جذب مواد مغذی توسط ریشه ها بستگی به توانایی ریشه ها در جذب مواد مغذی و همچنین غلظت مواد مغذی در سطح ریشه دارد.
ریشه
ریشه ها از دو قسمت تشکیل شده اند(تصویر 1):
- منطقه یا ناحیه بلوغ(Maturation Zone) که در نزدیکی جوانه (shoot) قرار دارد. منظور از جوانه ، قسمتی است که اندامهای هوایی (ساقه و شاخه ها) را تشکیل می دهد.
- ناحیه طویل شدن یا رشد طولی (ٍElongation Zone) که در نزدیکی نوک ریشه یا کلاهک (Cap) قرار دارد.
مواد غذایی و آب به طور آزادانه و از میان ناحیه رشد طولی به مرکز ریشه (آوند چوبی) حرکت کرده سپس به سمت اندام های هوایی گیاه بالا می روند.
تصویر1- برش عرضی بخش پایینی (انتهایی) ریشه
حرکت مواد مغذی از ناجیه بلوغ به سمت مرکز ریشه مشکل تر است که دلیل آن، وجود یک بخش محدود کننده و مانع به نام نوار کاسپارین (Casparin Strip) است. بنابراین در فصل رشد، مواد مغذی که در قسمت عمیق خاک قرار دارند از اهمیت بیشتری برخودارند به ویژه برای گیاهانی که ریشه عمیقی دارند.
وقتی گیاه در حال رشد می باشد ریشه ها نیز به صورت جانبی و عمودی رشد کرده تا به سطوح مختلف خاک دسترسی پیدا نموده و آب و موادمغذی را جذب نمایند.
فارچ های میکوریز (Mycorrhizal Fung) یا قارچ همزیست با ریشه، قارچ های مفیدی هستند که بر روی ریشه کلونی تشکیل داده که سبب بیشتر شدن سطح دسترسی به خاک می شوند و از این طریق به جذب آب و مواد غذایی کمک کرده و با کربوهیدرات گیاه میزبان مبادله می کند. برخی از محصولات همانند ذرت به این نوع ارتباط وابستگی زیاد دارند اما برخی دیگر نظیر کانولا ارتباطی با قارچ ها برقرار نخواهد کرد.
زمان جذب مواد غذایی
جذب مواد مغذی لزوماً با افزایش در بیوماس یا زیست توده گیاهی مطابقت ندارد (شکل2). به عنوان مثال ، وقتی غلات دانه ریز به 50٪ بیوماس خود می رسند به میزان 80 درصد ازت و پتاسیم مورد نیاز خود را جذب کرده اند. این میزان برای فسفر و گوگرد 60 و 70 درصد می باشد.بنابراین تامین مواد مغذی گیاه در ابتدای فصل رشد ضروری است. دانه ها، مواد غذایی را در انتهای فصل رشد جمع می کنند که این مواد غذایی هم به طور مستقیم از مواد ذخیره شده در برگ ها و ساقه و هم از طریق عناصر کودپاشی شده روی برگ ها یا از طریق ریشه ها تامین می شود. بنابراین با استفاده از کوددهی در اواخر فصل رشد، هم کیفیت و هم تولید دانه افزایش می یابد به شرطی که سایر نیازهای گیاه نظیر آب برآورده شده باشد.برای مثال، دادن ازت سرک (Top-dressed) در مرحله پنجه زنی (Tillering) باعث افزایش تولید و پروتیئن دانه گندم زمستانه در مونتانا شده بود.به ویژه در حالتی که ازت خاک کم بود. در حالیکه دادن ازت در مرحله رشد طولی ساقه تا مرحله گلدهی، ممکن است پروتئین دانه را افزایش دهد. لذا آگاهی از نیاز مواد مغذی و زمان استفاده از آن در هر محصول مهم است.
حاصلخیزی خاک
یکی از عوامل جذب مواد غذایی، غلظت آن در سطح ریشه است. در بیشتر خاک ها عناصر غذایی نسبت به نیاز گیاه بیشتر است اما بخش کوچکی از آن دربخش محلول خاک قرار دارند. عوامل مختلفی در غلظت مواد مغذی در محلول خاک دخیل هستند.
