فصلنامه اگروتک (پاییز 1404)

دانلود فصلنامه

مزایا و معایب کودهای شیمیایی در رشد گیاهان

ماندانا طوسی

مقدمه

کودهای شیمیایی یکی از مهم‌ترین عوامل در کشاورزی مدرن برای بهبود رشد و تولید محصولات کشاورزی هستند. این کودها معمولاً از ترکیبات معدنی ساخته می‌شوند که به‌طور مستقیم یا غیرمستقیم برای تأمین عناصر غذایی ضروری گیاهان به خاک اضافه می‌شوند. اثرات این کودها بر رشد و نمو گیاهان می‌تواند مثبت یا منفی باشد. در ادامه، اثرات مثبت و منفی کودهای شیمیایی شرح داده شده است.

اثرات مثبت کودهای شیمیایی

تأمین عناصر غذایی ضروری گیاهان

کودهای شیمیایی یکی از منابع اصلی تأمین عناصر غذایی برای گیاهان در کشاورزی مدرن هستند. طبق گزارشاتFAO ، خاک‌های کشاورزی به‌طور طبیعی به‌تدریج از نظر مواد مغذی فقیر می‌شوند، به‌ویژه در زمین‌های با بهره‌برداری مداوم. این امر باعث می‌شود که گیاهان قادر به رشد بهینه نباشند، چرا که عناصر غذایی مانند ازت(N)، فسفر(P)، و پتاسیم (K)و… ممکن است به‌طور طبیعی و به‌اندازه کافی در خاک در دسترس گیاه وجود نداشته باشند. استفاده از کودهای شیمیایی به‌ویژه برای خاک‌های ضعیف و کم‌بازده ضروری است تا گیاهان بتوانند راندمان مناسبی از خود ارائه دهند.

افزایش عملکرد محصول

کودهای شیمیایی می‌توانند عملکرد محصول را به طور قابل‌توجهی افزایش دهند. در مطالعات مختلف نشان داده شده استفاده صحیح از کودهای شیمیایی می‌تواند موجب افزایش عملکرد محصولات کشاورزی شود.

این کودها باعث می‌شوند که گیاهان عناصر غذایی را در زمان مناسب دریافت کنند، به‌ویژه در مناطقی که خاک به‌طور طبیعی عناصر غذایی کافی ندارد. طبق مطالعات سازمان جهانی FAO، استفاده به‌موقع از کودهای شیمیایی در ترکیب با سایر شیوه‌های کشاورزی مانند آبیاری مناسب و تکنیک‌های به‌روز کشاورزی، می‌تواند عملکرد محصول را تا۴0 درصد افزایش دهد. این افزایش عملکرد به‌ویژه در محصولات زراعی مانند گندم، برنج، و ذرت مشهود است.

افزایش کیفیت و ماندگاری محصولات کشاورزی

کودهای شیمیایی علاوه بر افزایش کمیت، می‌توانند بر کیفیت محصول نیز تاثیر بگذارند. برای مثال در مطالعات مختلف نشان داده شده استفاده از کودهای پتاسیمی در محصولات کشاورزی می‌تواند موجب افزایش کیفیت میوه‌ها، سبزیجات و دانه‌ها شود. برای مثال، این کودها می‌توانند طعم، رنگ، اندازه و استحکام میوه‌ها را بهبود بخشند و در نتیجه محصولاتی با ویژگی‌های بازارپسند تولید کنند. در محصولات زراعی مانند گندم و ذرت، کودهای شیمیایی می‌توانند پروتئین‌ها و نشاسته در دانه‌ها را افزایش دهند، که این امر باعث بهبود ارزش غذایی و تجاری محصول می‌شود. همچنین، کودهای شیمیایی به‌ویژه ازت می‌توانند باعث افزایش سطح پروتئین در گیاهان دانه‌ای مانند سویا و جو شوند. در میوه‌ها و سبزیجات، استفاده از کودهای کلسیمی موجب افزایش استحکام دیواره سلولی بافت میوه و کاهش آسیب‌های مکانیکی می‌شود. برای مثال در درختان سیب استفاده از کود های کلسیمی قبل از برداشت میزان ماندگاری میوه را در سرخانه ها افزایش می دهد.

تسریع فرآیندهای متابولیک گیاه

کودهای شیمیایی می‌توانند موجب تسریع فرآیندهای متابولیک در گیاهان شوند. طبق تحقیقات، کودهای ازت و فسفر به‌ویژه در افزایش سرعت فتوسنتز و تبدیل انرژی در گیاهان نقش دارند. این تسریع فرآیندهای متابولیک باعث رشد سریع‌تر گیاهان و بهبود فرآیندهای تولید مثل مانند گل‌دهی و باردهی می‌شود.

افزایش مقاومت به بیماری‌ها و تنش‌های محیطی

کودهای شیمیایی به‌ویژه کودهای پتاسیمی و کلسیمی می‌توانند مقاومت گیاهان را در برابر بیماری‌ها، آفات و شرایط تنش‌زا مانند خشکی یا سرما افزایش دهند. پتاسیم به‌عنوان یک عنصر اساسی در تقویت دیواره‌های سلولی و تنظیم فشار اسمزی در گیاهان، مقاومت گیاه را در برابر تنش‌های محیطی افزایش می‌دهد. برای مثال در گیاهانی مانند گوجه‌فرنگی و سیب‌زمینی، استفاده از کودهای پتاسیمی باعث افزایش مقاومت به بیماری‌های قارچی می‌شود. همچنین این کودها می‌توانند گیاهان را در برابر خشکی مقاوم‌تر کنند.

کمک به اصلاح ویژگی‌های فیزیکی خاک

کودهای شیمیایی می‌توانند در بهبود ویژگی‌های فیزیکی خاک نیز مؤثر باشند. برای مثال کودهای حاوی کلسیم (Ca) می‌توانند به بهبود ساختار خاک کمک کنند. در خاک‌های رسی و سنگین، که تمایل به چسبندگی دارند و تهویه نامناسبی دارند، استفاده از کودهای کلسیمی می‌تواند سبب کاهش چسبندگی ذرات خاک و بهبود پایداری ساختار خاک شود. این به نوبه خود باعث بهبود نفوذپذیری خاک و افزایش ظرفیت نگهداری آب می‌شود. همچنین کودهای حاوی پتاسیم، به‌ویژه در خاک‌های شنی، می‌توانند کمک کنند تا خاک ظرفیت بهتری برای نگهداری آب پیدا کند. در خاک‌های شنی که معمولاً آب را سریع از دست می‌دهند، پتاسیم باعث بهبود جذب آب در خاک شده و مانع زهکشی سریع آب می‌شود.

اثرات منفی کودهای شیمیایی

آلودگی منابع آب و خاک

استفاده بی‌رویه و نادرست از کودهای شیمیایی می‌تواند منجر به آلودگی آب‌های سطحی و زیرزمینی شود. به‌ویژه، ازت موجود در کودهای شیمیایی به‌راحتی از خاک شسته می‌شود و به صورت نیترات به آب‌های زیرزمینی منتقل می‌شود. این امر می‌تواند باعث آلودگی منابع آب آشامیدنی شود و در درازمدت مشکلات بهداشتی جدی ایجاد کند. طبق آژانس بین المللی سرطان، نیترات موجود در آب‌های آلوده و گیان سرطان زا بوده و در گرید A2 طبقه بندی می شود. نیترات می‌تواند باعث بروز مشکلاتی همچون سرطان روده، معده و متهموگلوبین در نوزادان شود، که این بیماری باعث کاهش میزان اکسیژن خون شده  و در برخی موارد می‌تواند منجر به مرگ شود. آلودگی فسفات نیز از دیگر اثرات منفی کودهای شیمیایی است. فسفات‌های اضافی می‌توانند باعث رشد بیش‌ازحد جلبک‌ها در منابع آبی شوند که به این پدیده «تخریب اکوسیستم‌های آبی» گفته می‌شود. این پدیده می تواند منجر به کاهش اکسیژن در آب و مرگ موجودات آبزی می‌شود.

اثرات سمی بر گیاهان

در صورتی که کودهای شیمیایی به میزان بیش‌ازحد یا در زمان‌های نادرست به گیاهان اعمال شوند، می‌توانند باعث مسمومیت گیاهان شوند. این مسمومیت‌ها می‌تواند منجر به کاهش عملکرد و در نهایت مرگ گیاهان شود. سمیت ناشی از مصرف زیاد کودهای شیمیایی در خاک یک مشکل جدی است که می‌تواند به‌طور مستقیم بر رشد و سلامت گیاهان اثر بگذارد. زمانی که کودهای شیمیایی به‌ویژه در مقادیر زیاد استفاده می‌شوند، ممکن است غلظت برخی از عناصر در خاک به حدی برسد که برای گیاهان سمی شود. این سمیت می‌تواند ناشی از انباشت فلزات سنگین، افزایش غلظت یون‌های خاص در خاک باشد. سمیت در عناصر غذایی مثله کلر، گوگرد، بور، سدیم و آمونیوم بیشتر دیده می شود.

