خصوبة التربة هو مصطلح واسع يشير إلى قدرة التربة على تزويد المحاصيل بالمواد الغذائية. تتأثر قدرة التربة على التزويد بالمواد الغذائية بكمية هذه المواد في التربة، وهي محكومة أيضاً بالعديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية الأخرى. تشير خصوبة التربة في بعض الأحيان إلى نوعية أو صحة التربة. وقد استُخدمت هذه المعاني لتوجيه الانتباه إلى حقيقة أن خصوبة التربة لا ترتبط بالعوامل الكيميائية للتربة فقط ولكن تحكمها العوامل الفيزيائية والبيولوجية أيضاً. تشير العوامل الكيميائية لخصوبة التربة إلى الإمداد بالمواد الغذائية النباتية في التربة نسبةً إلى إجمالي الإمداد وإلى مجموع كميات الإمدادات المتوافرة لتغذية النباتات. حموضة التربة هي أحد العوامل الكيميائية لخصوبة التربة. تؤثر حموضة التربة في قابلية الذوبان أو توافر المواد الغذائية النباتية والعناصر الكيميائية الأخرى التي تؤثر في قدرة النباتات على النمو في التربة. تشمل العوامل الفيزيائية لخصوبة التربة عدة خواص مثل عمق التربة والقدرة على الاحتفاظ بالمياه، والبزل، والتهوية، والحراثة، ودرجة الحرارة، والقدرة على الاحتفاظ بالمواد الغذائية. تشمل العوامل البيولوجية أيضاً عدة خواص، منها وجود الكائنات الحية الضارة مثل أمراض النباتات، والأعشاب، والحشرات، ووجود الكائنات الحية المفيدة مثل الكائنات المجهرية التي تنفذ تمعدن (Mineralization) المواد العضوية ونترجة (Nitrification) الأمونيوم (Ammonium) وتعيش في تكافل مع النباتات. العوامل الفيزيائية، والكيميائية، والبيولوجية مترابطة في ما بينها، وفي بعض الأحيان من الصعب وضع خاصية من خواص التربة في إحدى هذه الفئات. خصوبة التربة هي تكامل هذه العوامل جميعها.
التغذية النباتية هي دراسة الامتصاص للمواد الغذائية، ونقلها، ووظيفتها في النباتات. المواد الغذائية النباتية معروفة أيضاً كعناصر أساسية. هذه هي العناصر الكيميائية الضرورية لنمو النبات. يجب أن يتم توفيرها سواء كان هذا النظام عضوياً أم خلاف ذلك. لكي يعتبر عنصرٌ كيميائيٌ ما من الموادِ الغذائية النباتية، يجب أن تتحقق فيه عدة معايير: (1) يجب أن يكون العنصر المطلوب ضرورياً للنباتات لإكمال دورة حياتها. كل عنصر له تأثير مباشر في نمو النبات أو الأيض. نقص عنصر أساسي يؤدي إلى نمو غير طبيعي أو الوفاة المبكرة للنباتات. (2) الحاجة إلى هذه العناصر هو عام بين النباتات؛ فالنباتات جميعها، لا مجرد أمثلة قليلة، بحاجة لهذه العناصر. إذا كانت بعض النباتات تتطلب عنصراً، والبعض الآخر لا تتطلبه، لا يعتبر العنصر من المواد الغذائية ولكن يعتبر عنصراً مفيداً. ( 3) لا يوجد عنصر آخر ممكن أن يكون بديلاً كاملاً لعنصر أساسي. الاستعاضة الجزئية قد تحدث بين بعض العناصر، ولكن لكل غذاء نباتي دور لا يمكن لأي عنصر آخر أن يؤدّيه. اليوم، تعتبر 17 من العناصر الكيميائية (الجدول 1) ضرورية للنباتات. من هذه العناصر ثلاثة - الكربون، الهيدروجين، والأكسجين - هي التي يتم الحصول عليها من الهواء. أربعة عشر مستمدة من التربة. الحاجة لكل عنصر أساسي هو مطلق، بغض النظر عن المصدر أو الكمية المطلوبة. ومن ثم لا توجد أغذية أكثر أهمية من أغذية أخرى، لأن كل واحد منها مطلوب قطعياً لنمو النباتات والأيض.
اثنان وتسعون عنصراً طبيعياً موجودون في الجدول الدوري [الكيميائي] (Periodic Table) يعتقدُ بعض الناس أن كل عنصر من هذه العناصر أساسي للحياة النباتية، ويقولون إنه يجب أن يتم توفير كل العناصر الطبيعية لنمو النباتات. يدعم هذا المفهوم التوصية بأن غبار الصخور مطلوب في التغذية النباتية لضمان الكفاية من كل العناصر الطبيعية. ومع ذلك، حتى لو كان العنصر يحفز نمو النباتات ولكن لا يوافق المعايير الجوهرية المذكورة أعلاه، لا يكون العنصر ضرورياً لكن هو عنصر مفيد. لا يعد تراكم عنصر ما في النباتات معياراً للكفاءة أو للمنفعة، إذ إن النباتات سوف تمتص أي عنصر في المحلول ولا تميز إطلاقاً بين العناصر الأساسية وأي عنصر آخر.
قائمة العناصر الأساسية ليست ثابتةَ، وقد تتوسع في المستقبل مع تحسن تقنيات الأبحاث لاستخراج العناصر من البيئة التي تزرع فيها النباتات. تم تطوير الزراعة المائية (Hydroponics) كأداة للبحث في منتصف القرن الثامن عشر للسماح بزراعة النباتات في أماكن تضاف فيها المواد الغذائية ولكن يستبعد منها عنصر قيد الدراسة أيضاً. سرعان ما أدى هذا الإجراء إلى إضافة النيتروجين(Nitrogen)، والفوسفور (Phosphorus) ، والبوتاسيوم (Potassium)، والكالسيوم ( Calcium)، والمغنيسيوم (Magnesium)، الكبريت (Sulfur)، والحديد ( Iron ) إلى قائمة العناصر الأساسية. الكربون (Carbon)، والهيدروجين (Hydrogen)، والأكسجين (Oxygen) حددت في وقت سابق، قبل تطوير الزراعة المائية، كعناصر أساسية، مع هذه العناصر التي تم تحديدها كمكونات للمياه أو المواد العضوية. تحسنت تقنيات البحوث المتعلقة بالمواد الغذائية النباتية في العشرينات من القرن الماضي، والعديد من العناصر الأخرى أضيفت إلى القائمة. تمت إضافة الموليبدنوم (Molybdenum) في عام 1939 ، وتمت إضافة الكلور (Chlorine) في عام 1954 . العنصر الأخير المقبول كعنصر أساسي هو النيكل (Nickel) في عام 1987. من الممكن أن تقبل في المستقبل عناصر إضافية كعناصر أساسية، بما في ذلك بعض العناصر المفيدة.
لا أهمية لمادّة غذائية على أخرى، ولكن العناصر غير مطلوبة بنفس الكميات من النباتات. بسبب الاختلافات في كميات الطلب، تنقسم العناصر إلى فئات من المواد الغذائية الكبيرة والمواد الغذائية الدقيقة (الجدول 1). على أساس الوزن الجاف، تكون تركيزات المواد الغذائية الكبيرة في النباتات من حوالي 0.3 % إلى 5% أو أعلى، تبعاً لجزء ونوع النبات قيد النظر.
