دانلود مقاله تنش شوری در گیاهان

چکیده :

شوری یکی از عوامل موثر در تمدنهای بشری و سیستم های کشاورزی بوده که زندگی انسان بر این سیستم ها تکیه داشته است . تمدنهای بسیاری در اثر عدم اعمال مدیریت صحیح آ‎بیاری اراضی ودر نتیجه تجمع نمک در سطح خاک نابود شده اند . چنانچه بارندگی محدود باشد ، شستشوی نمک در منطقه فعالیت ریشه گیاه در خاک انجام نمی شود وبا افزایش شوری ، رشد وتوسعه گیاه ودر نتیجه عملکرد محصول کاهش می یابد .

بیش از 80 درصد سطح کره زمین بوسیله محلول نمکی با غلظت حدود 5/0 مولارکلرور سدیم پوشیده شده است که فقط گروهی از گیاهان عالی قادر به تحمل چنین شرایطی هستند واغلب گیاهان حتی قادر به تحمل غلظت یک درصد آب اقیانوسها ( بدون تغییر در موازنه آبی و غذایی یا متوبولیسمی گیاه ) نمی باشد در اوایل قرن نوزدهم واژه شوری یا هالوفیت به گیاهانی نظیر Atriplex salicornia قلیا اطلاق شد .

اغلب باکتریها حساسیت زیادی به شرایط شوری دارند اما در بین آنها انواعی نیز یافت می شود که در زمره مقاومترین موجودات نسبت به شوری قرار می گیرند .

مکانیسم های سازشی مختلفی در مسیر تکاملی هالوفیت ها ایجاد شده است که

بعضی از مکانیسمها باعث محدود شدن مراحل مختلف رشد و نمودار ارتباط با اقلیم فصلی یا شرایط اکولوژی خاک ( ادافیکی ) می گردند و رویش گیاهان را با تغییرات مناسب در جهت تکمیل چرخه زندگی شان امکان پذیر می سازند .

از آنجائی که بعضی از آنزیمها به تنش خشکی حساس هستند لذا تغییرات متابولیسمی گسترده ای تحت شرایط شور دیده می شود . غلظت بالای نمک در بافتهای گیاهی آنزیمهای شرکت کننده در متابولیسم نشاسته را تحت تاثیر قرار می دهد . شوری هم چنین تاثیرات قابل توجهی را بر تنفس ، تثبیت  CO2 و متابولیسم پروتئین ها داشته و حتی در افزایش مقدار DNA سلول و تغییر پذیری وسیع درسطوح کرورموزمی ( پلوئیدی ) دخیل می باشد .

پیشگفتار :

رشد سریع جمعیت جهان و لزوم بالا بودن سطح زندگی مردم و مبارزه با فقر و گرسنگی ایجاب می کند که میزان تولیدات کشاورزی بطور روز افزون افزایش یابد جهت رسیدن به این هدف علاوه بر تغییرات ژنتیکی و اصلاح گیاهان ، مبارزه با آفات و انتخاب گیاهان مناسب باشرایط اقلیمی بویژه راهها عملی تر دیگر مانند استفاده صحیح از زمینهای زیر کشت ونیز استفاده از زمینهای بایر بعد از انجام اقداماتی در زمینه اصلاح آنها ، بکار گرفتن شیوه های جدید آبیاری و استفاده از منابع مختلف آب ودر نظر گرفتن تحمل گیاهان نسبت به تنشهای محیطی مورد توجه دانشمندان و متخصصین امورکشاورزی می باشد .

یکی از ویژگیهای کویرهای جهان ، شور بودن خاک بسیاری از آنها می باشد که اغلب به علت بالا بودن غلظت نمک ، قشری ازاملاح ، سطح و یا لایه های زیرین را فرا گرفته است . اصولا عوامل خاص چون زیاد بودن تبخیر ، کم بودن نزولات جوی ، بالا بودن سطح سفره های آب زیر زمینی ، مجاورت با گنبدهای نمکی و ویژگیهای خاک منطقه وغیره باعث بوجود آمدن چنین مناطقی در سطح زمین می گردند این نواحی به علت بالا بودن میزان شوری خاک فاقد پوشش گیاهی بوده وبه لحاظ نامساعد بودن خاک بهره برداری کشاورزی از آنها نیز ممکن ودر صورت امکان اصلاح خاک ، کشاورزی در آنها چندان سودمند نخواهد بود .

امروزه سعی بر این است که به کمک دانش بوم شناسی از هر منطقه به نحوشایسته ای استفاده شود حریم زراعت جنگل ، مراتع ، آبخیزها ،مردابها و غیره ، حفظ گردد . در حقیقت استفاده معقول از منابع طبیعی به طوری که در بر گیرنده منافع نسل کنونی و نسلهای آینده باشد بایستی درسر لوحه برنامه های توسعه اقتصادی قرار گیرد .

