المحفزات الحيوية :الأهمية، أنواعها، التأثير والفعالية

المحفزات الحيوية هي مجموعة من المركبات العضوية الطبيعية التي تضاف إلى التربة لتحسين خواصها بهدف لتأمين إتاحة أعلى للعناصر وتفعيل عمل الأسمدة. كما وأنها تضاف مع الأسمدة والمبيدات الورقية للهدف نفسه ولمقاومة عوامل الإجهاد على النبات.

على الرغم من النمو السريع لسوق المحفزات الحيوية، لا يزال العديد من الفنيين والمزارعين يفتقرون إلى فهم كامل لها وكيفية استخدامها وميزاتها ومحاذيرها.

أصبح سوق المحفزات الحيوية ضخماً ، مع أنّه حديث العمر، وهو ينمو سنوياً بمعدل كبير مقارنة بباقي قطاعات المستلزمات الزراعية. تجاوز حجم سوق المحفزات الحيوية 2.6 مليار $ في عام 2019 ومن المتوقع أن يسجل معدل نمو سنوي مركب يزيد عن 11.24٪ بين عامي 2020 و 2025. أدى الارتفاع في تقنيات الزراعة الجديدة، بسبب محدودية توافر الأراضي الصالحة للزراعة، إلى فتح طرق جديدة لنمو صناعة المحفزات الحيوية بشكل أكبر. من المرجح أن يؤدي التركيز المتزايد على تعزيز الإنتاجية، إلى جانب التدهور السريع للتربة، إلى دفع السوق أكثر خلال فترة التوقعات. أكثر من ذلك تشجع ممارسات الزراعة المستدامة والزراعة العضوية على التوسع في المنشطات الحيوية.

تدفع الحاجة إلى استخدام وسائل آمنة في زيادة الإنتاج وتحسينه عبر عمليات الزراعة المستدامة إلى تطوير قطاع المحفزات الحيوية أكثر خلال السنوات القادمة. التوسع الأكبر سيكون في مجموعة الأحماض الأمينية، مستخلصات الأعشاب البحرية، والكائنات الحيّة المفيدة.

تشمل الوظائف المتعددة للمحفزات الحيوية الحصول المعزز على الأسمدة، وتحسين التمثيل الغذائي والاستقلاب، والقدرة على الاحتفاظ بالمياه، وإنتاج اليخضور (الكلوروفيل). تعزّز المحفزات الحيوية النشاط المضاد للأكسدة للنبات، وبالتالي تقلل الإجهاد الناجم عن البيئة. تساعد المحفزات الحيوية بشكل كبير في مكافحة التحدي الرئيسي المتمثل في التذبذب المناخي الحدّي في قطاع الزراعة. كما أنها مكنت من إنتاج المحاصيل الموسمية لفترات زمنية أطول وتعزيز كمية الغلة في السوق.

تعدّ البصمة البيئية المنخفضة والطبيعة غير السامة من المزايا الرئيسية للمحفزات الحيوية. كان حدوث تلوث المياه والتربة والمخاطر البيئية الأخرى بسبب الاستخدام المفرط للأسمدة الكيماوية من القضايا الحاسمة التي واجهتها الصناعة الأسمدة في العالم، وهذه السلبية غير موجودة في المحفزات الحيوية الآمنة للبيئة وصحة الإنسان.

أنواع المحفزات الحيوية

الأحماض الامينية

الأحماض الدبالية

الأحماض الهيومية والفولفية

الأعشاب البحرية ومستخلصاتها

الكائنات الحيّة الدقيقة مثل مايكوريزا وتريكودرما والبكتيريا المحفزة لنمو النبات مثل المثبتة للآزوت والمذيبة للعناصر

الأنزيمات والخمائر

مركبات السيليكون

وبعض المواد الاخرى

النباتات الرئيسية التي تستخدم عليها المحفزات الحيوية

تبعا للنباتات الأكثر استهلاكا للمحفزات الحيوية تأتي المحاصيل الحقلية مثل الذرة، القمح، الشعير، فول الصويا والقطن في الصدارة في سوق الولايات المتحدة الأمريكية.

