بررسی نقش روی در کاهش تنش شوری خاک

شوری در ایران و بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک جهان عامل محدود کنندة رشد و نمو گیاهان زراعی است.

---

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).
  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).
  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.
  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:
- تا چه اندازه‌ای نقش تغذیه‌ای روی در بهبود شرایط رشد گیاهان در خاکهای شور مؤثر است؟
  - آیا شوری موجب تغییردر نگهداری وتثبیت روی درخاک‌خواهد شد؟ 
  - آیا شوری موجب اختلال در جذب و یا توزیع روی توسط ریشه‌ها شده و در مورد قابلیت استفاده روی تأثیر می‌گذارد؟
-  آیا این موضوع موجب تفاوت در روش استخراج روی از خاک در شرایط شور نسبت به شرایط غیر شور خواهد گردید؟
 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 کانیهای ثانویه و کمپلکسهای نامحلول در فاز جامد خاک 
2 ـ یونهای آزاد Zn   ) ) و کمپلکسهای آلی آن در محلول خاک
3 ـ روی جذب سطحی شده و تبادلی در فاز کلوئیدی 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.
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).
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.
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