الميكروهيزا والتربة

 

الميكروهيزا والتربة أولا ما هي الميكروهيزا؟ فطريات الميكروهيزا هي مجموعة أنواع من الفطريات تقوم بتكوين علاقة تكافلية مع جذور النباتات بطريقة تسهل مد النبات بالعناصر مثل الفوسفور (حيث أن فطريات الميكورهيزا تستطيع امتصاص وتخزين كميات كبيرة من الفوسفور تقوم بتوصيلها للخلايا النباتية) وفي المقابل تحصل الميكروهيزا على الكربوهيدرات من الجذور النباتية. فالميكروهيزا تمثل صلة بين بيئة التربة و الجزء النباتي المسؤول عن امتصاص العناصر من التربة . الميكروهيزا تستطيع تكوين علاقة تكافلية مع تسعون في المائة من النباتات بل أن العديد من النباتات لا تستطيع استكمال دورة حياتها دون تكوين تلك العلاقة مع فطريات الميكروهيزا (تسمى obligately mycorrhizal plants ) بينما باقي النباتات تستطيع تكوين علاقة تكافلية مع الميكروهيزا ولكن تستطيع استكمال دورة حياتها بدونها (تسمى facultatively mycorrhizal) مع الأخذ في الاعتبار أن هذا التقسيم يعتمد بشكل كبير على الوسط الذي تنمو فيه النباتات حيث أن أغلب النباتات إجبارية التكافل مع الميكروهيزا تستطيع استكمال دورة حياتها إذا ما تم إمدادها بالأسمدة .(Smith et al 2003a.) مع الأخذ في الاعتبار أن جذرو الأشجار بدون الفطريات قد تعيش لعدة أسابيع في حين أن جذور الميكروهيزا و قد تعيش حتى عدة سنوات (Vogt and Bloomfi eld ,1996) . المجموعات الرئيسية للميكروهيزا :- 1. Ecto mycorrhiza : ECM أحيانا يشار إليها باسم Sheathing و ذلك للظهور الواضح لما يسمى بالSheath أو الMantle الذي يغطي الجذر الذي يقوم بالامتصاص . خيوط الفطر التابعة لهذه المجموعة لا تقوم باختراق خلايا الجذر. تتواجد على الأخص مع النباتات الخشبية المعمرة. يوجد جسم يسمى شبكة هارتج Hartig`s net بين خلايا الجذر و التي تكون عبارة عن ضفيرة فطرية بين طبقتي الابيدريما و الكورتكس في خلايا الجذر , و توفر سطح كبير لتبادل العناصر بين النبات و الفطر . 2. Arbuscular Mycorrhiza : يتم الإشارة إليها بوجود تركيبات بين خلوية (Vesicles and arbuscules) و التي تتكون في الجذر خلال مراحل النمو المختلفة . هذه المجموعة من فطريات الميكروهيزا هي الأكثر انتشارا حيث تتكافل مع العديد من المجاميع النباتية عشبية كانت أو خشبية. 3. Eriodic Mycorrhiza : هي بصفة عامة عبارة عن ميكروهيزا داخلية Endomycorrhizae حيث أنها تقوم باختراق خلايا الكورتكس على أن الاختراق يكون من الجدار الخارجي على مستوى كل خلية و لا تنتقل العدوى من خلية إلى أخرى جانبيا, الخلايا التي تم عدوتها تظهر ممتلئة بالخيوط الفطرية . الخيوط الفطرية للميكروهيزا (Arbuscular Mycorrhiza) تستطيع التمدد في التربة مسافة قد تصل حتى 250 ملم , في حين أن الخيوط الفطرية للميكروهيزا الخارجية (Ecto mycorrhiza) من الممكن أن تتمدد لعدة أمتار و بالتالى : • توصيل النبات للعناصر الغذائية البعيدة عن المدى الذي يستطيع أن يصل الجذر إليه. • بالإضافة إلى ظهور العديد من الأدلة أن خيوط الميكروهيزا تستطيع أن تربط بين جذور عدة نباتات مكونة شبكة ضخمة من التوصيلات تحت سطح التربة , و هذا ربما يمكنها من توصيل العناصر و الكربوهيدرات من نبات إلى آخر أو على الأقل من شبكة فطرية إلى أخرى , و لإثبات هذا قام Simard et al. (1997) بإجراء تجربة باستخدام الكربون C13,C14 لاختبار إمكانية مركبات الكربون بين جذور نباتين مختلفين كلاهما متصل بال Ecto mycorrhiza ألا وهما Betula papyrifera و نبات Pseudotsuga menziesii من خلال التوصيل المباشر بين خيوط الفطر و تبين أن من 3 – 10 % من النقل الكلي للكربون تم بالفعل عن طريق الخيوط الفطرية . مع وجوب الأخذ في الاعتبار أن Robinson and Fitter (1999) اقترحا أن انتقال الكربون يتم غالبا داخل الخيوط الفطرية ولا يخرج منها إلى النبات ويكون