الأضرار الناتجة عن استخدام الأسمدة الكيميائية في الزراعة التقليدية

النباتات تحتاج إلى العناصر الغذائية المختلفة أثناء فترات نموها المختلفة، سواء خلال فترة النمو الخضري أو فترة الإزهار أو عند عقد الثمار وإن لم تحصل النباتات على هذه العناصر فسيحدث لها أمراض فسيولوجية وأعراض مورفولوجية نتيجة لنقص أحد العناصر الغذائية. وتحصل النباتات على احتياجاتها من العناصر الغذائية من التربة مباشرة، وبالتالي لابد أن يتم تعويض الفاقد من هذه العناصر وإضافته إلى التربة مرة أخرى لكي نحافظ على خصوبة التربة واستمرارية زراعتها بكفاءة والحصول على محاصيل ذات مردود عالي كماً ونوعاً.

وفي أوائل القرن العشرين وبعد انتهاء الحرب العالمية الأولي (1914- 1918م) ازدهرت صناعة الأسمدة الكيميائية بسبب وجود كميات كبيرة من النيتروجين الذي كان يستخدم في صناعة القنابل حيث استخدمت هذه الكميات في صناعة الأسمدة النيتروجينية وتم استخدامها في الزراعة على نطاق واسع وبمعدلات كبيرة، حيث وجد إنها تساعد في الإسراع من نمو النباتات وأيضاً زيادة غلة المحاصيل المختلفة بما يلبي الاحتياجات الغذائية للزيادة المطردة في تعداد سكان العالم. وبذلك اعتمد المزارعين في كل مكان على هذه الأسمدة الكيميائية بدلاً عن الأسمدة العضوية التقليدية التي كان يقوم المزارعين في كل مكان بتحضيرها وتصنيعها بطرق بدائية لتسميد الأراضي الزراعية.

وتشتمل الأسمدة الكيميائية على الأسمدة الازوتية والفوسفاتية والكالسيوم وأيضاً على الأسمدة المحتوية على العناصر الصغرى والأملاح المركبة، وتنتج هذه الأسمدة على شكل حبيبات يتم استخدامها في التربة الزراعية لتغذية النباتات وذلك على دفعات أو جرعات حسب حالات النمو المختلفة للنباتات. ومما لا شك فيه فإن الإسراف والاستخدام المكثف للأسمدة الكيميائية يتسبب في أضراراً كثيرة للبيئة وصحة الإنسان، وسوف نستعرض في النقاط التالية بعض الأضرار الناجمة عن الاستخدام المكثف للأسمدة الكيميائية في الزراعة التقليدية:

1. سماد اليوريا Urea

يعتبر سماد اليوريا CO₂(NH₂) من أهم الأسمدة الأزوتية المستخدمة في الزراعة وذلك لإمداد النباتات باحتياجاتها من النيتروجين، كما تستخدم اليوريا في العليقة المستخدمة لتغذية بعض الحيوانات المجترة. واليوريا عبارة عن حبيبات بيضاء تحتوي على 46.4 % نتروجين ويبلغ الإنتاج العالمي من اليوريا أكثر من مليار طن سنوياً. ومن المعروف أن اليوريا تتحلل بفعل ميكروبات التربة إلى الأمونيا وثاني أكسيد الكربون ومن أهم ميكروبات التربة التي تحلل سماد اليوريا أنواع البكتيريا التالية:

Micrococcus ureae, Sporosarccina ureae, Pseudomonas sp. and Bacillus pasteurii

ويتم تصنيع اليوريا من تفاعل غاز الأمونيا مع غاز ثاني اكسيد الكربون تحت ضغط وحرارة مرتفعين وقد تنتج مادة البيوريت Biuret على درجات الحرارة الاقل أثناء التصنيع، ولمادة البيوريت تأثير سام على النباتات إذا زاد تركيزها عن 0,3% حيث تؤثر على إنبات البذور والأنسجة النباتية وتخليق البروتينات في النبات إذا زاد تركيزها في التربة.

وعموما استخدام اليوريا لا يعتبر خطراً على النباتات إذا كانت الكمية المضافة من البيوريت لا تزيد عن 1 كجم / فدان في الدفعة الواحدة من الإضافة أي أن الحد الأقصى المسموح باستخدامه من اليوريا في الإضافة الواحدة هو 100 كجم / فدان (حيث إن اليوريا المصنعة حالياً تحتوي على أقل من 1% من مادة البيوريت) وتسمح الفترة الزمنية الواقعة بين إضافتين لسماد اليوريا بتحلل مادة البيوريت وتفككها وبالتالي فإنه لا يوجد أثر تراكمي لمادة البيوريت سواء في النبات أو التربة.

ومن الملاحظ أنه عند استخدام سماد اليوريا بطريقة خاطئة عن طريق إضافته على سطح التربة وبقاءه فترة طويلة معرضاً لدرجات حرارة دافئة يتسبب ذلك في انطلاق الأمونيا في الجو وإذا تعرض الإنسان لها فقد يؤدي ذلك إلى التهاب العين والجهاز التنفسي، كما قد يؤدي انطلاق تركيزات عالية من الأمونيا إلى حدوث تقرحات في العين والجهاز التنفسي وقد تسبب عقم للرجال وانطلاق الأمونيا في الجو ينتج عنه رائحة نفاذة حتى عند التركيزات المنخفضة.

2. سماد نترات الأمونيوم - كبريتات الأمونيوم

Ammonium nitrate - Ammonium Sulphate

يحتوي سماد نترات الأمونيوم على 34% نيتروجين، ويحضر سماد نترات الأمونيوم بتفاعل الأمونيا مع أكسجين الهواء الجوي ليتكون حمض النيتريك الذي يتفاعل مرة أخرى مع كمية إضافية من الأمونيا لتتكون نترات الأمونيا. ويحتوي سماد كبريتات الأمونيوم على 21 % نيتروجين، ويحضر سماد كبريتات الأمونيوم بتفاعل الأمونيا المائية مع حمض الكبريتيك. وحيث إن النباتات تأخذ احتياجاتها من النيتروجين على فترات فإنه يتبقى جزء من الأمونيا بالتربة باستمرار. وميكروبات التأزت في التربة Nitrifying microorganisms تحول الأمونيا أولاً إلى نيتريت Nitrite ثم إلى نترات Nitrate وهناك العديد من ميكروبات التأزت التي تقوم بهذه التفاعلات، وهذه الميكروبات منها ما هو عضوي التغذية مثل فطر Aspergillus niger وبكتيريا Arthrobacter أو بعضها ميكروبات معدنية التغذية مثل: بكتيريا .Nitrosomonas - Nitrosococcus - Nitrosospira spp التي تحول الأمونيا إلى نيتريت أو مثل: بكتيريا .Nitrobacter - Nitrococcus - Nitrospira spp التي تحول النيتريت إلى نترات وخلال عمليات الصرف الزراعي يتم غسيل التربة بما فيها من نيتريت أو نترات إلى المياه الجوفية التي قد تستخدم للشرب في العديد من المناطق، ومثل هذه المياه تصبح غير صالحة للشرب إذا وصل تركيز النيتريت أو النترات بها إلى 45 جزء في المليون أو أكثر. وعند شرب مثل هذه المياه يتم اختزال النترات إلى نيتريت في الأمعاء ومن ثم تمتص في الدم وتتفاعل مع الهيموجلوبين Haemoglobin ليتكون مركب ميثيموجلوبين Methemoglobin مما يقلل من استقبال الأوكسجين في الرئة وبالتالي يقل معدل انتقال الأكسيجين بواسطة كرات الدم الحمراء إلى خلايا الجسم مما يؤدي إلى تلون الجسم باللون الأزرق خاصة عند الأطفال وتسمى مثل هذه الحالة بمرض الميثيموجلوبينيميا Methemoglobinemia وهنا يجب ألا يزيد ما يتناوله الإنسان من النترات خلال اليوم الواحد عن 200 ملجم حتى يتحاشى هذا المرض. ومن ناحية أخرى فإنه من المعروف أن بعض النباتات، مثل الذرة الرفيعة والذرة الشامية والسبانخ والخس إذا نمت في تربة غنية بالنترات فإنها تقوم بتخزين جزء كبير منها في الأنسجة النباتية فإذا تناولت الحيوانات المجترة أو الأطفال هذه النباتات فإن أعراض المرض تظهر عليهم ، وفي بعض الحالات قد تؤدي إلى الموت. كما أن تواجد النترات بتركيزات كبيرة في مياه الصرف والبحيرات والأنهار يؤدي إلى نمو كثيف للطحالب مما يتسبب في تغير طعم المياه، وعند تحلل هذه الطالب يؤدي ذلك إلى زيادة المادة العضوية في المياه، وهنا يزداد استهلاك الأوكسجين بواسطة الميكروبات المختلفة لتحليل المادة العضوية وذلك بالطبع يؤثر على الثروة السمكية.

بالإضافة إلى ما سبق، فإن تفاعل أملاح النيتريت Nitrite مع المواد الناتجة من تحلل بعض المبيدات التي يمكن أن تتسرب مع مياه الصرف إلى المياه الجوفية التي تصبح ملوثة لتكون مركبات النيتروزامين Nitrosamine وإذا استخدمت هذه المياه في الشرب تتجمع هذه المركبات في خلايا جسم الإنسان وتصبح مسرطنة Carcinogenic عندما يصل تركيزها إلى حد معين.

كما أن اختزال النترات وانطلاق الأزوت يصحبه تكوين أكاسيد نيتروجينية مثل: أكسيد النيتروز (N2O) وأكسيد النيتريك (NO) وثاني أكسيد النيتروجين (NO2) وهذه المركبات الغازية تتصاعد للطبقة السفلي من الغلاف الجوي في طبقة التروبوسفير Troposphere التي تمتد لحوالي 17 كم فوق سطح الأرض، وزيادة نسبة أكاسيد الأزوت وخصوصاً أكسيد النيتروز يؤدي إلى حدوث ظاهرة الاحتباس الحراري Global warming، بالإضافة لذلك إذا قام الإنسان باستنشاق هذه المواد مع الهواء الجوي فإنها تتحول في الرئة إلى حامض النيتريك، كما أن الأمطار تسبب تأكسد هذه الغازات إلى حامض النيتريك مكونة ما يعرف بالأمطار الحامضية Acid Rain كما أن هذه الأكاسيد النيتروجينية قد تتصاعد لتصل إلى طبقة Stratosphere التي تمتد فوق سطح الأرض من 17 إلى 50 كم، التي تحتوي على طبقة الأوزون Ozone Layer حيث تتفاعل هذه الأكاسيد مع الأوكسجين مما يقلل من سمك طبقة الأوزون مما يؤدي إلى وصول جرعات عالية من الأشعة فوق البنفسجية وبالتالي زيادة احتمالات إصابة الإنسان بالأمراض الجلدية السرطانية.

3. الأسمدة الكبريتية Sulfur Fertilizers

تعتبر كبريتات الأمونيوم NH₄)₂SO₄) مصدرا لكل من النيتروجين والكبريت، حيث تستخدم على نطاق واسع في الزراعة التقليدية، ويتم تحضيرها من تفاعل حمض الكبريتيك مع الأمونيا المائية. وعند إضافة هذا السماد للتربة وتحت الظروف اللاهوائية أي في الأراضي الغدقة Waterlogged soil تقوم بعض الميكروبات في التربة باختزال الكبريتات إلى غاز كبريتور الهيدروجين الذي يتفاعل مع الحديد الموجود في الأراضي الغدقة مكونا كبريتور الحديدوز وتصبح التربة فقيرة في الأوكسجين وتقل خصوبتها وتزداد قلويتها ويطلق على هذه التربة Gleying oil، وعند انطلاق غاز كبريتور الهيدروجين في الجو فقد تتسبب التركيزات العالية منه إلى الموت المفاجئ للإنسان (من 700 - 800 جزء في المليون)، أما التركيزات المنخفضة منه فتسبب الصداع وتؤدي إلى التهاب الأغشية المخاطية والعين.

كما أن كبريتور الهيدروجين يكون مركبات أخرى في التربة مثل: البيرايت (Pyrite (FeS2 والبورنايت (Bornite (CuFeS2 التي بدورها تتأكسد إلى كبريتات ويتصاعد جزء من غاز كبريتور الهيدروجين والجزء الآخر يتفاعل مع الكحوليات مثل الميثانول أو الإيثانول ليتكون ثيو الكحوليات وهي تمثل مركبات المركبتان Mercaptan وتسبب غازات المركبتان ضعف في العضلات ورعشة وشلل في الجهاز التنفسي المؤدي للموت، والتركيزات المنخفضة منها تسبب التهاب الأغشية المخاطية والعين كما تؤثر على الجهاز العصبي المركزي.

4. الأسمدة الفوسفاتية Phosphate Fertilizers

يتم تصنيع الأسمدة الفوسفاتية من تفاعل صخر الفوسفات مع حمض الكبريتيك، وتعتبر هذه الصناعة من أكثر الصناعات الملوثة للبيئة، حيث ينتج عنها غازات سامة ولذلك يجب أخذ الاحتياطات اللازمة للتخلص من هذه الغازات. فعند تفاعل الصخر الفوسفاتي مع حمض الكبريتيك ينتج غاز فلوريد الهيدروجين الذي بدوره يتفاعل مع السليكا الموجودة في الصخر الفوسفاتي ليتكون غاز السيليكون رباعي الفلورايد (₄SiF)، وإذا تسربا هذان الغازان أثناء التصنيع فإنهما يلوثان الهواء الجوي وعند تعرض الإنسان لهما يتسببان في حدوث تقرحات في الجلد والعين وتجمعات دموية في الرئة وارتفاع في درجة حرارة الجسم والتركيزات العالية منهما تؤدي إلى الموت.

5. العناصر الثقيلة Heavy Metals

من المعروف أن الأسمدة الكيميائية أو المعدنية قد تحتوي على شوائب من العناصر الثقيلة السامة مثل: الرصاص والزئبق والزرنيخ والنيكل والكادميوم والكروم، وهذه العناصر تتراكم في التربة باستمرار، وقد يحدث أن هذه العناصر تنطلق في الجو بواسطة بعض الميكروبات وتسمى هذه العملية Methylation أو Volatilization مما يؤدي إلى تلوث الجو بهذه العناصر السامة التي تؤثر تأثيراً شديداً على صحة الإنسان والحيوان عند تعرضهم لها، كما أنه قد تتجمع بعض من هذه العناصر في أنسجة بعض النباتات كما في حالة تجمع عنصر الرصاص في أنسجة نباتات الفلفل.