جذب آب و عناصر معدنی در گیاهان
در این پست می‌خوانید:
منطقه جذب آب و مواد معدنی در گیاهان:
- جذب آب و مواد محلول در خاک، در جلبکها بوسیله کلیه سلولها و در گیاهان عالی، حتی در نمونه‌هایی که در آب زندگی می‌کنند، بوسیله ریشه‌ها و به کمک تارهای کشنده صورت می‌گیرد.
- در عین حال، آب و ترکیبات محلول از طریق برگ و یا بوسیله سایر اندامهای هوایی نیز می تواند جذب شود. آب باران که همیشه محتوی مقداری از مواد محلول است می‌تواند از خلال لایه کوتیکول عبور کند.
- در بعضی حالات مخصوصا در موقعی که پدیده ناسازگاری مواد با یکدیگر، جذب این مواد را از طریق ریشه دچار اشکال می‌کند، تغذیه از طریق برگ نتایج ارزنده‌تری به بار می‌آورد.
مسیر های حرکت آب در سلولهای ریشه
1- مسیرهای درون سلولی
– پروتوپلاسم به پروتوپلاسم
– واکوئل به واکوئل
2- مسیرهای برون سلولی
– یا از دیواره
– یا از فضاهای خالی
نظریه های انتقال یا صعود آب و املاح به برگها توسط آوند چوبی
نظریه فشار هوا :
بر اساس این نظریه هوا بر روی آب موجود در خاک فشاری برابر یک اتمسفر ایجاد می کند که باعث صعود آب واملاح محلول در آن می شود.
نظریه فشار ریشه ای :
به دلیل ورود املاح به صورت فعال به محوطه آوندی؛ فشار اسمزی ریشه افزایش می یابد ودر نتیجه آب به سرعت وارد ریشه می شود که این ورود آب باعث می شود شیره خام به طرف بالا رانده شود.
فشار ریشه ای بین 0.05 تا 0.5 مگا پاسکال می باشد که می تواند حداکثر تا ارتفاع حدود 50 متر آب را بالا ببرد.
نظریه Capillary یا لوله مویینه :
قطر آوند چوبی حدود 80 میکرو متر است.
نظریه کشش تعرقی، چسبندگی و پیوستگی:
) اختلاف پتانسیل ایجاد شده در این حالت از رابطه زیر به دست می آید (برحسب مگا پاسکال )
پتانسیل آب = 1.06 * (273 + دمای محیط ) * Log RH/100
مثلا اگر رطوبت محیط 98٪ باشد ودمای محیط 25 در جه باشد با جاگذاری اعداد در فرمول بالا پتانسیل آب 6.28 به دست می آید .شکل واقعی عناصر در هنگام جذب:
- عناصر موجود در محیط غذایی خاک پس از یونیزاسیون جذب گیاهان شده و به همان صورت مصرف، مورد استفاده گیاهان قرار نمی‌گیرند
- یونها جذب ذرات کلوئیدی موجود در محیط خاک شده و به تدریج بوسیله تبادل کاتیونی از ذرات کلوئیدی جدا و وارد محلول خاک و سپس وارد ساختمان گیاه می شوند.
- بعضی از عناصر در خاک مانند آهن به سرعت به صورت غیر محلول درمی‌آیند و در این صورت نمی‌توانند جذب گیاهان شوند. برای رفع این اشکال، به محیط خاک مواد همبندکننده مانند اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) اضافه می‌کنند تا این عناصر را دربر گرفته و آنها را به صورت محلول نگه دارند
- در داخل خاک، اسیدهای هومیک و سایر بقایای موجودات زنده از موثرترین مواد همبند کننده بوده و نقش آنها در تغذیه آهن اساسی است
انتخاب در جذب مواد:
- انتخاب خاصیتی است که بر اساس آن یک سلول از میان عناصر موجود در محیط، تعدادی را جذب و حتی در خود ذخیره کرده و یا برعکس تعدادی را به مقدار خیلی کم جذب می‌کند
- اگر آنیونها و کاتیونها را از نظر قابلیت نفوذ در ریشه گیاهان با یکدیگر مقایسه کنیم می‌بینیم که سرعت نفوذ آنها اساسا تابع شرایط و مخصوصا PH آن است
- سرعت نفوذ مواد در سلولهای تارهای کشنده با درشتی ذرات جذب شده نسبت معکوس دارد
- یکسان نبودن سرعت نفوذ مواد مختلف در سلول سبب می‌شود که PH شیره واکوئلی به مخاطره افتاده و تغییر کند که در این صورت سلول با ازدیاد اسیدهای آلی، این مشکل را برطرف می‌کند.
