الداخل المعتم لسقيفة حقل أحد المزارعين عند الغسق.

ما هي المنشطات الحيوية؟

آخر تحديث:

المنشطات الحيوية للنبات هي مواد أو كائنات دقيقة تحفّز، عند استخدامها على البذور أو النباتات أو منطقة الجذور، عمليات طبيعية تحسّن امتصاص العناصر الغذائية وكفاءتها، وتحمّل الإجهاد اللاأحيائي، وجودة المحصول وغلته.1,5 وهي لا تهدف إلى تغذية النبات كما يفعل السماد.5 وأنواعها الرئيسية هي المواد الدبالية، ومستخلصات الأعشاب البحرية، ومتحللات البروتين، والكيتوزان، والسيليكون، والبكتيريا والفطريات النافعة.1

بادرة صغيرة ذات مجموع جذري أبيض دقيق ومتفرع، مستقرة على تربة رطبة داكنة بجوار خصلة من الأعشاب البحرية البنية.

كيف تُعرَّف المنشطات الحيوية؟

ظل التعريف موضع نقاش لسنوات، وتتباين التعريفات المنشورة تباينًا واسعًا.2,4 ويحاول معظمها الفصل بين المنشطات الحيوية والأسمدة من جهة، وبينها وبين المبيدات وعوامل المكافحة الحيوية من جهة أخرى، وهو أمر معقد لأن بعض المنتجات تعمل منشطًا حيويًا وعامل مكافحة حيوية في آن واحد.1

في الولايات المتحدة، قدّم Farm Bill لعام 2018 أول وصف قانوني: مادة أو كائن دقيق يحفّز، عند استخدامه على البذور أو النباتات أو المحيط الجذري، عمليات طبيعية لتعزيز أو إفادة امتصاص العناصر الغذائية، أو كفاءة العناصر الغذائية، أو تحمّل الإجهاد اللاأحيائي، أو جودة المحصول وغلته.1,5 وفي الاتحاد الأوروبي، تعرّف Regulation (EU) 2019/1009 المنشط الحيوي للنبات بأنه منتج تسميد يحفّز عمليات تغذية النبات بمعزل عن محتواه من العناصر الغذائية، والغرض الوحيد منه تحسين كفاءة استخدام العناصر الغذائية، أو تحمّل الإجهاد اللاأحيائي، أو صفات الجودة، أو توافر العناصر الغذائية المحتجزة في التربة أو المحيط الجذري.2 واقترحت مراجعة أكاديمية واسعة الاستشهاد صياغة ثالثة: منتج مُركَّب من أصل بيولوجي يحسّن إنتاجية النبات من خلال الخصائص الناشئة لمزيج مكوناته، وليس فقط من خلال العناصر الغذائية المعروفة أو منظمات نمو النبات أو المركبات الوقائية.4

مقارنة بين ثلاثة تعريفات للمنشط الحيوي للنبات. المصادر:1,2,4,5
المصدرالفكرة الأساسيةما يستبعده أو يشدد عليه
Farm Bill لعام 2018 (الولايات المتحدة)مادة أو كائن دقيق يحفّز العمليات الطبيعية في البذور أو النباتات أو المحيط الجذريتأثيرات في امتصاص العناصر الغذائية وكفاءتها، وتحمّل الإجهاد اللاأحيائي، والجودة والغلة
Regulation (EU) 2019/1009منتج تسميد يحفّز عمليات تغذية النباتيعمل بمعزل عن محتوى المنتج من العناصر الغذائية
مراجعة Yakhin وزملائه، 2017منتج مُركَّب من أصل بيولوجيفائدة لا تعود فقط إلى العناصر الغذائية أو منظمات النمو أو المركبات الوقائية

ما الأنواع الرئيسية للمنشطات الحيوية؟

أكثر المكونات شيوعًا هي المواد الدبالية ومستخلصات الأعشاب البحرية والبكتيريا النافعة والفطريات النافعة؛ وتحتوي منتجات أخرى على الكيتوزان أو متحللات البروتين أو مركبات غير عضوية مثل السيليكون.1 وتستحوذ المواد القائمة على الأحماض على الحصة الأكبر من السوق، تليها المواد القائمة على الأعشاب البحرية.1 ويصنّف الباحثون هذه المواد إلى منشطات حيوية غير ميكروبية وأخرى ميكروبية، وتدرج اللائحة الأوروبية فطريات الميكوريزا الشجيرية والبكتيريا المثبتة للنيتروجين من أجناس Rhizobium وAzotobacter وAzospirillum ضمن المنشطات الحيوية الميكروبية.2

