.تتعدد استخدامات الشيتوزان الزراعية نظرا لفوائده المتنوعة في تحسين نمو النباتات وحمايتها من الأمراض في هذه المقالة، سنستعرض أهم استخدامات الشيتوزان الزراعية ودوره في تعزيز الإنتاج الزراعي
في الآونة الأخيرة، أصبح الشيتوزان أحد البوليمرات الحيوية الأكثر تفضيلاً بسبب توافقه الحيوي وما يحتويه من مضادات الأكسدة ومضادات السرطان وقابليته للتحلل الحيوي ومضادات الميكروبات وخصائصه غير السامة بالإضافة إلى كونه مادة اقتصادية يتم إنتاجها من موارد النفايات مثل أصداف المأكولات البحرية .
من الناحية الهيكلية، الشيتوزان عبارة عن عن بوليمر حيوي ، اى مركب طبيعي يتم الحصول عليه من الكيتين، وهو مكون رئيسي في درع الحشرات والقشريات عن طريق نزع الأسيتيل . هو جزيء كاتيوني (عليه شحنة موجبة) وله مجموعة متنوعة من التأثيرات المفيدة على الانسان والنباتات.
يستخدم الشيتوزان على نطاق واسع في مجالات متنوعة مثل الغذاء والدواء ومستحضرات التجميل والمنتجات الصحية والإنتاج الزراعي. لقد ثبت أنه عملي في الزراعة، حيث يظهر خصائص رائعة مفيدة لنمو النبات وصحته وحمايته.
يتم تعزيز نمو النبات من خلال الخصائص الاتية:
بعد أن يمتص النبات الشيتوزان فإنه يحفز النبات على إنتاج حمض indoleacetic وأوكسينات أخرى و gibberellin ، مما يحفز نمو الجذر للنبات من خلال المساهمة في انقسام الخلايا ويحسن تفرع الجذور، ويعزز نمو الشعيرات الجذرية وهذا يؤدي إلى نظام جذر أكبر وأكثر كفاءة، مما يسمح بزيادة قدرة النباتات على امتصاص الماء (يصبح الأساس لمقاومة الجفاف) وزيادة امتصاص العناصر الغذائية .
قد أُفيد بأن للشيتوزان تأثير إيجابي على نمو البكتيريا الجذرية، حيث يمتلك علاقة تكافلية مع البكتيريا الجذرية المعززة للنمو، مما يُحفز معدل الإنبات ويُحسّن امتصاص النبات للمغذيات
يعمل الشيتوزان للنباتات زيادة امتصاص العناصر الغذائية من خلال تحفيز نمو الجذور وانتشارها فى التربة الذى يؤدى الى زيادة امتصاص العناصر الغذائية بشكل أكثر فعالية
كما يساعد النبات فى زيادة امتصاص العناصر الغذائية من خلال كونه عامل خالب، حيث يرتبط بالعناصر الغذائية الأساسية مثل الحديد والزنك والكالسيوم ويجعلها متاحة أكثر لامتصاص النبات. تؤدي فوائد الشيتوزان هذه إلى تحسين امتصاص العناصر الغذائية وقوة النبات بشكل عام.
يعمل الشيتوزان على ضبط درجة الحموضة في التربة (أي درجة الحموضة) لتكون مناسبة جدًا لامتصاص العناصر التى يقل امتصاصها فى الظروف الاراضى القلوية مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والزنك والبوتاسيوم وأيونات المعادن الأخرى في التربة، مما يساهم فى زيادة نمو النباتات. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الشيتوزان هو المادة الوحيدة الذى يحمل شحنة موجبة في الطبيعة.
يعمل الشيتوزان على ذيادة مساحة الاوراق وتحسين محتوى الكلوروفيل والكفاءة التمثيلية الضوئية، مما يساهم في تعزيز نمو النبات وإنتاجيته
يُستخدم الشيتوزان على نطاق واسع في وقاية النباتات، من خلال تغليف البذور، وتطبيقه على التربة، والرش الورقي، لتعزيز نمو النباتات، وتحسين مناعتها.
