شیمی در کشاورزی

شیمی در کشاورزی

نگاه اجمالی

برای کمک به تولید مقدار مواد غذایی کلان ، کشاورزی ما باید به روش علمی جدید انجام گیرد و در این صورت به انواع مواد شیمیایی کشاورزی ، از جمله کودهای گوناگون ، انواع داروی بیماری‌های حیوانی و گیاهی ، مواد آفت کش ، مواد مکمل غذایی و بسیاری دیگر از این قبیل نیازمندیم که باید آنها را به طریق صنعتی تهیه کنیم. بدیهی است که تهیه غذای کافی برای جمعیت در حال انفجار روی زمین ، فقط با درک شیمیایی تولید مواد غذایی و بکار بستن همه جانبه فنون جدید تولید مواد غذایی میسر می‌شود.

گیاهان ، منبع اصلی مواد غذایی ما هستند. ما گیاهان یا گوشت جانوران گیاهخوار را می‌خوریم. رشد گیاهان مستلزم دمای مناسب ، مواد مغذی ، هوا ، آب ، و گرفتار نشدن به انواع بیماری ناشی از آفات مضر علف‌های هرز است. برای گیاهان ، مواد مغذی مناسب و موادی برای رهانیدن آنها از ابتلا به بیماریهای گوناگون فراهم می‌آورد.

 

تاریخچه

بعضی از تمدن‌های باستانی به تجربیات مفیدی در کارهای کشاورزی دست یافته‌اند که بطور مستقیم در تاریخ ثبت نشده است. در عصر رومیان ، "کاتوی کبیر" اشاراتی دارد به انتخاب تخم ، تهیه کود سبز با گیاهان تیره نخود ، آزمایش خاصیت اسیدی خاک ، استفاده از خاکهای آهکی ، ارزش یونجه و شبدر ، ترکیب نگهداری و استفاده از کود حیوانی ، ترتیب چرای حیوانات ، اهمیت چارپایان در عملیات کشاورزی و مانند آنها. این گونه پیشرفت ما که مبنای تجربه عملی داشته، گاه به گاه در جریان تاریخ ، بدست آمده و از میان رفته است.

"
آرتوریانگ" ، در قرن هیجدهم در انگلیس ، علم جدید کشاورزی را بنیان نهاد. او به عنوان نخستین پژوهشگر مشهور کشاورزی گسترده ، سیستمی برای اشاعه اطلاعات کشاورزی به راه انداخت که امروزه گسترشی جهان‌مشمول یافته است. در سال 1840 "یوستوس فون لیبیگ" ، کتاب خود را به عنوان کاربردهای شیمی آلی در کشاورزی و فیزیولوژی منتشر کرد. لیبیگ را به خاطر کارهایی را که انجام داده بود، پدر علم جدید خاک شناسی نامیده‌اند.

انقلاب صنعتی ، ابزار و توان بهتری فراهم آورد که کارهای فیریکی-کشاورزی را نسبتا آسان کرد. اما ، حتی امروزه با بهترین تخمین ، دو سوم کشاورزی جهان عقب مانده است.

رشد گیاهان

خاکهای طبیعی منبع مواد مغذی برای گیاهان است. خاک سطحی شامل بیشترین مقدار ماده زنده و هوموس ، حاصل از موجودات مرده است. خاک ‌زیرین شامل مواد معدنی و مواد آلی است. اکسایش جزئی مواد آلی در فضای بسته زیر خاک و مصرف اکسیژن آن ، باعث تولید دی‌اکسید کربن می‌شود. افزایش این گاز در خاک ، باعث اسیدی شدن آبهای جاری در زیر زمین می‌شود.

علت عمده جذب و جذب سطحی آب در خاک ، وفور اکسیژن در ساختمان شیمیایی غالب مواد خاکی است که چند نمونه آنها سیلیکات‌ها (SiO3-2) ، فسفات‌ها (PO4-3) و کربنات‌ها (CO3-2) هستند. خاکهای که تراوایی خوبی دارند، آب را در جریان طبیعی از تمام منافذ کوچک خود می‌گذارنند.

جاری شدن آب از میان خاک ، امری ضروری است، زیرا برای کشت و تهیه یک کیلو گرم ماده غذایی ، صدها لیتر آب لازم است. خاکها ، نه تنها به علت اکسید شده مواد آلی ، بلکه به علت آب شویی گزینشی توسط جریان آب در زمین ، نیز اسیدی می‌شوند.

 

تاثیر عناصر موجود در خاک در رشد گیاهان

نمک‌های فلزات قلیایی و قلیایی خاکی ، بیشتر از نمکهای فلزات گروه (III) و فلزات وابسته در آب محلولند. گیاهانی که در خاک پُرسلنیم می‌رویند، مقداری از عنصر را جذب می‌کنند و برای انسان مضر و سمی هستند. اگر هموس که منبع مواد مغذی برای گیاه است تجریه نشود، خاک ارزش حاصلخیزی ندارد و به آنها کودهای فسفات و پتاس می افزایند. ترکیبات شیمیایی خاکها ، منعکس کننده ترکیب پوسته زمین ، ترکیب سنگهای مادر و فعالیتهای فیزیکی و شیمیایی است که در حین تشکیل خاک و پس از آن ، صورت می‌گیرد.

سلیسیم در مقایسه با اکسیژن ، عنصر محوری خاک است. خاک سیاه ، ماده آلی فراوان دارد. خاک قرمز ، احتمالا آهن زیاد دارد و خاک سفید ، شدیدا آب‌شویی شده‌است و کیفیت مناسبی ندارد. مواد مغذی اولیه خاک نیتروژن ، فسفر و پتاسیم است. غالب گیاهان در خاکهای غنی از نیترات رشد می‌کنند. منبع عمده ذخیره نیتروژن در خاک ، موجودات مرده و فضولات حیوانی است.

فسفر نیز مانند نیتروژن باید به صورت یک ماده معدنی یا غیر آلی در آید تا مورد استفاده گیاه قرار گیرد. یون پتاسیم یک عنصر کلیدی در کنترل آنزیمی تبادل قندها ، نشاسته‌ها و سلولز است. کلسیم و منیزیم به صورت یونهای (Ca+2) و (Mg+2) ، مواد مغذی ثانویه برای گیاه هستند. آهن ، یک جز اصلی کاتالیزوری است که در تشکیل کلروفیل یا سبزینه گیاه دخالت دارد.