اختلال در جذب مواد مغذی

یکی از اصلی‌ترین مشکلات ناشی از استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی، اختلال در تعادل عناصر غذایی می باشد. این اختلالات عمدتاً به‌دلیل ایجاد عدم تعادل در عناصر غذایی موجود در خاک به‌وجود می‌آید. برای مثال افزایش نیتروژن آمونیومی (NH₄⁺) می‌تواند باعث کاهش جذب کلسیم و منیزیم شود. در واقع، یون آمونیوم (NH₄⁺) به‌عنوان یک یون مثبت باعث تغییر در توازن یونی خاک شده و موجب کاهش جذب این عناصر می‌شود.

پتاسیم و کلسیم نیز در خاک با یکدیگر رقابت دارند، به‌ویژه در شرایطی که پتاسیم در غلظت‌های بالاتر از حد مطلوب قرار گیرد. این رقابت عمدتاً به دلیل ویژگی‌های مشابه این دو عنصر در فرآیند جذب توسط ریشه‌ها است. تحقیقات نشان می‌دهد که وقتی غلظت پتاسیم در خاک بالا باشد، جذب کلسیم کاهش می‌یابد، که به‌ویژه در خاک‌های شنی و سبک که ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) پایین دارند، بیشتر مشاهده می‌شود.

یکی دیگر از آنتاگونیسم‌های رایج در خاک، رقابت بین فسفر و روی است. در خاک‌های با فسفر بالا، جذب روی توسط گیاهان کاهش می‌یابد. این به‌دلیل تشکیل ترکیبات نامحلول فسفات-روی در خاک است که باعث می‌شود روی برای گیاه قابل دسترس نباشد. همچنین، فسفر به‌طور مستقیم بر ظرفیت جذب روی توسط ریشه‌ها تأثیر می‌گذارد، به‌طوری که در غلظت‌های بالای فسفر، جذب روی به شدت کاهش می‌یابد.

افزایش شوری خاک

افزایش شوری خاک یکی از مشکلات عمده‌ای است که ناشی از استفاده بی‌رویه از کودهای شیمیایی در کشاورزی مدرن است. شوری خاک زمانی ایجاد می‌شود که غلظت نمک‌های محلول در خاک افزایش یابد. این نمک‌ها می‌توانند از منابع طبیعی، آبیاری نامناسب یا مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی به خاک وارد شوند. کودهای شیمیایی مورد استفاده در مزارع، به‌طور غیرمستقیم موجب افزایش شوری خاک می‌شوند. علاوه بر این استفاده این کودها معمولاً حاوی مقادیری یون‌های اضافی از جمله سدیم (Na⁺) و کلراید (Cl⁻) هستند که به‌طور طبیعی در هنگام حل شدن در آب به خاک وارد می‌شوند. این یون‌ها می‌توانند در افزایش هدایت الکتریکی (Ec) خاک مؤثر باشند و با تجمع بیش از حد در خاک، باعث کاهش ظرفیت خاک برای جذب آب و عناصر غذایی می‌شوند. افزایش غلظت این یون‌ها در خاک در نهایت می‌تواند موجب مسمومیت گیاهان و کاهش توانایی ریشه‌ها برای جذب آب و عناصر ضروری گردد. شوری خاک به‌ویژه زمانی که مقدار نمک‌های محلول در خاک به سطح بالایی برسد، بر رشد گیاهان تأثیرات منفی می‌گذارد. نمک‌های موجود در خاک می‌توانند باعث کاهش توانایی گیاه در جذب آب از خاک شوند، این موضوع به‌ویژه در شرایط خشکی و گرمای زیاد، مشکلات جدی به‌وجود می‌آورد. طبق گزارشات FAO، حدود 20 درصد از اراضی کشاورزی جهان تحت تأثیر شوری قرار دارند که این میزان در برخی مناطق به بیش از 50 درصد می‌رسد. افزایش شوری خاک ناشی از استفاده بی‌رویه از کودهای شیمیایی یکی از مسائل جدی در کشاورزی مدرن است که می‌تواند بر رشد و کیفیت محصولات کشاورزی تأثیر منفی بگذارد. آمارهای جهانی نشان می‌دهند که مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک، موجب افزایش شوری خاک و در نتیجه کاهش عملکرد کشاورزی شده است. بنابراین، مدیریت صحیح مصرف کود و استفاده از تکنیک‌های کشاورزی پایدار ضروری است تا از بروز مشکلات ناشی از شوری خاک جلوگیری شود و کشاورزی در این مناطق همچنان پایدار باقی بماند.

کاهش تنوع زیستی

کودهای شیمیایی می‌توانند تأثیرات منفی بر میکروارگانیسم‌های خاک و موجودات زنده آن داشته باشند. استفاده مداوم از این کودها می‌تواند سبب کاهش تنوع زیستی خاک و کاهش فعالیت‌های میکروبی شود. گزارش‌های FAO نشان می‌دهند که کودهای شیمیایی می‌توانند فعالیت میکروب‌های مفید خاک مانند باکتری‌های تثبیت‌کننده ازت را کاهش دهند که این امر باعث کاهش حاصلخیزی طبیعی خاک و نیاز بیشتر به کودهای شیمیایی می‌شود. علاوه بر این، کاهش تنوع زیستی می‌تواند منجر به تغییر در ساختار خاک، کاهش ظرفیت خاک در حفظ آب و کاهش پایداری اکوسیستم‌ها شود.

نتیجه گیری

کودهای شیمیایی در صورت استفاده صحیح و به‌موقع می‌توانند تأثیرات مثبتی در بهبود رشد گیاهان، افزایش عملکرد محصولات و بهبود کیفیت آن‌ها داشته باشند. اما استفاده بی‌رویه و نادرست از آن‌ها می‌تواند آثار منفی زیادی داشته باشد که شامل آلودگی منابع آب، کاهش تنوع زیستی، آسیب به خاک و مشکلات بهداشتی است. بنابراین، مدیریت صحیح مصرف کودهای شیمیایی، با توجه به نیازهای واقعی گیاهان و نظارت دقیق بر اثرات آن‌ها ضروری است.

تاثیر pH آب و خاک بر جذب عناصر غذایی

رسول نصیری

مقدمه

pH  یکی از اساسی‌ترین ویژگی‌های شیمیایی خاک است که به‌عنوان عامل تعیین‌کننده در پویایی‌ یون ها در ناحیه ریزوسفر شناخته می‌شود. این شاخص، بیانگر غلظت یون‌های هیدروژن (⁺H) در محلول خاک بوده و به‌صورت لگاریتم منفی فعالیت این یون‌ها (pH = –log[H⁺]) تعریف می‌شود pH .با اثرگذاری مستقیم بر واکنش‌های انحلال، رسوب، جذب سطحی، تبادل کاتیونی و پایداری ترکیبات کلاته، نقش کلیدی در فراهمی عناصر غذایی ایفا می‌کند. در خاک‌های اسیدی، افزایش یون +H موجب کاهش بار منفی سطح کلوئیدهای خاک و در نتیجه، کاهش ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) می‌شود. در مقابل، در شرایط قلیایی، حضور یون‌های -OH، بی‌کربنات و کربنات می‌تواند منجر به رسوب بسیاری از عناصر به‌ویژه فسفر، آهن و منگنز گردد. رفتار شیمیایی عناصر غذایی به شدت به pH محیط بستگی دارد. عناصر پرمصرف مانند نیتروژن، فسفر و پتاسیم در محدوده نسبتاً خنثی (۶.۰ تا ۷.۵) بیشترین قابلیت جذب را دارند، در حالی‌که عناصر ریزمغذی نظیر آهن، منگنز، روی و مس در محیط‌های اسیدی (PH بین 5 تا 6) از محلولیت بالاتری برخوردارند. pH همچنین بر واکنش‌های اکسایش‌ـ‌کاهش و پایداری کمپلکس‌های کلاته در محلول خاک اثرگذار است؛ به‌طور مثال، در pH پایین‌تر، آهن بیشتر به شکل ⁺Fe² محلول حضور دارد، اما در pH بالا، به‌واسطه تشکیل اکسیدها و هیدروکسیدهای نامحلول، قابلیت جذب آن کاهش می‌یابد. این رفتارهای متنوع عناصر در پاسخ به تغییرات pH، ضرورت مدیریت دقیق pH خاک را برای بهینه‌سازی تغذیه گیاه و افزایش بهره‌وری نهاده‌ها در نظام‌های تولید کشاورزی نشان می‌دهد.

