نقص الفوسفور

يُعدّ نقص الفوسفور اضطرابًا نباتيًا مرتبطًا بعدم كفاية إمداد النبات بالفوسفور. ويُقصد بالفوسفور هنا أملاح الفوسفات ( PO₄³⁻ )، وفوسفات أحادي الهيدروجين ( HPO₄²⁻ ) ، وفوسفات _ثنائي الهيدروجين ( H₂PO₄⁻ ). تتحول هذه الأنيونات بسهولة فيما بينها، ويُحدد الرقم الهيدروجيني للمحلول أو التربة النوع السائد. تُعدّ الفوسفات ضرورية لتخليق المادة الوراثية ، وكذلك لإنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وهو عنصر أساسي للحياة. يُمكن السيطرة على نقص الفوسفور من خلال إضافة مصادر للفوسفور مثل مسحوق العظام ، وفوسفات الصخور، والسماد العضوي، والأسمدة الفوسفاتية . ^{[ 1 ]}

يُعتبر الفوسفور (P) ثاني أهم عنصر غذائي في النباتات بعد النيتروجين، لضمان صحتها ووظائفها الحيوية. تستخدم النباتات الفوسفور في العديد من العمليات الحيوية، مثل الفسفرة الضوئية ، ونقل الجينات، ونقل العناصر الغذائية، وأغشية الخلايا الفوسفوليبيدية. ^{[ 2 ]} تُعد هذه الوظائف ضرورية لعمل الخلية النباتية؛ ففي الفسفرة الضوئية، على سبيل المثال، ينتج عن تفاعل كيميائي يتضمن الفوسفور تكوين الطاقة المخزنة في النباتات. يُعد الفوسفور مكونًا جزيئيًا أساسيًا للتكاثر الوراثي. عندما يكون الفوسفور موجودًا بمستويات غير كافية، تتعطل العمليات الوراثية، مثل انقسام الخلايا ونمو النبات. وبالتالي، قد تنضج النباتات التي تعاني من نقص الفوسفور بمعدل أبطأ من النباتات التي تحتوي على كميات كافية منه. وقد رُبط توقف النمو الناتج عن نقص الفوسفور بصغر حجم الأوراق وقلة عددها. ^{[ 3 ]} كما قد يُسبب نقص الفوسفور خللًا في تخزين الكربوهيدرات. تبقى عملية التمثيل الضوئي، وهي الوظيفة الرئيسية لخلايا النبات التي تنتج الطاقة من ضوء الشمس والماء، عادةً بمعدل طبيعي في حالة نقص الفوسفور. ومع ذلك، يتباطأ استخدام الفوسفور في وظائف الخلية. يؤدي هذا الخلل في معدلات التمثيل الضوئي في النباتات التي تعاني من نقص الفوسفور إلى تراكم الكربوهيدرات الزائدة داخل النبات على شكل حبيبات نشا . كما قد يحدث تغيير في بنية الجذر، حيث يُفضّل نمو الجذور الجانبية بينما يتوقف نمو الجذر الرئيسي . ^{[ 4 ]} يُحفّز إفراز الجذور للريبونوكليازات والفوسفاتازات الحمضية لاستخلاص الفوسفور، وفي بعض الحالات يصاحب ذلك أحماض عضوية تساعد على تحليل مركبات الألومنيوم مع الفوسفات غير العضوي في التربة. ^{[ 5 ]} غالبًا ما يُلاحظ تخليق الأنثوسيانين التفاعلي الناتج عن نقص الفوسفور من خلال اسمرار الأوراق. في بعض النباتات، قد يؤدي تغير صبغة الأوراق نتيجة لهذه العملية إلى تحويل لون الأوراق إلى لون أرجواني داكن. ^{[ 4 ]}