تركيزات العناصر الغذائية المذكورة (الجدول 1) هي توجيهات فقط، وتركيزات العناصر الغذائية في النباتات يمكن أن تختلف إلى حد كبير عن تلك المدرجة تبعاً لجزء النبات، وسن النبات، وخصوبة التربة، والعديد من العوامل الأخرى. النيتروجين هو عادة العنصر الأكثر وفرة للنباتات من بين العناصر المستمدة من التربة، يليه البوتاسيوم (K)، والكالسيوم (Ca)، والمغنيسيوم، (Mg) والفوسفور (P) ، والكبريت (S) بهذا الترتيب العام غير المطلق. العناصر الغذائية الدقيقة هي مكونات ثانوية على أساس تحليلي، تتراوح بين واحد إلى عدة مئات من الأجزاء لكل مليون من الوزن الجاف للنبات. للمقارنة بين تركيزات العناصر الغذائية الكبيرة والعناصر الغذائية الدقيقة، 10 % هي 10،000 جزء لكل مليون.
العناصر الغذائية الدقيقة هي حيوية لنمو وتطور النباتات، وهي بنفس أهمية العناصر الغذائية الكبيرة في مجال الصحة النباتية. وقد يكون من التكرار الإشارة إلى المواد الغذائية كمواد غذائية أساسية، بما أن العناصر الغذائية جميعها أساسية بالمبدأ.
تحفز بعض العناصر المفيدة نمو النبات. هذه العناصر لا تفي هذه العناصر بمتطلبات الكفاءة جميعها، أي أنه لم يتبين أنها مطلوبة من جميع النباتات؛ أو لم يثبت لها أي أدوار أيضية مختلفة؛ أو أن الطلب عليها ليس مطلقاً. الصوديوم والسيليكون والسيلينيوم والكوبالت، وربما، الألمنيوم، والفاناديوم، وغيرها، هي عناصر مفيدة.
الأسمدة
لا تملك معظم أنواع التربة قدرةً غير محدودة لتوفير العناصر الأساسية للمحاصيل. الأسمدة هي المواد التي تستخدم لحمل العناصر الغذائية النباتية إلى التربة. في نحو 70 % من الحالات، يتم تسجيل زيادات في غلة المحاصيل بعد أن يتم تسميد التربة بالنيتروجين. وفي 40 % إلى 50 % في المئة من الحالات، تحدث زيادة الغلة بعد أن يتم تسميد التربة بالفوسفور والبوتاسيوم. هذه الترددات لزيادة غلة المحاصيل عالية بما يكفي ليقوم المزارعون في معظم الأوقات، بإضافة أسمدة النيتروجين، والفوسفور، والبوتاسيوم إلى أراضيهم. يستخدم المزارعون الأسمدة التي تحتوي على الكالسيوم، والمغنيسيوم، أو الكبريت لتخصيب التربة في المناطق التي تعاني من نقص لهذه العناصر، ولكن هذا النقص لا يتكرر كالنيتروجين، والفوسفور، والبوتاسيوم. أوجه النقص في العناصر الغذائية الدقيقة أندر بكثير من تلك ذات العناصر الغذائية الكبيرة، وتطبيقات محددة من الأسمدة للعناصر الغذائية الدقيقة ليست من الممارسات الشائعة. لا تعطى العناصر المفيدة، مثل السيليكون، والكوبالت، والصوديوم، والسيلينيوم، للمحاصيل أو التربة ولا يتم اختبار وجودها في معظم الحالات من الزراعة والبستنة. العناصر المفيدة موجودة في كل مكان في البيئة.
من المحتمل أن تكون التربة الرملية، والحمضية، أو التي ترشح فقيرة في العناصر الأساسية جميعها. في هذه الحالات، تكون العناصر الغذائية بكميات قليلة في التربة منذ بداية عمليات تكوين التربة أو قد تنفذ من التربة بتأثير القوى الطبيعة، مثل الرشح مع المياه. قد يكون هناك عناصر ثانوية ناقصة في التربة القلوية (pH > 7.5) وفي التربة العضوية (خث، الأوحال)، لأن العناصر تكون مختلطة مع مواد التربة وتكون غير قابلة للذوبان، أو لا تكون في شكل متاح لتكتسبه النباتات. وتختلف كميات المواد الغذائية في التربة مع عوامل مثل تركيب التربة (نسبة الرمل، الوحل، والطين) ومع كميات المواد العضوية في التربة. النشاط البيولوجي مطلوب لاستخراج المواد الغذائية من المواد العضوية بعملية تعرف باسم التمعدن (Mineralization). إطلاق النيتروجين من المواد العضوية يعرف بتمعدن النيتروجين أو أمونيفيكيشن (Ammonification) الأمونيا هو المنتج الأول الذي يتكون بتمعدن النيتروجين من المواد العضوية. بعد وقت قصير من إطلاقها، تتأكسد الأمونيا بالكائنات الحية الدقيقة إلى نترات، وهذه العملية تسمى النترجة ( Nitrification).
الجدول 1
قائمة العناصر الأساسية (المواد الغذائية النباتية) والتركيزات التقريبية (أساس الوزن الجاف) في أوراق النبات
الاسمدة العضوية
يخضع استخدامُ مصطلح الأسمدة العضوية لتعريفها. مطلوب تعريف عملي للأسمدة العضوية لمناقشة مريحة لهذه الأسمدة. الأسمدة العضوية هي مواد طبيعية ذات أصل بيولوجي أو معدني ومنخفضة في تركيزات العناصر الغذائية أو منخفضة الذوبان أو كلتا الخاصيتين. قد تتأثر الأسمدة العضوية مادياً خلال معالجتها للاستخدامات الزراعية، ولكن المعالجة الكيميائية لا تحدث عادةً. الأسمدة الكيميائية والأسمدة المركبة والأسمدة التقليدية هي مصطلحات مترادفة. يمكن أن تُصنع الأسمدة التقليدية من المواد الخام التي لا قيمة أولية لها كأسمدة (النيتروجين من الجو، على سبيل المثال)، أو قد تتمّ صناعتها عبر تنقيةٍ أو معالجةٍ كيميائية للمواد الطبيعية الموجودة في حالتها الأصلية كأسمدة عضوية (معالجة الفوسفات ( Phosphate) الصخري بالأحماض، على سبيل المثال، للحصول على سوبرفوسفات (Superphosphates)). عادةً ما تزيد المعالجة بالتنقية والمعالجة الكيميائية تركيزَ أو ذوبانَ المواد الغذائية في الأسمدة.
على الرغم من أن هذه الحقيقة لم يُعترف بها دائماً، تمتصّ النباتات المواد الغذائية المنقولة بالتربة عندما تكون العناصر الغذائية في محلول مائي فقط. كان يُعتقد في القرن السابع عشر، أن غرض الحرث هو تحويل التربة إلى جسيمات صغيرة حتى تستطيع أفواه الجذور الحصول على الغذاء من التربة. أيضاً، لا تُأخَذ المواد الغذائية بالتبادل المباشر بين الجذور والجسيمات الصلبة في التربة، على الرغم من أن هذا المفهوم كان من الصعب تبديده. مع احتمال استثناء البورون (Boron) تكون العناصر الغذائية في المحلول المائي في شكل أيوني (Ionic)، فهي جسيمات مشحونة في المحلول، (الجدول 2). هذه الأيونات هي أشكال المواد الغذائية التي تتوافّر على الفور للنباتات.
