النيتروجين السائل للنباتات

أنواع النيتروجين السائل للنباتات

النيتروجين السائل للنباتات هو غاز عديم اللون وغير سام. يشكل حوالي 78٪ من غلاف الأرض الجوي. يمكن العثور عليه في العديد من الأماكن حول العالم. يستخدم النيتروجين السائل في العديد من الصناعات مثل التبريد، ومعالجة الأغذية، والفضاء الجوي، والطب، والأحياء. خصائصه المميزة تجعله مفيدًا للغاية في هذه المجالات. يكون النيتروجين السائل باردًا للغاية عندما يكون في شكله السائل. في الواقع، هو أحد أكثر السوائل برودة المتاحة. يمكن أن يجمّد الأشياء على الفور تقريبًا. لهذا السبب، فهو رائع لحفظ الكائنات الحية مثل النباتات وخلايا الحيوانات لسنوات دون إتلافها. إنه يحقق ذلك من خلال التخلص من أي ماء داخل الخلايا. يُعرف هذا باسم الجفاف.

• حفظ النباتات:

  تم اختراع تقنيات رائعة لحفظ النباتات باستخدام النيتروجين السائل. تتم هذه العملية بوضع النباتات في وعاء بارد للغاية مليء بالنيتروجين السائل الأكثر برودة. ما يحدث بعد ذلك مذهل: تتجمد الخلايا داخل النباتات، حتى تلك المليئة بالماء، في لحظة! يتسبب هذا التجمد في تحول السائل داخلها إلى ثلج، مما يحافظ على بنية النبات سليمة وغير متضررة. يضمن البرودة الشديدة للنيتروجين السائل عدم حدوث أي ضرر للنباتات المجمدة. عندما يكون العلماء جاهزين لاستخدام النباتات المحفوظة مرة أخرى، فإنهم ببساطة يرفعون حرارتها. يُطلق على هذه الطريقة الرائعة لحفظ النباتات باستخدام النيتروجين السائل اسم التبريد.

• تحفيز نمو النبات:

  النيتروجين السائل مفيد أيضًا لتعزيز نمو النباتات. النيتروجين هو عنصر غذائي أساسي ضروري لنمو النباتات الصحية وتطورها. هذا لأن النيتروجين السائل يُستخدم كسماد في الزراعة. يتم ذلك عن طريق تحويل غاز النيتروجين من الهواء إلى سائل من خلال عملية تُعرف باسم التقطير الجزئي. بعد ذلك، يتم تحويل السائل إلى مادة صلبة للتخزين والنقل. ثم، عند وقت الاستخدام، يتم تحويل المادة الصلبة مرة أخرى إلى سائل ثم تُوزع على الحقول كسماد. تُعطى النباتات كمية كبيرة من النيتروجين لامتصاصها واستخدامها لنمو سريع وكثيف. استخدام النيتروجين السائل كسماد له فوائد هائلة. يُفضل المزارعون في جميع أنحاء العالم استخدامه لأنه يزيد من غلة المحاصيل ويساعدهم على إنتاج المزيد من الغذاء كل عام.

• تحسين التربة:

  يمكن للنيتروجين السائل أيضًا تحسين التربة. عادةً ما تفتقر التربة بشدة إلى العناصر الغذائية لأنها تستنفد. يمكن أن تحل مهمة بسيطة تُعرف باسم تسميد التربة هذه المشكلة. النيتروجين السائل هو أحد أكثر الأسمدة شيوعًا التي تُستخدم عند تسميد التربة. بمجرد تطبيقه، تتحسن خصوبة التربة ويمكنها دعم نمو نباتات صحية مرة أخرى. يقوم النيتروجين السائل بعمل رائع. يزيد من كمية الطعام المتاحة للنباتات من خلال جعل التربة التي كانت فقيرة بالعناصر الغذائية غنية مرة أخرى.

