بخشی از مقاله
چکیده
گیاهان زراعی در محیط رشد خود با تهدیدها یا تنش های زنده یا غیر محیطی - مثل علف های هرز، آفات و بیماری ها - و تنش های غیر زنده یا غیر زیستی یا محیطی مختلف - مثل خشکی، گرما، شوری، سرما و انجماد، غرقابی و سایر تنش های محیطی مثل آلاینده های جوی - مثل گرد و غبار، ازن، گازهای نیتروژن دار، گازهای گوگردی، ذرات معلق، فلوریدها، اشعه ماورای بنفش و غیره - ، فلزات سنگین - مثل آلومینیوم، کادمیم، مس، جیوه، سرب، سلنیوم و غیره - ، کمبود و زیادبود عناصر غذایی مختلف - مثل نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، گوگرد و آهن - و غیرهمواجه هستند.
این تنش ها در مناطق مختلف جهان بر انواع گیاهان زراعی و در مراحل مختلف رشد و نمو آنها اثر گذاشته و باعث کاهش حدود بیش از 50 درصد عملکرد گیاهان زراعی می شوند. به عبارت دیگر با کاهش اثر این تنش ها بر گیاهان و همچنین سازگارتر کردن گیاهان به این شرایط می توان عملکرد گیاهان زراعی را به حدود دو برابر افزایش داد. به طور کلی برای مقابله و افزایش سازگاری گیاهان به این تنش ها می توان از انواع روش های به زراعی و به نژادی استفاده نمود. لذا با شناسایی و بررسی این تهدیدها و همچنین با افزایش سازگاری گیاهان زراعی نسبت به آنها، می توان اثر پذیری بخش کشاورزی در مقابل این تنش های منفی را کاهش داد و امنیت غذایی جامعه را بالاتر برد.
کلمات کلیدی: تنش های غیر زنده، کشاورزی، عملکرد، امنیت غذایی، پدافند غیر عامل
مقدمه
گیاهان زراعی به صورت مستقیم و غیرمستقیم نقش مهم و انکارناپذیری در تامین غذای جوامع بشری ایفا می کنند. این گیاهان در محیط رشد خود تحت تاثیر عوامل زیادی از جمله عوامل اقلیمی یا آب و هوایی یا جوی - مثل نور، هوا، دما، رطوبت نسبی، باد و غیره - ، عوامل خاکی - مثل بافت خاک، رطوبت، شوری، اسیدیته و غیره - ، عوامل گیاهی، مدیریت زراعی و غیره هستند. وجود اغلب این عوامل به مقدار مناسب برای رشد و نمو و تولید عملکرد گیاهان ضروری است ولی دامنه های بالا و پایین این عوامل - مثل تنش خشکی، غرقابی، سرما، یخ بندان، گرما، شوری، آلاینده های جوی و غیره - موجب ایجاد تنش به گیاهان شده و باعث کاهش رشد و عملکرد کمی و کیفی گیاهان زراعی می شوند.
البته عوامل زنده یا غیر محیطی مثل علف های هرز، آفات و بیماری ها نیز بر رشد و عملکرد گیاهان زراعی نیز موثر بوده و باعث ایجاد خسارت های کمی و کیفی می شوند. با توجه به اینکه یکی از اصول پدافند غیر عامل، شناسایی تهدیدهای موجود در بخش های مختلف از جمله کشاورزی است، لذا می توان در بخش کشاورزی که یکی از مهم ترین بخش های آن گیاهان هستند، با شناسایی تهدیدهای غیر زیستی موجود راهکارهایی برای مقابله با این اثرات ارائه کرد. با توجه به مقدمه ذکر شده، در این مقاله سعی می شود تهدیدهای غیر زیستی یا تنش های غیر زنده موثر بر گیاهان را معرفی نموده و همچنین راهکارهای مقابله با این تهدیدها را بررسی نمود.
