راهکاری مطمئن برای کاهش خسارت ناشی از سرمازدگی بهاره

مقدمه

سرما و یخبندان از جمله پدیده هاي طبیعی هستند که خسارت هاي فراوانی در برخی از سال ها به کشاورزان وارد می نمایند ( جواهرده، 1388). آسیب هاي ناشی از سرما در گیاهان بسته به نوع گونه و رقم متفاوت بوده و این عمل غالباً ناشی از سرماي دیررس بهاره می‌باشد. کاهش دما از آستانه تحمل حداقل گیاه می تواند خسارت زا باشد. سرمازدگی عبارتست از تغییرات فیزیکی و یا فیزیولوژیکی انگیخته شده در اثر روبرو شدن اندام هاي مختلف گیاه با دماهاي پایین و بالاتر از نقطه انجماد ( بین 0تا 10 درجه سانتی گراد) . تنش دمای کم، مانند تنش خشکی و شوری بر روابط آبی یک گیاه در سطح سلولی و همچنین کل سطح گیاه تأثیر می‌گذارد و باعث ایجاد واکنش‌های سازگاری و البته تحت برودت شدید باعث خسارت می‌شود (بیک و همکاران 2007).

خسارت‌های ناشی از سرمای بهاره

 سرماهاي بهاره خیلی خطرناك تر از از یخبندان هاي اوائل پائیز می باشند این نوع سرمازدگی بیشتر در مناطق معتدله رخ داده و باعث خسارت به گل و میوه تازه تشکیل شده می‌گردد، زیرا جوانه‌ها، حساسترین عضو به سرمازدگی و پس از آن شاخه‌های یکساله و بازوها و سپس تنه‌ها هستند (زبادال و همکاران .، 2007). (شکل1) (شکل 2) امکان وقوع سرماي بهاره در موقع باز شدن گل هاي درختان وجود دارد طول مدت این نوع سرمازدگی کوتاه بوده و از چند ساعت تا حداکثر سه روز بیشتر نیست .

شکل 1: خسارت سرمازدگی بهاره بر میوه هلو

شکل 2: خسارت سرمازدگی بر گل‌های زردآلو

روش‌های مقابله با سرمازدگی بهاره

روش‌های مختلف محافظت ازسرمازدگی در گیاهان از جمله روش‌های فعال و غیرفعال توسعه یافته است. روش‌های محافظت فعال، شامل استفاده از ماشین‌های باد، بخاری و آبپاشی روی گیاهان می‌باشد (پولینگ، 2008). روش‌های غیرفعال شامل انتخاب مکان و ارقام مناسب (زبادال و همکاران.،2007) و کاربرد مواد شیمیایی می‌باشد (دمی و بیم، 2004) بهبود وضعیت تغذیه‌ای گیاهان یک روش غیرفعال است، که باعث کاهش آسیب سرمازدگی می‌شود (واریچ و همکاران2011 ). مدیریت تغذیه‌ای از جمله روش‌هایی قابل اعتماد، مطمئن‌تر و ارزان‌تر از سایر روش‌ها می‌باشد.

مدیریت تغذیه و کاهش خسارت ناشی از سرمازدگی

تعادل برخی عناصر غذایی با افزایش ذخیره کربوهیدرات در بافت‌ها باعث افزایش تحمل به سرمازدگی در گیاهان می‌شود (چنک و همکاران.، 2004). در درختان میوه، تأمین به موقع و متعادل عناصر غذایی در مراحل بحرانی رشد با اثر بر تشکیل اندام‌های رویشی وزایشی، متضمن تولید محصول پایدار خواهد بود (Schupp و همکاران.، 2001) و (Marschner، 2012). در واقع بوته‌ها با وضعیت مناسب از لحاظ کودهی و تأمین عناصر، ضمن تشکیل میوه و عملکرد اقتصادی، میوه با کیفیتی خواهند داشت و از دوام بهتری درشرایط سرما برخوردارند (Keller، 2015). درختان مبتلا به کمبود عناصر به آسیب‌های ناشی از سرمای زمستانه و آسیب جوانه‌ها و گل‌ها در اثر یخبندان بهاره حساس‌تر هستند (ساریخانی و همکاران.،2014).

