تحضير محلول كوبر

- كيف يمكنك تحضير المحلول المغذى:

         من الضرورى فهم وتعلم كيفية تحضير المحلول المغذى سواء كان ذلك من الكيماويات النقية (فى حالة التجارب والبحوث)، أو من الأسمدة التجارية (فى حالة الزراعة الإقتصادية على أى مستوى).

خواص الماء :

         تعتبر خواص الماء ذات أهمية قصوى فى تحضير المحاليل المغذية للزراعات اللاأرضية لذلك يجب أن يراعى ما يلى:

(1) نسبة كلوريد الصوديوم  NaCl

 يجب أن يكون الماء نقياً وعذباً بحيث لا يتعدى نسبة كلوريد الصوديوم به عن  50 جزء فى المليون. فالماء المحتوى على أكثر من 50 جزء فى المليون من كلوريد صوديوم NaCl لا يناسب النمو الأمثل للنبات، وكلما ازداد تركيز كلوريد الصوديوم انخفض معدل النمو والذى قد يؤدى فى النهاية إلى موت النبات.

(2) نسبة الأملاح الكلية الذائبة  Total soluble salts (TSS)

بالإضافة إلى كلوريد الصوديوم فإنه يجب أن يؤخذ فى الإعتبار المحتوى الكلى للأملاح الذائبة فى الماء Total soluble salts (TSS)  حيث أن قدرة النباتات على امتصاص الماء وما به من عناصر غذائية تقل مع زيادة محتواه من الأملاح،  وإن  كانت النباتات تختلف فيما بينها فى قدرتها على تحمل التركيزات المرتفعة من الأملاح، فهناك نباتات حساسة للملوحة Sensitive plants ، وأخرى متوسطة الحساسية Moderately sensitive  ، وثالثة متوسطة التحمل للملوحة Moderately tolerant ، والرابعة تتحمل الملوحة وتسمى Tolerant plants. ولقد وجد بعض الباحثين أنه يمكن إستخدام مياه ملحية تركيزات الأملاح بها تصل إلى 300 جزء فى المليون فى تنمية بعض النباتات فى الزراعات اللاأرضية تحت إعتبارات خاصة، منها المعرفة المسبقة لقدرة تحمل نوع النبات وصنفه للأملاح، ومرحلة نمو النبات ، وإضافة العناصر الغذائية غير الموجودة فى المياه. لذلك فإنه عند إستخدام مياه ملحية فى الزراعات اللاأرضية فإن النباتات التى يتم زراعتها هى النباتات المتحملة للملوحة Tolerant plants أو متوسطة التحمل للأملاح Moderately tolerant  مثل القرنفل والطماطم والخيار والخس وحتى بين أنواع النباتات المتحملة للملوحة فإن درجة التحمل تختلف من صنف إلى آخر.

(3) عسر الماء Hard Water

يتوقف مقدار عسر الماء Hardness  على محتواه من أيونات البيكربونات HCO₃ ، فكلما زاد تركيز البيكربونات كلما ازداد عسر الماء، الأمر الذى يؤدى إلى زيادة رقم الــ pH   وعليه يقل تيسر وصلاحية عنصر الحديد مثلاً للنبات. ومن الناحية العملية فإن مياه الآبار فى المناطق ذات الأصل الجيرى يمكن أن تحتوى على تركيز مرتفع من أملاح كربونات الكالسيوم والماغنسيوم. والماء العسر المحتوى على كربونات الكالسيوم والماغنسيوم يعتبر مناسب لتنمية النباتات مثله فى ذلك مثل الماء اليسر Soft water . 

وفى كل الأحوال فإنه قبل إستخدام أى مصدر للماء فى تحضير المحلول المغذى يجب تحليله ومعرفة مستوى كل من أيونات العناصر التالية: الكالسيوم  ^Ca2+  الماغنسيوم Mg²⁺ - الحديد Fe²⁺ - الكربونات CO₃^2- - البيكربونات - ^-HCO₃،  وبالتالى تحديد الكميات المطلوب إضافتها من كل منها للوصول إلى التركيز المطلوب فى المحلول المغذى.

