تثبيت النيتروجين في التربة

تجميد النيتروجين يشير إلى استهلاك النيتروجين الذائب أو غير العضوي المتاح في الكائنات الحية المجهرية في التربة. يكون النيتروجين المثبت غير متوافر للنباتات حتى تموت الكائنات الحية المجهرية وتمعدن موادها العضوية.

يحدث التثبيت إذا اندمجت بقايا النباتات ذات النسبة العالية من الكربون، والمنخفضة من النيتروجين في التربة. لا تسبب طبقات أو مهاد المواد العضوية على سطح التربة مشاكل خطيرة من جراء التثبيت، لأن الاتصال بين المواد العضوية والتربة محدود. في التربة، يكون الكربون في المادة العضوية غذاءً لبعض الكائنات الحية المجهرية في التربة، ولكن المواد العضوية الكربونية بدرجة عالية لا تحتوي على نيتروجين كافٍ لدعم نمو الكائنات الحية المجهرية. نتيجة لذلك، تستخدم الكائنات الحية المجهرية النيتروجين المعدني المتوافر في التربة لنموها. وحيث إن الكائنات الحية المجهرية تتكاثر في كافة أنحاء التربة أفضل بكثير من جذور النباتات، وتكون على اتصال وثيق مع النيتروجين في التربة أكثر من الجذور، يكون لدى هذه الكائنات المجهرية قدرة على الحصول على النيتروجين أفضل من النباتات.

من الممكن تجميد المواد المغذية الأخرى، وخصوصاً الفوسفور والكبريت، ولكن تثبيت النيتروجين هو الأكثر وضوحاً. المواد العضوية التي يمكن أن تتسبب بالتثبيت هي نشارة الخشب، والورق، ورقائق الخشب، ورقائق اللحاء، والقش، وأوراق الشجر، والإبر، وبقايا الحديقة الخشنة الميتة، وسيقان الذرة الناضجة، والبقايا النباتية الأخرى التي تكون منخفضة النيتروجين. عموماً، البقايا مع أقل من 1% من النيتروجين من وزنها يمكن أن تسبب التثبيت في التربة. لا يدمج العديد من المزارعين مخلفات المحاصيل التي تجاوزت كمية الكربون فيها النيتروجين بنسبة 35 إلى 1 (نسبة C:N ratio = 35:1)، ويتركون هذه المواد على سطح الأرض أو يزيلونها من الحقل. البقايا التي لديها نسب الكربون إلى النيتروجين أكبر بكثير من 35:1 ، على سبيل المثال، 100:1 ، ينبغي أن تخمر قبل أن تدمج في التربة. إذا كان يجب أن تدمج هذه المخلفات في التربة، لتفادي نقص النيتروجين في المحاصيل، يجب توفير نيتروجين إضافي كسماد لتعويض النيتروجين الذي سوف يثبت. ينبغي أن يضاف نحو 1 رطل من النيتروجين لكل 100 رطل من المخلفات التي يتم إدماجها مع نسب الكربون إلى نيتروجين أكبر من 35:1 . ترد في الجدول التالي نسب الكربون إلى النيتروجين لبعض المواد العضوية الشائعة.

جدول نسب الكربون إلى النيتروجين للمواد العضوية

إذا أُدمجت رقائق الخشب أو نشارة الخشب في التربة، سيحدث تثبيت النيتروجين خلال 3 أو 4 سنوات بعد الإدماج. نشارة الخشب ستعطي تثبيتاً فعلياً أكثر من رقائق الخشب، لأن نشارة الخشب تتجزأ بشكل أنعم. تسبب الورق تثبيتاً مكثفاً، ولكن أثره سيكون لمدة أقصر من مدة نشارة الخشب لأن الورق سوف يتحلل بسرعة أكبر من نشارة الخشب. آثار التثبيت الناتجة من القش ومخلفات المحاصيل الخشنة الأخرى سوف تستمر لنحو سنة. بعض المواد، على الرغم من أن لديها نسب الكربون إلى النيتروجين كبيرة ، لن تسبب التثبيت. هذه المواد هي تلك المستقرة والمقاومة للتسوس [للتحلل]. لا يؤدي البلاستيك للتثبيت بسبب مقاومته للهجوم الجرثومي. خث الطحالب لن يحفز التثبيت، لأن خث الطحالب هو النموذج المستقر للمواد العضوية، الذي سيصبح أكثر المواد الإنشائية (اللجنين) المتبقية بعد إزالة المواد المتجزئة بسهولة من خلال العمل الميكروبي. يمكن إضافة خث الطحالب إلى وسائل الزراعة وتربة الحديقة من دون مخاطر تثبيت النيتروجين.

المواد العضوية التي تحتوي على نسب الكربون إلى النيتروجين أكبر قليلاً من 35:1 ستنشط التثبيت في البداية، ولكن بما أن النسب تقل بتعفن المواد العضوية، ستفرز هذه المواد النيتروجين بالتمعدن. ومع ذلك، بما أن فترة التثبيت قد تحدث عندما تحتاج المحاصيل الناشئة للتغذية بالنيتروجين، ينبغي على المزارعين أن يطبقوا النيتروجين للتعويض عن التثبيت. إذا تم تطبيق المادة العضوية من 6 إلى 8

أسابيع قبل زراعة المحصول، وإذا سمح الطقس بتعفن المواد العضوية في التربة، قد يكون المزارع قادراً على تجنب استخدام النيتروجين، أو استخدام التطبيقات الخفيفة فقط من النيتروجين مع مواد بنسبة الكربون إلى النيتروجين أقل من 100.

يمكن إضافة المواد العضوية بنسبة C:N 20:1 إلى 35:1 من دون الأسمدة النيتروجينية المكملة، مع انتظار أسبوع أو أسبوعين فقط بين تطبيق المواد والزراعة. هذا الانتظار لأسبوع أو أسبوعين مرغوب فيه، كما أنه يسمح ببعض الاستقرار للمواد العضوية في التربة قبل الزراعة ويبدد مشاكل أمراض التعفن وسُمية الأمونيا أو غيرها من المواد العضوية قبل زراعة المحاصيل. المواد العضوية بنسبٍ محدودة جداً، مثل تلك الأقل من 10:1 إلى 15:1 ، هي مواد من مستوى الأسمدة، وينبغي أن تعامل على هذا النحو، وليس كمواد لزيادة محتوى المواد العضوية في التربة. ينصح بانتظار أسبوع أو أسبوعين بين تطبيق الأسمدة العضوية والزراعة مع المواد العضوية ذات نسب C:N قليلة. التمعدن السريع المباشر بعد تطبيق هذه المواد قد يرفع مستويات الأمونيوم في التربة ويضر بالبذور والشتلات. بعد أسبوعين، يكون معظم الأمونيوم قد يتأكسد إلى نترات. كذلك، كما هو الحال مع روث الأسمدة ووجبات البذور، سوف تتحفز أمراض تعفن النبات بإضافات المواد العضوية. الكائنات الحية التي تسبب تعفن روث السماد أو وجبات البذور سوف تسبب تعفن جذور النباتات والبذور وكذلك الأسمدة العضوية. تأخير أسبوع أو أسبوعين بين التخمير والزراعة يسمح للمجموعات المنتشرة من الكائنات الحية المجهرية بالموت والانخفاض إلى مستويات غير مؤذية.