أهمية وميزات المحفزات الحيوية

مرونة استخدام المحفزات الحيوية: يمكن استخدامها رشاً على النباتات أو سقياً في منطقة الجذور أو معاملة للبذور. تُستخدم التطبيقات الورقية لبعض المحفزات الحيوية، بينما يتم تطبيق البعض الآخر مباشرة على التربة (أو وسط نمو آخر) أو كمعالجة للبذور.

تحفيز العمليات الطبيعية: توجد العديد من العمليات التي تؤثر فيها المحفزات الحيوية داخل النبات، خاصة عند توفر أنواع محددة من الأحماض الأمينية مثلاً، أو تحفز توليد الهرمونات في النبات، وتحدث أيضاً عمليات أخرى في التربة (أو وسط النمو) حول النبات. قد يكون تأثيرها في التربة ذو صلة بشكل خاص بالكائنات الحيّة الميكروبية في التربة، والليكسيفيات lixiviates، والأحماض الدبالية، ومشتقات المواد العضوية، وما إلى ذلك، والتي غالبًا ما يتم الاستفادة أيضاً عند استخدام المحفزات الحيوية في التربة بدلاً من استخدامها عبر الرش الورقي.

تزيد الاستفادة من امتصاص العناصر الغذائية (المغذيات)، ومن كفاءة المغذيات: يرتبط امتصاص المغذيات (الأسمدة بأنواعها الكبرى والصغرى) بكفاءتها وجودتها. لذلك من المهم جداً اختيار الأسمدة الجيدة لكي تخلط مع المحفزات الحيوية الجيدة لكي نحصل على نتائج رائعة. يمكن أن يشمل تأثيرات المحفزات الحيوية إتاحة امتصاص المغذيات بشكل أكثر، سواء بالرش الورقي أو ري التربة، كما يمكن أن تنشط الكائنات الحية الدقيقة في التربة وتقويها (اذا استخدمت سقاية) مما يزيد من التثبيت الحيوي للآزوت أو إذابة الفوسفور على سبيل المثال.

المحفزات الحيوية ذات أهمية خاصة لمصنّعي الأسمدة لأن استخدام خلائط من المصنع بين المحفزات والأسمدة أثبت أنه وسيلة جيدة لتوفير منتجات أفضل حتى لو كانت منتجات قياسية منفصلة عن بعضها. لقد مكّن إدخال المحفز الحيوي في المنتجات العديد من الشركات المصنعة من إنشاء منتجات ذات معايير جديدة وفعّاليّة أعلى مما لو كانت خلطاً يدوياً لمنتجات عامة. يمكن أن يكون الشيء نفسه صحيحًا بالنسبة لبعض تركيبات مبيدات الآفات، ولكن هذه الممارسة أقل انتشارًا مقارنة بصناعة الأسمدة.

تحمل الإجهاد اللاأحيائي: لأن المحفزات الحيوية تؤثر على الحالة العامة للنباتات، حيث تجعلها أكثر تأقلماً مع ظروف النمو القاسية. قد توفر منتجات محددة أيضًا للنبات تحملًا محددًا ضد الإجهاد غير الحيوي، مثل الجفاف أو الملوحة أو درجات الحرارة الحارة أو الصقيع.

تعمل المحفزات الحيوية على تحسين جودة المحاصيل: مثل جميع المنتجات المتعلقة بتغذية النبات وخصوبة التربة. يمكن أن تؤثر المحفزات الحيوية بشكل مباشر على جودة المحاصيل. تعمل ذلك بعدة طرق: على سبيل المثال، عن طريق زيادة وصول النبات إلى العناصر الغذائية الأساسية أو تقليل الطاقة التي يستخدمها المحصول في أوقات الإجهاد أو تقديم الببتيدات والأحماض الأمينية جاهزة له مما يوفر على النبات الكثير من الطاقة والوقت لإنتاجها. هذه التأثيرات لها تأثير إيجابي أيضاً على المحصول.

