عناصرکم مصرف
عنصر غذایی کم مصرف عنصری است که گیاهان برای کامل کردن چرخه حیات خود به آن نیازمندند، اما مقدار نیاز آنها به این عنصر بسیار کم میباشد. هشت عنصر کم مصرف بُر (B)، کلر(Cl)، مس (Cu)، آهن (Fe)، منگنز (Mn)، مولیبدن (Mo)، نیکل (Ni) و روی (Zn)، برای رشد گیاهان عالی ضروری میباشند. در گذشته، غالباً این عناصر را عناصر ناچیز یا عناصر فرعی مینامیدند، اما برای بحث در مورد نقشی که آنها در رشد گیاه دارند عنصر کم مصرف، اصطلاح مناسبتری میباشد. از نظر مقدار عناصر غذایی کم مصرف موجود در خاک، بین عناصر و خاکهای مختلف تفاوت بسیار وجود دارد. برای مثال، آهن نهتنها فراوانترین عنصر غذایی کم مصرف است، بلکه یکی از فراوانترین عناصر موجود در خاک نیز میباشد، درحالیکه، مولیبدن یک عنصر بسیار کمیاب میباشد. آهن حتی در خاکهایی که به مقدار فراوان وجود دارد میتواند برای گیاه غیر قابل جذب باشد، زیرا این عنصر، ترکیبات بسیـار نامحلولی تشکیل میدهد. ویژگیهای خاک، مانند پیاچ و میزان تهویه، بر قابلیت جذب عناصر غذایی کم مصرف تأثیر زیادی دارند.
کانیهای موجود در سنگهای گوناگون که توسط خاک به ارث برده میشوند، منابع اولیه عناصر غذایی کم مصرف، به غیر از کلر، میباشند. عنصر بُر در برخی از کانیهای سیلیکاته وجود دارد اما مقدار آن بسیار کمتر از آهن و منگنز است. عناصر مس، مولیبدن و روی نیز ممکن است بر اثر جانشینی همشکل در فضاهای هشت وجهی موجود در کانیهای سیلیکاتی، به مقدار بسیار کمی وجود داشته باشند، اما این عناصر در کانیهای سولفیدی، فراوانی بیشتری دارند. در خاکهای نواحی خشک که حاوی نمکهای انحلالپذیر می باشند، کلر به فراوانی وجود دارد، اما این عنصر به راحتی از خاکهای نواحی مرطوب آبشــویی میگردد، زیرا نمکهای آن از قابلیت انحلال بسیار بالایی در آب برخوردارند. مقدار نیاز گیاهان به کلر آنقدر کم است که مقدار بسیار کم کلر گازی موجود در جو، برای جلوگیری از به وجود آمدن کمبودها کفایت میکند. جو میتواند منبع مهمی از برخی عناصر غذایی کم مصرف و همچنین بسیاری از عناصر دیگر باشد. در سالهای گذشته، به دلیل ناخالصیهای موجود در کودهای شیمیایی، عناصر کم مصرف همراه با آنها به خاک افزوده میشدند. مقدار این ناخالصیها در حال کاهش میباشد زیرا اکنون تولیدکنندگان و خریداران، کودهایی را میپسندند که دارای درصد بالاتری از عناصر اصلی باشند.
اهمیت عناصر غذایی کم مصرف
عناصر غذایی کم مصرف نقش مؤثری در رشد گیاه دارند. هر گیاه، به مقدار بسیار کمی از هر عنصر غذایی کم مصرف نیاز دارد، اما وجود همین مقدار بسیار کم، برای رشد آن ضروری میباشد. عناصر غذایی کم مصرف، در سیستمهای آنزیمی گیاهان ایفای نقش مینمایند. عناصری همچون بُر و مولیبدن که تولید آنیون میکنند، بخشی از ساختمان مولکول آنزیم ها میباشند. مقدار بسیار کمی از چنین عناصری، جهت ساخت آنزیم برای کاتالیز یک فرآیند ضروری در گیاه، کافی میباشد. به احتمال زیاد، عناصری مانند مس، آهن، منگنز، نیکل و روی که کاتیون هستند، به عنوان کوآنزیمهایی بهکار میروند که یک آنزیم را فعال میسازند اما بخش کوچکی از مولکول را تشکیل میدهند. فعالیت برخی از عناصر غذایی کم مصرف با تغییر ظرفیت در فرآیندهای اکسیداسیون-احیاء همراه میباشد. جدول ۱ خلاصهای از نقشهای عناصر کم مصرف را نشان میدهد.غلظت عناصر کم مصرف در خاک به ترکیب ژئوشیمیایی مواد مادری خاک، ورود عناصر کم مصرف از طریق فعالیتهای انسانی و خصوصیات جذبی خاک بستگی دارد.
