عنصر الكبريت

الكبريت Sulphur

الكبريت فى الأرض Sulphur in Soil

يوجد الكبريت فى التربة الزراعية فى الصورة المعدنية و الصورة العضوية ، حيث يصل الكبريت إلى التربة ، إما فى صورة مخلفات زراعية ، أسمدة معدنية ، مع مياه الأمطار ، أو مع المكونات المعدنية للتربة والناتجة من عمليات التجوية للصخور الغنية فى الكبريت والناتجة من النشاط البركانى . ويمكن توضيح هذه المصادر بشىء من التفصيل :



الكبريت المعدنى فى التربة:

يوجد فى تركيب بعض المعادن الأرضية ومنها البيريت Pyrite FeS2 - الكالكوبيريت (Chalcopyrite (Cu FeS2 خاصةً فى الأراضى الغدقة ، فى حين يوجد الجبس أو كبريتات الكالسيوم CaSO4 فى المناطق الجافة ، و يزداد تراكم الكبريت مع بعض مركبات الكبريتات لعناصر الماغنسيوم والصوديوم .

الكبريت العضوى:

يعتبر الكبريت العضوى هو الصورة الأكثر وجوداً فى الطبقة السطحية من الأرض الزراعية ، حيث تُعتبر المادة العضوية مصدراً رئيسياً للكبريت فى الأرض الزراعية وخاصةً فى المناطق الرطبة ، ويوجد الكبريت فى تركيب الأحماض الأمينيه مثل: السيستين - السستئين والمثيونين ، وهذه المكونات تتحلل بفعل الكائنات الأرضية وينطلق منها الكبريت المعدنى فى عملية تُعرف بعملية المعدنة Mineralization للكبريت .



الكبريت المضاف للتربة مع مياة الأمطار والأنهار:

كنتيجة لاحتراق المركبات الكبريتية كالفحم والمواد البترولية ، وأيضاً مع الأبخرة الناتجة من النشاط البركانى تنطلق بعض الأكاسيد الكبريتية مثل : أكسيد الكبريت SO2 إلى الهواء الجوى . وهذه الغازات تصل إلى الأرض مرة أخرى عن طريق مياه الأمطار أو مياة الأنهار ، كذلك يمكن للنبات امتصاص الكبريت على هذه الصورة (SO2 ) . علماً بأنه إذا زاد تركيز هذه الغازات فى الهواء الجوى عن حد معين قد يؤدى إلى أضرار كبيرة بالنباتات النامية بهذه المناطق خاصةً إذا كانت هذه المناطق ممطرة : حيث تكون الأمطار حامضية التأثير مما يُضر بالنباتات ، وخير مثال على ذلك تلف مساحات واسعة من الغابات المتاخمة للمناطق الصناعية فى أوروبا نتيجة لهذه الأمطار الحامضية .



دورة الكبريت فى الطبيعة:

يمثل شكل (6-6) التحولات المختلفة للكبريت فى الأرض ، وهذه التحولات ناتجة من العديد من العمليات المختلفة والتى تشمل :


1- معدنة الكبريت العضوى:

يُعتبر الكبريت العضوى فى حيينه صورة غير ميسرة للنبات . وبتحلل المادة العضوية وحدوث عملية المعدنة للكبريت يتحول إلى كبريتيد الهيدروجين ، ثم إلى كبريتات . ومن ثم يصبح فى صورة صالحة للنبات . وعملية معدنة الكبريت مثلها مثل عملية معدنة النيتروجين تتوقف على نسبة الكربون إلى الكبريت C / S ratio فى المادة العضوية بالأرض ، حيث وجد أن عملية المعدنة تسود إذا كانت هذه النسبة أقل من 200، بينما إذا زادت عن 400 يحدث تمثيل Immobilization للكبريت الذائب فى المحلول الأرضى داخل أجسام الكائنات الأرضية الدقيقة والقائمة بعملية التحلل ، فى حين تتساوى عملية المعدنة للكبريت مع عملية التمثيل لنفس العنصر إذا انحصرت نسبة الكربون إلى الكبريت ما بين 200 و400 . ويمكن توضيح عملية المعدنة هذه بأن الكبريت يوجد فى المركبات العضوية فى صورة مجموعة السلفاهيدريل –SH ، وبعملية المعدنة ينفرد الكبريت فى صورة H2S ، وتحت الظروف الهوائية سرعان ما يتأكسد إلى الكبريتات SO42- ، بينما تحت الظروف اللاهوائية يتأكسد H2S إلى الكبريت العنصرى (S) بواسطة بكتريا ذاتية التغذية الكيماوية Chemotrophic sulphur bacteria مثل Biggiatoa,Thiothrix ، وتحت الظروف الهوائية تقوم نفس البكتيريا بأكسدة الكبريت العنصرى (S) إلى حمض الكبريتيك H2SO4، كما يمكن أيضاً للكبريت العنصرى (S) أن يتأكسد بواسطة البكتريا الذاتية التغذية الكيماوية مثل Thiobacillus ويمكن تمثيل تلك العملية بالمعادلة التالية :



2H2S + O2 2H2O + 2S + E

2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 + E

ـــــــــــــــــــــــــــــــــ

net: 2H2S + 4O2 2H2SO4 + E



وهنا يجب ملاحظة أن ناتج عملية الأكسدة للكبريت هو تكوين حمض الكبريتيك الذى يؤدى إلى زيادة حموضة الأرض ، وهذه العملية تحدث أيضاً عند إضافة الكبريت للأراضى القاعدية بغرض خفض رقم الـpH لها .

أيضاً فى الأراضى الغدقه والتى تحتوى على كبريتور الحديد FeS وعند توافر ظروف التهوية الجيدة يحدث أكسدة لهذا المركب ، ويتكون الكبريت العنصرى والذى سرعان ما يتأكسد إلى الكبريتات ، ويتم هذا التأكسد كيميائياً أو بواسطة الكائنات الدقيقة حسب المعادلة التالية :

2FeS + 2H2O + O2 2Fe( OH )2 + S



شكل ( 6-6)
دورة الكبريت فى الطبيعة


ويؤدى غمر الأرض بالماء إلى نشوء ظروف التهوية السيئة ، وبالتالى تسود ظروف الاختزال ، ويتم اختزال الكبريتات بواسطة بكتريا من جنس Desulfovibrio إلى كبريتور الأيدروجين H2S ويتحد جزء منه مع الحديد ويتكون كبريتور الحديد والجزء الأخر يمكن أن يحدث له فقد إلى الغلاف الجوى .

2- أكسدة الكبريت:

من دورة الكبريت نجد أنه بعد حدوث عملية المعدنة للكبريت يتحول إلى H2S تحت الظروف اللاهوائية ، ويمكن أن يُفقد جزء من الكبريت الأرضى على هذه الصورة للغلاف الجوى . بينما تحت الظروف الهوائية يتكون أنيون الكبريتات SO42- ، وهذا الأنيون متحرك فى التربة لزيادة قابلية ذوبان أملاحه فى التربة ، وعلى ذلك من المتوقع حدوث فقد للكبريت من التربة على هذه الصورة عن طريق غسيل هذا الأنيون مع مياه الصرف . وتعتبر الكبريتات هى الصورة التى يمتص الكبريت عليها،وبعد امتصاص النبات للكبريتات يحدث اختزال لها وتدخل فى تكوين المركبات العضوية التى يدخل الكبريت فى تكوينها . أيضاً يمكن أن يحدث تمثيل للكبريت داخل أجسام الكائنات الدقيقة الموجودة بالأرض ، ثم يعود الكبريت العضوى مرة أخرى للأرض مع المخلفات النباتية والحيوانية وتعاد الدورة مرة أخرى .



3 -كبريت الغلاف الجوى:

كذلك توضح الدورة أن من مصادر الكبريت الأرضى الكبريت الموجود فى الهواء الجوى على صورة أكاسيد كبريتية والتى تصل إلى الأرض إما بطريقة مباشرة مع مياه الأمطار أو الأنهار ، أو بطريقة غير مباشرة حيث يستطيع النبات الاستفادة من هذه الصورة مباشرةً بامتصاص SO2 عن طريق الأوراق، وبعد ذلك يصل الكبريت للأرض مع المخلفات النباتية .

أيضاً يجب ذكر أن من المصادر الأخرى للكبريت بالأرض الأسمدة التى تحوى عنصر الكبريت مثل الأسمدة النتروجينية والفوسفاتية وأسمدة أخرى ، كذلك يضاف للأرض فى صورة مُبيدات فطرية وخلافة .



تفاعلات الكبريت فى التربة:

مما سبق نجد أن الصورة المعدنية للكبريت سواء الناتج من عمليات التجوية لمادة الأصل أو من عملية معدنة الكبريت العضوى أو من إضافة الأسمدة هى الكبريتات SO42-. وهذه الصورة تتعرض لتفاعلات مختلفة بالتربة ، و بالتالى قد تؤثر هذه التفاعلات سلبياً على الكمية الميسرة من هذا العنصر للنبات وأهم هذه التفاعلات ما يلى :



- تفاعلات الادمصاص:

تتعرض أيونات الكبريتات إلى تفاعلات التبادل الأنيونى ومنها الادمصاص ويتوقف ذلك على توافر المعادن الأرضية أو الغرويات التى تحمل شحنة موجبة ، مثل معادن من نوع 1 : 1 ومنها الكاؤلينيت ، كذلك يحدث ذلك على أسطح الأكاسيد السداسية للحديد والألومنيوم . وبصفة عامة تزداد عملية الادمصاص هذه فى الأراضى الحامضية ، وذلك لأن مع انخفاض رقم الـpH للأرض تكتسب الغرويات الأرضية ومنها الأكاسيد السداسية شحنة موجبة وهى شحنة مخالفة للكبريتات ، وبالتالى يحدث الادمصاص . كذلك وجد أن هناك تنافس بين أنيونات الفوسفات والكبريتات على مواقع الادمصاص على الغرويات الأرضية ، وبالتالى يمكن القول بإن الاستخدام الزائد من الفوسفات يؤدى إلى حدوث فقد فى الكبريت من الأرض عن طريق الغسيل فى صورة كبريتات .