بافت خاک
خاک هایی که بافت ریزتری دارند و درصد رس آنها بیشتر می باشد توانایی بیشتری در حفظ مواد مغذی دارند. برای کسب اطلاعات بیشتر می توان به قسمت خصوصیات فیزیکی خاک در کشاورزی و خصوصیات شیمیایی خاک در کشاورزی مراجعه نماییذ.
ظرفیت تبادل آنیون و کاتیون
به همان صورتی که تارهای مو جذب بادکنک می شوند! خاک ها نیز یون های مثبت (کاتیون ها) نظیر آمونیوم (NH4+) را نگه می دارند. بخشی از ذرات خاک ، آلومینوسیلیکات یا صفحه سیلیکات نامیده می شوند به همراه مواد آلی خاک ، دارای بار منفی هستند. این ذرات کاتیون ها را جذب می نمایند. بخش دیگری از ذرات خاک را ذراتی تشکیل می دهند که بار منفی دارند نظیر هیدروکسید آهن (rust). این ذرات بون های منفی (با بار منفی) همانند سولفات ها (SO4-2) را جذب می نمایند.
به طور کلی در خاک ها، مقدار ذراتی که بار منفی دارند از ذراتی که بار مثبت دارند بیشتر است لذا به طور کلی، خاک ها دارای بارمنفی ویژه هستند.
بار منفی کل در خاک را "ظرفیت تبادل کاتیون " یا CEC می گویند که اندازه گیری خوبی از توانایی خاک در حفظ و تامین مواد مغذی برای محصولات و گیاهان می باشد. در جدول زیر مقدار CEC برخی خاک ها نشان داده شده است:
(Cation Exchange Capacity= CEC)
جدول 1- دامنه CEC برای بافت های مختلف خاک (meq/100 g soil)
| بافت خاک | دامنه CEC |
| ماسه ای (رنگ روشن) | 3-5 |
| ماسه ای (رنگ تیره) | 10-20 |
| لومی | 10-15 |
| سیلتی لومی | 15-25 |
| رسی | 20-50 |
ظرفیت تبادل کاتیونی معمولا به صورت میلی اکی والانت بر 100 گرم خاک بیان می شود. CEC بیشتر از 15 میلی اکی والانت به نسبت، ظرفیت بالایی در نگهداشتن کاتیون های مغذی دارد. خاک هایی که رس زیادی دارند دارای CEC بیشتری هستند اگرچه نوع رس نیز در مقدار CEC اثر دارد.
مواد مغذی که توسط بارهای خاک نگه داشته می شوند مواد قابل تبادل نامیده می شوند. آزمایش خاک اغلب بر روی مواد مغذی قابل تبادل انجام شده و آن را نشان می دهد(همانند پتاسیم) زیرا این مواد قابل تبادل. برای گیاه قابل جذب است.
البته خاک ها توانایی حفظ آنیون ها را نیز دارد(همانند فسفات). این توانایی به ظرفیت تبادل آنیونی یا AEC موسوم است.
(Anion Exchange Capacity= (AEC)
معمولا AEC کمتر از CEC است اما در بیشتر خاک ها، به اندازه کافی زیاد است تا برخی از آنیون های مغذی را حفظ کند همانند سولفات.
مواد آلی
ذرات آلی همانند ذرات رس، از سطح زیادی برخوردار بوده لذا CEC بالایی دارند که این موضوع سبب می شود را یک تامین کننده عالی مواد مغذی برای گیاه محسوب شوند. علاوه بر آن، وقتی مواد آلی تجزیه می شوند مواد مغذی باند شده در ساختمان آن، آزاد شده و در دسترس گیاه قرار می گیرد لذا در اصل مواد آلی یک کود آهسته رهش می باشند. CEC مواد آلی می تواند به اندازه 215 میلی اکی والانت در 100 گرم خاک باشد که بسیار بیشتر از خاک رس است. با این حال CEC مواد آلی با کاهش PH به مقدار زیادی کاهش پیدا می کند (به بخش بعدی مراجعه شود). مواد آلی قابلیت حفظ مقدار زیادی آب را دارد که این موضوع می تواند در حرکت مواد مغذی به ریشه گیاه کمک کند.
PH
PH خاک که غلظت یون هیدروژن (+H) را نشان می دهد هر واحد کاهش آن باعث می شود میزان اسیدیته 10 برابر بیشتر شود. PH خاک بر قابلیت جذب مواد مغذی اثر دارد(تصویر 2). برای مثال مس، روی، آهن ، منگنز و نیکل در PH پایین نسبت به PH بالا از قابلیت جذب بیشتری برخوردارند زیرا این فلزات در PH بالا اتصال بسیار محکم با ذرات خاک داشته یا در مواد معدنی جامد خاک قرار دارند.