متاسفانه در نتیجه عدم آگاهی به اصول زراعت ویا برای دستیابی به منافع کوتاه

مدت خاکها و آبها مورد بهره برداری غلط قرار گرفته ودر نتیجه پس از مدتی مرغوبیت خود را از دست می دهند بطوریکه هم اکنون در جهان میلیونها هکتار از زمینهای زیرکشت آنقدر شور شده اند که تولید محصول در آنها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست .

مناطق کویری ایران را عموما بیابانهای وسیعی احاطه نموده که دربسیاری از آنها زندگی شکل نگرفه ویا در مواردی به علل مختلف ساکنین روستا ها مهاجرت نموده و سکونتگاهها متروک شده و کشتزارها بیش از پیش شور گردیده و زمینه لازم برای گسترش کویر فراهم آمده است . یکی از بهترین عواملی که باعث شکل نگرفتن زندگی ویا مهاجرت روستائیان وبه عبارت دیگر حامیان سخت کوش مناطق کویری می گردد مشکل شوری خاک است .

این پدیده زمانی بیشتر محسوس می شود که غلظت املاح در خاک از حد متعارف تجاوز نماید در این صورت محیط اکولوژیکی نامناسبی برای رویش گیاهان بوجود می آید کشاورزی محدود می گردد وپیامدهای آن اثرات نامطلوبی درمحیط زیست انسانی باقی می گذارد دراین رابطه در دنیای امروز بخصوص در کشورهائی که به تحقیق بهای بیشتری داده می شود مساله شوری و شیوه های بهره برداری از زمینهای شور دررابطه با کشت گیاهان مورد توجه متخصصان قرار گرفته است .

شایسته است در کشور پهناور ما ایران که مناطق وسیعی از آنرا اراضی بیابانی نسبتا شور فرا گرفته مساله شوری دررابطه با رویشهای گیاهی بیشتر مورد توجه قرار گیرد وباانجام پژوهشهای لازم وبه کار گیری یافته های تحقیقی با این پدیده برخورد جدی وعملی صورت گیرد .

فصل اول :

کلیات

1-1 توزیع مناطق کشور :

مسئله شوری موقعی مطرح می شود که غلظت کلرورسدیم ، کربنات سدیم ، سولفات سدیم بانمکهای منیزیم بیش از حد معمول باشد و موقعی اثر آن بیش از پیش مشهود می گردد که این مقدار اضافی افزایش یابد . درهر حال درباره میزان دقیق غلظت نمک درجایی که برای اولین بار مسئله شوری مطرح می شود ، یعنی نقطه ایکه از آنجا شرایط شیرینی به شوری وبالعکس تغییر می کند بحث قابل ملاحظه ای صورت گرفته است یا به عبارت دیگر اصطلاح شورزاری یا نمکی شدن زمینها عبارت از جمع شدن مقدار معینی از نمک محلول در قشر سطحی زمین یعنی خاک که محل فعالیت بیولوژی را تشکیل می دهد میباشد که د راثر آن قشر خاکی صلاحیت خود رابعنوان محل ریشه و نمو گیاه ازدست می دهند .

درحال حاضر از نمکهای قلیائی فوق مطالعات کافی و واقعی تنها روی کلرورسدیم انجام گرفته است مطالعه چپ من در سالهای 1966 ، 1974 نشان مید هد که مقدار کلرورسدیم محلول درخاک نیم درصد است و تاکنون شواهدی که دال بر تغییر این میزان باشد بدست نیامده است .

ازدیاد شوری روی گیاهان نه تنها بوسیله کمیت مطلق یونهای اضافی بلکه بوسیله مقادیر نسبی عده دیگری ازیونها بویژه SO2+4  مشخص می شود زیستگاه شور خودبخود با نمونه های مخصوص از گیاهان ( شور روی ها ) در ارتباط است که توانایی رویش درچنین شرایطی را داشته باشند .

1-1-1 مناطق شور جهان :

براساس بر آورده های انجام شده 7% از اراضی جهان ( هکتار 109 × 92/0 ) شور و 3% ( هکتار 109 × 40% ) بسیار شور یا سدیک است .

مناطق شور دنیا ازمردابهای شور عرض های معتدل ، گور آبهای چندل نواحی استوایی وزیر استوایی ، مردابهای شور داخل که در مجاور دریاچه های شور هستند ماند دریاچه شور بزرگ ( great salt take) امریکا و دریای نوزدیلر در استرالیا ، بیابانهای شور و مناطق کوچکتر دراطراف چشمه های شور تشکیل شده اند .