تأثیر pH خاک بر قابلیت جذب عناصر غذایی ماکرو و میکرو

pH  خاک یکی از عوامل کلیدی در تعیین قابلیت جذب عناصر غذایی توسط ریشه گیاهان است. تغییرات pH، به‌واسطه تأثیر مستقیم بر حلالیت ترکیبات معدنی و پایداری اشکال مختلف عناصر در خاک، الگوی جذب عناصر ماکرو و میکرو را به‌طور متفاوتی تحت تأثیر قرار می‌دهد. عناصر پرمصرف مانند نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و گوگرد، هرکدام دارای بازه pH بهینه مشخصی برای جذب هستند.

برای مثال، جذب فسفر در محدوده pH ۶ تا ۷ حداکثر است، در حالی‌که در pH کمتر از ۵.۵ با تشکیل فسفات‌های آهن و آلومینیوم، و در pH بالاتر از ۷.۵ با تشکیل فسفات‌های کلسیم، دچار کاهش چشمگیر در فراهمی می‌شود. همچنین، جذب پتاسیم و منیزیم در خاک‌های اسیدی به‌دلیل رقابت شدید با یون‌های ⁺H و ⁺Al  محدود می‌شود. در سوی دیگر، عناصر کم‌مصرف یا میکرو (Fe، Mn، Zn، Cu، B) به‌طور کلی در محیط‌های اسیدی محلول‌تر و در دسترس‌تر هستند. برای مثال، آهن در pH کمتر از ۶ به شکل ⁺Fe² قابل جذب بوده و به راحتی توسط ریشه جذب می‌شود، اما در pHهای قلیایی به فرم‌های نامحلول مانند Fe(OH)₃ رسوب کرده و دچار کمبود می‌شود. مولیبدن برخلاف سایر عناصر میکرو، در pH بالا فراهمی بیشتری دارد. حساسیت عناصر میکرو به pH باعث می‌شود در خاک‌های آهکی، علیرغم حضور کافی آن‌ها در خاک، نشانه‌های کمبود در گیاه ظاهر شود. این ویژگی، اهمیت تنظیم pH خاک را نه تنها برای حفظ تعادل عناصر ماکرو، بلکه برای بهینه‌سازی جذب عناصر میکرو که اغلب در محدوده باریک‌تری از pH فعال هستند، دوچندان می‌کند.

نقش pH آب آبیاری و شوری در تغییر رفتار عناصر غذایی در ناحیه ریزوسفری

pH و شوری آب آبیاری از عوامل کلیدی مؤثر بر پویایی عناصر غذایی در ناحیه ریزوسفری محسوب می‌شوند. ریزوسفر ناحیه‌ای فعال از خاک در مجاورت مستقیم ریشه است که تحت تأثیر ترشحات ریشه‌ای، فعالیت‌های میکروبی و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی محیط، واکنش‌های خاصی در آن رخ می‌دهد. هنگامی‌که آب آبیاری با pH بالا یا پایین به خاک اضافه می‌شود، ممکن است باعث تغییرات موضعی در pH این ناحیه شود؛ به‌ویژه در خاک‌هایی با ظرفیت بافری پایین. pH آب‌های قلیایی (بیش از ۷.۵) معمولاً همراه با مقادیر بالای بی‌کربنات‌ها و کربنات‌ها است که در تماس با خاک، می‌تواند سبب رسوب عناصر کاتیونی مانند آهن، منگنز، روی و فسفر شود. از طرف دیگر، آبیاری با آب اسیدی نیز در درازمدت باعث اسیدی شدن خاک و افزایش تحرک عناصر نظیر آلومینیوم و منگنز می‌شود. شوری (EC) آب آبیاری نیز با تأثیر بر اسمز و تبادل یونی، نقش مهمی در رفتار عناصر غذایی دارد. آب شور حاوی غلظت بالایی از کاتیون‌ها و آنیون‌هایی نظیر Na⁺، ⁻Cl و SO₄²⁻  وغیره است که با عناصر غذایی ضروری رقابت می‌کنند و می‌توانند جذب آن‌ها را کاهش دهند. برای نمونه، سدیم با کلسیم و پتاسیم بر سر مکان‌های تبادل کاتیونی رقابت کرده و در نتیجه، باعث کاهش جذب این عناصر حیاتی می‌شود. همچنین، افزایش شوری باعث کاهش پتانسیل آب خاک شده و جذب عناصر غذایی را با اختلال روبرو می‌کند. این وضعیت در ناحیه ریزوسفری، که محل اصلی جذب عناصر است، منجر به عدم تعادل یونی، کاهش فراهمی عناصر و حتی بروز سمیت‌های موضعی می‌شود. بنابراین، کیفیت شیمیایی آب آبیاری، از جمله pH و EC آن، نقش تعیین‌کننده‌ای در تنظیم تغذیه گیاه و سلامت عملکرد ریشه در محیط خاکی دارد.

اثر pH خاک بر میکروارگانیسم‌ها و نقش غیرمستقیم آن در فراهمی عناصر غذایی

pH خاک یکی از عوامل کلیدی مؤثر بر ساختار جمعیت میکروبی و فعالیت‌های زیستی در محیط ریزوسفری است و به‌صورت غیرمستقیم، نقش مهمی در چرخه عناصر غذایی و فراهمی آن‌ها برای گیاه ایفا می‌کند. بسیاری از فرآیندهای زیستی که در دسترس‌سازی عناصر معدنی نقش دارند، از جمله معدنی‌سازی نیتروژن و گوگرد، تثبیت زیستی نیتروژن، حل‌کنندگی فسفر و پتاسیم، و کلاته‌سازی عناصر کم‌مصرف، توسط میکروارگانیسم‌های مفید خاکی انجام می‌شوند. هر گروه میکروبی دارای دامنه pH بهینه برای رشد و فعالیت آنزیمی است؛ برای مثال، باکتری‌های نیتریفیکاسیون‌کننده عمدتاً در خاک‌های خنثی تا کمی قلیایی ( PH بین 6.5 تا 8) فعال هستند، در حالی‌که قارچ‌ها در شرایط اسیدی (PH بین 4 تا 6) بیشتر فعالیت دارند. کاهش شدید pH می‌تواند با مهار جمعیت میکروبی مفید، تنوع زیستی را کاهش داده و در مقابل، موجب غالبیت پاتوژن‌های قارچی و مخمرها شود. در pH بهینه، فعالیت باکتری‌های حل کننده فسفر‌، پتاسیم‌ و تثبیت‌کننده نیتروژن از جنس‌های Azospirillum، Azotobacter  و Rhizobium افزایش یافته و کارایی جذب عناصر را در گیاهان به‌ویژه در خاک‌های فقیر یا قلیایی بهبود می‌بخشد. به‌طور کلی، pH مناسب شرط لازم برای پویایی زیستی خاک و همزیستی مؤثر میکروارگانیسم‌ها با ریشه گیاه است، و مدیریت آن نقش بنیادینی در ارتقاء بهره‌وری تغذیه‌ای و پایداری سیستم‌های تولید کشاورزی دارد.

استراتژی‌های اصلاح و مدیریت pH برای بهینه‌سازی تغذیه در خاک و سیستم‌های بدون خاک

مدیریت pH خاک و محیط ریشه، یکی از کلیدی‌ترین اقدامات اصلاحی در کشاورزی برای افزایش فراهمی عناصر غذایی و کارایی مصرف کودها به‌شمار می‌رود. از این رو، اصلاح pH خاک یکی از مهم‌ترین راهکارها برای جلوگیری از تثبیت عناصر غذایی و ارتقاء عملکرد تغذیه‌ای گیاهان محسوب می‌شود. در خاک‌های اسیدی، افزایش pH از طریق آهک‌دهی (Lime Application)  به‌وسیله مواد قلیایی نظیر کربنات کلسیم (CaCO₃)، دولومیت (CaMg(CO₃)₂) یا خاکستر چوب انجام می‌شود. این مواد یون‌های ⁺H و ⁺Al را خنثی کرده و ظرفیت تبادل کاتیونی را بهبود می‌بخشند.