عوامل موثر بر جذب مواد:
اثر عوامل داخلی
- نیمه تراوا بودن غشای پلاسمایی سلولها و همچنین قابلیت سلولها در انباشته کردن و یا انتخاب مواد از علایم بارز زنده بودن سلولها بوده و پس از مرگ آنها تغییر می‌کند
- ایجاد زخم در سلولهای گیاهی قابلیت نفوذ آنها را تغییر می‌دهد
- قابلیت نفوذ سلولها، بر حسب غلظت مواد معدنی موجود در سلولها تغییر می‌کند
- در داخل سلولها بین کاتیونها و آنیونها تعادل برقرار است
- ارتباط هایی که بین عوامل درون سلولی و قابلیت نفوذ مواد در سلول مشاهده می‌شود، متابولیسم و جذب مواد را به یکدیگر پیوند می‌زند
اثر عوامل خارجی
- اثر غلظت: غلظت یک یون در محیط خارج بر سرعت نفوذ همین یون در داخل سلولها اثر می‌گذارد
- اثر PH محیط: مقداری از یونهای تشکیل دهنده محیط که جذب گیاه می‌شوند، مقدار جذب آنها با PH محیط نسبت مستقیم دارد
- اثر تداخل یونها: جذب یون، غالبا در نتیجه وجود سایر یونها در محیط غذایی تغییر می‌کند
- اثر فشار اکسیژن: شدت جذب مواد توسط ریشه، با کم شدن فشار اکسیژن در محیط کاهش می‌یابد
- اثر دما: در مورد بسیاری از یونها، جذب مواد توسط ریشه، تحت اثر دمای محیط افزایش می‌یابد.
- اثر روشنایی: روشنایی باعث افزایش قدرت جذب مواد در گیاهان می‌شود
عناصر ضروري براي گياهان:
گياهان براي رشد به دو گروه عنصر نيازمندند:
- گروه اول شامل كربن، اكسيژن و هيدروژن که از آب و هوا تامين مي‌گردند و 60 تا 90 درصد وزن خشك گياه را تشكيل مي‌دهند
- گروه ديگر كه از خاك تامين مي‌گردند خود به دو دسته تقسيم مي‌شود
–عناصر پر مصرف: ازت، فسفر، پتاسيم، كلسيم، منیزيم و گوگرد
–عناصر کم مصرف: منگنز، آهن، بور، روي، مس، موليبدن و كلر
- همه‌ي عناصر براي رشد و زنده ماندن گياهان ضروري مي‌باشند و به ندرت مي‌توان خاكي را پيدا نمود كه داراي اين عناصر باشد پس بايد تامين گردند
- عناصر مضر (Non-essential Elements): عناصری هستند که برای رشد و نمو گیاه زیان آورند و حتی در برخی موارد غلظت های کم این عناصر می تواند موجب کاهش قابل توجهی در عملکرد و رشد گیاه گردد.
- از جمله این عناصر می توان به سرب، کادمیوم و جیوه اشاره کرد.
علايم كمبود عناصر غذايي:
- از بين رفتن كامل گياه
- توقف شديد رشد گياه
- علايم ويژه برگ كه در مواقع مختلف فصل ظاهر مي‌شود
- اختلال‌هاي دروني از قبيل بسته شدن بافت‌هاي هادي
- ديررسي يا رسيدگي غيرعادي
- تفاوت‌هاي بارز محصول بدون علايم برگي
- كيفيت ضعيف
- تفاوت در محصول كه فقط با آزمايشهاي دقيق مشخص مي‌شود.
البته علايم كمبود هر عنصر با ديگري متفاوت است.
