إذا كنت تزرع حديقة خضراوات، أو حديقة زهور، أو مزرعة صغيرة، فسوف تدرك عاجلاً أم آجلاً أن النيتروجين هو الوقود لنمو النبات.عندما ينقص النيتروجين، تصفر النباتات، وتنمو ببطء، ويقل إنتاجها. والخبر السار هو أنك لستَ بحاجة دائمًا لاستخدام أكياس الأسمدة الكيميائية: فالعديد من الأنواع قادرة على امتصاص النيتروجين من الهواء أو نقله إلى أعماق التربة وتوفيره للجذور.
على مدى السنوات القليلة الماضية، تم إجراء قدر كبير من الأبحاث حول النباتات المثبتة للنيتروجين والأنواع المحسنة للتربةينطبق هذا على كلٍّ من الزراعة العضوية صغيرة النطاق والمزارع الكبيرة المرتبطة بالسياسة الزراعية المشتركة ومدفوعات التخضير المعروفة. علاوةً على ذلك، دُرست آثارها على النظم البيئية القاحلة، ودورها في التنوع البيولوجي، وكيفية استخدامها في دورات المحاصيل، والمحاصيل الغطائية، والأسمدة الخضراء. سنجمع كل هذه المعلومات في مقال واحد عملي وشامل لتتمكن من تحقيق أقصى استفادة منها على أرضك.
ماذا يعني أن يساهم النبات في تثبيت النيتروجين في التربة؟
عندما نتحدث عن النباتات التي "توفر النيتروجين"، فإننا لا نعني دائمًا نفس الآلية، ولكنها جميعًا تساعد في ضمان وجود زيادة النيتروجين المتاح للمحاصيل وتقليل الاعتماد على الأسمدةومن المستحسن التمييز بين عدة مجموعات حتى لا تختلط المفاهيم.
على جانب واحد هناك النباتات الكائنات الحية التكافلية المثبتة للنيتروجينالتي تشكل عقيدات على الجذور مع بكتيريا من جنس Rhizobium (وغيرها من النباتات المشابهة): البرسيم، والفول، والبازلاء، والعدس، والبرسيم الحجازي، والترمس، وفول الصويا، والفول السوداني، وغيرها. تعمل هذه البكتيريا على تحويل النيتروجين الجوي (N₂) إلى أشكال يمكن للنباتات استيعابها.
ثانياً لدينا النباتات غير تكافلية أو غير مرتبطة بأنواع أخرى من البكتيرياتساهم هذه الأشجار أيضًا في تثبيت التربة، ولكن دون ظهور أي عُقيدات ظاهرة. تشمل هذه المجموعة، على سبيل المثال، أنواعًا مثل ألدر، وكازورينا، وسيانوثوس، والتي تُستخدم على نطاق واسع في ترميم التربة وكحواجز حول المحاصيل.
وأخيرًا، هناك مجموعة من النباتات التي، على الرغم من أنها لا تثبت النيتروجين من الهواء بالطريقة الكلاسيكية، يقومون "بضخ" العناصر الغذائية من الطبقات العميقة أو إعادة تدوير النيتروجين والتي لولاها لضاعت، وذلك بفضل جذورها العميقة والكمية الكبيرة من الكتلة الحيوية التي تولدها (السمفيتون، اللفت، الفجل العلفي، الذرة الرفيعة، الشوفان، الخ).
الفوائد الرئيسية لاستخدام النباتات المثبتة للنيتروجين
التأثير الإيجابي الأول هو أن هذه الأنواع تسمح تحسين خصوبة التربة بخلاف العديد من الأسمدة المعدنية، لا تُخلّف عملية تثبيت النيتروجين بيولوجيًا أي تكاليف بيئية. إنها عملية طبيعية، تدعمها بكتيريا وفطريات التربة، تُثري التربة بـ"سماد" بطيء وثابت.
نقطة أخرى مثيرة للاهتمام للغاية هي أنها تسهل الحد من استخدام الأسمدة الكيماويةيُترجم هذا إلى توفير في التكاليف على المدى المتوسط، وتقليل خطر تلوث المياه الناتج عن تسرب النترات. وخصوصًا في المزارع المتخصصة، يُمكن أن يُحدث إدخال البقوليات في دورة الزراعة فرقًا كبيرًا في صافي الربح.
