تحقیق مقاله عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان

مقدمه

در شرایطی که در هر سال جمعیت کشور بیش از یک میلیون نفر افزایش می‌یابد و تقاضا برای مواد غذایی رو به فزونی است، ایجاد تعادل مواد غذایی در خاک به منظور افزایش کمی و کیفی تولیدات کشاورزی از وظایف همگانی است. خودکفایی و استقلال هر کشور منوط به تامین مواد غذایی آنها در داخل کشور است. علیرغم وسعت زیاد کشورمان به علت محدودیت‌هایی مانند کوهستانی بودن، شوری خاک و کمبود آب و غیره، سطح اراضی قابل کشت بسیار محدود بوده و برای نیل به خودکفایی در محصولات کشاورزی لازم است همراه با کنترل جمعیت، میزان عملکرد در واحد سطح افزایش یابد و در این میان نقش عناصر غذایی ریزمغذی در افزایش عملکرد و بهبود وضعیت کیفی محصولات کشاورزی بسیار حائز اهمیت می‌باشد.

بهترین، مناسبترین، ارزان‌ترین و راحت‌ترین روش برای استفاده از مواد غذایی ریزمغذیی به ظور تغذیه برگی یا محلول‌پاشی می‌باشد.

نقش عناصر غذایی کم مصرف (ریز مغذی) در محصولات کشاورزی:

افزایش  تولید در واحد سطح

بهبود کیفیت محصولات (افزایش پروتئین دانه گندم، افزایش طول عمر انباری پیاز و سیب‌زمینی و خوش خوراکی)

تولید بذر با قدرت جوانه‌ زنی و رشد بیشتر برای کشت‌های بعدی

کاهش غلظت آلاینده‌هایی نظیر نیترات و کادمیم در قسمت‌های خوراکی محصولات کشاورزی.

پیشگفتار

جمعیت جهان به طور سرسام‌آور و انفجاری رو به افزایش است و با افزایش رشد جمعیت نیاز به مواد غذایی بیشتر احساس می‌شود. بالغ بر 98% از مواد غذای مورد نیاز بشر از تولیدات و فرآورده‌های کشاورزی تامین می‌گردد. با توجه به نقش فرآورده‌های کشاورزی در تامین غذا، بشر همواره در جستجوی یافتن راه‌هایی برای افزایش تولید و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی بوده است. این امر عمدتاً از سه راه کلی امکان‌پذیر بوده است:

افزایش سطح زیر کشت

تقلیل ضایعات در حین تولید و بعد از تولید تا زمان مصرف

افزایش تولید در سطح واحد

موفقیت کارهای زراعی به رشد گیاه بستگی دارد. اگر رشد گیاه خوب باشد و میزان محصول برداشت شده بالا باشد، افزایش تولید در واحد سطح خواهیم داشت و یکی از مهمترین راه‌های افزایش تولید، بالا بردن سطح فرهنگ مدیریت زراعی (مزرعه) است.

از مهمترین عواملی که در مدیریت زراعی باعث افزابش سطح کمی و کیفی محصول می‌گردد، استفاده بهینه از مواد غذایی گیاهی و زمان مصرف آنها می‌باشد، یعنی استفاده از کودهای ماکرو در کنار کودهای میکرو.

مصرف نامتعادل و زیاد کودها موجب برهم خوردن تعادل عناصر غذایی در خاک‌های زراعی می‌شود. حتی pH، بافت و حاصلخیز خاک را نیز در درازمدت با مشکل مواجه می‌کند. یکی از مهترین راه‌ها برای حفظ و همچنین بهبود حاصلخیزی خاک، مصرف متعادل و متوازن کودهای شیمیایی است. متاسفانه آمار مصرف کودهای شیمیایی در سال‌های گذشته، حکایت از مصرف ناچیز کود پتاسیم در مقابل کودهای فسفاته و ازته دارد. عدم تعادل در مصرف کودهای شیمیایی باعث افزایش تدریجی میزان فسفر خاک‌ها در مقابل کاهش شدید و حتی تهیه شدن خاک‌های بعضی از مناطق از ذخیره پتاسیم شده که در نهایت ایجاد اختلال در تغذیه گیاه و تاثیر روی جذب آهن و روی و کاهش کمی و کیفی محصولات کشاورزی را در پی خواهد داشت.

بنا به تحقیقات به عمل آمده، یکی از محدودیت‌های عناصر پرمصرف در محلول‌پاشی، بالا بودن نیاز گیاه به این مواد است. یعنی نمی‌توان همه نیاز گیاه را از طریق محلول‌پاشی تامین کرد. چرا که در غیر اینصورت یا باید غلظت را خیلی بالا بگیریم که سبب سوختگی می‌شود یا اینکه دفعات محلول‌پاشی را زیاد کنیم که از نظر اقتصادی زیان‌آور و مشکل‌آفرین است.