مناطقی که همه جانبه بوسیله کوهها وبه خاطر دوری بسیار از سواحل دریاهای آزاد نه تنها راه ورودی به دریاها راندارند بلکه به شدت نیز خشک می باشند آبهای سطحی الارضی یا تحت الارضی که از اطراف به این لگنهای بزرگ می ریزند چون امکان ادامه جریان آنها به خارج موجود نیست ، بتدریج تبخیر شده ونتیجتاً نمک های

محلولی را که این آبها با خود حمل نموده اند در این مناطق انباشته می گردند .

بعنوان مثال برای این قبیل لگنهای عظیم بسته ویا مناطق شدیدا خشک دور از سواحل دریاها می توان جلگه های پست خزر ، آرال ، کویر بزرگ ایران ، کویر کوهستانی شمالی غربی چین ( تاریم ) صحرای بزرگ استرالیا ، کویرهای مغولستان ، کویر کالاهار یالگن اوکووانگو در افریقای جنوبی و غیره را نام برد ( قبادیان ، 1363 )

با توجه به گستردگی اراضی شور و منابع گوناگون که نسبت به بررسی این موضوع در جهان پرداخته اند در زیر خلاصه ای از آ”ن درکشورهای مختلف با استفاده از منابع مختلف آورده می شود .

کشورهای افریقائی و جنوب آسیا 183 میلیون هکتار اراضی شور دارند.

بر آورد اخیر ( وزارت کشاورزی سیوسیالیستی اتیوپی در سال 1983) نشان می دهد که در سالهای اخیر مناطق شور یان کشور از 6 درصد به 16 درصد افزایش یافته است ودر همین مدت وسعت جنگلها از 34 درصد به 5 درصد وبوته زارها از 20 درصد به 8 درصد کاهش یافته است .

از مجموع 106 × 44/0 کیلومتر مربع مساحت عراق ، 20 درصد آن شور ویامندابی می باشد علیرغم اصلاحات قابل توجهی که در این اراضی صورت گرفته هنوز اراضی زیادی بنابه دلیل مسائل اجتماعی و اقتصادی شور باقی مانده است .

اراضی شور پاکستان به طورعمده در دره ایندوس واقع شده و 106 × 7/5 هکتار مساحت دارد .

در هندوستان و پاکستان درحدود 20 میلیون ایکر خاکهای شور و یا شور شده وجود دارد که کاملا مستقل از هم خاکهای دریایی که با چندل های ساحلی مربوط اند می باشند .

در روسیه خاکهای شور و قلیائی حدود 4/3 درصد زمینها را تشکیل می دهند ( معادل 75 میلیون هکتار ) و تاکنون فقط درصد کمی از آن مورد استفاده قرار گرفته است .

در دنیای جدید در کانادا در تمام سواحل دریا خاکهای شور وجود دارد که شامل مناطق قطبی نیز می شود . علاوه براین خاکهای شور داخلی نیز یافت می شوند وبین 8 تا 12 میلیون هکتار بر آورد شده است .

میلیونها هکتار از اراضی در سراسر جهان شورتر از آن هستند که از نظر اقتصادی بتوان از آ‎نها محصولی بدست آورد وهر سال در نتیجه انباشته شدن نمک زمینهای بیشتری حاصل خیزی خود را از دست دهند .

مسائل شوری در کشاورزی محدود به نقاط خشک و نیمه خشک می شود دراین نقاط ریزش باران برای انتقال نمک ها از منطقه ریشه گیاه کافی نمی باشد . این گونه مناطق 25 درصد سطح کل کره زمین را تشکیل می دهند .

خطر شوری تقریبا برای نیمی از منطقه آبیاری شده غرب امریکا وجود دارد وتولید محصول بواسطه شوری زمین به  حدود 25 درصد این زمینها محدود شده است .

رویداد شوری در مناطق خشک غرب کانادا و جلگه های مرتفع مکزیک و شیبهای ساحلی اقیانوس آرام از امریکای جنوبی ، مشابه یکدیگر هستند .

خاکهایی که تحت تاثیر نمک قرار دارند نیز در جنوب افریقا ، رودزیا ، مصر ، مراکش ، وتونس فراوان دیده می شوند .

در اروپا خاکهایی که تحت تاثیر نمک قرار دارند فقط در نواحی کوچکی مشاهده می شوند اما در آسیا مناطق پروسعتی ازاین خاکها وجود دارد .

به طور کلی می توان نتیجه گرفت که مسائل شوری درتمام کشورهایی که در آنها آب وهوای خشک ویانیمه خشک وجود دارد مشاهده می شود .

1-1-2 پراکندگی مناطق شور در ایران :

از گزارش فائو و مقاله ( Kovda ,1980) اینطور استنتاج می شود که بیش از 40 % از اراضی تحت آبیاری ایران وعراق تحت تاثیر شوری ثانویه می باشند .

ایران به عنوان کشوری با مناطق وسیع شور و کویرها دسته بندی شده است .

