نقش برخی از عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان درمقاومت به آفات و بیماری‌ها

گیاهان مانند همه موجودات زنده براي ادامه حيات، رشد و توليد كمي و كيفي مطلوب نياز به تغذيه متناسب و متعادل در مقاطع زماني مناسب دارند. تغذيه گياهان از دو طريق خاك و برگ انجام مي‌پذيرد.در خاک بطور طبیعی عناصر متعددی وجود دارد که گیاهان نیازهای خود را از آن تامین می‌کنند ولی برخی از  این عناصر در طی دوره رشد و نمو گیاهان بقدر کافی وجود ندارند. رشد گیاه طبق قوانین عامل محدود کننده بلاکمن و کمینه لیبیگ، تحت تاثیر عناصر غذایی است که گیاه در تامین آن دچار محدودیت است (ملکوتی و طهرانی 1384).

عناصرغذايي موردنياز گياهان به سه دسته تقسيم مي‌شوند:

  • عناصر غير ضروري گياه: عناصري هستندكه براي رشد و نمو گياهان زيان آورند وحتي دربرخي موارد, غلظت‌هاي كم اين عناصر مي‌توانند موجب كاهش قابل توجهي در عملكرد و رشد گياه گردد. از جمله اين عناصر مي‌توان سرب, كادميم, جيوه ونيكل را نامبرد.
  • عناصر مفيد براي گياه: عناصری که میزان رشد گیاه را در بسیاری از گونه‌های گیاهی افزایش می‌دهند ولی برای کامل شدن چرخه‌ی حیاتی گیاه ضروری نیستند. چند عنصر سودمند شناخته شده برای رشد گیاهان عبارتند از: سیلیکون، سدیم، کبالت و سلنیوم.
  • عناصر لازم يا ضروري براي گياه: چند معيار را براي ضروري بودن يك عنصر عنوان نموده‌اندکه عبارتند از:

الف) گياه بدون آن عنصر قادر به تكميل چرخه حيات خود نباشد.

ب) عنصر مستقيماً در متابوليسم و تغذيه گياه نقش داشته باشد.

بر اساس معيارهاي فوق تاكنون 16 عنصر براي رشد و نمو گياهان ضروري تشخيص داده شده است. كربن, اكسيژن, ئيدروژن, نيتروژن, فسفر, پتاسيم, كلسيم, منيزيم, گوگرد, آهن , منگنز, روي, مس, بر, موليبدن و كلر شانزده عنصر ضروري مورد نياز گياهان هستند(Le Bot et al. 1998) .

کیفیت تغذيه گياهان نه تنها بر ميزان توليد محصول گياهان تاثير مي‌گذارد بلكه حساسيت آنها نسبت به آفات و بیماری ها را نیز تحت تاثير قرار مي دهد. همانطور که ذکر شد عناصر غذائي لازم و مفید بسته به نوع گياه و خاك اثرات متفاوتي بر مقاومت گياه به آفات و بیماری ها مي گذارند (Minchau et al. 2003). بيش بود مواد غذائي در بعضي موارد باعث افزايش مقاومت و در موارد ديگر سبب كاهش آن مي‌شود. كمبود عناصر غذائي نيز می‌تواند اثرات مشابه ای را در پی داشته باشد. عناصر غذایی علاوه بر تاثیرات مستقیم روی گیاه، دارای اثرات ثانویه ای نیز هستند که گاهاً این اثرات مثبت و یا منفی ارزیابی می شوند. برخی از عناصر غذایی می‌توانند با تغییر الگوی رشد، مرفولوژی گیاه و ترکیبات شیمیایی گیاه باعث افزایش یا کاهش مقاومت گیاه نسبت به آفات و بیماری‌ها می‌شوند. علیرغم پیشرفت های حاصل در به نژادی گیاهان، باز هم تغذیه گیاهان باعث ایجاد تغییرات مختلفی در ساختار و  ویژگی های گیاه می‌شوند که در نهایت تعیین کننده میزان مقاومت و تحمل آفات و بیماری‌ها می‌باشد.

