اثر شوری خاک بر برنج و عملکرد آن

به نام خداوند جان و خرد

اثر شوری خاک بر برنج و عملکرد آن

به نام خداوند جان و خرد

اثر شوری خاک بر برنج و عملکرد آن

خاکهای شور و سدیمی دارای مقادیر زیادی کلسیم، سدیم یا هر دو هستند. در آنهائی که سدیم زیاد است pH ، 5/8 یا بیشتر می باشد. وقتی pH خاک 5/8 باشد، کمبود برخی از عناصر کم مصرف مانند cu,Mn, Fe و Zn بروز می کند و بر رشد گیاه اثر منفی می گذارد. همچنین غلظت بالای سدیم به ریشه های گیاه صدمه می زند و تأثیر سوئی بر رشد گیاه دارد و بعلاوه خاکهای سدیمی با بیش از 20 درصد رس به واسطه تخریب خاکدانه های ناشی از جذب یون های سدیم هیدراته بر روی سطح رس دارای ساختمان فیزیکی نامناسب می باشند. این خاکها دارای نفوذ پذیری کمی بوده سله می بندند و محیط نامناسبی برای رشد گیاه به حساب می آیند. کل نمک های محلول در خاکهای سدیمی ممکن است زیاد باشد.

در خاکهای شور غلظت نمک های محلول بالا است و اگر کاتیون های غالب Mg یا Na باشند قلیایی هستند مع ذالک ممکن است در خاکهای شور H+ تبادلی زیاد شده و pH کمتر از 4، باشد که در چنین خاکهائی که شدیداً اسیدی هستند، قابلیت دسترسی عناصر غذائی تحت تأثیر قرار می گیرد.

آزمایش های شوری بر روی غلات در مزرعه در سطح ثابت مصرف کود کاهش 20 تا 50 درصدی را در مقدار فسفر گیاه نشان دادند. از سوی دیگر گراتان و مس(Grattan and Mass) (1984) مشاهده کردند که سمیت فسفر در محیط کشت شور در سویا بروز نموده حال آنکه در همان سطح فسفر در محیط غیر شور چنین سمیتی دیده نشد. این داده ها پیچیدگی های مشکلات حاصلخیزی خاک ناشی از شوری را نشان می دهد. بنابراین فهم ماهیت شوری و قلیائیت خاک می تواند کمک بزرگی در مدیریت حاصلخیزی چنین خاکهائی محسوب شود.

الف- پراکنش و ترکیبات ویژه :

بخش عمده ای از اراضی بخصوص در نواحی خشک و نیمه خشک جهان، در فصل تابستان دارای رسوبات نمک در سطح خاک هستند. نمک ها ممکن است در طی بارندگی به طرف تحت الارض حرکت کنند و یا امکان دارد دوباره در طی دوره خشکی به سطح خاک حرکت نمایند. بسته به وجود نمک ها، این خاکها ممکن است دارای مشکلات اسیدیته یا قلیائیت باشند. همچنین اگر نمک های سدیم غالب باشند، تخریب ساختمان خاک ممکن است مشکلات بیشتری را به بار آورد .

به دلیل فشار جمعیت و پی آمد آن افزایش تقاضای غذا، خاکهای متأثر از املاح، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته اند. تقاضای زیاد غذا، آبیاری را در چنین مناطقی ایجاب کرده است. بدون امکانات کافی برای زهکشی، آبیاری وضعیت شوری، قلیائیت را بدتر نموده است. برای تولید غذا، به این خاکها باید به عنوان خاکهای مشکل دار که نیاز به اقدامات و عملیات مدیریتی ویژه دارند، برخورد کرد. ترکیب املاح، پراکنش آنها در پروفیل خاک، بافت، ساختمان خاک و گونه های گیاهی که کشت خواهند شد، رشد گیاه بر روی این خاکها را تعیین می کند.

منبع اصلی املاح در خاک، مینرال های اولیه در پوسته زمین است که تدریجاً آزاد می شوند و در طی هوازدگی شیمیایی انحلال حاصل می کنند. در برخی نواحی املاح از مناطق مرطوب از طریق آب سطحی و زیرزمینی به مناطق خشک و نیمه خشک حمل می گردند. این نمک ها ممکن است به وسیله حرکت موئینگی که ناشی از سرعت تبخیر زیاد به واسطه دمای زیاد در این مناطق است، به طرف سطح خاک حرکت کنند.

یون های غالب در محل های هوادیدگی، کربنات ها، بی کربنات ها، سولفات ها و کلریدهای کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سدیم هستند. اغلب چنین نمک هائی با جریان آب به طرف پایین حرکت می کنند. آنهائی که قابلیت انحلالشان کم است، رسوب می نمایند در حالی که بقیه نمک ها در طی فرآیند های تبادل، جذب سطحی و تحرک تغییرات بیشتری می یابند. نتیجه نهائی این است که بعضی از نمک های کلسیم و منیزیم انتقال یافته و یون های کلرید و سدیم در غلظت بالا باقی می مانند. در برخی از نواحی، اقیانوس ها ممکن است، منشاء املاح باشند و مواد مادری ناشی از رسوبات دریائی باشند. شیل های مانکوس که در کلرادو، وایومینگ و یوتا یافت شده اند، مثالهای تیپیک از رسوبات دریائی شور هستند. همچنین مناطقی نظیر خاکهای ساحلی کری درکرلا (هندوستان) املاحشان از اقیانوس است. گاهی اوقات نمک از طریق باد یا به وسیله سیل به زمین های دور دست حرکت می نماید. این خاکها وسعت کمی دارند و دارای مشکلات ویژه ای هستند.

