اثر مانداب شدن خاک بر گياهان زراعي و باغي

مديريت منابع آب، يكي از اصول توسعه پايدار محسوب مي‌شود و افزايش بهره‌وري آب كشاورزي و پايداري كمي و كيفي آن از اهداف وزارت جهاد كشاورزي است. آبياري سه ميليون و 300 هكتار از اراضي كشاورزي ايران به صورت سنتي انجام مي‌شود و هيچ كار زيربنايي براي اين زمين‌ها انجام نشده است. گاهي کشاورزان تصور می کنند با آبياري زيادتر، عملکرد محصولات بیشتر خواهد بود. این در حالی است که یکی از دلایل کم بودن میزان محصول در واحد سطح، در کشور ما آبیاری بیش از حد و آب‌ماندگي موقت و دائم خاک می‌باشد. آب‌ماندگي در مزارع و باغها باعث زرد شدن برگها، طغيان علف‌هاي هرز و ریزش شکوفه و میوه درختان مي‌شود. بنا بر اين براي برون رفت از  اين معضل بايد دانش بنيان و سيستماتيك گام برداشت.

خاک تأمين کننده مواد غذايي مورد نياز گياه و هواي لازم براي تنفس ريشه مي باشد. اكسيژن لازم براي تنفس ريشه از هوايي كه در خلل و فرج خاك به عمق و درون آن نفوذ مي‌كند تأمين شده و گاز كربنيك حاصل از تنفس نيز از همين مسير به خارج راه مي‌يابد. آب‌ماندگي به حالتي گفته مي‌شود که به علت وجود آب اضافي در خاک، نسبت آب، هوا و ذرات جامد از حالت مطلوب خارج شده و ريشه قادر به تنفس و ادامه فعاليت نمي‌باشد( شکل 1). در عمق 15 سانتيمتري فوقاني يك خاك بهم نخورده اكسيژن فراواني وجود دارد. ريشه در اين عمق آب و عناصر غذايي از خاك جذب مي كنند. در هنگام وقوع حالت ماند آبي اكسيژن خاك براي تنفس ريشه كاهش مي يابد و فرايند غير هوازي آغاز مي گردد و تركيبات سمي در خاك بوجود مي آيد و بتدريج مرگ ريشه ها شروع مي شود و در نتيجه جذب آب و عناصر غذايي كاهش يافته و فتوسنتز دچار اختلال مي شود. ريشه گياهان دارای روزنه هائی است که از طريق آن تبادلات گازی صورت می‌گيرد. اکسيژن به طرف سلول های ريشه انتشار يافته و صرف تنفس می گردد و دی‌اکسيدکربن به طرف خاک انتشار حاصل می‌کند. از تنفس ريشه انرژی لازم برای سنتز و انتقال ترکيبات آلی و همچنين جذب عناصر غذائی تأمين می گردد.

بعضی از گياهان (نظير شقايق آبی و برنج) که در آب می رويند دارای ساختمان خاصی هستند که اکسيژن اتمسفر بصورت مستقيم به داخل اندامهای هوائی و از آنجا به طرف ريشه انتشار پيدا مي‌کند. ولي بيشتر گياهان در اثر آب‌ماندگي دچار آسيب مي‌شوند. اولين اثر آب‌ماندگي تخليه سريع اكسيژن خاك است.  تشخيص آب‌ماندگي در مزرعه به آساني امکان‌پذير نيست. برخي مواقع علي رغم اينکه آب در سطح خاک مشاهده نمي‌گردد با اين وجود اکسيژن کافي به ريشه نمي‌رسد و توجه به زهکشي و تامين هواي کافي براي تنفس ريشه ضروري است.

 

ميزان اکسيژن مورد نياز گياهان مختلف تفاوت دارد  بنا بر اين براي تشخيص حدود بحراني تهويه خاک اندازه‌گيري غلظت اکسيژن خاک به تنهايي کافي نيست و بايد نوع گياه و ميزان نياز ريشه آن به اکسيژن را هم در نظر گرفت. با بررسي ميزان تحمل گياهان مي توان گياه مقاوم‌تر به تهويه نامناسب را انتخاب کرد. بین ژنوتیپ های گندم تنوع زیادی از نظر نحوه رشد تحت شرایط ماندابی و سازگاری به این شرایط وجود دارد. ژنوتیپهایی که دارای عملکرد بالاتر یا مساوی در شرایط ماندابی نسبت به شرایط ز هکشی مطلوب باشند، متحمل به ماندابی محسوب می‌شوند.

  گياهان در مراحل مختلف رشد به ميزان متفاوت اکسيژن نياز دارند. به عنوان مثال در مرحله جوانه زني و سبز شدن حساسيت به کمبود اکسيژن شديد‌تر است.