الفئات الرئيسية للمنشطات الحيوية وتأثيراتها المُبلَّغ عنها. المصادر:1,2
الفئةما هوالتأثيرات المُبلَّغ عنها
أحماض الهيوميك والفولفيكمكونات المادة العضوية من الخث أو الليوناردايت أو الكمبوست أو سماد الديدانتحسين خصائص التربة وامتصاص الجذور للعناصر الغذائية ونمو الجذور الجانبية
مستخلصات الأعشاب البحريةأعشاب بحرية بنية في الغالب مثل Ascophyllum وFucus وLaminariaسكريات متعددة معززة للنمو، واستحثاث الدفاعات، والاحتفاظ بالماء
متحللات البروتينالببتيدات والأحماض الأمينية من بروتينات نباتية أو حيوانيةالإنبات والنمو والجودة، خصوصًا تحت الإجهاد
الكيتوزانكيتين منزوع الأستيل من الفطريات والحشرات والقشرياتيستحث استجابات الدفاع في النبات
السيليكونعنصر غير عضوي يمتصه النبات في صورة حمض السيليسيكتحمّل الإجهاد اللاأحيائي، وأوراق أقوى
البكتيريا النافعةBacillus وRhizobium وPseudomonas وAzospirillum وغيرهاتثبيت النيتروجين، والسيدروفورات، والهرمونات النباتية
الفطريات النافعةفطريات الميكوريزا الشجيرية وTrichodermaامتداد أوسع للجذور، وامتصاص الفوسفور والماء، وتفرّع الجذور

كيف تعمل المنشطات الحيوية في النبات؟

تشمل التأثيرات المُبلَّغ عنها زيادة الإنتاجية، وتحسّن تحمّل الأمراض وأنواع الإجهاد الأخرى، وتحسّن امتصاص الماء والعناصر الغذائية وكفاءة استخدامها، وتحسّن بنية الجذور ونمو الجذور الجانبية، والمقاومة الجهازية المستحثة.1 ويمكن للمنشطات الحيوية أن تعدّل الأيض الأولي والثانوي في النبات.2 والأساس العلمي موثق جيدًا، لكن الآليات الدقيقة ليست مفهومة دائمًا.1 ولهذا السبب، رأت إحدى المراجعات أن البحث ينبغي أن يركز على إثبات الفعالية وعلى آلية عمل عامة بدلًا من اشتراط آلية تأثير واحدة محددة.4

تعمل كل فئة بطريقة مختلفة. فالمواد الدبالية تعمل من خلال طبيعتها متعددة الأنيونات، فترفع السعة التبادلية الكاتيونية للتربة وتتفاعل مع النواقل في أغشية الجذور.1 أما السكريات المتعددة في الأعشاب البحرية، التي قد تشكل من 30 إلى 40 في المئة من الوزن الجاف للمستخلص، فتعزز النمو وتستحث استجابات الدفاع.1 وتمدّ فطريات الميكوريزا الشجيرية المجموع الجذري إلى ما بعد منطقة استنزاف العناصر الغذائية، فتحسّن امتصاص الفوسفور والماء، بينما تثبّت البكتيريا المعززة لنمو النبات النيتروجين وتنتج السيدروفورات المخلِّبة للحديد وتصنع هرمونات مثل الأوكسينات والسيتوكينينات.1

هل المنشط الحيوي هو نفسه السماد؟

لا. يمكن للمنشطات الحيوية أن تعزز كفاءة أكبر في استخدام الماء والعناصر الغذائية، لكنها لا تهدف إلى تقديم فائدة سمادية ذات أهمية غذائية.5 وتنص عدة تعريفات على ذلك صراحة: فالتعريف الأوروبي يشترط أن يكون التأثير مستقلًا عن المحتوى من العناصر الغذائية، ومراجعة عام 2017 تستبعد الفوائد الناتجة فقط عن العناصر الغذائية الأساسية المعروفة.2,4 وعادةً ما تجمع المنتجات المبيعة باسم سماد منشط حيوي بين الاثنين، وتُعرض المنشطات الحيوية في تركيبات كثيرة، منها خلطات مع الأسمدة.1

