الكالسيوم ودورة في النبات

وظيفته

إن تجارب ساكس وكنوب في الستينات تبرهن أهمية الكالسيوم. أغلب الكالسيوم في النبتة موجود في الغشاء المشطي (Pectin) الذي هو البولي سكاريد ( Polysaccharide ) (سكر معقد) يضع بين خلايا الجدران (الشكل 1 ). بمعنى ما، إن الغشاء المشطي هو عامل رابط بين الخلايا. نمو الخلايا يتطلب تركيب الغشاء المشطي الذي يحيط بالخلايا النامية. ومن دون تركيب كافٍ للغشاء المشطي قد تبتعد الخلايا المتمددة متمزقة عن الخلايا الأخرى، مما يسبب موت بعض الخلايا. للكالسيوم أيضاً دور في انقسام الخلية، وهو ضروري لانقسام النواة ( Mitosis ) لتكوين نواتين ولتكوين صفيحة تقسِم الخلية إلى اثنتين. النباتات التي ينقصها الكالسيوم يكون لديها خلايا بنواة أو بنواتين أو من دون نواة. بالتالي يكون انقسام الكروموزوم غير طبيعي. وبعض هذه الخلايا قد تموت.

للكالسيوم وظائفه في انتقال المواد في النباتات. فهو ينظم نفاذية الأغشية الخلوية. وقد تصبح الخلايا التي ينقصها البوتاسيوم مسربة وتفقد انتقائيتها في مراكمة الأيونات. وقد يكون للكالسيوم دور في تنظيم حموضة الخلية، وقد يكون بمنزلة معارض للأيونات الموجبة الأخرى. وتزيد الحاجة لتركيز الكالسيوم خصوصاً إذا كان البوتاسيوم والمغنيسيوم والصوديوم موجودة بكثرة في محلول المغذيات أو في محلول التربة. كما أن البوتاسيوم ضروري في عملية عقد جذور البقوليات والخضار.

شكل (1) رسم مجموعة خلايا لنبتة تظهر الغشاء المشطي بين الخلايا.

أعراض نقص الكالسيوم في النباتات

إن معرفة أعراض نقص الكالسيوم هي شرط مسبق لفهم تأثير الكالسيوم في نمو النبتة ونوعيتها. والكالسيوم هو عنصر غير متحرك في النباتات. يسمى العنصر «غير متحرك » عندما لا ينتقل من جزء معين من الفسيلة إلى جزء آخر منها عبر اللحاء. فالكالسيوم الذي يدخل الأنسجة أثناء فترة النمو المبكرة للنبتة لا ينتقل إلى أنسجة الفتية أو الفاكهة حتى ولو كان تموين الكالسيوم مستنزفاً من التربة.

أما النيتروجين، والفوسفور، والبوتاسيوم فهي عناصر غذائية متحركة تنتقل من الأوراق القديمة إلى الأوراق الجديدة، والأزهار، والفاكهة كعملية طبيعية في نمو النبتة، وخصوصاً إذا كانت هذه العناصر الغذائية مستنزفة من التربة. تظهر أعراض نقص هذه العناصر أولا على الأوراق القديمة.

تبدأ علامات نقص الكالسيوم في نقاط النمو وحول الأوراق الفتية. تظهر هذه العلامات في البداية على شكل بقع ميتة على شفرات الأوراق. نقاط النمو والأوراق الفتية تسبب بقع موت متنقلة من الأطراف الأعلى نحو الأسفل. وسوف تتقدم هذه الأعراض إلى أسفل النبتة حتى يتم الوصول إلى الأوراق التي اكتمل عددها كلياً.

إذا كانت الأوراق غير متحددة لا تكون حاجتها لكالسيوم إضافي ملحة، كحاجة الأوراق الشابة؛ من هنا قد لا تظهر الأعراض على هذه الأوراق. أوراق الذرة الجديدة وغيرها من الأعشاب قد تفشل في التفتح، فتظهر كأنها متلاصقة ببعضها. أما الأوراق الأقدم في النباتات فقد يكون لديها كالسيوم كافٍ ولا تظهر عليها علامات التعب، لكنها لا تتمكن من إعطاء الكالسيوم الذي تحتاجه للأوراق الجديدة بسبب ثبات الكالسيوم.

إن سبب عدم تحرك الكالسيوم يعود لكونه مودعاً في مركبات غير قابلة للذوبان في البروتوبلازما ( Protoplasm ) وقد يكون مترسباً كفوسفات الكالسيوم والأكسالات ( Oxalate ). البوتاسيوم الموجود بين جدران الغشاء المشطي هو غير متحرك أيضاً. والأعراض الورقية كتلك التي تم وصفها في السابق نادرة في المحاصيل التي تنمو في الحقول، لكن الكثير من الفوضى الغذائية المرتبطة بجمود الكالسيوم في النباتات تظهر على نحو عام في الفاكهة والمحاصيل النباتية وهي موضع نقاش في جزء تأثيرات الكالسيوم في نمو النبتة ونوعيتها.