وتعتبر هذه النباتات أيضًا أداة أساسية في تناوب المحاصيل والزراعة العضويةبعد زراعة محصول يحتاج إلى كمية كبيرة من النيتروجين، مثل الحبوب الشتوية أو الذرة، يساعد إدخال البقوليات أو السماد الأخضر الغني بالكتلة الحيوية على استعادة التربة وإعداد الأرض للموسم التالي.
إذا نظرنا إلى ما هو أبعد من قطعة الأرض الفردية، فإن الأنواع التي تعمل على تثبيت التربة وتحسينها تساهم بشكل كبير في التنوع البيولوجي ومنع التعرية واستعادة التربة المتدهورةيتم استخدام العديد منها كغطاء نباتي يحمي السطح من المطر والشمس، ويثبت المنحدرات، ويوفر الظل والغذاء للحيوانات المفيدة.
أنواع النباتات المثبتة للنيتروجين ودورها في الحديقة
في حديقة الخضروات وفي الزراعة المكثفة نعمل عادةً مع فئتين رئيسيتين: البقوليات المثبتة للنيتروجين والأنواع غير البقولية التي تُساهم، مع ذلك، في تثبيت أو نقل هذا المغذي. ولكل مجموعة استخدامات وممارسات إدارة مختلفة.
ومن بين البقوليات الأكثر شيوعًا نجد تلك المعروفة بالفعل في أي مطبخ: الفاصوليا والعدس (والتي يمكن استخدامها كـ السماد السائل), البازلاء، الفول، الفاصوليا الحمراء، الحمص...يمكن لجميعها أن تعمل كمحصول للاستهلاك البشري أثناء العمل تحت الأرض مع البكتيريا التكافلية الخاصة بها.
وعلى مستوى آخر هناك البقوليات العلفية والمحاصيل الغطائيةمثل البرسيم الحجازي، والبرسيم الحجازي، والعنب البري، والسولا، والبقية، والحلبة، والترمس. ولا يقتصر دورها الرئيسي على إنتاج الحبوب للسوق، بل يتمثل في توليد كتلة حيوية وفيرة وإثراء التربة، بالإضافة إلى كونها مرعىً للماشية.
على جانب الأنواع غير البقولية ذات الصلة بتثبيت النيتروجين أو إعادة تدويره، هناك ألدر، كازورينا، سيانوثوس وأشجار رائدة أخرىبالإضافة إلى النباتات مثل الحنطة السوداء، أو نبات الهليون، أو الهندباء، والتي لوحظ أنها تثبت النيتروجين أو ترتبط بالكائنات الحية الدقيقة التي تفعل ذلك.
أمثلة على البقوليات التي تثري التربة
إذا كنا نتحدث عن النباتات التي تثبت النيتروجين تكافليًا، فالقائمة طويلة، ولكن هناك القليل منها. اللاعبين الرئيسيين الذين يستحقون التعرف عليهم جيدًا لأنها الأكثر استخدامًا ومعترف بها أيضًا في اللوائح مثل الدفع الأخضر.
ال الفول العريض (Vicia faba) إنها نباتات كلاسيكية في الحدائق الشتوية: فهي تتحمل البرد جيدًا، وتُنمّي جذورًا قوية وعميقة، وتُنتج كمية كبيرة من الكتلة الحيوية فوق الأرض. وهي تُعدّ محصولًا غذائيًا رائعًا، وفي الوقت نفسه، مُحسّنًا للتربة بفضل تثبيت النيتروجين.
الكثير البازلاء (Pisum sativum) وبينما تُقدم أنواع مختلفة من الفاصوليا حصادًا لذيذًا وفيرًا، فإن كنزها الحقيقي يكمن تحت الأرض، في العُقيدات التي تعج بالبكتيريا. عند اكتمال دورتها، إذا تُركت الجذور في التربة ودُمجت بقايا المحصول كسماد عضوي أو سماد أخضر، فإنها تُطلق جزءًا كبيرًا من النيتروجين المتراكم.
