مقالات - مروری بر اهمیت پتاسیم و کلسیم در گیاهان

نقش پتاسيم در گیاهان عنصر پتاسيم بعد از ازت پرمصرفترین عنصر مورد نیاز گیاهان است و عنوان "Quality nutrient (عنصر كيفيت)" را در گياهان دارا مي باشد. کشور ايران در مناطق‌ خشک و نیمه خشک واقع شده و به دلیل وجود کانی‌های خاص مانند میکا، رس ایلیت و ... غنی از پتاسیم مي باشد ولی امروزه در اثر بهره برداري طولانی مدت از خاك و برداشت مداوم پتاسيم توسط محصولات كشاورزي، پتاسیم خاک کاهش یافته و در بیشتر مناطق کشور كمبود پتاسیم وجود دارد. پتاسیم تحمل گیاه را نسبت به امراض، سرما و خشکی افزایش داده و موجب استحکام گیاه می شود. بطوركلي پتاسيم در خاك به سه فرم زیر وجود دارد: 1) به صورت محلول در خاك 2) به شکل قابل تبادل توسط كلوئيدهاي خاك 3) در كاني هاي خاك کمبود پتاسیم بیشتر در خاک های اسیدی و خاک های شنی دیده می-شود اما در سایر خاک ها نیز کمبود آن را می توان تحت شرایط آبیاری و برداشت مقدار زیاد محصول (بخصوص یونجه) مشاهده کرد. همان طوری که در خاک های آهکی، میزان بالای پتاسیم مطرح است زیادی کلسیم و منیزیم نیز وجود دارد، تحت چنین شرایطی جذب پتاسیم با دشواری مواجه خواهد بود. امروزه یکی از راه-های ارزیابی وضعیت پتاسیم قابل استفاده در خاک، استفاده از نسبت پتاسیم به مجموع کلسیم و منیزیم است. در خاک هایی که این نسبت از حدی پایین‌تر باشد، احتمالاً عدم جذب پتاسیم و در نهایت افت عملکرد کمی و کیفی محصول وجود خواهد داشت. به عبارت ساده‌تر هر چه مقدار کلسیم و منیزیم قابل استفاده در خاک های زراعی افزایش یابد، عدم دسترسی به پتاسیم در چنین خاک هایی افزایش می یابد. هوموس خاک را نمی توان بعنوان منبع قابل توجه پتاسیم به شمار آورد، زیرا پتاسیم بوسیله مواد آلی تثبیت نمی گردد. خاک هایی که مقدار زیادی رس از نوع ورمی کولایت و ایلیت دارند پتاسیم را تثبیت می کنند. در گياهاني كه پتاسيم به ميزان كافي وجود دارد، فعاليت روزنه‌ها به خوبي كنترل مي‌گردد. ورود پتاسيم فعال به سلول روزنه باعث باز شدن روزنه و خروج پتاسيم از سلول، باعث بسته شدن روزنه مي‌ گردد. يكي از مهمترين نقش هاي پتاسيم، نقش كليدي آن در فتوسنتز مي باشد. يون پتاسيم سبب تسريع در انتقال مواد حاصل از فتوسنتز مي گردد. به طوري‌كه با افزايش مقدار+K در گياه، توليد ATP افزايش مي يابد. وجود ATP در بارگيري مواد فتوسنتزي در آوندهاي آبكش ضروری است. وجود پتاسیم کافی در برگ ها عمل فتوسنتز و جذب کلروفیلی را بهبود می بخشد به طولانی شدن عمر برگ ها کمک می کند، میزان تعریق را در گیاه کاهش می دهد و بالطبع در دوره کم آبی از پژمردگی سریع گیاه جلوگیری می شود. پتاسيم مجموعه آنزیمی را در فرآیندهای بیوشیمیایی فعال ساخته و نقش مهمی را در فعال کردن آنزیم های احیاء کننده گازکربنیک ایفا می‌کند. يون‌ پتاسيم براي اتصال tRNA به ريبوزوم ها ضروري است و ممكن‌ است بر ساير جنبه‌هاي فعاليت ريبوزومي نيز تاثيرگذار باشد. بيش از60 نوع آنزيم شناخته ‌شده‌ است که براي فعال‌سازي، نيازمند كاتيون‌هاي تك ظرفيتي‌ مي-باشند. در اغلب موارد يون پتاسيم موثرترين كاتيوني است كه در فعال‌سازي آنزيم‌ها شركت دارد. همچنین پتاسیم در تشکیل اسیدهای آمینه و ساختن پروتئین ها همانند یک کاتالیزور عمل می کند. بطورکلی می توان گفت پتاسیم در فعال شدن آنزیم ها، متابولیسم مواد هیدروکربنی، ساختن پروتئین، فتوسنتز، تنظیم فشار اسمزی، بزرگ شدن سلول ها ، تقسیم و رشد سلولی، باز