תצורות חנקן ויעילותן

תקציר הרצאה מאת Joel Williams

 Sea2Soil – Joel Williams presentation at Groundswell 2024

לינק להרצאה:  https://www.youtube.com/watch?v=YFtbD3u9iZY

תקציר

צמחים זקוקים ליסודות הזנה רבים. מחסור או עודף באחד מהיסודות יכול להשפיע על יכולת הקליטה והניצול של היסודות האחרים.

חנקן הוא מרכיב חשוב בחקלאות. הוא אחד מיסודות ההזנה העיקריים של צמחים, אך השימוש בו בדישון כימי הוא חרב פיפיות (כמו יריה לעצמינו ברגל).

התכונה של החנקן להישטף ולהתנדף בקלות עלולה לגרום לפגיעה סביבתית משמעותית. עודף חנקן יכול לייצר נזק לבריאותו של הצמח, של הקרקע, ושל מערכות אקולוגיות שלמות.

מקורות אורגניים של חנקן מנוצלים ע"י הצמח בצורה יעילה, והם גם יציבים יותר בקרקע ופחות נוטים להישטף, לעומת הצורות האנאורגניות.

חומצות אמינו (מקור אורגני לחנקן) יעילות במיוחד בדישון עלוותי, ריסוס על פני העלים, ביחס לצורות האנאורגניות.

ניתן ליישם אסטרטגיה יעילה המשלבת שימוש בצורות אנאורגניות ואורגניות של חנקן (ביחס מיטבי), כך שהצורות האנאורגניות "מעוררות" את הצמח במידה מספקת על מנת לנצל בצורה טובה יותר את הצורות האורגניות. הדבר משמעותי במיוחד בשלבי 'מעבר' בגידול, לדוגמא תחילת הצימוח או החנטה.

סיכום מלא

יעילות הדישון בחנקן נמדדת בשני מדדים:

קליטת החנקן היא מדד המעיד על היחס בין כמות החנקן בצמח לכמות החנקן שיושם.

ניצולת החנקן היא היחס בין היבול (או הביומסה) לכמות החנקן בצמח.

צורות שונות של חנקן מביאות רמות יעילות שונות, וע"י בחירת הצורות שאנו מספקים לצמח אנו יכולים להשפיע על הניצולת. המשמעות היא שניתן לקבל יותר יבול מבלי להוסיף יותר חנקן.

אסור להניח שחומרי ההזנה הנמצאים בקרקע נקלטים בצמח במלואם. לכל צורה של חנקן יש יכולת קליטה שונה, והיא מושפעת גם מתנאי הסביבה –

מליחות, חומציות, טמפרטורה, תכולת מים, פגיעות מזיקים והמצב הביולוגי של הקרקע.

חנקן הוא יסוד פגיע במיוחד ביכולת הקליטה שלו. שטיפה, נידוף והיקשרות-כימית גורמים לירידה משמעותית בזמינות שלו בסביבת השורש.

תהליך הקיבוע של חנקן גזי ע"י מיקרואורגניזמים הופך את הצורה הלא-זמינה N2 מהאטמוספירה לצורות זמינות. הידועים והיעילים ביותר הם חיידקי הריזוביום שחיים בסימביוזה עם שורשי-קטניות, אך ישנם מיקרואורגניזמים רבים אחרים המסוגלים לבצע תהליך זה, חלקם חופשיים וחלקם סימביוטיים עם צמחים שונים.

ידוע שיישום חיצוני של חנקן בגידול קטניות גורם לריזוביום "להתעצל" ולאבד מיעילות הקיבוע שלו, ונמצא שזה נכון גם לשאר המיקרואורגניזמים.

בגישה המקובלת של הזנת הצמח ניתן דגש רב על הצורות האנאורגניות של החנקן, בעיקר אמוניום וניטראט. היום כבר מבינים שצמחים מסוגלים לקלוט ולנצל גם צורות מורכבות יותר של מולקולות אורגניות המכילות חנקן, כמו חומצות אמינו, פפטידים, חלבונים ואפילו חיידקים שלמים.

מוזכר מאמר שסוקר את הפוטנציאל של חנקן אורגני בהזנת צמחים – https://link.springer.com/article/10.1007/s11104-021-04860-w

השימוש העיקרי של הצמח בחנקן הוא עבור יצירת חומצות אמינו, אבני הבניין של כל החלבונים. בעת קליטה של חנקן אנאורגני הצמח צריך להשקיע אנרגיה כדי לקשור את החנקן למולקולות פחמן ובכך לייצר מולקולות אורגניות. נשאלת השאלה מה יקרה במידה והצמח יקבל את הצורות האורגניות? האם בכך ניתן לחסוך השקעה אנרגטית? האם זה מאפשר לייעל את התהליך המטאבולי? האם זה משפר את ניצולת החנקן?

התשובה שניתנת במאמר זה היא שיעילות הניצול של חנקן אורגני כפולה מזו של חנקן אנאורגני. המדד המוזכר הוא כמות הפחמן הנדרשת כדי לנצל גרם של חנקן. מכיוון שהצורות האורגניות מגיעות עם פחמן "מהבית" נדרש מהצמח פחות פחמן (=פחות אנרגיה) כדי להשמיש אותן.

בניסוי אחר בדקו את מידת התארכות השורשים של נבטי תירס, תחת שלוש צורות של דישון חנקני: א. חנקן אנאורגני ; ב. חומצות אמינו ; ג. הידרוליזאט של חלבונים (צורה מעורבת של מגוון סוגי מולקולות אורגניות). כמות החנקן שסופקה בכל שיטה הייתה זהה, ונמצא שיעילות הניצול (הביומסה שנוצרה ביחס לכמות החנקן שסופקה) הייתה הגבוהה ביותר בדישון של הידרוליזאט, אח"כ חומצות אמינו והיעילות הנמוכה ביותר הייתה של חנקן אנאורגני.

בדישון עלוותי נמצא שחומצות אמינו נקלטות בעלה מהר יותר מהצורות האנאורגניות. בנוסף, חומצות אמינו מהוות כלאטים (CHELAT) – מולקולות שנקשרות ליונים של חומרי הזנה אחרים ומגבירות את הספיגה שלהם.

תקציר ההרצאה נכתב ע"י נמרוד תירוש,

כותב תוכן בעמותה לחקלאות מחדשת ואגרופורסטרי בישראל