تأثير الكالسيوم في نمو النبتة ونوعيتها

يظهر نقص الكالسيوم بشكل شائع في التربة الحمضية والرملية والتربة الكثيرة الرشح، حيث تم استنزاف الكالسيوم إلى مستويات منخفضة بعمليات بيئية. كذلك يظهر نقص الكالسيوم في التربة الجافة. في هذه الحالة، لا يتوفر الماء بشكل كافٍ لذوبان الكالسيوم ولامتصاصه وانتقاله في النباتات. فالكالسيوم يتوزع بين النباتات مع دفق المياه. وإذا لم تصل كميات كافية من الماء نحو النسيج أو عضو يمكن أن يتطور نقصُ الكالسيوم. يمكن لهذا النقص أن يظهر أيضاً في التربة التي تم تسميدها بشدة بأسمدة الأمونيوم والبوتاسيوم. يقوم البوتاسيوم والأمونيوم بوقف امتصاص الكالسيوم في النباتات. وقد يظهر النقص أيضاً إذا كان تركيز الكالسيوم في التربة قليلاً. كثيراً ما يسبب نقص الكالسيوم اضطرابات في العديد من المحاصيل البستانية والزراعية ويجعل المنتجات غير مرغوبة للتسويق وللاستهلاك.

اضطرابات نقاط النمو

إن الاحتراق الداخلي للأطراف في الملفوف والخس والقرنبيط سببه نقص الكالسيوم (الشكل 2 ). وتظهر الأوراق الخارجية لهذه الخضروات سليمة لأنها الأقدم في الرؤوس. عندما يتم قطع الرأس طولياً عبر القلب يظهر اللون البني على أطراف الأوراق الجديدة. يقلل هذا الاحتراق من قيمة المحاصيل. ويعبر هذا الاحتراق للأطراف في أوراق الخس المتفتحة عن نقص الكالسيوم. مع تطور هذا الاضطراب، لا تتلقى الأوراق الجديدة الكالسيوم الكافي من التربة. في هذه الحالة، قد تكون التربة قليلة الكالسيوم أو أنه قد يتعذر وصوله للأوراق الجديدة مع توجيهه بدلا من ذلك إلى الأوراق القديمة والكبيرة. قلب الكرفس الأسود هو مظهر مشابه لمشكلة احتراق الأطراف الداخلي، هنا، يصبح قلب الكرفس الجيد أسود بموت نقاط النمو وموت الأوراق الجديدة التي تشكل القلب.

مشاكل الإثمار

إن تعفن طرف البرعم هو تعبير عن نقص البوتاسيوم في البندورة والباذنجان والفلفل والبطيخ (الشكل 2 ). وطرف البرعم هو جزء الفاكهة المقابل لنقطة اتصال الفاكهة بالجذع. تعفن هذا الجزء هو عبارة عن نسيج جلدي ميت وقاسٍ. والتعفن الثانوي للأجزاء الضعيفة لا يظهر عادةً مع تعفن طرف البرعم، لكن هذه الفاكهة لا تملك قيمة في السوق وقد تنضج بقياسات صغيرة جداً. وأجزاء الفاكهة الخالية من الشوائب يكون لها مذاق سيئ.

يمكن منع تعفن طرف البرعم أحياناً بتأمين ظروف ري جيدة أثناء إثمار المحاصيل. فالماء ضروري كي يذوب الكالسيوم ويتم امتصاصه من قبل النبتة. لا يتحرك الكالسيوم إلى داخل النبتة بدفق الماء، ولكنه ينتقل نحو الأعلى في النباتات عبر تدفق المياه، وفي التربة الجافة يدخل الكالسيوم إلى النباتات بشكل غير كافٍ ويتوزع على الفاكهة لمنع تطور تعفن طرف البرعم. وللفاكهة وتيرة منخفضة للتعرق (Transpiration)، لذلك تكون حركة الماء والكالسيوم نحو الفاكهة محدودة، وخصوصاً في التربة الجافة. كذلك في التربة الجافة، يتم نقل البوتاسيوم وغيره من الأيونات الموجبة من الأملاح الأكثر ذوباناً من مركبات الكالسيوم نحو أعلى النبتة وتفضيلها عن مركبات الكالسيوم، بهذه الطريقة يتم منع امتصاص النباتات للكالسيوم.