في المحاصيل المكثفة أو كعلف، الملكة هي البرسيم (ميديكاغو ساتيفا)ترتبط جذوره الطويلة جدًا بالفطريات والبكتيريا المثبتة للتربة، ويُنتج النبات كمية هائلة من المادة الخضراء. علاوة على ذلك، يحتوي على مادة ترياكونتانول، وهي مادة تعمل كمحفز للنمو في أنواع أخرى، لذا... منقوع البرسيم يمكن استخدامه كسماد حيوي محلي الصنع.
لا يجب أن ننسى دور البرسيم، العنبر، السولا، البيقة، الحلبة والترمستُستخدم هذه النباتات كغطاء أرضي حي في المروج وكروم العنب والبساتين وأنظمة الرعي الدوري. فهي تحمي التربة، وتوفر النيتروجين، وتوفر في الوقت نفسه غذاءً للملقحات والحشرات النافعة.
النباتات غير البقولية التي توفر أيضًا النيتروجين وتحسن التربة
على الرغم من أننا عادة ما نربط تثبيت النيتروجين بالبقوليات، إلا أن هناك الأنواع غير البقولية التي تقوم أيضًا بعمل مثير للإعجاب تحسين التربة، إما عن طريق تعبئة العناصر الغذائية من الطبقات العميقة، أو توليد كميات كبيرة من المواد العضوية، أو تثبيت النيتروجين بطريقة أقل شهرة.
ومن الأمثلة البارزة على ذلك الحنطة السوداء أو الحنطة السوداء (Fagopyrum esculentum)هذا النبات، مثله مثل الهندباء، يُسهم في تثبيت النيتروجين دون أن يكون من البقوليات. علاوة على ذلك، بذوره غنية بالعناصر الغذائية وتُعدّ غذاءً للإنسان، ما يجمع بين الفائدة الزراعية والاقتصادية.
El أرباع الحمل (ألبوم تشينوبوديوم) يتميز بنظام جذر قوي جدًا يسحب العناصر الغذائية إلى أعماق التربة، وقامة طويلة تحمي النباتات الأخرى من الرياح. يمكن تناول أوراقه كالسبانخ، وتُستخدم بذوره تقليديًا في الخبز. تحتوي جذوره على مادة الصابونين، لذا يمكن استخدامه كصابون طبيعي.
ومن بين محطات الكتلة الحيوية الكبيرة هي الذرة الرفيعة أو الذرة الغينية (Sorghum halepense)الشوفان والجاودار. جميعها تُكوّن شبكة من الجذور تُرخي التربة وتُهوّيها وتُشكّلها، وتُوفّر الكربون، وتترك غطاءً سميكًا يُطلق العناصر الغذائية، بما في ذلك بعض النيتروجين المُتراكم، أثناء تحللها.
هناك أنواع مثل السمفيتون (Symphytum officinale) تعمل هذه النباتات كمضخات للمغذيات: تمتد جذورها عميقًا وتسحب النيتروجين والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم وعناصر أخرى من المناطق التي لا تصل إليها معظم المحاصيل. يُعدّ التغطية بأوراقها من أكثر الممارسات قيمةً في البستنة العضوية.
النباتات المصاحبة التي تحمي وتجذب الحيوانات المفيدة وتساهم في الكتلة الحيوية
بالإضافة إلى تثبيت النيتروجين المباشر، تساعد العديد من النباتات المصاحبة على جعل التربة أكثر ثراءً بالعناصر الغذائية. أكثر خصوبة ومرونة بفضل كتلتها الحيوية وجذورها وتأثيرها على الحيوانات المفيدةيتم توزيعها بين المحاصيل الرئيسية أو السماح لها بالنمو بريًا على الهامش.
La لسان الثور (Borago officinalis) ونبات الآذريون (Calendula officinalis) حليفٌ رائعٌ في الحديقة: فهو يُنمّي جذورًا عميقة، ويُنتج أوراقًا وفيرة، ويجذب أعدادًا كبيرةً من الملقحات والحشرات النافعة الأخرى. كما أن لسان الثور له أوراقٌ صالحةٌ للأكل تُضفي قوامًا مميزًا على الحساء واليخنات، ويُستخدم الآذريون في صنع كريمات البشرة.