النقل تبعا لحاجة الفطر وهذا تم إثباته من خلال التجربة التي قام بها (Pfeffer et al., 2004) على الفطر الميكروهيزي Glomus intraradices المتصل بالنبات Daucus carota وتبين أن نقل الكربون يتم فقط خلال شبكة الفطر ولا ينتقل منها إلى النبات، من الواضح أن الموضوع يحتاج لبحث أكبر لاستبيان إمكانية نقل الكربون فعلا من عدمه. • كما أنها تقوم من خلال افرازها لأحد المركبات العضوية الهامة (الجلومالين) بتجميع حبيبات التربة بما يحسن من تهوية التربة ومقاومتها لعوامل التعرية وتسهيل انتشار الماء في التربة وزيادة نسبة المادة العضوية في التربة وثباتها وهذا هو ما سنتعرض له بالشرح الموجز في هذه الورقة. صورة توضح إختراق الخيوط الفطرية لمنطقة الجذر مع توضيح الفرق بين نوعين من فطريات الميكروهيزا مصدر الصور 
http://microbewiki.kenyon.edu/images/4/4c/Mycorrhizae.jpg 
صورة توضح اختراق خيوط الميكروهيزا لمنطقة الجذر مع توضيح الفرق بين الأنواع المختلفة للميكروهيزا مصدر الصورة Microorganisms in Soils: Roles in Genesis and Functions , Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2005 الميكروهيزا وبناء المادة العضوية في التربة: - خسارة المادة العضوية من التربة بسبب التحول من الزراعة الطبيعية لطرق الزراعة الحديثة كان احد الأسباب التاريخية لزيادة ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي (see “Soil Life & Carbon,” Acres U.S.A., March 2008). . هذا التحول أفقد التربة 60 % من مادتها العضوية في المناطق المعتدلة و75 % في المناطق الإستوائية. و من المقدر أنه حتى نسبة الثلث من الزيادة في ثاني أكسيد الكربون في الهواء الجوي منذ بداية عصر النهضة الصناعية يمكن إرجاعه إلى الفقد في المادة العضوية من التربة الزراعية بسبب الإجراءات الزراعية المختلفة , و بأخذ هذه النسب في الاعتبار أي أنه يمكننا إعتبار التربة الزراعية مكان لاستقبال و تخزين الكربون من الهواء الجوي ثانية إلى صورة 
 عضوية في داخلها من خلال مجموعة من الإجراءات التي تمكننا ابطاء عملية تحلل المادة العضوية في التربة أو تعويضها بصفة مستمرة تقليل تأثير التعرية على الأراضي و تكوين الجلومالين Glomalin . الجلومالين: - مركب جليكو بروتيني تم إكتشافه عام 1996 عن طريق الباحثة الأمريكية سارة رايت Sara Wright وهو مركب يتم انتاجه عن طريق فطريات الميكروهيزا وهو مهم جدا لبناء التربة وثباتيتها وزيادة محتواها من المادة العضوية. فطريات الميكروهيزا هي المنتج الوحيد للجلومالين ولهذا تم تسميته بهذا الاسم نسبة إلى ال Glomales الرتبة التي تتبعها فطريات الميكروهيزا. ولفهم أهمية وكيفية أداء الجلومالين لوظيفته يجب توضيح الآتي: - • بناء التربة Soil structure : يستخدم للإشارة ترتيب جزيئات التربة من رمل و سلت وطين و التي ترتب في صورة حبيبات تسمي Aggregates أو Peds . • Micro Aggregates : حجمها يكون من 20 – 250 ميكرو ميللي عبارة عن حبيبات طين صغيرة و silt size microaggregates , particulate organic matter , plant and fungus derbis , mycorrhizal fungus hypha هذه الحبيبات ثابتة في حجمها و شكلها . • Macro Aggregates : حجمها أكبر من 250 ميكرو ميللي عبارة عن تجمع مجموعة من الحبيبات الmicro aggregates و كثرتها في التربة تزيد من التهوية و يسر حركة الماء. • إدارة بناء التربة Managing Soil Structure : عمليا في الإدارة الحديثة للزراعة من بعد النهضة الصناعية فإن أغلب علميات التأثير على بناء التربة تتم في الطبقة السطحية أو الطبقة المستعملة لنمو الجذور . وللوصول لبناء ثابت للتربة في طبقتها السطحية يسمح بتخلل المياه بطريقة تمنع تجريف السطح التربة خلال العواصف وبالتالي يقلل تأثر التربة بالتعرية ويزيد من مخزون التربة من المياه. ثباتيه التربة تعتمد على