قانون حداقل لیبیگ،از پایه های اساسی علم تغذیه گیاهی

 

 در سال 1840 میلادی" یوستوس فون لیبیگ" که یک شیمیست آلمانی بود دریافت که رشد گیاه تحت تاثیر عنصری است که کمترین مقدار را در محیط زیست آن گیاه داراست،

به عنوان مثال(به تصویر بالا توجه کنید) اگر خاکی از نظر عنصر ازت مورد نیاز یک گیاه کمبود داشته باشد حتی اگر مقدار عناصر پتاسیم ،فسفر،منیزیم،کلسیم و بقیه عناصر در حد مطلوب و یا بیشتر از حد نیاز گیاه باشند،گیاه به رشد ادامه نخواهد داد،به عبارت ساده"زنجیر از ضعیف ترین حلقه آن پاره خواهد شد" در علم کشاورزی برای نشان دادن این قانون از "بشکه لیبیگ"استفاده می کنند (مطابق تصویر )،

براساس این قانون استفاده از عناصر غذایی بایستی متناسب با نیاز گیاه بوده و تمام عناصر مطابق نیاز در اختیار گیاه قرار گیرد.

 

هورمون سیتوکینین‌

 

سیتوکینین‌ها : سیتوکنین یک واژه ژنریک است و در تقسیم سلولی موثر میباشند. سیستوکینین ها با کینین ها گروهی از هورمون های گیاهی هستند که محرک رشد بوده، اثر تحریکی آنها بیشتر در ارتباط با تقسیم سلولی می باشد. شناسایی اولیه هورمون های سیتوکینین به اوایل دهه 1940 بر می گردد. این هورمون ها فعالیت های زیادی را در شکل زایی (ریخت زایی) گیاهان تنظیم و هماهنگ می سازد. قسمت عمده این ترکیبات از پورین مشتق شده اند و از نظر شیمیایی به عنوان مشتق آدنین و از اجزای سازنده اسیدهای هسته ای بشمار می آیندمشتقات پورینی از نیتروژن‌‌های آدنینی و آدنوزینی بوده که در نقاط مختلف گیاه مانند نوک ریشه نیز قابلیت تولید شدن دارند.

محل انتقل و سنتز سیتوکنین

سیتوکنین ها در بافت های برگ، جوانه ها و به طور کلی در تمام بافت های گیاه موجود بوده اما در برخی از بخش های گیاه مثل دانه ها، میوه ها و بویژه در ریشه ها مقدار آنها زیاد می باشد. یکی از مراکز عمده سنتز سیتوکینین راس ریشه است که از آنجا به بخش های دیگر گیاه منتقل می شود. از نظر ییولوژیکی متداول ترین روش بررسی سیتوکینین، روش های کشت بافت می باشد.

 

ویژگی سیتوکینین ها

سیتوکنین ها در متابولیسم و به خصوص در فعالیت آنزیم ها و کوآنزیم های موثر در بیوسنتز مواد و رشد گیاه اثر می گذارند. سیتوکینین ها در نقل و انتقال و به حرکت درآوردن مواد تاثیر دارند. این ترکیبات بر سنتز rRNA، DNA و پروتئین ها به طور مستقیم اثر دارند. سیتوکینین به علت بیوسنتز پروتئین ها از پیری اندام ها جلوگیری می کند. سیتوکینین ها علاوه بر تقسیم سلولی در تمایز سلول ها نیز نقش دارند. بین سیتوکینین و اکسیژن اثر متقابل وجود دارد. برای مثال غلظت زیاد اکسیژن موجب تحریک ایجاد ریشه های نابجا می شود، در حالی که غلظت کم سیتوکینین نیز چنین اثری را دارد و یا غلظت کم اکسیژن موجب تحریک رشد جوانه و تولید ساقه می شود اما غلظت زیاد ستوکینین دارای چنین ویژگی می باشد.

 

 

سیتوکینینها (Cytokinin) گروهی از هورمون‌های گیاهی هستند که به ویژه در تحریک تقسیم سلولی گیاهان مؤثرند. سیتوکینین‌ها مانند زآتین، ۶-بنزیل‌آمینوپورین و کینتین همچنین در فرآیندهایی نظیر بزرگ شدن سلول، اندام زائی و تمایز دخالت دارند.

محصولات مبتی بر هورمون سیتوکینین

امروزه بسیاری از کودهای کشاورزی بر پایه هورمون سیتوکینین ساخته می شوند و همراه با دیگر مواد معدنی باعث رشد و نمو همه جانبه گیاهان در بعد رویشی و زایشی می شوند. همچنین در بسیاری از موارد این هورمون ها به صورت خالص نیز تولید می شوند تا با محلولپاشی بر روی گیاهان اثرات خود را بروز دهند.