نظرًا لأن الشيتوزان يحفز نظام الجذر ، ويعزز النمو المبكر ، ويحسن كفاءة التمثيل الضوئي للاورق، خاصة في حالة عدم كفاية ضوء الاحتباس الحراري ، يزداد محصول النبات بشكل كبير.
ثبت ان الشيتوزان منتج طبيعى لمكافحة مرض الفيوزاريوم أوكسبوروم فى نخيل البلح ، حيث ان حقن جذور نخيل البلح بالشيتوزان زاد من نشاط النزيمات البيروكسيديز (PO) والبوليفينولوكسيديز (PPO)، وزاد من تراكم مشتقات حمض الهيدروكسي سيناميك (المركب الفينولي، المعروف بأهميته الكبيرة في مقاومة نخيل التمر لفطر الفيوزاريوم).
أظهر الرش الورقي لمادة النانو شيتوزان على نباتات الطماطم المصابة بفطرالفيوزاريم تأخرا في ظهور أعراض مرض الذبول، وخفض من شدته. كما أظهرت النباتات المعاملة زيادة في المحصول.
تؤدي استخدامات الشيتوزان الزراعية على التربة إلى تقليل حدوث الذبول البكتيرى فى الطماطم بنسبة 72% . كما لوحظ ايضا زيادة فى نمو النبات وكذلك أنشطة الكيتيناز في نباتات الطماطم المعاملة بالشيتوزان مقارنة بالنباتات غير المعاملة ، سواء في غياب أو وجود بكتريا الذبول.
وجد أن استخدام الشيتوزان لمعالجة شتلات الكرفس يمكن أن يؤخر بشكل كبير أعراض الذبول التي تسببها Fusarium oxysporum ؛ وان اضافته في المحلول المائي للخيار يمكن أن يقضى على مرض البيثيوم.
كما أدى إستخدام الشيتزان فى زراعات البطاطس إلى تثبيط و مكافحة مسببات الذبول مثل فطريات الفيوزاريوم كما قلل من معدل الإصابة بمرض الجرب المسحوقى
اظهرت نباتات الطماطم المزروعة في تربة طينية مزودة باصابة متوسطة من بيض نيماتودا تعقد الجذور((29.3 ± 4.7% ، ومروية بالشيتوزان تحسنًا في النمو الخضرى، وانخفاضًا في تكاثر ، وشدة الاصابة بنيماتودا تعقد الجذور المرض. أما الري بالشيتوزان في تربة طينية رملية شديدة الاصابة ببيض نيماتودا تعقد الجذور( (73.7 ± 2.6% فقد قلل من تكاثر النيماتودا في الطماطم. ومع ذلك، لم يؤثر الشيتوزان على شدة المرض أو نمو النبات . وعلى ذلك يمكن أن يكون الشيتوزان، وسيله فعّالة فى مكافحة بنيماتودا تعقد الجذور فى الطماطم عند استخدامه بجرعة مناسبة.
أظهرت دراسة ان استخدام 1.0% من الشيتوزان ادى الى انخفاضًا كبيرًا في حدوث مرض الأنثراكنوز وشدته على الموز
أظهرت تجارب على العنب ان رش عناقيد العنب بالشيتوزان من لحظة بدء تكون العناقيد وحتى أسبوعين قبل الحصاد، ادى خفض شدة الاصابة بالعفن الرمادي من 15.5 % في النباتات غير المعاملة الى نسبة 7.4% مقارنةً بنسبة 5.9% للثمار المعاملة بمبيدات الفطريات.