بصرف النظر عن محتواها من العناصر الغذائية، قد تحتوي المحفزات الحيوية على عناصر غذائية موجودة فيها كعناصر سمادية، ولكن تكون عادة بكميات ونسبة منخفضة، بحيث لا يمكن أن تُعزى الفائدة من هذا المحفز الحيوي إلى تأثير الأسمدة الموجودة فيه. يمكن للتجارب بالفعل إثبات أنّ العناصر الغذائية الموجودة ليست سبب التأثير الملحوظ وإنّما وجودها المشترك مع المحفز الحيوي قد زاد من قدرة النبات على الاستفادة منها ولو كانت بمقادير ضئيلة.

أثبتت العديد من المحفزات الحيوية فعاليتها في تحسين صحة المحاصيل ومقاومة الآفات. نتيجة لذلك، يمكن توزيع الميزانية التي كانت تُنفق سابقًا على مبيدات الآفات فقط على مواد وطرق أخرى أيضًا مثل المصائد والفرمونات، والمحفزات الحيوية التي تحسّن صحة النباتات وتزيد مقاومتها. في حالات أخرى، حتى بدون الاستغناء عن مبيدات الآفات، قد تكون النتائج المحققة على النباتات باستخدام المحفز الحيوي مثيرة للإعجاب لدرجة أنه يمكن أن يستغني المزارع عن مبيد الآفات وقد يصرف المبلغ المحدد الذي كان ينوي انفاقه على الكيماويات الزراعية لشراء واستخدام المحفزات الحيوية. يحدث هذا بالنسبة للآفات / الأمراض التي تسبب أضرارًا خفيفة ولمبيدات الآفات الحيوية ذات التأثير القوي.

تحسين عمل المبيدات

هناك عدة طرق يمكن من خلالها للمحفزات الحيوية تحسين عمل مبيدات الآفات. يمكن خلط المحفز الحيوي مع مبيد الآفات أثناء التحضير أو -بشكل أكثر شيوعًا – أثناء خلط محلول الرش في الخزان. تتمثل إحدى طرق العمل المقترحة لتحسين عمل مبيدات الآفات لعدد من المستخلصات النباتية، مثل الأعشاب البحرية، في احتفاظ المحفز النباتي بمكون نشط على سطح الورقة، إما عن طريق تكوين الغرويات الدقيقة من السكريات أو الشحنة الأيونية التي يحتفظ بها المحفز الحيوي. هناك طريقة أخرى للعمل قد تكون موجودة في العديد من المستخلصات الحيوية وهي التحفيز الأيضي للميكروبات المفيدة التي تم تطبيقها كمبيدات حيوية. يمكن أن يكون هذا بسبب وجود مصادر الكربون العضوي في المستخلصات، ولكن يمكن أن يشمل أيضًا تنشيط إنزيمات معينة خارج الخلية في الميكروب والتي تعد مفتاحًا للتحكم في مسببات الأمراض، مثل الكيتيناز. علاوة على ذلك، تحمل العديد من منتجات حمض الهيوميك عددًا من العوامل المتعلقة بتحسين امتصاص المكونات الفعّالة للمبيد والمغذيات الدقيقة لداخل النبات. هذه كلها وظائف مهمة ومفيدة جدا لدعم عمل مواد وقاية النبات. ستظل بحاجة إلى التأكد من امتثالك لتعليمات اللصاقة المحلية التي تغطي الإرشادات حول طريقة الاستخدام الأمثل والمواد المساعدة وإمكانية الخلط. بعض المركبات التجارية من المحفزات الحيوية لا تقبل الخلط مع بعض مواد وقاية النبات فاحذر واقرأ اللصاقة قبل البدء بالعمل.