الدرس الثالث : تحضير محلول كوبر

تحضير محلول كوبر Cooper Solution                  

         يعتبر هذا المحلول أكثر المحاليل إستخداماً فى مزارع الأغشية المغذية. ويبين الجدول رقم (5-3) تركيزات العناصر فى هذا المحلول المغذى، وهى محسوبة على أساس أجزاء فى المليون أو بمعنى آخر جرام/1000 لتر من المحلول.

جدول (5-3)

 تركيزات العناصر الغذائية فى محلول كوبر

العنصـــر	الرمز	التركيز بالجزء فى المليون
النيتروجين  Nitrogen	N	200
الفوسفور  Phosphorous	P	60
البوتاسيوم  Kalium (Potassium)	K	300
الكالسيوم  Calcium	Ca	170
الماغنسيوم  Magnessium	Mg	50
الحديد  Ferrous (Iron)	Fe	12
المنجنيز  Manganese	Mn	2
النحاس  Copper	Cu	0.1
الزنك  Zinc	Zn	0.1
البورن  Boron	B	0.3
الموليبدنم  Molybdenium	Mo	0.2
الكبريت  Sulfur	S	69

         ويبين جدول (5-4) الأملاح التى يحضر منها محلول كوبر المغذى والأوزان المطلوبه من كل ملح لتحضير 1000 لتر (متر مكعب) من هذا المحلول. ونظراً لشيوع إستخدام هذا المحلول فى تغذية النباتات، فسوف نستعرض كيفية حساب أوزان الأملاح المطلوبة لتحضير 1000 لتر من هذا المحلول المغذى:

جدول (5-4)

 أوزان الأملاح بالجرام المستخدمة لتحضير 1000 لتر من محلول كوبر المغذى

الملح المسخدم فى التحضير ورمزه	الوزن الجزيئى	الوزن المطلوب
نترات الكالسيوم      Ca(NO3)2. 4H2O	236	1003
نترات البوتاسيوم                    KNO3	101	583
فوسفات أحادى البوتاسيوم KH2PO4	136	263
كبريتات الماغنسيوم MgSO4. 7H2O	246.5	513
حديد مخلبى   Fe-EDTA	367	79
كبريتات منجنيز  MnSO4. H2O	169	6.1
حامض بوريك  H3BO3	62	1.7
كبريتات نحاس  CuSO4. 5H2O	149.7	0.39
موليبدات أمونيوم  (NH4)6Mo7O24.4H2O	1236	0.37
كبريتات زنك              ZnSO4. 7H2O	287.6	0.44

وفى صورة مختصرة فإن خطوات الحساب هى:

- أكتب التركيز المطلوب من عنصر الفوسفور = 60 جزء فى المليون

- إحسب الوزن الجزيئى للملح المستخدم (فوسفات أحادى البوتاسيوم  KH₂PO₄) = 136

- إحسب وزن الملح الذى يعطى 1 جزء فى المليون فوسفور = 136 ÷ 31

‌- إحسب وزن الملح الذى يعطى 60 جزء فى المليون فوسفور = [136 ÷ 31] × 60 = 263 جم

2- ملح فوسفات أحادى البوتاسيوم  KH₂PO₄ السابق لا يحتوى على الفوسفور فقط ولكن به بوتاسيوم أيضاً (K،  بحيث أن كل وزن جزيئى (136 جرام) يحتوى على وزن  ذرى واحد من البوتاسيوم قدره 39 جرام،  وبالتالى فإن الوزنه التى مقدارها 263 جم من ملح فوسفات أحادى البوتاسيوم  KH₂PO₄ والتى تمت إذابتها فى 1000 لتر من الماء تحتوى على مقدار من البوتاسيوم يمكن حسابه كما يلى :

- الوزن الجزيئى لملح (فوسفات أحادى البوتاسيوم  KH₂PO₄) = 136

‌- نسبة البوتاسيوم فى الملح    = 39 ÷ 136

- وزن البوتاسيوم فى 263 جم من   KH₂PO₄ = [39 ÷ 136] × 263 = 75 جم.