المواصفات والصيانة

• منظم تدفق الكتلة:

  ينظم منظم تدفق الكتلة للنيتروجين السائل ويحافظ على معدل تدفق النيتروجين السائل داخل النطاق الأمثل للنبات. سيعتمد منظم تدفق الكتلة المحدد للنيتروجين على خصائص النبات ومتطلباته. ومع ذلك، من أهم الميزات التي يجب البحث عنها أنه يمكن أن يعمل مع درجات حرارة منخفضة، لأن النيتروجين السائل له درجات حرارة منخفضة للغاية. ستتكون الصيانة فقط من التحقق مما إذا كان الجهاز يعمل بشكل صحيح وبعض التنظيف.

• قارورة ديوار:

  قارورة ديوار، كما هو موضح أعلاه، هي الجهاز المستخدم لتخزين النيتروجين السائل. في حالة النباتات التي تعتمد على النيتروجين السائل للعلاج النباتي، من الضروري وجود قارورة ديوار. تتشابه صيانة هذا الجهاز بشكل أساسي مع صيانة خزانات التبريد، مثل التحقق من فراغ الهواء، والتأكد من عدم وجود تسريبات وأي جانب آخر مذكور في خزانات التبريد.

• مستشعرات درجة الحرارة:

  مستشعرات درجة الحرارة هي أجهزة صلبة يجب أن يمتلكها أي قطاع زراعي يستخدم النيتروجين السائل. ومع ذلك، قد تفشل الصناعات في بعض الأحيان في امتلاك مستشعرات درجة الحرارة والمنظمات. تعمل مستشعرات درجة الحرارة على مراقبة درجة حرارة النيتروجين السائل. هناك العديد من أنواع مستشعرات درجة الحرارة المتاحة في السوق؛ لذلك، ستختلف مواصفاتها. عادةً ما تتطلب مستشعرات درجة الحرارة صيانة أساسية مثل التأكد من عدم وجود أعطال وإعادة معايرتها بشكل دوري. ما تفعله مستشعرات درجة الحرارة هو ضمان المستوى الصحيح من البرودة الذي تحتاجه أنسجة النبات للحفاظ عليها. وبهذه الطريقة، يمكن تجنب انحراف درجة الحرارة، مما قد يؤدي بدوره إلى تعطيل الخلايا. هذا مثال على كيفية لعب مستشعرات درجة الحرارة دورًا حيويًا في بقاء أنسجة النبات.

• صمام تخفيف الضغط:

  صمام تخفيف الضغط هو جهاز أمان مهم لأي استخدام زراعي للنيتروجين السائل. ومع ذلك، يمكن أن يختلف دوره بشكل طفيف اعتمادًا على قطعة المعدات المحددة التي يستخدم فيها. جميع خزانات التبريد، وقارورات ديوار، وضغط خطوط الأنابيب، إلخ، لها صمامات تخفيف الضغط. يوفر صمام تخفيف الضغط لقطاع الزراعة الذي يستخدم النيتروجين السائل تحكمًا موثوقًا به في الضغط. كيف يفعل ذلك؟ عن طريق فتح التدفق الخارجي عندما يتجاوز الضغط داخل الحاوية أو الوعاء القيمة المحددة. لن تتمكن الصناعة الزراعية من ممارسة أنشطتها بأمان باستخدام النيتروجين السائل لولا صمامات تخفيف الضغط. تتكون صيانة هذه الأجهزة من فحصها بشكل روتيني لفهم ما إذا كانت تعمل بشكل جيد. وتشمل أيضًا فحصها بحثًا عن تسريبات أو ضوضاء غير عادية. يجب تنظيف الشوك، وبوصفها أجزاء متحركة، يجب معرفة عملها الفعلي.