اثبتت التجارب ان رش الخيار بالشيتوزان كافح مرض البياض الدقيقى
تمكّن الرش الورقى الشيتوزان من تقليل شدة مرض الاصابة باللفحة المبكرة في أوراق الطماطم عن طريق تحفيز مستوى نشاط الكيتيناز. تشير هذه النتائج إلى دور الشيتوزان في تنشيط الاستجابات الدفاعية، بالإضافة إلى حماية نباتات الطماطم من الإصابة بفطر المسبب الاصابة باللفحة المبكرة في أوراق الطماطم
معاملة جذور الجزر بمحاليل الشيتوزان (2 أو 4%)، ثم معاملة الجذور بالفطر Sclerotinia sclerotiorum المسبب لمرض العفن الابيض بعد 5 أيام من التخزين، أدى الشيتوزان، بكلا المعدلين، إلى انخفاض ملحوظ في معدل التعفن (من 88 إلى حوالي 28%)، وكذلك في حجم آفة التعفن على الجذور (من 26 إلى حوالي 12 ملم). ولقد أظهرت الدراسات المجهرية أن فطريات الفطريات المعرضة للشيتوزان بدت مشوهة وميتة، بينما بدت فطريات الفطريات غير المعاملة طبيعية المظهر.
غُمِس ثمار فلفل معاملة بفطر بمرض الانثراكنوز بالشتوزان لمدة دقيقة واحدة قلل من انتشار المرض على الثمار
غُمِس ثمار المانجو معاملة بفطر بمرض الانثراكنوز بالشتوزان بتركيز 0.5 و 1، 1.5، و 2 % قلل من انتشار المرض على الثمار . بالإضافة إلى ذلك، أدت تطبقات الشيتوزان في المانجو إلى تأخير النضج، وانخفاض معدل التنفس، وإنتاج الإيثيلين، وفقدان الوزن، وحمض الأسكوربيك، والحموضة الكلية القابلة للمعايرة. ومع ذلك، أدى معاملة المانجو بتركيزات أعلى من 1% إلى انخفاض ملحوظ في الجودة الحسية.
اظهر الشيتوزان قدرة على تحفيز مقاومة ثمار الخوخ ضد العفن البني الناتج عن فطر Monilinia fructicola.. . علاوة على ذلك، أبطأ الشيتوزان من نضج الثمار وشيخوختها. عزز الشيتوزان من الإنزيمات المضادة للأكسدة والدفاعية، مثل الكاتالاز (CAT)، والبيروكسيديز (POD)، و-1،3-جلوكاناز (GLU)، والكيتيناز (CHI)، كما حفز التعبير الجيني لإنزيمات POD وGLU. . بذلك تشير هذه النتائج إلى أن تأثير الشيتوزان على مكافحة المرض والحفاظ على جودة ثمار الخوخ قد يرتبط بخصائصه المضادة للأكسدة وتحفيز الاستجابات الدفاعية في الثمار.
إن معاملة ثمار الفاكهة مثل الفراولة والعنب بمحلول الشيتوزان بنسبة 1% إلى 2% يمكن أن يطيل نضارتها لمدة تصل إلى يومين تحت ظروف درجة الحرارة العادية
تفيد كثير من الدراسات عن كفاءة الشيتوزان فى تحفيز مقاومة النبات ضد الفيروسات الفيروسات التي تصيب النباتات بشكل منتظم كمبيد للفيروسات باعتباره النهج الأكثر جدوى للحد من العدوى الفيروسية [. فى هذا الصدد ذكرأن تؤدي استخدامات الشيتوزان الزراعية على نباتات البطاطس المصابة بفيروس البطاطس إكس (PVX) أظهر مقاومة لفيروس PVX . وعلاوة على ذلك، فإن نباتات الطماطم المعاملة بالشيتوزان لم تُظهر مقاومة لفيروس موزاييك الطماطم فحسب، بل تحسن أيضًا نموها الخضري .وبالمثل، فإن رش الشيتوزان مع البكتيريا الجذرية المعززة لنمو النبات منح نبات الطماطم مقاومة لفيروس تجعد الأوراق. كما وجد أن الشيتوزان فعال ضد فيروس موزاييك الكوسة (SMV) ، وثبت ان الشيتوزان يحفز مقاومة فيروس موزاييك التبغ (TMV) عن طريق تنشيط مسار إشارات حمض الساليسيليك.
