية ( مخلفات الدواجن ومخلفات قش الرز المحروقة ومخلفات الرز غير المحروقة ( واستعمال السماد المعدني NPK فلاحظ أن إضافة الأسمدة العضوية للتربة حسنت الكثافة الظاهرية للتربة وأن الأنخفاض في الكثافة الظاهرية يحصل عند معاملة التربة بمخلفات الرز ومخلفات الدواجن التي ترتبط مباشرة بزيادة المادة العضوية التي تؤدي أثراً معنوياً في تقليل أنضغاط التربة وتؤدي إلى تطور وتحسن فعاليات احياء التربة.

بين (2010).Adeleye et al أن اضافة مخلفات الدواجن في موقعين مختلفين ولموسمين زراعيين (2007 و 2008 ) بمستوى 10 طن هكتار قد أدى إلى خفض الكثافة الظاهرية للتربة بالمقارنة مع عدم الاضافة فقد انخفضت الكثافة الظاهرية من 1.42 إلى 1.36 غم سم ومن 1.43 إلى 1.34 غم سم للموسم الزراعي 2007 وللموقعين الأول والثاني على التوالي وانخفضت من 1.56 إلى 1.50 غم سم ومن 1.58 إلى 1.49 غم سم للموسم الزراعي 2008 وللموقعين الأول والثاني على التوالي . توصل Udom and (2017) Lale إلى أنخفاض في قيمة الكثافة الظاهرية عند اضافة مخلفات الدواجن للتربة فقد أعطت معاملة التسميد العضوي بمستوى 10 طن هكتار معدلاً للكثافة الظاهرية بلغ 1.32 غم سم وأعطت معاملة مخلفات الدواجن + السماد الكيميائي معدلاً للكثافة الظاهرية بلغ 1.42 غم سم في حين أعطت معاملة التسميد الكيميائي معدلاً للكثافة الظاهرية بلغ 1.43 غم سم قياساً بمعاملة المقارنة التي أعطت معدلاً للكثافة الظاهرية بلغ 1.45 غم سم.

تأثير المخلفات العضوية في صفات التربة الكيميائية والخصوبية

للمواد العضوية أثر مهم في التأثير في كثير من خصائص التربة ولاسيما الحيوية والكيميائية والتداخل الكبير بينهما، ويتمحور التأثير الحيوي حول كون مادة التربة العضوية خزاناً للطاقة الحيوية ومصدراً للمغذيات الكبرى ومحفزة لنشاط عدد من الأنزيمات ونمو النبات والأحياء المجهرية Baldock and) (2000 Nelson . أن اضافة مخلفات الدواجن المخمرة يمكن أن يؤدي إلى زيادة تركيز الايونات الموجبة ويمكن ملاحظة هذا التأثير من قيم درجة التفاعل التي قد تصل في البداية إلى 8.3 نتيجة محتواها العالي من الايونات الموجبة التي ترتبط جاهزيتها مع التغير في قيم درجة التفاعل أذ حصل Rasnake and Murdock (2000) على زيادة في درجة تفاعل التربة عند اضافة مخلفات الدواجن المخمرة وأن هذا الارتفاع يعود إلى المحتوى العالي من الكالسيوم في مخلفات الدواجن المخمرة وتأثيرها في كالسيوم التربة المتبادل كما أكد هذه النتيجة (2013) .Mili et al عندما حصل على ارتفاع في درجة تفاعل التربة من 7.46.0 عند معاملتها بمخلفات الدواجن المخمرة .

أن اضافة مخلفات الدواجن المخمرة تؤدي الى زيادة درجة تفاعل التربة نتيجة انطلاق الايونات المختلفة إلى محلول التربة ولاسيما ايون الكالسيوم ، فقد أشار (2006) .Boateng et al أن ارتفاع درجة تفاعل التربة عند اضافة مخلفات الدواجن المخمرة يعود لقابليتها على تجهيز التربة بالكتيونات ولاسيما الكالسيوم . أنخفاض في درجة تفاعل التربة Smiciklas et al. )2002( و Pattanayak et al. )2001( لاحظ amino acid, glycine, cystein and ( بعد اضافة المادة العضوية للتربة نتيجة تكون الأحماض العضوية humic acid أثناء تحلل المخلفات العضوية بواسطة الأحياء المجهرية سواء كانت ذاتية التغذية أو متباينة التغذية الذي يؤدي إلى الأنخفاض في درجة تفاعل التربة (2013) .Angelova et al) . وهذا مشابه لما حصل عليه المالكي (2010) من أن معاملة التربة بمخلفات الدواجن قد خفض pH بشكل معنوي قياساً بمعاملة المقارنة اذ انخفضت pH من 7.88 إلى 7.44.

تأثير المخلفات العضوية في مفردات نمو وحاصل النبات

أن اضافة السماد العضوي يعمل على تحسين خواص التربة الفيزيائية والكيميائية مما يوفر بيئة مناسبة لنمو النبات وكذلك يكون مصدراً للعناصر الغذائية التي يحتاجها النبات . أوضح (2013) .Rasool et al في تجربة لدراسة استعمال الأسمدة الكيميائية والمخلفات العضوية على نمو وأنتاج نبات زهرة الشمس أن أظهرت النتائج وجود فروق معنوية عند استعمال 120 كغم هكتار أسمدة كيميائية و 20 طن هكتار مخلفات عضوية في وزن المادة الجافة . أوضح (2001) .Nanjundappa et al تأثير المصادر العضوية والمعدنية منفردة أو مخلوطة في تجهيز العناصر الغذائية وفي نمو وأنتاج نبات زهرة الشمس أذ أعطت معاملة التوصية السمادية + 10 طن هكتار مخلفات عضوية اعلى وزن مادة جافة بلغ 118.2 غم نبات .

أظهرت نتائج Abumere et (2019) .al عند استعماله مستويات مختلفة من التسميد الكيميائي ( 30 ، 60 ، 90 كغم هكتار ) ومخلفات الدواجن ( 5 ،10 ، 2015 طن هكتار ( على نبات زهرة الشمس تفوق معاملة التسميد الكيميائي عند المستوى 60 كغم هكتار أذ أعطت معدلاً للوزن الجاف بلغ 80.7 غم نبات وأعطت معاملة التسميد بمخلفات الدواجن معدلاً للوزن الجاف بلغ 77.3 غم نبات ، أن تفوق معاملة التسميد الكيميائي على بقية المعاملات على الرغم من عدم تفوقها في الحاصل قد يعود إلى معدل التجهيز السريع في انطلاق العناصر الغذائية من السماد الكيميائي بالمقارنة مع الأسمدة العضوية ، ومن هنا يؤدي إلى تراكم المادة الجافة يكون اسرع من انتقاله إلى البذور في زيادة الحاصل بالمقارنة مع تأثير مخلفات الدواجن . بين (2003) .Nandhagopal et al أن اضافة الأسمدة المعدنية والعضوية خلطاً ادت إلى زيادة الوزن الجاف لنبات زهرة الشمس مقارنة بالتسميد الكيميائي أذ أعطت معاملة 100% نتروجين + 100% فسفور + Azospirillum + مخلفات دواجن اعلى وزن مادة جافة بلغ 7501 كغم هكتار . فقد أشار (2018) .Read et al أن 50-60% من النتروجين في خلطة مخلفات الدواجن يتحول إلى معدني ويصبح جاهزاً للامتصاص .

م.م. مرتضى شعيت

تأثير تخمير المخلفات العضوية في بعض صفاتها الكيميائية والفيزيائية وأثر اضافتها في صفات التربة ومفردات نمو وحاصل زهرة الشمس (Helianthus annuus L.)