فوايد و علايم كمبود عناصر مهم در رشد گياه:
نيتروژن (ازت):
- نیتروژن در مقایسه با سایر عناصر دارای بالاترین غلظت است
- نیتروژن یک عنصر متحرک است که به سمت سطوحی که در آنجا فعالیت متابولیکی بالا است و در معرض نور بیشتر قرار دارند، حرکت می کند. در نتیجه برگهای پیرتر یا برگهای واقع در سایه دارای نیتروژن کمتری هستند
- برگهایی که در سطح پایینی از نتیروژن هستند کم رنگ شده سپس زرد می شوند و در نهایت پیر شده و می ریزند
- در خاك‌هاي مرطوب، گرم و داراي تهويه خوب، بيشتر تركيبات نيتروژن به نيترات NO3 تبديل شده و به همان صورت جذب گياه مي‌شود، البته مقدار كمتري به شكل يون آمونيم و اوره هم قابل جذب هستند
- نقش عمده‌ي نيتروژن در تشكيل مولكول‌هاي پروتئين است البته نيتروژن در مولكول كلروفيل نیز نقش مؤثري دارد
- اگر گياهي ازت كافي مصرف كند داراي علايمي چون رشد رويشي مناسب و برگهايي با رنگ سبز تيره مي‌باشد
- عرضه‌ي نيتروژن با مصرف كربوهيدرات ارتباط دارد (C/N ratio). وقتي كه نيتروژن ناكافي است كربوهيدرات در سلولهاي رويشي گياه انباشته و باعث ضخيم‌تر شدن برگهاي گياه مي‌شود
- زماني كه گياه كمبود نيتروژن داشته باشد رشدش متوقف و ظاهرش زرد مي‌شود كه اين زردي معمولاً ابتدا در برگهاي پايين‌تر ديده مي‌شود ولي در موارد كمبود شديد نيتروژن، برگها قهوه‌اي و از نوك برگ شروع مي‌شود و در طول گل‌برگ مياني پيش مي‌رود تا اينكه تمام برگ مي‌ميرد.
- هم‌چنين كمبود ازت باعث كوچك ماندن انتهاي شكوفه‌ها مي‌شود
- كمبود ازت در حبوبات باعث چروكيدگي و كوچك شدن دانه مي‌شود
- کمبود ازت در درختان ميوه همراه با ريزش زودرس برگها، مرگ جوانه‌هاي جانبي، تولید ميوه‌هاي ضعيف و بالاخره ايجاد رنگهاي غيرعادي است.
عوارض مصرف زیاد ازت در گياه:
- مصرف زیاد ازت مي‌تواند با طولاني شدن دوره رشد گياه و دير رسيدن محصول همراه باشد
- ازت اضافی در خاک روی قابلیت جذب سایر عناصر به ویژه فسفر یا سمیت سایر عناصر به دلیل آزاد شدن مقادیر اضافی مانند مس تاثیرگذار می شود
- ازت اضافی رسیدن میوه و رنگ میوه را به تاخیر می اندازد
- ازت اضافی خطر سرمازدگی را افزایش می دهد
- ازت اضافی حساسیت درخت سیب را به عارضه لکه افزایش می دهد
- ازت اضافی باعث کاهش میزان فسفر و پتاسیم در برگها شده و غلظت منگنز و روی را افزایش می دهد.
فوايد فسفر در رشد گياه:
- ماده ای است که در تمامی بافتهای گیاه یافت می شود و در اندامهای جوان، گلها و دانه تمرکز بیشتری دارد
- در ساختارهای ماکروملکولهایی مانند اسیدهای نوکلئیک وارد می‌شود و نقش مهمی در انتقال انرژی دارد.
- استرفسفاتها و فسفاتها سرشار از انرژی هستند.
- اهمیت ویژه ای در جوانه زدن بذر، تسریع رشد ریشه و فرآیندهای رسیدن دانه و میوه دارد
- برای تقسیم سلولی و رشد بافتهای مریستمی نیز ضروری است
- در آخر فصل رویش، فسفر به طرف اندامهای ذخیره‌ای مهاجرت می‌کند
- گياهان بيشتر فسفر مورد نياز خود را به صورت يون از H2PO4 جذب مي‌كنند و مقدار جذب بستگي به مقدار PH محيط اطراف ريشه‌ي گياه دارد
فسفر براي رشد اوليه گياه ضروري است.
علايم كمبود فسفر در رشد گياه:
کمبود فسفر در گیاهان
- موجب کاهش رشد به ویژه در ریشه شده، ساقه ها کوتاه، ضعیف و باریک می شوند
- برگها کوچک شده و برگ ریزان زودرس از برگهای مسن شروع می شود
- میزان گلدهی کاهش زیادی یافته و تولید میوه کم می شود
- نوک برگهای مسن اغلب خشک و شاخ و برگ تغییر رنگ می دهند
- پوست میوه ضخیم و کیفیت آن اسفنجی می شود
- ظهور جوانه به تاخیر افتاده و نامنظم می شود
- درخت دچار زردی زودرس پاییزه می شود
زیادی فسفر
- موجب کاهش پتاسیم، منیزیم، آهن، ازت، مس و بر در برگها می شود
- ولی کلسیم و منگنز برگ افزایش می یابد.