جدول ۱- بخشی از وظایف عناصر کم مصرف درگیاهان.
| عنصر | فعالیت |
| بُر | متابولیسم و انتقال کربوهیدراتها، تنظیم بافتمریستمی، سنتزدیواره سلولی، متابولیسم تنظیمکنند ههای رشد مؤثر در چوب زایی، متابولیسم فنول، تراوایی غشاء، طویل شدن ریشه، ساخت DNA، تشکیل گرده و گرده افشانی. |
| کلر | ایفای نقش به صورت یون کلر درواکنش نوری فتوسنتز، خنثی نمودن بار و تنظیم اسمزی کل گیاه و سلولهای خاص همچون سلولهای محافظ روزنه و تنظیم فعالیت تعدادی از آنزیمها. |
| کبالت | ثابت شده که فقط در تثبیت بیولوژیکی نیتروژن (در ریشههای بقولات) ضروری میباشد، اما در برخی از دیگر خانواده های گیاهی نیز نقشهای مفیدی دارد. |
| مس | جزء اصلی چندین آنزیم، مؤثر در فتوسنتز، تنفس، متابولیسم پروتئین و کربوهیدرات، چوبزایی و تشکیل دانه گرده. |
| آهن | جزء اصلی سیتوکرومها و متالوآنزیم ها، نقشهایی در فتوسنتز، تثبیت بیولوژیکی نیتروژن، متابولیسم نیتروژن و واکنشهای احیاء. |
| منگنز | فوتولیز (تجزیه نوری) آب در کلروپلاست، تنظیم فعالیت آنزیمها و محافظت در مقابل آسیب اکسیداتیو به غشا. |
| مولیبدن | تثبیت نیتروژن، جزء اصلی آنزیمهایی مانند نیترات رداکتاز و سولفیت اکسیداز. |
| نیکل | جزء اصلی آنزیم اوره آز، مشارکت در آسیمیلاسیون نیتروژن و محافظت از نیترات رداکتاز در برابر غیر فعال شدن. |
| روی | جزء اصلی چندین آنزیم،مؤثر در سنتز کربوهیدرات وپروتئین، حفظ تراوایی غشاها، تنظیم سنتز اکسین و تشکیل دانه گرده. |
زمانیکه غلظت کل عناصر کم باشد، مکانیسمهای جذب، عناصر را به شکل غیرقابل دسترس نگهداری میکنند. خاکهای پدزول شنی، پایین‌ترین میانگین غلظت را برای تمام عناصر نشان داده و خاکهای کمبیسول با مقدار رس و سیلت بیشتر، بالاترین میانگین غلظت منگنز و مولیبدن و خاکهای رندزیـنا بیشترین میانگیـن غلظت نیـکل و روی را نشـان میدهند. با این که کاتیونهای فلزی در خاکهای آهکی غنی از مواد آلی و خاکهای کم عمـق، قابلیت دسترسـی کمی دارند، اما میزان کمی از مس و منگنز در خاکهای هیستوسول غنی از مواد آلی و در خاکهای چرنوزوم با پیاچبالا، وجود دارد.
کاربرد کودهای عناصر غذایی کم مصرف
بیشترکودهای عناصر غذایی کم مصرف را میتوان به گروه نمکهای معدنی و کلاتهای آلی تقسیم نمود. نمکهای غیرآلی، معمولاً ارزانترین شکل میباشند. ممکن است برای دستیابی به یک پاسخ سریع، نمکهای انحلالپذیر، به وسیله محلولپاشی برگی مستقیماً بر روی گیاهان استفاده شوند. برای جلوگیری از بروز مشکلات سمیت، لازم است که محلولپاشی برگی در غلظتهای کم صورت گیرد. در صورت فراهمی شرایط خاک میتوان از نمکهای محلول عنصر مورد نظر در خاک استفاده نمود.
عناصر کم مصرف ازعناصر ضروری برای گیاهان هستند. اما غلظت آنها درخاک وگیاه پایین است وکمبود این عناصردرگیاه، مانند عناصر پرمصرف موجب کاهش رشد و عملکرد می شود. عناصر کم مصرف به چهار شکل درخاک وجود دارند:
- کانیهای اولیه وثانویه
- جذب برروی کانیها وسطوح موادآلی
- زیتوده میکروبی وآلی
- محلول
در برخی ازاین عناصر، یک شکل در تأمین عناص ربرای گیاه اهمیت بیشتری نسبت به سایر شکلل ها دارد. آگاهی از ارتباط و پویا ییاین اشکال، برای برطرف نمودن استرس در گیاه رشد یافته در شرایط کمبود عناصر کم مصرف ضروری میباشد.