ملاحظة: من المعروف أنّ المحفزات الحيوية لا تعمل دائمًا على تحسين عمل مبيدات الآفات، وفي بعض الأحيان قد لا يكون لها تأثير كبير، أو قد تقلل من فعالية المبيد. يمكن أن تشمل الآثار السلبية المحتملة ترسيب المكون النشط للمبيد من المحلول، أو أن يكون لها تأثير مضاد. يمكن أن تشمل التأثيرات السلبية المحتملة توفير مصدر تغذية بالكربون العضوي التي تساعد على نمو مسببات الأمراض الرمّية اختياريا والتي تستخدم مواد المحفز الحيوي لتنمو قبل الدخول في مرحلة النمو التطفلي. هناك تفاعل سلبي آخر محتمل وهو توفير تأثير مضاد للأكسدة على سطح الورقة خلال فترة غزو العوامل الممرضة عندما ينتج النبات أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) لمكافحة الهجوم. يمكن أن يشمل ذلك وجود مضادات الأكسدة مثل المانيتول (الموجود بمستويات عالية جدًا في بعض مستخلصات الأعشاب البحرية).

المحفزات والمبيدات الحيوية وتوفير منصة انطلاق لمبيدات الآفات الحيوية الجديدة: بعد عدة سنوات من وجود المبيدات الحيوية في السوق العالمي، غالبًا ما يبلغ المستخدمون النهائيون عن أن المحفز الحيوي أظهر تأثيرات إيجابية في الحماية ضد آفة أو مرض معين. أخذت عدد من شركات المحفزات الحيوية الناجحة هذه التقارير غير المتوقعة من الميدان ودرستها بعمق أكبر لفهم سبب حدوث هذا التأثير. في بعض الحالات، أدى ذلك إلى تطوير مبيد حيوي يتم تنقيته أو استخلاصه من مركب واحد من محفز بيولوجي. ثم تم تسجيل هذه المنتجات الجديدة كمبيدات آفات حيوية في حد ذاتها. وأمثلة على ذلك مركب كيتوزان المسجل كمبيد حيوي عضوي في الاتحاد الأوروبي والأنواع الفطرية المتعايشة مثل تريكودرما Trichoderma harzianum والأسمدة الحيوية مثل البكتيريا مذيبة الفوسفور في التربة.

متى يكون استخدام المحفزات النباتية ضرورياً

عند توقع قدوم إجهاد للنبات، يجب تدعيم مقاومة النبات لهذا الإجهاد عبر أنواع محددة من المحفزات الحيوية. يتطلب علاج نتائج الإجهاد أيضا استخدام المحفزات الحيوية.

عندما يطلب سوق المستهلكين إنتاجا زراعيا بسرعة، لابدّ من تسريع النمو باستخدام المحفزات الحيوية.

عند الرغبة باستثمار ناجح للأرض بأقل مدة زمنية وأفضل إنتاج

عندما تكون الأرض غير صالحة للزراعة التقليدية لسبب ما مثل الملوحة أو الجفاف أو غيرها.

للحصول على نوعية مميزة من الإنتاج ضمن ظروف صعبة.

يجب أن تكون الفائدة الزراعية الصافية بعد النظر في الآثار الإيجابية والسلبية للمحفز الحيوي كبيرة بما يكفي لتبرير استخدامها.

يجب أن تكون الفائدة من استخدام المحفز مناسبة للنبات وللهدف الذي سيتم استخدام المنتج فيه.

يستخدم المحفز الحيوي كمكون أساسي في برنامج إدارة المحاصيل المتكاملة (ICM)

ضروري في الزراعة المتخصصة، مثل الزراعة العضوية والزراعة المستدامة

والأهم في بلادنا عندما لا يتم استخدام الأسمدة المعدنية بأنواعها كما يجب، أو عندما لا تتم عمليات خدمة المحصول بالصورة المثالية (ري تسميد مكافحة)، يكون عندها استخدام المحفز الحيوي ضرورياً لمحاولة الحفاظ على نفس المستوى من المحصول أو الجودة.

