الإفرازات الجذرية وأثرها في تربة الرايزوسفير

   م. أحمد فرحان مصلح 

   قسم مكافحة الصحراء

مقدمة

    تشكل تربة الرايزوسفير ما يقارب 2 – 3 % من حجم التربة الكلي وهي تمثل جزء التربة المحيطة بجذر النبات والتي تعتبر في نفس الوقت ساحة للعمليات البايلوجية و الكيميائية التي تحدث بين جذر النبات والتربة وكانت أول إشارة لمصطلح الرايزوسفير (Rhizosphere) من قبل العالم الألماني Lorenz Hiltner في العام (1904) الذي كان يعمل أستاذا في كلية التقانات الزراعية في مدينة ميونخ الألمانية حيث وصفها بأنها جزء التربة الخاصة والتي تتأثر بجذور النباتات وأطلق عليها تسمية الرايزوسفير وهي كلمة إغريقية تتكون من مقطعين الاول Rhizo ومعناها الجذور والمقطع الثاني Sphere ومعناه المحيط أو مجال التأثير حيث يكون تأثير جذور النباتات في التربة المحاذية والقريبة منها بشكل رئيسي من خلال تحرر مواد عضوية و غير عضوية الى التربة كانسلاخ مادة أنسجة الجذر الخارجية أثناء اختراق الجذر للتربة أو إفرازات الجذر المباشرة .

قسمت الرايزوسفير الى محاور أربعة كالأتي

·        Endorhizosphere ويشمل هذا المحور أنسجة الجذر بما فيها البشرة الداخلية وطبقة القشرة

·        Rhizoplane ويشمل سطح الجذر وطبقة البشرة وطبقة السكريات المتعددة اللزجة

·        Ectorhizosphere ويمثل هذا المحور التربة المحاذية جداً للجذر

·        Mycorhizosphere ويمثل منطقة اتحاد النبات بالمايكورايزا

مقطع عرضي لمنطقة الرايزوسفير

أهمية تربة الرايزوسفير

    تبرز أهمية هذا الجزء من التربة كونها تصف بيئة التربة المحيطة بجذر النبات و مدى نشاط الأحياء المجهرية في هذا الجزء من التربة وفعاليتها الحيوية الى جانب امتصاص النبات للعناصر الغذائية ضمن هذا الجزء من التربة الذي يختلف عن بقية أجزاء التربة الأخرى كونه يمثل ساحة للعمليات والأنشطة الحيوية والكيميائية بالرغم من صغر حجمها مقارنة بحجم التربة الكلي حيث سمك هذه الطبقة ليس له حافة محددة فهو يبدأ من سمك اقل من 1 ملم وقد يصل الى سمك 10 ملم اعتمادا على بعض صفات التربة من حيث خشونة التربة ودرجة تفاعلها وبناء التربة و محتواها الرطوبي وسعتها التنظيمية الى جانب بعض الأمور الأخرى المتعلقة بالنبات مثل مظهر الجذر وإفرازاته ونوع النبات وحالته الفسيولوجية فقد أظهرت الدراسات الحديثة الخاصة بتربة الرايزوسفير أهمية العمليات التي تحدث ضمن هذا الجزء من التربة فهنالك العديد من المركبات العضوية والايونات التي يكون مصدرها إفرازات الجذر الى تربة المنطقة المحيطة بها مما يجعلها سبباً في أحداث تغيرات كيميائية وحيوية في ترب تلك المنطقة وقد تبين إن كمية ونشاط الإفرازات الجذرية تزداد بزيادة عمق الجذر وان ذروة الزيادة تكون في منطقة الشعيرات الجذرية وتتناقص باتجاه قمة الجذر وكذلك في الترب البعيدة عن سطح الجذر.

تأثير جذور النباتات في تربة الرايزوسفير

جذور النباتات تحرر كميات وفيرة وأنواع مختلفة من المركبات الى تربة الرايزوسفير المحيطة بجذر النبات وهذه المركبات تختلف من نبات الى أخر وحتى في جذر النبات الواحد تختلف كمية ونوعية الإفرازات واغلب هذه الإفرازات تكون مركبات عضوية أو مكونات عادية للنبات أساسها عملية البناء الضوئي والعمليات الأخرى وان ابرز نواتج الجذور في منطقة الرايزوسفير هي مركبات الكاربون المشتقة من نواتج البناء الضوئي أما النواتج غير المشتقة من الكاربون (كالايونات غير العضوية والماء والالكترونات والبروتونات وغيرها ) فتكون قليلة ولكنها بالغة الأهمية بالنسبة للتربة وإحيائها وكذلك للنبات نفسه وان عملية تحرر هذه المركبات من جذور النبات الحية الى التربة المحيطة ( الرايزوسفير) تسمى الإيداع الجذري (Rhizodeposition) وهي العملية الأساسية المؤثرة في تواجد العناصر الغذائية في تربة الرايزوسفير وكذلك تعد مصدر غذائي للأحياء الدقيقة مما يزيد من نشاطها البايولوجي في تربة الرايزوسفير بشكل واضح عن نشاطها في التربة البعيدة عن جذور النباتات وكذلك زيادة عدد الأحياء في هذه التربة الى مئات الأضعاف عن إعدادها في الترب البعيدة وهذا بدوره ينعكس إيجابا على النبات حيث تعمل هذه الأحياء على زيادة جاهزية العناصر الغذائية للنبات.