هرگاه یک یا تعدادی از این عناصر به میزان کافی وجود نداشته باشد،مقدار و کیفیت محصول کاهش خواهد یافت، اما گونههای زراعی و محصولات، از نظر حساسیت به کمبود این عناصر با یکدیگر تفاوت دارند. در بین عناصرذکر شده، کمبود رویدر گیاهان معمولترین کمبود در جهان است که بسیاری از محصولات از قبیل ذرت، برنج و گندم را تحـت تأثــیر قرار میدهد. بُر، دومین عنصری است که کمبود آن بیشتر دیده شده است و گیاهان دو لپهای بیشتر از گیاهان تک لپهای به کمبودآن حساسیت نشان دادهاند. کمبود آهن در برخی از نواحی، به ویژه در نواحی دارای اقلیم مدیترانهای و خاکهای آهکی، اهمیت دارد. کمبود مس در برخی از نقاط جهان مانند اروپا و استرالیا تأثیربسزایی بر روی غلات داشته است. همچنین، کمبود منگنز و مولیبدن، با توجه به نوع منطقه اثرات متفاوتی برروی گیاهان گذاشته است. کمبودهای شدید عناصر کم مصرف در گیاهان با علائم مشخـصی هــمراه میباشند، درحالیکه کمبودهای پنهان، بدون علامت هستند و معمولاً گستردگی بیشتری دارند.
اگرچه، ضروری بودن کبالت برای تثبیت نیتروژن اتمسفری در بقولات مشخص شده است، اما این عنصر، بهعنوان یک عنصر ضروری برای گیاهان عالی در نظر گرفته نشده است.با وجود این، مشخص شده که این عنصر، دارای اثرات مفیدی بر گیاهان متعلق به خانوادههای دیگر مانند گندمیان (به عنوان مثال گندم) میباشد و بهعنوان یک “عنصر سودمند” شناخته میشود. عناصر سیلیسیم، سدیم، سلنیوم، وانادیم و آلومینیوم ازجمله عناصر سودمندی هستند که ضروری بودن آنها هنوز به اثبات نرسیده است. کبالت، مس، کروم، فلوئور، ید، آهن، منگنز، مولیبدن، سلنیوم و روی از جمله عناصر ضروری برای جانوران در نظر گرفته شدهاند وبرای انسان، علاوه براین عناصر، ۷ عنصر دیگر نیز، بهعنوان عناصر ضروری شناخته شدهاند.
برای اینکه یک عنصر کم مصرف برای گیاهان و جانوران ضروری در نظر گرفته شود لازم است که دارای سه شرط زیر باشد:
- فقدان عنصر باعث توقف دررشد و نمو جاندار شود
- اختصاصی بودن فعالیت آن و عدم امکان جایگزینی آن با دیگرعناصر
- اثرمستقیم عنصر بر تغذیه گیاه.
اگرچه محققین بیان کرده اند که اگر عنصری در فعالیتهای متابولیتی نقش داشته باشد، حتی اگر تمام شرایط ذکر شده در بالا را نداشته باشد، میتواند به عنوان عنصری ضروری در نظر گرفته شود.
از نظر ژئوشیمیایی، معمولاً اصطلاح عنصرکم مصرف به عناصری گفته میشود که مقادیرآنها در خاکها و سنگها کمتر از ۱۰۰۰میلیگرم در کیلوگرم باشد و دربیولوژی، این اصطلاح به عناصری که غلظت آنها کمتر از ۱۰۰ میلیگرم در کیلوگرم ماده خشک موجودات زنده باشد، گفته میشود.عناصرپرمصرف کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن که تشکیل دهنده ترکیبات آلی اصلی موجود در گیاهان و جانوران هستند، دارای بالاترین غلظت میباشند. غلظتعناصر نیتروژن و پتاسیم تقریباً مشابه و به میزان ۴/۱ تا ۶/۵ درصد وغلظت عناصرفسفر، کلسیم، منیزیم، سدیم و کلر به میزان ۱/۰ تا ۲/۵ درصد دیده شده است.
تأثیر شرایط خاک بر قابلیت دسترسی عناصر کم مصرف در خاک
pH خاک
pH خاک، مؤثرترین عامل در قابلیت دسترسی عناصر در خاک میباشد. عناصر کاتیونی (مثلاً Cu و Zn) در pH های اسیدی و عناصر آنیونی در pH های قلیائی دسترسی بالایی دارند. بیشتر خاکهای معدنی به جزء خاکهای آهکی، به دلیل آبشویی بازها ومقداربیشترماده آلی به سمت اسیدی شدن پیش میروند. عموماً خاکهای غرقاب، pH بالاتری نسبت به خاکهای زهکشی شده، دارند. در محیطهای خشک، pHخاکها به سمت خنثی تا قلیائی شدن پیش میرود. اگرچه کشاورزان سعی بر این دارندکه pHخاکهای اسیدی را به علت کمبود مولیبدن، بالا ببرند، اماغلظت آهن و منگنزقابل دسترس نیز در این خاکها بالا میباشد، به طوریکه برخی از محصولات حساس به آنهادچار سمیت این عناصر میشوند. در مقابل، کمبود بُر، مس، منگنز و روی (در خاکهای آهکی) در خاکهای خنثی و قلیائی نیزدیده شده است.
