مواد مورد نیاز گیاه در خاک

خاک (به انگلیسی: Soil) مخلوطی از مواد معدنی، مواد آلی، گازها، مایعات و ارگانیسم‌ها است که در کنار هم حیات را امکان‌پذیر کرده‌اند.

عمده مواد تشکیل دهنده خاک

خاک می‌تواند به صورت یک مخزن شیمیایی در سطح زمین درنظرگرفته شود که از برهم کنش‌های چهارمخزن شیمیایی بزرگ تشکیل شده و به وسیله انرژی خورشیدی قدرت لازم را اخذ می‌نماید، خاک از زمانی که زندگی بر روی کره زمین شروع شده از گیاهان و حیوانات حمایت نموده‌است. خاک از سه حالت فیزیکی ماده یعنی جامد، مایع و گاز تشکیل شده‌است. تقریباً نصف حجم خاک بخش جامد، و نصف دیگر از آب و هوا تشکیل شده است.

نیتروژن

نقش های نیتروژن در گیاه: در ساختمان پروتئین و نوکلئیک اسید، در ساختمان کلروپلاست، تحریک رشد رویشی، سرعت بلوغ گیاه، کاهش رطوبت دانه ذرت

نیتروژن عنصری متحرک (Mobile) در گیاه بوده و نشانه‌های کمبود آن ابتدا در برگ‌های پیر ظاهر می‌شود؛ یعنی با کمبود نیتروژن، پروتئین در بافت های پیرتر (برگ‌های پایینی) تجزیه شده و نیتروژن آن به بافت‌های مریستمی و برگ‌های جوان منتقل و استفاده می‌شود. بنابراین کمبود نیتروژن ابتدا در برگ‌های پیر و با ادامه کمبود، تمام گیاه زرد می‌شود.

نیترات معمولاً به مقدار زیاد توسط گیاه جذب شده و در شرایط پ هاش کم، جذب آن افزایش می‌یابد.

شکل آمونیمی منبع ترجیحی نیتروژن برای گیاه است چرا که سبب صرفه جویی در مصرف انرژی توسط گیاه می‌شود.

در گیاه جهت احیای نیترات به آمونیم جهت تشکیل پروتئین نیاز به دو ملکول آنزیم نیترات رداکتاز به ازای هر یون نیترات می‌باشد. بنابراین گیاهان تغذیه شده با آمونیم معمولا دارای کربوهیدرات و پروتئین بیشتری می باشند.

جذب آمونیم توسط گیاه با کاهش جذب کاتیون هایی مثل کلسیم، منیزیم و پتاسیم و افزایش جذب آنیون هایی مثل فسفات، سولفات و کلر همراه است.

در گیاهان بیشترین کمبودی که وجود دارد مربوط به عنصر نیتروژن (یا کود ازت) می‌باشد.

زمانی که ما از کودهای شیمیایی ازته استفاده می‌کنیم مقدار زیادی نیترات و آمونیوم در خاک تجمع پیدا میکند (با گذشت زمان آمونیوم در طی فرایند هایی تبدیل به نیترات می‌شود) که فقط بخش کمی از آن جذب گیاه می‌شود و بخش اعظم آن از خاک شسته شده و وارد منابع آبی می‌شود.

به پروردگی، یک پدیده زیست محیطی می باشد که نیترات یکی از فاکتورهای بوجود آورنده آن می‌باشد و همچنین نیترات باعث ایجاد بیماری مت هموگلوبینمیا در انسان می‌شود.

راه حل، استفاده از کود های آلی (انواع کود دامی،کمپوست، ورمی کمپوست و بیوچار) که به آرامی تجزیه شده و در مواقع نیاز گیاه عناصر را ارائه می‌کنند و با این کار باعث حفظ عناصراز آبشویی می‌شوند، می‌باشد.

فسفر

فسفر یکی از عناصر ضروری پرمصرف می باشد و بعد از نیتروژن مهمترین عنصر در تولید محصول است. فسفر در خاک در دو فاز محلول و جامد وجود دارد. فسفر جامد خود نیز به دو صورت معدنی و آلی وجود دارد. غلظت فسفر محلول بسیار ناچیز بوده به همین دلیل ما عملا آبشویی فسفر نداریم مگر در خاک‌های شنی یا آلی با بارندگی و آب کافی.

بیشترین جذب فسفر در PH 6.5 می باشد.

فسفر در خاک های آهکی توسط کلسیم و در خاک های اسیدی توسط اکسید های آهن و آلومینیوم تثبیت می‌شود.