در مناطق سرد انرژي متابولیکی کمتري در دسترس گیاهان زراعی قرار دارد، این امر سبب توقف رشد و کاهش عملکرد محصول می‌شود. در عین حال مطالعات نشان داده استفاده مناسب از عناصر غذایی همچون روي و پتاسیم می‌تواند مقاومت گیاه را در برابر سرما افزایش دهد (همتی و امینی، 1392).

یخ‌زدگی و سرمازدگی در زمستان و بهار دو عامل مهم اٌفت عملکرد گندم در مناطق سردسیر می‌باشند (همتی و امینی، 1392). بر اساس مطالعات انجام شده مشخص گردید مصرف برخی از عناصر غذایی از جمله روي و پتاسیم به خاطر حضور این عناصر در فرایندهایی که مقاومت گیاه را به شرایط دشوار افزایش می دهد، می توانند باعث افزایش مقاومت گیاه در برابر سرمازدگی گردند(همتی و امینی، 1392).

گزارش‌هاي زیادي مبنی بر ارتباط بین پروتئین و مقاومت به سرما منتشر شده است. ایمانی (1376)، بنی صدر (1374)، میر محمدي و اصفهانی (1379) و رابرتسون و همکاران (1994) گزارش کردند که با افزایش پروتئین، مقاومت گیاهان زراعی و باغی در برابر سرما زدگی افزایش می‌یابد. به همین دلیل چون عنصر روي در سنتز پروتئین دخالت دارد لذا باعث افزایش مقاومت گیاه به سرما می‌شود.

 پتاسیم عنصر اصلی در ایجاد مقاومت به سرمازدگی در گیاهان

پتاسیم یکی از عناصر مهم در رابطه با سازگاری گیاه به سرمازدگی است و به لحاظ فیزیولوژیکی پتاسیم فراوان‌ترین کاتیون غیرآلی در گیاهان است که نقش‌های کلیدی در بسیاری از جنبه های متابولیسمی از قبیل فتوسنتز، انتقال پروتئین و قند، فعال سازی بیش از 60 نوع آنزیم، تنظیم پتانسیل اسمزی،تنظیم باز و بسته شدن روزنه ها و تشکیل آوند آبکش دارد (منگل 2007، وبستر و ابدون 2005). کمبود پتاسیم باعث توقف انتقال قند در آوندهای آبکش شده و ‌می‌تواند باعث تجمع ساکاروز )نه نشاسته( در برگ شده تا جایگزین کمبود پتانسیل اسمزی در, اثر کمبود پتاسیم ایجاد شده شود (منگل، 2007). کوچکی و سرمدنیا (1377) گزارش نمودند که پتاسیم در حفظ پتانسیل اسمزي و جذب آب نقش دارد. گیاهان با ذخیره مطلوب پتاسیم آب کمتري از دست می‌دهند. پتاسیم در باز و بسته شدن روزنه‌ها ایفاي نقش نموده و به عنوان فعال کننده بسیاري از آنزیم ها در متابولیسم کربوهیدرات‌ها و پروتئین شرکت دارد.

همبستگی مثبت بین تحمل به سرما و محتوای پتاسیم در مطالعات میرباقری و همکاران.، 2018  در انگور رقم بیدانه سفید مشاهده شد. اثر بخشی پتاسیم در ترکیب با اوره، روی تحمل به سرمای چمن (وبستر و ایبدون 2005 )نیز گزارش شده است.

پتاسیم در درختان میوه تأثیر بسیار مهمی بر عملکرد کمی و کیفی و افزایش تحمل به سرما، بیماري‌ها و تنش‌هاي شوري و خشکی دارد (ملکوتی، م.ج و م. شهابیان،1377). غلظت بالاي پتاسیم در سلول و افزایش تحمل به یخبندان اغلب وابسته به تنظیم پتانسیل اسمتیک و آب شیره‌ی سلولی و کاهش نشت الکترولیت حاصل از دماي سرمازدگی است (Boynton، 1945) و (Slavcheva، 2004).

