الكربون هو العنصر الأساسي الذي يتكون منه المركبات العضوية مثل الكائنات الحية والغذاء. نظرًا لأن ذرات الكربون يمكن أن تتحد لتشكل أشكالًا مختلفة، بما في ذلك السلاسل والأهرامات والحلقات والصفائح والأنابيب، فإنها تحتوي على متآصلات متعددة وتلعب دورًا مهمًا في مجالات مختلفة. في السنوات الأخيرة، المواد النانوية التي جذبت الكثير من الاهتمام، مثل أنابيب الكربون النانوية والفوليرين، كلها متآصلة للكربون.
اليوم نأخذ النباتات كمثال لنرى ما هو تأثير الكربون على الكائنات الحية.
أهمية الكربون للمحاصيل
1. يعتبر الكربون أكبر العناصر الغذائية (العنصر الأساسي) من بين 17 عنصراً غذائياً أساسياً للمحاصيل. وهو يمثل أكثر من 50% من إجمالي العناصر الغذائية الأساسية للنباتات و35% من المادة الجافة النباتية، وهو ما يزيد عدة مرات عن مجموع العناصر الكبيرة والمتوسطة والنادرة. يعد الكربون أحد العناصر الأساسية للمحاصيل.
2. تعتبر المكملات الكافية من عناصر الكربون شرطًا أساسيًا للتخصيب المتوازن للعناصر المعدنية الأخرى. تشكل المغذيات الكربونية العضوية والخصوبة البيولوجية الجانب السلبي لخصوبة التربة، بينما المغذيات المعدنية هي الجانب الإيجابي. عندما يكون الين واليانغ متوازنين ووفيرين، ستكون المحاصيل عالية الجودة وعالية الغلة. لن يتم تحقيق عوائد عالية إذا كان اليانغ قويًا والين ضعيفًا، أو كان الين قويًا واليانغ ضعيفًا. إن تجاهل مغذيات الكربون العضوي ودراسة التوازن بين العناصر الغذائية المعدنية وحدها هو خطوة واحدة.
3. نسبة الكربون إلى النيتروجين: نسبة الكربون إلى النيتروجين للتحلل السليم للمواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة هي 25:1. بشكل عام، تبلغ نسبة الكربون إلى النيتروجين في سيقان المحاصيل العشبية مثل سيقان الأرز وسيقان الذرة والأعشاب الضارة 60 إلى 100:1. تبلغ نسبة الكربون إلى النيتروجين في سيقان المحاصيل البقولية 15 إلى 20: 1. تبلغ نسبة الكربون إلى النيتروجين في أوراق الخضروات عالية الإنتاجية 70:1. أشجار الفاكهة هي 30:1.
4. الكربون هو الإطار الذي يجمع العناصر الغذائية المعدنية ويوفر العنصر الضروري لبناء المكونات العضوية المختلفة في النباتات - الإطار الكربوني. بما في ذلك أنواع مختلفة من الهياكل الكربونية المتسلسلة والحلقية، فهي المواد الأساسية للنباتات لتخليق السكريات والبروتينات والأحماض الأمينية والإنزيمات والهرمونات ومواد الإشارة وما إلى ذلك.
5. الأرض كائن حي، ومصدر الطاقة الرئيسي للحفاظ على أنشطة الحياة على الأرض هو العناصر الغذائية الكربونية العضوية. في الوقت الحاضر، تعاني الأراضي المزروعة في بلدي عمومًا من نقص الكربون، وأصبحت أمراض نقص الكربون في المحاصيل هي القاعدة، مما يتسبب في خسائر زراعية أكثر من أي أمراض محاصيل أخرى. أكبر مساحة للزراعة تكمن في مكملات الكربون.
مصدر الكربون
1. أعط بشكل طبيعي.وهو يمتص بشكل رئيسي ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء من خلال ثغور الأوراق للقيام بعملية التمثيل الضوئي، حيث يحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية لتكوين الكربوهيدرات التي تشكل الأنسجة الداخلية ومصدر الطاقة للمحصول.