برای تولید موفقیت‌آمیز محصولات کشاورزی در سطح تجاری، استفاده از تمام منابع موجود جهت افزایش راندمان تولید الزامی است. با توجه به شرایط زمین‌های زراعی ایران یکی از منابع موجود که ضرورتی انکارناپذیر دارد، استفاده از کود می‌باشد. کوددهی مناسب با تامین مواد غذایی لازم علاوه بر افزایش محصول در واحد سطح سبب افزایش کیفیت محصول نیز می‌گردد. البته فزونی آن نیز سبب مسمویت گیاه، آب فیزیکی و در صورت شدت باعث مرگ گیاه خواهد شد. یکی از اهداف مدیریت زراعی، این است که مواد غذایی لازم در زمان مناسب در اختیار گیاه قرار گیرد. هرگونه کوتاهی در این مورد سبب کاهش محصول و در نتیجه کاهش سود حاصل از یک فعالیت اقتصادی خواهد شد.

محاسن تغذیه برگی

جذب پایین عناصر در خاک: در خاک‌های آهکی ایران به دلیل بالا بودن pH، آهک فراوان و مصرف کودهای فسفاته پیش از نیاز در گذشته، جذب عناصر کم‌مصرف معمولاً کم بوده، در چنین شرایطی محلول‌پاشی موثرتر و باصرفه‌تر خواهد بود.

کاهش فعالیت ریشه در طول مرحله زایشی و میوه‌دهی: در طول مرحله زایشی در اثر رقابت برای کربوهیدرات‌ها بین اندام‌های زایشی (دانه، میوه و ریشه) از فعالیت ریشه کاسته شده در نتیجه جذب مواد غذایی کاهش می‌یابد. در این مرحله محلول‌‌پاشی عناصر غذایی این رقابت را کاهش می‌دهد.

غنی‌سازی محصولات کشاورزی و دامی.

عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان

عناصر مفید یا غیرضروری برای گیاهان، عناصر غزایی که برای رشد و نمو گیاه زیان‌آور است حتی غلظت‌های کم آن مانند سرب، کادمیم، جیوه و نیکل.

عناصر مفید برای گیاهان: عناصری هستند که در صورتی که در محیط به مقدار  کافی موجود باشند، سبب بهبود رشد گیاه و یا گیاهان خاصی می‌شوند. مثلاً سدیم برای چغندرقند، سیلیس برای برنج و جو و تا حدی برای گوجه‌فرنگی مولیبدن و کبالت برای تثبیت بیولوژیکی ازت.

عناصر لازم یا ضروری برای گیاهان

گیاه بدون آن عنصر قادر به تکمیل چرخ حیات خود نباشد.

وظیفه آن عنصر توسط عنصر دیگری قابل انجام و جایگزینی نباشد.

عنصر مستقیماً در متابولیسم و تغذیه گیاه نقش داشته باشد.

تاکنون 16 عنصر برای رشد و نمو گیاهان ضروری تشخیص داده شده است که عبارتند از:

کربن، اکسیژن، هیدروژن، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، گوگرد، آهن، منگنز، روی، مس، بور، مولیبدن و کلر، 16 عنصر ضروری مورد نیاز گیاه می‌باشد.

سه عنصر اول یعنی کربن، اکسیژن و هیدروژن قسمت اعظم ماده خشک گیاه (60 تا 90 درصد) را تشکیل می‌دهند و کمبود آنها به جز در موارد کمبود آب دیده نمی‌شود. این سه عنصر عمدتاً از طریق آب و هوا تامین می‌گردد.

سه عنصر فوق به همراه شش عنصر نیتروژن، فسفر، پتاسیم (عناصر کودی)، کلسیم و منیزیم (عناصر آهکی) و گوگرد عناصر غذایی پرمصرف یا پرنیاز برای گیاهان هستند.

7 عنصر دیگر یعنی آهن، منگنز، روی، مسر، بور، مولیبدن و کلر عناصر غذایی کم مصرف یا کم نیاز یا ریزمغذی هستند.

نیتروژن

مقدار نیتروژن در وزن خشک گیاه 5-1 درصد است. این عنصر عمدتاً به شکل یون نیترات و مقداری نیز به شکل یون آمونیوم جذب گیاه می‌گردد.

کمبود نیتروژن در خاک‌های شنی و سبک، خاک‌های با مواد آلی کم، شرایط خشکی، بارندگی زیاد با آبیاری سنگین و در خاک‌هایی که مقادیر زیادی مواد آلی نپوسیده به آنها اضافه شده است، دیده می‌شود.