در مقابل، در خاک‌های قلیایی یا آهکی، کاهش pH از طریق استفاده از اصلاح‌کننده‌های اسیدی مانند گوگرد گرانول، سولفات آهن، اسیدهای آلی یا معدنی (نظیر اسید نیتریک، فسفریک یا هیومیک اسید) صورت می‌گیرد. انتخاب نوع و مقدار اصلاح‌کننده باید بر اساس آزمون خاک، بافت و ظرفیت بافری انجام شود تا تغییرات pH به‌تدریج و پایدار صورت گیرد. در سیستم‌های بدون خاک مانند هیدروپونیک، تنظیم pH محلول غذایی نقش بسیار حیاتی دارد، چرا که هرگونه انحراف از محدوده بهینه (معمولاً ۵.۵ تا ۶.۵) بلافاصله موجب کاهش جذب برخی عناصر و بروز علائم کمبود یا سمیت می‌شود. در این شرایط، pH  با استفاده از محلول‌های بافری و مواد تنظیم‌کننده مانند اسید نیتریک (برای کاهشpH) یا هیدروکسید پتاسیم (برای افزایش آن) به‌صورت روزانه کنترل می‌شود. همچنین استفاده از کودهای خاص با خاصیت تنظیم‌کنندهpH، مانند کودهای اسیدی یا بازی، یکی از راهکارهای مکمل در حفظ تعادل محیط ریشه است. به‌علاوه، استفاده از کلات‌های مناسب مانند EDDHA برای آهن یا DTPA  برای روی در این سیستم‌ها توصیه می‌شود تا فراهمی عناصر در محدوده وسیع‌تری از pH حفظ گردد.

تعادل عناصر غذایی؛ کلید افزایش کیفیت رشد گیاهان

محمدرضا عرب سرخی

مقدمه

رشد و نمو گیاهان به عنوان یکی از اصلی‌ترین عوامل تولید مواد غذایی، نقش مهمی در امنیت غذایی و توسعه کشاورزی دارد. تغذیه گیاهی صحیح و متعادل نقش حیاتی در حصول بهترین عملکرد محصول، کیفیت آن و مقاومت گیاه در مقابل تنش‌های محیطی ایفا می‌کند. قرار گرفتن عناصر غذایی در سطح مناسب، نقش اساسی در فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاهان دارد و کمبود یا بیشبود هر یک از این عناصر می‌تواند آثار منفی بر سلامت و بهره‌وری گیاه داشته باشد.

عناصر غذایی ضروری در گیاهان

عناصر مورد نیاز گیاهان به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

عناصر ماکرو

این عناصر در مقادیر زیاد در گیاهان حضور دارند و شامل موارد زیر هستند:

• نیتروژن (N): ساخت پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و کلروفیل؛ نقش کلیدی در رشد رویشی.
• فسفر (P): انتقال انرژی (ATP)، تنفس، فتوسنتز و توسعه ریشه.
• پتاسیم (K): تنظیم فشار اسمزی، انتقال مواد، فعالیت‌های آنزیمی و مقاوت در برابر تنش‌ها.
• کلسیم (Ca): ساخت دیواره سلولی، فعال‌سازی آنزیم‌ها و رشد سلولی.
• منیزیم (Mg): هسته اصلی کلروفیل و فعال‌سازی آنزیم‌ها.
• گوگرد (S): سازنده پروتئین‌ها، ویتامین‌ها و بعضی آنزیم‌ها.

عناصر میکرو

نیاز گیاهان به عناصر میکرو کمتر است، اما تاثیر بسزایی در فرآیندهای متابولیک دارند:

• آهن (Fe): تشکیل کلروفیل و واکنش‌های اکسی‌رسانی
• منگنز (Mn): فتوسنتز و متابولیسم نیتروژن
• روی (Zn): سنتز پروتئین‌ها و هورمون‌ها
• مس (Cu): فعال‌سازی آنزیم‌ها و تشکیل کلروفیل
• بور (B): تقسیم سلولی، تشکیل دیواره و گیاه‌زایی
• مولیبدن (Mo): جذب نیتروژن و تبدیل نیترات
• کلر (Cl): تنظیم فشار اسمزی و فتوسنتز

نقش حیاتی عناصر غذایی در گیاهان

هر عنصر نقش مهمی در رشد گیاه دارد، و کمبود یا بیشبود آن می‌تواند منجر به مشکلات جبران‌ناپذیر شود.

کمبود عناصر ماکرو

• نیتروژن: کمبود آن باعث زردی برگ‌ها، کاهش رشد و کاهش عملکرد می‌شود.
• فسفر: کمبود باعث رشد ضعیف، برگ‌های بنفش و کاهش توسعه ریشه‌ها می‌شود.
• پتاسیم: کمبود منجر به سوختگی حاشیه برگ‌ها، کاهش مقاومت و رشد کلی می‌شود.
• کلسیم: کمبود باعث لایه‌لایه شدن برگ‌ها و ضعف ساختاری گیاه می‌گردد.
• منیزیم: زردی بین رگبرگی در برگ‌های پیر و کند یا توقف رشد گیاه
• گوگرد: کمبود در رشد کل گیاه و زردشدگی برگ‌ها ظاهر می‌شود.

کمبود عناصر میکرو

• آهن: کمبود سبب زردی بین رگبرگ‌ها (کلروز) می‌شود.
• منگنز: کمبود منجر به کلروز بین رگبرگی همراه با لکه‌های نکروزی (مردگی بافت) و کاهش رشد برگ‌
• روی: کمبود باعث توقف رشد مریستم‌ها، کوچک شدن برگ‌ها و کوتاه‌ماندگی میان‌گره‌ها می‌شود.
• مس:کمبودبه شکل زردی، پیچ‌خوردگی برگ‌، ضعف دیواره‌های سلولی وگاهی لکه‌هایی شبیه زنگ‌زدگی ظاهر می‌شود.
• بور: کمبود باعث مرگ مریستم‌های رشد، اختلال در تشکیل گل و میوه، و کاهش کیفیت محصول می‌شود.
• مولیبدن: کمبود آن منجر به کاهش توان گیاه در تثبیت نیتروژن و تبدیل نیترات، و گاهی زردی برگ‌های پیر می‌شود.
• کلر: هم کمبود و هم سمیت آن باعث سوختگی لبه برگ‌ها، پژمردگی، کاهش رشد و توقف تقسیم سلولی شود.

برهم‌کنش عناصر غذایی (تعادل و عدم تعادل)

عناصر غذایی در گیاهان دارای روابط پیچیده‌ای هستند. هم‌افزایی (Synergism) اشاره به زمانی دارد که حضور همزمان دو عنصر، اثر مثبت بر جذب و کارایی آن‌ها داشته باشد، در حالیکه آنتاگونیسم (Antagonism) به رقابت یا تداخل بین عناصر اشاره دارد که می‌تواند جذب یکی را کاهش دهد. مثلا:

• نیتروژن و منگنز: در حضور مناسب، هم‌افزایی دارند و جذب هر دو بهتر انجام می‌شود.
• آهن و لیگنوسولفات: در ترکیب، عملکرد بهتر دارند.
• در غلظت‌های بالای پتاسیم، جذب منیزیم کاهش می‌یابد و علائم کمبود آن ظاهر می‌شود.

عوامل موثر بر جذب عناصر غذایی

عوامل محیطی و فیزیولوژیکی بر جذب عناصر غذایی تاثیر دارند:

• pH خاک: بهترین دامنه برای جذب اغلب عناصر ۶-۷ است، و تغییر pH می‌تواند جذب را کاهش یا افزایش دهد.
• بافت خاک: خاک‌های سبک یا سنگین، تفاوت در نگهداری و انتقال عناصر دارند.
• دمای خاک: دما بر فعالیت میکروارگانیسم‌ها و جذب عناصر تاثیر می‌گذارد.
• رطوبت خاک: کمبود یا زیاد بودن آب، جذب و انتقال عناصر را مختل می‌کند.
• ماده آلی: مواردی مانند کمپوست و ورمی‌کمپوست، پایداری و جذب عناصر را افزایش می‌دهند.
• میکروارگانیسم‌ها: پوست و ریشه‌های گیاه هم‌زیستی با میکروارگانیسم‌ها، فرآیندهای جذب را ارتقا می‌دهند.