يمكن أن يتخذ الكشف عن نقص الفوسفور أشكالًا متعددة. إحدى طرق الكشف الأولية هي الفحص البصري للنباتات، حيث قد يشير اخضرار الأوراق الداكن وظهور صبغة أرجوانية أو حمراء إلى نقص الفوسفور. مع ذلك، قد لا تكون هذه الطريقة تشخيصًا دقيقًا، إذ يمكن لعوامل بيئية أخرى أن تُسبب أعراضًا مشابهة لتغير لون الأوراق. في البيئات التجارية أو الخاضعة لمراقبة دقيقة للنباتات، يُشخَّص نقص الفوسفور عن طريق الاختبارات العلمية. إضافةً إلى ذلك، لا يظهر تغير لون أوراق النبات إلا في حالات نقص الفوسفور الشديد، لذا يُنصح المزارعون بفحص مستويات الفوسفور علميًا قبل حدوث تغير اللون. تُعد اختبارات التربة الطريقة الأكثر شيوعًا لفحص مستويات الفوسفور، ومن أهمها اختبار براى 1-P، وميليش 3، وأولسن. جميع هذه الطرق فعالة، ولكن لكل منها دقة أعلى في مناطق جغرافية محددة. ^{[ 6 ]} تستخدم هذه الاختبارات محاليل كيميائية لاستخلاص الفوسفور من التربة، ثم يُحلل المستخلص لتحديد تركيز الفوسفور، ويُستخدم قياس الألوان لتحديد هذا التركيز. بإضافة مستخلص الفوسفور إلى جهاز قياس الألوان، يتغير لون المحلول بشكل مرئي، وتُعدّ درجة هذا التغير مؤشرًا على تركيز الفوسفور. ولتطبيق هذه الطريقة في اختبار نقص الفوسفور، يجب مقارنة تركيز الفوسفور المقاس بالقيم المعروفة. تمتلك معظم النباتات ظروف تربة مثالية، وقد تم اختبارها بدقة. إذا كان تركيز الفوسفور المقاس بجهاز قياس الألوان أقل بكثير من مستوياته المثلى في التربة، فمن المرجح أن النبات يعاني من نقص الفوسفور. ^{[ 7 ]} على الرغم من شيوع استخدام اختبار التربة بالتحليل اللوني، إلا أنه قد يواجه مشاكل تشخيصية نتيجة لتداخل المركبات والعناصر الأخرى الموجودة. ^{[ 8 ]} تُستخدم أيضًا طرق إضافية للكشف عن الفوسفور، مثل قياس الإشعاع الطيفي وقياس طيف البلازما المقترنة حثيًا (ICP)، بهدف تحسين دقة القراءة. ووفقًا للمؤتمر العالمي لعلماء التربة، تتمثل مزايا طرق القياس الضوئية هذه في سرعة التقييم، والقياسات المتزامنة لعناصر النبات الغذائية، وطبيعتها غير المدمرة . على الرغم من وجود أدلة تجريبية تدعم هذه الأساليب، إلا أنه لم يتم التوصل بعد إلى موافقة بالإجماع عليها. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

تتضمن معالجة نقص الفوسفور والوقاية منه عادةً زيادة مستويات الفوسفور المتاح في التربة. يضيف المزارعون الفوسفور إلى التربة باستخدام مسحوق العظام ، والفوسفات الصخري، والسماد العضوي، والأسمدة الفوسفاتية . ومع ذلك، فإن إضافة هذه المركبات إلى التربة لا تضمن بالضرورة معالجة نقص الفوسفور. يجب أن يكون الفوسفور موجودًا في التربة، ولكن يجب على النبات أيضًا امتصاصه. ويُحدّ من امتصاص الفوسفور شكله الكيميائي. يوجد جزء كبير من الفوسفور في التربة على شكل مركبات كيميائية لا تستطيع النباتات امتصاصها. ^{[ 11 ]} يجب أن يكون الفوسفور موجودًا في التربة بترتيبات كيميائية محددة ليكون قابلاً للاستخدام كمغذيات للنبات. يمكن تحسين تسهيل استخدام الفوسفور في التربة من خلال الحفاظ على درجة حموضة التربة ضمن نطاق محدد. تحدد حموضة التربة، التي تُقاس على مقياس الرقم الهيدروجيني، جزئيًا الترتيبات الكيميائية التي يشكلها الفوسفور. بين الرقم الهيدروجيني 6 و7، يشكل الفوسفور أقل عدد من الروابط، مما يجعله غير قابل للاستخدام من قبل النباتات. في هذا النطاق من الحموضة، تزداد احتمالية امتصاص الفوسفور وتقل احتمالية نقصه. ومن جوانب الوقاية من نقص الفوسفور وعلاجه، قدرة النبات على امتصاص العناصر الغذائية. تتفاعل أنواع النباتات، وحتى النباتات المختلفة ضمن النوع الواحد، بشكل مختلف مع انخفاض مستويات الفوسفور في التربة. يرتبط التوسع الأكبر للجذور عمومًا بزيادة امتصاص العناصر الغذائية. تتمتع النباتات ذات الجذور الأكبر ضمن النوع الواحد بميزة وراثية، وهي أقل عرضة لنقص الفوسفور. يمكن زراعة هذه النباتات وتربيتها كطريقة طويلة الأمد للوقاية من نقص الفوسفور. إلى جانب حجم الجذور، وُجد أن تكيفات أخرى للجذور مع انخفاض الفوسفور، مثل التكافل الفطري الجذري ، تزيد من امتصاص العناصر الغذائية. ^{[ 12 ]} تعمل هذه التكيفات على الجذور على الحفاظ على مستويات العناصر الغذائية الحيوية. في المزارع التجارية الكبيرة، قد يكون تنويع النباتات لتبني هذه التكيفات المرغوبة لامتصاص الفوسفور طريقةً طويلة الأمد لتصحيح نقص الفوسفور.