La الكبوسين (Tropaeolum majus) يغطي الأرض جيدًا بنموه الزاحف، ويحميها من التعرية، ويُنتج أزهارًا صالحة للأكل ذات نكهة لاذعة خفيفة. كما تجذب أزهاره الحشرات النافعة، مما يُخفف من وطأة الآفات على المحاصيل المجاورة.
تشمل الأنواع الأخرى المثيرة للاهتمام من "غطاء الأرض الحي" ما يلي: الرجلة (Portulaca oleracea)، وهي مقاومة جدًا للجفاف وصالحة للأكل نيئة، ونبات الكوزموس (Cosmos bipinnatus)، الذي يشكل سجادة حقيقية من الزهور التي تعمل كمأوى وغذاء للعديد من الحشرات المفيدة.
النباتات مثل عباد الشمس (Helianthus annuus) تلعب الأشجار دورًا مختلطًا: فهي توفر حاجزًا جيدًا للرياح، وتعمل كداعم لأنواع التسلق مثل البقوليات، وتساهم بكمية كبيرة من الكتلة الحيوية عند تقطيعها وإعادتها إلى التربة، بالإضافة إلى تزويدنا ببذور عباد الشمس الثمينة.
الجذور العميقة والأسمدة الخضراء وتفتيت التربة المضغوطة
مجموعة النباتات ذات القيمة العالية في أي نظام زراعي بيئي هي المجموعة التي تتكون من الأنواع ذات الجذور المحورية أو الجذور العميقة جدًا القادرة على كسر الطبقات المضغوطة، وتحسين تصريف التربة السطحية، وجلب العناصر الغذائية إلى المنطقة التي تستكشفها جذور المحاصيل.
El اللفت (Brassica rapa) وفجل العلف ممتاز لهذا الغرض: فهو يُنتج جذورًا سميكة تخترق التربة وتُفتتها طبيعيًا، بينما تُراكم النيتروجين الممتص من الطبقات السفلى. عند قطع المحصول ودمجه في التربة، يُطلق الكثير من هذا النيتروجين تدريجيًا.
La الخردل الأبيض (Sinapis alba) يُشكّل نباتًا كبيرًا بجذور قوية تُساعد أيضًا على تفكيك التربة المُتماسكة. تجذب أزهاره الصفراء الزاهية أعدادًا كبيرة من الحشرات النافعة، وهي سمة بالغة الأهمية لمكافحة الآفات البيئية.
ومن بين الحبوب، الجاودار (Secale cereale) يشتهر بقدرته على تكوين نشارة كثيفة تُفيد زراعة البقوليات لاحقًا. وفي الوقت نفسه، يُحسّن نظامه الجذري الليفي التربة ويُهوّيها ويمنع انجرافها. يؤدي الشوفان وظيفة مماثلة، مع ميزة إضافية تتمثل في كونه محصول علف ممتاز.
El ميليلوتوس (ميليلوتوس أوفيسيناليس) وتشكل نباتات البرسيم الأخرى ذات الزهور الصفراء أو البيضاء، بالإضافة إلى البقوليات المثبتة للنيتروجين، كتلة كبيرة فوق الأرض، وإذا استخدمت كسماد أخضر، فإنها تعيد كمية كبيرة من النيتروجين العضوي وغيره من العناصر الغذائية إلى التربة.
الأشجار المرتبطة بالبستان والتي تعمل على تثبيت النيتروجين أو نقله
لا يقتصر الأمر على النباتات العشبية فحسب، بل تتضمن العديد من تصاميم الحدائق والمزارع المتنوعة... الأشجار والشجيرات القادرة على تثبيت أو نقل النيتروجينالاستفادة من خشبها وظلها وأوراقها الممزقة كغطاء نباتي.
El ألدر (ألنوس كورداتا و ألدر المشترك) إنه مثال جيد: فقد تمت دراسة قدرته على الارتباط بالبكتيريا المثبتة للنيتروجين، ويُستخدم غالبًا في ترميم ضفاف الأنهار أو كحاجز للرياح، مع إثراء التربة بأوراق الشجر الغنية بالعناصر الغذائية.
