بخشی از مقاله
چکیده
بیش از 30 درصد کره زمین را مناطق خشک تشکیل داده است. ایران نیز که از نظر آب و هوایی در کمربند خشک واقع شده است حدود 86 درصد مساحت آن تحت تاثیر تنش خشکی میباشد . تبادلات روزنهای حساسترین شاخص برای بررسی واکنشهای فیزیولوژیک گیاهانخصوصاً تحت شرایط تنش میباشد و همچنین محتوی کلروفیل برگ یک گیاه شاخصی از وضعیت فیزیولوژیکی آن گیاه است. با تقسیم میزان کلروفیل به میزان تبادل روزنهای هرگونه ضریبی به نام ضریب کارایی مصرف آب بهدست میآید. این ضریب بر اساس این تئوری میباشد که گیاه در ازای یک واحد کلروفیل چه مقدار مصرف آب دارد.
منطقه مورد مطالعه قسمتی از فضای سبز شهری شهر شاهین شهر واقع در استان اصفهان میباشد. میزان کلروفیل با استفاده از دستگاه Chlorophyll content meter و مقدار تبادل روزنهای با دستگاه Porometer ثبت شده است . اندازه گیری در 6 ماه اول سال و در هرماه دوبار انجام شد. از هرگونه 3 پایه با ویژگیهای فیزیولوژی یکسان انتخاب شد و از هرپایه مقدار کلروفیل 5 بار و مقدار تبادل روزنهای 4 بار در هر بار اندازه گیری ثبت شد.
در نهایت از هر عامل میانگین گیری و میانگین هر عامل به عنوان مقدار آن عامل در روز اندازه گیری اعلام شد . با تقسیم میزان کلروفیل به تبادل روزنهای ضریب کارایی مصرف آب برای هر گونه به دست آمد. ضریب کارایی مصرف آب نشان داد که در گونههای فضای سبز شهری گونه ارغوان بیشترین و گونه زبان گنجشک کمترین مقاومت را داراست. بر اساس این نتایج ارغوان برای کاشت در فضای سبز شهری مناطق خشک و نیمه خشک مناسبتر میباشد. این در صورتی است که گونه زبان گنجشک اصلا برای فضای سبز این مناطق توصیه نمیشود.
مقدمه
شناخته شدهترین عامل محدود کننده تولید گیاهان تنشهای محیطی است. جدیدترین این عاملها تنش خشکی میباشد. تنش خشکی وقتی اتفاق میافتد که مقدار تبخیر و تبخیر تعرق از مقدار بارش یا آب دسترس گیاه کمتر باشد . - 11 - پاسخ گویی گیاهان به تنش خشکی به خصوصیات گونهای بر میگردد. همچنین طبیعت پاسخ گویی به خشکی تحت تاثیر شدت و مدت خشکی نیز میباشد. گیاهان از استراتژیهای مختلفی برای پاسخ گویی به تنش خشکی استفاده میکنند که در آنها از خصوصیات مرفولوژی، فیزیولوژی و متابولیسمیدر سطح اندام تا سلول استفاده میکنند.
این استراتژیها شامل فرار کردن از خشکی، اجتناب از خشکی و تحمل کردن خشکی میباشد. استراتژی فرار به گیاه اجازه میدهد تا دوره رشد خود را قبل از رسیدن اولین نشانههای خشکی کامل کند. اجتناب از خشکی شامل افزایش جذب آب و کاهش هدررفت آب در طول دوره خشکی و کاهشتعرق گیاهی است. تحمل کردن هم شامل تنظیم فشار اسمزی در طی دوران خشکی توسط ترکیبات بیوشیمیایی است . - 9 - خشکی یکی از مهمترین عاملهای محدود کننده مقدار تولید گیاهان میباشد. مقدار اثر خشکی بر روی گیاهان به خصوصیات فیزیولوژی، بیوشیمیایی و خصوصیات ژنتیکی گیاه وابسته است.
عمدهترین فاکتوری که مقدار تولید و پایداری یک گیاه را تحت تاثیر قرار میدهد ، تنشهای آبی است. نشان داده شدهاست که مقابله در مقابل خشکی شامل دو مرحله است: مرحله اول که در ساعات یا روزهای اولیه اتفاق میافتد با تعدیل مقدار پتانسیل آبی برگ گیاه با عملکرد روزنهها میباشد و مرحله دوم که در چند روز قرار داشتن در برابر خشکی اعمال میشود کاهش مقدار فتوسنتز است . - 18 -
تعرق گیاهی که شامل تعرق روزنهای و تعرق کوتیکولی میشود مهمترین شاخص فیزیولوژی نشان دهنده تنش میباشد. تعرق گیاه به وسیله تبادلات روزنهای که در اثر اختلاف فشار بخار آب بین بافت داخل یرگ و هوای سطح برگایجاد میشود، کنترل میشود . - 25 - تعرق گیاهی در سطح برگ زمانی انجام میشود که روزنهها باز باشند و حرکت O2 و CO2 از میان آنها امکان پذیر باشد.این فرآیند افزایش مییابد تا در دمای46-36 درجه سانتی گراد به حداکثر خود میرسد. تعرق به خنک شدن فضای درونی برگ کمک میکند. چراکه آب موجود دراین فضا گرمای آزاد شده به وسیله قتوسنتز را جذب میکند . - 13 -
تعرق به معنای تبخیر آب از سطح اندامهایی هوایی مانند برگها، ساقه و گل است. به دلیل آن که تعرق از سطح برگ از طریق روزنهها انجام میشود، به آن تعرق روزنهای گفته میشود. مقدار تعرق روزنهای به شدت به درجه باز یا بسته بودن روزنهها بستگی دارد . - 5 - مقاومت روزنه ای نقش مهمیدر تبادلات آبی و اتمسفر گیاه دارد و یکی از پارامترهای کلیدی در بسیاری از مدلهای اکولوژیکی است تخمین مقاومت روزنه ای در تحقیقات مربوط به روابط آبی و تنشهای مربوط به آن، سوخت و ساز کربن، تأثیرات ، افزایش دی اکسیدکربن و آلودگی هوا اهمیت دارد . - 3 -
گیاهان تبادلات روزنهای خود را برای بهینه کردن مقدار جذب کربن در مقابل از دست دادن آب تنظیم میکند. یک محدودیت مهم دراین فرآیند نرخی است که در آن روزنهها در روشنایی باز و در تاریکی با تنش آبی بسته میشوند. اگرچه زمان پاسخ گویی روزنهها برای اکثریت گونهها شناخته شده است اما عوامل بیوفیزیکی کنترل کننده این سرعت از پاسخ گویی همچنان نا شناخته مانده است - . - 10
مهمترین وظیفه روزنهها تنظیم تبادلات گازی و اثر آن بر روی فتوسنتز و محصول دهی است. بیش از 90 درصد CO2 و آبی که بین گیاه و محیط مبادله میشود از طریق رورزنهها میباشد . - 15 - وقتی روزنهها باز هستند CO2 جذب میشود در حالیکه آب تعرق مییابد. وقتی روزنهها بسته هستند مقدار جذب CO2 کم و تعرق نیز کاهش مییابد. با باز و بسته شدن روزنهها، گیاهان میتوانند در شرایط نامساعد محیطی مقدار آب اتلافی را کنترل کنند . - 6 -
از طرفی تحت شرایط خشکی شدید تغییر مقدار کلروفیل گیاه به وسیله اثرگذاری بر مقدار کلروفیل گیاه و ایجاد اختلال در شبکه فتوسنتزی عامل اصلی محدودیت فتوسنتزی میباشد. تنش خشکی باعث کاهش مقدار کلروفیل a و کلروفیل b بطور کلی باعث کاهش تمامیکلروفیلهای گیاه شده است . - 16 - محتوی کلروفیل برگ یک گیاه شاخصی از وضعیت فیزیولوژیکی آن گیاه میباشد. محتوی کلروفیلی با توان فتوسنتزی و تولید اولیه یک گیاه رابطه مستقیم دارد. علاوه بر آن میتواند یک تخمین غیر مستقیم از مواد غذایی برگ را بدهد . - 21 - پایداری کلروفیل شاخصی از تنش خشکی شناخته شده است.