تشخیص و ارزیابی وضعیت غذایی گیاهان

برای بررسی وضعیت تغذیه، می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:

• آزمایش خاک: تعیین میزان عناصر موجود در خاک
• آزمایش بافت گیاهی: تشخیص میزان جذب شده عناصر در برگ‌ها یا ساقه
• مشاهده علائم ظاهری: زردی، سوختگی، چروکیدگی و سایر علائم کمبود یا بیشبود را بررسی کرد
• راهکارهای مدیریت تغذیه برای حفظ تعادل
• اصلاح pH خاک: بر اساس نتایج آزمایش، با افزودن مواد قلیایی یا اسیدی، pH را تنظیم کنید
• کوددهی متعادل: بر اساس نیاز گیاه، کودهای مناسب و در زمان مناسب استفاده کنید
• کودهای آلی و زیستی: استفاده از ورمی‌کمپوست، کود دامی و کودهای زیستی
• آبیاری مناسب: رعایت تناوب و مقدار آب برای جلوگیری از کم آبی یا غرقابی
• کاربرد کود: روش‌های محلول‌پاشی یا کوددهی در خاک، بسته به نوع گیاه و مرحله رشد

تاثیر تعادل عناصر غذایی بر کیفیت و عملکرد محصولات

تأمین عناصر به میزان مناسب منجر به:

• رشد سالم و زودرس: گیاهان قوی‌تر، مقاوم در برابر آفات و بیماری‌ها
• کیفیت بالای محصول: میوه‌هایی با رنگ، طعم و عطر بهتر
• محتوای غذایی بالاتر: غنی‌تر از نظر ویتامین‌ها و مواد مغذی
• مقاومت در برابر تنش‌ها: مقاومت در برابر خشکی، سرما، گرما و آلودگی‌ها

اندازه بازار ترکیبات کنترل‌ کننده بیماری های باکتریایی گیاهان

محمدحسین فرهادیان

ماهیت و انواع ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌های بیمارگر گیاهی

ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌های بیمارگر گیاهان شامل آفت‌کش‌های شیمیایی و زیستی هستند که برایدر محصولات کشاورزی به کار می‌روند. این ترکیبات می‌توانند موجب محافظت از گیاهان در برابر عوامل عفونی باکتریایی مانند بیماری‌های گال، خوشه‌زدگی و پژمردگی شوند.

از نظر ویژگی‌های اصلی بازار، چند دسته‌بندی مهم وجود دارد:

• نوع ترکیبات: ترکیبات پایه مس (مس‌دار) به‌عنوان شناخته‌شده‌ترین عامل باکتری‌کش، ترکیبات آمیدی (شامل برخی ترکیبات آلی نیتروژن‌دار) و ترکیبات زیستی (بر پایه میکروارگانیسم‌ها یا ترکیبات طبیعی گیاهی) در این بازار مورد استفاده هستند.
• فرم فرآورده: این ترکیبات در فرم‌های مختلف مانند پودر خشک، گرانول و محلول مایع عرضه می‌شوند.
• محصول هدف: بازار هدف شامل انواع محصولات کشاورزی مانند غلات و حبوبات، درختان میوه و سبزیجات است که در آنها بیماری‌های باکتریایی شیوع دارد.
• روش کاربرد: روش‌های رایج شامل محلول‌پاشی روی برگ‌ها (اسپری کردن) و استفاده در آب آبیاری است.

مکانیسم عمل ترکیبات مسی عمدتاً بر مبنای یون‌های مس فعال است که با مهار آنزیم‌های ضروری میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا عملکرد آنها را مختل می‌کند و از رشد و گسترش باکتری‌ها جلوگیری می‌نماید.

وضعیت بازار در سال‌های اخیر

بازار ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌های بیمارگر در سال‌های اخیر رشد قابل‌توجهی را تجربه کرده است. بر اساس گزارش‌های تحلیلی، این بازار از حدود ۱۰.۱۶ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۴ به نزدیک به ۱۰.۷۸ میلیارد دلار در سال ۲۰۲۵ رسیده است که نشان‌دهنده نرخ رشد سالانه مرکب تقریبی 6.1% است. عواملی که این رشد را در دوره گذشته تسریع کرده‌اند شامل موارد زیر هستند:

• افزایش شیوع بیماری‌های باکتریایی در محصولات کشاورزی که به افزایش تقاضا برای ترکیبات کنترلی منجر شده است.
• ترویج و توصیه استفاده از راهکارهای کنترل بیماری‌های گیاهی در میان کشاورزان (از طریق تحقیقات و برنامه‌های ترویجی).
• گسترش بازارهای صادراتی و تجارت جهانی محصولات کشاورزی که اهمیت حفظ سلامت محصولات را برجسته کرده است.
• افزایش آگاهی کشاورزان نسبت به مقاومت میکروبی در پاتوژن‌های گیاهی و اهمیت مدیریت این بیماری‌ها برای جلوگیری از خسارت‌های آتی.

پیش‌بینی رشد بازار تا سال ۲۰۲۹

انتظار می‌رود بازار ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌های گیاهی در سال‌های آتی نیز روند رو به رشدی را داشته باشد. پیش‌بینی‌ها حاکی است که این بازار تا سال ۲۰۲۹ به حدود 13.48 میلیارد دلار خواهد رسید و نرخ رشد سالانه مرکب آن د بازه ۲۰۲۵–۲۰۲۹ حدود 7.5% برآورد می‌شود.

از جمله عواملی که در دوره پیش‌بینی‌شده، رشد بازار را تقویت می‌کنند عبارتند از:

عوامل کلیدی رشد بازار ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌های بیماری‌زای گیاهی

افزایش تقاضا برای محصولات ارگانیک و بدون بقایای شیمیایی

در سال‌های اخیر، رشد آگاهی عمومی درباره اهمیت سلامت غذایی و اثرات باقیمانده‌های شیمیایی در محصولات کشاورزی، به افزایش تقاضا برای محصولات ارگانیک و بدون بقایای سموم منجر شده است. این روند باعث شده است که تولیدکنندگان به‌دنبال استفاده از ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌ها با منشأ زیستی و پایدار باشند. هم‌چنین، استانداردهای سخت‌گیرانه بین‌المللی در حوزه ایمنی غذایی، به‌ویژه برای صادرات، کشاورزان را ملزم به کاهش کاربرد ترکیبات شیمیایی پرخطر کرده است.

تکامل ژنتیکی عوامل بیماری‌زا و تغییرات اقلیمی

یکی از چالش‌های اساسی در مدیریت بیماری‌های باکتریایی گیاهی، تکامل ژنتیکی پاتوژن‌ها و ظهور نژادهای مقاوم است. تغییرات اقلیمی نیز با ایجاد شرایط مناسب برای گسترش و تنوع گونه‌های باکتریایی، پیچیدگی مدیریت این بیماری‌ها را افزایش داده است. در نتیجه، نیاز به توسعه ترکیبات نوین و چندسازه‌ای برای مقابله با این پاتوژن‌ها بیش از گذشته احساس می‌شود.

گسترش کشاورزی صنعتی و فناوری‌های نوین

روند رو به رشد صنعتی شدن کشاورزی، استفاده از فناوری‌های نوین در مدیریت مزرعه را به یک ضرورت تبدیل کرده است. سیستم‌های هوشمند کشاورزی دقیق، پایش داده‌محور سلامت گیاه و تجهیزات پیشرفته کاربرد ترکیبات حفاظتی، این امکان را به کشاورزان می‌دهد که با دقت و بهره‌وری بالاتر به کنترل بیماری‌های باکتریایی بپردازند. این فناوری‌ها همچنین مصرف بهینه ترکیبات کنترل‌کننده را تسهیل می‌کنند و از بروز مقاومت در جمعیت‌های باکتریایی جلوگیری می‌کنند.

پیشرفت‌های زیست‌فناوری و نوآوری در ترکیبات کنترل‌کننده

سرمایه‌گذاری‌های قابل توجه در زمینه زیست‌فناوری کشاورزی و تحقیق و توسعه، منجر به طراحی و معرفی نسل جدیدی از ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌ها شده است.

این پیشرفت‌ها شامل توسعه محصولات زیستی، فرمولاسیون‌های هوشمند، و ترکیبات سازگار با اکوسیستم است. چنین نوآوری‌هایی نه‌تنها اثربخشی بیشتری دارند، بلکه مخاطرات زیست‌محیطی کمتری نیز به همراه دارند.

نگرانی‌های جهانی درباره امنیت غذایی

افزایش جمعیت جهانی و نیاز فزاینده به تأمین غذای کافی و سالم، ضرورت ارتقای بهره‌وری کشاورزی و کاهش خسارات ناشی از بیماری‌های باکتریایی را دوچندان ساخته است. در این راستا، ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌ها به‌عنوان یکی از ابزارهای کلیدی در حفظ عملکرد مزارع و تضمین پایداری تولیدات کشاورزی محسوب می‌شوند.

چارچوب‌های سیاستی و مقررات زیست‌محیطی

سیاست‌های دولتی و چارچوب‌های قانونی سخت‌گیرانه، نقش مهمی در هدایت بازار به‌سوی استفاده از ترکیبات کم‌خطر و پایدار ایفا می‌کنند. مقررات کاهش باقی‌مانده‌های سموم، حفاظت از کیفیت خاک و منابع آبی، و حفظ تنوع زیستی، توسعه و به‌کارگیری ترکیبات زیستی و فناورانه را تسریع کرده‌اند. علاوه بر این، برنامه‌های ترویجی و سیاست‌های حمایتی در حوزه مدیریت تلفیقی آفات (IPM) و کشاورزی پایدار، بستر مناسبی برای رشد بازار ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌ها فراهم آورده‌اند.