الشكل 2 بعض الخلل في إنتاج المحاصيل بسبب نقص الكالسيوم.

تظهر تعفّنات طرف البرعم غالباً في النباتات المزروعة في المادة الوسيطة التي أساسها الوحل، والتي تستخدم في إنتاج مشاتل الدفيئة (Greenhouses). هذه المادة الوسيطة ينقصها الكالسيوم، ويجب الانتباه لتأمين الكالسيوم بالتخمير. يتم تطبيق نترات الكالسيوم (غير العضوي) على التربة أو التربة الوسيطة حيث تُظهر النباتات تعفن طرف البرعم. ويقوم التخمير بوقاية الفاكهة الفتية الخالية من الشوائب ويمنع تطور عملية التعفن، ولكن الفاكهة التي ظهر عليها الخلل لا يمكن إصلاحها. ويساعد تكليس التربة أو التربة الوسيطة عند زراعة المحاصيل على منع ظهور هذه الاضطرابات.

التجويف المر في التفاح هو مرض غير جرثومي (Nonpathogenic) ناتج من نقص البوتاسيوم (الشكل 2). في هذه الحالة، تنمو تجويفات صغيرة وعميقة في قشرة التفاح مع مذاق مر. كما أن اضطرابات أخرى قد تظهر أثناء التخزين تقصر بشدة عمر تخزين التفاح، تكون ناتجة من نقص الكالسيوم في الفاكهة. إن الانهيار الداخلي ومظاهر ندرة المياه يقال إن سببه عدم كفاية الكالسيوم في الفواكه. وغالباً ما يتم منع هذه الاضطرابات بغمس الفاكهة في طين كلوريد الكالسيوم لزيادة تركيز الكالسيوم في الفاكهة.

إثمار الفستق يتطلب الكالسيوم. تكون أزهار الفستق فوق التربة. تنتمي الأزهار بعد التلقيح عضواً يسمى المشجب ( Peg ) أو قلب مدقة الزهرة Gynophore)). ينقب المشجب في الأرض فيتشكل الفستق في التربة. لكن المشجب لا ينمو في التربة التي ينقصها الكالسيوم، وبالنتيجة لا يتم إنتاج الفستق.

مشاكل الجذور

تكون أغصان الجذور الأغصان التي ينقصها الكالسيوم واهنة وقصيرة. وتجويف الجزر (الشكل 2) هو خلل قد يظهر على الجذور التي تنمو عدا ذلك بشكل طبيعي. يظهر هذا الخلل على شكل جروح عميقة سوداء في جذور الجزر والجزر الأبيض. وهي تظهر بسبب عدم توازن التخمير بالبوتاسيوم أو مع الأمونيوم بالنسبة لتزويد التربة بالكالسيوم. يتوقع أن تشجع التطبيقات الثقيلة لأسمدة المزرعة الطازجة، على تكوين بقعات التجويف في التربة ذات مستويات كالسيوم هامشية وضئيلة. يمنع البوتاسيوم أو الأمونيوم في الأسمدة امتصاص الكالسيوم من قِبل الجزر حتى الوصول لدرجة النقص.

آثار تركيزات الكالسيوم العالية في التربة

إن لتركيزات الكالسيوم المرتفعة تأثيرات مباشرة محدودة في نمو النبتة. إذا كان هناك أي من عوارض السمية مرتبطة بزيادة الكالسيوم في التربة أو في محلولها فهي قليلة. ترتبط المشاكل عادة بالأيونات السلبية المصاحبة. إن مستويات الكالسيوم المرتفعة بالتزامن مع النترات والكلوريد قد تظهر مشاكل مؤقتة حتى تتم تصفية هذه الأيونات من التربة. وقد ترتبط هذه المشاكل مع التملح الناتج من تركيز عال للأيونات في المحلول. الكالسيوم مع السولفات نادراً ما يُظهر المشاكل، لأن كبريتات الكالسيوم قابلة للذوبان باعتدال. للكبريتات أيضاً سمية منخفضة. التربة ذات كربونات الكالسيوم الحرة قد يكون لها نسبة قلوية لمؤشر الحموضة تحد من توفر العناصر الثانوية والفوسفور. من المحتمل، ولكن نادراً، أن يمنع التركيز العالي للكالسيوم القابل للذوبان امتصاص البوتاسيوم أو المغنيسيوم من قبل النبتات في التربة حيث يكون توفر البوتاسيوم والمغنيسيوم هامشياً في تغذية النبتة.