لحصول النبتة على الغذاء من السماد، يجب حلّ الأسمدة بحيث تكون عناصرها الأساسية في أحد النماذج في الجدول 2 ، أو في حالة ما حيث يمكن تحويلها بسهولة إلى هذه الأشكال. يتم تحويل العناصر الغذائية في الأسمدة العضوية ببطء إلى أشكال قابلة للذوبان، بينما الأسمدة الكيميائية أو التقليدية قد تذوب سريعاً في المياه.
الجدول 2
تتطلب الأسمدة العضوية معالجة بيولوجية، معالجة فيزيائية أو كيميائية حصرية لعناصرها لتتحول إلى أشكال أيونية. يجب تجزئة الأسمدة التي تتكوّن من المواد العضوية عبر الكائنات المجهرية إلى شكل أيونات. يسمّى هذا التحوّل البيولوجي التمعدن. تتجزأ الصخور والمعادن بالمعالجات الفيزيائية والكيميائية التي تسمّى التجوية (Weathering). توضّح التفاعلات الكيميائية التالية العمليات التي تصبح فيها الأسمدة العضوية قابلة للذوبان أو متاحة للنباتات.
التمعدن: المعالجة البيولوجية
المواد العضوية←
التجوية: المعالجة الفيزيائية والكيميائية
الصخور، المعادن← جزيئات صغيرة←
سرعة توافر الأسمدة الكيميائية وقابليتها العالية للذوبان في الماء هي سِمة مشتركة لها ولكنها ليست شاملة.
الأسمدة الكيماوية: الذوبان في الماء
على سبيل المثال، نترات الأمونيوم،
مركّز السوبرفوسفات،
كلوريد البوتاسيوم،
كما ذكر سابقاً، تحصل النباتات على الغذاء من المواد الذائبة في محلول التربة. يتمّ تشكيل النوع نفسه من الأيونات سواء كان مصدر المواد الأولية عضوياً أم كيميائياً، ولكن يختلف معدل تكوين المواد القابلة للذوبان. لا تميز النباتات، حالما يتم تشكيل هذه الأيونات، سواء كانت الأيونات عضوية أم كيميائية المنشأ. الاختلافات بين الأسمدة العضوية والكيميائية في توريد الغذاء للمحاصيل ليس في أنواع العناصر الغذائية المتوافرة، ولكن في معدلات إنتاج المواد الغذائية المتاحة أو القابلة للذوبان. عموماً، تفرز الأسمدة العضوية الغذاء ببطء، في استجابة للعوامل البيئية، مثل رطوبة التربة ودرجة حرارتها، وفي استجابة لآثار هذه العوامل في النشاط الميكروبي في التربة. لكن الأسمدة الكيميائية تفرز الغذاء سريعاً مع تأثر قليل بالعوامل البيئية باستثناء الإمداد بالمياه، وربما درجة الحرارة.
يتم تصنيع الأسمدة الكيميائية في بعض الأحيان لتقليد بطء إفراز الأسمدة العضوية. وتسمّى هذه الأسمدة بالأسمدة المسيطِرة على الإفراز أو الأسمدة بطيئة الإفراز. تنشأ خصائص بطء الإفراز من تغليف الأسمدة بالبلاستيك أو الكبريت أو من وضع الأسمدة في مصفوفة قابلة للذوبان التي تبطئ ذوبانَ الغذاء وتقاوم آثار الكائنات المجهرية في الأسمدة. يتم إدخال العوامل الكيميائية في بعض الأحيان في تكوين الأسمدة لتبطيء أو توقيف الأثر الميكروبي. هذه العلاجات للأسمدة الكيميائية ترفع من أسعارها. تستند مزايا وعيوب الأسمدة العضوية المرتبطة بالأسمدة الكيميائية إلى إفراز الغذاء من المواد الفردية.
مزايا الأسمدة العضوية
1. الأسمدة العضوية هي عادة مواد معتدلة، وغير كاوية (Caustic)، وإذا احتكت بالمحاصيل، لا تحرق الأسمدة أو تجفف أوراق أو جذور الشجر.
2. بطء إفراز الغذاء يجعلها متاحة لفترة زمنية أطول من الأسمدة الكيميائية المحلولة في الماء، التي قد تتسرب مع حركة المياه باتجاه الأسفل.
3. من الممكن أن يحسّن استخدام الأسمدة العضوية ذات محتويات عالية من المواد العضوية الخصائص المادية للتربة بطرق مثل إكسابها قدرة أعلى على الاحتفاظ بالمياه وهيكل أفضل وحرث جيد أو حالة مادية للتربة جيدة لنمو المحاصيل. يتم تحويل بعض المواد العضوية في الأسمدة إلى الدبال (Humus) في التربة بعملية تعرف باسم تدبل (Humificatio).
4. المواد العضوية هي مصدر للعديد من العناصر الأساسية.
5. استخدام الأسمدة العضوية، كسماد، هي طريقة لإعادة تدوير المواد التي قد تتلف خلاف ذلك.
عيوب الأسمدة العضوية
1. يجب الحصول على الأسمدة العضوية التي تحتوي على تركيزات منخفضة من الغذاء وتقديمها بكميات كبيرة لإعطاء الغذاء الكافي لزراعة المحصول. قد تكون المواد ضخمة ويصعُب وضعها في التربة.
2. نظراً لبطء إفرازها للغذاء، قد لا توفر بعض الأسمدة العضوية الغذاء بسرعة مناسبة، أو بكميات كبيرة بما يكفي لتأمين مطالب المحاصيل. قد يكون معدل الإفراز لتوفير الغذاء بطيئاً للغاية في المحاصيل التي تم تشخيصها بأنها تفتقر إلى الغذاء، وقد يحد الذوبان القليل للأسمدة من انتشار الغذاء في التربة.
3. على الرغم من أنها قد تحتوي على عدد كبير من العناصر، قد تكون تركيزات بعض المواد الغذائية في الأسمدة العضوية منخفضة جداً لكي تكون ذات قيمة بالنسبة للمحاصيل. قد لا تكون متوازنة الإمداد بالمواد الغذائية لتلبية احتياجات المحاصيل. مصادر السماد العضوي الجيدة للبوتاس (K2O) والفوسفات.
4. حتى لو استُخرجت من المزرعة، عادةً ما تكون الأسمدة العضوية أكثر تكلفة من الأسمدة الكيميائية، باستثناء بعض الأسمدة الكيميائية البطيئة الإفراز التي قد تساوي تكلفتها تكلفة الأسمدة العضوية.
تم صنع الأسمدة الكيميائية للاستجابة إلى عيوب واضحة في الأسمدة العضوية. بسبب خصائص إفرازها البطيئة، قد لا توفر الأسمدة العضوية الغذاء الكافي بسرعة كافية للمحاصيل لمنع أوجه النقص الغذائي أو تخفيفه. يمكن أن توفر الأسمدة الكيميائية مصادر فورية للغذاء، وتكون استجابة النباتات لهذه الأسمدة محدود بقدرة النباتات على امتصاص واستيعاب الغذاء فقط. حجم الأسمدة العضوية بسبب تركيز الغذاء المنخفض فيها يجعلها غير مريحة للاستعمال، بشكل عام. يمكن أن يحتوي كيس وزنه 80 باونداً، أو أقل، من الأسمدة الكيميائية على المقدار ذاته أو أكثر من العناصر الغذائية نفسها في طن من سماد المزرعة أو السماد العضوي. الأسمدة الكيميائية التجارية موجودة بسهولة في السوق. غالباً ما يكون الحصول على الأسمدة العضوية أكثر صعوبة من الحصول على الأسمدة الكيميائية، وعادة ما يكون ثمنها باهظاً. على سبيل المثال، بعض الأسمدة العضوية، والدم المجفف، مكلفة جداً بسبب ندرتها. قسم كبير من تكلفة الأسمدة أيضاً هو في الشحن والنقل. ستكون كلفة الشحن لمادة منخفضة التركيز تساوي كلفة المادة المركزة.