جذب فسفر به مقدار کافی در اوایل دوره رشد گیاه، اهمیت بسیاری دارد. در صورت کمبود فسفر فرایند تبدیل قند به نشاسته در گیاه رخ نمی‌دهد و درنتیجه منجر به تولید آنتوسیانین در گیاه و ارغوانی رنگ شدن برگ ها می‌شود.

فسفر در تمام سلول‌های بدن وجود دارد و برای کارکرد صحیح آن در بدن، وجود آن لازم است و همچنین در ویتامین D و تمام واکنش‌های شیمیایی و فیزیولوژیکی بدن دخالت دارد و در ساختمان طبیعی استخوان و دندان‌ها وجود دارد.

نقش فسفر درگیاه:

• تقسیم سلولی و پیدایش هسته و انتقال صفات موروثی
• رشد و توسعه ریشه، تشکیل چربی و آلبومین
• افزایش کیفیت محصول
• انتقال انرژی در گیاهان توسط ATP

مواد تشکیل دهنده خاک

پتاسیم

پتاسیم سومین عنصر از عناصر غدایی ضروری پرمصرف می باشد و بعد از نیتروژن بیشترین میزان جذب توسط گیاه را دارد. پتاسیم بر خلاف فسفر در اکثر خاک ها به مقدار نسبتا زیاد وجود دارد. زیرا بسیاری از کانی های خاک، دارای پتاسیم در ساختار خود می‌باشند و قادر هستند آن را آزاد کنند.

اشکال پتاسیم در خاک:

1. محلول
2. تبادلی
3. غیر تبادلی
4. ساختمانی

پتاسیم بر خلاف نیتروژن و فسفر که جزء لاینفک گیاه مانند پروتوپلاسم، چربی ها، و سلولز می باشند و نقش ساختمانی دارند، بیشتر نقش سبب سازی (کاتالیزوری) داشه و در اعمال فیزیولوژیک گیاه نقش دارند .

PH خاک تاثیر چندانی بر قابلیت استفاده پتاسیم ندارد. ظهور علایم کمبود پتاسیم ابتدا به صورت سوختگی (نکروزه شدن) برگ های پیر به صورت لکه هایی در امتداد طولی برگ خودنمایی می‌نماید.

غلظت زیاد پتاسیم در گیاه دارای اثرات مثبت و منفی می باشد:

اثرات مثبت: کاهش تنش های زنده و غیرزنده، بهبود کیفیت محصول، افزایش کارایی آب، مقاومت به تنش خشکی، افزایش مقاومت به سرمازدگی، آفات و بیماریها.

اثرات منفی: دخالت احتمالی در جذب و یا میزان فراهمی فیزیولوژیکی منیزیم و کلسیم شناخته می‌شود.

بنابرین مصرف پتاسیم میبایست تا حد بهینه باشد.

نقش های پتاسیم

• سوخت و ساز ازت و ساخت پروتئین
• سوخت و ساز کربوهیدراتها
• فعال کردن آنزیم های مختلف
• تنظیم کار روزنه ها و روابط آبی گیاه
• خنثی کردن اسیدهای آلی
• تسریع رشد بافت های زاینده

کلسیم

کلسیم یکی دیگر از عناصر غدایی ضروری پرمصرف برای گیاهان می باشد. کلسیم در کانی هایی مانند دولومیت، کلسیت، آپاتیت، فلدسپارهای کلسیمی و آمفیبول‌ها وجود دارد و بر اثر هوادیدگی از این کانی‌ها آزاد شده و در خاک در اختیار گیاهان قرار می‌گیرد.

کلسیم یکی از عناصری است که باعث افزایش PH خاک شده و همچنین یکی از عواملی است که در ساخت خاکدانه ها نقش دارد. با افزایش بیش از حد غلظت کلسیم در خاک ممکن است یک لایه سخت کلسیمی ایجاد شود که مانع نفوذ ریشه درختان شود که این امر موجب کاهش رشد می‌شود.

کلسیم با عناصری مانند سدیم، منیزیم، پتاسیم، آمونیوم، آهن و آلومینیوم درجذب توسط گیاه رقابت دارد. درخاک های آهکی کلسیم اضافی موجود در خاک با سایر عناصر مانند فسفر واکنش داده و باعث کاهش فراهمی فسفر در این نوع خاک‌ها می‌گردد. کلسیم از عناصری می باشد که در خاک های سدیمی برای اصلاح خاک استفاده می شود.