وقتی که خاکها دارای مقادیر زیادی از کلریدها و سولفات باشند، در طی دوره های خشک اغلب رسوب این نمک ها بر روی سطح، ظاهری سفید رنگ به خاک می دهد. چنین خاکهائی خاکهای قلیائی سفید نامیده می شوند. اینها خاکی قلیائی نیستند و باید آنها را خاکهای شور نامید. وجود غلظت های بالای کربنات ها و بی کربنات های سدیم معمولاً به همراه هوموس دیسپرس شده در سطح خاک باعث تیره شدن رنگ خاک می گردد. از این رو آنها را خاکهایی قلیائی سیاه، (اکنون به عنوان خاکهای سدیمی شناخته می شوند) نامیده بودند زیرا سدیم عنصری است که باعث برخی از این خصوصیات بود. همچنین ضروری به نظر می رسد که بین خاکهای شور و خاکهای سدیمی تفاوت قائل شویم، چون روشهای مدیریتی لازم برای این تفاوت قابل ملاحظه است. سه خصوصیت برای تعیین و طبقه بندی شوری و سدیمی بودن وجود دارد که عبارتند از: 1- غلظت املاح 2- وضعیت سدیم و 3- pH که در زیر به طور خلاصه بحث می شود.

ب- شاخص جهت تعیین شوری و سدیمی بودن خاک:

1- غلظت نمک:

غلظت نمک در محلول خاک بر اساس اصل توانائی نمک در هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک با هدایت سنج تعیین می گردد. هدایت الکتریکی (ECe یا گاهی اوقات EC) بر حسب دسی زیمنس بر متر dsm-1 اندازه گیری می شود واحد قدیمی تر اندازه گیری، میلی موس برسانتی متر بود.

2- وضعیت سدیم:

وضعیت سدیم به صورت نسبت Na+ تبادلی به کل ظرفیت تبادل کاتیونی خاک تعیین می گردد. اصطلاحی که در این مورد استفاده می شود، درصد سدیم تبادلی (ESP) است.

وقتی که 15= ESP است، pH خاک 5/8 یا بیشتر می باشد. مقادیر بیشتر pH,ESP خاک را تا 10 افزایش می دهد.

چون تعیین ESP وقت گیر است، یک روش خیلی ساده تر، اندازه گیری نسبت جذب سدیم (SAR) که نسبت غلظت های Ca+2,Na+Mg+2 در عصاره اشباع خاک است می باشد. و

3- Ph :

وقتی به یک خاک، خاک قلیا یا سدیمی گفته می شود که pH عصاره اشباع بیش از 5/8 باشد. برای تعیین عصاره اشباع، خاک را در یک ظرف استوانه ای می ریزیم و بتدریج آب مقطر به آن اضافه می کنیم در همین حال محتویات ظرف را به هم زده تا خمیر گل اشباع درست شود. سپس از طریق مکش مقدار کافی از عصاره به دست می آید (همین عصاره برای تعیین SAR استفاده می شود).

مقدار آب خاک در مزرعه به طور معمول بین درصد پژمردگی دائم (حد پائینی) و ظرفیت مزرعه (حد بالائی) نوسان دارد رطوبت خاک در حد بالائی تقریباً دو برابر حد پایینی است.

اندازه گیری ها در خاک نشان می دهد که در محدوده وسیعی از بافت ها، مقدار آب خاک در درصد اشباع (SP) تقریباً 4 برابر مقدار آب خاک در فشار 5/1 مگاپاسکال (درصد پژمردگی دائم) است. بنابراین غلظت املاح محلول اندازه گیری شده در عصاره اشباع تقریباً نصف غلظت محلول خاک در ظرفیت مزرعه و در حدود یک چهارم غلظت در درصد پژمردگی دائم است. اثر رقت املاح که رخ می دهد، علت آن را ظرفیت نگهداری بالای آب در خاکهای ریز بافت، ذکر می کنند. به این منظور ECe با یک تقریب منطقی غلظت نمکی را که گیاهان در حال رشد در خاک با آن مواجهند برآورد می کند.

پ- طبقه بندی:

خاکهای متأثر از نمک به صورت زیر طبقه بندی می گردند.

1- خاکهای شور:

این خاکها دارای مقادیر زیاد نمک محلول خنثی (کلرید و سولفات های سدیم، کلسیم و منیزیم) هستند. به طوری که رشد بیشتر گیاهان زراعی را تحت تأثیر منفی قرار می دهند. ECe چنین خاکهائی بیش از 4dSm-1 است و SAR آنها کمتر از 13 (ESP کمتر از 15) و pH عصاره اشباع آنها کمتر از 5/8 می باشد.

2- خاکهای سدیمی :

این خاکها دارای مقدار زیادی از املاح سدیم هستند به طوری که pH عصاره اشباع بیش از 5/8 است.Ece این خاکها کمتر از 4dSm-1 و SAR بیش از 13 (ESP بیش از 15) می باشد. غلظت سدیم در این خاکها می تواند خیلی بالا باشد و PhSAR بین 5 و 13 تا 15 ممکن است جنبه های گوناگونی از سدیمی بودن، همانند pHقلیائی، دیسپرس شدن و سله بستن در حد متوسط و کاهش نفوذپذیری نشان دهند. خاک ممکن است تا 10 افزایش یابد خاکهائی با

3- خاکهای شور- سدیمی :

این خاکها ویژگی های خاکهای شور و سدیمی را با هم دارند. در حالی که pH خاک کمتر از 5/8 می باشد ECe ممکن است بیشتر از 4dSm-1 وSAR بیش از 13 (ESP بیش از 15 ) باشد.

ت- اصلاح و مدیریت خاکهای شور :

خاکهای شور بعضی اوقات با حضور پوسته های نمکی سفید بر سطح خاک در طول ماههای گرم تابستان تشخیص داده می شوند. هر چند که ممکن است خاکهای گچی نیز دارای پوسته های سفید باشد اما حلالیت گچ کم است و Ece را تا حدود 2/8dSm-1 کاهش می دهد.