متن اصلی
به طور کلی مهمترین عوامل کاهش دهنده عملکرد گیاهان زراعی در دنیا، تنشهای زنده و غیرزنده هستند. تنش عبارت است از هر نیرو یا تاثیر نامطلوبی که به جلوگیری از فعالیت معمول گیاه منجر میشود و شامل تنشهای زنده - علفهای هرز، آفات و بیماریها - و تنشهای غیر زنده یا محیطی - خشکی، گرما، شوری، سرما و انجماد، غرقابی و سایر تنش های محیطی مثل آلاینده های جوی - مثل گرد و غبار، ازن، گازهای نیتروژن دار، گازهای گوگردی، ذرات معلق، فلوریدها، اشعه ماورای بنفش و غیره - ، فلزات سنگین - مثل آلومینیوم، کادمیم، مس، جیوه، سرب، سلنیوم و غیره - ، کمبود و زیادبود عناصر غذایی مختلف - مثل نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، گوگرد و آهن - و غیرهاست 4 - و . - 5تنش های غیر زنده حدود بیش از 50 درصد عملکرد گیاهان زراعی را کاهش می دهند . - 15 - در این قسمت از مقاله، تنش های محیطی مهم و موثر بر رشد و عملکرد گیاهان زراعی توضیح داده خواهند شد:
الف: تنش خشکی: در بین تنش های محیطی یا غیر زنده، تنش خشکی مهم ترین تنش است که به تنهایی باعث کاهش حدود 45 درصد عملکرد گیاهان زراعی در سطح جهانی می شود - بلحسن، . - 1996 این تنش در مناطق مختلف و در مراحل متفاوت محصولات زراعی مختلفی حادث می شود و باعث کاهش رشد و عملکرد کمی و کیفی گیاه می گردد. به طوری که مثلا تنش خشکی سال 1378-79 در کشور، سطح زیر کشت را حدود 2 میلیون هکتار و تولید محصولات کشاورزی را حدود 5 میلیون تنکاهش داد . - 9 - با توجه به اینکه حدود فقط 3 درصد آبهای دنیا شیرین هستند، میانگین بارندگی سالیانه کشور - تقریبا 230 الی 250 میلی متر - حدود یک سوم میانگین بارندگی دنیا - تقریبا 750 الی 800 میلی متر - است و همچنین نظر به اینکه حدود 90 درصد آب تجدید پذیر کشور در بخش کشاورزی مصرف می شود - 4 - ، می بایستی در مدیریت مصرف آب در بخش کشاورزی با بکارگیری روش های آبیاری با راندمان بالا - به عنوان مثال راندمان روش های آبیاری سنتی حدود 35 درصد ولی راندمان روش های آبیاری تحت فشار بیش از دو برابر است - ، رعایت الگوی کشت، کشت در مناطق و فصول مناسب تر، توسعه کشت گیاهان و ارقام متحمل تر به خشکی و زودرس تر، کاهش سطح زیر کشت محصولات با مصرف آب زیاد، توجه به آب مجازی، کنترل علف های هرز، آفات و بیماری ها، استفاده از مالچ و مواد ضد تعرق، بکارگیری روش های ذخیره آب در فصل آیش در مناطق دیمکاری و غیره در مصرف آب بخش کشاورزی صرفه جویی نمود و تولیدات بخش کشاورزی را به سمت پایداری سوق داد.
ب: تنش گرما: در بین تنش های محیطی، تنش گرما از مهمترین تنشهای غیر زنده کاهنده عملکرد گیاهان زراعی به خصوص غلات زمستانه از جمله گندم به شمار میرود . - 11 - تنش گرما غالبا به عنوان حالتی که دما آنقدر گرم و مداوم باشد که خسارت غیر قابل برگشت به فعالیت یا نمو گیاهان وارد کند، تعریف میشود . - 2 - البته تنش گرما برای گندم به صورت زمانی که متوسط دمای ماهانه سردترین ماه سال بالاتر از 17/5 درجه سانتیگراد باشد، نیز تعریف شده است و در حدود 7 میلیون هکتار از زمینهای زیر کشت گندم در مناطق نیمهگرمسیری جهان به صورت تنش گرمای مداوم وجود داشته و خسارت میزند - 12 - ، ولی تنش گرمای آخر فصل یعنی افزایش درجات حرارت در طی مرحله گلدهی و دوره پرشدن دانه، گسترش بیشتری داشته و در حدود 40 درصد از محیطهای معتدل - تقریبا 36 میلیون هکتار از سطح زیرکشت گندم - ، در 50 کشور وارد کننده بیش از 20 میلیون تن در سال گندم، وجود داشته ومشکل ساز است . - 16 -