در بسیاری از موارد هورمون های کشاورزی دخیل در رشد و نمو گیاهان از موادی مانند جلبک ها مشتق می شوند. به همین دلیل کودهای کشاورزی حاوی جلبک یا کودهای جلبک خالص دارای مقادیر بالایی از هورمون ها و تنوع در نوع آنها هستند.

استفاده از هورمون ها در شرایط عادی به عنوان توصیه عمومی در نظر گرفته نمی شود ولی در برخی از موارد مانند تنش های محیطی یا کم آبی و یا در مواردی که گیاه کشت شده قبلی دارای اثرات آللوپاتی در خاک است، استفاده از هورمون ها با مقدار معین بلامانع است (زیر نظر متخصص). متاسفانه در برخی از موارد استفاده ناصحیح و غیر اصولی از هورمون ها نه تنها باعث بهبود عملکرد یا رشد نشده، بلکه باعث ایجاد خسارت نیز می شود.

در بسیاری از موارد هورمون سیتوکینین قبل از کشت و به عنوان شکستن خواب بذر نیز استفاده می شوند. در این موارد تاثیر مخرب آنها بسیار کاهش می یاب

تاثیر هورمون سیتوکینین‌ بر گیاهان

  • محدود کردن ترشح هورمون اتیلن و عمل ضد پیری در اندام ها
  • ایجاد شرایط بهینه برای گل انگیزی
  • تسریع رشد زایشی با محلولپاشی آن بر روی جوانه های گل
  • توسعه رشد رویشی از طریق تثسیم سلولی با محلولپاشی آن بر روی برگ ها
  • تسهیل جذب مواد غذایی از خاک توسط ریشه
  • افزایش مقاومت گیاه به تنش های محیطی

 

موارد کاربرد سیتوکینین ها در درختان میوه

استفاده از بنزیل آنین و کینتین به میزان 200-150 میلی گرم در لیتر در اوایل تابستان موجب افزایش شاخه زایی در انواعی از درخت میوه می شود. زیرا سیتوکینین از غالبیت انتهایی شاخه جلوگیری می کند. استفاده از بنزیل آدنین در مرحله تمام گل به میزان 20 میلی گرم در لیتر موجب افزایش طول میوه ها می شود. کاربرد مشتقات سیتوکینین بعد از برداشت محصول، پایداری سبزینه دم میوه در گیلاس و کاسبرگ های توت فرنگی را افزایش می دهد.

 

هیومات

 

هیومات چیست :

نمک های سدیم، پتاسیم و آمونیوم، ترکیبات قلیایی هستند که از لئوناردیت مشتق شده و به عنوان هیومات معرفی می شوند. هیومات سدیم در صنایع مختلف از قبیل جوهر چاپ استفاده می شود. در حالی که مصرف هیومات پتاسیم در کشاورزی ارگانیک توسط (OMRI )موسسه بررسی مواد ارگانیک تایید شده است.

 

اسید هیومیک چیست؟

اسیدهای هیومیک مولکول های آلی پیچیده ای هستند که از طریق تجزیه مواد آلی در خاک تشکیل می شوند .این ترکیبات ،بخش اصلی و مرکز بیولوژیکی مواد هیومیکی هستند .

 

طرز عمل اسید هیومیک چگونه است؟

اسیدهای هیومیک باعث تحریک رشد و نمو گیاه شده، در نتیجه عملکرد افزایش می یابد. این ترکیبات همچنین ساختمان خاک را بهبود بخشیده و باعث حفظ رطوبت خاک می شوند. در نتیجه به جوانه زنی بذر و رشد ریشه در خاک کمک کرده و کیفیت محصول تولید شده را بالا می برد. به منظور حفظ حاصلخیزی خاک، باید ترکیبات هوموسی را به خاک افزود که این کار از طریق مصرف اسیدهای هیومیک در خاک انجام می گیرد که باعث باروری و حاصلخیزی خاک می شوند.


خصوصیات رفتاری اسیدهای هیومیک چیست؟

مهمترین ویژگی هیومیک اسیدها، توانایی اتصال یونی آنهاست که از این طریق و با واکنش های بیولوژیکی – شیمیایی، ترکیبات کلاته تولید می کنند. این عمل باعث می شود مواد مغذی به راحتی برای گیاهان جهت طی نمودن روند مناسب رشد در دسترس باشد. در نتیجه، اثرات هیومیک اسید در خاک و گیاه به سه دسته تقسیم می شود:

 از نظر فیزیکی که باعث بهبود ساختمان خاک می شوند ،از نظر شیمیایی که با کلات کردن عناصر ریزمغذی، از تثبیت آنها در خاک جلوگیری کرده و جذب آنها توسط ریشه را تسهیل می بخشند و خاصیت بیولوژیکی اسیدهای هیومیک که باعث توسعه فعالیت میکروارگانیسم های خاک شده و رشد گیاه را تحریک می کنند.