         وحيث أن هذه الوزنة تم إذابتها فى  1000 لتر من الماء ، فيكون تركيز البوتاسيوم 75 جزء فى المليون. ولكن تركيز البوتاسيوم المطلوب فى المحلول المغذى ( أنظر جدول التركيزات رقم 9-3) هو 300 جزء فى المليون، ولذلك  فإنه يلزم إضافة كمية إضافية من البوتاسيوم K)) قدرها 225 جزء فى المليون. تستكمل هذه الكميه اللازمه من البوتاسيوم من ملح نترات البوتاسيوم KNO₃ والذى وزنه الجزيئى 101 جم،  والذى يحتوى على وزن ذرى من البوتاسيوم قدره 39 جم، وبالتالى فإنه للحصول على 225 جم من البوتاسيوم يلزم وزنه من نترات البوتاسيوم  قدرها 225 × [101 ÷ 39 ]= 583 جرام .

3- إضافة 583 جم من  ملح نترات البوتاسيوم KNO₃ إلى 1000 لتر من الماء يعطى كمية من النيتروجين للمحلول يمكن حسابها كما يلى :

‌- نسبة النتروجين N فى نترات البوتاسيوم KNO₃ (من الوزن الذرى والوزن الجزيئى) = 14 ÷ 101

‌- وزنة نترات البوتاسيوم KNO₃ (583 جم) التى تم إضافتها للماء تحتوى على كمية نيتروجين قدرها [14 ÷ 101] ×  583  = 81 جم نيتروجين.

             ولرفع تركيز النيتروجين إلى الحد المطلوب فى المحلول المغذى وهو 200 جزء فى المليون، فإنه يلزم إضافة 119 جزء فى المليون من النيتروجين بدون إضافة كمية أخرى من البوتاسيوم. ولذلك فإن هذه الكمية المتبقية من النيتروجين يتم الحصول عليها من ملح نترات الكالسيوم  Ca(NO₃)₂ والذى وزنه الجزيئى 236 جرام ويحتوى على 2 وزن ذرى من النيتروجين قدرهما 2  × 14 = 28 جم. وبالتالى فإن كمية نترات الكالسيوم  Ca(NO₃)₂ اللازمة لإعطاء 119 جزء فى المليون  الإضافية  من النيتروجين تساوى : 119 × [236 ÷ 28] = 1003 جم .

4- إضافة 1003 جرام  من ملح نترات الكالسيوم  Ca(NO₃)₂ إلى 1000 لتر من المحلول المغذى تضيف إلى جانب الـ 119 جزء فى المليون نيتروجين، عنصر الكالسيوم. ونسبة الكالسيوم فى كل وزن جزيئى من نترات الكالسيوم  Ca(NO₃)₂ =  40 ÷ 236 . وعلى ذلك فإن كمية الكالسيوم فى 1003 جم من ملح نترات الكالسيوم  تساوى  1003 × [40 ÷ 236] = 170 جم. وهذا يعنى أن تركيز الكالسيوم فى المحلول يساوى 170  جزء فى المليون لأن الحجم الكلى للمحلول = 1000 لتر،  وهذا هو التركيز المطلوب من الكالسيوم فى المحلول.

           وحتى الآن تم إذابة 363 جم فوسفات بوتاسيوم، 583 جم  نترات بوتاسيوم، 1003 جم نترات كالسيوم فى 1000 لتر من الماء لتعطى محلول مغذى يحتوى على 60 جزء/ مليون فوسفور، 300 جزء/ مليون بوتاسيوم، 200 جزء/ مليون نتروجين، 170 جزء/ مليون كالسيوم.

5- نستمر فى إضافة باقى الأملاح للحصول على باقى  العناصر الغذائية بنفس الكيفية السابقة، حيث يتم إضافة الماغنسيوم إلى المحلول على صورة ملح كبريتات الماغنسيوم MgSO₄ والذى له وزن جزيئى قدره 246 جم ويحتوى على وزن ذرى واحده من الماغنسيوم  (Mg) قدره 24 جم. وبالتالى فإنه للحصول على تركيز من الماغنسيوم قدره 50 جزء فى المليون يلزم كمية قدرها 50 × [246 ÷ 24] = 513 جم من كبريتات الماغنسيوم يتم إذابتها فى الألف لتر من الماء .