التنظيم يتبع الادعاء. حتى عام 2019، كانت المنشطات الحيوية في الولايات المتحدة تخضع للتنظيم على مستوى الولايات باعتبارها أسمدة أو لقاحات تربة أو محسّنات تربة.1 ولا يعرّف قانون المبيدات الفيدرالي هذا المصطلح، لكن بموجب مسودة إرشادات EPA لعام 2020، فإن المنتج الذي يذكر ملصقه أنه يسرّع نمو النبات أو نضجه أو يبطئهما، أو يغيّر سلوك النبات بطريقة أخرى، من خلال تأثير فسيولوجي، يُعد منظمًا للنبات ويخضع لقانون Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act.5 أما الادعاءات مثل تحسين امتصاص العناصر الغذائية أو كفاءة استخدامها أو تحمّل الإجهاد اللاأحيائي فتُعامل عمومًا على أنها غير مبيدية.5

هل تنجح المنشطات الحيوية فعلًا في الزراعة؟

تشير البيانات الحقلية إلى أنها تنجح في كثير من الأحيان، مع تباين واسع.3 فقد وجد تحليل تلوي أُجري عام 2022 وشمل 180 دراسة و1,087 مقارنة مزدوجة في الحقول المكشوفة للمنشطات الحيوية غير الميكروبية متوسط زيادة في الغلة قدره 17.9 في المئة، تراوح بين 8.6 في المئة للفوسفيت و30.8 في المئة لمستخلص أوراق المورينجا.3 وجاءت أحماض الهيوميك والفولفيك ومتحللات البروتين ومستخلصات الأعشاب البحرية والكيتوزان في الوسط، بنسبة تتراوح بين 14.8 و17.1 في المئة.3 وحقق الاستخدام في التربة مكاسب أكبر من المعاملة الورقية أو معاملة البذور، وكانت الاستجابات أقوى في المناخات الجافة، وفي محاصيل الخضر، وفي الأراضي الفقيرة بالمادة العضوية أو المالحة أو الرملية أو الفقيرة بالعناصر الغذائية أو ذات pH البعيد عن التعادل.3

ويحذر المؤلفون من أن التحيز في النشر يجعل هذا المتوسط على الأرجح تقديرًا أعلى مما يحققه الاستخدام التجاري، مشيرين إلى أن المنتجات غير التجارية فاقت المنتجات التجارية أداءً.3 ووجد تحليل تلوي منفصل للقاحات الميكروبية مكاسب في الغلة بلغت 20.0 في المئة في المناخات الجافة، و14.9 في المئة في المناخات المدارية، و10.0 في المئة في المناخات المحيطية، و8.5 في المئة في المناخات القارية، وكان أداء فطريات الميكوريزا أفضل في الأراضي الفقيرة بالمادة العضوية والقريبة من pH المتعادل.6 ويضيف اختصاصيو الإرشاد أن التأثيرات الإيجابية يُبلَّغ عنها في الغالب في ظروف المختبر أو البيت المحمي الخاضعة للتحكم وفي محاصيل محددة، وتُعد محاصيل الخطوط والحبوب الأكثر دراسة.1

متوسط استجابة الغلة في تحليلين تلويين حقليين. المصادر:3,6
الدراسة والمجموعةمتوسط التغير في الغلةأين كان الأداء الأفضل
المنشطات الحيوية غير الميكروبية، جميع الفئات (2022)+17.9%المناخات الجافة، الخضر، الأراضي الفقيرة أو المالحة
منتجات الأعشاب البحرية والمواد الدبالية ومتحللات البروتين والكيتوزان (2022)من +14.8% إلى +17.1%وسط نطاق الفئات
الفوسفيت (2022)+8.6%أصغر مجموعة بيانات، ثلاث دراسات
اللقاحات الميكروبية في المناخات الجافة (2018)+20.0%المناخات الجافة والمدارية
اللقاحات الميكروبية في المناخات القارية (2018)+8.5%أدنى استجابة بين المجموعات المناخية

كيف ينبغي للمزارعين اختيار المنشطات الحيوية واستخدامها؟

اختاروا المنتج المناسب للمشكلة. كانت الفوائد في التجارب الحقلية أكبر في الظروف دون المثلى، خصوصًا عند محدودية المياه، لذلك يزداد احتمال أن يُظهر المنشط الحيوي استجابة في الغلة حيث يحدّ الإجهاد أو التربة الفقيرة أو انخفاض المادة العضوية من المحصول.3 وتختلف استجابة المحاصيل، وتؤثر في النتيجة تركيبات المنتجات، التي غالبًا ما تمزج عدة أنواع من المنشطات الحيوية أو تضيف عناصر غذائية، إلى جانب ممارسات الإدارة والبيئة.1