روندهای کلیدی بازار جهانی

در سطح جهانی، روندهای زیر از مهم‌ترین عوامل مؤثر در بازار ترکیبات کنترل‌کننده باکتری‌های گیاهی به‌شمار می‌آیند:

• گسترش استفاده از ترکیبات زیستی: محصولات مبتنی بر میکروارگانیسم‌ها یا ترکیبات طبیعی (به‌عنوان جایگزین‌های پایدار و دوستدار محیط‌زیست برای باکتری‌کش‌های شیمیایی) در کنترل بیماری‌های گیاهی مورد توجه قرار گرفته‌اند.
• رشد فناوری‌های کشاورزی دقیق: به‌کارگیری حسگرهای هوشمند، داده‌کاوی و سیستم‌های پایش دیجیتال به کشاورزان این امکان را می‌دهد که مصرف آفت‌کش‌ها را بهینه کنند و بیماری‌ها را در مراحل اولیه شناسایی نمایند؛ این رویکرد ضمن افزایش بهره‌وری، اثرات زیست‌محیطی منفی را نیز کاهش می‌دهد.
• افزایش سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه: شرکت‌های بزرگ فعال در حوزه حفاظت گیاهی با تمرکز بر پژوهش و توسعه محصولات نوآورانه (مانند آفت‌کش‌های زیستی جدید، فرمولاسیون‌های اختصاصی و راهکارهای خاص برای محصولات مختلف) در حال تقویت توانمندی‌های بازار هستند و همکاری‌های بین‌المللی در تحقیقات کشاورزی را افزایش داده‌اند.

رابطه منبع و مخزن در گوجه فرنگی

رسول نصیری

قدرت منبع و مخزن فیزیولوژیک در گیاهان

اندام‌های گیاهی از نظر قابلیت تولید و مصرف مواد به دو دسته تقسیم می‌شوند: گروه اول اندام‌هایی هستند که از نظر فتوسنتزی فعال بوده و تولیداشان بیشتر از نیاز خود است؛ این مازاد تولیدات به سایر اندام‌ها ارسال می‌شود، در واقع این اندام‌ها به عنوان منبع‌های فیزیولوژیک شناخته می‌شوند. نمونه‌های بارز این گروه شامل برگ‌های کاملاً توسعه‌یافته است. گروه دوم شامل اندام‌هایی است که از نظر فتوسنتزی غیرفعال هستند یا نیاز آن‌ها بیشتر از تولیدات فتوسنتزی است، بنابراین آن‌ها مواد مورد نیاز خود را از سایر اندام‌ها دریافت می‌کنند و این اندام‌ها به عنوان مخزن‌های فیزیولوژیک شناخته می‌شوند. اندام‌های مصرف‌کننده فیزیولوژیک به دو دسته تقسیم می‌شوند: نخست، اندام‌های مصرف‌کننده که بافت‌های با سرعت رشد بالا و نیاز مصرفی زیاد را شامل می‌شوند، مانند بافت‌های مریستمی و برگ‌های نابالغ.

دوم، اندام‌های ذخیره‌ای که شامل غده‌ها، بذور و میوه‌ها هستند و مواد فتوسنتزی را به صورت نشاسته، ساکارز، اسید چرب و پروتئین ذخیره می‌کنند. مفاهیم منبع و مخزن ثابت نبوده و متغیر هستند. به عبارت دیگر، اندامی که در یک مرحله رشد به عنوان مصرف‌کننده عمل می‌کند، ممکن است در مراحل دیگر به عنوان تولیدکننده نقش ایفا کند. برای مثال، برگ‌ها در مراحل ابتدایی رشد به عنوان مصرف‌کننده عمل می‌کنند و مواد مورد نیاز خود را از برگ‌های توسعه‌یافته‌تر دریافت می‌کنند، اما با رشد برگ‌ها و افزایش سطح آن، برگ‌ها قادر به تأمین مواد مورد نیاز خود می‌شوند و مازاد آن را به سایر اندام‌ها ارسال می‌کنند.قدرت مخزن به توانایی آن در رقابت با سایر اندام‌های مصرفی جهت دریافت مواد فتوسنتزی بستگی دارد که تحت تأثیر فعالیت بافت و اندازه اندام مصرف‌کننده است. فعالیت مخزن به توانایی مخزن در تغییر شکل، ذخیره مواد منتقل‌شده از منبع و حفظ شیب جریان مواد به سوی مخزن اشاره دارد، در حالی که اندازه مخزن به فضای اختصاص‌یافته برای ذخیره مواد تولیدی و تعداد و اندازه سلول‌ها مربوط است. فعالیت مخزن به سه بخش تقسیم می‌شود: 1- تخلیه فتوآسیمیلات‌ها از آوند آبکش، انتقال از آوند آبکش و بازگشت آن‌ها به سلول‌های مخزن 2- بهره‌برداری از فتوآسیمیلات‌ها، که عمدتاً از طریق تنفس انجام می‌شود؛ 3- ذخیره کربوهیدرات‌های منتقل‌شده به بافت مخزن.

علیرغم سال‌ها تحقیق در خصوص انتقال مواد از منبع به مخزن، فرضیه مونچ همچنان یکی از معتبرترین تئوری در این زمینه است. طبق این فرضیه، تولید مواد فتوسنتزی در منبع باعث افزایش غلظت و کاهش پتانسیل آبی می‌شود، که این امر جذب اسمزی آب از سلول‌های مجاور را موجب می‌گردد و در نهایت، افزایش فشار هیدرو استاتیکی موجب انتقال مواد از طریق آوند آبکش از منبع به نقاط با فشار پایین‌تر (مخزن) می‌شود. هنگامی که شیره پرورده به مخزن می‌رسد، باید از طریق کمپلکس‌های عناصر غربالی – سلول‌های همراه تخلیه شود و وارد سلول‌های بافت مخزن گردد. این تخلیه ممکن است از طریق مسیرهای سیمپلاستی یا آپوپلاستی انجام شود.

توزیع و تخصیص مواد فتوسنتزی در گیاهان گوجه فرنگی

توزیع مواد فتوسنتزی معمولاً از نزدیک‌ترین منبع به محل مصرف صورت می‌گیرد. برای مثال، برگ‌های بالایی بیشتر مواد فتوسنتزی را به نوک شاخه‌ها انتقال می‌دهند، در حالی‌که برگ‌های پایینی این مواد را به ریشه‌ها و برگ‌های میانی به هر دو ریشه‌ها و تاج ارسال می‌کنند. از آنجا که آوندهای آبکش به‌طور مستقیم به برگ‌ها متصل هستند، برگ‌هایی که در همان طرف ساقه قرار دارند ممکن است در انتقال مواد فتوسنتزی به همان طرف ساقه مؤثرتر باشند. این موضوع در اکثر گیاهان مشاهده شده است. تخصیص مواد فتوسنتزی یکی از اهداف اصلی در تحقیقات کشاورزی برای بهبود عملکرد گیاهان است. دانه‌ها و میوه‌ها به عنوان بخش‌های مصرف‌کننده مواد فتوسنتزی در تغذیه اهمیت دارند، اما تخصیص مواد به اندام‌های غیرقابل‌خوردن نیز تأثیرگذار است. فهم فرآیند تسهیم این امکان را به اصلاحگران گیاهی می‌دهد که ارقام بهتری برای تقویت انتقال مواد به بخش‌های خوراکی توسعه دهند. افزایش نسبت عملکرد اقتصادی یا قابل تغذیه به کل عملکرد اندام‌های هوایی، نتیجه بهبود تخصیص مواد فتوسنتزی است. تخصیص مواد فتوسنتزی در مراحل مختلف رشد گیاه تغییر می‌کند، به‌طور مثال در گلدهی، ابتدا به ریشه، سپس به برگ‌های جوان و در نهایت به گل‌ها اختصاص می‌یابد. پس از تشکیل میوه‌ها، تخصیص به میوه‌ها اولویت می‌یابد.