کاربرد پتاسیم قبل از کشت تاك، منجر به زنده ماندن بیشتر جوانه در تاك‌ها شده است (Marshner، 1955). پژوهشگران با بررسی خطر سرمازدگی زمستانه بر جوانه‌ها و شاخه‌هاي خشبی و نیز خطر سرمازدگی بهاره روي شاخه‌هاي علفی انگور در 20 رقم انگور تجاري دریافتند که همه رقم‌هاي یادشده نسبت به  این سرما حساس بوده و راهکار عملی کاهش این آسیب‌ها را تغذیه مناسب با کودهاي پتاسه می‌دانند. همچنین محلول پاشی قبل از برداشت با پتاسیم، تحمل به سرما را در انگور بهبود بخشید (اسماعیلی و شیرازی، 2003). (جدول 1)

جدول 1: تاثیر مثبت کودهای حاوی پتاسیم بالا در افزایش مقاومت به سرما

تاکنون پژوهش‌هایی براي تامین پتاسیم و از راه محلولپاشی برگ به تنهایی یا با کاربرد با دیگر عنصرها در کشورمان به انجام رسیده است به‌طور مثال محلول پاشی اوره در دو مرحله بعد از برداشت انگور( غلظت هاي 0، 1 و 2%) و سولفات پتاسیم (غلظت هاي0، 1.5 و 3%) در دو مرحله قبل و دو مرحله بعد از برداشت این محصول انجام شد و پس از اعمال سرماي مصنوعی در آبان، دي واردیبهشت ماه، بالاترین تحمل به سرما با تیمار سولفات پتاسیم 3% به تنهایی و یا در ترکیب با سطح هاي اوره مشاهده شد (Khristov وهمکاران.، 1994).

پالسن و هین (1983) گزارش کردند در صورت مصرف پتاسیم سرمازدگی کمتر بوجود می‌آید. یائیش و همکاران (1984) در یک آزمایش مشاهده نمودند که با کاهش دما میزان جذب پتاسیم توسط ریشه جو بیشتر می‌شود. به طوري که در دماي 20 درجه سانتی گراد مقدار پتاسیم در ریشه جو 82/17 میکرومول در گرم بود، در حالی که در دمای 10 درجه به 3/53 میکرومول در گرم افزایش یافت .

خلدبرین و اسلام زاده (1380) گزارش نمودند با افزایش مصرف پتاسیم مقاومت سیبزمینی به سرما افزایش مییابد، به طوري که تعداد برگ‌هاي صدمه دیده به وسیله سرما در صورت عدم مصرف کود پتاسیم 30 درصد بود در حالی که مصرف فقط 84 کیلوگرم پتاسیم در هکتار، تعداد برگ هاي صدمه دیده را به 7 درصد کاهش داده است.

اهمیت منیزیم همراه با پتاسیم برای پیشگیری از خسارت سرمازدگی

مهم ترین عمل منیزیم در گیاهان شرکت در ساختمان کلروفیل به عنوان هستۀ کلروفیل است و افزون برآن با دخالت در فعالیت آنزیم کربوکسیلاز در تثبیت دي اکسیدکربن نقش دارد (باي بوردي، ا. و م. ج. ملکوتی1382). وجود منیزیم در گیاه فقط زیر تأثیر قدرت ذخیره و رهاسازي خاك نیست، (سپهر، باي بوردي، م. ج. ملکوتی1382). پتاسیم و منیزیم، قند و اسیدهاي آلی را در ریشه و شاخه‌هاي یکساله تاك افزایش میدهد و (  Rosen و همکاران.، 2013)، که نتیجه آن افزایش تحمل به سرما میباشد (Glendinning و همکاران.، 2000).

دماي پایین فصل‌هاي سرد، هر چند سال یک بار به تاکستان‌هاي مناطق مختلف کشور خسارت‌هاي سنگینی وارد مینماید. پژوهشی با هدف تغذیه متعادل و اثرهاي آن بر تحمل تاك‌هاي انگور (رقم بیدانه سفید)تربیت یافته در سیستم خزنده نسبت به سرما و جلوگیري از خسارت یخبندان در یکی از تاکستان‌هاي شهرستان شازند از توابع استان مرکزي انجام شد: حسین آبادی و همکاران.، 1395 در بررسی مصرف خاکی سولفات پتاسیم و سولفات منیزیم در تحمل انگور نسبت به سرمای مصنوعی و سرمازدگی طبیعی بهاره به این نتیجه رسیدند که تاک‌های تیمار شده با مصرف خاکی 1.2 کیلوگرم از سولفات پتاسیم به ازای هر تاک به همراه محلولپاشی 9 کیلوگرم سولفات منیزیم در 1000 لیتر آب با کمترین نشت الکترولیت نسبت به دیگر تیمارها در مقابل سرمای مصنوعی و با 32 درصد جوانه رشد کرده در رویارویی با سرمای طبیعی تحمل بیشتری داشتند. (نمودار1)