افادت الدراسات السابقة انه من المفيد استخدام مشتقات الشيتوزان كمبيد حيوي لبعض الحشرات التى تهاجم المحاصيل البستانية . وتماشيًا مع ذلك، وجد أن استخدام مشتق للشيتوزان رشا على نباتات البروكلى اظهر تأثيرا قاتلا ضد حشرتى المن ، ويرقات دودة أوراق القطن . بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد النانو شيتوزان أيضًا كمبيد حشري محتمل ضد حشرات المن وخنافس اللوبيا التى تصيب فول الصويا لأنه يقلل بشكل كبير من عدد البيض الذي تضعه الأنثى .
في الآونة الأخيرة، تم الحصول على مشتق جديد من الشيتوزان يسمى Avermectin-grafted-N,O-carboxymethyl chitosan (NOCC) والذى قد أظهر نشاطًا حشريًا ممتازًا ضد ديدان الحشد، و العنكبوت الاحمر، ومن الفاصوليا ، ونطاطات الاوراق البنية للطماطم والخيار والباذنجان والبطاطس والفلفل الحار
وعلى خلاف ذلك تُظهر بعض الحشرات الذى يدخل الكيتين في تركيب هيكلها الخارجي مقاومة المبيدات الحشرية القائمة على الشيتوزان
يُعد الإجهاد الناتج عن الجفاف أحد أهم مسببات الإجهاد البيئي متعدد الأبعاد التي تضر بفيسيولوجيا النباتات وخصائصها الكيميائية الحيوية وسماتها الجزيئية .
على سبيل المثال، عندما تم رش شتلات التفاح الصغيرة ورقيًا بالشيتوزان، ادى الى تعزيز نشاط مضادات الأكسدة، وقلل من تسرب الإلكتروليت، واستعاده محتوى الرطوبة تحت ضغط الجفاف المستمر لمدة 35 يومًا
كما تم الإبلاغ عن أن الشيتوزان يحفز المقاومة ضد إجهاد الجفاف في البطاطس، والعنب عن طريق تحفيز الأنشطة المضادة للأكسدة المستحثة، وزيادة محتوى فوق اكسيد الهيدروجين الداخلي ، وتعزيز أنشطة الشيتوزان الداخلي، وتطور نظام الجذر .
علاوة على ذلك، يحفز الشيتوزان نشاط هرمون الابسيسيك اسيد، والذي يلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم فتحة الثغور ويقلل من معدل النتح عندما يمر النبات بمرحلة الإجهاد ، و لذلك، نقترح أن الشيتوزان قد يكون مضادًا محتملًا للنتح مما يساعد المحاصيل البستانية على التعامل مع ضغوط الجفاف
قد أفيد أنه في إنتاج الفاصوليا الجافة تحت الإجهاد الحراري، يمكن أن يكون علاج الشيتوزان هو أفضل نهج للهروب من الإجهاد الحراري في النباتات المزروعة متأخرًا، و قد يكون استخدام الشيتوزان فعالاً للتغلب على ضغوط درجات الحرارة المرتفعة من خلال تحفيز نشاط هرمون الابسيسيك اسيد، وتحفيز التعبير عن الجينات المستجيبة لهرمون الابسيسيك اسيد المرتبطة بالدفاع في الأنواع البستانية.
تمت دراسة تأثيرات الشيتوزان على فسيولوجيا الفاكهة والصفات الزراعية بشكل كبير باستخدام تركيزات مختلفة من الشيتوزان على مجموعة متنوعة من الفاكهة. وتماشياً مع ذلك، أدى الرش الورقي لـ 5 مل /لتر من الشيتوزان على أشجار المانجو إلى تحسين عدد أشجار الفاكهة ووزن وحجم الثمار والنمو الخضري . في العنب، ادى رش الشيتوزان بمعدل 500 لتر لكل هكتار خلال مرحلة ما قبل إغلاق العناقيد ومرحلة النضج الى حدوث زيادة بشكل فعال من أنشطة انزيمات POX و PAL و SOD ومحتوى البوليفينول . وعلاوة على ذلك، أفادت التقارير أن استخدام الشيتوزان مع كلوريد الكالسيوم يحافظ على نضارة وصلابة الثمار، ويقلل من نسبة فقدان الوزن . وفي الخوخ، يعمل الشيتوزان على تحسين محتوى المواد الصلبة القابلة للذوبان ويساعد أيضًا في الحفاظ على ثبات الثمار بعد الحصاد .