وتشمل الأشجار الأخرى المرتبطة بتحسين التربة وتثبيت النيتروجين: شجرة الخروب، والسنط الكاذب، وشجرة الحرير، وشجرة يهوذاتنتج العديد منها أزهاراً عطرية، وتوفر مأوى للحياة البرية، وعندما يتم تقليمها، يمكن استخدام الفروع المقطعة كغطاء مغذي حول أشجار الفاكهة والمحاصيل الدائمة.
هذا المزيج من زراعة الأشجار والمحاصيل البستانية إنها تخلق أنظمة زراعية غابات صغيرة تجمع بين الظل والحماية من الرياح واستعادة التربة الفقيرة وإنتاج الغذاء للناس والحيوانات.
زراعة المحاصيل الخضراء وتثبيت النيتروجين
في إطار السياسة الزراعية المشتركة، ما يسمى الدفع الأخضر أو التخضير وهي مساعدة مالية تُمنح لكل هكتار، مرتبطة بحقوق الدفع الأساسية، بشرط أن تحترم المزرعة بعض الممارسات المفيدة للبيئة.
وتشمل هذه الممارسات تنويع المحاصيل حسب حجم المزرعةالحفاظ على المراعي الدائمة ووجود مناطق ذات أهمية بيئية، والتي تشمل الأراضي البور، والغطاء الأخضر، والمناطق الحرجية، والأهم من ذلك، قطع الأراضي المخصصة للمحاصيل المثبتة للنيتروجين.
لا يمكن اعتبار جميع الأنواع المثبتة للنيتروجين لأغراض التخضير: فقط تلك التي تم أخذها في الاعتبار هي التي تعتبر كذلك. مخصص للاستهلاك البشري أو الحيوانيوتشمل القائمة المحاصيل مثل الفول والحمص والعدس والبازلاء والفول العريض والترمس والخروب والبازلاء العشبية والبيقية والبيقية المريرة والحلبة والفول العريض والبرسيم الحجازي والسنديان والسولا والبرسيم وفول الصويا والفول السوداني.
لكي يتم حساب هذه المساحات بشكل صحيح، يجب أن تكون النباتات البقاء في الحقل على الأقل حتى بداية الإزهاروإذا زُرعت مختلطةً بأنواع أخرى غير مُثبِّتة للنيتروجين، يجب أن تُشكِّل نسبة المُثبِّت للنيتروجين أكثر من 50% من الخليط. علاوةً على ذلك، لا يُسمح بترك الأرض بورًا بعد زراعة محصول مُثبِّت للنيتروجين مباشرةً، وذلك لتجنب فقدان النيتروجين نتيجةً للرشح.
هناك متطلب رئيسي آخر وهو أنه عندما يتم إعلان قطعة أرض بها محاصيل مثبتة للنيتروجين كمنطقة خصبة، لا يمكن استخدام منتجات وقاية النبات من تجهيز الأرض للزراعة حتى الحصاد (أو طوال دورة الزراعة في المحاصيل المعمرة). يجب على المزارع الإقرار بذلك والالتزام به عند معالجة طلب الحصول على ترخيص الزراعة.
كيفية دمج هذه النباتات في الدورات الزراعية والمحاصيل الغطائية والأسمدة الخضراء
في الممارسة العملية، فإن أفضل طريقة لتسخير الإمكانات الكاملة لهذه الأنواع هي من خلال التنظيم السليم تناوب المحاصيل، ومخاليط المحاصيل التغطية، واستخدام الأسمدة الخضراء، اعتمادًا على مناخك ونوع التربة وأهداف الإنتاج.
تتمثل إحدى الاستراتيجيات الشائعة للغاية في زراعة البقوليات أو خليط من البقوليات والحبوب بعد المحاصيل التي تتطلب النيتروجين مثل الذرة أو القمح. في نهاية الدورة، يتم قص الغطاء وترك الكتلة الحيوية على الأرض، أو يتم دمجه بشكل طفيف، بحيث يكون النيتروجين الثابت متاحًا للمحصول التالي.
في مزارع الكروم وبساتين التوت وبساتين الفاكهة، يُستخدم البرسيم والبقية أو خليط منها كغطاء أرضي دائم. تتيح هذه المحاصيل التغطية تثبيت النيتروجين وحماية التربة وتسهيل مرور الآلاتكل ذلك في وقت واحد، مع التحكم في التآكل أيضًا.