مقدار ماده آلی خاک
عناصر کم مصرف مانند مس، منگنز و روی، در ماده هومیک خاک به شکل غیرقابل دسترس میباشند و سبب کمبود این عناصـر در گیاهان پرورش یافته در خاکهای آلی میشوند. کمبود مس به طور ویژه ای در خاکهای پیتی و غنی از مواد آلی دیده شده است. همچنین کمبود این عناصر در خاکهایی که دارای مواد آلی بالا میباشند، به وجود میآید.
وضعیت زهکشی خاک (شرایط احیائی)
در خاکهایی که زهکشی مناسبی ندارند، غلظت آهن ومنگنز قابل دسترس وعناصری مانند کبالت (ضروری برای جانوران) بالا میباشد. ممکن است برخی از عناصر کم مصرف مانند روی، در خاکهای شالیزار بهصورت سولفیدهای غیرمحلول رسوب نمایند.در جدول ۲ خصوصیاتی از خاک که باعث بروز علائم کمبود عناصر غذایی در خاک میشود، به طور خلاصه آورده شده است.
جدول ۲- رابطه کمبود عناصر کم مصرف با برخی از ویژگیهای خاکها.
| خاک/ خصوصیات خاک | کمبودعناصر کم مصرف |
| بافت شنی وبه شدت آبشویی شده | B, Cl, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Zn |
| مقدار بالای ماده آلی (بیشتراز ۱۰ درصد) | Cu, Mn, Zn |
| pH بالای خاک(بیشتراز ۷) | B, Cu, Fe, Mn, Ni, Zn |
| مقدار بالای کربنات کلسیم (بیشتر از ۱۵ درصد)، خاکهای آهکی | B, Cu, Fe, Mn, Ni, Zn |
| خاکهایی که به تازگی آهکدهی شدهاند | B, Cu, Fe, Mn, Ni, Zn |
| مقدار بالای نمک (خاکهای متأثر از نمک) | Cu, Zn, Fe, Mn |
| خاکهای اسیدی | Mo, Cu, Zn |
| گلی | Zn |
| بافت سنگین رسی | Cu, Mn, Zn |
در خاکهای رسی و آهکی کمبود چندگانه عناصر اتفاق میافتد.
ارتباط عوامل گیاهی با کمبود عناصر کم مصرف
خلاصه ای از عوامل مهم تأثیرگذار بر کمبود عناصر کم مصرف در جدول۳ آورده شده است.
جدول ۳- عوامل گیاهی تأثیرگذار بر کمبود عناصر کم مصرف.
| · ژنوتیپهای گیاهی (مانند ارقام کارآمد و ناکارآمد در جذب عناصر کم مصرف)
· منبع نیتروژن (تأثیر بر سرعت رشد، رقت شیره گیاهی، عناصر ترکیب شده در پروتئین موجود در شاخ و برگ) · منبع فسفر (تأثیر بر سرعت رشد، رقیقسازی عناصری مانند مس ومتابولیسم عناصری مانند روی) · تنش رطوبتی (کاهش جذب در شرایط خشک) · تنش دما (دمای بالا و پایین) · شدت نور بالا/پایین · شرایط ریشه (محدودیت گسترش ریشه سبب کاهش مقدار خاک قابل دسترس ریشه ها میشود) · آغشته کردن با مایکوریزا (باعث افزایش حجم مؤثر ریشه ها می گردد) · ترشحات ریشهای (مانند فیتوسایدروفورها) · بیماریهای پاتوژنیک · مواد شیمیایی (به عنوان مثال، کمبودهای Mn، Zn و …. ناشی از گلی فوسایت) · اثرات رقابتی دیگر عناصر کم مصرف (مانند Cu-Zn، Fe-Cu، Fe-Mn، و Cu-Mn ) · گونههای گیاهیقبلی؛شواهدی وجود دارد که نشان میدهد فرآورده های حاصل از معدنی شدن برخی از گونه های گیاهی، سبب کاهش قابلیت جذب برخی از عناصر کم مصرف در خاک میشود. یک نمونه از این نوع کمبود، کمبود مس در گندم کشت شده پس از کلزای دانه روغنی است. |