كما هو الحال في الفاكهة يؤثر الشيتوزان أيضًا بشكل إيجابي على السمات الزراعية للخضراوات. فى هذا الصدد فإن تعرضت نباتات الطماطم لمعاملة الشيتوزان، أدى إلى ارتفاع نشاط المركبات الفينولية وPPO، وإنتاج فيتوألكسينات، وتحسين وزن الثمار والعائد الكلي. وبالمثل، فقد ورد في أن نباتات الريحان الحلو، والعنب، والكرنب ، المعاملة بالشيتوزان أظهرت نموًا أفضل من الغير معامل. علاوة على ذلك، فإن نبات الخيار شديد التأثر بإجهاد درجات الحرارة المنخفضة. ومع ذلك، عند المعاملة بالشيتوزان، قللت النباتات من أنواع الأكسجين التفاعلية وتحسنت قدرتها على التمثيل الضوئي وتم تعزيز نظام الغشاء لتخفيف الإجهاد البارد. في الفلفل الحريف، أظهرت البذور المعاملة بالشيتوزان تحسنًا كبيرًا في معدلات الإنبات ومؤشر الإنبات ومتوسط وقت الإنبات والإنبات بعد الشيخوخة المتسارعة، بالإضافة إلى جودة البذور العالية وعمر التخزين .
علاوة على ذلك، افادت الدراسات السابقة ان الشيتوزان ادى الى تحسين إنبات البذور ونمو نباتات الخرشوف، والكرنب الصينى، و زاد مساحة الورقة والعرش وارتفاع النبات فى الفلفل الحريف، و زاد من وزن الشتلات الطازجة والجافة، وتحفيز نمو السيقان الأساسية، ونظام الجذر، وزيادة عرض الثغور فى البطيخ، وتحفيز النمو الخضري وتحسين جودة ثمار الخيار، و ارتفاع النبات وعدد الأوراق وإنتاج الثمار فى البامية، و زيادة الوزن الطازج للدرنة والمحصول الإجمالي فى البطاطس، وإنتاج ثمار فراولة ذات مدة تسويق أطول، و تحسين الإنتاجية و الجودة لثمار الطماطم.
تُظهر التأثيرات المفيدة المتنوعة للشيتوزان في الثمار بعد الحصاد قيمة كبيرة.
حيث، أظهرت معاملة ثمار المانجو بعد الحصاد بالشيتوزان انخفاضًا في نسبة الأنسجة الفاسدة، وزيادة في محتوى حمض الأسكوربيك، وزيادة في مدة الصلاحية، والحفاظ على النضارة.
وبالمثل، عزز معاملة ثمار الرمان بالشيتوزان مدة الصلاحية وحسّن النضارة لمدة تصل إلى 16 يومًا مع خصائص كيميائية وحسية جيدة أثناء التخزين البارد بعد الحصاد، وحافظ على نمو الميكروبات السطحية تحت السيطرة.
أفادت دراسة اخرى بزيادة نشاط الأنثوسيانين، وتأخير في تغيرات اللون، والحفاظ على محتوى الماء في ثمار الكريز الحلو المغطى بالشيتوزان . وبالمثل، في الفراولة بعد الحصاد، أطال الشيتوزان بشكل كبير من نشاط الأنثوسيانين والبوليفينول ومضادات الأكسدة، مع تثبيط اسمرار اللب تحت ظروف التخزين البارد. وعلاوة على ذلك، أظهرت ثمار تفاح الورد ذو القشرة الرقيقة انخفاضًا في شدة المرض، وثباتًا مستدامًا للفاكهة، وانخفاضًا في نسبة فقدان الوزن أثناء التخزين بعد الحصاد عند معاملته بالشيتوزان بنسبة 2٪ .