مقاومت گیاهان به آفات و بیماری‌ها با ایجاد تغییرات در آناتومی گیاه (مانند افزایش ضخامت دیواره سلول‌های اپیدرمی، افزایش لگنین، سیلیسی شدن دیواره سلولی برگ‌ها) و خواص فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی (مانند مواد دفع کننده آفات) افزایش می‌یابد. لگنینی شدن و سنتز مواد توکسینی مانند فیتوآلوکسین ها باعث افزایش چشمگیر مقاومت گیاهان به عوامل بیماریزای گیاهی می شوند (Altieri and Nicholls 2003). گرچه مقاومت در موجودات زنده بیشتر تابع خصوصیات ژنتیکی است ولی بطور کلی اثر عوامل محیطی در ارقام خیلی مقاوم یا خیلی حساس نسبتاً ناچیز بوده ولی در ارقام با حساسسیت متوسط یا نسبتاً متوسط، بسیار شدید است(Gallum et al. 1975). مواد غذایی جزء عوامل محیطی محسوب می‌شوند که می‌توان به آسانی آنها را کنترل کرد. تحقیقات نشان می‌دهد که توانایی یک گیاه زراعی برای مقاومت یا تحمل آفات و بیماری‌ها به خواص مطلوب فیزیکی، شیمیایی و عمدتاً بیولوژیکی خاک گره خورده است. خاک‌های با سطوح بالای ماده آلی و خاک های فعال از نظر بیولوژیکی دارای سطح حاصلخیزی خوبی هستند و بطور کلی فراوانی کمتری از جمعیت حشرات گیاهخوار روی گیاهانی که در سیستم های ارگانیک رشد کرده‌اند مشاهده می شود که علت این امر بدلیل پایین بودن سطح نیتروژن در خاک های آلی می‌باشد. از سوی دیگر، شیوه های کشاورزی، مانند استفاده بیش از حد ازکودهای معدنی، می‌تواند باعث عدم تعادل مواد مغذی وکاهش مقاومت به آفات شود.(Altieri & Nicholas 2003)

 با توجه به دلایل ذکر شده، بالابردن دانش بخش کشاورزی در زمینه اهمیت تغذیه مناسب گیاه در زمینه افزایش مقاومت گیاهان به آفات و بیماری های گیاهی ضروری می نماید. لذا نوشتار حاضر سعی دارد تا با بررسی منابع مختلف به بررسی نقش برخی از عناصر مهم موجود در برنامه های غذایی گیاهان در افزایش مقاومت گیاهان به آفات و بیماری های گیاهی بپردازد.

Minchau et al. (2003) مشاهده کردند که بالا بردن سطح کود نیتروژن مصرفی در مزارع برنج باعث تاثیر گذاری روی طغیان آفات و بیماری هایی مانند زنجرک قهوه ای، کرم های ساقه خوار، بیماری لکه نواری می شود در حالیکه بالا بردن میزان مصرف کود های فسفره تاثیری روی میزان حمله آفات و بیماری های برنج نداشت. Minchau et al. (2003)  بیان می کنند که بالانس بودن کودهای مصرفی در مزارع برنج باعث افزایش مقاومت گیاه به آفات و بیماری ها می شود. مصرف زياد كود نيتروژن در زراعت گوجه فرنگي موجب افزايش حساسيت گياه و شيوع بيماري كپك خاكستري مي گردد چون نيتروژن باعث توليد زياد برگ شده و با ايجاد ريز اقليم مرطوب تر شرايط رابراي جوانه زني كنيدي هاي اين قارچ و آلودگي مساعد مي نمايد(ref). اثرات نيتروژن زياد روي بافت ميزبان شامل كاهش سفتي بافت، بزرگ شدن سلول ها و نازك شدن ديواره آنها ، افزايش فضاي بين سلول ها و بسيار باز شدن روزنه ها مي باشد كه شرايط را براي ورود و تكثير عوامل بيماري زا مخصوصا باكتري ها فراهم مي نمايد. براساس مشاهدات Rodriguez et al. (1970) بین زادآوری کنه دو نقطه Tetranychusurticae و سطح نیتروژن دریافتی گیاه رابطه مستقیم وجود دارد.دفعات حمله كرم ساقه خوار اروپائي ذرت در مزارعي كه در اثر مصرف كود نيتروژن زياد رشد علفي ذرت خيلي بيشتر شده باشد افزايش مي يابد(Setamou et al. 1993). در گیاهان ذرت تغذیه شده با سطوح بالای نیتروژن میزان  ماده DIMBOA تولیدی در مقایسه با گیاهان شاهد سطح پایین تری داشت (Manuwoto & Scriber 1985) .

Laing et al. (2006) اظهار می کنند که مصرف سیلیکون در مزارع باعث تولید ترکیبات فتلی و تانن در گیاهان می شود که باعث القای مقاومت در گیاهان نسبت به آفات و بیماری ها می شود. عنصر سیلیکون گرچه جز عناصر ضروی برای رشد گیاه طبقه بندی نمی شود ولی دارای مثبتی روی رشد گیاه می باشد. این عنصر در کنترل بیماری های قارچی و باکتریایی روی گیاهان مختلف است. همچنین سیلیکون دارای اثرات کاهنده روی تنش های محیطی ماننداسترسشوری،سمیتفلزات، تنش خشکی، آفتاب سوختگی ، عدمتعادلمواد مغذی، استرس دمایی می باشد (Feng Ma 2004, Richmond & Sussman 2003).

عنصر پتاسيم موجب ترميم سريع زخم هاي گياه شده و بر فعاليت پاتوژن هایی كه از طريق زخم ها نفوذ مي كنند تاثير مي گذارد. گیاهان دچار کمبود پتاسیم نسبت به حشرات و بیماری ها حساستر بوده و دریافت مناسب پتاسیم در گیاهان باعث افزایش مقاومت به آفات و بیماری ها می شود2008)(Amtmann et al. . پتاسیم با تنظیم مسیرهای متابولیکی گیاه بویژه مسیرهای متابولیکی ساخت ترکیبات فنلی، کربن و نیتروژن و تولید اکسیژن فعال می تواند باعث افزایش مقاومت به بیماری های گیاهی شود (Xiao-yan et al. 2006). بر اساس مشاهدات Myers et al. (2005)  شته های سویایی که روی گیاهان دچار کمبود پتاسیم رشد کرده بودند توانایی تولید جمعیت های موسس بیشتری را در مقایسه با شته های رشد کرده روی گیاهان دارای سطوح مناسب پتاسیم داشتند.مصرف پتاسیم در مزارع باعث کاهش میزان آلودگی و طغیان 70% بیماری های قارچی، 69% بیماری های باکتریایی، 63% میزان آلودگی به حشرات و کنه ها و 41% آلودگی های ویروسی در مزارع می شود و از طرف دیگر باعث افزایش 42% تولید محصول در گیاهان آلوده به بیماری های قارچی،  افزایش 57% تولید هنگام ابتلا به بیماری های باکتریایی، افزایش 36% تولید در هنگام حمله حشرات و کنه ها و نهایتا افزایش 36% تولید محصول گیاهان آلوده به بیماری های ویروسی در مقایسه به گیاهان مزارع آلوده بدون کاربرد کود پتاس می شود.(Krauss 1999) . از سوی دیگر متوازن بودن سطح پتاسیم در گیاهان باعث افزایش مقاومت گیاه نسبت به استرس های سرمایی می شود (Grewal& Singh 1980, Dordas 2008) .

