الزراعة المائية: استجابة صنفين من الخس لتحفيز بلعمة الجذور بالخميرة تحت الزراعة المائية

ابتكر العالم Swaney أول نظام الزراعة المائية وحصل على براءة اختراع له في عام 1940. تم تطوير النظام على مر السنين من قبل مخترعين آخرين، مثل Blackford وLusignan. في عام 2008، قدم Albaho وآخرون تقنية “الطبقة الرقيقة للمغذيات” (Nutrient Film Technology)، التي تشمل تمرير طبقة رقيقة من المحلول المغذي إلى جذور النباتات، وأثبتت نجاحها في العالم.

تصنف أنظمة الزراعة المائية إلى نوعين: مفتوحة (حيث لا يُعاد استخدام المحلول) ومغلقة (حيث يُسترد المحلول الزائد ويُعاد تدويره). شهدت تطورًا كبيرًا، مع ظهور طرق جديدة مثل Aquaponic وAeroponic، مما جعلها تقنية زراعية متكاملة.

إستجابة صنفين من الخس لتحفيز عملية بلعمة الجذور Rhizophagy بالخميرة Saccharomyces cerevisiae تحت الزراعة المائية

نبات الخس (Lactuca sativa L) ينتمي إلى العائلة المركبة (Asteraceae) ويعد واحدًا من أهم محاصيل الخضر الشتوية في العراق. نظرًا لقيمته الغذائية العالية واستهلاكه الواسع في جميع أنحاء العالم. يتميز الخس بانخفاض محتواه من الدهون والصوديوم والسعرات الحرارية، مما يجعله خيارًا صحيًا. كما أنه مصدر جيد للألياف، الحديد، حامض الفوليك، والفيتامينات، بالإضافة إلى العديد من المركبات النشطة بيولوجيًا التي تعزز الصحة.

إحدى المواد التي أظهرت فعالية في تحسين نمو المحاصيل هي خميرة الخبز (Saccharomyces cerevisiae). حيث أظهرت الدراسات أنها تعزز الحاصل وتزيد من القيمة الغذائية للمحاصيل. تعتبر الخميرة آمنة وصديقة للبيئة ورخيصة، وتساهم في الحصاد المبكر وزيادة الإنتاج. يمكن استخدامها من خلال الرش على المجموع الخضري أو خلطها مع ماء الري.

تهدف هذه الدراسة، التي تُعد الأولى من نوعها في العراق، إلى استكشاف إمكانية استحثاث عملية البلعمة الجذرية بواسطة خميرة الخبز في جذور صنفين من نبات الخس المزروع بطريقة الزراعة المائية. كما ستدرس تأثير إضافة الخميرة، سواء كانت نشطة أو مستخلصة، إلى المحلول المغذي على النمو والإنتاجية والقيمة الغذائية لصنفين من الخس. 

تاريخ الزراعة المائية وتطورها

تعتبر من التقنيات الزراعية الحديثة التي بدأت في الأربعينيات من القرن الماضي، عندما حصل العالم Swaney على أول براءة اختراع لنظام الزراعة بدون تربة في عام 1940. منذ ذلك الحين، تم تطوير هذه التقنية بشكل كبير على يد العديد من المخترعين، مثل Blackford وLusignan، مما أدى إلى تحسين فعالية الزراعة المائية. في عام 2008، أُدخلت تقنية الطبقة الرقيقة للمغذيات (Nutrient Film Technology) التي سمحت بتمرير محلول مغذي رقيق إلى جذور النباتات، مما زاد من نجاح هذه التقنية في الزراعة المائية.

شهدت الزراعة المائية تطورًا كبيرًا منذ ذلك الحين، حيث تم تصنيفها إلى أنظمة مفتوحة ومغلقة. الأنظمة المفتوحة تغمر جذور النباتات بالمحلول دون إعادة استخدامه، بينما الأنظمة المغلقة تسترد المحلول الزائد وتعيد تدويره. هذا التطور جعل من الزراعة المائية تقنية زراعية عملية، حيث أصبحت توفر فوائد تفوق تقنيات الإنتاج في الحقول المفتوحة، مما ساهم في زيادة الإنتاجية وتحسين العوائد.

تقنيات الزراعة المائية وأثرها على إنتاج الخس

تمتاز الزراعة المائية بقدرتها على تحسين إنتاج الخس، حيث أظهرت الدراسات أن استخدام هذه التقنية يحقق نتائج إيجابية في الحصاد. أجرى الباحث Both دراسة على مدى عشر سنوات لتحديد الظروف المثلى لإنتاج الخس بطريقة الزراعة المائية، حيث تم تطبيق نظامين مختلفين. وقد أظهرت النتائج أن استخدام تقنية الطبقة الرقيقة للمغذيات ونظام التدفق العميق ساهم في تقليل دورة إنتاج المحاصيل وزيادة نمو الخس، مما أثبت جدوى في تحسين الإنتاجية.

كما أشار الباحثون Maboko وLooY إلى أن زيادة عدد النباتات في المساحة المخصصة لها تؤدي إلى زيادة معنوية في المحصول ومكوناته. وقد توصلت الدراسة إلى أن المسافات بين النباتات تؤثر بشكل كبير على ارتفاع النبات ووزن الأوراق، مما يعزز من أهمية التخطيط السليم عند زراعة الخس.

المزايا الاقتصادية للزراعة المائية

تعتبر الزراعة المائية حلًا مبتكرًا وواعدًا لتحسين الإنتاج الزراعي. حيث أظهرت الدراسات أن إنتاج الخس باستخدام هذه التقنية يحقق عوائد أعلى بكثير مقارنةً بالزراعة التقليدية. وفقًا لدراسة أجراها Barbosa وآخرون، فإن إنتاجية الخس المزروع بطريقة الزراعة المائية تصل إلى 41 كغم لكل متر مربع سنويًا. بينما إنتاجية الزراعة التقليدية لا تتجاوز 3.9 كغم لكل متر مربع، مما يعني أن تزيد الإنتاج بمقدار 11 ضعفًا.

ومع ذلك، يجب مراعاة أن الزراعة المائية تتطلب استهلاك طاقة تشغيلية أكبر. لذا، من المهم تحسين إدارة ظروف لتحقيق أفضل جودة بعد الحصاد وزيادة الجدوى الاقتصادية. يشير Mandizvida إلى أن تحسين ظروف التنمية المائية يمكن أن يحسن جودة المحصول بشكل كبير، مما يعكس أهمية الزراعة المائية كخيار مستقبلي لتحقيق الأمن الغذائي.

المستخلص

أجريت دراسة في الموسم الخريفي لعام 2019 في كلية العلوم بجامعة القادسية، بهدف استكشاف إمكانية استحداث ظاهرة جامعة الجذور (Rhizophagy) بواسطة خميرة الخبز (Saccharomyces cerevisiae) في جذور نبات الخس (Lactuca sativa L.)، الذي تم زراعته بظروف الزراعة المائية.

تم تنفيذ التجربة باستخدام تصميم القطاعات العشوائية الكاملة (RCBD) بثلاث مكررات، وضمت عاملين: النشاط (نشطة ومستعملة بدون نشاط) والصنف (محلي وأمريكي). كما تم تحليل النتائج باستخدام اختبار أقل فرق معنوي عند مستوى احتمالية 0.05. أظهرت النتائج أن معاملة الخميرة النشطة أدت إلى زيادة معنوية في متوسط جميع صفات النمو والإنتاجية والقيمة الغذائية المدروسة. بما في ذلك ارتفاع النبات، عدد الأوراق، الوزن الطري والجاف للنبات، ومحتوى الأوراق من الكلوروفيل والكاروتينات. كما أظهرت النتائج أن الصنف الأمريكي تفوق على الصنف المحلي في معظم الصفات المدروسة.

كانت نسب الدهون والبروتين والكربوهيدرات والروتين والحديد أعلى في الصنف الأمريكي مقارنة بالصنف المحلي. كما أظهرت النتائج أن التداخل بين العاملين (الخميرة والصنف) كان له تأثير معنوي على جميع الصفات المدروسة. 

تضمنت الدراسة أيضًا تحليلًا كيميائيًا للأوراق لتحديد محتواها من العناصر الغذائية المختلفة. أظهرت النتائج أن معاملة الخميرة النشطة أدت إلى زيادة معنوية في محتوى الأوراق من العناصر الغذائية مقارنة بالمعاملة المستعملة بدون نشاط.

تعتبر هذه الدراسة مهمة لأنها تسلط الضوء على إمكانية استخدام خميرة الخبز لتحسين نمو وإنتاجية نبات الخس في ظروف الزراعة المائية. مما يمكن أن يكون له تأثير إيجابي على الإنتاج الزراعي وتحسين القيمة الغذائية للمحاصيل.

اقرأ ايضا: الزراعة المائية: أسرار صنع محاليل الزراعة المثلى.

الاستنتاجات و التوصيات :

من نتائج هذه الدراسة نستنتج مايلي :-

1. تمتلك خلايا خميرة الخبز النشطة cerevisiae امكانية على تحفيز واستحثاث عملية بلعمة الجذور حيث تقوم جذور نبات الخس بالتهامها بالكامل.
2.  ان اضافة الخميرة النشطة والمستخلصة مع المحلول المغذي حقق زيادة معنوية في صفات النمو الخضري والانتاجية والقيمة الغذائية.
3.  ان الصنف المحلي للخس متفوق معنويا على الصنف الأمريكي في صفات النمو والانتاجية.
4.  لا يوجد فرق معنوي بين صنفي الخس المدروسين في القيمة الغذائية لهما.
5.  التداخل الثنائي بين الخميرة النشطة والصنف المحلي حقق اعلى القيم في النمو والانتاجية والقيمة الغذائية وبشكل معنوي.

توصي الدراسة بما يلي :-

1. اجراء دراسة باستعمال الخميرة النشطة مع انظمة الزراعة المائية بوصفها ربما وسيلة لتقليل المدخلات الكيمياوية في التقنية.
2.  إجراء المزيد من الدراسات للتحري عن حدوث ظاهرة بلعمة الجذور في نباتات اخرى.
3.  إجراء المزيد من الدراسات للتحري عن قدرة احياء مجهرية أخرى على استحثاث ظاهرة بلعمة الجذور.
4.  دراسة التعبير الجيني لبعض الجينات المهمة وذات العلاق بدخول الميكروب الى داخل النبات .
5.  دراسة التركيب الوراثي للصنفين من خلال احد المؤشرات الجزيئية RAPD اوESSR.