في حدائق المنازل الصغيرة، يمكنك تجربة زراعة مجموعات من الزهور مثل الآذريون، واللسان، والكبوسين، والكوسموس، مع إضافة البقوليات والخضراوات الورقية أو القرعيات، التي تتطلب النيتروجين بشكل خاص. بهذه الطريقة، يتم إنشاء فسيفساء منتجة ومتوازنة للغاية مع مشاكل أقل مع الآفات والأمراض.
هناك تقنية أخرى مثيرة للاهتمام للغاية وهي استخدام السماد الأخضر خلال فترات الراحة: بدلاً من ترك الأرض عارية، يتم زراعة خليط من الفول، والبيقية، والشوفان، والجاودار، والخردل أو اللفت، ويتم حصادها قبل أن تنضج البذور وتترك لتجف على الأرض، ثم يتم دمجها أو الاحتفاظ بها كغطاء.
الظروف المثالية لتعظيم تثبيت النيتروجين
لكي تعمل النباتات المثبتة للتربة والمحسنة للتربة بكامل طاقتها، لا يكفي مجرد زرعها: بل من الضروري احترام ظروف معينة للتربة والمناخ والإدارة تُسهّل نمو البكتيريا والفطريات المُشاركة في هذه العملية. عمومًا، تزدهر هذه الأنواع في تربة جيدة التهوية، جيدة التصريف، ودرجة حموضة قريبة من المُتعادلة. أما التربة شديدة الحموضة أو المُدمَجة، فيجب تحسينها بالمواد العضوية، وإذا لزم الأمر، بالحجر الجيري.
تحتاج معظم النباتات التي تثبت جذورها إلى وفرة من ضوء الشمس ودرجات حرارة معتدلة إلى دافئة لإظهار كامل إمكاناتها. ومع ذلك، هناك أنواع مثل الفول أو بعض أنواع البرسيم تتحمل البرد جيدًا، ويمكن استخدامها في الشتاء لإضافة النيتروجين عندما لا تفكر المحاصيل الأخرى في الزراعة.
إدخال البكتيريا إلى التربة
في بعض البقوليات، وخاصة عند إدخالها في تربة لم تزرع فيها من قبل، فمن المستحسن إجراء التطعيم ببكتيريا محددة من جنس الريزوبيوميمكن لهذه الخطوة البسيطة مضاعفة كمية النيتروجين الثابت وضمان وجود العقيدات النشطة.
وأخيرًا، يُنصح بتجنب التسميد المفرط بالنيتروجين المعدني في قطع الأراضي التي تكون فيها الحاجة إلى تثبيت النيتروجين عالية، حيث إذا كان هناك الكثير من النيتروجين المتوفر في التربة، فإن النبات "يسترخي" ويتوقف عن استثمار الموارد. في شركائها الميكروبية، مما يقلل من تكوين العقيدات.
بشكل عام، تزدهر هذه الأنواع في التربة ذات البنية الجيدة والمواد العضوية؛ علاوة على ذلك، فإن تسهيل نمو الكائنات الدقيقة المفيدة - مثل بعض الفطريات والبكتيريا - يُحسّن تثبيت التربة. لمعرفة المزيد عن دور الفطريات المفيدة في التربة، راجع المعلومات حول فطريات التربة المفيدة.
من خلال الجمع بين المعرفة التقليدية للبستنة وما يخبرنا به العلم الحديث، يصبح من الواضح أن إن الاستثمار في النباتات التي تعمل على تثبيت أو تحريك النيتروجين هو رهان أكيدإنها تزيد من خصوبة التربة، وتقلل الاعتماد على المدخلات الخارجية، وتُحسّن التنوع البيولوجي، وهي مناسبة للحدائق العائلية الصغيرة والمزارع الكبيرة الخاضعة للمدفوعات الخضراء. ولعل دمجها بذكاء في دورات المحاصيل، والمحاصيل الغطائية، وأنظمة الزراعة الحراجية من أبسط الطرق وأكثرها فعالية لرعاية الأرض مع الاستمرار في الحصول على محاصيل وفيرة.