کودهای طبیعی مکمل خاک‌

کود شیمیایی علاوه بر داشتن یون مطلوب ، آن یون را به صورتی در خاک جای می‌دهد که گیاه بتواند آن را به طور مستقیم جذب کند. کودهای نیترات جامد از آمونیاک تهیه می‌شود. اوره یکی از مهمترین مواد شیمیایی جهان بشمار می‌آید. زیرا هم به عنوان کود و هم به عنوان ماده مکمل غذایی چارپایان مصرف می‌شود. سنگ فسفات و پتاس ، دو ماده معدنی مهمی هستند که می‌توان آنها را از معدن استخراج کرد، سایید و به صورت گرد ، آنها را مستقیما به خاکهای فاقد این مواد افزود.

کودهای فسفات به صورت سوپر فسفات که انحلال پذیری بیشتری دارد، استفاده می‌شود.

 

ایجاد رشد برتر در گیاهان

علاوه بر کودهایی که به فرایندهای طبیعی رشد زیست شیمیایی گیاهان یاری می‌دهند، موادی به نام افزاینده رشد گیاهان ، موجب نوعی رشد متعارفی یا غیر طبیعی می‌شوند. اتیلن یا استیلن ، شکوفایی و گل دهی آناناس را زیاد می‌کنند. اکسین‌ها موجب دراز شدن سلول‌های نهال می‌شوند. شاید مهم‌ترین تنظیم کنندهای رشد گیاه ، گروهی از مواد باشند که به نام گیب برلین‌ها معروفند.

حفاظت گیاهان برای تولید مواد غذایی بیشتر

هرساله ، یک سوم محصولات غذایی جهان بر اثر آفات (بیماریهای ناشی از ویروسها ، باکتریها ، قارچها ، جلبکها ، علفهای هرز و کرم حشرات گیاه خوار) از میان می‌رود. آفت کش‌ها دفاع شیمیایی برای کنترل آفت بشمار می‌روند. دو نوع آفت کش داریم که عبارتند از:

حشره کش‌ها و آفت کش‌ها

مصرف حشره کش‌هایی مانند (DDT) موجب شده است که به دیگر اشکال حیوانی ، مانند ماهی‌ها و پرندگان ، آسیب جدی برسد. بسیاری از حشره کش‌ها ، برای انسان ، بسیار سمی‌تر از (ِDDT) است. از این جمله مواد غیر آلی ، ترکیبات آرسینک دار و انواع بسیاری از مشتقات فسفر که ما آنها را در محیط زندگی خود و در منابع آب وارد می‌کنیم. از طرف دیگر اگر استفاده از آنها را کنار بگذاریم باید با انواع بیماری‌ها مواجه باشیم.

علف کش‌ها

علف کشها ، گیاهان را می‌کشند. این مواد ممکن است گزینشی باشند و فقط گروه خاصی از گیاهان را از بین ببرند، یا ممکن است غیر گزینشی باشند و زمین را از هر گونه حیات گیاهی پاک کنند.


دوشنبه 10 دی ماه سال 1386

فرسایش خاک

یکی ازعواملی که درکشاورزی بسیارمورد توجه قرارمی گیرد وعامل اصلی نابودی بسیاری اززمین های خاصلخیزکشاورزی وتبدیل آن به مکان های غیرقابل کشت می باشد پدیده فرسایش خاح است.

 

متاسفانه درکشورما به دلیل توجه بیشتر مسئولان کشوری به بخش صنعت وعدم توجه آنان به بخش کشاورزی ونادیده گرفتن مشکلات آن،باعث شده که این،مسیر قهقرایی،سرعت بیشتری بگیرد.

 

فرسایش خاک ازجمله نگرانی های عمده زیست محیطی قرن حاضراست. برپایه برآوردهای انجام شده براثرفرسایش خاک سالیانه چندین میلیون هکتارازاراضی کشاورزی جهان به کام نابودی کشیده می شود. برپایه همین برآوردپیش بینی می شودکه تاسال 2010 میلادی یک سوم تا یک پنجم اراضی کشاورزی براثرفرسایش خاک عقیم وغیراستفاده شوند.

 

فعل وانفعالات فرسایش خاک وجایگزینی تپه های شنی به جای بسترهای حاصلخیزخاک تاسف انگیزاست واین فرآیند باعث مهاجرت هزاران نفرازروستائیان به سمت شهرها می گردد.

 

یکی ازاساسی ترین مسائلی که باعث فرسایش خاک درایران وجهان شده است مسئله سیلاب هاست.

 

جنگل هاطی قرنن های طولانی موجب پایداری خاک وذخیره سازی آب ورونق فعالیت های گوناگون کشاورزی بوده اند،ولی به مروروبا ازمیان رفتن تدریجی جنگل ها وپوشش های گیاهی دراین بهشت سرسبزخداوندی ،جاری شدن سیلاب متداول شده است .

 

هنگامیکه پوشش جنگلی براثرقطع بی رویه حالت مناسب وتراکمی خودرا ازدست می دهد .خاک آن منطقه به علت کمبود شاخ وبرگ وفاصله ایجاد شده بین آنها دربرابربارانهای شدید ورگبارهای تند بی دفاع مانده ومقاومت خودرا ازدست می دهد وبا کمترین بارش تند،مرگبارترین سیلابها را بوجود می آورد.

 

با ازبین رفتن پوشش گیاهی ،باران هایی که برسطح خاک می بارد علاوه برشستن خاک وتبدیل شدن به روان آب توانایی نفوذ به داخل زمین را ازدست می دهد .

 

پیامد بوجود آمدن روان آب وعدم نفوذ آب درخاک،پائین رفتن سفره های آب زیرزمینی است که اصلی ترین منبع آبیاری گیاهان درمناطق خشک است. به مرروزمان آنقدرآب وخاک وجود نخواهدداشت که یک کشاورزبتواند مایحتاج روزانه خودرا به دست آورد. ازاین روپدیده مهاجرت به شهرها شدت بیشتری خواهد گرفت که پیامدهای خاص خودرا به دنبال خواهدداشت.