2. تطبيق الأسمدة الكربونية العضوية على الجذور.تمتص جذور النباتات الأسمدة الكربونية العضوية ذات الجزيئات الصغيرة المذابة في الماء من التربة وتنقلها إلى داخل النبات حيث تشكل الأنسجة الداخلية للنبات ومصدر الطاقة من خلال التفاعلات الكهروكيميائية. المكونات الرئيسية هي السليلوز، واللجنين، والسكر، والبروتين، والأحماض الأمينية، وما إلى ذلك. والكربون الموجود في المواد العضوية في التربة ليس من مغذيات الكربون العضوية الحقيقية. الأسمدة العضوية التقليدية غير القابلة للذوبان في الماء (روث الدجاج، روث الخنازير، روث الأغنام، روث البقر وغيرها من السماد الحيواني) والأسمدة العضوية حمض الهيوميك الجزيئي الجزيئي لها تجديد محدود للكربون (يستغرق الأسمدة العضوية التقليدية 5 أشهر لإطلاق {{4} .5% من مصدر الكربون العضوي) ولا يمكنها تجديد مصادر الكربون بشكل فعال وفي الوقت المناسب. يجب أن تكون العناصر الغذائية التي يمكن أن تمتصها جذور النباتات والكائنات الحية الدقيقة في التربة بشكل مباشر عبارة عن كربون عضوي ذو جزيء صغير قابل للذوبان.
أسباب نقص الكربون
الأرض كائن حي، ومصدر الطاقة الرئيسي للحفاظ على أنشطة الحياة على الأرض هو مغذيات الكربون العضوي. يحدد محتوى الكربون العضوي الجزيئي الصغير كفاءة الأسمدة العضوية. وفي الوقت الحاضر، تعاني الأراضي المزروعة في بلدي عموما من نقص الكربون. تظهر نتائج الاختبار أن أقل من 5% تحتوي على محتوى مادة عضوية يزيد عن 2%، و80% تحتوي على محتوى مادة عضوية أقل من 1.5%، وما يقرب من 15% من عينات التربة تحتوي على محتوى مادة عضوية أقل من 1%. كما نعلم جميعًا، فإن معامل الكربون للمادة العضوية هو 1.724، أي أن 1.7224 مادة عضوية تحتوي على 1 كربون. محتوى المادة العضوية في التربة منخفض للغاية، مما يعني أن المحاصيل غير قادرة بشكل أساسي على امتصاص الكربون العضوي القابل للذوبان في الماء من التربة. لا تحصل المحاصيل على إمدادات الكربون من جذورها، مما يؤدي إلى نقص الكربون.
1. في ظل ظروف الزراعة الاصطناعية، وخاصة في الأراضي القاحلة أو زراعة الدفيئات، فإن العرض (التركيز) من ثاني أكسيد الكربون2غير كافية، ومحتوى ثاني أكسيد الكربون2في الهواء حوالي 0.03%. ومن منظور متطلبات التمثيل الضوئي للنبات، فإن هذه القيمة منخفضة نسبيًا. عندما CO2يزداد تركيزه في الهواء إلى 0.1%، ويمكن زيادة كثافة التمثيل الضوئي بشكل ملحوظ وزيادة إنتاجية المحاصيل. تكون خضروات الدفيئة في حالة "مجاعة الكربون" معظم اليوم.
2. عندما لا يكون هناك عملية التمثيل الضوئي في الليل، والأيام الممطرة، وأيام الضباب، فإن إمدادات مصدر الكربون للنباتات غير كافية. ومع ذلك، فإن استقلابه المستمر يستهلك "الكربون"، وهو السحب على المكشوف.