اقرأوا قائمة المكونات وتحققوا من التوافق مع ممارسات الإدارة لديكم قبل الشراء، واختبروا المنتج على نطاق صغير قبل التوسع في استخدامه.1 وتحتاج المنتجات الحية إلى عناية: ففطريات الميكوريزا حساسة للحراثة وفترات البور الجرداء والمستويات العالية من الأسمدة والمبيدات الفطرية.1 اتبعوا ملصق المنتج لمعرفة المعدلات والتوقيت، واقرأوا ادعاءات الملصق مع مراعاة الفروق التنظيمية المذكورة أعلاه.5

أهم الخلاصات

  • تحفّز المنشطات الحيوية العمليات الطبيعية في النبات لتحسين امتصاص العناصر الغذائية وكفاءتها، وتحمّل الإجهاد، والجودة والغلة.
  • هي ليست أسمدة: فليس الهدف أن تأتي فائدتها من العناصر الغذائية التي تحتوي عليها.
  • أنواعها الرئيسية هي المواد الدبالية، ومستخلصات الأعشاب البحرية، ومتحللات البروتين، والكيتوزان، والسيليكون، والبكتيريا والفطريات النافعة.
  • تُظهر التحليلات التلوية الحقلية متوسط زيادات في الغلة يبلغ نحو 9 إلى 31 في المئة حسب الفئة، وتكون أكبر في ظروف الجفاف والأراضي الفقيرة وفي الخضر.
  • تختلف النتائج باختلاف المحصول والمنتج والظروف، لذلك اختبروا على نطاق صغير واتبعوا ملصق المنتج.

المراجع

  1. Plant Biostimulants: Definition and Overview of Categories and Effects (HS1330)UF/IFAS Extension, University of Florida (EDIS) · 2019 · University extension publication · DOI 10.32473/edis-hs1330-2019
  2. Editorial: Biostimulants in AgricultureFrontiers in Plant Science, 11:40 · 2020 · Review article · DOI 10.3389/fpls.2020.00040
  3. A Meta-Analysis of Biostimulant Yield Effectiveness in Field TrialsFrontiers in Plant Science, 13:836702 · 2022 · Peer-reviewed study · DOI 10.3389/fpls.2022.836702
  4. Biostimulants in Plant Science: A Global PerspectiveFrontiers in Plant Science, 7:2049 · 2017 · Review article · DOI 10.3389/fpls.2016.02049
  5. Draft Guidance for Plant Regulator Products and Claims, Including Plant BiostimulantsU.S. Environmental Protection Agency, Office of Chemical Safety and Pollution Prevention · 2020 · Government guidance
  6. Improving Crop Yield and Nutrient Use Efficiency via Biofertilization: A Global Meta-analysisFrontiers in Plant Science, 8:2204 · 2018 · Peer-reviewed study · DOI 10.3389/fpls.2017.02204

الأسئلة الشائعة

هل المنشطات الحيوية مخصصة للزراعة العضوية فقط؟

لا. كانت صناعة الزراعة العضوية القوة الدافعة الرئيسية وراء المنشطات الحيوية، لكن الطلب على إنتاج أكثر استدامة جعلها تحظى بشعبية متزايدة لدى المزارعين التقليديين أيضًا.1 وتشير EPA إلى تزايد استخدامها في الإنتاج المستدام وبرامج الإدارة المتكاملة للآفات.5

هل يمكن أن تحل المنشطات الحيوية محل الأسمدة؟

ليس بمفردها. تنص التعريفات التي جمعتها مراجعة علمية صادرة عام 2017 على أن المنشطات الحيوية لا يمكن أن تحل محل الأسمدة أو السماد الحيواني أو المصادر الأخرى للعناصر الغذائية المعدنية.4 ويتمثل دورها في تحسين كفاءة استخدام الماء والعناصر الغذائية.5

ما حجم سوق المنشطات الحيوية؟

بلغت قيمة السوق العالمية 2.19 مليار دولار في عام 2018، وكانت حصة أوروبا منها نحو 40 في المئة.1 وقُدّر أن تصل السوق في أمريكا الشمالية إلى 605.1 مليون دولار في عام 2019.1

متى وُصفت المنشطات الحيوية لأول مرة؟

تعود فكرة المنشطات ذات المنشأ الحيوي إلى عام 1933، في أعمال بدأت في الاتحاد السوفيتي واقترحت أن المواد البيولوجية المعرضة للإجهاد قد تؤثر في عمليات الأيض لدى الإنسان والحيوان والنبات.4 ونُشر أكثر من 700 ورقة علمية عن المنشطات الحيوية للنبات بين عامي 2009 و2019.2