 

متاسفانه درکشورما پدیده تخریب جنگل ها روند سریعی را درپیش گرفته است.عریانی بیش ازحد دامنه شمالی کوههای البرزکه درروزگاری نه چندان دورپوشیده ازجنگل وبیشه بوده است اکنون به خاطربی توجهی ما انسان ها درمعرض نابودی کامل قرارگرفته وفرسایش خاک،تراکم حرارتی ناشی ازتغییرات جوی ،کاهش رطوبت وازهمه مهمترتقلیل ونابودی پوشش گیاهی (به علت قطع بی رویه وعدم کاشت همزمان درخت ) ازپیامدهای نامطلوب این بی رحمی انسان نسبت به طبیعت اطراف خود است .

 

شرایط اقلیمی ووضع کنونی زمین شناسی به گونه ای است که آن را به صورت یک کشورمستعد به فرسایش خاک درآورده است . ولی حقیقت آن است که میزان فرسایش خاک درایران بیش ازمقدارمورد نظرمی باشد.آمارنشان می دهد که تلفات خاک دراثرفرسایش درمملکت ما چندین برابربیش ازمیانگین آن درکشورهای آفریقایی واروپایی است.

 

فرسایش خاک درایران یک مسیرصعودی داشته وبراساس اطلاعات منتشرشده متوسط سالانه تلفات خاک ناشی ازفرسایش درایران رشد قابل توجهی داشته است.به عقیده عموم کارشناسان مهمترین علت فرسایش خاک عوامل انسانی است.افزایش رشد جمعیت دراین دوران با نرخ سرسام آورآن نیازهای اقتصادی زیادی به دنبال داشته است ودرنتیجه جمعیت نیازبه مکانی برای زندگی دارند وافراد سودجوازاین مورد استفاده کرده وبه تخریبت جنگلها می پردازند.متاسفانه ناتوانی مراکزترویجی دراشاعه فرهنگ استفاده صحیح ازجنگل ها ومراتع براساس اصول علمی وفقدان مدارس آموزش منابع طبیعی کافی برای روستائیان وعشایرازعلل دیگرروند فوق بوده است.

 

برمبنای دلایل فوق انسان ازطریق افزایش تعداد دام درسطح مراتع وتخریب غیرقانونی جنگل ها ،عدم کاربری صحیح اراضی کشاورزی ،استفاده نادرست ازمنابع آبی وگاهی ازطریق احداث خطوط جاده ای وبهره برداری غلط ازمعادن و... ،فرسایش خاک را ازحالت طبیعی ومعمول خود خارج ساخته وبرآن دامن زده است. علاوه براین می توان به عدم تخصیص بودجه مناسب جهت مبارزه با پیشرفت بیابان ها وهمچنین عدم توجه به حفظ زمین های زیرکشت اشاره کرد.

 

با نیم نگاهی به تاریخچه کشاورزی کشورهای توسعه یافته،می توان دریافت که این کشورها دارای برنامه ریزی صحیح دربخش کشاورزی بوده وکمبود بودجه بخش صنعت خویش را ازدرآمد های بخش کشاورزی تامین می کنند. کشورهایی مانند آمریکا،فرانسه ،ژاپن ازاین راه علاوه برخودکفایی دربخش کشاورزی دارای صنعتی توسعه یافته نیزهستند.

 

گفتنی است کشورهند درسال 1975 دارای فرسایش خاکی درحدود5میلیاردتن خاک درسال بوده است وبا حمایت ماهاتما گاندی درسال 1985 موفق به تأسیس دفترملی عمران اراضی هند شدکه هدفش به زیرکشت بردن سالانه 5میلیون هکتارازاراضی بایراین کشوروتبدیل آن به اراضی کشاورزی بود.

 

این روند شامل گسترش زمین های کشاورزی وگسترش مناطق جنگلی بودکه تاحدبسیارزیادی مانع ازافزایش میزان فرسایش خاک درآن کشورگردید.

 

 

 

 

ساختمان خاک نحوه قرار گرفتن و چگونگی اجتماع ذرات خاک را ساختمان آن می‌گویند. گرچه در یک پروفیل خاک ممکن است یک نوع ساختمان بیش از سایرین دیده شود، ولی معمولا در افقها یا لایه‌های مختلف ممکن است، چند نوع ساختمان یافت شود. بسیاری از خواص فیزیکی خاک مانند حرکت آب ، تهویه ، انتقال حرارت ، وزن مخصوص ظاهری و فضای منافذ به ساختمان خاک بستگی دارد. در واقع تمام عملیات از قبیل شخم و زهکشی ، دادن کود حیوانی و آهک زدن که برای بهبود وضعیت فیزیکی خاک انجام می‌شود، روی ساختمان خاک اثر گذاشته و تاثیری روی بافت آن ندارد. ساختمانهای موجود از یکی از دو حالت زیر بوجود می‌آید:


تک دانه‌های ذرات خاک که بطور فردی وجود داشته و اجتماع مشخصی از ذرات در آنها صورت نگرفته است.

توده‌های فشرده و بی شکل و نامنظمی از ذرات که هیچ خصوصیات ساختمانی مشخصی ندارند. انواع ساختمانهای خاک برحسب شکل ظاهری 6 نوع ساختمان را می‌توان در خاک تشخیص داد. این ساختمانها به اسامی بشقابی ، ستونی ، منشوری ، مکعبی ، فندقی ، دانه‌ای و اسفنجی شناخته می‌شوند.


ساختمان بشقابی: توده‌های خاک به صورت لایه‌های نازک افقی روی هم قرار گرفته‌اند. بیشتر در لایه‌های سطحی خاک وجود دارند، ولی گاهی در لایه‌های عمیق هم دیده می‌شوند.

ساختمانهای ستونی و منشوری : توده‌های خاک بطور عمودی روی هم قرار گرفته‌اند، ارتفاع ستونهای حاصل متغیر و قطر آنها گاهی به 15 سانتیمتر می‌رسد. بیشتر در لایه‌های عمیق خاک مناطق خشک و نیمه خشک دیده می‌شود. در صورتی که بالای این ساختمانها گرد باشد، آنها را ستونی و اگرا مسطح باشد، آنها را منشوری گویند.

ساختمانهای مکعبی و فندقی : توده‌های خاک به صورت مکعبهایی با سطوح نامنظم ، ولی ابعاد تقریبا مساوی در آمده‌اند. اگر لبه‌های سطوح بیشتر تیز و مشخص باشد، ساختمان را مکعبی و اگرا این لبه‌ها صاف شده باشد، ساختمان را فندقی گویند. این نوع ساختمان در لایه‌های عمیق خاک دیده می‌شود.