قدرة حبيباتها في الحفاظ على شكلها بعد تعرضها لعوامل الازعاج مثل تساقط الأمطار والحرث وحتى تستطيع هذه الحبيبات مقاومة التأثير الضار لتلك العوامل يجب عليها أن تتجمع عند تعرضها للماء بعد الجفاف. حيث أن تعرض التربة الجافة للماء يجعل الماء يتحرك حول حبيبات التربة من كل اتجاه ضاغطا الهواء البيني والحبيبات التي لا تستطيع مقاومة هذا الضغط تتكسر إلى أجزاء أصغر تطفو على وجه التربة وتجرف مع الماء الجاري أو يسهل تأثرها بالهواء. ومن تأثيرات الماء الجاري أو المتساقط أيضا من خلال ضغطه للهواء المتواجد في المسافات البينية بطريقة تقلل من وجود الأوكسجين وبالتالي يتم اختزال مركبات الحديد والمنجنيز وبالتالي سهل تحطيم حبيبات التربة ويسهل تحليل وتكسير المادة العضوية، وقلة نفاذية التربة. و من السابق يتضح أنه تطوير حبيبات تربة مقاومة لأثر المياه Water stable aggregates مهم جدا في تطور التربة لأنه يؤثر بشدة على عدد من خواص التربة منها التهوية و حركة الماء و ال Erodability . ونجد أن Tisdall and Oades (1982) اظهروا أن وجود حبيبات تربة مقاومة لأثر المياه في العديد من أنواع الترب كان معتمد على وجود مواد عضوية وجذور ذات علاقة بفطريات الميكروهيزا والذي يساعد على تكوين Macro aggregates وعدد هذه الحبيبات الماكرو يقل بقلة المادة العضوية بسبب تحلل الجذور والخيوط الفطرية. بناء الجلومالين ووظيفته في التربة فطريات الميكروهيزا مفيدة للنباتات حيث تمتد الخيوط الفطرية في التربة بما يمكنها من الوصول للعناصر مثل الفوسفور وتوصيله لجذور النباتات التي تتكافل معها إضافة إلى بعض العناصر الأخرى وفي المقابل يأخذ الفطر الكربوهيدرات اللازمة لنموه من النباتات المتكافلة معه. نحن نظن أن فطريات الميكروهيزا تفرز الجلومالين حول الخيوط الفطرية لحمايتها أثناء نقل العناصر من النبات إلى الخيوط الفطرية ومن التربة إلى النبات ولإعطائها الصلابة التي تمكنها من الحركة بين جزيئات التربة وعند توقف أحد هذه الخيوط عن عملها فإن الجلومالين يترك هذا الخيط الفطري ويتحرك إلى التربة (Sara wright). الجلومالين يعمل مثل مادة لاصقة تجمع حبيبات التربة الصغيرة Microaggregates سويا لتكوين ال Macroaggregates بما يحسن من بناء التربة وجعلها أكثر ثباتا وإضافة إلى زيادة نسبة المادة العضوية حيث أنه عبارة عن بروتين منتج من الميكروهيزا مع كربوهيدرات من النبات. مصدر الصورة The Biology of Soil Compaction Microaggregates and Macroaggregate Formation 2009, The Ohio State University الجلومالين يحتاج أن يتم إنتاجه باستمرار لأن البكتيريا وباقي الكائنات الدقيقة تتغذى عليه. الجلومالين من 30 – 40 % من تركيبه عبارة عن كربون ليس هذا وحسب بل أنه يعمل أيضا على تثبيت باقي كربون التربة. الدراسات أثبتت أن الجلومالين من الممكن أن يمثل حتى 30 % من كربون التربة الكلي ومن الممكن أن يظل من 6 – 45 سنة حتى يتحلل. في أحد التجارب تلقيح حشيشة الفسكيو بالميكروهيزا تقريبا ضاعف نسبة كربون التربة في عام واحد فقط. كيف نزيد من نسبة الجلومالين في التربة: - • استخدم طريقة إدارة للمزرعة دون حرث No-till management practice حتى تسمح للخيوط الفطرية بالنمو خلال موسم النمو المحصولي . حيث أن الحراثة تعمل على التأثير على شبكة الخيوط الفطرية بالضرر وتجعل الفطر مضطر لبدء تكوين شبكة جديدة من الصفر في الموسم القادم. • استعمل محاصيل لتغطية التربة cover crops للحفاظ على جذر حي باستمرار يقوم الفطر باحتلاله. • حافظ على مستويات مناسبة من الفوسفور في التربة لكن لا تضيفه أكثر من اللازم لأن المستويات العالية من الفوسفور تثبط نشاط هذه الفطريات. • كن على علم أنه هناك بعض النباتات لا تكون علاقة تكافلية مع الميكروهيزا مثل الكرنب والكانولا والبروكلي.


 

البيئة الخضراء, الزراعة