نیتروژن علاوه بر شرکت در ساختمان پروتئین قسمتی از مولکول کلروفیل را نیز تشکیل می‌دهد. به همین دلیل بر اثر کمبود این عنصر به خصوص در خاک‌هایی که از نظر مواد آلی فقیر هستند، بر اثر عدم تشکیل کلروفیل برگ‌ها زرد می‌شوند. از آنجایی که نیتروژن جزو عناصر متحرک در گیاه است علائم کمبود ابتدا در برگ‌های مسن پایینی شروع که با افزایش شدت کمبود این علائم در برگ‌های جوان تر دیده می‌شود.

در اثر کمبود نیتروژن گیاه زودرس، دانه‌ها و میوه‌ها کوچک و چروکیده و در نتیجه افت شدید کمی و کیفی محصول حاصل می‌شود. در اثر زیادی نیتروژن در خاک موجب زردی و سوخنگی نوک برگ‌ها و سرانجام ریزیش آنها می‌شود. در این شرایط دانه‌ها چروکیده، میوه‌ها پرآب تر و خاصیت انبارداری آنها پایین می‌آید. در اثر زیادی نیتروژن رشد رویشی بیش از رشد زایشی گردیده، زیادی نیتروژن در خاک‌هایی که عناصر غذایی دیگر را نیز کم دارند، دوره رشد گیاه را طولانی‌تر کرده گلدهی و رسیدن محصول را به تاخیر می‌اندازد و احتمال سرمازدگی را افزایش می‌دهد. در این شرایط کربوهیدرات‌های تولید صرف ساختن پروتئین شده و به همین لحاظ آب بیشتری جذب پروتوپلاسم گیاه شده و در نتیجه گیاه ترد، شکننده و مستعد ظهور آفات و بیماری‌ها می‌گردد.

فسفر

فسفر در تمام فرآیندهای بیوشیمیایی در ترکیبات انرژی‌زا و مکانیسم‌های انتقال انرژی دخالت دارد. علاوه بر این فسفر جزئی از پروتئین سلول بوده و نقش ویژه‌ای به عنوان جزئی از پروتئین هستند، هسته سلول و غشاء سلولی ایفا می‌کنند.

مقدار فسفر در انساج گیاهی در حدود 2/0 درصد است که این مقدار کمتر از 1/0 غلظت نیتروژن است. کمبود فسفر در خاک‌های خیلی اسیدی و آهکی، خاک‌های با مواد آلی کم، شرایط سرد و مرطوب، گیاهان با سیستم ریشه‌ای ضعیف، خاک‌های با فسفر پایین و خاک‌های با ظرفیت بالای تثبیت فسفر دیده می‌شود.

ترکیبات فسفری نسبتاً غیرمحلولند. حرکت آنها در نیم‌رخ خاک تابعی از میزان رطوبت خاک است. کمبود فسفر سرعت رشد را کند می‌کند و عملکرد را کاهش می‌دهد. علائم کمبود ابتدا در اندام‌های مسن ظاهر می‌شود. کمبود فسفر بر کیفیت و کمیت دانه اثر سوء دارد و موجب کاهش خاصیت انبارداری و مقاومت به سرما می‌شود. رشد گیاه در خاک‌هایی که فسفر قابل استفاده کمی دارند، موجب بنفش رنگ شدن برگ‌های مسن گیاه در ابتدای رشد شده که به تدریج به رنگ سبز تیره مایل به آبی تبدیل می‌شود.

عناصر مانند آهن و روی اولین عناصری هستند که تحت تاثیر زیادی فسفر قرار دارند. مصرف حد بحرانی فسفر بستگی به شرایط مختلف خاک بین 10 تا 18 متغیر است.

پتاسیم

پتاسیم در فعال ساختن آنزیم‌ها، فتوسنتز، انتقال قند، سنتز پروتئین، تشکیل نشاسته و بهبود کیفیت گیاه اثر دارد. نیاز گیاهان به پتاسیم با نیتروژن برابری می‌کند.

حد کفایت پتاسیم در بافت‌های گیاهی از 5/1 تا 3 درصد متغیر است. پتاسیم فعال کننده تعدادی از آنزیم‌ها و کوآنزیم‌ها بوده، در سنتز پروتئین، در باز و بسته نمودن روزنه‌ها و در نتیجه در وضعیت آبی گیاه نقش مهمی ایفا می‌کنند.

پتاسیم از جمله  عناصر پویا در گیاه است و در نتیجه علائم کمبود آن ابتدا در برگ‌های مسن ظاهر می‌شود. به دلیل نیاز کم نباتات به پتاسیم در اوایل رشد، معمولاً علائم کمبود پتاسیم در چند هفته اول رشد دیده نمی‌شود، اما با تسریع رشد سرعت جذب بیشتر می‌گردد.