السيناريوهات

• تسلسل الجينوم:

  النيتروجين السائل ضروري لتسلسل الجينوم في علم الأحياء الجزيئي وعلم الوراثة والتكنولوجيا الحيوية. يساعد في حفظ الخلايا والحفاظ على سلامة الخلايا ووقف الأنشطة الأيضية، وهذا أمر بالغ الأهمية لتحليل التسلسل الجيني الدقيق. يمكن للباحثين الحفاظ على الخلايا في حالتها الطبيعية لتسلسل الجينوم وتحليله الموثوق به من خلال استخدام LNPs لتبريد الخلايا أو باستخدام LNPs لتخزين العينات البيولوجية مثل الأنسجة أو الدم التي تحتوي على مادة وراثية.

• تحرير الجينات:

  يعد الحفاظ على الحمض النووي أمرًا بالغ الأهمية في تقنيات تحرير الجينات، مثل CRISPR-Cas9، ويُبرد النيتروجين العينات بسرعة أو يُجمدها، مما يحافظ على استقرارها وعدم تلوثها. يتم الحفاظ على سلامة الحمض النووي باستخدام النيتروجين السائل، مما يتيح تحرير الجينات وتعديلها بدقة للبحوث، وتطوير العلاج، والتطبيقات الزراعية.

• تكنولوجيا حيوية النباتات والهندسة الوراثية:

  في تكنولوجيا حيوية النباتات والهندسة الوراثية، يستخدم النيتروجين السائل للحفاظ على زراعة أنسجة النباتات، والأجنة، والخطوط الخلوية. يسمح ذلك للباحثين بتخزين والحفاظ على الموارد الوراثية القيمة، بما في ذلك النباتات المعدلة وراثيًا أو النباتات ذات السمات المرغوبة، للأبحاث المستقبلية، وبرامج التربية، أو الممارسات الزراعية المستدامة.

• تبريد النباتات:

  يستخدم النيتروجين السائل في حفظ النباتات باستخدام النيتروجين السائل. يُمكن التبريد من الحفاظ على النباتات المهددة بالانقراض أو النادرة، والمحاصيل الزراعية، والمجموعات النباتية القيمة في ظروف آمنة ومُتحكمة. من خلال استخدام النيتروجين السائل، يمكن للباحثين وعلماء النبات حماية التنوع البيولوجي للنباتات، مما يُسهل جهود البحث، والتربية، واستعادة النظام البيئي.

• حفظ الأنسجة:

  النيتروجين السائل أساسي للتبريد في حفظ الأنسجة، مما يسمح بتخزين أنسجة النباتات على المدى الطويل، مثل زراعة الكالس، والأنسجة المُرستِمة، أو الأنسجة التناسلية. تضمن طريقة الحفظ هذه الحفاظ على مواد النباتات الوراثية القيمة، ودعم الأبحاث المستقبلية، والمبادرات التصحيحية، والزراعة المستدامة.

• حفظ الكائنات الحية الدقيقة:

  يُمكن الحفاظ على الكائنات الحية الدقيقة من خلال استخدام النيتروجين السائل، مما يُمكن من الحفاظ على سلالات الكائنات الحية الدقيقة التي تُستخدم في أبحاث النباتات، مثل النباتات الداخلية أو البكتيريا المُعقدة. يمكن عزل هذه السلالات وتخزينها للدراسة المستقبلية بفضل التبريد، مما يسمح للباحثين بدراسة إمكاناتها في تعزيز نمو النباتات، وإضفاء مقاومة للإجهاد، أو تحسين صحة التربة.

كيفية اختيار النيتروجين السائل للنباتات

• خزان التبريد:

  يستخدم خزان التبريد لتخزين النيتروجين السائل عند درجات حرارة منخفضة للغاية. يجب أن يكون الخزان معزولًا جيدًا ومُجهزًا بصمام تخفيف الضغط لضمان السلامة ومنع تراكم الضغط الزائد. يُتوفر الخزان بسعات متنوعة، من القارورات ديوار الصغيرة إلى الخزانات الثابتة الكبيرة.