کمبود اکسيژن در خاک باعث مرگ سلولهاي ريشه مي‌شود. مرگ سلول‌ها از قسمت فعال ريشه شروع شده و به مرور فرم کلي ريشه گياه تغيير مي‌کند. در اثر تداوم اين وضعيت، رشد و نمو بصورت کامل متوقف مي‌شود. در صورت برطرف نشدن مشکل پس از طي زمان معيني که براي گياهان مختلف متفاوت است  پژمردگي دايمي بوجود مي‌آيد.

بررسي‌ها نشان مي‌دهد در اغلب اراضي مشکل تهويه خاک و آب‌ماندگي بصورت مقطعي  بروز مي‌کند. و پس از تامين مجدد اکسيژن در خاک، رشد گياه از سر گرفته مي‌شود. در آب‌ماندگي موقتي، ريشه هاي پيرتر که در سطح خاک تجمع دارد، مقدار کمي اکسيژن جذب کرده و از خشک شدن گياه جلوگيري مي‌کند. در هر حال مشکل تهويه خاک هر چند کوتاه مدت، بر روي عملکرد کمي و کيفي محصولات زراعي و باغي بي تاثير نيست زيرا‌که بخش قابل توجهي از سلولهاي فعال ريشه در زمان کمبود اکسيژن در خاک از بين مي‌رود و به همين دليل عملکرد کاهش‌  مي‌يابد ( شکل 2).

تشخيص به‌‌ موقع آب‌ماندگي و مشکل تهويه خاک در مزرعه اهميت زيادي دارد. اغلب کشاورزان تا زماني که آب در سطح خاک مشاهده شود متوجه بروز مشکل آب‌ماندگي در مزرعه خود نمي‌شوند. کاهش عملکردي که در اين حالت رخ داده است قابل توجه بوده و جبران‌پذير نمي‌باشد. لذا توصيه مي‌شود، چاهک‌هايي به عمق 40 سانتيمتر در نقاط مختلف  حفر نمود تا بتوان آب‌ماندگي مزرعه را به‌هنگام تشخيص داد. در مزارع بزرگ‌تر توصيه مي‌گردد چاهک‌هاي دايمي به عمق حدود 2 متر در نقاط مختلف حفر کرده و با قرار دادن لوله PVC و تجهيزات مناسب در فواصل زماني معين عمق آب زير زميني را در اين نقاط کنترل نمود.  

چنانکه ميزان بارش سالانه از نفوذ عمقي آب در خاک و تبخير و تعرق بيشتر باشد ممکن است در ديم‌زارها و مراتع  آب‌ماندگي بوجود آيد. در اين اراضي هنگامي که کليه منافذ خاک از آب اشباع شود خفگي ريشه بروز مي‌کند.  آب‌ماندگي باعث رشد بيشتر علف‌هاي هرز  مقاوم  به کمبود اکسيژن،  و از بين رفتن گونه‌هاي مطلوب مرتعي مي‌شود. آزمايشي  در يک مزرعه گندم ديم دچار مشکل آب‌ماندگي در استراليا نشان داد که هر 10 ميليمتر بارندگي اضافي باعث 150 کيلوگرم در هکتار کاهش عملکرد مي‌شود.

در اراضي داراي مشکل توام شوري و زهکشي، چون ساختمان خاک  در اثر وجود املاح ضعيف‌تر است، حالت غرقابي که  خود باعث افزايش رواناب‌هاي سطحي مي‌گردد، خطرات فرسايش را تشديد مي‌کند. بنا بر اين کنترل آب‌ماندگي در اين اراضي اهميت بيشتري دارد.

            شدت اثرات ماندابی بر روی رشد و تولید فراورده‌های فتوسنتزی به ميزان مواد آلي، واکنش و دماي خاک، گونه و رقم گیاه و مرحله رشد گیاه در یک گونه بستگی دارد. کمبود اکسيژن در اثر عوامل ديگر مانند تراکم خاک  نيز باعث تشديد مشکل آب‌ماندگي مي‌شود. با کاهش دما، تنفس گياه و نیاز به اکسیژن کاهش می‌یابد، بنابراین آسیبهای ناشی از ماندابی در دمای پایین در مقایسه با دمای بالای خاک از شدت کمتری برخوردار است.  در يک تحقيق، ماندابی گندم به مدت 30 روز در طول دوره پرشدن دانه‌ها در خاکی با دمای 15 و 25 درجه سانتیگراد تولید فراوردههای دانه را به ترتیب به میزان 20 و 70 درصد کاهش داد.

            مراحل جوانه‌زني و سبز شدن گياه و هنگامي که گياه در مرحله رشد سريع است نسبت به آب‌ماندگي حساس‌تر است. بنا بر اين بروز آب‌ماندگي در اوايل فصل رشد که خاک هنوز سرد و رشد گياه کند است اثرکمتري بر عملکرد دارد. در اواسط بهار که  رشد گياه سريع‌تر است آب‌ماندگي باعث کاهش شديد عملکرد گياه مي‌شود.