خاکهای شور و قلیائی در مناطق خشک و نیمه خشک در ایران توسعه یافته و سطحی معادل 5/12% ( 204800 کلیومتر مربع ) از کل سطح کشور را پوشش می دهد اینها شامل مواردزیر می باشد :

خاکهای سولونچاک وسولونتر ( Solon chak - solonetz)

خاکهای شور باتلاقی ( Salt marsh)

خاکهای کویری ، خاکهی سیروزوم وسولوپناک ( Sierozem - solonchak)

خاک های رسوبی شور ( Alluvils)

ارتفاع این مناطق از 28 متر درسواحل دریای خزر تا حدود 1650 متر در کویر میقان متفاوت است .

مقایسه ای از میزان بارندگی سالانه نشان می دهد که بخش عمده مناطق شور کمتر از 250 میلی متر بارندگی در سال دریافت می دارند . بعضی از مناطق حاشیه ای مناطق شور که درمناطق گرگان ، آذربایجان ،اراک و فارس قرار گرفته اند بارندگی سالانه تا 400 میلی متر در سال دریافت می دارند .

1-2 خاکهای شور قلیائی :

1-2-1 خاکهای شور :

خاکهایی هستند که مقدار زیادی از نمکهای محلول در آ‎نها وجود دارد بیشتر این نمکها رانمکهای سدیم ، کلسیم ، منزیم همراه با کلرید ، سولفات و بی کربنات تشکیل می دهند.

جهت تعیین مقدار شوری خاک از اصطلاح( EC ) 1  استفاده می کنند .

هدایت الکتریکی عصاره اشباع این خاکها بیشتر از 4/0 زیمنس بر متر ( 4میلی موهس بر سانتی متر ) در دمای 25 درجه سانتی گراد است نسبت جذب سدیم (SAR) در این خاکها از 13 کمتر است معمول PH خاکهای شور کمتر از 5/8 می‌باشد وبه ندرت سدیم بیش از نصف کاتیونهای محلول را تشکیل می دهند .

پتاسیم به مقدار ناچیزی درمحلول خاک یا درسطح کلوئیدهای رس وجوددارد در عین حال در بعضی خاکهای کویری پتاسیم محلول درصد بزرگی از املاح محلول را تشکیل می دهد آنیونهای اصلی در این خاکها ، سولفات و گاهی نیترات می باشند که مقدار ناچیزی بی کربنات نیز یافت می شود ولی به هر حال کربنات محلول در آن وجود ندارد .

علاوه براملاح محلول ، مقداری املاح با حلالیت کمتر یا حتی غیر محلول مانند ژیپس ، کربنات سدیم یا منزیم در آن یافت می شود در نتیجه تبخیر آب وباقی ماندن نمک در سطح خاک لکه های سفید و مشخص در سطح این خاکها تشکیل می گردد .

وازاین رو بعضی از دانشمندان از جمله Hilgard  این خاکها را قلیایی سفید نام گذاشته اند .

1-2-2 خاکهای قلیائی :

خاکهای قلیائی یاخاکهای سدیمی به خاکهایی اطلاق می شود که نسبت جذب سدیم ( SAR) آنها از 13 بیشتر ، میزان املاح محلول در آنها کم و بنابراین هدایت الکتریکی عصاره اشباع آنها از 4/0 زیمنس ( 4 میلی موهس بر سانتی متر ) کمتراست معمولا PH این خاکها بین 5/8 تا 10 می باشد.

نبودن املاح محلول فراوان درمحیط خاک به سدیم تبادلی اجازه می دهد که هیدرولیز شود وتولید هیدروکسید سدیم ( NAOH)  نماید که به نوبه خود با گاز کربنیک مخلوط کربنات و بی کربنات سدیم تولید می کند و باعث افزایش سریع PH خاک می شود به علاوه دراین شرایط کلوئیدهای معدنی و آلی خاک به حالت انتشار در می آیند وبه صورت لکه های سیاه می باشد در طبقه بندی روسی این خاکها سولونتز ( Solontez) نامگذاری شده اند .

اگر این خاکها زمانی کافی برای بوجود آوردن افق B(دارای بافت سنگی ، و فشرده تر از افق A است) داشته باشند رسهای افق A (ترکیبی از مواد آلی و مواد معدنی است) درنتیجه انتشار به افق B منتقل می شود و ساختمان منشوری مشخص در آ‎ن بوجود می آید .

بنابراین افق A درخاک های سدیمی درشت بافت ونفوذ پذیر میباشد در صورتیکه افق B نسبتا سخت بانفوذ پذیری کم وریز بافت خواهد بود .

جهت تعیین میزان سدیمی بودن خاک دو شاخص عمده به کار گرفته می شود که عبارتند از « درصد سدیم قابل تبادل 1 »ESP  و نسبت جذب سدیم  SAR