و بسته شدن روزنه ها، انتقال مواد در آوندهای آبکش، موازنه آنیون ها و کاتیون ها، افزایش مقاومت به سرما، خشکی، شوری، آفات و بیماری ها نقش اساسی و مهمی به عهده دارد. پتاسیم بر کیفیت محصولات کشاورزی به ویژه در مورد میوه های گوشتی و غده ای مانند گوجه فرنگی و سیب زمینی تاثیر می گذارد همچنین در بهبود رنگ میوه که یکی از مهمترین عوامل تعیین کننده کیفیت و بازارپسندی میوه است بخصوص در محصولاتی نظیر سیب و هلو و مرکبات موثر می باشد. پتاسیم موجب بزرگ تر شدن اندازه میوه ها بخصوص در مرکبات می شود همچنین موجب افزایش خاصیت انبارداری می گردد. بعضی از گياهان نظیر یونجه، نیشکر، پیاز، گل کلم، ذرت، زیتون، سیب زمینی، چغندرقند، توتون، گوجه فرنگی، شبدر، هویج به ميزان پتاسیم بیشتری نسبت به سایر گیاهان نیاز دارند. اغلب کودهای پتاسیم در آب محلول هستند. کلرورپتاسیم فراوان-ترین ترکیب پتاسیم در طبیعت است و دارای 60 تا 62 درصد پتاسیم می باشد با این حال مصرف کلرورپتاسیم در مواردی که به مقدار زیادی پتاسیم نیاز است چندان مطلوب نیست، زیرا احتمال مسمومیت ناشی از فراوانی کلر پیش می آید. : علائم کمبود پتاسیم علایم کمبود پتاسیم در برگ علایم کمبود پتاسیم در دو لپه ای ها به شکل زرد شدن لبه برگ ها ظاهر شده و سپس قهوه ای می شود و در تک لپه ای ها این علایم از نوک برگ ها شروع می شود. علائم اختصاصی کمبود پتاسیم همیشه در مسن‌ترین برگ ها و ابتدا در برگ های پایینی ظاهر می‌شود. در صورت تشدید کمبود، در برگ های جوان و بالایی پدیدار می‌گردد و رشد کل گیاه قبل از مشاهده علائم کمبود، با ظهور برگ های ضعیف، دراز و باریک تحت تأثیر قرار می‌گیرد. تحت شرایط کمبود شدید، نکروزه شدن برگ های مسن به صورت لکه‌هایی در امتداد طولی برگ شروع شده و سریعاً به انتهای حاشیه برگ ها سرایت می‌کند. در گیاهان مبتلا به کمبود پتاسیم، برگ ها به رنگ زرد با حاشیه سوخته درآمده و ساقه‌ها عموماً ضعیف و در برابر عوامل طبیعی بیماری زا حساس تر می‌باشند. گیاهان دارای پتاسیم کافی، در مقایسه با گیاهان مبتلا به کمبود، دارای بافت نگهدارنده قوی تری خواهند بود و پایداری غلات در برابر خوابیدگی (ورس) افزایش یافته و آلودگی به بیماریهای قارچی کاهش می یابد. نقش کلسیم در گیاهان کلسیم جزء ساختاری دیواره سلولی و سایر غشاء های گیاه است. با افزایش کلسیم، ضخامت و قدرت دیواره سلولی افزایش می یابد. کمبود کلسیم سبب ایجاد ساختارهایی می شود که مقاومت کمی در برابر آلودگی ناشی از عوامل بیماریزا نشان می دهند. دیواره های سلولی زمانی که به درستی عمل کنند، عبور قند و سایر ترکیبات را بین سلول ها و بخش های دیگر سلول تنظیم می کنند. زمانی که مقدار کلسیم پائین است، انتقال قندها از درون سلول به فضاهای بین سلولی در بافت گیاهی زیاد می شود. سطوح بالای قند در این بخش ها منجر به افزایش ابتلا به آلودگی و رشد عوامل بیماری زا می شود. از آنجایی که قارچ ها و باکتری ها، بافت گیاه را درگیر می کنند، قادر خواهند بود آنزیم های پکتولیتیک رها کنند و بخش هایی از غشاهای سلولی را حل نمایند؛ در نتیجه به درون ساختارهای سلولی نفوذ کرده و منجر به گسترش آلودگی گیاه می شوند. همچنین بدین وسیله نشت پتاسیم از درون سلول و اثرات کمبود پتاسیم در سلول ایجاد می شود. فعالیت این آنزیم ها می تواند به وسیله یون کلسیم مهار شود. کلسیم نقش اساسی در بهبود انبارداری میوه های آبدار ایفا می کند. تحقیقات نشان داده است بسیاری از ارقام