فايتوترون أومخبر تربية النبات phytotron هودفيئة محكمة الإغلاق والعزل ومكيفة مناخياً للتحكم بدقة متناهية بمختلف عواملها البيئية التي تؤثر في الوظائف الحيوية والفيزيولوجية للنباتات، ويتألف من عدد من الغرف المكيفة إفرادياً والمتنوعة الأحجام، وقد أدى استخدام مخابر التربية إلى اكتشافات فهمية دقيقة في مدد قصيرة والعثور على حلول فهمية لموضوعات كثيرة ومتنوعة في إطار العلوم البحتة والتطبيقية.

نظرة تاريخية

يعد تكيف النباتات مع البيئة من بين أقدم اكتشافات الإنسان التي انبثق عنها فهم البيئة الحديث، فقد اهتم الصينيون الأوائل في تغيير شروط المناخ الموضعي بوساطة وسائل اصطناعية مثل الري وإقامة الأسيجة النباتية واستخدام أماكن مغلقة ودفيئات لتجارب محددة، وعمل فهماء النبات العرب على تطوير وسائل كثيرة لتربية نباتات الزينة في الحدائق المحمية للقصور والمنازل التي تشهد على آثارهم حتى اليوم. وقام عدد كبير من الفهماء الفرنسيين في أواخر القرن التاسع عشر بإجراء تجارب على سلوكية نباتات كثيرة، وتبين أنه لا يمكن الحصول على نتائج محددة إلا عن طريق تثبيت بعض عوامل النمووتغيير بعضها الآخر أوإحداها، وفي هولندة اهتم العالم بلاوA.A.Blaauw في عام 1925 على نحوخاص بتأثير تغير درجات الحرارة الفصلية في تمايز براعم معظم الأزهار والأشجار المثمرة في أوساط تباينت فيها درجة الإضاءة والتدفئة، وأمكن الإفادة من نتائج أبحاثه في وضع تقانات محددة للحصول على أزهار التوليب والجاسانت عند طلبها في السوق، ويعد العالم فنت F.W.Vent الرائد الحقيقي لإنشاء مختبر تربية النباتات فقد هاجر إلى الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1932، واستطاع مع زملائه القيام بتجارب دقيقة ومستمرة على مدى عقد من الزمن في الدفيئات المكيفة، ومن ثم إنشاء دفيئة كبيرة محكمة الإغلاق والعزل ومغطاة بزجاج مقوى بلغت مساحتها نحو2000م² وارتفاعها نحو23 متراً، سميت رسمياً مخبر تربية النبات phytotron. وقد أمكن توفير الشروط المناخية المناسبة فيه لنمونحو1500 نوع من النباتات.

وقد صدر عن مخبر تربية النبات الذي أنشئ في استوكهولم في (السويد) منذ أكثر من 30 سنة، وعن المخبر الفرنسي بجامعة كليمون فران Clemont Ferrand الكثير من النشرات الفهمية التي عالجت الموضوعات الخاصة بخروج البراعم من طور السكون النسبي بتأثير البرد وظاهرة التشتية ودور الحرارة المنظم للتمايز الزهري. كما أسس عدد كبير من المخابر في أقطار كثيرة مثل مخبر لييج المناخي، ومخبر موسكوالمتخصص في دراسات تأثير البرد الشديد، ومخبر أوبسالا Uppsala لدراسة سلوكية الحبوب ومخبر أوتاوا Ottawa والمخبرالهولندي لدراسة تأثير الإشعاعات النووية، ومخبر لدراسة المراعي مجهز بنحو200 غرفة مكيفة في كانبرا Canberra، وفي مونبيلييه أنشىء مخبر لدراسة البيئة ecotron، وفي كندا مخبر Chizotron لدراسة نموالمجموعة الجذرية للأشجار وغيرها. ويستخدم في هذه المخابر أحدث التقانات الفهمية للتحكم الدقيق بالعوامل المناخية، وخاصة في مخابر زراعة أنسجة النباتات المتنوعة واستنساخها.

تقنيات التحكم في جوالمختبر وإدارته

تعد الأعمال في المختبرات الحديثة محصلة التعاون بين الفئات المتخصصة في الإدارة والبحث الفهمي والمهندسين الزراعيين والميكانيكيين والكهربائيين والفنيين المساعدين. ويعد تحقيق الأوساط المكيَّّّفة مناخياً والملائمة للنباتات أساس العمل في المخبر إذ يمكن التحكم بدرجة الحرارة والرطوبة الجوية النسبية والإضاءة على نحودقيق جداً، كما يحتاج العمل توفير تجهيزات ومواد وآليات سهلة الحركة، وتجهيزات الري والأوساط الزراعية المناسبة وغيرها (الشكل-1).