ساختمانهای کروی (دانه‌ای یا اسفنجی) : توده‌های خاک شکل گرد داشته و قطر آنها معمولا از یک سانتیمتر کمتر است. این ساختمانها کاملا متخلخل بوده و اتصال بین ذرات ضعیف است (دانه‌ای) و درصورتی که ساختمان کاملا باز و درجه تخلخل زیاد باشد، ساختمان را اسفنجی گویند. ساختمانهای کروی بیشتر در لایه‌های سطحی خاک یافت می‌شوند و به آسانی تحت تاثیر عملیات زراعی قرار می‌گیرند.

 

نقش روی در خاک

 

 

 

روی (Zn)

نقش روی در خاک:

مقدار روی در کره خاکی تقریباً 80 میلی گرم در کیلو گرم است. و در خاک مقدار آن از 10 تا 300 و به طور متوسط 50 میلی گرم در کیلو گرم متغیر می باشد. ولی در خاک های قلیایی مقدارآن از 20 پی پی ام تجاوز نمی کند و نکته دیگر این که مقدار روی در خاک های سطحی کمتر از خاک زیرین است. به طور کلی مقدار کل روی در خاک مانند بسیاری از عناصر غذایی مورد نیاز گیاه به هیچ وجه معیار قابل جذب بودن آن برای گیاه نیست. مقدار روی در سنگ ها نیز متفاوت بوده و طیف آن از 4 تا 100 میلی گرم در کیلو گرم متغیر است. مقدار روی در بازالت 100، شیل45، گرانیت10، سنگ آهک4 و در ماسه سنگ 3 میلی گرم در کیلو گرم خاک گزارش شده است. از کانی های مهم حاوی روی می توان از اسفالریت (ZnS)، اسمیت سونیت (ZnCO3) و همی مورفایت (Zn4(OH)2Si2O7.H2O) نام برد.

روی در خاک به فرم های زیر دیده می شود:

- بخش مهمی از روی به عنوان جزء ساختمانی برخی از کانی های رسی بوده و می تواند در شبکه کریستالی جایگزین منیزیم گردد.

- بخشی از روی به صورت کاتیون قابل تبادل جذب سطحی کانی های رسی است.

- بخشی از روی نیز جذب سطحی اکسید ها، هیدروکسید و اکسی هیدروکسید های آهن و آلومینیوم و همچنین جذب سطحی کربنات ها می شوند.

- بخشی از روی در خاک به صورت ترکیب با ماده الی دیده می شود.

- مقداری از روی به فرم Zn2+ در محلول خاک وجود دارد.

فعالیت یون روی در خاک توسط PH کنترل می گردد و با هر یک واحد افزایش در مقدار PH غلظت روی 100 برابر کاهش می یابد.

حرکت روی در خاک عمدتاً به صورت انتشار است و ضریب انتشار روی در خاک های آهکی نسبت به خاک های اسیدی 50 مرتبه کمتر است و این خود دلیلی برای کمبود روی در خاک های آهکی ایران است. اما عوامل دیگری نظیر فقیر بودن خاک از کانی های حامل روی، وجود PH قلیایی و زیادی کربنات کلسیم، حضور بی کربنات فراوان در آب های آبیاری، مرده بودن خاک(خاک فاقد باکتری ها و مواد الی)، زیادی فسفر و ازت در خاک و نهایتاً عدم رواج مصرف کود های محتوی روی، بر کمبود روی در خاک های کشور تاثیر می گذارند.

نقش روی در گیاه :

ضرورت نیاز گیاه به روی، اولین بار در سال 1926، در گوجه فرنگی توسط Sammer & Lipman مشخص شد. روی عمدتاً به فرم دو ظرفیتی Zn2+ از محلول خاک جذب گیاه می شود. جذب روی در مراحل مختلف رشد گیاه متفاوت است به طوری که بیشترین جذب در اوایل رشد صورت گرفته و به مرور زمان مقدار آن کاهش می یابد. در خاک های دارای واکنش قلیایی روی به صورت Zn(OH)+ نیز می تواند جذب گیاه گردد. جذب روی توسط گیاه با دو مکانیسم فعال و غیر فعال صورت می گیرد. جذب غیر فعال روی از طریق جذب الکترواستاتیکی آن بر روی دیواره سلولی و سایر سطوح خارجی سلول های ریشه گیاه صورت می گیرد. این نوع جذب غیر اختصاصی بوده و مستقل از فعالیت های متابولیکی گیاه است. اما برعکس جذب فعال به شدت انتخابی و تحت تاثیر سوخت و ساز گیاهی است و عواملی مانند دما، نور، تهویه و رطوبت که بر سوخت و ساز گیاهی تاثیر دارند، بر مقدار جذب روی نیز موثرند. لازم به ذکر است که بخش عمده روی در گیاه توسط جذب فعال جذب می گردد.

مقدار روی در گیاهان بین 40 تا 70 میلی گرم در کیلوگرم متغیر است و مقدار آن در گیاه با سن گیاه رابطه معکوس داشته و گیاهان پیر به علت اثر رقت و همچنین انتقال روی به دانه، از غلظت روی کمتری برخوردارند. انتقال روی از ریشه به دیگر اندام های گیاه از طریق آوند های چوبی صورت می گیرد و وضعیت روی در شیره خام گیاهی معلوم نیست.

روی به عنوان یک عنصر غذایی در گیاهان تنها به یک شکل و آن هم به صورت Zn2+ وجود دارد.و در بسیاری از سیستم های آنزیمی گیاه نقش کاتالیزوری فعال کننده و یا ساختمانی دارد و در گیاه در ساخته شدن و تخریب پروتئین ها دخیل است. روی نقش متابولیکی مهمی را در گیاه ایفا می کند.برخی از انزیم ها حاوی روی هستند مانند کربنیک انهیداز، کربوکسی پپتیداز،الکل دی هیدروژناز،فسفاتاز قلیایی،فسفولیپاز و RNA دیمراز. برخی از انزیم ها از جمله دی هیدروژناز، آدولاز، ایزومراز و ترانس فسفولاز توسط روی فعال می شوند. در اثر کمبود روی سنتز پروتئین کاهش و اسید های آمینه تجمع می یابند که علت آن کاهش انتقال اسید های آمینه و همچنین افزایش تجزیه و تخریب RNA است. در اثر کمبود روی فعالیت آنزیم Rnase افزایش می یابدکه این امر موجب تخریب RNA و کاهش سنتز پروتئین می گردد.