بيماري بوته ميري جاليز ( Phytophthoradrechsleri) يکي از مهمترين بيماري هاي خيار مي باشد. شدت بيماري با مديريت تغذيه گياه بخصوص ميزان نيتروژن، فسفر، پتاسيم و کلسيم کاهش مي يابد. افزايش ميزان نيتروژن و کاهش ميزان کلسيم حساسيت به این بيماري را افزايش می دهد در حالیکه افزايش ميزان فسفر و ميزان پتاسيم حساسيت به بيماري را کاهش داد (روستایی و محمدیان 1384).بیماری پوسیدگی ذغالی خربزه)(Macrophominaphaseolina یکی از مهم ترین بیمـاری هـای خربـزه در ایـران می باشد . تغذیه گیاه می تواند روی شدت بیماری های گیاهی از جمله بیماری پوسیدگی ذغالی اثر داشته باشد . افـزایش میزان ازت باعث افزایش حساسیت به بیماری و کاهش میزان ازت باعث کاهش میزان حساسیت نسبت به بیماری می شد . افزایش میـزان فسفر وکاهش میزان پتاسیم به طور معنی داری باعث افزایش بیماری می گردد و همچنین افزایش میزان کلـسیم باعـث کـاهش شـدت بیماری می شود.. براین اساس مدیریت تغذیه گیاه یک فـاکتور مهـم درکـاهش شـدت بیمـاری M . phaseolina در ارقـام مختلف خربزه می باشد (مرضیه اشرف مدرس و همکاران 1386).توازن بين سه عنصر اصلي نيتروژن  ، فسفر ، پتاسيم در گياه براي رشد عادي حشره اهميت حياتي دارد. وجود نيتروژن زياد در گياه معمولا باعث افزايش بقاء و رشد سريعتر حشره مي گردد.

توازن عناصر مورد نیاز و جذب آنها توسط گیاهان در نهایت باعث ساخته شدن متابولیت های ثانویه گیاهی به میزان کافی در گیاهان می شود که این امر در طول دوره رشدی گیاهان باعث افازیش مقاومت گیاهان به حمله حشرات گیاهخوار خواهد شد (Herms 2002) . هرساله مبالغ هنگفتی صرف مبارزه شیمیایی با آفات و بیماری ها می شود و در کنار این هزینه ها، مخاطرات زیست محیطی ناشی از مصرف این سموم را نیز باید در نظر گرفت. استفاده از کود ها و  سموم کنترل آفات و بیماری ها در سیتسم کشاورزی نوین اجتناب ناپذیر می نماید ولی توصیه تمام متخصصین،  مصرف عاقلانه و با برنامه این نهاده ها می باشد تا در کنار تولید محصول مناسب از نظر کمی و کیفی، محیط زیست و عوامل مفید موجود در طبیعت نیز کمترین صدمه را ببینند.  با توجه به موارد گفته شده به نظر می‌رسد که اولین قدم در جهت کاهش خسارات ناشی از آفات و بیماری‌های گیاهی در مزارع و باغات، تنظیم برنامه غذایی گیاهان می‌باشد چرا که با افزایش مقاومت گیاه نسبت به آفات و بیماری ها می‌توان هزینه های جاری کنترل آفات و بیماری‌ها را توسط سموم شیمیایی کاست و به این وسیله مصرف بیش از حد سموم کشاورزی را در مزارع کاهش داد.

منابع:

اشرف مدرس، م.، روستایی، ع.،  اعتباریان، ح.ر. 1386. بررسی اثر متقابل تغذیه گیـــاه(ازت ، فسفر ، پتاسیم و کلسیم) و بیماری پوسیدگـــی زغالی خربزه ( Macrophominaphaseolinad ) در برخی ارقام خربزه . دومین همایش ملی کشاورزی بوم شناختی ایران. 12-32.