تصویر2- اثر PH خاک بر قابلیت جذب مواد مغذی. نوار ضخیم تر نشان دهنده قابلیت جذب بیشتر است. (منبع دانشگاه مونتانا)
برعکس، کاتیون های قلیایی نظیر سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم اتصال ضعیف تری با ذرات خاک دارند بنابراین این فلزات می توانند از سطح خاک شسته شده و از آن خارج شوند به ویژه در زمانی که PH خاک کم باشد لذا در PH پایین، کمتر قابل جذب هستند.
در مناطقی از آمریکا نظیر مونتانا که PH خاک آنها بیشتر از 7.5 می باشد نسبت به مناطقی که PH کمتری دارند احتمال کمبود مس، روی، آهن ، نیکل و منگنز بیشتر است اگرچه، اغلب کمبود مواد مغذبی کم مصرف در این مناطق دیده نمی شود.
PH مناسب مشخص شده است که نزدیک 7 می باشد اما هر محصولی نیازهای غذایی متفاوتی دارد از این رو سطح PH مناسب نیز متفاوت است. برای مثال تولید یونجه،نخود، گندم و جو به ترتیب در PH زیر 5.7، 5.6، 5.4، 5.3 کاهش می یابد تگرچه واریته های گندم می توانند PH = 5.2 را نیز تحمل کنند.
اثر PH بر CEC و AEC
به طور کلی، PH کمتر سبب کمتر شدن CEC خاک می شود زیرا بیشتر شدن غلظت یون های +H سبب خنتی شدن بارهای منفی ذرات رس و مواد آلی خواهد شد (تصویر 3). اثر PH بر روی CEC مواد آلی بیشتر از صفحات سیلیکاتی (رس) است زیرا کل CEC در مواد آلی به PH وابسته است. بارهای منفی در داخل ذرات رس، توسط یون های +H خنثی نمی شود اما این بارهای منفی نیز برای اتصال مواد مغذی در دسترس نیستند.
تصویر 3- تاثیر PH بر روی AEC و CEC ذرات رس و ماده آلی. توجه شود با کاهش PH، مقدار CEC کاهش و مقدار AEC افزایش می یابد (بار ذرات مثبت تر می شود)
تقویت خاک با کودهای ازته که پایه آمونیاک دارند در بیشتر وقت ها باعث کاهش PH خاک می شوند که به طور بالقوه سبب کمتر شدن PH مناسب در ناحیه ریشه زنی جوانه می شود. وقتی PH به زیر 5.5 افت کند خاک های رس منگنز و آلومینیوم را آزاد می کنند که می تواند به سرعت به سطح مسمومیت گیاه برسد.
نسبت اشباع کاتیون قلیایی
اشباع قلیایی درصد محل های تبادل خاک را که به وسیله کاتیون های قلیایی (Na+
, K+
, Ca+2, Mg+2) نسبت به کل کاتیون ها اشغال می شود را تعیین می کند. نسبت اشباع کاتیون قلیایی (BCSR) به عنوان یک روش برای ایجاد توصیه های اصلاح خاک پیشنهاد می شود که این کار با مقایسه BCSR خاک و نسبت ایده آل کلسیم:منیزیم:پتاسیم:سدیم:سایر کاتیون ها انجام می گیرد.
base-cation saturation ratio : BCSR
نسبت ایده آل پیشنهاد شده با نوع خاک تغییر می کند اما به طور کلی در دامنه های زیر می باشد:
کلسیم 60 تا 80 درصد، منیزیم 6 تا 20 درصد و پتاسیم 2 تا 6 درصد.
توصیه ای در این زمینه برای ازت و فسفر و گوگرد و عناصر کم مصرف کاری انجام نگرفته است.
طرقداران انجام BCSR می گویند نسبت کاتیون قلیایی به تغذیه جمعیت میکروبی خاک کمک می کند که به تبع آن به تغذیه گیاه کمک می شود. با این حال این نسبت کار ایده آلی برای مدیریت غذایی خاک نیست.