سیب در شرایطی که میوه دارای غلظت بالایی از کلسیم است قادرند به مدت طولانی در انبار باقی بمانند. ایجاد لکه های تلخ و زیرپوستی در میوه هایی که غلظت کلسیم در آنها پائین است دیده می شود. همین امر سبب پوسیدگی یا خرابی بافت میوه می شود. شدت بسیاری از بیماری ها اغلب با درجه کمبود کلسیم در گیاه متناسب است. گسترش باکتری ها در برگ، بسیار وابسته به مقدار کلسیم موجود در برگ است و در شرایط کمبود، بیماری گسترش می یابد. کلسیم همچنین نقش مهمی در کاهش بیماری-های آوندی باکتریایی بازی می کند. در بسیاری از گیاهان با افزایش دما به بالاتر از 34 درجه، فتوسنتز کاهش یافته و به گیاه استرس گرمایی وارد می شود. در این میان طول ساقه افزایش یافته و در عوض اندازه و سطح برگ کاهش می یابد.کلسیم می تواند با بهبود فعالیت روزنه ها و توسعه پروتئین های Heat shock، تحمل گیاه را در برابر گرما افزایش دهد. افزایش میزان کلسیم در بافت ها به طرز شگفت انگیزی فعالیت آنزیم های پلی گلاکتروناز و پکتولیتیک قارچ ها و باکتری های بیماری زا را کاهش می دهد. در بسیاری از موارد پکتینازهای ترشحی، اگزالیک اسیدهایی هستند که کلسیم موجود در دیواره سلولی را به اگزالات کلسیم تبدیل کرده و از این طریق به گیاه نفوذ می کنند. کلسیم علاوه بر حضور در ساختار و غشاء سلول به عنوان یک پیام رسان ثانویه نیز ایفای نقش می کند. نقش پیام-رسانی کلسیم در برگیرنده پاسخ به استرس های ناشی از عوامل فیزیولوژیک و غیرفیزیولوژیک و کمک به جذب سایر عناصر غذایی در گیاهان است. کلسیم در تنظیم فعالیت های سلولی مانند یک هورمون عمل می کند. کار کلسیم تنظیم پمپ های پروتئینی است که کار جذب و انتقال سایر عناصر غذایی را در ریشه و سرتاسر گیاه برعهده دارند. pH خاک هیچ گاه نمی تواند معرف میزان کلسیم در دسترس برای گیاهان باشد. خاک هایی با ظرفیت تبادل کاتیونی CEC)= (Cation Exchange Capacity بین 7 تا 15 و pH بافر خاک به میزان 6.9، حدود 70% کلسیم دارند که این میزان برای گیاهان مناسب است. تحقیقات نشان می دهد زمانی که مقدار کلسیم بافت گیاه افزایش یابد، میزان پتاسیم و منیزیم کم می شود. این موضوع رابطه آنتاگونیستی بین این سه عنصر کاتیونی را نشان می دهد. در شرایطی که به کاربردهای زیاد یک یا چند عنصر نیازاست، انتظار می رود کاهش در جذب سایر عناصر ایجاد شود. پوسیدگی گلگاه ناشی از کمبود کلسیم میزان دسترسی و جذب این عنصر به میزان حلالیت آن در آب بستگی دارد. گیاهانی مانند سیب درختی و سیب زمینی نیاز کلسیمی بالایی دارند و از اینرو باید کود کلسیم به فرم های قابل حل در آب مانند نیترات کلسیم و کلریدکلسیم در دسترس آنان قرار گیرد. از جمله عوامل بیماری زایی که شدت آنها با افزایش سطح کلسیم در گیاهان کاهش می یابد می توان به باکتری Erwinia carotovora (عامل پوسیدگی انباری در گیاهان غده ای)، Fusarium oxysporum (عامل پوسیدگی ریشه و ساقه در گوجه فرنگی)، Pythium spp. (عامل بوته-میری در چمن و گموز مرکبات) وBotrytis sp. (عامل پوسیدگی نرم کاهو) اشاره کرد. همچنین پوسیدگی گلگاه عارضه ای است که در خاک هایی که دچار کمبود کلسیم هستند دیده می شود. در این عارضه، علائم ابتدا به صورت یک لکه به قطر یک سانتی متر به رنگ قهوه-ای در گلگاه ظاهر می شود و تدریجاً به قطر آن افزوده می گردد. چنانچه قارچ های ساپروفیت مثل آلترناریا روی سطح لکه ها رشد نمایند رنگ بخش آلوده به سیاه تغییر می یابد.

1397/06/05
فارسی / English