3. لفترة طويلة، كانت الدوائر النظرية تنظر بشكل عام إلى ثاني أكسيد الكربون2باعتبارها المصدر الوحيد للكربون للنباتات، دون الالتفات إلى الحقيقة الموضوعية وهي أن الكربون العضوي القابل للذوبان في الماء في التربة هو مصدر كربون مهم آخر للنباتات. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل مسار تسميد "ازدهار اليانغ وتراجع الين" الذي يتجاهل التغذية العضوية، مما يؤدي إلى أن يكون عدد كبير من المحاصيل في كثير من الأحيان في حالة "مجاعة الكربون".
4. في حين أن كمية الأسمدة النيتروجينية والفوسفورية والبوتاسيوم قد زادت بشكل كبير، إلا أنه لم يتم أخذ مكملات الكربون في الاعتبار، مما يجعل "نقص الكربون" أكثر حدة.
الضرر المباشر الذي يسببه نقص الكربون للمحاصيل
1. ضعف نظام الجذر
على ماذا يعتمد نظام الجذر لتعزيز النمو؟ الأول هو الافتقار إلى التحفيز الداخلي لنمو الجذور: فطبيعة الجذور المحبة للماء والأسمدة تمنح نظام الجذر حافزًا متأصلًا للتوسع للخارج وللأسفل. تحتوي التربة التي تحتوي على مواد عضوية على محتوى مائي ضعيف، ومحاليل الأسمدة المختلفة لها قدرة ضعيفة على "الوصول" إلى الجذور. ونتيجة لذلك، يتم تثبيط نمو الجذور. ثانيا، لا يوجد تحفيز خارجي كاف لنمو الجذور. تتفاعل الكائنات الحية الدقيقة في التربة مع نظام الجذر. المواد العضوية ومصادر الكربون اللازمة للتكاثر الميكروبي في التربة غير كافية، مما يؤدي إلى وجود مجتمع ميكروبي متناثر في منطقة الجذور. التحفيز الخارجي لنمو نظام الجذر ضعيف جدًا، ويفقد نظام الجذر التحفيز الخارجي للنمو.
ولذلك، تفتقر التربة إلى الكربون العضوي القابل للذوبان في الماء - الكربون المتوفر - الذي يمكن أن تمتصه الجذور والكائنات الحية الدقيقة في التربة مباشرة، مما يتسبب بشكل مباشر في إضعاف جذور المحاصيل وشيخوخةها. وهذا هو السبب الجذري لانخفاض إنتاجية المحاصيل وضعف مقاومة الإجهاد.
2. الشيخوخة المبكرة
يرتبط سبب الشيخوخة المبكرة للمحاصيل بشكل طبيعي بشكل مباشر بضعف الجذور. وما يجب ذكره هنا هو أن الأعضاء والأنسجة الداخلية الأخرى للمحاصيل، وخاصة اللجنين والسليلوز والسكر، تحتاج إلى طاقة منخفضة نسبيا لتحويل الكربون الفعال الذي تمتصه الجذور. حتى في الليل، في الأيام الغائمة والممطرة، أو في بيئة دفيئة حيث ثاني أكسيد الكربون2إذا كانت كمية الضوء غير كافية وأشعة الشمس ضعيفة، فيمكن أن يستمر هذا التحول والتراكم، ويمكن للأنسجة الداخلية للنبات أن تتلقى المكملات الغذائية. على العكس من ذلك، لا تستطيع الجذور امتصاص الكربون المتوفر. تعتمد المحاصيل فقط على عملية التمثيل الضوئي للأوراق لتحويل ثاني أكسيد الكربون2، وطاقة التحويل المطلوبة لنفس التراكم أكبر بكثير. عندما يكون هناك ما يكفي من ضوء الشمس خلال النهار يتم توفير الطاقة، ولكن في الليل أو في الأيام الممطرة، يصبح هذا التحويل والتراكم أقل، ويستهلك التمثيل الغذائي الطاقة الموجودة داخل المحصول. يعد هذا الخلل في ميزانية الطاقة سببًا آخر لشيخوخة النبات المبكرة. ويلاحظ هذا الوضع بشكل خاص في البطيخ والبقوليات والخضروات وأشجار الفاكهة ذات فترة النمو الطويلة. وقد أظهرت الاختبارات أنه باستخدام نفس الكمية من الأسمدة وإضافة الأسمدة العضوية الكافية إلى الأسمدة الأساسية، يمكن تمديد وقت حصاد الفاصوليا الخضراء والبطيخ المر والخيار والباذنجان وغيرها من المحاصيل لمدة شهر إلى شهرين، والإنتاج الإجمالي يمكن زيادتها بنسبة 30-60%. مع وجود كمية كافية من الكربون العضوي، ستتمتع النباتات بحيوية قوية وطول عمر وإنتاجية عالية؛ وإلا فإن النباتات سوف تشيخ قبل الأوان وستنخفض الغلة.