مقدار هورمون های گیاهی نیز تحت تاثیر مقدار روی در گیاه هستند. کمبود روی مقدار ایندول استیک اسید (IAA) را کاهش و میزان تریپتوفان را افزایش می دهد. علاوه بر این به نظر می رسد که در گیاهان با کمبود روی متابولیسم جیبرلیک اسید کاهش و ایندول استیک اسید در کلروپلاست تجمع و بدین وسیله با تامین یون H+ نقش بافری خود را در تنظیم موقت PH ایفا نموده و از تخریب پروتئین جلوگیری می کند. با توجه به وسعت تاثیر این آنزیم ها در فعالیت های حیاتی، معلوم است که کمبود روی می تواند صدمات فوق العاده ای را به زندگی گیاه وارد سازد. همچنین مشخص شده است که روی در تنظیم اب گیاه نیز دخالت دارد. 

نقش روی در تغذیه انسان و دام :

روی یکی از عناصر ضروری برای انسان به شمار می رود که کمبود آن در سراسر جهان دیده شده است. علایم کمبود روی برای نخستین بار در سال 1963 توسط Parasad و همکاران گزارش شده است. این محققین مشاهده نمودند که مردان جوان در خاور میانه دارای رشد ناکافی و از لحاظ بلوغ جنسی عقب مانده هستند. آمار ها نشان می دهد که، حدود 40 در صد از مردم جهان از کمبود عناصر کم مصرف بخصوص روی (گرسنگی پنهان) رنج می برند. یکی از علل عمده کمبود روی با این گستردگی، این است که غلات غذای اصلی مردم این قبیل کشور ها را تشکیل می دهد. هرچند دانه کامل غلات از منابع غنی روی هستند، اما وجود فیبر و فیتات در دانه گندم از فراهمی روی در دانه می کاهد. مسلماً در کشور ما که غذای اکثریت قریب به اتفاق مردم نان و برنج می باشد، کمبود شدید تر است و درصد افرادی که از کمبود این عنصر حیاتی رنج می برند در ظاهر به مراتب فراوان تر و شدید تر خواهد بود.

روی در بدن انسان مانند پلیس راهنمایی و رانندگی عمل می کند. و در بدن اعمال زیر را هدایت و سرپرستی می کند.

 روی در جلو گیری از ریزش مو و محو خال های سفید روی ناخن موثر است، برای ثبات حالت خون و برقراری تعادل اسیدی قلیایی بدن مهم است، به معالجه نارحتی های پروستات کمک می کند، کار پروستات را طبیعی و عادی می سازد و در پرورش تمام ارگان های تولید مثل اهمیت دارد، انقباض عضلات را کنترل می کند، در کار امتزاج و پیوند پروتئین اهمیت دارد، در اعمال مغز و معالجه شیزوفرنی دخالت می کند ، به تشکیل انسولین کمک می کند، رسوب یافتن کلسترول در رگ ها را کاهش می دهد، حس چشایی را تقویت می کند، برای ترکیب و تشکیل DNA لازم است، التیام یافتن زخم های داخلی و خارجی را تسریع می کند.

علاوه بر تاثیر های فوق، کمبود روی مشکلات جبران ناپذیری را ایجاد می کند که اهم آنها عبارتند از تاخیر در تکامل جنسی، ایجاد ضایعات جلدی، خشن شدن پوست،بزرگ تر شدن کبد و طحال، تغییرات خلق و خوی، کمی رشد در شیر خواران و کاهش سرعت رشد و نمو در نوجوانان است.

مقدار کل روی در یک مرد 70 کیلو گرمی تقریباً 1.5 تا 2.5 گرم می باشد که حدود 30 در صد در استخوان ها، 60 در صد در ماهیچه ها و بقیه در بافت های دیگر است. مقدار روی در استخوان و دندان ها معمولاً زیاد است اما به آسانی قابل تحرک نمی باشد. مقدار توصیه شده روی برای بزرگسالان، 15 میلی گرم، برای زنان باردار و شیرده کمی بیشتر و برای کسانی که زیاد عرق می کنند، 30 میلی گرم در روز نیاز است. در غذاهای کنسرو شده و یا مواد غذایی حاصل از خاک های فقیر مقدار روی خیلی ناچیز است. منابع غذایی اصلی روی گوشت قرمز و غذاهای دریایی است. دانه های غلات نیز از منابع غنی روی هستند اما جدا کردن سبوس از آنها 70 تا 75 درصد از روی را از بین می برد. از منابع دیگر حاوی روی می توان گوشت ران گوساله و بره، جوانه گندم، تخم کدو، تخم مرغ، شیر خشک بی چربی و پودر خردل را نام برد. به طور کلی روی موجود در غذاهای حیوانی قابل استفاده تر از غذاهای گیاهی است. علت این امر تاثیر فیتات، فیبر و پروتئین بر فراهمی روی گیاهی ذکر شده است.  

روی، خوشبختانه مسمومیت ایجاد نمی کند مگر هنگامی که از مقدار احتیاج روزانه بیشتر مصرف شود و یا غذا در ظرف های گالوانیزه ذخیره شده باشد. مصرف بیش از 150 میلی گرم آن در روز توصیه نمی شود.

- در صورت مصرف زیاد ویتامین B6، بدن به روی بیشتری نیاز دارد.و در مورد اشخاص مبتلا به دیابت نیز چنین است.

- به مردان با ناراحتی پروستات (و بدون آن) توصیه می شود که غلظت روی را در بدن خود بالا نگه دارند.

- مصرف روی و منگنز برای افراد سالخورده مفید است.

- خانم ها برای منظم کردن عادت ماهانه خود، پیش از متوسل شدن به به هورمون، بهتر است به عنوان مکمل غذایی از روی استفاده کنند.

- اگر روی به جیره غذایی خود افزودید بهتر است ویتامین A مصرفی را هم افزایش دهید.

- و نکته آخر در مورد روی، این که، کمبود روی در بدن باعث افزایش میزان مس در بدن می شود و انسان را بد خلق و خوی و مستعد درگیری و مشاجره می کند و توصیه می گردد که افراد، بویژه مردها زیر نظر پزشک، موازنه روی و مس بدن را حفظ کنند تا همیشه منطقی و آرام باشند.