همان طور که قبلاً ذکر شد، برخی خاکهای سیاه، با مقدار آب زیاد، اگر نمک ها هیدرولیز شده باشند و مواد هومیک در سطح رسوب کرده باشند، ممکن است شور باشند. در طی دوره رشد گیاهان زراعی خاکهای شور معمولاً به وسیله رشد لکه ای گیاهان زراعی و اغلب به وسیله رنگ سبز متمایل به آبی برگها تشخیص داده می شوند. در مزرعه ممکن است محل های فاقد محصول وجود داشته باشد و معمولاً گیاه از رشد باز می ماند. اثرات شوری متوسط اغلب ممکن است ظاهر نشود. زیرا که باعث صدمات ظاهری نمی گردد. برگهای گوشتی با رنگ تیره تر و سبز مایل به آبی می توانند راهنما باشند اما قضاوت نهائی بعد از انجام تجزیه های شیمیائی می تواند انجام پذیرد. گیاهان در خاکهای متأثر از نمک اغلب دارای نشانه های مشابه شرایط تنش خشکی هستند، اگر چه گیاهان ممکن است به دلیل اینکه فشار اسمزی محلول خاک معمولاً بتدریج تغییر می کند، پژمرده نشوند و گیاهان با تنظیم مقدار نمک درون بافت ها فشار تورمی را حفظ و از پژمردگی فرار نمایند.

اصلاح خاکهای شور بر انتقال نمک از این خاکها تمرکز یافته است. روشهائی که معمولاً پذیرفته می شوند، برداشت املاح از سطح، شستشو با یک جریان ناگهانی آب، آبشوئی و زهکشی می باشد.

1- برداشت املاح از سطح :

این روش به انتقال مکانیکی املاح با استفاده از وسایل موجود اشاره دارد. با توجه به مشکلات، این روش کاربرد محدودی دارد.

2- شستشو با یک جریان ناگهانی آب:

خارج نمودن املاح با جریان ناگهانی آب در روی سطح می تواند انجام پذیرد و گاهی اوقات برای نمک زدائی خاکها استفاده شده است، اما کاربرد محدودی دارد به دلیل اینکه فقط جزء کوچکی از نمک تجمع یافته می تواند با جریان ناگهانی آّب خارج گردد بخش اعظم آن با آب به سمت پایین پروفیل حرکت می کند.

3- آبشوئی:

آبشوئی املاح به خارج از منطقه فعال ریشه گیاهان زراعی موثرترین روش برای اصلاح خاکهای شور است. بدین منظور قبل از هر چیز لازم است تا برآوردی دقیق از مقدار آب مورد نیاز داشته باشیم تا آبشوئی املاح را انجام دهیم. عوامل عمده تعیین کننده مقدار آب مورد نیاز برای آبشوئی 1- مقدار اولیه نمک در خاک 2- سطح مجاز مقدار نمک برای رشد خوب گیاهان زراعی 3- عمقی که در آن اصلاح انجام می پذیرد 4- خصوصیات خاک مثل بافت، نفوذ پذیری و غیره 5- نوع گیاه زراعی و واریته ای از آن که در خاک رشد کرده، می باشد. جائی که سطح آب زیرزمینی در فاصله کمی از سطح خاک قرار دارد آبشوئی بدون زهکشی تأثیر کمی بر روی شوری خاک خواهد داشت.

یک راه تجربی این است که یک واحد آب تقریباً 80 درصد نمکها را از یک واحد خاک خارج می کند (آبرول و همکاران 1988). بنابراین یک متر در هکتار آب 80 درصد نمک ها را از یک متر خاک از سطح یک هکتار خارج خواهد کرد. هرچند که خصوصیات خاک مخصوصاً بافت خاک مهمند و برای برآوردهای دقیق بهتر است که آزمایش های آبشوئی نمک بر روی یک سطح محدود انجام پذیرد و منحنی های آبشوئی تهیه گردد.

در رابطه با روشهای آبشوئی، آبیاری بارانی بهتر از غرقاب کردن است. به دلیل سرعت کمتر مرطوب شدن در آبیاری بارانی نسبت به روش غرقاب، منطقه به طور کامل آبشوئی یافته در پایان آبیاری آب تا عمق بیشتری به داخل پروفیل خاک نفوذ می یابد. نتایج مقایسه آبیاری بارانی با غرقاب کردن تأیید می کند که نمک های انتقال یافته در هر واحد آب آبشوئی به وسیله آبشوئی در رطوبت کمتری از حالت اشباع خاک به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

همچنین وقتی که غرقاب به عنوان روش آبشوئی استفاده شود، بر اثر تبخیر، املاح بیشتری به طرف بالا حرکت کرده و در سطح خاک تجمع می نماید. نیلسن و همکاران (1966) نشان دادند که 25 سانتی متر از آب با روش بارانی، شوری 60 سانتی متر فوقانی خاک را کاهش داد و برای همین مقدار کاهش در روش غرقاب 75 سانتی متر آب لازم بود.