3. مرض اصفرار الأوراق والإصابة بالكلور
في الأيام الغائمة والممطرة، يقترب التمثيل الضوئي من التوقف، وينطلق ثاني أكسيد الكربون2لا يمكن امتصاص الكربون الموجود في الهواء وتحويله بشكل طبيعي، وتنخفض كل من تغذية الكربون والطاقة الكربونية للمحاصيل. إذا استمر هطول الأمطار، سوف تتساقط الأوراق الصفراء، وتصبح الأوراق الجديدة لبعض المحاصيل مصفرة. يتم الخلط بشكل عام بينه وبين "تغدق المياه". في الواقع، الجذور الفاسدة فقط هي "تشبع بالمياه". بشكل عام، لا يتعلق الأمر بـ "التغدق بالمياه" بل بنقص الكربون.
4. الصحة الفرعية
ما هي "الصحة الفرعية" للمحاصيل؟ ويعني أن النباتات ليس لها أعراض واضحة، ولكنها تتقلص وتنمو ببطء، أو تصبح الأوراق قصيرة، وتفقد رائحتها الأصلية تمامًا. هناك العديد من أسباب الصحة الفرعية. بالإضافة إلى عواقب الكوارث الطبيعية، هناك أيضًا جودة البذور، وعواقب إصابات المخدرات والأسمدة، وسوء التغذية، وما إلى ذلك. وفي الوقت الحاضر، تعد إمدادات الأسمدة الكيماوية المغذية للمحاصيل العامة كافية، ولكن غالبًا ما يكون هناك نقص خطير في الأسمدة العضوية. العناصر الغذائية، أي نقص الكربون. تحويل CO2في الهواء إلى النباتات يعتمد أولاً على عملية التمثيل الضوئي. ويتوقف هذا التحول تقريبًا في الليل، لكن المحاصيل لا تزال تقوم بعملية التمثيل الغذائي واستهلاك الطاقة. إذا كانت هناك جذور تمتص الكربون العضوي القابل للذوبان في الماء كمكمل، فلن تتمكن من مواصلة تحويل المواد وتراكمها فحسب، بل يمكنها أيضًا توفير الطاقة الأيضية. بمجرد وجود نقص في الكربون، لا يمكن أن يستمر هذا الوضع، لذلك سوف يتناوب المصنع بين النهار والليل ويواجه "السحب الزائد" بشكل متقطع. وهذا يجعل النبات غير قادر على النمو بشكل طبيعي وإكمال تراكم المواد، ويكون في حالة "دون الصحة".