ويتطلب المختبر استهلاك كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، وتأمين سوائل التغذية والهواء النقي والماء الصافي والمشرد والبخار المضغوط وسوائل حارة ومبردة بين+ 4ْ و-15ْ، كما يحتاج التحكم بالإضاءة الطبيعية الشمسية. ولتجنب ازدياد درجة الحرارة الطارئة يرش الماء على السطح الخارجي للمختبر أوتستعمل ستائر خارجية مؤتمتة، أما في الليل فتستعمل الإضاءة الصنعية الثابتة والمستقرة في الغرف المظلمة جزئياً أوكلياً، مثل أنابيب النيون الواسعة الانتشار والمتميزة بنورها الغني بالإشعاعات الزرقاء والفقيرة بالإشعاعات الحمراء، كما يمكن استعمال المصابيح المتألقة للإضاءة بالإشعاعات الصفراء والحمراء معاً، وتستعمل المصابيح الطيفية للإضاءة الشديدة والنقية الوحيدة اللون monochromatic color حتى على سطح محدود يراوح بين 30 و2000 سم2 كما ينبغي توافر التعاقب المنتظم في الليل والنهار، البرد والحروالجفاف والرطوبة والتحكم العادي أوعن بعد بالتغيرات كلها وبدقة متناهية.

يتطلب العمل في مخبر التربية النباتية التحكم بنسبتي ثاني أكسيد الكاربون والأكسجين وبنوع التربة وحجمها وتعقيمها بالأوساط الزراعيةالأخرى. ويجب الاهتمام بالتغذية المائية الضبابية أوالرذاذية، وبالتهوية المنتظمة، وبالهطل المطري والتساقط الثلجي والرياح ودرجات الحرارة، وكذلك الجفاف والرطوبة المشبعة وضمان إمكانية عمل التجهيزات على نحومستمر ومنتظم من دون انقطاع أوتوقف لمدة لا تقل عنعشرة سنوات يضاف إلى ذلك توفير الصيانة لجميع الأوساط والوسائل والتجهيزات، وينبغي في الأحوال كلها إبعاد جميع ما من شأنه حتى يعيق سير التجارب، كظهور الآفات والتطفل الحيوي والتنافسي والتظليل غير المرغوب به.

ولابد من تجديد هواء المخبر وتخليصه من الشوائب والملوثات المتنوعة والمواد السامة والغازات، وأن يضمن عمليات التمثيل اليخضوري والتنفس والنتح والتبخر. ولابد من تحليل الهواء قبل إدخاله بتمريره عبر الوشائع الشبكية والأوراق الراشحة، والصوف الزجاجي ولوحات مكهربة (- أو+) وبعد خروجه، وينقى من الغبار والغازات السامة، يخلص من رطوبته، ويجري دفعه إلى المخبر عبر أرضيته وبسرعة 4م/ ثانية من فتحات ويسحب جانبياً بمراوح خاصة لإعادة تنقيته، وتراقب مكونات الهواء المستخدم بوساطة أجهزة التحليل الهوائي إلى جانب التجهيزات المتخصصة بأتمتة توزع الحرارة والبرودة وعمل المبخر والمرطب والتدفئة المركزية.

وتستخدم في بعض المخابر الفرنسية التغطية الزجاجية المزدوجة التي تسمح بمرور الهواء الساخن بينها لتجنب التكثيف البخاري، ويعاد استعمال الماء المستخدم بعد معالجته لخفض كلفة الاستهلاك. وعلى سبيل المثال لا الحصر يحتاج مختبر كبير الحجم نحو50 باحثاً زراعياً لتطبيق نحو50-100 برنامج عمل بحثي، وتستخدم في الوقت الراهن عدة غرف مكيفة ومتصلة على التسلسل داخل المخبر العام كما أمكن إنشاء مخابر ميكروية تعمل إفرادياً أومجتمعة بأقل كلفة وأعلى دقة، إذ يمكن إنتاج الطحالب ونباتات الزينة وغيرها خارج موسمها المعتاد.