إن حيز التوفر الطبيعي للكالسيوم في أول 6 بوصات من فدان التربة غير الكلسية، هو من 1000 إلى 8000 رطل في المناطق الرطبة. والتربة ذات التركيبة الناعمة يكون لديها كالسيوم أكثر من التربة ذات التركيبة الخشنة.

مع أن الكالسيوم محبوس بشدة، ويكون هو الشحنة الموجبة الغالبة على تركيبة التربة، فهو يرشح من التربة في المناطق الرطبة فيكون الشحنة الموجبة المنتشرة في أنابيب مياه الصرف الصحي والجداول. الطبقات السطحية للتربة لديها كالسيوم أقل من الطبقات العميقة. في المناطق الجافة، قد يتخطى الكالسيوم في تربة السطح ال 20.000 رطل في الفدان وخصوصاً على شكل كبريتات الكالسيوم وكربونات الكالسيوم والبيكربونات.

إن طاقة تبادل الكاتيونات في التربة ينبغي أن تكون محكومة بالكالسيوم لخصوبة جيدة. نحو 80 % من مواقع التبادل المشبعة بالكالسيوم هي ذات قيمة جيدة. نحو 15 % من طاقة التبادل ينبغي أن تثبت بالمغنيسيوم، ونحو ال 5% من طاقة التبادل تثبت بالبوتاسيوم.

إزالة الكالسيوم من قبل النباتات

تزيل النباتات من 30 إلى 50 رطلاً من الكالسيوم في الفدان خلال السنة. كلما كان إنتاج المحصول أكثر كان الكالسيوم المستهلك أكثر.

تركيز الكالسيوم في الأسمدة

عموماً، لا يقوم المزارع بجهود مقصودة لتطبيق أسمدة الكالسيوم. وعموماً، يتم تلبية متطلبات النبات للكالسيوم من خلال تطبيق مواد لتزويد التربة بالنيتروجين والفوسفور ولتنظيم حموضة التربة. مع ذلك، فإن المزارعين التقليديين، الذين يستعملون أسمدة مركزة قابلة لذوبان لتوفير النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم، وخصوصاً إذا كانت الأسمدة مطبقة على شكل سوائل، قد يقومون بأعمال محددة للتأكد من أن التربة توفر الكالسيوم الكافي. بعض المواد التي توفر الكالسيوم تظهر في الجدول التالي. تختلف محتويات الكالسيوم بحسب مصدر ونقاوة، ورطوبة هذه المواد.

إن الكلس المطحون بدقة المضاف إلى التربة، وغيره من أنواع الكلس،

لإصلاح حموضتها يوفر كميات كالسيوم كافية للمحاصيل شرط أن لا تكون

هنالك عوامل أخرى مقيدة، مثل توفير الماء.

جدول يبين كثافة الكالسيوم في الكلس، ومحسنات التربة والأسمدة

يضاف الجبس الى التربة ذات التركيبة الناعمة لتحسين تركيبتها. يسمى الجبس محسناً للتربة بدلاً من تسميته سماداً، لأنه يستعمل لتحسين تركيبة التربة لا لتأمين الكالسيوم. إن الطين، حيث الكالسيوم هو الشحنة الموجبة المسيطرة داخل مواقع تبادل الكاتيونات، يشكل تركيبة مجمعة، تحسن هيكلية التربة الناعمة النسيج. يضيف الجبسُ الكالسيوم إلى للتربة حيث تتم تحسينات هيكلية من دون رفع درجة الحموضة pH . ويمكن أن يكون الجبس مصدر كالسيوم للنباتات التي تنمو في التربة التي لا تحتاج للتكليس، أو حيث يكون التكليس غير مرغوب به، وقد يستعمل كسماد للكالسيوم بغض النظر عن حموضة التربة.

إن المحاصيل المسمدة بالعظام أو السوبرفوسفات، لتأمين الفوسفور، سوف تحصل على كالسيوم كافٍ. لكن إتاحة الكالسيوم من صخور الفوسفات هي محدودة بسبب قابليتها المنخفضة للذوبان، وبدون القيام بالممارسات لتحسين إتاحة الفوسفور من صخور الفوسفات، يمكن للكالسيوم أن يؤمن بشكل غير كافٍ. بقايا النباتات الخضراء والسماد العضوي وأسمدة المزرعة المطبقة بكميات تؤمن متطلبات النيتروجين للمحاصيل، تؤمن كذلك كالسيوم كافياً أيضاً. إن الفاكهة والبذور لديها كالسيوم قليل، 0.1 % أو أقل، ولا تعتبر مناسبة كأسمدة تحتوي الكالسيوم بسبب الحاجة للكميات الكبيرة من هذه المواد التي تطبق لتأمين كالسيوم كافٍ لتغذية النبتة.