 

آیا اسید هیومیک عامل کلات کننده است؟​​​​​​​

بله، اسیدهای هیومیک به عنوان یک عامل کلات کننده طبیعی، به عناصر ریزمغذی موجود در خاک متصل شده و آنها را به فرم قابل جذب برای گیاهان تبدیل می کنند. در نبود کلات ها، آهن، مس، روی، منگنز و دیگر عناصر کمیاب به هیدروکسیدهای نامحلول تبدیل می شوند. اسیدهای هیومیک، این عناصر را در محلول نگهداری کرده و در دسترس گیاهان قرار می دهند.

 

 

 

سیلیسیم

اگرچه سیلیسیم با فراوانی 7/27 %دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است اما گیاهان غالباً آن را در فرم های مونوسیلیسیک و پلی سیلیسیک اسید جذب می کنند که غلظت آن در محلول خاک با توجه به مواردی از قبیل میزان رس خاک، میزان اکسید آلومینیوم و آهن موجود و همچنین pH خاک، در دامنه ای بین 1 تا 100 میلی گرم بر دسی متر مکعب متغییر است

محتوای سیلیسیم در بافت های گیاهی با توجه به جنس گیاه متغییر است و می تواند از 1/0 تا بیشتر از 10 درصد وزن خشک آن باشد. (1986 (Marschner گیاهان را با توجه به میزان SiO2 در آن ها به سه گروه عمده تقسیم کرد:

  •  سیلیکات پتاسیم یک منبع باالی پتاسیم و سیلیسیم است که در مرحله اول نیاز گیاه به سیلیس را برطرف می کند و برای افزایش مزایای آن کمی پتاسیم نیز به آن اضافه شده است. سیلیکات پتاسیم به صورت فعال توسط ریشه جذب و از طریق سیستم آوندی به سرتاسر گیاه منتشر می گردد. نقش سیلیکات پتاسیم در تنش های گیاهی: مطالعات نشان داده است که سیلیسیم موجود در ترکیباتی مانند سیلیکات پتاسیم اثرات نامطلوب محیطی، کمبود مواد  غذایی، شوری آب و مسمومیت های خاک ناشی از میزان بالای ،  Fe 3+ Al را کاهش می دهد.
  • اسید مونوسلیسیک که فرم اولیه سیلیسیم قابل حل در آب است با اتصال به هیدروکسیدهای آلومینیوم باعث کاهش حرکت آن ها می شود و با یون آلومینیوم تشکیل مواد غیرقابل حل می دهد. مصرف مناسب کودهای حاوی سیلیکات می تواند باعث افزایش pH خاک شود و همچنین می تواند میزان حرکت فسفات ها در خاک را افزایش دهد و با تحریک به جذب یون های فسفات از فسفات های قابل حلِ در ترکیب با کلسیم، آلومینیوم، آهن و منیزیم، منجر به کاهش رسوب این عنصر به میزان 40 تا 70 درصد گردد. محلول سیلیکات پتاسیم pH باالایی دارد و ممکن است روی گیاهان حساس به مواد قلیایی اثرات جانبی داشته باشد همچنین ممکن است در واکنش به نمک های آمونیوم تولید گاز هیدروژن کند

  نقش سیلیکات پتاسیم در کنترل آفات گیاهی

استفاده از سیلیکات پتاسیم در کشاورزی ارگانیک علاوه  بر نقش آن به عنوان یک ماده غذایی برای گیاه و خاک، در کنترل آفات و بیماری های گیاهی نیز مورد توجه است. سیلیکات پتاسیم حاوی ترکیبات ارگانیک فرار نمی باشد و مصرف آن منجر به هیچ گونه محصولات جانبی باقیمانده در محیط زیست نمی شود و برای این محصول هیچ گونه اثرات سرطان زایی شناخته نشده است .

سیلیکات پتاسیم یک ترکیب طبیعی است و زمانیکه به عنوان قارچکش، حشره کش یا کنه کش استفاده می شود، اثرات سوئی روی انسان و محیط ندارد، این ترکیب می تواند به عنوان یک جزء بادوام در مدیریت تلفیقی آفات و بیماری ها، با سایر عملیات مدیریت آفات از قبیل کنترل بیولوژیک تلفیق گردد و به عنوان یک جایگزین مناسب برای بسیاری از آفت کش های سمی که اکنون در بازار هستند در نظر گرفته شود. در صورت اسپری این ترکیب، بیشترین میزان سیلیکات پتاسیم روی سطح اپیدرم قرار می گیرد که ممکن است منجر به رانده شدن لاروهای جوان قبل از استقرار آن ها در ساقه شود قارچ های پاتوژن و کنه های تارعنکبوتی زمانی که این الیه قرار دارد جهت تشکیل میخ رخنه و یا نفوذ اندام های مکنده دچار مشکل می شوند.