6- تركيز الحديد المطلوب (12 جزء فى المليون) يتم الحصول عليه من وزنة قدرها 12 × [367 ÷ 56] = 79 جم من مادة FeEDTA  .

7- تركيز المنجنيز المطلوب (2 جزء فى المليون) يتم الحصول عليه من وزنة قدرها  2 × [169 ÷ 55] = 6.1 جم من ملح كبريتات المنجنيز.

8- تركيز البورن المطلوب (0.3 جزء فى المليون) يتم الحصول عليه من وزنة قدرها  0.3 × [62 ÷ 11] = 1.7جم من حامض البوريك .

9- تركيز النحاس المطلوب (0.1 جزء فى المليون) يتم الحصول عليه من وزنة قدرها  0.1 × [250 ÷ 64] = 0.39 جم من ملح كبريتات النحاس .

10- تركيز الموليبدنم المطلوب (0.2 جزء فى المليون) يتم الحصول عليه من وزنة قدرها  0.2 × [1236 ÷ 672] = 0.37 جم من ملح موليبدات الأمونيوم.

11- تركيز الزنك المطلوب (0.1 جزء فى المليون) يتم الحصول عليه من وزنة قدرها  0.1 × [287 ÷ 65] =0.44 جم من ملح كبريتات الزنك.

جميع هذه الحسابات تعطى أوزان المواد المطلوب إذابتها فى الألف لتر من الماء للحصول على المحلول المغذى كما هو واضح من جدول (9-4). ويلاحظ فى جميع الحسابات السابقة أننا لم نضع فىالإعتبار درجة نقاوة المادة الكيماوية، ولذلك فإن أوزان المواد المدونة فى الجدول يتم تعديلها بناء على درجة نقاوة كل مادة. فمثلاً إذا كانت نقاوة مادة نترات الكالسيوم 90 % ، فإن الوزن المطلوب من المادة النقيه (1003 جم) يصبح 1003 × [100 ÷ 90] = 1114 جم نترات كالسيوم من المادة ذات النقاوة 90% ، وهكذا بالنسبة لباقى الأملاح .

5- صورة النيتروجين فى المحلول المغذى :                                 

         من المعروف أن النبات يمتص النيتروجين إما على صورة أيونات نترات NO₃ ^- أو كاتيونات أمونيوم NH₄⁺ بنفس الدرجة من الكفاءة. ولكن وجد أن بعض النباتات النامية فى نظام الأغشية المغذية يتأثر نموها بدرجة كبيرة إذا كان مصدر النيتروجين الوحيد فى المحلول المغذى على صورة أمونيوم. فمثلاً وجد أن بادرات الطماطم الصغيرة تموت بعد بضعة أسابيع من التغذية بالنيتروجين الأمونيومى، وإن كانت البادرات الأكبر سناً أكثر قدرة على تحمل الأمونيوم إلا أن نمو جذورها يتأثر بذلك. وبالرغم من هذا فإن استخدام النيتروجين الأمونيومى فى المحاليل المغذية قد يكون ضرورياً فى بعض الحالات وخاصة إذا كانت المياه المستخدمة فى تحضير المحلول قلوية التأثير. ففى مثل هذه الحالات نجد أن استخدام النيتروجين الأمونيومى يفيد كثيراً فى منع ارتفاع رقم  pH  المحلول المغذى بدرجة كبيرة ، وبالتالى يقلل من كمية الأحماض اللازمة لخفض pH المحلول باستمرار. وبصفة عامة فإنه إذا كانت المياه المستخدمة فى تحضير المحلول المغذى تحتوى على تركيز مناسب من الكالسيوم، فإنه يمكن استخدام نترات الأمونيوم بدلاً من نترات الكالسيوم للحصول على التركيز المطلوب من النيتروجين فى المحلول المغذى.