عوامل مؤثر بر قدرت سینک و توزیع مواد فتوسنتزی

طبق گزارش‌ها تخصیص مواد فتوسنتزی توسط قدرت سینک‌ها در گیاه تعیین می‌شود. قدرت سینک به توانایی یک عضو در جذب مواد فتوسنتزی اطلاق می‌شود و این قدرت بستگی به پتانسیل رشدی آن عضو دارد. در مراحل مختلف رشد گیاه، تخصیص مواد فتوسنتزی بین اندام‌ها تغییر می‌کند. در گوجه‌فرنگی، در زمان گلدهی، 4 تا 13 درصد ماده خشک به ریشه‌ها تخصیص می‌یابد. در مرحله توسعه ریشه، بخش زیادی از کربن از برگ‌ها به ریشه‌ها منتقل می‌شود که موجب کاهش تعداد میوه‌ها در این مرحله می‌شود. پس از این مرحله، با کاهش تخصیص کربن به ریشه‌ها، تعداد و کیفیت میوه‌ها افزایش می‌یابد. هوفلینک بیان کرد که میزان نور و غلظت CO2 بر قدرت تولید تأثیر می‌گذارد، در حالی‌که دما عامل مؤثر بر قدرت مخزن است. دما به‌طور غیرمستقیم در توزیع مواد فتوسنتزی میان بخش‌های رویشی و زایشی تأثیر می‌گذارد؛ با افزایش دما، قدرت مخزن رویشی به زایشی کاهش می‌یابد. همچنین، زمان کشت تأثیر زیادی بر توزیع مواد فتوسنتزی در گیاه گوجه‌فرنگی دارد. کشت در فصل زمستان به دلیل نور کم، موجب ریزش گل و میوه‌ها و کاهش توزیع ماده خشک به میوه‌ها می‌شود.

تأثیرات عوامل محیطی بر تخصیص و توزیع مواد فتوسنتزی

مطالعات دی کونینگ نشان داد که تنک میوه در گوجه‌فرنگی موجب افزایش وزن خشک و اندازه میوه‌های باقی‌مانده می‌شود، به‌طوری‌که عملکرد نهایی محصول تغییر نمی‌کند یا حتی افزایش می‌یابد. همچنین طبق مطالعه موجود با بررسی وزن خشک و تر در گیاه گوجه‌فرنگی گزارش شد ترتیب تخصیص مواد به اندام‌های مختلف گیاه در مورد وزن‌تر به ترتیب ابتدا میوه با 84.2%، برگ‌ها با 10.7% و ساقه با 5.1% و در مورد توزیع وزن خشک به ترتیب ابتدا میوه‌ها با 71.5%، سپس برگ‌ها با 18.2% و ساقه با 10.3% تخصیص یافت. آوند آبکش در انتقال مواد از محل‌های تولید به محل‌های مصرف نقش کلیدی دارد. در خیار، ذخیره مواد فتوسنتزی با حفظ تعداد میوه‌ها و نرخ رشد میوه‌ها ارتباط مستقیم دارد. در طالبی، میوه‌ها یک سینک غالب نسبت به بخش‌های رویشی گیاه تشکیل می‌دهند و حذف میوه‌ها می‌تواند تأثیر زیادی بر تعادل تولید و مصرف کربوهیدرات‌ها در گیاه داشته باشد. مطالعات زیادی مبنی بر اثر عوامل گوناگون بر نمو میوه مانند هورمون‌ها، نرم شدن دیواره سلولی و برهمکنش تولیدو مصرف موادفتوسنتزی انجام‌شده، چگونگی تنظیم اندازه میوه توسط گیاه دقیقاً مشخص نیست.

نشانه های عمومی کمبود عناصر غذایی در گیاهان

محمدرضا عرب سرخی

عناصر مورد نیاز در تغذیه گیاه

تغذیه گیاهان نیازمند تأمین عناصر ضروری است که به دو دسته ماکرو و میکرو تقسیم می‌شوند. عناصر ماکرو شامل نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و گوگرد هستند که برای رشد، فتوسنتز، و فرآیندهای متابولیک گیاهان ضروری‌اند. در عین حال، عناصر میکرو شامل آهن، منگنز، مس، روی، بور، مولیبدن و کلر می‌باشند که در مقادیر بسیار کم اما برای فعالیت‌های آنزیمی، تنظیم رشد سلولی و فرآیندهای خاص دیگر مانند جذب آب و مواد غذایی و غیره … اهمیت دارند. تأمین به‌موقع و متعادل این عناصر باعث رشد سالم و بهینه گیاهان می‌شود.

علائم کمبود نیتروژن در تغذیه گیاهان

کمبود عنصر نیتروژن ابتدا در برگ‌های مسن به صورت رنگ‌پریدگی و زردی برگ‌ها مشاهده می‌شود؛ زیرا نیتروژن عنصری متحرک است. کم شدن رشد رویشی، رنگ پریده شدن میوه‌ها، خشک شدن و ریزش گل‌ها و قهوه‌ای شدن ریشه از دیگر علائم کمبود نیتروژن می باشد.

روشهای رفع کمبود نیتروژن در گیاه

کودهای حاوی عنصر نیتروژن در طول فصل رشد به تدریج در اختیار گیاه قرار می‌گیرند. مشهورترین کود حاوی نیتروژن، اوره است. از دیگر کودهای نیتروژنی می‌توان به سولفات آمونیوم، نیترات آمونیوم، نیترات پتاسیم، نیترات کلسیم، فسفات آمونیوم و کودهای ترکیبی NPK اشاره کرد.

علائم کمبود عنصر فسفر در تغذیه گیاهان

فسفر عنصری متحرک در گیاه است و از بافت‌های مسن‌تر به سمت بافت‌های جوان حرکت می‌کند؛ بنابراین ابتدا علائم کمبود این عنصر در برگ‌های مسن دیده می‌شود. کمبود فسفر موجب نازک، ریز شدن و آبی تیره تا بنفش شدن برگ‌ها می‌شود. به موجب کمبود این عنصر رشد ریشه کم شده و جوانه زنی کاهش می‌یابد. همچنین کمبود فسفر موجب تأخیر در گلدهی می‌شود و می‌تواند بر روی رشد دانه و میزان محصول تأثیر بگذارد.

رفع کمبود عنصر فسفر در گیاه

کودهای حاوی فسفر را در تمام مدت رشد گیاه و قبل از کاشت، استفاده می‌شوند. برای رفع کمبود فسفر در گیاه می‌توان از کودهایفسفاته، مانند منو پتاسیم فسفات، دی پتاسیم فسفات، منو آمونیوم فسفات، اسید فسفریک، کود هایی با درصدهای مختلف فسفر (NPK) و یا کودهای سوپر فسفات ساده، سوپر فسفات تریپل استفاده نمود.

علائم کمبود عنصر پتاسیم در تغذیه گیاهان

کمبود پتاسیم در گیاهان ابتدا با زردی حاشیه برگ‌های پیر (کلروز حاشیه‌ای) آغاز شده و در ادامه به نکروز و سوختگی منجر می‌شود. کاهش پتاسیم در برگ‌ها باعث اختلال در تنظیم اسمزی و کاهش فتوسنتز شده که رشد گیاه را محدود و برگ‌ها را کوچک و پیچ‌خورده می‌کند. کمبود این عنصر مقاومت گیاه را در برابر تنش‌های زیستی و غیرزیستی کاهش داده و حساسیت به بیماری‌ها و خشکی را افزایش می‌دهد. در نهایت، کاهش کیفیت، اندازه و طعم میوه‌ها، همراه با ریزش زودرس، عملکرد محصول را به‌شدت کاهش می‌دهد.

رفع کمبود عنصر پتاسیم در گیاه

به منظور رفع کمبود پتاسیم می‌توان از کودهای پتاس بالا استفاده کرد. کودهای حاوی پتاسیم شامل کودهای NPK با درصدهای مختلف پتاسیم، سولفات پتاسیم، کلرید پتاسیم، نیترات پتاسیم، منو پتاسیم فسفات، دی پتاسیم فسفات، کودهای پتاس با توجه به شرایط محیطی و بافت خاک استفاده کرد.

علائم کمبود عنصر کلسیم در تغذیه گیاهان

کلسیم عنصری غیر متحرک است؛ بنابراین علائم کمبود این عنصر ابتدا در برگ‌های جوان مشاهده می‌شود. پیچ‌خوردگی، بدشکلی، عصایی شدن برگ‌های جدید، از بین رفتن جوانه‌های انتهایی و همچنین کند شدن رشد ریشه‌ها و سیاه شدن نوک ریشه از علا‌ئم کمبود کلسیم در گیاه است. کمبود کلسیم باعث پوسیدگی گلگاه میوه‌هایی مثل گوجه فرنگی، هندوانه و سیاه شدن نوک گل‌کلم می‌شود. علائم کمبود کلسیم در سیب به‌صورت عارضه لکه چوب‌پنبه‌ای سیب، عارضه لکه تلخ سیب، عارضه سیاه شدن مغز سیب ظاهر می‌شود. کمبود کلسیم در درختان پسته باعث ایجاد لکه استخوانی در میوه و کاهش کمیت و کیفیت محصول می‌شود.

رفع کمبود عنصر کلسیم در گیاه

جهت رفع کمبود کلسیم در گیاه از کودهای نیترات کلسیم، پتاسیم کلسیم نیترات، کلرید کلسیم، سولفات کلسیم، انواع کلات‌های کلسیم مانند (آمینو کلات کلسیم) به صورت خاکی و محلول پاشی استفاده می‌شود.