• نظام التوزيع:

  يُعد نظام التوزيع مسؤولًا عن نقل النيتروجين السائل من خزان التخزين إلى نقطة الاستخدام المحددة. يشمل خطوط النقل المعزولة بالفراغ، ومُنظّمات الضغط، وأنظمة المضخات. يجب على الشركات التأكد من أن نظام التوزيع مُقاوم للتسرب، ومُعزول جيدًا، ومُناسب لاحتياجات التطبيقات.

• معدات السلامة:

  يُلزم العمل مع النيتروجين السائل استخدام معدات السلامة، مثل قفازات التبريد، واحماءات الوجه، ونظارات السلامة، وملابس واقية مقاومة لحروق التبريد. بالإضافة إلى ذلك، قد تحتاج الشركات إلى أجهزة مراقبة الغازات لاكتشاف تسريبات النيتروجين أو الغازات الخطرة الأخرى في بيئة العمل.

• مصدر النيتروجين السائل:

  يجب على الشركات تحديد ما إذا كانت ستشتري مولد النيتروجين أو مورد النيتروجين السائل بناءً على احتياجاتها. إذا اختاروا مورد النيتروجين، فإنهم بحاجة إلى إنشاء سلسلة توريد مع المورد لضمان توريد مستقر للنيتروجين السائل. في حالة اختيار مولد النيتروجين، يجب أن يكون مُناسبًا للتطبيقات الزراعية، بما في ذلك اختبار التربة، وإدارة الغلاف الجوي، وحماية المحاصيل.

أسئلة وأجوبة حول النيتروجين السائل للنباتات

س1: ما هي فوائد النيتروجين للنباتات؟

ج1: النيتروجين هو عنصر غذائي أساسي لنمو النباتات. يُعد النيتروجين للنباتات جزءًا أساسيًا من الأحماض الأمينية، والبروتينات، والحمض النووي، والكلوروفيل، لذلك فهو ضروري لقدرة النبات على النمو. يساعد النيتروجين على جعل الأوراق كثيفة وخضراء، ويؤثر على معدل نمو النبات، والغلة، والحجم، والجودة الإجمالية.

س2: لماذا تحتاج النباتات إلى النيتروجين السائل؟

ج2: النيتروجين السائل نفسه ليس عنصرًا غذائيًا. بل يُستخدم في عملية حفظ النباتات لأن درجة حرارته الباردة للغاية (-196 درجة مئوية) يمكن أن تُجمّد النباتات بسرعة وتُحفظ دون نشاط بيولوجي. تُستخدم هذه الظاهرة بشكل نموذجي في حفظ خلايا النباتات، والبذور، والأنسجة.

س3: هل يمكن للنباتات البقاء على قيد الحياة في النيتروجين السائل؟

ج3: النيتروجين السائل نفسه ليس عنصرًا غذائيًا. لا يمكن للنباتات البقاء على قيد الحياة في النيتروجين السائل. يمكن أن يقتلها بسبب درجة حرارته الباردة للغاية. لكن بمجرد ارتفاع درجة الحرارة، يمكن أن يتبخر في الهواء الرقيق.

س4: كيف يُستخدم النيتروجين السائل في الزراعة؟

ج4: النيتروجين السائل مفيد للزراعة بطرق متنوعة. يُستخدم لتبريد وتجميد الأطعمة والمحاصيل على الفور لإطالة عمرها الافتراضي. يُستخدم أيضًا كسماد، للزراعة، في إنتاج البلاستيك، وللحفاظ على عينات الحشرات والعينات الجيولوجية عند درجات حرارة دون الصفر، على سبيل المثال لا الحصر.

س5: هل يُستخدم النيتروجين السائل كسماد؟

ج5: يُستخدم النيتروجين السائل كسماد. على الرغم من أن النباتات لا تحتاج إلى النيتروجين في شكله السائل، فإنها ستمتصه بمجرد تحول السائل إلى غاز.