 طبق مطالعات صورت گرفته سیلیسیم می تواند حشرات آفت از قبیل ساقه خوارها، زنجره و زنجرک ها و همچنین کنه هایی مانند کنه دو نقطه ای را سرکوب کند.

کریستال های سیلیسیم زخم هایی در اسکلت خارجی کنه دو نقطه ای و سایر حشرات پارازیت گیاهی کوچک پس از برخورد با آن ها ایجاد می کند که باعث از دست رفتن آب و مرگ آفت می شوند

 سیلیکات پتاسیم همچنین روی دیواره سلولی آوندهای چوبی قرار می گیرد و از انقباض آوندهای چوبی در شرایط استرس و تعرق شدید جلوگیری نموده و در سلول های زیر پوستی ریشه به صورت یک مانع از آلودگی های ناشی از پارازیت ها و پاتوژن ها ممانعت می کند. (1951 (Painter).

1996 (Takahashi) ، 1999 (Epstein) پیشنهاد دادند سیلیسیمی که روی بافت اپیدرمی قرار می گیرد ممکن است از چندین روش از جمله به صورت یک دیوار مکانیکی جهت محافظت در برابر پاتوژن و حشرات مهاجم عمل کند. همچنین آن ها نشان دادند زمانیکه میزان سیلیسیم در گیاه باال است، آرواره های لاروهای ساقه خوار خسارت می بینند.

نقش سیلیکات پتاسیم در کنترل بیماری های گیاهی:

دو فرضیه برای افزایش مقاومت در برابر بیماری ها توسط سیلیکات پتاسیم پیشنهاد شده است :

1 -سیلیکات پتاسیم با رسوب در سطح بافت به صورت یک سد فیزیکی عمل نموده و از رخنه فیزیکی عوامل بیماریزا جلوگیری می کند و یا باعث کاهش حساسیت سلول های گیاهی به تجزیه توسط آنزیم های قارچی می شود

2 -عملکرد سیلیسیم به صورت یک سیگنال برای تحریک به تولید ترکیبات شیمیایی مختلف برعلیه پاتوژن. (1994 Cherif گزارش کردند که مکانیسم های دفاعی ناشی از سیلیسیم قابل حل، بر علیه Pythium در خیار به وسیله افزایش فعالیت کیتینازها، پروکسیدازها و پلی فنول اکسیدازها و افزایش تجمع ترکیبات فنولی است

 سیلیسیم در ایجاد مقاومت فیزیولوژیکی گیاه از طریق تولید ترکیبات فنولیک و تانیک در میان سایر مواد شیمیایی نقش کاتالیزوری دارد. در مطالعاتی که در رابطه با مصرف سیلیکات پتاسیم انجام شده است، محلول پاشی سیلیکات پتاسیم منجر به کاهش سفیدک پودری و افزایش محتوی کلروفیل و رشد گیاه توت فرنگی شده است.

در مواردی منجر به کاهش مراحل مختلف زیستی نماتد semipentrans Tylenculus در خاک شده و همچنین سیلیکات پتاسیم در محلول های غذایی خیار و گوجه فرنگی برای کنترل Pythium استفاده شده است. مطالعات انجام شده کنترل خوب تا عالی سفیدک پودری انگور در مرحله قبل از برداشت به وسیله محلول پاشی سیلیکات پتاسیم را نشان داده است. در خیار مصرف سه سال متوالی سیلیکات پتاسیم باعث افزایش رشد گیاه و کاهش خسارت بیماری پژمردگی آوندی شده است و در یک مطالعه دیگر، جذب سیلیکات پتاسیم در کشت هیدروپونیک خیار منجر به مقاومت به سفیدک پودری شده است

سیلیسیم ،ضخامت سفتی و ایستادگی برگ های گیاه راافزایش میدهد که باعث افزایش نور به چتر درخت و درنتیجه عملکرد گیاه میشود.محلول پاشی سیلیکات پتاسیم در گیاهان زراعی مختلف سبب از بین رفتن بیماری ،استحکام بخشیدن به آوند ها چوبی و ممانعت از پلاسیدگی و افزایش کلسیم ،تولید تعداد گلچه بیشتر و افزایش کلروفیل برگ میشود. حاصلخیزی خاک را از طریق تأثیر مفید بر جمعیت موجودات ذره‌بینی خاک، افزایش می‌دهد. سیلیکات پتاسیم  همچنین توسط گیاه جهت استحکام دیواره سلول‌های آوند چوبی استفاده می‌شود که از این طریق موجب افزایش مقاومت در برابر فشار شده و گیاه را نسبت به شرایط خشکی مقاوم‌تر می‌سازد.