الاحتياطات الواجب التزامها

يمكن إجمالها فيما يأتي:

• تعقيم أماكن العمل قبل الزراعة بالأبخرة المناسبة مثال حامض السياندريك أوبرومور الميثيل وغيرها، وكذلك ضرورة تعقيم الأدوات المعدّة للاستعمال، ومنع دخول الغبار الخارجي.
• تعقيم ملابس العاملين في المخبر كلها وغسل أيديهم، وكذلك تعقيم الأوساط الزراعية باستخدام المبيدات المتخصصة وغير الضارة بالنباتات.
• زراعة النباتات المتنوعة في أوساط متجانسة البنية وريها بالمحاليل المغذية التي تضمن التحكم الكامل والدقيق بنموالنباتات وتطورها، وضع أوعية النباتات المصنوعة من الفخارالمطلي أومن اللدائن على ناقلات تساعد على تقريبها من مصادر الإضاءة, وإبعادها عن التيارات الهوائية.
• ضبط عمليات التشغيل أتماتياً بأجهزة إلكترونية دقيقة (الشكل-2) وينبغي فوراً إصلاح أي خلل طارئ في أثناء عمليات التشغيل في المخبر.

التطبيقات الفهمية والعملية

أحرز استخدام مختبر تربية النباتات تقدماً كبيراًفي السنوات الأخيرة إذ مكّن المختصين من الحصول على نتائج فهمية وتطبيقية مهمة جداً في إطار أبحاث تأثير البيئة المناخية ويمكن إجمالها بما يأتي:

1. نموالنباتات وتطورها: أمكن فهمياً إثبات مدى تأثير درجات الحرارة الليلية والنهارية في نموالنباتات وتطورها، وأن النموالنباتي ليلاًقد يكون أسرع منه نهاراً. كما أمكن تحديد تأثيرات الرطوبة والجفاف والرياح وغيرها في النموالنباتي، وكذلك دراسة ظواهر الإنبات البذري وغيرها لكثير من النباتات.
2. تكوين الشكل النباتي: أمكن الكشف بوضوح تام عن مدى تأثير الشروط المناخية في أشكال النباتات ومتغيراتها وفي تمايز الأنسجة النباتية وظهور الأعضاء التناسلية والتكاثر الجنسي، عملى سبيل المثال لا يتمكن نبات اللبلاب حتى يكوّن فروعاً خصبة إلا عند تلقيه إضاءة تفوق شدتها نسبة 20% من أصل شدة الإشعاعات الشمسية الكاملة.
3. ظاهرة الإزهار: دُرست حالات التحريض الزهري في كثير من النباتات كما حُدد تأثير عاملي الحرارة والإضاءة إفرادياً أومعاً في تكوين البراعم الزهرية وفي نموحوامل حبوب اللقاح. وتبين على سبيل المثال في البندورة والبازلاء حتى للحرارة الليلية أثراً مهماً في تطوير هذه الظواهر، أما في النباتات الأخرى فكان لطولي النهار والليل وتغيرات درجات الحرارة الدور الأهم في هذا التطور.
4. فيزيولوجية النبات: أمكن تحديد الكثير من المركبات الكيماوية ومنظمات النموالتي تتدخل في مراحل نموالنباتات وتطور أعضائها، كما أمكن استخلاصها واستعمالها مجدداً للتحقق من فاعليتها.
5. التطبيق البستاني: أمكن تحديد المتطلبات اللازمة لكثير من النباتات ودرجات الحرارة المناسبة لمراحل النمووالتشكيل وخروج البراعم من السكون النسبي بتأثير البرد, عملى سبيل المثال تبين حتى نبات البندورة يحتاج إلى درجة حرارة 22ْ م ليلاً كي ينموعلى نحوجيد، ويثمر بغزارة، وأمكن تسريع نموه وتطوره لتبكير الإثمار وزيادة غزارته، وإن تعريض نبات الخس لليالٍ طويلة تحد من تكوين الأزهار والأوراق وتطورها, وأوضحت دراسات نبات الشوندر حتى أعلى نسبة للسكر تتشكل حين تعريضه لدرجة حرارة ليلية تعادل 14ْم. ومن جهة أخرى أسهمت المختبرات المتنوعة لتربية النبات في تحديد الشروط الحقلية الملائمة لزراعة كثير من النباتات، وحققت تقدماً ملموساً في مجالات الإنتاج النباتي البستاني ومنتجاته وفي الأمن الغذائي البشري.

المصادر

• هشام قطنا. "تربية النبات (مخبر ـ)". الموسوعة العربية.

للاستزادة

• هشام قطنا، المشاتل والإكثار الخضري (منشورات جامعة دمشق 1999).

- H.AUGIER, Phytotrons et phytotronique, la bioclimatologie eperimentale (centre regional de documentation. Pedagogigue, Marseille 1972). - Detter von Wettstein, The Phytotron in Stockholm (Royal College of Forestry 1977).

وصلات خارجية

• The NCAR Phytotron