نقش کلسیم: کلسیم در حیات گیاهان بسیار مهم و مؤثر می‌باشد غشای سلولی را پایدار می نماید؛ در ساختمان دیواره سلولی شرکت می‌نماید؛ بر روی آنزیمها تأثیرگذار می‌باشد و درفرایند هورمونی دخالت دارد و در مقاومت بافت به آلودگیهای قارچی و رسیدن میوه‌ها اهمیت دارد.

عمده علایم کمبود در شرایط خاکهای خنثی و اسیدی با مقدار کلسیم پایین بروز می‌کند.

علائم کمبود: مهمترین نشانه در بین گیاهان از بین رفتن نقاط رشد انتهایی در جوانه ها و نوک ریشه‌ها است. برگها در گیاهان یکساله مثل ذرت در هنگام ظهور بدشکل می‌شود و برگ‌های جدید زرد می‌گردند. سیاه شدگی مغز کلم بروکلی و کلم‌ها، سوختگی نوک کاهو و کلم، کج شدن خیار و پوسیدگی گلگاه هندوانه و ظهور لکه تلخ در سیب و نرم شدگی بافت گیلاس و گلابی از علایم کمبود کلسیم در میوه‌ها می‌باشد.

کلسیم فراوانترین کاتیون بدن می‌باشد. حدود 99 درصد کلسیم بدن در پوشش سخت استخوان و دندان قرار داشته و بقیه آن در بافت‌های نرم و مایعات خارج سلولی انتشار یافته است. در سلامت عروق قلب مؤثر است، انقباض عضلانی را تحریک می‌کند و در تنظیم و تحریک پذیری عصبی و عضلانی بدن مؤثر است.

منیزیم

منیزیم دیگر عنصر ضروری پرمصرف می باشد که همراه با بعضی از عناصر دیگر باعث قلیایی شدن خاک می شود.

منیزیم و کلسیم را عناصر آهکی می‌نامند. منیزیم عنصریی پویا بوده و می‌تواند از بافت های مسن تر به بافت‌های جوان منتقل شود. مقدار آن در خاک‌های درشت بافت مناطق مرطوب تا 61 درصد و در خاک‌های ریز بافت مناطق خشک و نیمه خشک تا 3 درصد حاصل از مواد مادری دارای منیزیم بالا متغیر است. در نواحی نیمه خشک تحت شرایط شوری، منیزیم خاک ممکن است به صورت نمک‌های حل پذیر مانند سولفات منیزیم و یا کلرید منیزیم همراه با سایر نمک‌های محلول وجود داشته باشد.

در اثر تجزیه و هوادیدگی کانی‌های حاوی منیزیم در خاک، کاتیون منیزیم را آزاد می‌کند. منیزیم در کانی‌های ثانویه رس به آهستگی قابل استفاده بوده و می‌تواند به وسیله آبشویی و یا ریشه گیاهان خارج شود. افزایش سطوح پتاسیم در خاک یا محلول، منجر به کاهش جذب منیزیم و کلسیم می‌شود. غالباً منیزیم بیش از کلسیم تحت تاثیر قرار می‌گیرد. میزان جذب آن به وسیله کاتیون‌های دیگر مانند پتاسیم، آمونیم، pH پایین به شدت کاهش می‌یابد.

نقشهای منیزیم: ساختن کلروفیل و مهار pH سلول، ساختن پروتئین، فعال شدن آنزیم و جابهجایی انرژی

منیزیم کافی باعث افزایش طول عمر قسمت‌های سبز گیاه می‌شود، در پر شدن دانه و افزایش وزن هزار دانه نقش دارد.

کمبود: بسته به تعادل کلسیم به منیزیم در میوه باعث لکه تلخ می‌شود، در برگ غلات ابتدا نقاط سبز تیره کاملاً در زمینه زرد روشن برگ، مشخص می‌شود، ولی در مراحل شدید کمبود، برگ‌ها بیشتر زرد شده و روی آن‌ها لکه های نواری ظاهر و سوختگی مخصوصاً در نوک برگ اتفاق می‌افتد.

منیزیم برای سوخت و ساز کلسیم، پتاسیم و ویتامین C ضروری است. این ماده دربدن انسان به عنوان یک ماده معدنی ضد استرس شناخته شده و در مبارزه با افسردگی، کاهش تب و به عنوان ملین از آن استفاده می‌شود . منیزیم با ایجاد سیستم رگهای خونی و قلب سالم، در جلوگیری از حمله قلبی مؤثر است. منیزیم دندان‌ها را سالم نگه داشته و از رسوب کلسیم در کلیه و کیسه صفرا جلوگیری می‌نماید.