- ترسيب الكبريتات:

فى الأراضى الجافة وشبه يتعرض الكبريت للترسيب على هيئة أملاح الكبريتات لأيونات موجبة الشحنة مثل : الكالسيوم والماغنسيوم والصوديوم والبوتاسيوم وذلك حسب سيادة الكاتيون فى الوسط ، وبغض النظر عن درجة ذوبان هذه الأملاح إلا إنها تُعتبر مصدراً جيداً للكبريت بالنسبة للنبات . بينما تحت الظروف سيئة التهوية يحدث الترسيب فى صورة كبريتور ، مثل كبريتور الحديد (FeS).



الكبريت فى النبات Sulphur in Plant

يتوزع الكبريت توزيعاً منتظماً بين الأعضاء والأنسجة المختلفة للنبات ، فهو أحد مكونات بعض الأحماض الأمينية مثل السيستين والسستيئينن، وهى أحماض أمينية أساسية فى تركيب البروتينات والثيامين Thiamine (vitamin B1)، والبيوتين Biotin وهما هرمونان مهمان للنبات . كذلك يدخل الكبريت فى تكوين الجليكوسيدات مثل : السنجرين الذى يعطى الرائحة والطعم الخاصين لبعض الأنواع النباتية كالخردل والبصل والثوم . والجزء الأعظم من الكبريت يوجد فى بروتين الكلوروبلاست Chlorplasts والذى يحتوى على الكلوروفيل، وعند نقص الكبريت يتأثر تكوين الكلوروبلاست، وبالتالى تظهر الأوراق شاحبة اللون. ويتراوح المحتوى الكلى من الكبريت فى أنسجة النبات مابين 0.2% إلى 0.5% كبريت.

يمتص النبات الكبريت بواسطة الجذور على صورة كبريتات بواسطة الأوراق على صورة ثانى أكسيد الكبريت SO2 سرعان ما تُختزل إلى مجموعة السلفاهيدريل -SH لتكوين المركبات العضوية المختلفة وأهمها الأحماض الأمينية ، وبالتالى البروتينات . ويمكن إيجاز خطوات اختزال الكبريتات وتكوين الأحماض الأمينية كما يلى:

أولاً: تختزل الكبريتات ويتكون الحمض الأمينى السيستين Cysteine كما فى المعادلة:

H2SO4 + ATP + 8H + acetyl serine

cysteine + acetate + 3H2O + AMP + P ~ P

ومن المعادلة نجد أن عملية اختزال الكبريتات يلزمها طاقة ، وهذه الطاقة يكون مصدرها مركبات الفوسفور الحاملة للطاقة مثل : أدينوزين تراى فوسفات ATP ، والهيدروجين كمختزل .

ثانياً : يتحد 2 جزىء من السيستين ويتكون السيستئين Cystine كما افى المعادلة :



أعراض نقص الكبريت:

تتشابه أعراض نقص الكبريت إلى حد كبير مع أعراض نقص النيتروجين ، إذ تتراكم الأحماض الأمينية والمركبات الأزوتية الأخرى داخل النباتات التى تعانى نقصاً من الكبريت ، ويعزى ذلك إلى احتمال بطء معدل تخليق البروتينات فى هذه النباتات بالمقارنة بالنباتات التى يتوفر لها كفايتها من الكبريت . وتتلخص أعراض نقص الكبريت بإصفرار عام للنموات الخضرية وخاصةً الأوراق والعروق ، بالأوراق يكون لونها أفتح من باقى أنسجة الورقة وتظل الورقة غضه ولا تجف حتى بتقدم العمر ، وتصبح السيقان ضعيفة وقصيرة ومتقزمة . ويمكن التميز بين أعراض نقص الكبريت وأعراض نقص النيتروجين من موضع ظهور الأعراض على الأوراق ، حيث تظهر أعراض نقص الكبريت على الأوراق الحديثة أولاً ؛ وذلك لأنه عنصر غير متحرك داخل النبات ، فى حين تظهر أعراض نقص النيتروجين على الأوراق المسنة لكون الأخير من العناصر المتحركة فى النبات .



الأسمدة المحتوية على الكبريت
ونادراً ما تظهر حالات نقص الكبريت على النباتات نتيجة لوصول الكبريت إلى الأرض بطريقة غير مباشرة مع كثير من الأسمدة مثل: السوبر فوسفات ، وكبريتات الأمونيوم وكبريتات البوتاسيوم ، كذلك فى صورة بعض المبيدات الفطرية وخلافه ، بالإضافة إلى إضافته لعلاج مشاكل القلوية فى بعض الأراضى على صورة جبس زراعى . وفى حالة ظهورها تكون فى الأراضى البعيدة عن البحار أو المناطق الصناعية أو فى بعض المناطق الرطبة غزيرة المطر. .