فوايد و علايم كمبود پتاسیم در رشد گياه:
- اهمیت ویژه ای در برگهای جوان، نوک ریشه و سایر بافتهای مریستمی دارد
- تقریبا در تمام فعالیتهای سوخت و ساز گیاه نقش دارد
- مصرف آن باعث افزایش رشد میوه، افزایش سطح برگ و بهبود رنگ میوه می شود
- جذب آن انتخابی است و در پتانسیل اسمزی یاخته‌ها و بافتها دخالت می‌کند
- فعالیت بیش از 50 آنزیم به پتاسیم وابسته است و یا بوسیله آن تحریک می‌شوند
- نيازهاي گياه به اين عنصر كاملاً زياد است
- کمبود آن باعث اختلال در متابولیسم گیاه شده و ترکیبات سمی ازت دار در گیاه تجمع می یابد
- کمبود از برگهای پیر به سمت برگهای جوان حرکت می کند.
- کمبود به صورت زردی در نوک و حاشیه برگ به ویژه در فصل خشک مشخص می شود
- افزایش غلظت پتاسیم باعث کاهش غلظت کلسیم و منیزیم، روی و منگنز در برگ می شود
نقش سایر عناصر در رشد گياه:
نقش کلسیم
- در ساختار ماده زنده وارد می‌شود
- کم تحرک است
- عنصری است ضد سم و با بسیاری از یونها حالت رقابت دارد و مانع ورود آنها به درون یاخته می‌شود
- کلسیم اثر مهمی روی PH خاک دارد
نقش سدیم
- سدیم برای گیاهان هالوفیت (شورزی) مانند گیاهان تیره اسفناج ضروری است و در تنظیم فشار اسمزی نقش دارد
نقش منیزیم
- منیزیم از کانیهای مهم است که در ساختار کلروفیل شرکت می‌کند
- تعداد زیادی از آنزیمها به منیزیم نیاز دارند و یا بوسیله آن تحریک می‌شوند
- کمبود این عنصر موجب کلروز (زرد شدن برگها) می‌شود
نقش گوگرد
- گوگرد به شکل سولفات از خاک و همچنین به شکل SO2 جذب می‌شود
- در ساختار اسیدهای آمینه و در نتیجه در ساختار پروتئین ها شرکت می‌کند
- سولفاتها مانند نیتراتها، پس از جذب در گیاه احیا می‌شوند
عناصر کم مصرف:
نقش آهن
- آهن به صورت دو ظرفیتی جذب می‌شود
- این عنصر در ساختار هموپروتئین ها شرکت می‌کند
- آهن گرچه در ساختار کلروفیل وجود ندارد ولی در سنتز آن نقش مهمی دارد
نقش منگنز
- منگنز در بعضی واکنشهای آنزیمی و فعال شدن آنها شرکت می‌کند
نقش مس
- مس در ساختار سه نوع پروتئین وجود دارد و چند آنزیم را فعال می‌کند
روی
- برای فعالیت چند آنزیم مورد نیاز است
مولیبدن
- در تغذیه نیتروژن دخالت دارد، در ساختار آنزیم نیتروژناز نیز وارد می‌شود
بور
- در ساختار هیچ آنزیمی شناخته نشده است، و احتمال می‌دهند که در سطح دیواره و پلاسمالما عمل کند
- کلیتهای کلسیم‌دار را پایدار و در سلامت غشای یاخته شرکت می‌کند
کلر
- در تنظیم تورژسانس بعضی گیاهان همراه با یون پتاسیم عمل می‌کند
- برای فتوسنتز ضروری است
- نقش آن احتمالا در انتقال الکترونها از آب به کلروفیل است
در زیر تصاویر تاثیر کمبود عناصر مختلف بر روی گیاه آورده شده است :
کمبود ازت:
کمبود پتاس:
کمبود کلسیم:
کمبود آهن:
منابع :
جزوه درس رابطه آب و خاک و گیاه دکتر عبدالمجید لیاقت
دیدگاه‌ها ۴