حرکت عناصر مغذی در خاک
حرکت عناصر در خاک برخی اوقات با حرکت آنها در خاک متفاوت است که این موضوع توضیح می دهد که چرا برخی از عناصر برای رشد گیاه از قابلیت جذب کمتری برخوردارند. جابجایی عناصر بر اینکه چطور به خاک کود داده شود اثر دارد. برای مثال کود ازته می تواند به روش پخش سطحی (Broadcast) یا تلفیقی (Incorporated) انجام بگیرد که با نتایح به نسبت مشابه همراه است زیرا ازت عنصری کاملا متحرک است. اما ;کود فسفر به طور کلی به صورت نواری (Banded) یا همراه با بذر اشتفاده می شد زیرا در بیشتر خاک ها کاملا بی حرکت است.
جدول 2- عناصر متحرک خاک
| متحرک | به نسبت بی حرکت |
| ازت | پتاسیم |
| گوگرد | فسفر |
| کلر | منیزیم |
| بر | کلسیم |
| منگنز |
| روی |
| مس |
| آهن |
| نیکل |
| مولیبدن |
به عنوان یک قاعده کلی ، NH4
+
, K+
, Ca+2, Mg+2 تحرک بیشتری نسبت به فلزات دارند(Cu+2,
Fe+2, Fe+3, Mn+2, Ni+2, Zn+2).کودهایی که عناصر متحرک دارند نسبت به کودهایی با عناصر بی حرکت ، باید در دفعات بیشتر داده شوند زیرا عناصر متحرک نسبت به عناصر بی حرکت، با سهولت بیشتری جذب یا از خاک شسته می شوند. مواد غذایی بی حرکت می توانند انباشته و ذخیره شوندبه این معنی که بیشتر از نیاز محصول می توان استفاده کرد تا در فصل های کاشت بعدی نیز به مصرف گیاهان برسند.
حرکت مواد مغذی به سمت ریشه های گیاه
,وقتی ریشه ها رشد می کنند به مرور در تماس مستقیم با مواد مغذی قرار می گیرند به آن تماس ریشه ای یا ربایش توسط ریشه (root interception) می گویند.در این حالت میزان جذب برای عناصر ازت و فسفر و پتاسیم حدود 1 تا 2.5 درصد از مجموع جذب این عناصر را شامل می شود. برخی گونه های گیاهی با قارچ های میکوریزل همزیستی دارند. این همزیستی به ویژه برای جذب عناصر غذایی بی حرکت و در زمانی که سطح مواد مغذی خاک کم می باشد سودمند خواهد بود. سایر مکانیسم های جذب مربوط به حرکت عناصر به سمت ریشه است.
وقتی که ریشه از آب استفاده می کند آب به سمت ریشه حرکت می کند.این فرآیند جریان توده ای (Mass flow) یا انتقال آب (ADVECTION) می گویند که مقدار قابل توجهی از حرکت عناصر غذایی را به سمت ریشه شامل می شود به ویژه برای عناصر متحرک نظیر نیترات. جریان توده ای 80 درصد حرکت ازت به سمت ریشه را در برمی گیرد اما برای فسفر بی حرکت فقط 5 درصد را شامل می شود.حرکت سایر عناصر به سمت ریشه از طریق انتشار یا پخش (Diffusion) است.
انتشار فرآیندی است که سبب می شود مواد شیمیایی از یک محلی که غلظت آن بیشتر است به محلی غلظت آن کمتر است منتقل شود. مواد مغذی که به فرآیند انتشار برای حرکت به سمت ریشه بیشترین وابستگی را دارند نسبتا بی حرکت می باشند که به نسبت غلظت محلول پایینی دارند و گیاه به مقدار زیادی به آنها نیاز دارد همانند فسفر و پتاسیم، که با کوددهی مواد مغذی بی حرکت در نزدیکی ریشه گیاه سبب می شود گیاه به دریافت مواد مغذی از طریق انتشار کمتر وابسته شود. عناصر پرمصرف ثانویه (کلسیم و گوگرد و منیزیم) اغلب به انتشار وابسته نیستند زیرا تقریبا غلظت های محلول آنها نسبت به نیاز گیاه زیاد است.
منبع:
https://store.msuextension.org/publications/AgandNaturalResources/4449-2.pdf
عالی واقعا خیلی مطالب مفیدی بود از این مطالب آموزشی حتما بنویس خدا خیرت بده
سپاس بابت اظهار محبتتون ،