5. انخفاض مقاومة الأمراض ومقاومة الإجهاد
تمتلك المحاصيل مجموعة من الآليات الداخلية للاستجابة للشدائد مثل البرد والحرارة والجفاف والفيضانات وللوقاية من الأمراض والآفات الحشرية، وهي الطاقة و"الفيرومون" و"مواد الإصلاح" التي تنتجها. ومع ذلك، إذا كان هناك نقص في مواد الإشارة اللازمة ونقلها واستقبالها، فلن تتمكن المحاصيل من ممارسة وظيفة مقاومة الإجهاد، وتمنع "لوحة الكربون القصيرة" إنتاج ونقل مواد إشارة مقاومة الإجهاد. وبالمثل، لمكافحة الآفات والأمراض والاستفادة من الآليات المتأصلة في المحاصيل، نحتاج أيضًا إلى التغلب على "أوجه القصور في الكربون" حتى تتمكن من لعب دورها بالكامل. عندما تتدهور الظروف البيئية، لا يمكن أن تستمر عملية التمثيل الضوئي الطبيعية. في هذا الوقت، من الضروري امتصاص الكربون المتوفر من الجذور لتجديد الطاقة. وهذا يوضح ما يعنيه نقص الكربون للنباتات التي تعاني من ضائقة شديدة. عندما تتعرض النباتات للأمراض والآفات الحشرية، فإنها ستطلق "فيرومونات" معينة لجعل مصدر المرض "يتراجع". في حالة تلف الأنسجة النباتية، فإنها ستنتج أيضًا "مواد إصلاح" لإصلاح (أو تجديد). تحتوي جميع هذه "الهرمونات الفرمونية" و"مواد الإصلاح" على عناصر الكربون. كلما كانت العناصر الغذائية العضوية أكثر وفرة، كلما كانت هذه المواد أكثر كثافة. ولهذا السبب تكون النباتات الضعيفة أكثر عرضة للإصابة بالأمراض من النباتات القوية. إن نقص الكربون المتاح الذي توفره الجذور لا يقلل من تراكم العناصر الغذائية فحسب، بل يضعف أيضًا آلية الوقاية من الأمراض ومقاومتها، وهو السبب الجوهري لأمراض النبات. ولذلك ليس من المبالغة القول إن نقص الكربون هو مصدر جميع الأمراض التي تصيب المحاصيل.
6. تدني الجودة وانخفاض الغلة وتدهور الأنواع
تراجعت جودة المنتجات الزراعية، مثل الفواكه والخضروات ذات الطعم السيئ، ومحتوى فيتامين C المنخفض، ومحتوى النترات العالي، وعدم تحمل التخزين. وبطبيعة الحال، هذا مجرد مظهر، ولكن الجوهر هو: الاختلافات في نسبة المواد في محتويات "محاصيل الأسمدة الكيماوية" والمشتقات غير الطبيعية لعملية التمثيل الغذائي تتسبب في فقدان أو اضطراب التعبير عن المعلومات الوراثية للمحاصيل، الأمر الذي لا يقتصر فقط على يقلل من جودة منتجات المحاصيل، ولكنه يسبب أيضًا تدهور الأنواع. وباستثناء الأصناف الهجينة، يمكن أن تنتقل المحاصيل النقية عمومًا من جيل إلى جيل، ولكن الآن نادرًا ما يحتفظ المزارعون العاديون ببذورهم لأن هذا النوع من "الانتقال من جيل إلى جيل" لم يعد موثوقًا به.
جاء الأسمدة الكربونية العضوية إلى حيز الوجود
يعد التسميد المتوازن تقنية مهمة للمحاصيل عالية الإنتاجية وعالية الجودة. إذا كنت ترغب في تحقيق التوازن في الأسمدة، يجب عليك أولا تجديد الكربون. إن توازن الكربون في توازن تغذية النبات ليس مجرد قضية نظرية رئيسية لتغذية النبات، ولكنه يوفر أيضًا ارتفاعًا تقنيًا جديدًا لتطوير منتجات الأسمدة الجديدة. تعتمد المحاصيل على تغذية ثاني أكسيد الكربون في الحالة الطبيعية. هذه الطريقة لتجديد الكربون من السماء لا يمكنها سوى تلبية خمس احتياجاتهم. كانت المحاصيل في "جوع الكربون" لفترة طويلة. إن تجديد الكربون من خلال الأسمدة الكربونية العضوية يمكن أن يقضي بشكل فعال على "الجوع الكربوني" ويحقق توازن الكربون. سيؤدي البحث عن الأسمدة الكربونية العضوية وتطبيقها إلى تغيير حالة المحاصيل التي استمرت قرنًا من الزمن "والتي تعتمد على السماء لتجديد الكربون" وإنشاء طريقة جديدة عالية الإنتاجية "لأسمدة الكربون العضوية التي تعوض نقص السماء".
