استفاده از خاك براى توليدات گلخانه اى تا قبل ازسال١٩٦٠ معمول بود. امروزه تعداد كمى ازپرورش دهندگان از خاك در مخلوط هاى خود استفاده مي كنند. حجمى زیادی ازمحصولات کشاورزی درمخلوط هاى فاقد خاك توليد مي شود. مخلوط هاى بدون خاك مى بايد غذا، حمايت و رطوبت را فراهم كنند همانطور كه خاك فراهم مي كند. اما افزايش كودها و موادغذايى در اين موارد متفاوت هستند. مخلوط هاى بدون خاك حاوى مقدار زيادى P ، S،  N،  Mg،  Ca و تعدادى ميكروالمان هاى تركيب شده به عنوان كود گياهى اوليه هستند در طول توليد محصول  N ،  Kبه طور مداوم بايد به كار برده شوند. 

برای مشاهده متن کامل به ادامه مطلب مراجعه شود .......

نقش عناصرمعدنى درتوليدات گياه 

استفاده از خاك براى توليدات گلخانه اى تا قبل ازسال١٩٦٠ معمول بود. امروزه تعداد كمى ازپرورش دهندگان از خاك در مخلوط هاى خود استفاده مي كنند. حجمى زیادی ازمحصولات کشاورزی درمخلوط هاى فاقد خاك توليد مي شود. مخلوط هاى بدون خاك مى بايد غذا، حمايت و رطوبت را فراهم كنند همانطور كه خاك فراهم مي كند. اما افزايش كودها و موادغذايى در اين موارد متفاوت هستند. مخلوط هاى بدون خاك حاوى مقدار زيادى P ، S،  N،  Mg،  Ca و تعدادى ميكروالمان هاى تركيب شده به عنوان كود گياهى اوليه هستند در طول توليد محصول  N ،  Kبه طور مداوم بايد به كار برده شوند.

سختى درتركيب كردن يك مخلوط هموژن با استفاده ازكودهاى گياهى اوليه اغلب ممكن است در محصولات اشكالى رخ دهد يا امكان دارد سمى باشد يا طبقات كمبود مزادغذايى داشته باشد. در سراسر دوره رشد محصولات کشاورزی، به مخلوط هاى بدون خاك ميكروالمان ها و ماكروالمان ها لازم به صورت مايع  اضافه مي شوند و به پرورش دهندگان امكان كنترل بيشترى را براى تولید محصول بیشتر و توليد بهينه مي دهد. پرورش دهندگان مي توانند سطح موادغذايى را تعديل وتنظيم كنند تا سايرفاكتورهاى محيطى را در طول فصل رشد جبران كند. جذب يونهاى معدنى ،علاوه بر شرايط آب و هوايى، بستگى به فاكتورهاى دیگری دارد.اين فاكتورها شامل ظرفيت تبادل كاتيون ياCEC و pH يا مقدار نسبى هيدروژن يا هيدروماكروالمان ها هستند.

عناصر پرمصرف:

نيتروژن :N از اجزاى تركيبى عمده پروتئين ها،هورمون ها، كلروفيل ها، ويتامين ها وآنزيم ها است.متابوليسم نيتروژن عامل بزرگى در رشد ساقه و برگ است. مقدارزياد آن مي تواند گل دادن وميوه دادن را به تأخير بياندازد. كمبود آن مي تواند باعث كاهش محصول، زرد شدن برگها و بازماندن از رشد گياه شود.

فسفر :P براى رويش دانه، فتوسنتز، تشكيل پروتئين وتقريبأ همه جنبه هاى رشد ومتابوليسم گياهان ضرورى است. فسفر براى تشكيل گل وميوه نيز ضرورى است. علائم كمبود عبارتند ازبرگها وساقه هاى ارغوانى وعقب افتادن رشد وبلوغ.در حالت كمبود محصولات ميوه وگلها كم هستند و اغلب ممكن است گلها وميوه ها زودترازرسيده شدن بريزند.

