تويت
الزراعة في المنظور الكيميائي الحديث
م. نايف عمران
إذا فكرت يوما بالسفر إلى مدينة أخرى فانك سوف تفكر فورا بوسيلة نقل تؤمن لك النقل الآمن والمريح , كما أنك لن تنسى أهمية الزمن لأنك ستختار وسيلة النقل التي تقوم بالمهمة المطلوبة بالسرعة المعقولة . هذا بالنسبة إليك أما بالنسبة لقائد المركبة فانه سوف يفكر بالقوة المحركة التي سوف يقوم بتوظيفها من أجل نقل ركابه فلا بد له من التـأكد من سلامة المحرك وقدرته على تأمين الطاقة اللازمة لهذه العملية وتوفر كميات الوقود وسلامة آليات العمل الميكانيكي للآلة كي تستطيع القيام بالتنسيق المطلوب وتحويل الطاقة إلى حركة انتقال حركية تخدم الهدف فلا بد إذن لكل عملية انتقال من قوة محركة قادرة على إنجازها .
أسئلة كثيرة وتحتاج الإجابة الدقيقة للحالات المشخصة إلى مراكز البحوث المختصة وهي القادرة على تناول الموضوع انطلاقا من أساسيات قوانين انتقال المادة والقوى المحركة في عمليات الانتقال لأن النبتة هي مجموعة من المواد انتقلت إلى تكوينها النهائي انطلاقا من التربة وحققت بتفاعلها مع الوسط الهوائي المحيط ( o2 , co2 , n2 , ضوء ) بناء صيغ كيميائية جديدة أعطتها من جديد الشكل واللون والملمس والطعم والرائحة .
إنها مجموعة من المركبات الكيميائية والشوارد المعدنية التي كانت تشكل جزءا هاما من التربة تعافها نفس الإنسان والحيوان , تحولت إلى مادة مرغوبة شهية تتوق إليها النفس , فاستغرق تشكلها فترة محددة كانت ضرورية وكافية لعملية الانتقال و التفاعل والتحول معروفة بأسمائها الموسمية : موسم الإزهار , موسم الإخصاب , موسم الإثمار . كما تختلف المواد اللازمة للنبات باختلاف نوعية الثمار التي ينتجها النبات وطبيعة المواد الغذائية التي تحتويها الثمار : فيتامينات , بروتينات نباتية , نشويات . سكريات , دسم .
الجدول التالي يبين لنا النسبة المئوية لكل من المواد السابقة الذكر في بعض الثمار
المحصول
الماء
البروتين
بروتين خام
زيوت
الماء
البروتين
بروتين خام
زيوت
نشاء + سكر + كربوهيدرات أخرى
سيكلوز
رماد
12
14
16
2
65
2.5
1.8
14
12
13
2
68
2.3
1.6
13
11
12
4.2
55
10
3.5
13
9
10
2.2
65
5.5
3
11
7
8
0.8
78
0.6
0.5
15
9
10
4.7
66
2
1.5
13
20
23
1.5
53
5.4
2.5
13
18
20
1.2
58
4
3
11
29
34
16
27
7
3.5
8
22
25
50
7
5
3.5
75
1
1.6
0.2
19
1.4
0.8
87
0.8
1.5
0.1
9
0.9
0.9
86
0.7
1.3
0.2
9
1.1
0.9
85
2.5
3
0.1
8
0.8
0.7
75
3
3.6
0.8
10
6
3
70
2.1
3
1.2
10
10.5
2.9
رماد
12
14
16
2
65
2.5
1.8
14
12
13
2
68
2.3
1.6
13
11
12
4.2
55
10
3.5
13
9
10
2.2
65
5.5
3
11
7
8
0.8
78
0.6
0.5
15
9
10
4.7
66
2
1.5
13
20
23
1.5
53
5.4
2.5
13
18
20
1.2
58
4
3
11
29
34
16
27
7
3.5
8
22
25
50
7
5
3.5
75
1
1.6
0.2
19
1.4
0.8
87
0.8
1.5
0.1
9
0.9
0.9
86
0.7
1.3
0.2
9
1.1
0.9
85
2.5
3
0.1
8
0.8
0.7
75
3
3.6
0.8
10
6
3
70
2.1
3
1.2
10
10.5
2.9
تستخدم نسبة البروتين الخام كمؤشر لتقييم نوعية الناتج النباتي لأنه يشير الى مجموع كل المركبات النتروجينية (بروتين + مركبات غير بروتينية ذات أصل نتروجيني مثل نترات , أمونيات , حموض أمينية حرة , أميدات , وهي مواد يمكن هضمها بشكل جيد من قبل الإنسان والحيوان )
أنواع المواد الغذائية التي ينتجها النبات :
البروتينات :
هي مواد عضوية ذات أوزان جزيئية عالية وهي أساس تكوين المادة الحية وتتراوح كميتها في بذور النباتات البقولية 6 – 20 % وتبلغ حوالي 20 -25 % في بذور المحاصيل القرنية والزيتية .