قد يجد المزارعون أن اتباع نهج متوازن في استخدامات الأسمدة العضوية والكيميائية عملي. يمكن استخدام الأسمدة العضوية لبناء خصوبة التربة على مدى فترة طويلة من الزمن. قد يعتمد المزارعون في البداية على زيادة استخدام الأسمدة الكيميائية المكملة مع الأسمدة العضوية في التربة الفقيرة. بما أن الخصوبة تتعلق بالزيادة في إمدادات الغذاء مع تطبيق المواد العضوية لفترات طويلة، هذا قد يخفف استخدام الأسمدة الكيميائية، وقد يستخدم المزارع الأسمدة الكيماوية في صنع الأسمدة العضوية. غالباً ما تُضاف الأسمدة النيتروجينية الكيميائية إلى أكوام السماد العضوي لتسريع معدل تحلّل المواد العضوية. كما تتم إضافة الأسمدة الفوسفاتية الكيميائية للسماد والأسمدة الزراعية لتحصين تركيزات الفوسفور في هذه المواد الفقيرة بالفوسفور. ومع ذلك، المزراعون العضويون المرخصون، مقيدون باستخدام الأسمدة الكيميائية في إنتاج المحاصيل. تتطلب منظمات الترخيص فترة زمنية من 3 سنوات بين توقف استخدام الأسمدة الكيميائية وإصدار الشهادة لمزارع عضوي.
تحليلات الأسمدة
توضع على الأسمدة التي تباع تجارياً، سواء كانت عضوية أم كيميائية، لصقات توضح محتوياتها الغذائية. تحليل الأسمدة هو مصطلح مرادف لتصنيف الأسمدة. ويشار إلى التحليل أو التصنيف بثلاثة أرقام تشير إلى النيتروجين، والفوسفور، والبوتاسيوم في السماد. تدل الملصقة على حاوية الأسمدة على نتيجة التحليل، مثل وجود النيتروجين (N) ووجود حمض الفوسفوريك (P2O5) ووجود البوتاس (K2O). علماً أن المعروف هو النيتروجين فقط كعنصر أساس. يتم تنسيق اختبارات التربة والتوصيات بتسميد المحاصيل مع هذه التعبيرات الكيميائية عن محتوى الغذاء. العبارة موجود على الحاوية غامضة، ولكن في حالة الأسمدة، عملياً، هذا يعني كمية الغذاء في الأسمدة التي يمكن للمحصول الحصول عليها من السماد في موسم زراعي واحد. قابلية الذوبان وتمعدن الأسمدة، فضلاً عن التركيزات، هي من بين الخصائص التي تحكم توفّر الغذاء.
التعبير عن التحليل كأكاسيد الفوسفور والبوتاسيوم مربك لأن بعض الناس يساوي هذه القيم مع تركيزات الفوسفور والبوتاسيوم الفعلية. هذا الرأي ليس مشكلة خطيرة، لأنه كما ذكر سابقاً، يوصى بأن يتم الإخصاب استناداً إلى تصنيف الأسمدة كأكاسيد الفوسفور والبوتاسيوم. لا حاجة إلى تصحيح التعبير عن النيتروجين كالنيتروجين الفعلي، لأن تحليلات للأسمدة النيتروجينية تعرف النيتروجين كعنصر N. تصحيحٌ بنسبة 0.436 مرةً تركيز حمض الفوسفوريك المتوافر، مطلوب للتعبير عن كمية الفوسفور الفعلية في الأسمدة. يستخدم تصحيح بنسبة 0.830 مرةً البوتاسَ المتوافر للتعبير عن كمية البوتاسيوم الفعلية في الأسمدة. سماد مع N- %10 P2O5-%10 K2O %10 يصل إلى تركيزات النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم الفعلية، 10.0 % K %8.3 6%N - - P 4.3 بحسب الوزن.
الجدول 3
مقارنة بين تكاليف البيع بالتجزئة للمواد الغذائية في سماد المزرعة الجاف والتجاري (2- 1- 2) وأسمدة كيميائية مختلطة الصنف ( 10 - 10 - 10 ) [في الولايات المتحدة الأميركية]
يمكن حساب تكاليف الأسمدة على أساس السعر لكل وحدة أو رطل من P2O5 ، N أو K2O أو في مجموع الإمدادات الغذائية. مقارنة بين اثنين من الأسمدة التجارية، واحد عضوي والثاني كيميائي، موجودة في الجدول 3 الأسعار هي للمقارنة فقط وممكن أن تختلف بحسب موقع الشراء وكميات الأسمدة التي تم شراؤها.
عند النظر في تكاليف الأسمدة، يجب على المزارع تقييم الغرض الذي يستخدم السماد من أجله مقارنة بتكلفة الغذاء. على سبيل المثال، في حالة المقارنة بين روث البقر والدم المجفف في الجدول 4، قد لا يكون سعر روث البقر الرخيص مسوغاً كافياً لاختيار هذه الأسمدة بدلاً من الدم المجفف. إفراز النيتروجين من روث البقر أبطأ بكثير من ذلك في الدم المجفف. قد يكون متوافر بنسبة أقل من نصف النيتروجين في روث البقر للمحصول في الموسم الزراعي الأول، بينما يُفرَزُ ما يقارب النيتروجين كله في الدم المجفف. يحد بطء إفراز النيتروجين من روث البقر أيضاً من استخدامه لتصحيح نقص النيتروجين في المحصول المتنامي، ولكن الدم المجفف يقدم الغذاء بشكل سريع وبما فيه الكفاية، لإعادة التغذية إلى المحاصيل التي تفتقر إلى النيتروجين.
الجدول 4
مقارنة بين تكاليف الغذاء في روث البقر التجاري المجفف (2- 1- 2)، ووجبات البذور (0.5 - 3- 6)، والدم المجفف (0- 0- 12)
* يشمل حمض الفوسفوريك والبوتاس المتوافر كما هو مبين في الجدول 3.
** معدل التمعدن المقدر للإفراز النيتروجين في موسم زراعي واحد.
قد يخلق الإفراز السريع (تمعدن) للنيتروجين من الدم المجفف مشكلة مع تراكم الأمونيوم في التربة حيث قد تكون بذور أو جذور الشتلات في اتصال وثيق مع السماد. ينصح بفترة انتظار أسبوع أو أسبوعين بين التخمير والزراعة لتجنب احتمال الضرر من الأمونيوم الناتج من سرعة تمعدن الأسمدة. بالمقارنة بروث البقر والدم المجفف، سيكون نحو 60 % إلى 80 % من النيتروجين موجود في وجبات الحبيبات (وجبة بذر القطن، وجبة الكتان، وجبة فول الصويا، وتفل الخروع (Castor Pomace)). و يعتبر معدل إفراز من 60 % إلى 80 % سريعاً، أما عملية إفراز الغذاء من السماد فبطيئة.
يجب توخي الحذر عند إضافة المواد العضوية التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون إلى النيتروجين. تسمى هذه المواد العضوية مواد كربونية، وهي ليست من الأسمدة. السماد العضوي ستروي (Strawy)، والسماد الذي لم ينضج بعد، ونشارة الخشب، ورقائق الخشب، واللحاء، والورق أمثلة على المواد الكربونية. إذا تم إضافة هذه المواد إلى التربة، فإنها لا تحتوي على ما يكفي من النيتروجين لتتمعدن أو لتتحلل. ستستخدم الكائنات الدقيقة الحية التي تقوم بالتحلل نيتروجين التربة المتوافر في هذه العملية. ويشار إلى هذا الاستهلاك الميكروبي للنيتروجين أو أي غذاء آخر بالتثبيت. وهذا الغذاء المثبت غير متوافر لتغذية النباتات حتى تموت الكائنات الدقيقة الحية، وتتمعدن بدورها هي أيضاً.
التغذية النباتية هي دراسة الامتصاص للمواد الغذائية، ونقلها، ووظيفتها في النباتات. المواد الغذائية النباتية معروفة أيضاً كعناصر أساسية. هذه هي العناصر الكيميائية الضرورية لنمو النبات. يجب أن يتم توفيرها سواء كان هذا النظام عضوياً أم خلاف ذلك. لكي يعتبر عنصرٌ كيميائيٌ ما من الموادِ الغذائية النباتية، يجب أن تتحقق فيه عدة معايير: (1) يجب أن يكون العنصر المطلوب ضرورياً للنباتات لإكمال دورة حياتها. كل عنصر له تأثير مباشر في نمو النبات أو الأيض. نقص عنصر أساسي يؤدي إلى نمو غير طبيعي أو الوفاة المبكرة للنباتات. (2) الحاجة إلى هذه العناصر هو عام بين النباتات؛ فالنباتات جميعها، لا مجرد أمثلة قليلة، بحاجة لهذه العناصر. إذا كانت بعض النباتات تتطلب عنصراً، والبعض الآخر لا تتطلبه، لا يعتبر العنصر من المواد الغذائية ولكن يعتبر عنصراً مفيداً. ( 3) لا يوجد عنصر آخر ممكن أن يكون بديلاً كاملاً لعنصر أساسي. الاستعاضة الجزئية قد تحدث بين بعض العناصر، ولكن لكل غذاء نباتي دور لا يمكن لأي عنصر آخر أن يؤدّيه. اليوم، تعتبر 17 من العناصر الكيميائية (الجدول 1) ضرورية للنباتات. من هذه العناصر ثلاثة - الكربون، الهيدروجين، والأكسجين - هي التي يتم الحصول عليها من الهواء. أربعة عشر مستمدة من التربة. الحاجة لكل عنصر أساسي هو مطلق، بغض النظر عن المصدر أو الكمية المطلوبة. ومن ثم لا توجد أغذية أكثر أهمية من أغذية أخرى، لأن كل واحد منها مطلوب قطعياً لنمو النباتات والأيض.
اثنان وتسعون عنصراً طبيعياً موجودون في الجدول الدوري [الكيميائي] (Periodic Table) يعتقدُ بعض الناس أن كل عنصر من هذه العناصر أساسي للحياة النباتية، ويقولون إنه يجب أن يتم توفير كل العناصر الطبيعية لنمو النباتات. يدعم هذا المفهوم التوصية بأن غبار الصخور مطلوب في التغذية النباتية لضمان الكفاية من كل العناصر الطبيعية. ومع ذلك، حتى لو كان العنصر يحفز نمو النباتات ولكن لا يوافق المعايير الجوهرية المذكورة أعلاه، لا يكون العنصر ضرورياً لكن هو عنصر مفيد. لا يعد تراكم عنصر ما في النباتات معياراً للكفاءة أو للمنفعة، إذ إن النباتات سوف تمتص أي عنصر في المحلول ولا تميز إطلاقاً بين العناصر الأساسية وأي عنصر آخر.
قائمة العناصر الأساسية ليست ثابتةَ، وقد تتوسع في المستقبل مع تحسن تقنيات الأبحاث لاستخراج العناصر من البيئة التي تزرع فيها النباتات. تم تطوير الزراعة المائية (Hydroponics) كأداة للبحث في منتصف القرن الثامن عشر للسماح بزراعة النباتات في أماكن تضاف فيها المواد الغذائية ولكن يستبعد منها عنصر قيد الدراسة أيضاً. سرعان ما أدى هذا الإجراء إلى إضافة النيتروجين(Nitrogen)، والفوسفور (Phosphorus) ، والبوتاسيوم (Potassium)، والكالسيوم ( Calcium)، والمغنيسيوم (Magnesium)، الكبريت (Sulfur)، والحديد ( Iron ) إلى قائمة العناصر الأساسية. الكربون (Carbon)، والهيدروجين (Hydrogen)، والأكسجين (Oxygen) حددت في وقت سابق، قبل تطوير الزراعة المائية، كعناصر أساسية، مع هذه العناصر التي تم تحديدها كمكونات للمياه أو المواد العضوية. تحسنت تقنيات البحوث المتعلقة بالمواد الغذائية النباتية في العشرينات من القرن الماضي، والعديد من العناصر الأخرى أضيفت إلى القائمة. تمت إضافة الموليبدنوم (Molybdenum) في عام 1939 ، وتمت إضافة الكلور (Chlorine) في عام 1954 . العنصر الأخير المقبول كعنصر أساسي هو النيكل (Nickel) في عام 1987. من الممكن أن تقبل في المستقبل عناصر إضافية كعناصر أساسية، بما في ذلك بعض العناصر المفيدة.
لا أهمية لمادّة غذائية على أخرى، ولكن العناصر غير مطلوبة بنفس الكميات من النباتات. بسبب الاختلافات في كميات الطلب، تنقسم العناصر إلى فئات من المواد الغذائية الكبيرة والمواد الغذائية الدقيقة (الجدول 1). على أساس الوزن الجاف، تكون تركيزات المواد الغذائية الكبيرة في النباتات من حوالي 0.3 % إلى 5% أو أعلى، تبعاً لجزء ونوع النبات قيد النظر.
تركيزات العناصر الغذائية المذكورة (الجدول 1) هي توجيهات فقط، وتركيزات العناصر الغذائية في النباتات يمكن أن تختلف إلى حد كبير عن تلك المدرجة تبعاً لجزء النبات، وسن النبات، وخصوبة التربة، والعديد من العوامل الأخرى. النيتروجين هو عادة العنصر الأكثر وفرة للنباتات من بين العناصر المستمدة من التربة، يليه البوتاسيوم (K)، والكالسيوم (Ca)، والمغنيسيوم، (Mg) والفوسفور (P) ، والكبريت (S) بهذا الترتيب العام غير المطلق. العناصر الغذائية الدقيقة هي مكونات ثانوية على أساس تحليلي، تتراوح بين واحد إلى عدة مئات من الأجزاء لكل مليون من الوزن الجاف للنبات. للمقارنة بين تركيزات العناصر الغذائية الكبيرة والعناصر الغذائية الدقيقة، 10 % هي 10،000 جزء لكل مليون.
العناصر الغذائية الدقيقة هي حيوية لنمو وتطور النباتات، وهي بنفس أهمية العناصر الغذائية الكبيرة في مجال الصحة النباتية. وقد يكون من التكرار الإشارة إلى المواد الغذائية كمواد غذائية أساسية، بما أن العناصر الغذائية جميعها أساسية بالمبدأ.
تحفز بعض العناصر المفيدة نمو النبات. هذه العناصر لا تفي هذه العناصر بمتطلبات الكفاءة جميعها، أي أنه لم يتبين أنها مطلوبة من جميع النباتات؛ أو لم يثبت لها أي أدوار أيضية مختلفة؛ أو أن الطلب عليها ليس مطلقاً. الصوديوم والسيليكون والسيلينيوم والكوبالت، وربما، الألمنيوم، والفاناديوم، وغيرها، هي عناصر مفيدة.
الأسمدة
لا تملك معظم أنواع التربة قدرةً غير محدودة لتوفير العناصر الأساسية للمحاصيل. الأسمدة هي المواد التي تستخدم لحمل العناصر الغذائية النباتية إلى التربة. في نحو 70 % من الحالات، يتم تسجيل زيادات في غلة المحاصيل بعد أن يتم تسميد التربة بالنيتروجين. وفي 40 % إلى 50 % في المئة من الحالات، تحدث زيادة الغلة بعد أن يتم تسميد التربة بالفوسفور والبوتاسيوم. هذه الترددات لزيادة غلة المحاصيل عالية بما يكفي ليقوم المزارعون في معظم الأوقات، بإضافة أسمدة النيتروجين، والفوسفور، والبوتاسيوم إلى أراضيهم. يستخدم المزارعون الأسمدة التي تحتوي على الكالسيوم، والمغنيسيوم، أو الكبريت لتخصيب التربة في المناطق التي تعاني من نقص لهذه العناصر، ولكن هذا النقص لا يتكرر كالنيتروجين، والفوسفور، والبوتاسيوم. أوجه النقص في العناصر الغذائية الدقيقة أندر بكثير من تلك ذات العناصر الغذائية الكبيرة، وتطبيقات محددة من الأسمدة للعناصر الغذائية الدقيقة ليست من الممارسات الشائعة. لا تعطى العناصر المفيدة، مثل السيليكون، والكوبالت، والصوديوم، والسيلينيوم، للمحاصيل أو التربة ولا يتم اختبار وجودها في معظم الحالات من الزراعة والبستنة. العناصر المفيدة موجودة في كل مكان في البيئة.
من المحتمل أن تكون التربة الرملية، والحمضية، أو التي ترشح فقيرة في العناصر الأساسية جميعها. في هذه الحالات، تكون العناصر الغذائية بكميات قليلة في التربة منذ بداية عمليات تكوين التربة أو قد تنفذ من التربة بتأثير القوى الطبيعة، مثل الرشح مع المياه. قد يكون هناك عناصر ثانوية ناقصة في التربة القلوية (pH > 7.5) وفي التربة العضوية (خث، الأوحال)، لأن العناصر تكون مختلطة مع مواد التربة وتكون غير قابلة للذوبان، أو لا تكون في شكل متاح لتكتسبه النباتات. وتختلف كميات المواد الغذائية في التربة مع عوامل مثل تركيب التربة (نسبة الرمل، الوحل، والطين) ومع كميات المواد العضوية في التربة. النشاط البيولوجي مطلوب لاستخراج المواد الغذائية من المواد العضوية بعملية تعرف باسم التمعدن (Mineralization). إطلاق النيتروجين من المواد العضوية يعرف بتمعدن النيتروجين أو أمونيفيكيشن (Ammonification) الأمونيا هو المنتج الأول الذي يتكون بتمعدن النيتروجين من المواد العضوية. بعد وقت قصير من إطلاقها، تتأكسد الأمونيا بالكائنات الحية الدقيقة إلى نترات، وهذه العملية تسمى النترجة ( Nitrification).
الجدول 1
قائمة العناصر الأساسية (المواد الغذائية النباتية) والتركيزات التقريبية (أساس الوزن الجاف) في أوراق النبات
الاسمدة العضوية
يخضع استخدامُ مصطلح الأسمدة العضوية لتعريفها. مطلوب تعريف عملي للأسمدة العضوية لمناقشة مريحة لهذه الأسمدة. الأسمدة العضوية هي مواد طبيعية ذات أصل بيولوجي أو معدني ومنخفضة في تركيزات العناصر الغذائية أو منخفضة الذوبان أو كلتا الخاصيتين. قد تتأثر الأسمدة العضوية مادياً خلال معالجتها للاستخدامات الزراعية، ولكن المعالجة الكيميائية لا تحدث عادةً. الأسمدة الكيميائية والأسمدة المركبة والأسمدة التقليدية هي مصطلحات مترادفة. يمكن أن تُصنع الأسمدة التقليدية من المواد الخام التي لا قيمة أولية لها كأسمدة (النيتروجين من الجو، على سبيل المثال)، أو قد تتمّ صناعتها عبر تنقيةٍ أو معالجةٍ كيميائية للمواد الطبيعية الموجودة في حالتها الأصلية كأسمدة عضوية (معالجة الفوسفات ( Phosphate) الصخري بالأحماض، على سبيل المثال، للحصول على سوبرفوسفات (Superphosphates)). عادةً ما تزيد المعالجة بالتنقية والمعالجة الكيميائية تركيزَ أو ذوبانَ المواد الغذائية في الأسمدة.
على الرغم من أن هذه الحقيقة لم يُعترف بها دائماً، تمتصّ النباتات المواد الغذائية المنقولة بالتربة عندما تكون العناصر الغذائية في محلول مائي فقط. كان يُعتقد في القرن السابع عشر، أن غرض الحرث هو تحويل التربة إلى جسيمات صغيرة حتى تستطيع أفواه الجذور الحصول على الغذاء من التربة. أيضاً، لا تُأخَذ المواد الغذائية بالتبادل المباشر بين الجذور والجسيمات الصلبة في التربة، على الرغم من أن هذا المفهوم كان من الصعب تبديده. مع احتمال استثناء البورون (Boron) تكون العناصر الغذائية في المحلول المائي في شكل أيوني (Ionic)، فهي جسيمات مشحونة في المحلول، (الجدول 2). هذه الأيونات هي أشكال المواد الغذائية التي تتوافّر على الفور للنباتات.
لحصول النبتة على الغذاء من السماد، يجب حلّ الأسمدة بحيث تكون عناصرها الأساسية في أحد النماذج في الجدول 2 ، أو في حالة ما حيث يمكن تحويلها بسهولة إلى هذه الأشكال. يتم تحويل العناصر الغذائية في الأسمدة العضوية ببطء إلى أشكال قابلة للذوبان، بينما الأسمدة الكيميائية أو التقليدية قد تذوب سريعاً في المياه.
الجدول 2
تتطلب الأسمدة العضوية معالجة بيولوجية، معالجة فيزيائية أو كيميائية حصرية لعناصرها لتتحول إلى أشكال أيونية. يجب تجزئة الأسمدة التي تتكوّن من المواد العضوية عبر الكائنات المجهرية إلى شكل أيونات. يسمّى هذا التحوّل البيولوجي التمعدن. تتجزأ الصخور والمعادن بالمعالجات الفيزيائية والكيميائية التي تسمّى التجوية (Weathering). توضّح التفاعلات الكيميائية التالية العمليات التي تصبح فيها الأسمدة العضوية قابلة للذوبان أو متاحة للنباتات.
التمعدن: المعالجة البيولوجية
المواد العضوية←
التجوية: المعالجة الفيزيائية والكيميائية
الصخور، المعادن← جزيئات صغيرة←
سرعة توافر الأسمدة الكيميائية وقابليتها العالية للذوبان في الماء هي سِمة مشتركة لها ولكنها ليست شاملة.
الأسمدة الكيماوية: الذوبان في الماء
على سبيل المثال، نترات الأمونيوم،
مركّز السوبرفوسفات،
كلوريد البوتاسيوم،
كما ذكر سابقاً، تحصل النباتات على الغذاء من المواد الذائبة في محلول التربة. يتمّ تشكيل النوع نفسه من الأيونات سواء كان مصدر المواد الأولية عضوياً أم كيميائياً، ولكن يختلف معدل تكوين المواد القابلة للذوبان. لا تميز النباتات، حالما يتم تشكيل هذه الأيونات، سواء كانت الأيونات عضوية أم كيميائية المنشأ. الاختلافات بين الأسمدة العضوية والكيميائية في توريد الغذاء للمحاصيل ليس في أنواع العناصر الغذائية المتوافرة، ولكن في معدلات إنتاج المواد الغذائية المتاحة أو القابلة للذوبان. عموماً، تفرز الأسمدة العضوية الغذاء ببطء، في استجابة للعوامل البيئية، مثل رطوبة التربة ودرجة حرارتها، وفي استجابة لآثار هذه العوامل في النشاط الميكروبي في التربة. لكن الأسمدة الكيميائية تفرز الغذاء سريعاً مع تأثر قليل بالعوامل البيئية باستثناء الإمداد بالمياه، وربما درجة الحرارة.
يتم تصنيع الأسمدة الكيميائية في بعض الأحيان لتقليد بطء إفراز الأسمدة العضوية. وتسمّى هذه الأسمدة بالأسمدة المسيطِرة على الإفراز أو الأسمدة بطيئة الإفراز. تنشأ خصائص بطء الإفراز من تغليف الأسمدة بالبلاستيك أو الكبريت أو من وضع الأسمدة في مصفوفة قابلة للذوبان التي تبطئ ذوبانَ الغذاء وتقاوم آثار الكائنات المجهرية في الأسمدة. يتم إدخال العوامل الكيميائية في بعض الأحيان في تكوين الأسمدة لتبطيء أو توقيف الأثر الميكروبي. هذه العلاجات للأسمدة الكيميائية ترفع من أسعارها. تستند مزايا وعيوب الأسمدة العضوية المرتبطة بالأسمدة الكيميائية إلى إفراز الغذاء من المواد الفردية.
مزايا الأسمدة العضوية
1. الأسمدة العضوية هي عادة مواد معتدلة، وغير كاوية (Caustic)، وإذا احتكت بالمحاصيل، لا تحرق الأسمدة أو تجفف أوراق أو جذور الشجر.
2. بطء إفراز الغذاء يجعلها متاحة لفترة زمنية أطول من الأسمدة الكيميائية المحلولة في الماء، التي قد تتسرب مع حركة المياه باتجاه الأسفل.
3. من الممكن أن يحسّن استخدام الأسمدة العضوية ذات محتويات عالية من المواد العضوية الخصائص المادية للتربة بطرق مثل إكسابها قدرة أعلى على الاحتفاظ بالمياه وهيكل أفضل وحرث جيد أو حالة مادية للتربة جيدة لنمو المحاصيل. يتم تحويل بعض المواد العضوية في الأسمدة إلى الدبال (Humus) في التربة بعملية تعرف باسم تدبل (Humificatio).
4. المواد العضوية هي مصدر للعديد من العناصر الأساسية.
5. استخدام الأسمدة العضوية، كسماد، هي طريقة لإعادة تدوير المواد التي قد تتلف خلاف ذلك.
عيوب الأسمدة العضوية
1. يجب الحصول على الأسمدة العضوية التي تحتوي على تركيزات منخفضة من الغذاء وتقديمها بكميات كبيرة لإعطاء الغذاء الكافي لزراعة المحصول. قد تكون المواد ضخمة ويصعُب وضعها في التربة.
2. نظراً لبطء إفرازها للغذاء، قد لا توفر بعض الأسمدة العضوية الغذاء بسرعة مناسبة، أو بكميات كبيرة بما يكفي لتأمين مطالب المحاصيل. قد يكون معدل الإفراز لتوفير الغذاء بطيئاً للغاية في المحاصيل التي تم تشخيصها بأنها تفتقر إلى الغذاء، وقد يحد الذوبان القليل للأسمدة من انتشار الغذاء في التربة.
3. على الرغم من أنها قد تحتوي على عدد كبير من العناصر، قد تكون تركيزات بعض المواد الغذائية في الأسمدة العضوية منخفضة جداً لكي تكون ذات قيمة بالنسبة للمحاصيل. قد لا تكون متوازنة الإمداد بالمواد الغذائية لتلبية احتياجات المحاصيل. مصادر السماد العضوي الجيدة للبوتاس (K2O) والفوسفات.
4. حتى لو استُخرجت من المزرعة، عادةً ما تكون الأسمدة العضوية أكثر تكلفة من الأسمدة الكيميائية، باستثناء بعض الأسمدة الكيميائية البطيئة الإفراز التي قد تساوي تكلفتها تكلفة الأسمدة العضوية.
تم صنع الأسمدة الكيميائية للاستجابة إلى عيوب واضحة في الأسمدة العضوية. بسبب خصائص إفرازها البطيئة، قد لا توفر الأسمدة العضوية الغذاء الكافي بسرعة كافية للمحاصيل لمنع أوجه النقص الغذائي أو تخفيفه. يمكن أن توفر الأسمدة الكيميائية مصادر فورية للغذاء، وتكون استجابة النباتات لهذه الأسمدة محدود بقدرة النباتات على امتصاص واستيعاب الغذاء فقط. حجم الأسمدة العضوية بسبب تركيز الغذاء المنخفض فيها يجعلها غير مريحة للاستعمال، بشكل عام. يمكن أن يحتوي كيس وزنه 80 باونداً، أو أقل، من الأسمدة الكيميائية على المقدار ذاته أو أكثر من العناصر الغذائية نفسها في طن من سماد المزرعة أو السماد العضوي. الأسمدة الكيميائية التجارية موجودة بسهولة في السوق. غالباً ما يكون الحصول على الأسمدة العضوية أكثر صعوبة من الحصول على الأسمدة الكيميائية، وعادة ما يكون ثمنها باهظاً. على سبيل المثال، بعض الأسمدة العضوية، والدم المجفف، مكلفة جداً بسبب ندرتها. قسم كبير من تكلفة الأسمدة أيضاً هو في الشحن والنقل. ستكون كلفة الشحن لمادة منخفضة التركيز تساوي كلفة المادة المركزة.