نمودار 1: تاثیر کاربرد خاکی سولفات پتاسیم و سولفات منیزیم در تحمل به سرما دیررس بهاره

حسین آبادی و همکاران.، 2018 در بررسی مصرف خاکی سولفات پتاسیم و سولفات منیزیم در تحمل انگور نسبت به سرمای مصنوعی و سرمازدگی طبیعی بهاره به این نتیجه رسیدند که تاک‌های تیمار شده با مصرف خاکی 1.2 کیلوگرم از سولفات پتاسیم به ازای هر تاک به همراه محلولپاشی 9 کیلوگرم سولفات منیزیم در 1000 لیتر آب با کمترین نشت الکترولیت نسبت به دیگر تیمارها در مقابل سرمای مصنوعی و با 32 درصد جوانه رشد کرده در رویارویی با سرمای طبیعی تحمل بیشتری داشتند.

نتیجه گیری

گیاهانی که همه عناصر غذایی به خصوص پتاسیم را به مقدار کافی جذب نموده و فاقد هر گونه کمبود باشند نسبت به سایر گیاهان، مقاومت بیشتري در مقابل سرما دارند و کمتر دچار سرمازدگی می شوند لذا تغذیه متعادل درخت بر اساس آزمون خاك و برگ در طول فصل رشد درخت سبب افزایش مقاومت و یا تحمل درخت به سرما می گردد .

گیاهانی که با مقادیر بهینه و متعادل عناصر غذایی رشد می کنند می توانند دماهاي پایین را بهتر تحمل کنند و آسیب هاي ناشی از سرما در آنها خیلی سریع بهبود می یابد.  یک گیاه سالم نقطه یخبندان پایین تري دارد، بنابراین مدیریت تغذیه و ابیاري در مناطق کشاورزی امری مهم و ضروری است. تحقیقات نشان می دهد که کودهایی با پتاسیم بالا در کنار عناصر دیگر مانند روی و منیزیم موجب افزایش ضخامت دیواره سلولی و مقاومت بیشتر به آسیب سرما می شود.

فهرست برخی منابع استفاده شده در این مقاله:

1. باي بوردي، ا. و م. ج. ملکوتی. 1382 . اثرهاي محلول پاشی منی زیم و بور روي کمی ت و کیفی ت ارقان انگور مراغه. اولین کنگره خشکبار، 12 تا 15 مرداد. تبریز. ایران. 10 ص.
2. . سپهر، ا.، ا. باي بوردي، م. ج. ملکوتی. 1382 . ضرورت مشاهده نسبت پتاس یم به من ی زیم در گیاهان براي دستیابی به افزایش تولیدات کشاورزي. وزارت جهاد کشاورزي. نشریه فنی 316 ، سازمان آموزش و تحقیقات کشاورزي. موسسه تحقیقات خاك و آب. تهران. ایران. 11 ص.
3. کریمی، ر.، ا .ارشادي و ع.ر. براتی . 1391 . ارزیابی مقاومت به سرما ده رقم انگور در منطقه ملای ر، اول ین. همایش ملی انگور و کشمش .دانشگاه ملایر، 29 شهریور، صفحه 3
4. Bennett, W. F. (1993). Nutrient deficiencies & toxicities in crop plants. APS press.
5. Bertamini, M. & Nedunchezhian, N. (2005). Grapevine growth and physiological responses to iron deficiency. Journal of Plant Nutrition,28(5), 737-749.
6. Broschat, T. K. (2010). Fertilization improves cold tolerance in oconut palm. HortTechnology, 20(5), 852-855
7. El-Razek, E. A., Treutter, D., Saleh, M. M. S., El-Shammaa, M.,Abdel-Hamid, N. & Abou-Rawash, M. (2011). Effect of nitrogen and potassium fertilization on productivity andfruit quality of’Crimson Seedless’Grapes.Agriculture and Biology Journal of North America. 2, 330-340.
8. Karimi, R., Ershadi A. & Esna Ashari M. (2014) Effects of late- season nitrogen and potassium spray on ormant buds’ cold tolerance of ‘Bidaneh Sefid’ grapevine. Iranian Journal of Horticultural Sience and Technology 15, 419-434. (in Persian)