در کمبود پتاسیم برگ‌ها به رنگ سبز کم رنگ متمایل به زرد با حاشیه سوخته در آمده که این علائم با علائم ناشی از شوری خاک، سرمازدگی و باد گرم اشتباه می‌شود.

در اثر کمبود پتاسیم رشد متوقف شده، ساقه‌ها عموماً ضعیف و در برابر عوامل بیماری‌زا حساس هستند. زیادی پتاسیم نیز موجب بروز کبود منیزیم در گیاه می‌گردد. وجود کلر در کلرور پتاسیم در انتقال نشاسته در گیاهان تیره سیب‌زمینی ایجاد وقفه می‌کند و بدین ترتیب عملکرد سیب‌زمینی نقصان می‌یابد و خصایت چیپس شدن آن کاهش می‌یابد.

گوگرد

گوگرد در سنتز پروتئن دخالت دارد و قسمتی از برخی اسیدهای آمینه از جمله میتونین و سیستئین را تشکیل می‌دهد. ابتلاء به بیماری در گیاهان را کاهش می‌دهد و در تنظیم و ساخت قند، نشاسته و همی سلولز موثر است. متوسط حد کفایت گوگرد در برخی از 15/0 تا 5/0 درصد ماده خشک متغیر است. نکته مهم این است که در گیاهان نسبت نیتروژن به گوگرد از مقدار گوگرد به تنهایی مهمتر است.

گوگرد با اسیدی کردن محیط ریشه قابلیت جذب دیگر عناصر غذایی مانند آهن و روی را بالا می‌برد. علائم کمبود گوگرد شبیه نیتروژن است.

در اثر کمبود گوگرد ابتدا برگ‌های جوان زرد رنگ شده و در صورت تشدید سفید می‌شوند و به تدریج در برگ‌های پیر نیز ظاهر می‌شود. مهمترین علامت کمبود گوگرد در گیاهان رنگ‌پریدگی و کوتاهی و کوچکی نبات است.

در خاک‌های آهکی مانند اکثر خاک‌های ایران در مقایسه با خاک‌های اسیدی کمبود عناصر ریزمغذی بیشتر مطرح است. عدم مصرف کودهای حاوی عناصر کم مصرف، فرسایش، آب‌شویی، مصرف بی‌رویه کودهای شیمیبایی حاوی عناصر پرمصرف و استفاده از ارقام اصلاح شده پرمحصول و همچنین عدم رعایت تناوب زراعی و در نتیجه برداشت روزافزون از ذخایر موجود در خاک، همگی موجب پایین آمدن ذخیره عناصر ریزمغذی در خاک شده است.

ثانیاً درصد پروتئین برخی خواص کیفی و غلظت این عناصر غذایی در محصولات کشاورزی که برای بهبود سلامتی جامعه مورد نیاز است، افزایش می‌یابد.

ثالثاً در صورت استفاده از بذرهای غنی شده از عناصر کم مصرف، نبات حاصل از ریشه‌دهی و رشد اولیه بیشتری برخودار می‌شود و عملکرد بیشتری تولید می‌کنند.

در ایران علاوه بر روی که کمبود آن تقریباً همگانی و بر روی نباتات مختلفی دیده شده است، در غلات و درختان میوه منگنز، در چغندرقند بور، در انگور منیزیم و منگنز، در دانه‌های روغنی و درختان میوه آهن، در سیب‌زمینی و پیاز منگنز و مس و در گیاهان و گل‌های زینتی بور و آهن بیشتر حایز اهمیت است.

آهن

تحرک و پویایی آهن در گیاه کم است. به همین دلیل علائم کمبود این عنصر ابتدا در اندام‌ها و برگ‌های جوان دیده می‌شود. کمبود آهن موجب ایجاد حالت زردی برگ شده که در این حالت پهنه برگ به علت کمی کلروفیل زرد اما رگبرگ‌های سبز باقی می‌مانند.

منگنز

کمبود منگنز ابتدا به صورت لکه موجی در برگ‌های جوان بروز کرده و منتخی به کلروز بین رگبرگ‌ها می‌شود و حاشیه برگ‌ها به طرف بالا پیچد.

روی

کمبود روی به صورت کمرنگ شدن رنگ سبز برگ‌ها، ایجاد لکه‌های قهوه‌ای رنگ در برگ‌ها، پهن‌تر شدن تیغه برگ‌ها که در صورت تشدید لبه برگ‌ها نکروزه می‌شوند دیده می‌شود.

مس

مس در گیاهان پویایی کمی دارد و به همین دلیل علائم کمبود آن ابتدا در اندام‌های جوان‌تر گیاه مشاهده می‌گردد. زردی برگ‌های مرکزی و در نهایت دمبرگ‌ها سفید می‌گردد و رگبرگ‌ها سبز.