الاختبارات الحقلية

توفر التجارب الميدانية معلومات أساسية حول تأثيرات المحفزات الحيوية في ظل الظروف الحقلية. ومع ذلك، بالنسبة لبعض الادعاءات لمنتجات محددة (مثل زيادة مقاومة النبات للإجهاد الملحي أو اجهاد البرد) يكون من الصعب إنشاء الظروف الحقلية المناسبة بشكل مصطنع من أجل اختبارها. في مثل هذه الحالات، سيكون للتجارب الحقلية المتكررة وفي مناطق متعددة فوائد أكثر للتأكد من فعاليّة هذا المحفز الحيوي من حيث العائد / الجودة. لكن من ناحية أخرى، يمكن (ومن الضروري) إثبات فعاليّة محفز حيوي محدد عن أمور قابلة للقياس مثل تبكير الإنتاج، الإزهار المبكر، النمو الأسرع، زيادة الإنتاج، بطريقة اختبار معينة في ظروف خاضعة للمتابعة والتحكم. على سبيل المثال: يمكن للمرء أن يبرهن على أنّ محفز معين يساعد على تبكير الإنتاج لمدة أسبوع في البيوت المحمية الخاضعة للرقابة أو ظروف المختبر عند استخدامه مبكرا منذ الزراعة، وإظهار الفائدة العامة للمزارع من حيث المحصول المحسّن و / أو التبكير عند الاختبار الحقلي لنفس المنتج. لا يهتم المزارع بمنتج معيّن أو بطريقة عمل معينة إذا لم ينتج عنها فائدة ملموسة في المزرعة.

تقوم الشركة المحترمة، مثل شركة دبانه، بعمل تجارب متعددة وفي مناطق عدة، قبل طرح منتج المحفز الحيوي الجديد للأسواق. تتأكد الشركة من أقوال الشركة الصانعة على عدة محاصيل وضمن ظروف متعددة وباحتمالات موسعة عبر عمل العشرات من الاختبارات الحقلية. عندما نتأكد من فعالية المحفز الحيوي، تتابع عمليات التسجيل والاستيراد، وإلا فإنه لا يطرح للسوق. عندما تشير البيانات إلى وجود تناقضات في أداء المنتج، يجب تفسير أسباب هذه التناقضات والبحث عن حلول أو تطوير للاستخدام أو للمنتج. يجب أن تمكّن تعليمات الاستخدام ونتائج الاختبارات المحلية من تحديد الظروف والطريقة التي سيعطي بموجبها المنتج الأداء الأمثل، وأي عوامل قد يكون لها تأثير على الفعالية. في جميع الأحوال يتم عمل اللصاقة بما يتناسب مع نتائج الاختبارات الحقلية وتوصيات الشركة الصانعة. لذلك يجب اتباع تعليمات استخدام المنتج على اللصاقة. الشفافية أمر بالغ الأهمية للسماح للمزارعين باتخاذ قرارات مستنيرة للحصول على نتائج واضحة ومؤكدة.

ما هي أهم البلدان المنتجة للمحفزات النباتية الحيوية؟

أربعة مناطق في العالم: الولايات المتحدة وكندا، اسبانيا وفرنسا وإيطاليا، الصين والهند، تشيلي والمكسيك. بقية الدول لا تزال تسعى في هذا المجال ولو أنّ نموها سريع أيضاً.

ملاحظات

ليس للمحفزات الحيوية تأثير مباشر ضد الآفات، وبالتالي فهي لا تقع ضمن الإطار التنظيمي القانوني لمبيدات الآفات. مع ذلك فإنّ الكثير من المحفزات الحيوية تساعد النبات في مقاومة الآفات بشكل غير مباشر.

المحفزات الحيوية تختلف عن منظمات النمو النباتية (الهرمونات)، خاصة الهرمونات المصنعة.

الخضراوات والمحاصيل الحقلية أكثر وأسرع استجابة للمحفزات الحيوية من الأشجار المثمرة، خاصة عند استعمالها كمعاملة بذور.

النباتات المزروعة بطرق خدمة ممتازة يكون تجاوبها محدوداً مع المحفزات النباتية ضمن الظروف الطبيعية، لأنها وصلت لأوج النمو والصحة.

سنتحدث في المرات القادمة عن كل نوع من المحفزات الحيوية: الأعشاب البحرية، الأحماض الأمينية، الأسمدة الحيوية، وغيرها، كل على حدى، فانتظرونا.

.بقلم وائل ام