إفرازات الجذور في تربة الرايزوسفير

     كما هو معروف إن إفرازات الجذور هي كل المواد التي تنتجها الجذور وتتحرر الى تربة الرايزوسفير فهي تشمل مدى واسع من المركبات التي يكون قسم منها ناتجة عن عملية البناء الضوئي أو العمليات المرافقة لها والنواتج الأخرى ناتجة عن عملية التمثيل والايض النباتي وباختلاف هذه العمليات الى جانب اختلاف نوع النبات وأصنافه وعمره وبيئته وخواص التربة المحيطة به تختلف المواد الناتجة عنها , وتقسم نواتج الجذور الى أنواع بحسب الاتي:

1.     خواصها الكيميائية ( التركيب, الذوبانية, الثباتية, التطاير, الوزن الجزيئي) وغيرها من الخواص الكيميائية.

2.     موقع الظهور (الإفراز).

3.     تأسيس العلاقات ليس المحسوسة فقط.

ومن أهم نواتج الجذور وإفرازاتها والتي يطلق عليها بشكل عام الإيداع الجذري هي الخلايا الطرفية وانسلاخات الجذور ومن أمثلتها خلايا القلنسوة التي تنسلخ من قمة الجذر والخلايا القشرية نتيجة شيخوختها ومن نواتج الجذور الأخرى هي المادة الهلامية التي تفرز من خلايا قمة الجذر بعد انسلاخ خلايا القلنسوة والتي يكون لها دور في عدة تداخلات بين التربة والنبات منها اختراق الجذور وتكوين تجمعات التربة والتحولات الميكروبية ودورة العناصر الغذائية كذلك تقوم الجذور بإفراز الأنزيمات التي تعمل كمواد محفزة في تسريع العمليات الكيميائية التي تشارك فيها و من هذه الأنزيمات أنزيم الفوسفاتيز الحامضي(Secretory asid phosphatase )  وأنزيم اليورييز (urease) ومن الإفرازات الأخرى لجذور النباتات هي الفايتوالكسينات والمواد الالوكيميائية والتي تمثل النواتج الايضية الثانوية السامة للنبات والتي يكمن دورها في التداخل النوعي بين نباتين مختلفين وخفض مستوى العلاقة التنافسية بينهما كذلك تقوم جذور النباتات بطرح كميات مهمة من غاز ثاني اوكسيد الكاربون Co₂ الى التربة عن طريق تنفس الجذور بحدود 12-25 % يومياً من عملية البناء الضوئي ومن إفرازات الجذور الأخرى هي الأحماض العضوية غير العطرية مثل حامض الستريك الذي يسهم في اتساب العناصر الغذائية للنبات وأخيرا تقوم جذور النباتات بإفراز كميات كبيرة وجوهرية من المركبات الحاوية على الكاربون و النايتروجين .

   References

1-      Lynch, JM and Whipps, JM (1991). Substrate flow in the rhizosphere. In: The rhizosphere and plant growth . Keister DL and Cregan PB (eds). Kluwer, Dordrecht. PP 15-24.

2-      Uren, NC (2000). Types, amounts and poosible functions of compunds released into the rhizosphere by soil –grown plants. In: The Rhizosphere : Biochemistry and Organic Substances at the Soil-plant Interface. Pinton R? Varanini Z and Nannipieri P (eds), 2^nd edition. Taylor and Francis Group, LLC.pp:19-40.  

3-      Neumann, G and RÖmheld V (2002). Root-induced changes in the ability of nutrients in rhizosphere :In Plant Roots-the Hidden Half. Waisel Y? Eshel A and Kafkafi U (eds). New York, NY: Marcel Dekker. PP. 617-649.

4-      Dick, WA (2012). Soil and Environmental Biology . The Ohio State University, the Ohio Agricultural Research and Development Centre , online lectures .