پر اکنش جغرافیایی روی :

کمبود روی در خاک از مناطق وسیعی از جهان گزارش شده است. فائو در تحقیق جامع خود اعلام نمود که بیش از 30 در صد خاک های مورد مطالعه به کمبود روی مبتلا هستند. در این گزارش کمبود روی در برخی کشورها از جمله بلژیک، مالت، عراق، ترکیه، پاکستان و هند شدیدتر از مناطق دیگر از جمله سوریه، لبنان، مکزیک و تایلند گزارش شده است. به طور کلی در خاک های با PH بالا، خاک های آهکی، خاک های شنی، خاک های سدیک(به علت فراهمی کم روی)، خاک های با PH پایین(به علت کمی روی بومی در خاک)، خاک های با ماده آلی زیاد و کم، خاک های غرقاب بدون تهویه و همچنین خاک های شدیداً آبشویی یافته کمبود روی بیشتر است. در اسیا، در خاک های مناطق خشک و نیمه خشک در مقایسه با خاک های مناطق مرطوب و نیمه مرطوب، کمبود روی شدیدتر گزارش شده است.

در ایران نیز با توجه به تحقیقات به عمل آمده بر روی انواع درختان میوه و همچنین زراعت های عمده از جمله گندم، به نظر می رسد که در تعدادی از خاک های قابل کشت ایران کمبود روی با شدت و ضعف های متفاوتی وجود دارد به نحوی که در این مناطق، گیاهان و نباتات باغی و زراعی به مصرف کودهای حاوی روی عکس العمل مثبت نشان می دهند. نتایج دو تحقیق، توسط تعدادی از محققین موسسه تحقیقات خاک و آب در تعدادی از مزارع گندم نشان داده است که مقدار روی قابل استفاده در حدود 40 در صد از خاک های مورد مطالعه از حد بحرانی این عنصر پایین تر است. در این تحقیق خاک استان های خراسان، خوزستان، ایلام، یزد و کردستان بیشترین درصد پراکندگی به کمبود روی را داشتند.

علایم تشخیصی کمبود یا بیش بود روی در گیاه :

همانطور که گفته شد جذب روی توسط گیاه با دو مکانیسم فعال و غیر فعال صورت می گیرد. که بخش عمده آن از طریق جذب فعال می باشد. و روی از طریق آوند های چوبی از ریشه به دیگر اندام های گیاه هدایت می شود. به طور کلی دو دسته عوامل محیطی و عوامل خاکی بر فراهمی روی برای گیاه موثر می باشند که در زیر آن دو عامل را شرح می دهیم.

1- عوامل محیطی :

دما و نور، فاکتور های مهم محیطی هستند که بر فراهمی یا کمبود روی در گیاهان اثر می گذارند. بر عکس آهن و منگنز، رطوبت خاک جدای از اثر مستقیمی که روی رشد عمومی گیاه دارد، عامل مهمی در کمبود روی نمی باشد. ولی از آنجای که انتقال روی در خاک به صورت انتشار است، بنابراین مقدار رطوبت در خاک بر فراهمی روی برای گیاه اثر می گذارد. نکته دیگر در مورد تاثیر رطوبت بر فراهمی روی برای گیاه اینکه، در مزارع برنج کاری (غرقاب) کمبود روی از مشکلات تغذیه ای مهم می باشد. علت کمبود روی در چنین مزارعی وجود سولفید زیاد در این خاک ها است. در این خاک ها سولفید با روی ترکیب شده و روی به صورت سولفید روی رسوب می کند و از دسترس ریشه خارج می شود. و دما نیز از طرق زیر بر فراهمی روی در گیاه اثر می گذارد.

 -- با توجه به این که بخش اعظم روی به صورت فعال جذب می گردد. بنابراین سوخت و ساز گیاهی جذب آنرا کنترل می کند، دما با تاثیر بر سوخت و ساز گیاهی بر جذب روی تاثیر می گذارد. با افزایش دما جذب روی افزایش می یابد.

 -- با کاهش دما انتقال روی از ریشه به اندام های هوایی کاهش می یابد.

 -- رشد ریشه در دماهای پایین کاهش می یابد و به همین دلیل در فصول سرد محلول پاشی روی موثر تر از مصرف خاکی است.

 -- در دماهای پایین آلودگی میکوریزایی، که عامل مهمی در جذب روی است، کاهش می یابد.

 -- دما بر همزیستی قارچ با ریشه های گیاهی و در نتیجه بر جذب روی اثر می گذارد.

 -- کاهش دما موجب کاهش سنتز عامل های کلات کننده از جمله کاهش سیدروفورها می گردد.

2- عوامل خاکی :

عواملی که بر تحرک و یا تغییر شکل روی در خاک تاثیر داشته باشند، بر فراهمی آن در خاک نیز اثر می گذارند. عوامل خاکی نظیر مواد مادری، PH، ماده آلی و هم کنش با عناصر دیگر بر فراهمی روی گیاهی تاثیر دارند.

مواد مادری : سنگ ها یا مواد مادری تشکیل دهنده خاک ها مقادیر متفاوتی روی دارند به همین دلیل خاک های حاصل از آنها نیز حاوی مقادیر متفاوتی از روی می باشند. مقدار روی در سنگ ها از 4 تا 100 میلی گرم در کیلو گرم متفاوت است. خاک های حاصل از سنگ های آذرین بازی نظیر بازالت و گابرو در مقایسه با سنگ های آذرین اسیدی، سنگ های دگرگونی و سنگ های رسوبی نظیر سنگ آهک و ماسه سنگ، روی بیشتری دارند. مقدار روی در بازالت 100، شیل 45، گرانیت10، سنگ آهک 4 و ماسه سنگ 3 میلی گرم در هرکیلو گرم گزارش شده است. به علت زیاد تر بودن ماده آلی در لایه های سطحی در مقایسه با لایه های تحتانی، مقدار روی در افق های سطحی نیز بیشتر است. فرسایش و هر عاملی دیگری که لایه سطحی خاک را از بین ببرد، موجب بروز علایم کمبود روی در گیاهان می گردد.