شاخص پایداری بالا به معنی بیتاثیر بودن تنش بر گیاه است. و باعث دسترسی بهتر گیاه به کلروفیل میشود. در شرایط تنش خشکی جذب منیزیوم و احتمالا آهن کاهش مییابد که نتیجه آن کاهش میزان سنتز کلروفیل است . - 1 - دوام فتوسنتز وغلظت کلروفیلی تحت شرایط تنش خشکی از جمله شاخصهای فیزیولوژیکی مقاومت به خشکی است. کاهش محتوی کلروفیل تحت شرایط تنش خشکی گزارش شده است و حفظ غلظت کلروفیل تحت شرایط تنش خشکی به ثبات فتوسنتز دراین شرایط کمک میکند.
در واقع محتوی کلروفیل برگ به افزایش سطوح تنش خشکی واکنش نشان داده بطوریکه کمترین مقدار کلروفیل مربوط به تیمارتنش شدید میباشد . - 2 - در همین راستا تحقیقات متعددی توسط محققان سراسر جهان انجام شدهاست که مقاومت گیاهان را با استفاده از خصوصیات تبادلات روزنهای آنها بررسی کردهاند مانند چاوز و همکاران طی بررسیهای خود نشان دادهاند که گیاه اکالیپتوس دارای روزنههای ریزی در سطح برگهای خود میباشند که در مواجه با گرما آنها را سریعا میبندد . - 7 - همچنین گیوریو و همکاران اعلام کردهاند در درخت زیتون خصوصیات فیزیولوژیکی بیشتر از خصوصیات مرفولوژیکی در مکانیسمهای مقاومت به خشکی در شرایط خشکی در کوتاه مدت دخیل هستند. کنترل روزنهای یک عامل مهم فیزیولوژیکی در استفاده بهینه آب در شرایط خشکی است . - 12 -
هدف از این پژوهش بررسی کارایی مصرف آب در چند گونهی درختی و درختچهای با استفاده از تبادلات روزنهای و مقدار کلروفیل آنها میباشد. در این راستا با تقسیم مقدار کلروفیل میانگین هر گونه به میانگین تبادل رزونهای همان گونه شاخصی برای سنجش کارایی مصرف آب در عمل فتوسنتز به دست میآید. از آنجا که مقدار محتوی کلروفیل بیانگر توان فتوسنتز گیاه است - 4 - و از طرفی دیگر این توان فتوسنتز با مقدار تعریق ارتباط دارد - 13 - پس هر چه که مقدار کلروفیل بیشتر و مقدار تعریق کمتر باشد گیاه مقتصدانهتر و در مصرف آب صرفه جوتر است. تئور یاین شاخص براین مبنا میباشد که در ازای افزایش محتوی کلروفیل چه میزان تبادل روزنهای انجام میشود. هر چهاین شاخص بزرگتر باشد مقاومت به خشکی گونه بالاتر و بهتر است.
مواد و روش
منطقه فضای سبز شهری مورد مطالعه در شهرستان شاهین شهر واقع در شمال شرقی اصفهان میباشد. شاهینشهر در 17 کیلومتری شمال شهر اصفهان و بین دو اتوبان معلم و آزادگان و حد فاصل منطقه بختیاردشت و امیرآباد که از دو جهت جاده اصفهان را به تهران متصل میکند، واقع شده است. بر اساس اطلاعاتایستگاه هواشناسی شهید بهشتی واقع در شرق اصفهان میانگین بارندگی 129 میلیمتر در سال، میانگین درجه حرارت 16/1 درجه سانتیگراد در سال میباشد. همچنین میانگین حداقل دما -2/5 و میانگین حداکثر دما 17/4 میباشد. تعداد روزهای یخبندان 69 روز در سال میباشد.