پتاسيم :K  براى تشكيل قندها، نشاسته، كربوهيدراتها، سنتزپروتئين وتقسيم سلولى درريشه ها وساير قسمتهاى گياه ضرورى است. به تعادل آب كمك مي كند، باعث استحكام ساقه وافزايش رنگ ميوه ومحصولات گياهى مي شود وميزان چربی ميوه ها را زياد مي كند. كمبود آن به صورت کاهش محصولات، برگهاى لكه دار ودانه دانه يا پيچ خورده وظاهرى سوخته مشاهده مي شود.

سولفور :S  يكى ازاجزاى ساختارى آمينواسيدها، پروتئينها، ويتامينها وآنزيمهاست و براى ساخت كلروفيل ضرورى است و درمزه بسيارى ازسبزيجات سهم دارد.كمبودها به صورت برگهاى سبز روشن ديده مي شود.

منيزيمMg : درساختمان مولكول كلروفيل ضرورى است وبراى عملكرد آنزيمهاى گياه كه كربوهيدراتها، قندها وچربيها را توليد مي كنند ضرورى است.درساختمان ميوه ودانه وجود دارد وبراى رويش دانه ها ضرورى است.كمبود آن در گياهان باعث زردى مي شود وممكن است برگها پژمرده شده وبيفتند.

كلسيمCa : فعال كننده آنزيمها است وجزء ساختمان ديواره سلولى است ودرحركات آب درسلولها موثر است وبراى رشد سلول وتقسيم آن ضرورى است.كمبود كلسيم باعث جلوگيرى از رشد در ريشه ها، ساقه ها وگلها مي شود وهمچنين حاشيه برگها زرد مي شود.

عناصر کم مصرف:

آهنFe : براى عملكرد بسيارى ازآنزيمها ضرورى است و همچنين كاتاليست (سازمان دهنده)  سنتز كلروفيل است وبراى بخشهاى جوان درحال رشد گياهان ضرورى است.كمبود آهن موجب كمرنگ شدن برگهاى جوان وبه دنبال آن باعث زرد شدن برگها ورگبرگهاى بزرگ مي شود.تحت شرايط قلیایی آهن به خارج ازگياه منتقل مي شود.

منگنز : Mn درفعاليت آنزيمها براى فتوسنتز،تنفس ومتابوليسم نيتروژن نقش دارد. كمبود آن دربرگهاى جوان يك شبكه از رگبرگهاى سبز روى يك زمينه سبزروشن، همانند نقص آهن را نشان مي دهد ودرمراحل پيشرفته بخشهاى سبزروشن سفيد مي شود و برگها مى ريزند وممكن است دانه هاى قهوه اى،سياه وخاكسترى دركناررگبرگها ظاهر شود.

كلرCl  : دراسمز(حركات آب ومحلولها در سلول)، فتوسنتز و تعادل يونى كه ميزان عناصرمعدنى را تنظيم مي كند نقش دارد.علائم كمبود عبارتند ازپژمردگى، ريشه هاى افشان، زردى وبرنزى شدن. بوى بسيارى ازگياهان ممكن است كاهش پيدا كند. كلريد فرم يونى كلراست كه به وسيله گياهان استفاده مي شود و معمولأ به حالت محلول يافت مي شود.اگر ميزان كلرزياد باشد نشانه هاى مسموميت در گياه ديده مي شود.

سديم :Na دراسمزو تعادل يونى در گياهان دخالت دارد.

نيكلNi  : براى آنزيم اوره ساز لازم است، درواقع اوره را مى شكند ونيتروژن قابل استفاده براى گياهان را آزاد مى كند. نيكل براى جذب آهن ضرورى است. دانه ها نيز براى جوانه زدن به نيكل نياز دارند.

پتاسيم و نقش آن در گياهان

پتاسيم يكي از مواد غذايى مهم براى گياه است .اين عنصر به مقدار زيادى توسط گونه هاى زيادى استفاده مى شود .عملكردهاى وسيعى در گياه دارد و مى تواند به مقدار زيادى دريافت شود.هنگامى كه پتاسيم در خاك به صورت مازاد وجود دارد، فقط نيتروزن و گاهى اوقات كلسيم به مقدار زیاد در بافت گياهى حاضر هستند.

پتاسيم نقش هاى متعددى را در گياهان بازى مى كند كه شامل شركت در سنتز پروتئين ، همكارى در انتقال آمينواسيدها در جايگاه هاى سنتز پروتئين می گردد. پتاسيم تعدادى از آنزيم ها را فعال مى كند از جمله آنزيم هايى كه در سنتز كربوهيدرات ها و نيز خنثى كردن اسيدهاى آلى و تقسيم سلول و رشد آن نقش دارند. بطوركلى پتاسيم سلامتى ، مقاومت به بيمارى و شرايط محيطى ناسازگار مثل خشكى ،سرما و سيل را براى گياه بهبود مى بخشد.اين عنصر همچنين نقش كليدى در شكل گيرى ميوه و افزايش اندازه و مزه و بو و رنگ آن را بر عهده دارد.پتاسيم همچنين با كنترل باز و بسته كردن روزنه ها در تنظيم جذب و دفع  CO2نقش دارد.

پتاسيم و تنظيم آب

گياهان از پتاسيم استفاده مى كنند تا تعادل آب را در سلول ها تنظيم كنند. اين كار با كنترل مقدار آبى كه به ريشه ها و ساقه ها وارد مى شود و كنترل مقدار آب درون روزنه در برگ ها انجام مى شود .گياهان پتاسيم را در سلول هاى ريشه هاى خود انباشته مى كنند. از آنجا كه غلطت پتاسيم درون سلول ها بيشتر از غلطت آن در محلول خاك است شيب اسمزى بالا مى رود. براى مقابله با اين عدم تعادل ، آب به سمت ريشه ها مى رود .در سطح برگ آزاد شدن آب به وسيله باز و بسته شدن روزنه كنترل مى شود اين عمل به وسيله سلول هاى نگهبان تنظيم می گردد. گياهان مى توانند فعالانه پتاسيم را به داخل سلول هاى نگهبان بياورند وقتى كه غلظت آن زياد است آب درون آن جارى مى شود و روزنه باز مى شود.وقتى پتاسيم سلول هاى نگهبان را ترك مى كند روزنه بسته مى شود ورود و خروج پتاسيم به داخل و خارج از سلول هاى نگهبان تحت تاثير عوامل زير است:

نور

كاهش سطح CO2

 از دست دادن آب

كمبود پتاسيم تحت شرايطى اتفاق مى افتد براي مثال:

هنگامي كه  pH خاك قليايي است در اين هنگام پتاسيم در يك شكل قابل تغييير كاهش مى يابد

هنگامي كه خاك به اندازه كافي در معرض هوا است

هنگامي كه خاك از نظر كلسيم فقير است

پتاسيم معدني در خاك هايي كه تازه شكل گرفته اند كم است

در خاك هاي شور غني از سديم

علايم كاهش پتاسيم خيلي شبيه كاهش فسفر است شاخ و برگ درختان سبز تيره مي شود و بعدا مايل به زرشكي كم رنگ مى شود. از ان جايي كه پتاسيم مي تواند در شاخه حركت كند علايم كمبود ابتدا در برگ هاي مسن ديده مي شود زیرا پتاسيم در مناطق قابل رشد گياه مى تواند حركت كند. هر چه اين كاهش بيشتر مي شود برگ ها شروع به زرد شدن مي كنند، اين عمل كلروز ناميده مى شود. در نهايت كلروز به مركز برگ توسعه مي يابد. اگر چه رگبرگ ها هم چنان سبز باقي مي مانند كناره ي برگ ها به مرور شروع به نشان دادن علايم نكروز مي كنند. در حالت پيشرفته كاهش پتاسيم حتي رگبرگ ها رنگ سبز خود را از دست مي دهند برگ ها به مقدار زيادي سوختگى پيدا كرده و ريزش پيدا مي كنند. برخی از محصولات به طور خاصي به كاهش پتاسيم حساسند مثل  گوجه فرنگي،سيب زميني،اسفناج،كرفس وميوه ها .

 سديم و نقش آن درگياهان

چون سديم دقيقا يك عنصر ضروري نيست نمي توان انتظار داشت كه نقش خاصى در فعاليت هاي متابوليكي گياه داشته باشد. سديم اثرات مفيدي به وجود مي آورد كه اغلب به عنوان نگه دارنده و محافظ پتاسيم به شمار مى رود و همچنين قادر است تا حدى عملكرد پتاسيم را تقلید کند. هر چند نشان داده شده كه سديم مي تواند كاملا جايگزين پتاسيم شود ولي در نهايت كار آن ناقص است. در واقع گاهی سديم به عنوان جانشين پتاسيم بي تاثير است، حتي براي گياهان سديم دوست مانند چغندر قند. به نظر مي رسد سديم در ارتباطات آبي گياهان مؤثر است و اغلب چغندر قند و ديگر محصولات قادرند كه اين شرايط خشكي را تحمل كرده در غير اين صورت اثرات ناسازگاري را نشان مي دهند.

فسفر و نقش آن در گیاهان

فسفر نقش زيادى در رشد و متابوليسم گياه دارد. يكى از وظايف كليدى فسفر انتقال انرژى از طريق شركت در تركيبات ATP است.ATP  و مشتقات آن ADP و AMP در همه جنبه هاى انتقال انرژى در هر بخش از رشد گياه درگير هستند. گذشته از اين وظيفه اصلى، فسفرهمچنين در ساختار اسيدهای نوكلئيك DNA,RNA)) پروتئين ها،آنزيم ها وكربوهيدراتها وجود دارد. فسفر در فتوسنتز نقش ضرورى بازى مى كند و در تشكيل قندها و نشاسته مؤثر است. نقش هاى مختلف فسفر به اين معنى است كه فسفر براى تشكيل دانه ها و گسترش ريشه ها مهم است. فسفرهمچنين بلوغ گياه را تسريع مى كند و به پايدارى و مقاومت گياه در برابر سختى ها و فشارها كمك مى كند. قبل از اينكه گياه بتواند فسفر را جذب کند لازم است كه محلول  خاك ريشه هاى گياه را احاطه كند. مكانيزم اصلى در طول يك شيب غلظت به وسيله انتشار اتفاق مى افتد. فسفر با جذب  گياه از محلول خاك جدا مى شود بنابراين غلظت فسفر در اين منطقه كاهش پيدا كرده و براى تصحيح اين عدم تعادل انتشار بيشتر فسفر در اين منطقه صورت مى گيرد. فسفر در محلول خاك معمولا به طور عمومى غلظت خيلى كمى دارد بين ppm /۰۲۰  تا  ppm 1 و گياهان و ميكروارگانيسم ها مى توانند فقط  يون هاى اورتوفسفات را جذب کنند. اين يون ها عمدتا به شكل هاى HPO4,  مورد استفاده قرار مى گيرند. غلظت كم فسفر در خاك و نياز زياد گياه به اين عنصر باعث شده كه گياهان چندين مكانيسم براى جذب حداكثر آن ايجاد كنند. گياهان مى توانند به طور مستقيم فسفر را جذب كنند يا به طور غيرمستقيم توسط  قارچ هاى مايكوريز اين كار را انجام مى دهند. 

جذب مستقيم:

گياهان از طريق ريشه هاى خود يون فسفات را در طى يك مرحله انتقال فعال با صرف انرژى جذب مى كنند. دو نوع مولكول انتقال دهنده متفاوت وجود دارد كه در جذب مستقيم فسفرنقش دارند. يك ناقل با وابستگى بالا زمانى كار مى كند كه غلظت فسفر در محلول خاك پايين است و ديگرى با وابستگى كم كه صرفنظر از ميزان فسفر در محلول خاك كار مى كند.

مولكول هاى ناقل در غشاى سلولى قرار دارند و به يون هاى فسفات اجازه مى دهند كه از محيط بيرون به محيط داخل سلول منتقل شوند. يك نتيجه اين مراحل مختلف (انتقال فسفر) اين است كه pH  سيتوپلاسم سلول كاهش مى يابد. درمقابل گياه يون هاى هيدروژن را از طريق يك پمپ پروتون كه آن هم در غشاى سلول قرار دارد از سلول خارج مى كند. اينكه چه مقدار فسفات مى تواند به وسيله يك بخش به طور مستقيم جذب شود به مقدار غلظت يون اورتوفسفات در محلول خاك بستگى دارد.هر چند گياهان مى توانند با افزايش سطح ريشه هاى خود در آن ناحيه ميزان فسفر بيشترى را جذب كنند. اين كار با رشد طولی ريشه هاى موجود، يا به وسيله رشد تارهاى کشنده يا به وسيله رشد قطری ريشه ها انجام مى گيرد كه مى تواند از نواحى جديد خاك، فسفر استخراج كند.

جذب غير مستقيم:

در برابر جذب مستقيم فسفر گياهان همچنين مى توانند از همكارى با قارچ هاى مايكوريز استفاده كنند كه براى آنها غذا فراهم مى كنند. مايكوريزها قارچ هايى هستند كه روابط نزديك و منحصربه فردى با گياهان عالی دارند. در ابتدا قارچ هاى درگير با سلولهاى ريشه اى گياه رشد مى كنند تا زمانى كه آنها به مركز يا لايه رويى ريشه ها برسند. در آنجا آنها به صورت فيزيكى وارد سلول ها ى ريشه مى شوند و به سرعت شاخه هاى زيادى در درون سلول ها مى سازند. اين ساختارها كه arbuscules  ناميده مى شوند در واقع جاهايى هستند كه از طريق آنها مواد غذايى بين قارچ ها و گياهان انتقال داده مى شود.

هيف قارچى همچنين در قسمت خارج گياه رشد مى كند و آنها مى توانند خود را به طور گسترده ای در خاكى كه ريشه هاى گياه را احاطه مى كند توسعه دهند. اين مسئله محيط بهترى براى بهره بردارى بیشتر از خاك فراهم مى کند. اين هيف هاى قارچى همچنين دارای ناقلین با وابستگى بالا هستند كه براى دريافت فسفات درون سلول هاى قارچى استفاده مى شوند. تعدادى از فسفات هايى كه به وسيله قارچ دريافت مى شود براى رشد خود قارچ و فرآيندهاى متابوليكى آن استفاده مى شود. اما مقدارى از آن به داخل سلول هاى گياه انتقال داده می شود. اين ارتباط نوعی همزيستی است در اين روش قارچ كربوهيدرات ها را از گياهان دريافت مى كند  بنابراين براى هر دو سودمند مى باشد.

افزايش جذب فسفر

بعلاوه گياهان همچنين مى توانند با بهبود سيستم هاى جذب دسترسى به فسفر را در خاك افزايش دهند

گياهان و ميكروارگانيسم ها اسيدهاى آلى و يون هاى هيدروژن را آزاد مى كنند. اين امر باعث مى شود كه محيط اطراف بيشتر اسيدى شود و اين كمك مى كند تا كمپلكس هاى كلسيم فسفات حل شود بنابراين فسفات براى جذب آزاد مى شود.

به طور همزمان اسيدهاى آلى مى توانند Ca و Fe وAl را محصور كنند بدين معناست كه اين عناصر نمى توانند كمپلكس هاى حل شدنى با فسفات تشكيل دهند. بنابراين مقدار فسفاتی كه از محلول به وسيله اين اعمال برداشته مى شود كاهش مى يابد.

اسيدهاى آلى همچنين مى توانند جايگزين گروه فسفات در اجزاى خاك شوند. بنابراين اين فسفات وارد محلول خاك مى شود و براى جذب در دسترس گياه قرار می گیرد.

گياهان و ميكروارگانيسم ها همچنين مى توانند آنزيم هاى فسفاتاز آزاد كنند كه فسفات را از ماده آلى موجود در خاك خارج مى سازد و باعث مى شود كه فسفات براى بالا رفتن در دسترس باشد.

كمبود فسفر يك بيمارى گياهى است كه در مناطق پر باران خصوصا بر روى خاكهاى اسيدى و خاكهاى رسى و گچى خيلى رايج است. هواى سرد مى تواند باعث يك كمبود موقت وگذرا شود. تمام گياهان ممكن است تاثير پذير باشند هر چند اين يك بيمارى رايج نیست.

علايم  كمبود

به عنوان يك قانون كلى علايم كمبود فسفات در گياهان جوان بسيار قابل توجه تر هستند .چنانكه اين گياهان نياز نسبى بيشترى نسبت به گياهان بالغ به فسفات دارند. علايم مختصر و مفيد كاهش فسفر با اندكى تغيير بستگى به اين دارد كه گياه چه چيزى را دارد .اما به طور معمول گياهان ضعيف خواهند شد و آنطور كه بايد به سرعت به بلوغ نمى رسند. اين گياهان از رشد باز مانده و كوتاه مى مانند و به طور عمومى برگ ها و ساقه ها به سبز تيره مى گرايد. پيرترين برگها زودتر تحت تاثير قرار مى گيرند. ميوه ها كوچك و مزه اسيدى مى دهند. كمبود فسفر مشابه كمبود نيتروژن است. در بعضى موارد در نوك برگ هاى گياهان تغيير رنگ به صورت قهوه اى گسترش مى يابد كه ممكن است منجر به مرگ گياه شود. در ساير موارد برگ ها كوچك هستند و پيچيده مى شوند. برنج, سيب زمينى, ذرت, نخود و بيشتر سبزيجات به طور نسبى به كاهش فسفر حساسند.

علايم سمى بودن

اینكه گياهان فسفر خيلى زيادى داشته باشند بسيار نادر است. به اين دليل كه غلظت آن در محلول خاك به طور طبيعى پايين است و تا حدى به اين خاطر كه مكانيسم انتقال براى جذب به داخل سلول ها به خوبى تنظيم شده است.

چرا كمبود فسفر اتفاق مى افتد؟

استفاده ناكافى از كود فسفر معدنى

عدم تحرك فسفر در كلسيم فسفاتها

استفاده بيش از حد از كود نيتروژن با استفاده ناكافى از فسفر

تنوع موجودات ريز ميكروسكوپى خاك از نطر حساسيت و واكنش به كودهاى فسفر

روش تشكيل محصول (كمبود فسفردر دانه دهى برنج در مناطق پر تراكم وبلند و سيستم هاى ريشه اى كم عمق محتمل است.

 خصوصيات خاكهاى مستعد كمبود فسفر شامل انواع زير است:

خاك هاى با بافت زبر كه شامل تعداد كمى از موجودات آلى و كوچك است كه فسفر ذخيره مى كنند (مثل خاكهاى شمال شرقى تايلند)

خاك هاى مرتفع اسيدى با ميزان بالاى فسفات تثبيت شده (مثل  ultisols  و   (oxisols      

خاكهاى با ارتفاع پست(مثل شمال ويتنام)

 خاكهاى آهكى ،نمكى و قليايى

خاكهاى آتشفشانى با استعداد بالاى جذب فسفر(مثل Andisols در ژاپن)

خاكهاى كود گياهى (زغال سنگ نارس(Histosols )

خاكهاى اسيدسولفات كه مقدار زيادى آهن و آلمينيوم فعال موجود در آن موجب تشكيل تركيبات فسفرى غيرمحلول در  pH پايين  مى شود