PH خاک : مصرف آهک در خاک های اسیدی موجب کاهش فراهمی روی می گردد. فراهمی روی برای گیاه و در نتیجه بروز علایم کمبود و بیش بود آن تابعی از PH خاک است و با افزایش PH حلالیت روی کاهش می یابد. به ازای هر یک واحد افزایش در مقدار PH غلظت روی 100 برابر کاهش می یابد. از طرف دیگر با افزایش PH جذب سطحی روی توسط ترکیبات مختلف خاک از جمله اکسید های آبدار آهن و منیزیم افزایش می یابد. به طور کلی کمبود روی عمدتاً در خاک های با PH بین 6 تا 8 ، که اکثریت خاک های ایران دارای PH حدود 8 هستند اتفاق می افتد.

مواد آلی : کاربرد کاه و کلش در شالیزارها کمبود روی را تشدید می کند. محققین علت این امر را زیادی ماده آلی در خاک می دانند و اعتقاد دارند که در حالی که ماده آلی کافی موجب افزایش فراهمی روی می گردد، زیادی آن با افزایش جذب سطحی و افزایش فعالیت موجودات میکروبی خاک موجب کاهش فراهمی روی برای گیاه می گردد. در زیر به اثرات مثبت و منفی مواد آلی بر فراهمی روی اشاره شده است.

-- ترکیب ماده آلی با روی و تشکیل کمپلکس روی - ماده آلی موجب بهبود انتشار روی و در نتیجه افزایش فراهمی آن می گردد.

-- ماده آلی موجب افزایش فعالیت موجودات ریز خاک شده که این امر موجب آزاد شدن روی از منابع نسبتاً غیر قابل استفاده می گردد.

-- جذب سطحی روی بر مواد آلی به خصوص در PH های بالا می تواند موجب غیر قابل استفاده شدن قسمتی از روی قابل استفاده گیاهی گردد.

اثرات متقابل با سایر عناصر : علاوه بر موارد ذکر شده در بالا، اثرات متقابل روی با سایر عناصر نیز بر فراهمی آن برای گیاه اثر می گذارد. مهمترین عنصر تغذیه ای که بر غلظت و فراهمی روی در گیاه تاثیر می گذارد، فسفر می باشد که برهم کنش بین این دو عنصر منفی می باشد. روی با آهن نیز هم کنش منفی دارد. افزایش روی موجب کاهش غلظت آهن در گیاه می گردد و از طرفی، آهن جذب و سمیت احتمالی روی را در گیاه کاهش می دهد. روی با مس نیز با یکدیگر هم کنش منفی دارند و همین طور هم کنش روی با منگنز نیز توسط محققین گزارش شده است.

علی رقم اعتقاد بعضی از محققین که معتقدند روی در گیاه تحرک زیادی دارد اما شواهد نشان می دهد که پویایی روی در داخل گیاه نسبتاً محدود بوده و نشانه های کمبود ابتدا در بافت های جوان به صورت ریز برگی و کچلی سرشاخه ها (این علایم عمدتاً مربوط به بهم خوردن متابولیسم اکسین و به خصوص ایندول استیک اسید است) شروع می شود. از علایم مشخصه کمبود روی کلروز می باشد که شبیه کلروز آهن بوده و ابتدا در برگ های جوان دیده می شود. در درختان میوه ابتدا رنگ برگ ها کمی زرد می شود و رنگ برگ های انتهایی شاخه کمی روشن تر است. فاصله میان گره ها در انتهای شاخه های جوان کم شده و برگ های که از این جوانه ها بیرون می آیند باریک، نازک و روشن تا سفید هستند. گاهی یک یا چند برگ بزرگ نیز ظاهر می شود.جوانه های برگی بقیه شاخه ها باد کرده ولی باز نمی شوند، و گاه یکی دو برگ در پایین شاخه ظاهر می شوند. این مجموعه به شاخه ها یک حالت مشعلی و لختی خاصی می دهد(روزت) که با نگاه اول می توان آنرا به کمبود روی نسبت داد.

خسارت عمده کمبود روی در درختان دانه دار و هسته دار به صورت ریختن میوه ها در طول دوره تکامل آنهاست و شدیدترین حالت را می توان در موقعی که سیب به اندازه گردو می شود مشاهده کرد. در آن موقع گاه تا 80 در صد میوه درختان می ریزد. در مرکبات کمبود روی با پوست کلفت شدن و ضخیم شدن سفیده و غیر قابل فروش شدن میوه مشخص می گردد. در غلات کمبود روی باعث ایجاد و توسعه یک نوار کلروزه در یک یا هر دو طرف رگبرگ میانی می شود. این نوار زرد رنگ در بخش پایینی برگ بیشتر دیده می شود.

گیاهانی مانند ذرت، برنج، سویا، حبوبات، سورگوم، کتان، مرکبات و درختان میوه بویژه انگور، نسبت به کمبود روی حساسیت از خود نشان می دهند و در مقابل هویج، گیاهان علوفه ای و جو بیشترین مقاومت را نسبت به کمبود روی دارند. به طور کلی می توان چنین گفت که دولپه ای ها بیشتر به کمبود روی حساس می باشند تا تک لپه ای ها، ولی در کشور ما به دلیل مصرف فراوان فسفر و به علت آهک فراوان درخاک، در تمام محصولات زراعی و باغی کمبود روی وجود داشته و مصرف آن سبب افزایش تولید و بالا رفتن غلظت روی در تولیدات کشاورزی و دامی خواهد گردید. معمولاً زمانی که مقدار روی در برگ گیاهان زراعی یا درختان میوه کمتر از 15 پی پی ام باشد اثرات کمبود ظاهر می گردد.

مشخصات فنی، زمان و روش های مصرف کود های محتوی روی :

سولفات روی بدون آب (ZnSO4,2H2O)، با 35 در صد روی خالص، سولفات روی آبدار معمولی (ZnSO4,7H2O) با 24 در صد روی، اکسید روی (ZnO)،با حدود 95 در صد روی خالص، کمپوست زباله شهری با 0.2 در صد و سکوسترین روی (Zn-EDTA) با 14 در صد روی، از مهمترین منابع کودی روی می باشند. کودهای حاوی روی را می توان بصورت مصرف خاکی، محلول پاشی، آغشته نمودن بذور به آنها و یا روش تزریق در تنه درختان مصرف نمود.