قد يجد المزارعون أن اتباع نهج متوازن في استخدامات الأسمدة العضوية والكيميائية عملي. يمكن استخدام الأسمدة العضوية لبناء خصوبة التربة على مدى فترة طويلة من الزمن. قد يعتمد المزارعون في البداية على زيادة استخدام الأسمدة الكيميائية المكملة مع الأسمدة العضوية في التربة الفقيرة. بما أن الخصوبة تتعلق بالزيادة في إمدادات الغذاء مع تطبيق المواد العضوية لفترات طويلة، هذا قد يخفف استخدام الأسمدة الكيميائية، وقد يستخدم المزارع الأسمدة الكيماوية في صنع الأسمدة العضوية. غالباً ما تُضاف الأسمدة النيتروجينية الكيميائية إلى أكوام السماد العضوي لتسريع معدل تحلّل المواد العضوية. كما تتم إضافة الأسمدة الفوسفاتية الكيميائية للسماد والأسمدة الزراعية لتحصين تركيزات الفوسفور في هذه المواد الفقيرة بالفوسفور. ومع ذلك، المزراعون العضويون المرخصون، مقيدون باستخدام الأسمدة الكيميائية في إنتاج المحاصيل. تتطلب منظمات الترخيص فترة زمنية من 3 سنوات بين توقف استخدام الأسمدة الكيميائية وإصدار الشهادة لمزارع عضوي.
تحليلات الأسمدة
توضع على الأسمدة التي تباع تجارياً، سواء كانت عضوية أم كيميائية، لصقات توضح محتوياتها الغذائية. تحليل الأسمدة هو مصطلح مرادف لتصنيف الأسمدة. ويشار إلى التحليل أو التصنيف بثلاثة أرقام تشير إلى النيتروجين، والفوسفور، والبوتاسيوم في السماد. تدل الملصقة على حاوية الأسمدة على نتيجة التحليل، مثل وجود النيتروجين (N) ووجود حمض الفوسفوريك (P2O5) ووجود البوتاس (K2O). علماً أن المعروف هو النيتروجين فقط كعنصر أساس. يتم تنسيق اختبارات التربة والتوصيات بتسميد المحاصيل مع هذه التعبيرات الكيميائية عن محتوى الغذاء. العبارة موجود على الحاوية غامضة، ولكن في حالة الأسمدة، عملياً، هذا يعني كمية الغذاء في الأسمدة التي يمكن للمحصول الحصول عليها من السماد في موسم زراعي واحد. قابلية الذوبان وتمعدن الأسمدة، فضلاً عن التركيزات، هي من بين الخصائص التي تحكم توفّر الغذاء.
التعبير عن التحليل كأكاسيد الفوسفور والبوتاسيوم مربك لأن بعض الناس يساوي هذه القيم مع تركيزات الفوسفور والبوتاسيوم الفعلية. هذا الرأي ليس مشكلة خطيرة، لأنه كما ذكر سابقاً، يوصى بأن يتم الإخصاب استناداً إلى تصنيف الأسمدة كأكاسيد الفوسفور والبوتاسيوم. لا حاجة إلى تصحيح التعبير عن النيتروجين كالنيتروجين الفعلي، لأن تحليلات للأسمدة النيتروجينية تعرف النيتروجين كعنصر N. تصحيحٌ بنسبة 0.436 مرةً تركيز حمض الفوسفوريك المتوافر، مطلوب للتعبير عن كمية الفوسفور الفعلية في الأسمدة. يستخدم تصحيح بنسبة 0.830 مرةً البوتاسَ المتوافر للتعبير عن كمية البوتاسيوم الفعلية في الأسمدة. سماد مع N- %10 P2O5-%10 K2O %10 يصل إلى تركيزات النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم الفعلية، 10.0 % K %8.3 6%N - - P 4.3 بحسب الوزن.
الجدول 3
مقارنة بين تكاليف البيع بالتجزئة للمواد الغذائية في سماد المزرعة الجاف والتجاري (2- 1- 2) وأسمدة كيميائية مختلطة الصنف ( 10 - 10 - 10 ) [في الولايات المتحدة الأميركية]
يمكن حساب تكاليف الأسمدة على أساس السعر لكل وحدة أو رطل من P2O5 ، N أو K2O أو في مجموع الإمدادات الغذائية. مقارنة بين اثنين من الأسمدة التجارية، واحد عضوي والثاني كيميائي، موجودة في الجدول 3 الأسعار هي للمقارنة فقط وممكن أن تختلف بحسب موقع الشراء وكميات الأسمدة التي تم شراؤها.
عند النظر في تكاليف الأسمدة، يجب على المزارع تقييم الغرض الذي يستخدم السماد من أجله مقارنة بتكلفة الغذاء. على سبيل المثال، في حالة المقارنة بين روث البقر والدم المجفف في الجدول 4، قد لا يكون سعر روث البقر الرخيص مسوغاً كافياً لاختيار هذه الأسمدة بدلاً من الدم المجفف. إفراز النيتروجين من روث البقر أبطأ بكثير من ذلك في الدم المجفف. قد يكون متوافر بنسبة أقل من نصف النيتروجين في روث البقر للمحصول في الموسم الزراعي الأول، بينما يُفرَزُ ما يقارب النيتروجين كله في الدم المجفف. يحد بطء إفراز النيتروجين من روث البقر أيضاً من استخدامه لتصحيح نقص النيتروجين في المحصول المتنامي، ولكن الدم المجفف يقدم الغذاء بشكل سريع وبما فيه الكفاية، لإعادة التغذية إلى المحاصيل التي تفتقر إلى النيتروجين.
الجدول 4
مقارنة بين تكاليف الغذاء في روث البقر التجاري المجفف (2- 1- 2)، ووجبات البذور (0.5 - 3- 6)، والدم المجفف (0- 0- 12)
* يشمل حمض الفوسفوريك والبوتاس المتوافر كما هو مبين في الجدول 3.
** معدل التمعدن المقدر للإفراز النيتروجين في موسم زراعي واحد.
قد يخلق الإفراز السريع (تمعدن) للنيتروجين من الدم المجفف مشكلة مع تراكم الأمونيوم في التربة حيث قد تكون بذور أو جذور الشتلات في اتصال وثيق مع السماد. ينصح بفترة انتظار أسبوع أو أسبوعين بين التخمير والزراعة لتجنب احتمال الضرر من الأمونيوم الناتج من سرعة تمعدن الأسمدة. بالمقارنة بروث البقر والدم المجفف، سيكون نحو 60 % إلى 80 % من النيتروجين موجود في وجبات الحبيبات (وجبة بذر القطن، وجبة الكتان، وجبة فول الصويا، وتفل الخروع (Castor Pomace)). و يعتبر معدل إفراز من 60 % إلى 80 % سريعاً، أما عملية إفراز الغذاء من السماد فبطيئة.
يجب توخي الحذر عند إضافة المواد العضوية التي تحتوي على نسبة عالية من الكربون إلى النيتروجين. تسمى هذه المواد العضوية مواد كربونية، وهي ليست من الأسمدة. السماد العضوي ستروي (Strawy)، والسماد الذي لم ينضج بعد، ونشارة الخشب، ورقائق الخشب، واللحاء، والورق أمثلة على المواد الكربونية. إذا تم إضافة هذه المواد إلى التربة، فإنها لا تحتوي على ما يكفي من النيتروجين لتتمعدن أو لتتحلل. ستستخدم الكائنات الدقيقة الحية التي تقوم بالتحلل نيتروجين التربة المتوافر في هذه العملية. ويشار إلى هذا الاستهلاك الميكروبي للنيتروجين أو أي غذاء آخر بالتثبيت. وهذا الغذاء المثبت غير متوافر لتغذية النباتات حتى تموت الكائنات الدقيقة الحية، وتتمعدن بدورها هي أيضاً.