علائم کمبود عنصر منیزیم در گیاهان

کمبود منیزیم در گیاهان ابتدا با زردی بین رگبرگ‌ها در برگ‌های مسن‌تر آغاز می‌شود که به دلیل کاهش تولید کلروفیل است سپس نواحی زرد به نکروز قهوه‌ای تبدیل شده و سوختگی حاشیه برگ‌ها مشاهده می‌شود. این کمبود منجر به رشد محدود و کوچک شدن برگ‌ها می‌شود و گیاه را از نظر فتوسنتزی ضعیف می‌کند. همچنین، گیاهان مبتلا به کمبود منیزیم معمولاً حساس‌تر به تنش‌ها مانند خشکی و بیماری‌ها هستند.

رفع کمبود عنصر منیزیم در گیاه

جهت رفع کمبود منیزیم در گیاه می‌توان از کودهای سولفات منیزیم، نیترات منیزیم و کلات منیزیم استفاده نمود.

علائم کمبود عنصر گوگرد در تغذیه گیاهان

کمبود گوگرد در گیاهان ابتدا با زردی برگ‌ها (کلروز) به‌ویژه در برگ‌های جوان شروع می‌شود که به دلیل کاهش سنتز کلروفیل و فعالیت آنزیم‌های فتوسنتزی است .  این علائم به تدریج به کاهش رشد گیاه و کوچک شدن برگ‌ها منجر می‌شود در برخی موارد، برگ‌ها به رنگ سبز کمرنگ یا زرد در می‌آیند و همچنین نکروز حاشیه‌ای در برگ‌های پایین‌تر دیده می‌شود. کمبود گوگرد همچنین باعث کاهش کیفیت محصول و ضعف در مقاومت گیاه به بیماری‌ها و تنش‌های محیطی مانند خشکی می‌شود در گیاهانی مانند برنج و سبزیجات، این کمبود می‌تواند منجر به کاهش عملکرد و کیفیت محصول گردد.

رفع کمبود عنصر گوگرد در گیاه

کودهای دارای گوگرد که برای رفع کمبود این عنصر استفاده می‌شوند شامل کودهای حاوی عنصر گوگرد، کودهای حاوی سولفات ها (مانند سولفات پتاسیم سولفات منیزیم)، کودهای مایع گوگردی هستند.

علائم کمبود عنصر آهن در تغذیه گیاهان

کمبود آهن در گیاهان معمولاً با زردی بین رگبرگ‌ها در برگ‌های جدید شروع می‌شود، در حالی که رگبرگ‌ها سبز باقی می‌مانند .این علائم به علت کاهش فعالیت کلروفیل و فتوسنتز است که در نهایت به کاهش رشد گیاه و ضعف در تولید محصول می‌انجامد در صورت ادامه کمبود، نکروزبرگ‌ها و کاهش کیفیت میوه‌ها به‌ویژه در گیاهان حساس مشاهده می‌شود.

رفع کمبود عنصر آهن در گیاه

کودهای حاوی آهن مانند کلات آهن (Fe-EDTA, Fe-DTPA, Fe-EDDHA) و سولفات آهن (FeSO₄) برای رفع کمبود این عنصر در گیاهان استفاده می‌شوند. این کودهای کلات شده آهن به‌ویژه در خاک‌های با pH بالا یا خاک‌های کم‌تهویه مؤثر بوده و جذب سریع آهن توسط گیاه را تسهیل می‌کنند.

علائم کمبود روی در تغذیه گیاهان

کمبود روی در گیاهان ابتدا با زردی میان برگ در برگ‌های جوان شروع می‌شود که به دلیل کاهش تولید کلروفیل است. اما از مهم ترین علائم کمبود کوتاهی میان‌گره‌ها و ریزی برگ‌ها (به صورت جارویی شدن) هستند که باعث کاهش سطح برگ و توان فتوسنتزی می‌شود. در صورت ادامه کمبود، نکروز حاشیه‌ای برگ‌ها مشاهده می‌شود و به تدریج به ریزش برگ‌ها و کاهش کیفیت محصول منجر می‌شود. این علائم در گیاهانی که در خاک‌های فقیر از روی رشد می‌کنند، بیشتر مشاهده می‌شود.

رفع کمبود عنصر روی در گیاه

جهت رفع کمبود روی در گیاه از سولفات روی، کلات روی و سایر کود های حاوی عنصر روی به صورت محلول پاشی  استفاده می‌شود.

علائم کمبود بور در تغذیه گیاهان

کمبود بور در گیاهان می‌تواند به کاهش رشد ریشه‌ها و مشکلات در تقسیم سلولی منجر شود. اولین علائم کمبود بور به صورت زردی و نکروز در برگ‌های جوان و لایه‌های نکروتیک در اطراف رگبرگ‌ها ظاهر می‌شود. همچنین، کمبود بور باعث عدم رشد و توسعه ریشه‌ها و توقف گلدهی می‌شود، که می‌تواند عملکرد گیاه را کاهش دهد. چروکیدگی برگ‌ها و ریزش زودرس گل‌ها و میوه‌ها از دیگر علائم کمبود بور در گیاهان است. این کمبود در گیاهانی که در خاک‌های اسیدی یا قلیایی با کمبود بور رشد می‌کنند، بیشتر دیده می‌شود.

رفع کمبود بور در گیاه

عنصر بور را می‌توان به صورت محلول پاشی یا خاکی استفاده نمود. اسید بوریک و کود مایع بور مانند آمینو کلات بر یا کلبر در زمان مورد نیاز برای گیاهان مختلف می‌تواند استفاده شود. برخیکودهای محلول پاشی ریزمغذی‌ها هم حاوی بور هستند و می‌توانند برای رفع کمبود بور استفاده شوند.

علائم کمبود منگنز در تغذیه گیاهان

علائم کمبود منگنز ابتدا در برگ‌های جوان مشاهده می‌شود و حاشیه برگ‌ها حالت سوختگی پیدا می‌کنند. برگ‌ها ریز و کوچک می‌شوند و بین رگبرگ‌های به حالت زرد رنگ و کلروز درمی‌آید و حتی امکان دارد در شرایط کمبود شدید منگنز بین رگبرگ‌ها قهوه‌ای و نکروز شود.

رفع کمبود منگنز در گیاه

برای رفع کمبود منگنز در گیاهان می‌توان از سولفات منگنز (MnSO₄) و کلات‌های منگنز (Mn-EDTA, Mn- DTPA)  استفاده کرد. این کودها به گیاهان کمک می‌کنند تا منگنز را به طور مؤثر از خاک جذب شود.

علائم کمبود مس در تغذیه گیاهان

کمبود مس در گیاهان باعث بروز علائمی مانند زردی برگ‌ها و نکروز نواحی بین رگبرگ‌ها در برگ های جوان می‌شود. این کمبود همچنین به کاهش رشد ریشه‌ها و اختلال در تقسیم سلولی منجر می‌شود. علاوه بر این، چروکیدگی برگ‌ها و کاهش مقاومت به بیماری‌ها از دیگر نشانه‌های کمبود مس در گیاهان است. در برخی  موارد کمبود مس باعث از بین رفتن مریستم انتهایی می شود.

رفع کمبود مس در گیاه

کودهای حاوی مس مانند سولفات مس (CuSO₄) و کلات‌های مس (Cu-EDTA, Cu-DTPA) برای رفع کمبود  عنصر در گیاهان استفاده می‌شوند. این کودها به گیاهان کمک می‌کنند تا مس را به طور مؤثر جذب کرده و عملکرد بهتری داشته باشند.

علائم کمبود عنصر مولیبدن در تغذیه گیاهان

عنصر مولیبدن تنها ریز مغذی متحرک بوده و در شرایط کمبود از برگ‌های مسن به سمت برگ‌های جوان حرکت می‌کند؛ بنابراین علائم کمبود این عنصر ابتدا در برگ‌های مسن مشاهده می‌شود. کمبود مولیبدن در گیاهان می‌تواند علائمی چون زردی برگ‌ها (کلروز)، ایجاد کند. همچنین، نکروز حاشیه‌ای و کاهش رشد ریشه‌ها از دیگر علائم این کمبود است. در برخی گیاهان، کمبود مولیبدن باعث کاهش عملکرد دانه و مشکلات در فرایند جذب نیتروژن می‌شود، زیرا مولیبدن در فعالیت آنزیم‌های نیتروژناز نقش دارد.

رفع کمبود عنصر مولیبدن در گیاه

در زمان مشاهده کمبود مولیبدن از کودهای حاوی مولیبدن استفاده می‌شود. از کود های حاوی این عنصر می توان به سولفات مولیبدن، نیترات مولیبدن، کلات مولیبدن و مولبدات سدیم اشاره کرد.

دانلود فصلنامه