سولفات روی بدون آب یا همان سولفات روی خشک، دارای حداقل 34 درصد روی بوده و مواد غیر محلول در آب در این کود حداکثر یک در صد می باشد و میزان کادمیوم (به عنوان ماده سمی، و میزان آن در کودها نباید از 50 پی پی ام بیشتر باشد) در این کود 25 میلی گرم بر کیلو گرم بوده، PH کود سولفات روی نباید از 4 کمتر باشد. کود سولفات روی خشک به دلیل حلالیت در آب، سهولت مصرف و تولید تجاری در داخل کشور بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

در درختان می توان سولفات روی را در زمستان در نیمه خارجی سایه انداز درخت تا عمق ریشه های فعال با خاک مخلوط نمود و یا در چالکودها در زیر قطره چکان ها یا مسیر جریان آب قرار داد و در نباتات زراعی هنگام تهیه بستر بذر با سایر کود های اصلی زیر خاک نمود. ولی با توجه به این که حرکت روی در خاک محدود است، باید کودهای حاوی روی نزدیک ریشه گیاه قرار داده شود تا حداکثر جذب آن فراهم گردد. بنابراین صحیح تر این است که در صورت امکان، کودهای حاوی روی به همراه کودهای فسفاته یا پتاسه قبل از کشت و به صورت نواری در مزرعه مصرف شود تا راندمان بالاتری حاصل شود. علاوه بر مصرف خاکی، می توان سولفات روی را بصورت محلول پاشی در باغات و در زراعت ها توصیه نمود. در درختان محلول پاشی با غلظت دو تا چهار در هزار، در فصل خواب درخت بلافاصله پس از هرس و همچنین در فصل بهار به محض ریزش گلبرگ ها توصیه می  گردد و در صورت مشاهده کمبود می توان این کار را هر 15 روز یک بار ادامه داد. در مورد نباتات زراعی نیز محلول پاشی با غلظت دو تا سه در هزار یک ماه پس از کشت تا رفع کامل علایم کمبود، این کار را هر 20 روز یک بار انجام داد

روش های مصرف سولفات روی آبدار نیز شبیه سولفات روی خشک می باشد.

کلات روی یا همان سکوسترین روی با حدود 14 درصد روی از منابع دیگر روی است. این کود نسبت به کودهای معدنی روی گران تر بوده، ولی راندمان و کارایی جذب آن در گیاه در برخی شرایط چند برابر بیشتر از سولفات روی است. نظر به امکان تولید سولفات روی، اکسید روی و کمپوست در داخل کشور، نیازی به کلات روی نخواهیم داشت.

اکسید روی به دلیل حلالیت بسیار پایین، مصرف آن در محلول پاشی جایز نیست، ولی می توان آنرا در خاک قبل از کشت به کار برد. یا این که درختان میوه را در فاصله زمانی پس از ریزش گلها و قبل از ظهور برگها، امولسیون پاشی(با غلظت حداکثر یک درصد) کرد. بدین ترتیب مقداری از روی پاشیده شده از طریق بدنه درخت، جذب گیاه خواهد شد.

مدیریت روی در مزرعه :

در مورد روی نیز همانند سایر عناصر غذائی، اقدامات پیشگیری کننده از بروز کمبود بر روش های مبارزه با آن ارجح تر است. در زیر اهم موارد تیتر وار اشاره می گردد.

مناسب ترین و مهم ترین راه مبارزه با کمبود روی، از طریق پیشگیری، استفاده از ارقام مقاوم و هم چنین مدیریت زراعی مطلوب می باشد.

با توجه به تحرک کم سولفات یا اکسید روی در خاک توصیه می گرددکه آنها را در خاک نزدیک ریشه قرار داد تا حداکثر جذب صورت گیرد. و مصرف نواری این دو کود در مقایسه با پخش سطحی موثرتر است.

سولفات روی بهترین و مهم ترین منبع روی است، و به دلیل حلالیت زیاد در آب، قیمت نسبتاً کم و در دسترس بودن، بیش از سایر منابع مصرف می گردد.

حد بحرانی مقدار روی با روش عصاره گیر DTPA در خاک های زراعی حدود 1.2 پی پی ام است و در تمام محصولات زراعی و باغی، بویژه در گیاهان حساس که در خاک های با مقادیر کمتر از آن رشد می کنند، باید نسبت به مصرف آن اقدام شود.

کاشت یونجه و شبدر (گیاهان خانواده بقولات) به دلیل قدرت بالای جذب روی و همچنین داشتن ریشه های فراوان سطحی و عمقی، به عنوان کود سبز در اراضی که مشکوک به کمبود روی می باشند، توصیه می گردد.

نظر به حلالیت خوب کود سولفات روی، بهتر است از این کود هم قبل از کاشت و هم به صورت سرک از طریق محلول پاشی استفاده کرد

با عنایت به اهمیت روی در تامین سلامتی انسان، باید از این کود مشابه کودهای دیگر حداقل دو یا سه سال بکبار استفاده کرد.

از کود اکسید روی به دلیل حلالیت کمی که دارد برای محلول پاشی استفاده نمی شود. علاوه براین، به دلیل حلالیت کم این کود در خاک های آهکی ایران، مصرف این کود در خاک نیز توصیه نمی گردد.


آگاهی از علم خاکشناسی برای مقابله با چالش های بسیاری در منابع طبیعی که بشر در قرن 21 با آن مواجه خواهد بود یک پیش نیاز است. در ضمن ما معتقدیم که مطالعه خاک ها هم مجذوب کننده و هم از نظر فکری قانع کننده می باشد.
این تارنگار با نام خاک های ایران قصد دارد مسایلی هرچند کلی در مورد خاک های کشور ارایه کند و در این راه منتظر ارایه نظرات و مطالب سازنده شما دوست عزیز می باشد


پیوندهای روزانه

پیوندها


وزارت جهاد کشاورزی
سازمان غذا و کشاورزی ملل متحد
سازمان نظام مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی
بانک اطلاعاتی متخصصین علوم کشاورزی و منابع طبیعی ایران
سازمان تحقیقات وآموزش کشاورزی
سازمان زمین شناسی کشور
مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری
انجمن علوم خاک امریکا
انجمن علوم خاک ایران
با طبیعت
بستر حیات
منابع طبیعی
مهار بیابان زایی
کشاورزی ارگانیک
زمین پاک
فرزند ایران
مهندسی محیط زیست
کویر - محیط زیست
گروه مهندسی علوم خاک دانشگاه تهران
انجمن مهندسی کشاورزی-علوم خاک
خاکشناسان
علوم زمین
مهندسی آبخیزداری میم
وبلاگ علوم خاک ایران