4- زهکشی:

یکی از ضروریات مدیریت خاکهای شور این است که غلظت مجاز نمک در منطقه ریشه که به وسیله آبشوئی به آن رسیده اند، برای مدت زمان طولانی، ثابت نگه داشته شود. برای انجام این کار باید از تبخیر آب زیزمینی از طریق پایین نگه داشتن سطح آب از حدی که باعث شور شدن سریع خاک گردد، جلوگیری شود. پیش بینی زهکشی های مناسب تنها راه کنترل سطح آب زیرزمینی است. علاوه بر زهکش های سطحی، تعداد کافی زهکشی های زیرزمینی نیز لازم است. زهکشی معمولاً با استفاده از نهرهای زهکشی روباز و یا از لوله های سفالی در زیر خاک انجام می شود. وقتی که آب برای آبیاری در دسترس است و برای تولید محصول استفاده می گردد، طرحهای حفاظتی می تواند کمک قابل ملاحظه ای برای غلبه بر مسأله شوری باشد. وقتی که آبیاری به روش نشتی انجام می گیرد، بیشتر املاح در بالای پشته تجمع می یابند. کاشت بذور در اطراف پشته ها می تواند برای غلبه بر مسأله شوری کمک کند و جوانه زدن به نحو مطلوبی انجام پذیرد. بنابراین در مناطقی که امکان داشته باشد، کشت جوی و پشته (فارویی) در افزایش عملکرد و مقاومت گیاه به شوری کمک می نماید.

ث- تولید محصول در خاکهای شور:

مقاومت گیاهان به شوری معمولاً به یکی از سه روش زیر ارزیابی می گردد؛ 1- توانائی یک گیاه برای اینکه درخاکهای شور زنده بماند؛ 2- رشد مطلق گیاه 3- رشد نسبی در خاکهای شور در مقایسه با گیاهانی که در خاکهای غیر شور رشد می نمایند (مس 1968). در رابطه با توانائی گیاهان برای زنده ماندن بر روی خاکهای شور، لازم به ذکر است که در تمام مراحل توسعه، گیاه را تحت تأثیر قرار می دهد هرچند چنین تأثیری از یک مرحله به مرحله دیگر رشد تغییر می کند. برای مثال، چغندر قند در مرحله جوانه زنی حساسیت بیشتری به شوری دارد حال آنکه برنج، جو، گندم، ذرت، سورگوم و لوبیا چشم بلبلی در طول مرحله رشد اولیه نشاء حساسیت بیشتری دارند.

شوری در ایران و بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک جهان عامل محدود کنندة رشد و نمو گیاهان زراعی است. براساس آمار موجود، سطح کلی خاکهای شور در اراضی ایران 33/7 میلیون هکتار برآورد شده است (مؤمنی، 1380). شوری خاک به روشهای متعدد در عملکرد محصول اثر می‌گذارد. از مهم‌ترین آثار شوری می‌توان به کاهش آب قابل استفاده گیاه، ایجاد مسمومیت توسط برخی یونهای سمی، فعالیت اندک در گیاه، ناهنجاریهای تغذیه‌ای، کاهش رشد و کیفیت محصول اشاره نمود. در شرایط شور، غلظت سدیم ) معمولاً بیش از غلظت عناصر غذایی پر مصرف و کم مصرف بوده و این امر موجب می‌شود در گیاهان تحت تنش شوری، عدم تعادل تغذیه‌ای از جهات گوناگون بروز کند. مطالعات انجام شده بیانگر این است که بخش عمدة مشکلات تغذیه‌ای گیاهان در شرایط شور، از طریق تغییر در قابلیت استفاده عناصر غذایی به صورت زیر ایجاد می‌شود (همایی، 1381).

از طریق ایجاد اختلال در جذب و توزیع عناصر غذایی توسط ریشه‌ها و یا کاهش رشد آنها از طریق ایجاد اختلال در جذب توزیع عناصر غذایی توسط ریشه‌ها و یا کاهش رشد آنها از طریق مختل کردن متابولیسم عناصر غذایی در درون گیاه که به طور عمده مربوط به کاهش جذب آب توسط گیاه است. بدین ترتیب شوری می‌تواند با تأثیر بر شکلهای شیمیایی عنصر غذایی در خاک، انتقال، یا توزیع عناصر غذایی درون گیاه و یا غیر فعال نمودن تأثیرات فیزیولوژیکی عنصر غذایی مصرف شده، منجر به افزایش ذاتی نیاز غذایی گیاه گردد.

قدم اول در بررسی وضعیت حاصلخیزی خاکها، تخمین صحیح میزان عنصر قابل جذب گیاه است. از آن جایی که روی (Zn) یکی از عناصر ضروری گیاه بوده و کمبود آن معمولاً در اوایل فصل رشد گیاه مشاهده ‌می‌شود، وضعیت عنصر روی قبل از کشت و تعیین مقدار روی مورد نیاز گیاه بسیار مهم است. بدین منظور از روشهای عصاره‌گیری متفاوتی برای استخراج روی استفاده می‌شود. این روشها براساس استفاده از اسیدهای آلی و معدنی یا کمپلکسهای گوناگون برای عصاره‌گیری و سپس اندازه‌گیری عنصر روی در عصاره استوار است. تعیین این که کدام یک از روشهای عصاره‌گیری بهترین همبستگی را با عکس‌العمل گیاه (غلظت جذب عنصر، عملکرد مطلق و عملکرد نسبی) خواهد داشت، بیشترین به ویژگیهای خاک و همچنین گیاه مربوط است؛ در نتیجه سبب خواهد شد که در شرایط خاکی متفاوت، روشهای مختلفی مورد استفاده قرار گیرد (کشاورز، 1375). در بین عوامل مؤثر بر روی (Zn)

قابل استفادة گیاه، اثر شوری به درستی شناخته نشده است و احتمال دارد تفسیر نتایج تجزیه خاک برای روی قابل جذب گیاه در خاکهای شور و غیر شور، یکسان نباشد (حسینی و کریمیان، 1378). از این رو می‌بایست مرزهای جداگانه‌ای برای تفسیر نتایج تجزیه خاک، مخصوص خاکهای شور پایه گذاری کرد (ملکوتی و نفیسی، 1373). قبلاً در برخی مطالعات نشان داده شده است که در خاکهای شور، مصرف مقادیر بالاتر عنصر روی موجب افزایش تحمل گیاه به شوری و عملکرد آن می‌شود. در این ارتباط سؤالات اساسی زیر مطرح است:

آیا شوری موجب تغییردر نگهداری وتثبیت روی درخاک‌خواهد شد؟ و آیا این موضوع موجب تفاوت در روش استخراج روی از خاک در شرایط شور نسبت به شرایط غیر شور خواهد گردید؟

آیا شوری موجب اختلال در جذب و یا توزیع روی توسط ریشه‌ها شده و در مورد قابلیت استفاده روی تأثیر می‌گذارد؟

تا چه اندازه‌ای نقش تغذیه‌ای روی در بهبود شرایط رشد گیاهان در خاکهای شور مؤثر است؟

قابلیت استفاده روی در شرایط شور

روی از جمله عناصر ضروری و کم مصرف برای گیاهان است که به صورت کاتیون دو ظرفیتی (Zn) جذب می‌شود. این عنصر یا به عنوان بخشی از ساختمان آنزیمهای به کار می‌رود و یا به صورت کوفاکتورهای تنظیم کننده در تعداد زیادی از آنزیمها عمل می‌کند. روی در گیاهان حداقل در ساختمان چهار آنزیم کربنیک آنهیدراز، الکل دهیدروناژ، سوپراکسید دیسموتاز و پلی‌مزار به کار رفته است. این عنصر برای ساخته شدن ایندول استیک اسید از ترپتوفان ضروری می‌باشد. کمبود ) مانع از سنتز پروتئین و متابولیسم کربوهیدراتها نیز می‌شود. همچنین تراوایی غشائ پلاسمایی در گیاهان مبتلا به کمبود روی، افزایش یافته و منجر به خروج پتاسیم، نیترات و ترکیبات آلی از سلول ریشه می‌گیرد.

مطالعه شکلهای شیمیایی روی در خاک به منظور ارزیابی قابلیت استفاده آن برای گیاه در کشاورزی و برای تغیین میزان تحرک در خاک حائز اهمیت فراوان است. بر این اساس. مقدار عنصر روی کل خاک به اجزاء متمایز زیر تقسیم می‌شود. این جزءها عبارتند از:

1 ـ یونهای آزاد Zn ) ) و کمپلکسهای آلی آن در محلول خاک

2 ـ روی جذب سطحی شده و تبادلی در فاز کلوئیدی خاک

3 ـ کانیهای ثانویه و کمپلکسهای نامحلول در فاز جامد خاک

با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی خاک، قابلیت استفاده از روی متفاوت است. در بین عوامل مؤثر بر روی قابل استفاده گیاه، به طور عمده عواملی چون میزان کل روی، ، مواد آلی، کربنات کلسیم، محلهای جذب، فعالیت میکروبی و رژیم رطوبتی خاک نقش مهمی را ایفا می‌کنند، ولی سایر عوامل نظیر شرایط اقلیمی، شوری و اثرات متقابل روی و سایر عناصر کم مصرف و پر مصرف نیز مهم هستند. با این وجود، مطالعات اندکی در رابطه با اثر شوری خاک بر تغذیه گیاهان از جهت عنصر کم مصرف روی انجام شده است. در این ارتباط اثر سمی بور عموماً شناخته شده است ولی رفتار آهن )، منگنز ) و روی Zn) ) در خاکهای شور کاملاً شناخته نشده است. در شرایط شور قابلیت استفاده عناصر غذایی به غلظت و ترکیب نمک بستگی دارد. علاوه بر این، با توجه به واکنش نمک PH) )، قدرت یونی و ضریب فعالیت نمک، اثر شوری بر حلّالیت عناصر غذایی متفاوت است. نمکهایی که هیدورلیز شده و سبب تغییر می‌شوند، می‌توانند تغییرات بیشتری را در این شرایط سبب گردند. فعالیت یونی نمک نیز بر حلّالیت کربناتهای خاک و گچ تأثیر می‌گذارد. این موضوع سبب خواهد شد که تغییراتی در اشکال عناصر غذایی در خاک و قابلیت استفادة آن به وجودآید.

برخی مطالعات نشان داده است که میزان روی قابل استفاده با افزایش شوری (نمک ) زیاد می‌شود. دلیل این موضوع جایگزینی روی Zn) ) قابل تبادل با سدیم Na) ) اعلام شده است. از سوی دیگر طی دو آزمایش جداگانه در خاکهای شور و سدیک، مشاهده شد که حلّالیت عناصر کم مصرف Mn, Cu,Fe,Zn) ) فوق‌العاده کم بوده و کاهش در حلّالیت این عناصر، موجب کمبود آن در گیاهان می‌شود. در این ارتباط، حسینی و کریمیان (1378) طی بررسی خود بر روی اثر شوری در عصار‌ه‌پذیری روی قابل استفاده گیاهی با چهار سطح روی (0 , 10 و 15 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک به صورت Zn- EDTA) ) و پنج سطح شوری (0 , 3/4 6 و 9/7 میلی‌گرم کلرید سدیم در هر کیلو‌گرم خاک) به سه روش عصاره‌گیری به این نتیجه رسیدند که افزایش میزان شوری خاک موجب عصاره‌پذیری بیشتر روی بومی خاک می‌گردد. ولی عصاره‌پذیری روی مصرفی با افزایش شوری خاک کاهش می‌یابد. این موضوع به ویژه در عصاره‌گیر محسوس‌تر بود. با این وجود، در شرایط شور جذب عناصر غذایی به دلیل کاهش حجم ریشه و خاصیت آنتاگونیسمی بین عناصر غذایی و یونهای سمی کاهش می‌یابد. در این رابطه و همکاران (2001) اعلام نمودند که با افزایش شوری، نسبت اندام هوایی به ریشه افزایش یافته و حجم ریشه کاهش می‌یابد. علاوه بر این، آنها کاهش جذب عناصر کم مصرف را در شرایط شور، ناشی از جذب بیشتر عناصری چون Ca,Na,Mg دانسته‌اند. شوری موجب تغییرات ساختمانی در ساقه، ریشه و برگ و گیاهان نیز می‌شود؛ به طوری که گیاهان تحت تنش شوری، دسته‌های آوندی کمتر و با قطر کوچکتری دارند، ولی در مقابل دارای سلولهای پارانشیمی بیشتری هستند. بر این اساس نشان داده شده که مصرف روی در غلظتهای بالا می‌تواند ریشه را (به واسطة افزایش سطح جذب آن) در شرایط شور بهبود بخشیده و تشکیل آوند چوبی را در مقایسه با گیاهان بدون مصرف روی زیاد کند ( , 1997 ( . غلظتهای بالاتر روی Zn) )

نقش مهمی در افزایش سطح جذب به واسطة طویل شدن ریشه و همچنین تسهیل انتقال آب و عناصر غذایی در گیاه به دلیل افزایش قطر و تعداد آوندها خواهد داشت.

عکس العمل گیاه به روی در شرایط شور

بررسیها نشان می‌دهد که اثر متقابل مثبتی بین شوری خاک و مصرف روی در افزایش عملکرد گیاهان وجود دارد. در آزمایشی محققین نشان دادند که مصرف روی، سبب رشد و نمو گیاه گوجه فرنگی در سطوح بالای شوری می‌شود، ولی در خاک غیر‌شور، این گیاه هیچ عکس‌العملی به روی نشان نمی‌دهد. این وضعیت در خاکی رخ داد که مقادیر مناسبی از روی به طور طبیعی وجود داشت. در همین ارتباط اعلام شده است که مصرف روی حداکثر تا 10 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک، موجب کاهش غلظت سدیم و افزایش غلظت پتاسیم در رقمهای حساس به شوری برنج می‌شود. ولی در مورد غلظت سدیم و پتاسیم در ارقام مقاوم به شوری، تأثیری ندارد. از این رو به نظر می‌رسد با توجه به مقاومت گیاهان به شوری، تأثیر‌پذیری آنها در اثر استفاده از روی نیز متفاوت است. برای مثال، گزارش شده است که بین سه گونة زراعی جو، چاودار و ذرت (با حساسیتهای مختلف به شوری)، بیشترین جذب نسبی روی ) در شرایط شور از جو به دست آمد که متحمل‌ترین گونه به شوری بود و بعد از آن، به ترتیب چاودار و ذرت قرار گرفتند. البته در جو نیز جذب نسبی روی ) حدود 20 درصد کاهش داشت. در مورد آهن Fe) ) نیز وضع به همین صورت بود. ولی جالب این که جذب دو عنصر کم مصرف منگنز Mn) ) و مس Cu) ) توسط جو در شرایط شور تغییری نیافت و شوری مانع جذب این عنصر نشد. به عبارت دیگر در گونه‌ گیاهی متحمل به شوری (جو) جذب منگنز و مس تفاوتی با جذب آنها در شرایط غیر شور نداشت (ملکوتی و همکاران، 1382). در آزمایش دیگری نیز نشان داده شد که در شرایط شور، مصرف عنصر روی، عملکرد اندام هوایی سویا را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. دردی‌پور و همکاران (1380) همچنین نشان دادند که مصرف پتاسیم و روی بر مبنای آزمون خاک موجب افزایش عملکرد جو می‌شود. خوشگفتارمنش و همکاران (1380) دریافتند که در خاکهای شور مصرف سولفات روی موجب افزایش تحمل گیاه گندم به شوری و در نتیجه افزایش عملکرد آن می‌گردد. آنها اعلام کردند که در خاکهای شور بازده کودهای حاوی املاح پایین بوده و باید با مصرف مقدار بیشتری کود سولفات روی (تا حد 240 کیلوگرم در هکتار) عملکرد گیاه را افزایش داد.

بر همکنش مثبت پتاسیم و روی در مقابله با شوری

گیاهان حساس به شوری نسبت به مصرف پتاسیم عکس‌العمل مناسب‌تری نشان می‌دهند. با افزایش نسبت پتاسیم به سدیم K/Na) ) در محلول خاک، تحمل گیاه به شوری افزایش می‌یابد. شواهد نشان می‌دهد که تحت شرایط شور، علائم کمبود پتاسیم با وجود بالا بودن غلظت آن در برگهای گندم، همچنان وجود دارد، چون مقداری از پتاسیم جذب شده برای خنثی کردن بار الکتریکی کلر ذخیره شده در واکوئلها تجمع یافته و کمکی به واکنشهای حیاتی نمی‌کند. از این رو در این شرایط با افزایش مقدار مصرف سولفات پتاسیم، می‌توان علاوه بر رفع علائم کمبود، اثرات مسمومیت شوری را نیز کاهش داده و عملکرد را افزایش داد (مهاجر میلانی و همکاران 1378؛ درودی و سیادت، 1378). با افزایش غلظت پتاسیم در محلول خاک، تحمل گیاهان به تنش شوری زیاد می‌شود. این در حالی است که وقتی میزان آب قابل دسترسی گیاه کم ‌باشد، افزایش پتاسیم حتی در شوریهای بالا (15 دسی‌زیمنس بر متر) باعث بیشتر شدن تحمل می‌شود. مصرف سولفات پتاسیم در شرایط شور موجب کاهش اثرات سوء تجمع سدیم و کلر در برگهای گندم شده و در نهایت عملکرد را افزایش می‌دهد. همچنین حد بحرانی پتاسیم برای محصولات زراعی مقاوم به شوری مانند پنبه در شرایط شور (250 میلی‌گرم در کیلوگرم) بیش از شرایط غیر‌شور (210 میلی‌گرم در کیلوگرم) است و برای گیاهان نیمه متحمل و یا حساس به شوری، این اختلاف بیشتر خواهد بود. با افزایش غلظت پتاسیم و روی در شرایط شور، پراکنش و طول ریشه‌ها زیاد می‌شود که در نتیجة آن، سطح جذب عناصر غذایی افزایش می‌یابد. همچنین مصرف سولفات روی در این شرایط تشکیل آوندهای چوبی را در گیاهان تحت تنش شوری در مقایسه با گیاهان بدون مصرف آن بهبود داده و از تخریب آن جلوگیری می‌کند. از آن جایی که کلر در رقابت بانیترات خاک، جذب ازت را مختل می‌نماید و از سوی دیگر با مصرف پتاسیم، بازیافت ازت افزایش می‌یابد، به طوری که به ازاء افزایش هر واحد شوری (بیش از آستانه کاهش گندم) حدود 25 کیلوگرم اوره و 20 کیلوگرم سولفات پتاسیم و 5 کیلوگرم سولفات روی در هر هکتار بیش از مقدار کود توصیه شده در شرایط غیر شور پیشنهاد می‌شود (ملکوتی و همکاران، 1381).

پیشنهادها (چه باید کرد؟)

در اراضی شور به دلایل متعددی از جمله بالا بودن خاک، کمبود مواد آلی، درصد بالای کربنات کلسیم و بی‌کربنات کلسیم، تنشهای خشکی و شوری، کیفیت پایین آبهای آبیاری و مهم‌تر از همه غلظت بسیار اندک روی قابل استفاده، بازده کودهای حاوی روی بسیار پایین است. بنابراین احتمالاً مصرف سولفات روی در مقادیر کم نقش مؤثری در افزایش عملکرد گندم نخواهد داشت. تحقیقات بیشتر در این زمینه همچنان ادامه دارد. به طور کلی مصرف سولفات روی در اراضی شور در شرایطی که شوری در حد کم تا متوسط باشد (با توجه به تحمل گیاه) بازده عملکرد خوبی را به همراه خواهد داشت.

کمبود عناصرکم مصرف به ویژه روی در محصولات کشاورزی در کشورهای خاورمیانه از جمله ایران و کشورهایی pH ( که غذای اصلی مردم را نان و برنج تشکیل می دهد به دلایل متعدد از جمله آهکی بودن خاک های کشاورزی بالای خاک ) ، وجود یون بی کربنات در آبهای آبیاری، افت کیفیت آب آبیاری به علت افزایش شوری ناشی از تشدیدخشکسالی های پی در پی، کمی مواد آلی در خاک های زراعی، مصرف نامتعادل کود به ویژه مصرف بی رویه و فراوان کودهای فسفاتی و ازتی و عدم رواج مصرف کودهای محتوی ریز مغذی به ویژه سولفات روی عمومیت دارد ، اطلاعات موجود دربارة تاثیر عناصر کم مصرف بر مقدار محصول در خاک های شور بسیار اندک است . اما به هر حال از معدود پژوهش های انجام شده چنین دریافت می شود که با افزایش شوری خاک، مقدار عناصر کم نیاز در گیاه کاهش می یابد . در پژوهشی مشخص شده است که با افزایش شوری خاک، مقدار آهن و مس موجود در ذرت و جو کاهش ولی غلظت منگنز افزایش یافت تأثیرات تعامل شوری و سطوح عناصر پر مصرف بر روی رشد و توزیع عناصر کم مصرف در گندم توسط هو و شمیدهالتر (2001) بررسی شد، و نشان داد که رشد گندم با افزایش سطح عناصر پر مصرف و در شرایط حاصلخیزی کم و سطح شوری مورد نظر افزایش یافت خوشگفتار منش و همکاران (2002) نشان دادند که شوری القا شده توسط NaCl منجر به کاهش ماده خشک ساقه گندم شد، به ویژه در تیمار بدون ZnSO4 ، کاربرد کود حاوی روی تأثیر مثبتی روی مقاومت به شوری گیاهان داشت و منجر به افزایش ماده خشک ساقه گندم شد لذا مطالعه اثرات شوری خاک و مصرف کود روی بر جذب روی و عملکرد در کندم هدف این تحقیق بود

روی (Zn) یکی از عناصر ضروری برای رشد و نمو گیاهان است و کاهش آن یکی از شایع ترین موارد کمبود ریزمغذی ها در گیاهان می باشد.کمبود روی بر فرآیند های فیزیولوژیکی متعددی در گیاه از جمله متابولیسم پروتئین ها و آنزیم ها، بیان ژن، تمامیت ساختمانی و عملکردی غشاهای زیستی، متابولیسم کربن فتوسنتزی و متابولیسم اکسین اثر گذارده و باعث اختلال در آنها می گردد. از سوی دیگر، تنش شوری تاثیر اجتناب ناپذیری بر روند تولید محصولات زراعی، چه از طریق صرفه اقتصادی و چه از نظر ظرفیت معیشتی کشاورزان در سطح جهانی دارد. با توجه به این که مزارع برنج در بعضی مناطق شمال کشور به دلیل پیشروی آب دریای خزر به سمت شور شدن پیش می رود، بررسی اثرات این تنش که اثر اکسیداسیونی بر روی فعالیت های حیاتی سلول دارد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بررسی ها نشان داده است که در خاک های شور، مصرف مقادیر بالاتر عنصر روی موجب افزایش تحمل گیاه به شوری و بهبود عملکرد آن می شود و اثر متقابل مثبتی بین شوری خاک و مصرف روی در افزایش عملکرد گیاهان وجود دارد. در ابتدا یک آزمایش آبکشت برای تعیین کارایی روی در ارقام ایرانی انجام گردید. ارقام پوکالی، IR9764 و IR9884 به عنوان رقم کارا و رقم IR26 به عنوان رقم ناکارا از IRRI (فیلیپین) تهیه و به عنوان شاهد استفاده شدند. ارقام محلی هاشمی و دمسیاه و ارقام اصلاح شده شفق و کادوس، براساس صفات مورفولوژیک گیاهچه های برنج و مقدار تجمع اسیدهای آلی مالات و سیترات در ریشه ها، برای کارایی روی غربال شدند. نتایج بررسی صفات مورفولوژیک نشان داد که ارقام هاشمی، دمسیاه و کادوس از نظر صفات طول ریشه، تعداد ریشه، وزن تر و خشک ریشه و وزن تر و خشک اندام هوایی مشابه رقم ناکارا (IR26) و رقم شفق مشابه ارقام کارا به روی رفتار نمودند. تیمار بی کربنات به عنوان عامل کمبود روی در محیط کشت به طور قابل توجهی تجمع مالات و سیترات را در ریشه های هر دو رقم کارا و ناکارا افزایش داد، اما این افزایش در ارقام ناکارا نسبت به ارقام کارا بیشتر بود. بر اساس نتایج به دست آمده در بخش آبکشت رقم شفق به عنوان کارا و ارقام هاشمی، دمسیاه و کادوس به عنوان ارقام ناکارا تعیین شدند. در ادامه برای بررسی اثر عنصر روی بر میزان مقاومت به شوری ارقام برنج، یک آزمایش گلدانی در شرایط گلخانه و در سال زراعی 1383 انجام شد. در این آزمایش تیمار شوری در دو سطح صفر و 6 دسی زیمنس بر متر در مرحله پنجه دهی و تیمار روی در سه سطح صفر، 10 و 20 میلی گرم بر کیلوگرم خاک بر روی هشت رقم برنج در گلدان های پلاستیکی با چهار تکرار به صورت یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک کامل تصادفی اعمال شدند. نتایج اثر سطوح مختلف روی بر فعالیت آنزیمی و مقدار روی در مرحله پنجه دهی قبل از اعمال تیمار شوری نشان داد که از نظر میزان فعالیت چهار آنزیم SOD، APX، CAT و POD در ارقام برنج تفاوت معنی داری با احتمال 1 درصد وجود داشت. اما ارقام از نظر میزان روی در گیاهچه های برنج تفاوت معنی داری نداشتند. نتایج اثر سطوح مختلف روی و تیمار شوری بر فعالیت آنزیمی، مقدار روی و پرولین در مرحله آبستنی نشان داد که بین ارقام مورد مطالعه از نظر کلیه آنزیم های مذکور، مقدار روی و نیز میزان اسید آمینه پرولین اختلاف معنی داری در سطح احتمال 1 درصد وجود داشت. بررسی مقدار فعالیت آنزیم ها در مرحله آبستنی نشان داد که تیمار شوری فعالیت آنزیم های SOD و APX رادر سطح صفر روی در ارقام کارا (پوکالی، IR9764، IR9884 و شفق) افزایش و در ارقام ناکارا (IR26، هاشمی، دمسیاه و کادوس) کاهش داد که نشان دهنده افزایش مقاومت به شوری در ارقام کارا است. اعمال روی در محیط کشت باعث افزایش فعالیت آنزیم های SOD و APX در ارقام ناکارا گردید. میزان فعالیت CAT بر اثر تیمار شوری در همه ارقام کاهش یافت، اما میزان کاهش آن در ارقام ناکارا به مراتب بیشتر از ارقام کارا بود. میزان فعالیت POD نیز در همه ارقام بر اثر تیمار شوری افزایش یافت، اما میزان افزایش آن در ارقام کارا کمتر بود. اندازه گیری مقدار روی در ارقام برنج در این مرحله نشان داد که تیمار شوری باعث کاهش معنی دار روی در ارقام ناکارا (هاشمی، دمسیاه و کادوس) و افزایش مقدار روی در ارقام کارا (شفق، IR9764 و IR9884 ) در تمامی سطوح روی گردید. نتایج نشان داد که مقدار پرولین در ارقام برنج تحت تیمار شوری و در تمام سطوح روی افزایش یافت، اما میزان افزایش آن در ارقام کارا به مراتب کمتر از ارقام ناکارا بود. ازآن جائیکه در برنج افزایش پرولین در اثر تنش شوری نشان دهنده خسارت به گیاه است تا مکانیسمی برای مقابله با آن، در نتیجه ارقام کارا نسبت به ارقام ناکارا به تنش شوری مقاوم تر بودند. نتایج اثر سطوح مختلف روی و تیمار شوری بر صفات زراعی گیاهان برنج و مقدار روی انباشته شده در دانه نشان داد که بین ارقام مورد آزمایش برای کلیه صفات به جز تعداد پانیکول اختلاف معنی دار وجود داشت و اعمال تیمار روی سبب افزایش صفات زراعی در تمام ارقام گردید. تیمار شوری در ارقام کارا نسبت به ارقام ناکارا سبب کاهش کمتر صفات زراعی گردید. اندازه گیری مقدار روی دانه های ارقام برنج نشان داد که تیمار شوری مقدار روی را در همه سطوح روی کاهش داد و ارقام کارا و ناکارا از این نظر تفاوتی نداشتند، که نشان می دهد اندازه گیری مقدار روی در دانه شاخص مناسبی برای تعیین کارایی روی در ارقام برنج نیست. نتایج بررسی کلیه خصوصیات مورد مطالعه نشان داد که ارقام کارا با داشتن سیستم دفاعی اکسیداتیو بهتر مانند آنزیم های زداینده رادیکال های آزاد از تحمل بیشتری در مقابل تنش شوری برخوردارند.