كما تم الإبلاغ عن أهمية الشيتوزان تحت التخزين البارد للمشمش بعد الحصاد، حيث أظهر تحسنًا في أنشطة إنزيمات مضادات الأكسدة ورفع محتوى الفينول الكلي. ويعتبر الموز فاكهة سريعة التلف وتتدهور بشكل أسرع من الفاكهة الأخرى. يمكن استخدام الشيتوزان لتأخير النضج وتعزيز العمر الافتراضي للموز. علاوة على ذلك، فإن استخدام الشستوزان حسن أيضًا نشاط مضادات الأكسدة ومحتوى فيتامين سي
يعتبران لمرض العفن الأخضر تأثير كبير على ثمار الموالح أثناء النقل والتخزين بعد الحصاد، حيث حافظ معاملة الثمار بالشيتوزان على ثبات الثمار ولون السطح ومحتوى العصير وسمات الجودة الأخرى
يُعد النضج وشيخوخة الثمارفي الخوخ مشكلة رئيسية تؤثر على قيمتها الاقتصادية. ومع ذلك، أدى العلاج بالشيتوزان إلى زيادة كبيرة في نشاط إنزيم مضادات الأكسدة وإيقاف الشيخوخة وتأخير نضج الثمار والحفاظ على الشكل واللون. يتضح من المراجع أعلاه أن الشيتوزان يشارك في تحسين البنية الفيزيائية ومدة الصلاحية والحفاظ على جودة الثمار المخزنة بعد الحصاد.
يؤدي تبريد الطماطم خلال فصل الصيف إلى خسارة كبيرة. ومع ذلك، فإن استخدام الشيتوزان عزز بشكل كبير من مدة الصلاحية والمظهر المرئي وخصائص الجودة الأخرى للطماطم المبردة . وبالمثل في الجزر، تم تطبيق الشيتوزان الصالح للأكل على شرائح الجزر، مما قلل من عملية النضج، وخفض السكر، وزاد من إجمالي محتوى الفينول. كما هو الحال في البروكلي، أدى معاملة الشيتوزان إلى تحسين مدة الصلاحية والحفاظ أيضًا على السمات الحسية . علاوة على ذلك، تم استخدام الشيتوزان لتحفيز تحمل البرد، وتعزيز مدة الصلاحية، والحفاظ على جودة الثمار، وتحسين أنشطة مضادات الأكسدة في خيار ما بعد الحصاد والبطيخ .
مركب كىيبلانت
تقدم شركة itc مركب كيبلانت VS-04 الذى يحتوى على 3.5 % شيتوزان + 1.65% نحاس مخلبى و 0.55% زنك مخلب على اديتا ، كمركب مسجل عضويا ومسموح به فى الزرات العضوية التصديرية الى دول الاتحاد الاوربى
مميزات مركب كىيبلانت
سريع الإمتصاص نتيجة لصغر وزنه الجزيئي.
له تأثير مثبط للبكتريا الممرضة.
يزيد القدرة الدفاعية للنبات ضد الفطريات.
له تأثير مثبط للنيماتودا فهو طارد لها و يســـاعد على إنتاج جذور كثيفة بشكل سريع.
يســـاهم في تنظيم عملية التمثيل الغذائي، وتعزيز النمو الخضـــري و الجذري وزيادة الإنتاج .
معدلات استخدام مركب كىيبلانت
الرش الورقى: الخضر 1 لتر/فدان، و الفاكهة 1-1.5 لتر /فدان
الحقن: 5-6 لتر/فدان
بقلم د/سيد فتحي
دكتور الخضر بجامعة القاهرة
المصادر
Rahat Sharif, Muhammad Mujtaba ID, Mati Ur Rahman, Abdullah Shalmani, Husain Ahmad, Toheed Anwar, Deng Tianchan and Xiping Wang
The Multifunctional Role of Chitosan in Horticultural Crops; A Review
http://dx.doi.org/10.3390/molecules23040872, www.mdpi.com/journal/molecules
هيا لنجعل هذه الدردشة مباشرة وممتعة!