گوگرد

یکی از شانزده عنصر غذایی که برای رشد و توسعه گیاه نقش اساسی دارد گوگرد می‌باشد که جزء عناصر پرمصرف می‌باشد. از گوگرد به عنوان ترکیب اصلاح کننده برای مبارزه با برخی آفات، فعال نمودن برخی باکتر ی‌ها و یا اسیدی کردن خاک استفاده می‌شود.

به طورکلی گیاهان، هم اندازه فسفر، گوگرد جذب می‌کنند و در دانه های روغنی میزان جذب گوگرد بیش از فسفر می‌باشد. گیاهان بیشتر گوگرد را به شکل سولفات از طریق ریشه‌ها و به مقدار کمی به صورت SO₂ از طریق اتمسفر جذب می‌کنند.

ظهور علایم کمبود گوگرد ابتدا به صورت زرد شدن برگ های جوان خودنمایی می‌نماید.

گوگرد سبب افزایش پروتئین حبوبات و گیاهان علوفه‌ای، افزایش میزان نشاسته غده‌ها، افزایش بازیافت شکر از نیشکر و جلوگیری از تجمع نیترات در گیاه می‌شود. وقتی خاکی کمبود گوگرد داشته و به آن توجه نشود، گیاهان به حداکثر تولید نخواهند رسید، حتی اگر بقیه عناصر غذایی به حد کافی در خاک وجود داشته باشد.

کمبود گوگرد در گوجه فرنگی سبب افزایش ضخامت دیواره سلولی بویژه در فیبر و آوند چوب سلول‌های کلانشیم و در توتون سبب کاهش قطر ساقه می‌شود. کمبود گوگرد موجب تجمع نیتروژن غیرپروتئینی در گیاهان می‌شود که اگر این کمبود از طریق افزودن گوگرد بر طرف نشود مصرف گیاه برای حیوانات نشخوارکننده زیان آور خواهد بود. پایین بودن میزان گوگرد سبب ورآمدگی کمتر خمیر نان می‌شود که عامل منفی در کیفیت نان به عمل آمده، خواهد بود.

بعضی از دلایل اصلی کمبود گوگرد در خاکها بدین شرح است:

توجه به نیتروژن، فسفر و پتاسیم و عدم توجه به گوگرد

برداشت مقدار زیادی گوگرد توسط محصولات کشاورزی با عملکرد بالا

اختلاف زیاد بین مقدار گوگرد برداشت شده از خاک با مقدار گوگرد اضافه شده به خاک

تولید کودهای شیمیائی با مقدار کمی گوگرد

برگرداندن مقدار کمی از بقایای گیاهی به زمین

هدر رفتن مقداری از گوگرد توسط آبشویی و فرسایش

مصرف مقدار کمی گوگرد در محصولاتی با نیاز بالا به گوگرد نظیر دانه های روغنی

زیادی مصرف سولفات ممکن است مانع جذب فسفات در گیاهان گردد، از طرفی مصرف زیاد گوگرد در خاک، تشکیل اسید سولفوریک و ترکیب با آهک خاک تبدیل به گچ شده و به طور موضعی موجب افزایش شوری خاک می‌گردد. علایم مسمومیت گوگرد به صورت کلروز بین رگبرگی و سوختگی حاشیه برگ‌ها که تدریجاً به سمت داخل پیشرفت می‌کند.

این عنصر به پوست، رنگ بهتری داده، موها را براق تر کرده و در برابر عفونت‌های میکروبی مقاوم می‌سازد. کرم و پمادهای حاوی گوگرد به طور چشمگیری در بهبود انواع ناراحتی‌های پوستی مؤثر است. همچنین در متعادل نگاه داشتن اکسیژن و کارکرد صحیح مغز، ضروری است و در ترشح صفرا به کبد کمک  می‌کند در تغذیه گوسفند به خصوص برای بهبود کیفیت پشم، نیز کاربرد دارد.

گوگرد و منیزیم خاصیت مسهل را داشته و در جلوگیری از فلج روده مصرف آن تجویز می‌گردد، به همین دلیل است که با مصرف زردآلو و قیسی دود داده شده با گوگرد که محتوی منیزیم نیز هستند، سیستم گوارشی انسان بهتر عمل می‌کند.

منبع: ملکوتی،م.ج وکشاورز،پ،کتاب روش جامع توصیه بهینه کود برای کشاورزی پایدار،چاپ هفتم
گرد آورنده: احمد چراغله – مریم برفی پور