در کشور ایران، از کل سطح زیر کشت گندم، سالانه حداقل حدود 650 هزار هکتار - حدود 10 درصد - از سطح زیر کشت گندم در مناطق جنوبی از جمله خوزستان با تنش گرمای آخر فصل در طی مرحله گلدهی و دوره پرشدن دانه مواجه میشود که باعث کاهش 5 تا 40 درصدی عملکرد در این مناطق میشود . - 13 - این تنش باعث تاثیر بر کلیه صفات مورفولوژیک و آناتومیک، متابولیک و فیزیولوژیک گیاهان زراعی مختلف که در فصل پاییز مناطق معتدله و گرم کشور کشت می شوند - مثل گندم، جو، کلزا، گلرنگ و غیره - می شود. به طور کلی برای مقابله با اثرات منفی تنش گرما می توان از روش های به زراعی - مثل انتخاب تاریخ کاشت مناسب، مدیریت بهینه آبیاری، توجه به تغذیه مناسب گیاه و غیره - و به نژادی مختلف - مثل استفاده از گیاهان و ارقام متحمل به جای گیاهان و ارقام حساس - استفاده نمود . - 2 -
ج: تنش شوری:به طور کلی غلظت بالای نمک در محیط ریشه گیاهان باعث ایجاد تنش شوری و کاهش رشد و عملکرد گیاهان زراعی می شود. این تنش در حدود 6 الی 7 درصد اراضی کشاورزی دنیا - حدود 900 میلیون هکتار - و بیشتر در کشورهای چین، هند، پاکستان و ایران وجود دارد.به عنوان مثال در حدود 50 درصد از سطح زیر کشت آبی کشور وجود داشته و به خاک و گیاهان زراعی کشت شده خسارت می زند . - 7 - شوری اراضی کشور عمدتا به دلایل اولیه یا طبیعی - مثل ترکیبات سنگ مادری خاک، رودخانه های فصلی شور، حرکت نمک های تجمع یافته توسط باد، نفوذ آب دریا به خشکی، میزان بارندگی پایین و مقدار تبخیر بالا و غیره - و دلایل ثانویه یا انسانی - مثل آبیاری با آب شور، زهکشی نامناسب، آبیاری زیاد، چرای زیاد مراتع، استفاده بیش از حد از منابع آب زیر زمینی و غیره - مربوط است . - 6 -
در کشاورزی و زراعت جهت مقابله و سازگاری با اثرات سوء تنش شوری می توان از روش های تیمارهای بذری قبل از کاشت - مثل هیدروپرایمینگ، اسمو پرایمینگ، هورمون پرایمینگ و غیره - ، مصرف خارجی ترکیبات شیمیایی اسمولیت ها، محافظت کننده ها و هورمون ها - مثل گلیسین بتائین، پرولین، تنظیم کننده های رشد - مثل اکسین، جیبرلین، کنیتین، آبسیزیک اسید، اتیلن، سالیسیلیک اسید، آسکوربیک اسید، کلرومکوات کلراید و غیره - - ، اصلاح گیاهان - مثل هیبریداسیون بین گونه ای، ایجاد تنوع توسط جهش و غیره - ، کشت شورزیست ها، آبیاری با آب شور - مخلوط کردن آب شور با آب شیرین و آبیاری متناوب با آب شیرین و آب شور - ، مدیریت آبیاری و بستر بذر، مدیریت بهینه تغذیه گیاهی و غیره استفاده نمود . - 4 - به عنوان مثال در طی سال های اخیر ارقام گیاهی متحمل به تنش شوری زیادی در کشور اصلاح و معرفی شده اند.
در این زمینه می توان به ارقام گندم - روشن، مهدوی، ارگ، نیشابور، سیستان، الوند و کویر - - 3 - ، جو - افضل - ، سورگوم علوفه ای - جامبو - و یونجه - یزدی - اشاره کرد.د: تنش سرما و انجماد: به طور کلی تنش سرما را می توان به عنوان اثرات منفی دماهای محیط پایین تر از دمای مطلوب فعالیت و رشد گیاه و بالاتر از نقطه انجماد آب 1 - تا 15 درجه سانتی گراد - بر سلول ها، بافت ها و اندام های گیاهان گرمسیری و نیمه گرمسیری - مثل ذرت، برنج، پنبه، سورگوم، نیشکر، لوبیا، سویا، خیار، گوجه فرنگی، نخود فرنگی، فلفل، خربزه، موز، کاکائو، آووکادو و غیره - تعریف نمود که در طول فصل رشد و نمو گیاه و حتی در دوره انبارداری حادث می شود و باعث کاهش کمی و کیفی رشد و نمو و عملکرد گیاهان زراعی می شود البته بندرت منجر به مرگ می گردد . - 7 -
تنش سرما باعث ایجاد اثرات اولیه یا مستقیم - مثل نرم و پژمرده شدن بافت ها، توقف فعالیت تارهای کشنده ریشه، نشت پتاسیم، کاهش جوانه زنی بذور، کاهش رشد ریشه و ساقه، تغییر رنگ، ایجاد بافت های نکروزه، تجزیه بافتی و غیره - ، اثرات ثانویه یا غیر مستقیم - مثل کاهش جذب آب و مواد غذایی در اثر خسارت به ریشه، کاهش تعرق، کاهش فتوسنتز، اختلال تنفس، نشت مواد محلول از غشاها، تجمع ترکیبات سمی، تجزیه پروتئین ها، صدمات بیوشیمیایی، کاهش دانه بندی، کاهش عملکرد و غیره - و تنش های ثانویه - مثل تنش آب یا خشکی، تنش کمبود مواد غذایی، اختلال در فرایندهای فیزیولوژیک مثل فتوسنتز، تنفس، تعرق و غیره، افزایش تولید ترکیبات حد واسط مثل اسید مالیک و اسید اسپارتیک، افزایش هورمون