1. تعريف الأسمدة الكربونية العضوية
يشير أسمدة الكربون العضوي إلى الأسمدة التي يمكن أن توفر مغذيات الكربون العضوي السائلة أو الصلبة شديدة الذوبان في الماء والتي تمتصها النباتات بسهولة، مثل السكر والأحماض والإنزيمات والأحماض الأمينية. الأسمدة الكربونية العضوية يمكن أن تكون في صورة سائلة أو صلبة، وهي أكثر ملاءمة للاستخدام من الأسمدة الكربونية الغازية، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في الحقول والدفيئات الزراعية. من حيث الشكل، نطاق التطبيق والظروف، الأسمدة العضوية الحمضية القابلة للذوبان في الماء ذات الكفاءة العالية هي أكثر تفوقاً من الأسمدة ثاني أكسيد الكربون.
2. مميزات الأسمدة الكربونية العضوية
أ. امتصاص أسرع وأكثر مباشرة: الأسمدة الحمضية العضوية هي بالفعل في حالة عضوية، وتمتد عملية توليد المادة العضوية من ثاني أكسيد الكربون من خلال تفاعلات التمثيل الضوئي. ليست هناك حاجة لاستهلاك الطاقة الضوئية لتحويل المواد العضوية، وبالتالي توفير الطاقة الضوئية. يمكن استخدام طاقة التمثيل الضوئي المحفوظة هذه في تفاعلات كيميائية حيوية أخرى لتصنيع مواد ضرورية أخرى، وبالتالي تعزيز نمو أفضل وأسرع للمحاصيل.
ب. السماد سريع وسهل الاستخدام في الحقول والدفيئات الزراعية. هذه الخصائص المتميزة لا مثيل لها من قبل ثاني أكسيد الكربون.
ج. سماد الكربون العضوي ذو الجزيئات الصغيرة القابل للذوبان في الماء أكثر كفاءة في استخدام مصدر الكربون بأكثر من 100 مرة من الأسمدة العضوية التقليدية.
د. يعمل سماد التخفيف العضوي غير الغازي على التخلص من "نقائص الكربون" وله تأثيرات واضحة في تحسين تغذية الكربون، وزيادة إنتاجية وجودة المحاصيل، وتنشيط العناصر الغذائية المعدنية، وتنظيم البيئة الدقيقة للتربة.
3. تكنولوجيا إنتاج الأسمدة الكربونية العضوية
① باستخدام سائل النفايات الصناعية المتخمرة (الكحول، الغلوتامات أحادية الصوديوم، الخميرة) والكتلة الحيوية (تفل قصب السكر، القش) كمواد خام، يتم زيادة نشاط منتجات النترات العضوية عن طريق تنشيط النفايات وتحللها. بالنسبة لتفل قصب السكر، يتم اعتماد تقنية اللاهوائية منخفضة الدوران لتقليل الأكسدة لتجنب فقدان ثاني أكسيد الكربون، مع تعزيز تحلل الجزيئات العضوية إلى جزيئات صغيرة وتحسين نشاطها.
② باستخدام الكتلة الحيوية مثل بقايا الطب الصيني التقليدي كمواد خام، تتحلل المادة العضوية إلى جزيئات صغيرة من خلال تفاعلات التحلل، ولكنها لا تتحلل بالكامل إلى 002 وH20، ولكنها موجودة في شكل جزيء عضوي صغير عالي التفاعل. يتم الانتهاء من التفاعل خلال 4 ساعات، وتصل قابلية الذوبان في الماء إلى أكثر من 90 واط.
③ باستخدام الفحم المخفض كمادة خام، يتم إجراء التفاعلات الكيميائية والكيميائية الحيوية عن طريق إضافة القلويات والكائنات الحية الدقيقة لتوليد منتجات سلسلة حمض الهيوميك ذات قابلية عالية للذوبان في الماء ونشاط فسيولوجي عالي.