روستایی، ع.، محمدیان، م. 1384. بررسي اثر متقابل تغذيه گياه ( نيتروژن، فسفر، پتاسيم و كلسيم) و بيماري بوته ميريجاليز(Phytophthoradrechsleri Tucker) در بعضي ارقام خيار. نهال و بذر، 21 (3): 457- 466.

ملکوتی، م.ج.، طهرانی، م.م. 1384. نقش ریز مغذی ها در افزایش عملکرد و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی. انتشارات دانشگاه تربیت مدرس. 398 صفحه

Altieri, M.A., Nicholls, C.I. 2003. Soil fertility management and insect pests: harmonizing soil and plant health in agroecosystems. Soil & Tillage Research, 72:  203–211.

Amtmann, A., Troufflard, S., Armengaud, A. 2008. The effect of potassium nutrition on pest and disease resistance in plants. Physiologia Plantarum, 133(4): 682-691.

Dordas, C. 2008.  Role of nutrients in controlling plant diseases in sustainable agriculture. A review. Sustainable Agriculture28(1),33-46.

Feng Ma, j. 2004. Role of Silicon in Enhancing the Resistance of Plants to Biotic and Abiotic Stresses. Soil Science and Plant Nutrition, 50 (1), 11 – 18.

Gallum, R.L., Starks, K.J., Guthrie, W.D. 1975. Plant resistance to insects attacking creals. Annual Review of Entomology, 20: 337-357.

Grewal, J.S., Singh, Effect of potassium nutrition on frost damage and yield of potato plants on alluvial soils of the Punjab (India). Plant and Soil, 57(1): 105-110.

Herms, D.A. 2002. Effects of Fertilization on Insect Resistance of Woody Ornamental Plants: Reassessing an Entrenched Paradigm. Environmental Entomology, 31(6):923-933.

Krauss, A. 1999. Balanced nutrition and biotic stress. IFA Agricultural Conference on Managing Plant Nutrition, 21-24.

Laing, M. D., Gatarayiha, M. C., Adandonon, A. 2006.silicon use for pest control in agriculture: a review. Proceedingof South AfricaSugar Technology Assistant, 80: 278-291.

Le Bot, J., Adamowicz, S., Robin, P. 1998. Modelling plant nutrition of horticultural crops: a review. Scientia Horticulturae, 74: 47–82.

Manuwoto, S., Scriber, J.M. 1985. Differential effects of nitrogen fertilization of three corn genotypes on biomass and nitrogen utilization by the southern armyworm, Spodoptera eridania. Agriculture, Ecosystem & Environment,14(1): 25-40.

Minh Chau, M., Duc Cat, H., Thi Ben, P.,Thi Phuong, L., Cheng, J., Heong, K.L. 2003. Impacts of nutrition management on insect pests and diseases of rice. Omonrice, 11: 93-102.

Myers, S.W., Gratton, C., Wolkowski, R.P., Hogg, D.B., Welberg, J.L. 2005. Effect of Soil Potassium Availability on Soybean Aphid (Hemiptera: Aphididae) Population Dynamics and Soybean Yield. Journal of Economic Entomology, 98(1):113-120.

Richmond, K., Sussman, M. 2003. Got silicon? The non-essential beneficial plant nutrient.  Plant Biology, 6(3): 268-272.

Rodriguez, J.G., Chaplin, C.E., Stoltz, L.P., Lasheen, A.M. 1970. Studies on resistance of strawberries to mites, effects of plant nitrogen. Journal of Economic Entomology, 63(6): 1855-1858.

Sétamou, M.,  Schulthess, F. , Bosque-Pérez, N. A.,  Thomas-Odjo, A. 1983. Effect of plant nitrogen and silica on the bionomics of Sesamiacalamistis (Lepidoptera: Noctuidae). Bulletin of Entomological Research, 83(3): 405-411.

Xiao-yan, L., Ping, H., Jiyun, J. 2006. Advances in effect of potassium nutrition on plant disease resistance and its mechanism. Plant Nutrition and Fertilizer Science, 3: 205-215.