يتكون البروتين من 51- 55 % كربون , 21 – 24 % أوكسجين , 15 – 18 n2 , 6.5 – 7 هيدروجين , 0.3 - 1.5 كبريت . تشكل الحموض الأمينية الوحدة التركيبية الأساسية لجميع البروتينات وهي حموض عضوية منها طيارة ومنها دهنية وتحتوي على مجموعة الكربوكسيل ( -cooh) وعلى مجموعة أو مجموعتين أمينيتين (-nh2) .
تتكون البروتينات النباتية من / 20 / حمض أميني وأميدين .
الكربوهيدرات :
توجد في النباتات على شكل سكريات ( أحادية , ثنائية , ثلاثية ) وعلى شكل سكريات متعددة ( نشاء , سللوز )
توجد السكريات في جميع النباتات الزراعية بكميات ونسب قليلة ومتفاوتة , توجد في الدرنات , ثمار العنب , الكرز , ومعظم الفواكه , وتكون السكريات الأحادية في أغلب النباتات على شكل كلوكوز و فركتوز وتتشكل السكريات الثنائية والثلاثية من وحدات السكروز .
يعتبر الكلوكوز مادة الطاقة الأساسية في عمليات التنفس للنبات وهي المادة التي تعطي الطعم الحلو للنباتات و معظم الثمار الحلوة وأكثر تواجده في العنب بنسبة 8 – 15 % لذا يسمى سكر العنب , أما الفركتوز ( سكر الفواكه ) فانه يتواجد بالثمار ذات النوى بنسبة ( 6 – 10 %) ويتواجد في العسل وهو أكثر حلاوة من الكلوكوز السكروز ويبلغ تركيزه في الدرنات الحلوة بنسبة 1 % من مجموع السكريات .
السكروز : هو سكر ثنائي مركب من وحدتي الكلوكوز الفركتوز ويتواجد في جميع النباتات بنسب قليلة ومتفاوتة , تبلغ أقل نسبة له 4 – 8 % في الكرز والجزر والشوندر الأحمر والبصل . وتبلغ نسبته 14 – 22 % في الشوندر السكري و 11 – 25 % في القصب السكري , لذلك فان محاصيل الشوندر السكري و قصب السكر تستخدم في صناعة السكر .
النشاء : يوجد في جميع الأعضاء الخضرية للنبات ويوجد بشكل مخزون متراكم في الدرنات ( البطاطا مثلا ) اذ أن نسبة النشاء تبلغ 10 – 14 % في درنات البطاطا في بداية تكوينها ثم ترتفع هذه النسبة عند نضجها إلى 70 – 80 % . والنشاء مادة مكونة من الكربوهيدرات وهو مادة سهلة الهضم من الإنسان والحيوان .
السيللوز : عبارة عن سكر متعدد ذي سلسلة غير متفرعة ويمتلك وزن جزيئي عال وعند التحلل الكامل يعطي الكلوكوز.
والسيللوز مادة صعبة الهضم لا تستطيع أمعاء الإنسان تفكيكها وهي تشكل أساس بنية جدارالخليةالنباتية
المواد البكتينية :
سكريات متعددة ذات أوزان جزيئية عالية توجد في الثمار والدرنات والألياف النباتية وتمتاز هذه المواد بقوامها الهلامي بوجود الأحماض والسكريات لذا فإنها تستخدم في صناعة الحلويات .
الزيوت :
من المركبات البنائية لسيتوبلازم الخلايا النباتية اذ أنها تشكل نسبة 0.5 – 0.1 من الكتلة الخام للنبات وتقوم بوظائف مهمة جدا في الخلايا النباتية من ضمنها تنظيم النفاذية للأغلفة النباتية .
كما تتركز نسب الزيوت في بذور النباتات الزيتية وثمارها
أنواع المواد الغذائية التي ينتجها النبات :
البروتينات :
هي مواد عضوية ذات أوزان جزيئية عالية وهي أساس تكوين المادة الحية وتتراوح كميتها في بذور النباتات البقولية 6 – 20 % وتبلغ حوالي 20 -25 % في بذور المحاصيل القرنية والزيتية .
يتكون البروتين من 51- 55 % كربون , 21 – 24 % أوكسجين , 15 – 18 n2 , 6.5 – 7 هيدروجين , 0.3 - 1.5 كبريت . تشكل الحموض الأمينية الوحدة التركيبية الأساسية لجميع البروتينات وهي حموض عضوية منها طيارة ومنها دهنية وتحتوي على مجموعة الكربوكسيل ( -cooh) وعلى مجموعة أو مجموعتين أمينيتين (-nh2) .
تتكون البروتينات النباتية من / 20 / حمض أميني وأميدين .
الكربوهيدرات :
توجد في النباتات على شكل سكريات ( أحادية , ثنائية , ثلاثية ) وعلى شكل سكريات متعددة ( نشاء , سللوز )
توجد السكريات في جميع النباتات الزراعية بكميات ونسب قليلة ومتفاوتة , توجد في الدرنات , ثمار العنب , الكرز , ومعظم الفواكه , وتكون السكريات الأحادية في أغلب النباتات على شكل كلوكوز و فركتوز وتتشكل السكريات الثنائية والثلاثية من وحدات السكروز .
يعتبر الكلوكوز مادة الطاقة الأساسية في عمليات التنفس للنبات وهي المادة التي تعطي الطعم الحلو للنباتات و معظم الثمار الحلوة وأكثر تواجده في العنب بنسبة 8 – 15 % لذا يسمى سكر العنب , أما الفركتوز ( سكر الفواكه ) فانه يتواجد بالثمار ذات النوى بنسبة ( 6 – 10 %) ويتواجد في العسل وهو أكثر حلاوة من الكلوكوز السكروز ويبلغ تركيزه في الدرنات الحلوة بنسبة 1 % من مجموع السكريات .
السكروز : هو سكر ثنائي مركب من وحدتي الكلوكوز الفركتوز ويتواجد في جميع النباتات بنسب قليلة ومتفاوتة , تبلغ أقل نسبة له 4 – 8 % في الكرز والجزر والشوندر الأحمر والبصل . وتبلغ نسبته 14 – 22 % في الشوندر السكري و 11 – 25 % في القصب السكري , لذلك فان محاصيل الشوندر السكري و قصب السكر تستخدم في صناعة السكر .
النشاء : يوجد في جميع الأعضاء الخضرية للنبات ويوجد بشكل مخزون متراكم في الدرنات ( البطاطا مثلا ) اذ أن نسبة النشاء تبلغ 10 – 14 % في درنات البطاطا في بداية تكوينها ثم ترتفع هذه النسبة عند نضجها إلى 70 – 80 % . والنشاء مادة مكونة من الكربوهيدرات وهو مادة سهلة الهضم من الإنسان والحيوان .
السيللوز : عبارة عن سكر متعدد ذي سلسلة غير متفرعة ويمتلك وزن جزيئي عال وعند التحلل الكامل يعطي الكلوكوز.
والسيللوز مادة صعبة الهضم لا تستطيع أمعاء الإنسان تفكيكها وهي تشكل أساس بنية جدارالخليةالنباتية
المواد البكتينية :
سكريات متعددة ذات أوزان جزيئية عالية توجد في الثمار والدرنات والألياف النباتية وتمتاز هذه المواد بقوامها الهلامي بوجود الأحماض والسكريات لذا فإنها تستخدم في صناعة الحلويات .
الزيوت :
من المركبات البنائية لسيتوبلازم الخلايا النباتية اذ أنها تشكل نسبة 0.5 – 0.1 من الكتلة الخام للنبات وتقوم بوظائف مهمة جدا في الخلايا النباتية من ضمنها تنظيم النفاذية للأغلفة النباتية .
كما تتركز نسب الزيوت في بذور النباتات الزيتية وثمارها
الخروع
60 %
الكتان
30 %
السمسم
45 – 50 %
القنب
30 %
الخشخاش
45 – 50 %
الخردل
30 – 35 %
الزيتون
40 – 50 %
القطن
25 %
عباد الشمس
24 – 50 %
فول الصويا
20 %
تعتبر الزيوت والدهون من المواد الغنية بالطاقة فعند أكسدتها تنطلق كمية من الطاقة تقدر بضعف كمية الطاقة المنبعثة من كمية مساوية من الكربوهيدرات والبروتينات .
إن كل من الكربوهيدرات والدهون والمركبات العضوية غير النتروجينية تتكون من ثلاثة عناصر هي الكربون والأكسجين والهيدروجين أما في تركيب البروتينات والمركبات العضوية النتروجينية الأخرى فإضافة إلى ما سبق يدخل عنصر النتروجين ( الآزوت ) لذا فان هذه العناصر الأربعة ( n, h, o, c) تسمى بالعناصر العضوية الأساسية إذ أنها تشكل 95 % من المادة الجافة للنبات وعند حرق المادة الجافة للنبات فان العناصر العضوية الأساسية تتطاير على شكل مركبات غازية وبخار ماء أما الرماد المتبقي الذي يشكل 5 % من المادة النباتية الجافة فيتكون من أو كسيدات المعادن التي قام النبات بامتصاصها من التربة على شكل شوارد كالفسفور والبوتاسيوم و الكالسيوم والمغنيزيوم والكبريت والحديد وتشكل هذه المواد نسبة كسور مئوية من الواحد بالمئة من وزن النبات الأخضر الحي وتدعى هذه المواد بالمواد الكبرى اذ يعتبر محتوى النبات من هذه المواد عالي نسبيا قياسا بالمواد الأخرى التي يحتاجها النبات بنسب قليلة جدا مثل البورون والمنغنيز والنحاس والزنك والمولبيديوم والكوبالت والغاناديوم التي يتراوح محتوى النبات من هذه العناصر بين ( 0.00001- 0.001 ) لذا فإنها تسمى بالمواد الصغرى .
م . نايف عمران