کاهش اکسیژن قابل دسترس در شرایط ماندابی باعث کاهش توسعه ریشه و بخش هوایی گیاه می گردد. ماندابی به طور مستقیم یا از طریق توقف رشد و تنفس ریشه و در نتیجه کاهش جذب و جابجایی مواد غذایی و به طور غیر مستقیم از طریق ایجاد سمیت در ناحیه ریشه و محدودیت در مواد مغذی، رشد و توسعه گیاه را محدود می‌کند. دراوايل بهار با آغاز رشد سريع گياه در صورت آب‌ماندگي قسمت‌هاي جوان و انتهايي ريشه به سرعت از بين مي‌رود و گياه براي جذب مواد غذايي بويژه نيتروژن و آب تنها به ريشه‌هاي پير وسطحي دسترسي دارد. اين امر باعث پر نشدن دانه در غلات  و کاهش قابل توجه عملکرد مي‌شود.

جذب ازت توسط گياه در اثر غرقاب شدن خاک کاهش مي‌يابد.آبشويي‌ و تلف‌شدن ازت بصورت گاز و از مزارع تحت تاثير آب‌ماندگي بيشتر است. جذب ازت توسط گياه نيز در اين حالت به دليل ضعف ريشه کاهش مي‌يابد و برگهاي پير به تدريج زرد مي‌شود. تثبيت ازت هم در گياهان لگوم در اثر آب‌ماندگي متوقف مي‌شود. بر خلاف بسياري از گياهان زراعي كه در برابر حالت ماندآبي حساس هستند، بروز اثرات نامطلوب آب گرفتگي روي درختان ممكن است مدتي طول بكشد. علائم خسارت ماند آبي در درختان به صورت تغيير رنگ برگ ، پژمرده شدن برگها ، ريزش زود هنگام برگها و مرگ سر شاخه هاي جوان ظاهر مي گردد. در شرايط غرقاب شديد و طولاني مدت ممكن است درخت بميرد. سرعت ظهور علائم خسارت ماندآبي بسته به نوع درخت و دوام و شدت ماندآبي متفاوت مي باشد. برخي از درختان ممكن است سريع خشك شوند و در حاليكه در برخي ديگر از درختان بروز اثرات آب ماندگي ممكن است چند سالي طول بكشد.
شدت خسارت ماندآبي روي درختان به زمان وقوع ، عمق و دوام آّ‌ب گرفتگي، مرحله رشد درخت و سلامت آن بستگي دارد.

 

شکل 1- نسبت مطلوب آب، هوا، ذرات معدني و مواد آلي در خاک

 

مانداب شدن خاک اگر در اواخر بهار باشد بيشترين خسارت بالقوه را مي تواند به درختان وارد نمايد. چون درخت در اين زمان برگهاي خود را بطور کامل توسعه داده است و كمترين ذخاير غذايي دارد و هر نوع تنش مي تواند سبب مرگ درخت شود . درختان در مراحل قبل از شروع رشد و بيشتر درختان خزان كننده مي توانند حالت مانداب زمستان و اوايل بهار را تا چند هفته تحمل نمايند. همه درختان به يك اندازه به آب گرفتگي واكنش نشان نمي دهند. برخي درختان مقاوم مي توانند 80 روز يا بيشتر حالت خاك اشباع از رطوبت را تحمل كنند . تحمل تك تك درختان داخل يك گونه نسبت به آب گرفتگي به سن و سلامت آنها بستگي دارد. درختان پير و سالم مي توانند به مدت بيشتر از درختان جوان و ضعيف آب گرفتگي را تحمل كنند. به عنوان مثال درختان گيلاس به خاك اشباع بسيار حساس هستند.

در اراضي در معرض خطر، با بهره برداري منطقي و علمي و جلوگيري از مانداب شدن خاک  و استفاده از اصولي‌ترين روشهاي مديريت آب در مزرعه ،  مي‌توان باعث تسریع در جوانه زنی و افزایش دوره رشد، گسترش عمق توسعه ریشه گیاه، جذب بهتر مواد غذایی خاک بوسیله ریشه، کاهش آفات و امراض و هزینه های مقابله با آنها و کنترل علفهای هرز گرديد.

 

 

 

 

 

شکل 2- اثر تعداد روز مانداب بودن خاک بر عملکرد کلزا در دو مرحله رشد

 

1-Brisson, N., Rebiere, B., Zimmer, D., and Renalt, D. 2002. Response of the root

system of winter wheat crop to water logging. Plant and Soil. 243: 43-55.

2-Collaku, A and Harrison, S. A. 2002. Losses in wheat due to water logging. Crop

Sci. 42: 444-450.

3-Greenwood, D.J. 1967. Studies on the transport oxygen through the stems and roots

of vegetable seedling. New Phytol. 66: 337-347.

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s


%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: