دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه برنج ( قسمت اول )

دستورالعمل مدیریت تلفیقی حاصلخیزی خاک و تغذیه برنج ( قسمت اول )

کلیات

غرقاب شدن خاک مجموعه ای از تغییرات شیمیایی و الکتروشیمیایی در آن ایجاد می کند که در حاصلخیزی خاک بسیار مؤثر است. حاصلخیزی یک خاک نیاز به توانایی خاک برای تأمین عناصر غذایی به مقدار، اشکال و نسبتهای مناسب برای تأمین حداکثر رشد گیاه اطلاق میگردد. این توانایی به ویژگیهایی چون پایداری خاک در تامین و عرضه عناصر غذایی به مقدار مناسب و متناسب با رشد گیاه، وجود ترکیب ایونی مناسب، عدم وجود مواد مسموم کننده برای گیاه یا مداخله گر درجذب عناصر غذایی بستگی دارد که جملگی تحت تاثیر تغییرات شیمیایی و الکتروشیمیایی حاصل از غرقاب شدن خاک قرار می گیرند. مهمترین تغییرات شیمیایی و الکتروشیمیایی در خاکهای غرقاب شامل مصرف اکسیژن و تهی شدن خاک از آن، تغییر در واکنش خاک (pH)، کاهش پتانسیل ردکس (Eh)، تغییر در قابلیت هدایت الکتریکی (Eh) می باشد. این تغییرات موجب تشدید خاک، دنیتریفیکاسیون، تجمع آمونیوم و نیتروژن گازی، احیای منگنز چهار ظرفیتی، احیای آهن سه ظرفیتی، احیای سولفات و تشکیل سولفید هیدروژن، تولید اسیدهای آلی، تجمع دی اکسید کربن و تغییر در غلظت آهن، منگنز، فسفر، سیلیسیوم، بور، مس، مولیبدن و روی محلول در آب می گردد. شدت این تغییرات با توجه به خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک، رژیم آبی و دمایی خاک در خاکهای مختلف می تواند متفاوت باشد. برای مدیریت تغذیه گیاه برنج دانستن نیاز غذایی این گیاه ضروری است در جدول (۱) میزان برداشت عناصر غذایی توسط گیاه برنج ارائه شده است.

روشهای تشخیص کمبود عناصر غذایی

آزمون خاک

با آزمون خاک قبل از کشت از طریق نمونه برداری صحیح و اندازه گیری خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و به ویژه غلظت عناصر غذایی قابل جذب خاک مشخص خواهد شد که تا چه حد شرایط خاک برای تأمین رشد گیاه و دستیابی به عملکرد مورد انتظار بهینه است و چه عناصری برای رشد کافی برنج در طول فصل زراعی مورد نیاز خواهد بود. به عبارت دیگر، آزمون خاک روشی مناسب برای پیش آگاهی از نقاط قوت و ضعف خاک در تصمیم گیریهای مدیریتی می باشد. آزمون خاک روشی سریع، کم خرج و دقیق بوده که با انجام آن می توان توصیه کودی صحیح را ارایه کرد. برنامه آزمون خاک شامل مراحل زیر می باشد:

• نمونه برداری صحیح از خاک که بیشتر توسط زارعین انجام می شود.
• تجزیه صحیح خاک در آزمایشگاه تجزیه خاک و گیاه به منظور تعیین غلظت عنصر غذایی قابل استفاده گیاه در خاک.
• تفسیر نتایج آزمایشگاهی و انجام توصیه کودی که توسط کارشناسان تغذیه گیاهی صورت می گیرد.

نمونه برداری صحیح از خاک، کاری بسیار مهم و حساس است. نمونه های برداشت شده از مزرعه باید به گونه ای باشند تا بتوان آنها را نماینده کل خاک آن مزرعه دانست. در صورت یکنواخت بودن خاک مزرعه، معمولا از هر ۱۰ تا ۱۵ هکتار، برداشت یک نمونه مرکب یک کیلوگرمی کفایت می کند. بدین منظور یک مسیر مارپیچ در مزرعه در نظر می گیرند. در طی مسیر، حدود ۷ الی ۱۰ نمونه برداشت شده و پس از مخلوط کردن، یک کیلوگرم از آن به آزمایشگاه فرستاده می شود. عمق نمونه برداری در حدود ۳۰ سانتیمتری خاک سطحی است که در بیشتر موارد عمق منطقه گسترش ریشه در خاک می باشد. نکاتی که باید در موقع نمونه برداری از خاک مزرعه رعایت شود، عبارتند از:

• نمونه خاکی که به آزمایشگاه ارسال میشود باید نمودار واقعی زمین زراعی باشد. یعنی اینکه زمین باید قبلاً به قطعات یکنواخت از نظر رنگ، شیب، تاریخچه کشت، تناوب و نوع محصول تقسیم بندی شود.
• قبل از نمونه برداری باید کاملاً اطمینان حاصل شود که سطح خاک آغشته به کودهای حیوانی، شیمیایی و یا بقایای گیاهی نباشد.
• حتی الامکان باید از برداشت نمونه از قطعاتی نظیر راه آبها، توده های قدیمی و پوسیده کاه، کناره دیوار و یا پرچینها خودداری شود.
• در مواقعی که زمین خیلی مرطوب است باید از نمونه برداری اجتناب کرد. بهترین موقع نمونه برداری وقتی است که زمین گاورو باشد.
• به طور کلی بهترین موقع نمونه برداری از خاک در مورد گیاهان زراعی، قبل از کشت می باشد.
• نمونه مرکب خاک میبایست قبل از انتقال به آزمایشگاه در داخل یک کیسه پلاستیکی و یا کاغذی ریخته شده و مشخصات آن روی دو برچسب نوشته شود. یک برچسب در داخل ظرف قرار گرفته و دیگری روی ظرف چسبانده می شود. بر روی برچسب زمان نمونه برداری، محل نمونه برداری، نام نمونه بردار، عمق نمونه برداری و کشت قبلی نوشته می شود.

تجزیه گیاه

بافت برگی به عنوان یک شاخص مطمئن برای ارزیابی وضعیت عناصر غذایی گیاه برنج می باشد. برگ پرچم، و یا جوانترین برگ در زمان پنجه دهی فعال، مناسب ترین قسمت می باشد. در جدول (۲) دامنه غلظت مناسب نیتروژن در برگ برنج ارائه شده است.

غلظت فسفر در اندامهای هوایی گیاه نسبت به ریشه بیشتر است. در طی رشد زایشی ترتیب غلظت فسفر بصورت دانه > برگ > ساقه > ریشه می باشد. ریشه ها در دوره رویشی گیاه دارای غلظت بالاتری از فسفر هستند. به طور معمول در مرحله رسیدگی، دانه ها دارای بالاترین غلظت فسفر می باشند. غلظت فسفر در بافتهای رویشی با افزایش سن گیاه کاهش می یابد. این الگوی تغییرات متغیر بوده و احتمالاً به واریته، سطح فسفر خاک و شرایط محیطی که میزان رشد را تحت تاثیر قرار می دهد بستگی دارد. مقدار متوسط فسفر در گیاه برنج تقریباً ۰/۲۶ درصد میباشد. مقدار آن در کاه و کلش برنج به دلیل تغییرات نسبت دانه به کاه در واریته های مختلف متفاوت می باشد. در مرحله رسیدن، غلظت فسفر در کاه و کلش حدود ۰/۱ درصد خواهد بود . در گیاه برنج اگر غلظت فسفر در برگ ۰/۴ – ۰/۲ درصد در طی دوره رشد رویشی (قبل از گل دهی) باشد ، ذخیره فسفر کافی بوده و گیاه پاسخی به مصرف فسفر نمی دهد . عملکرد بیش از ۷ تن در هکتار نیاز به فسفر بیش از ۰/۰۶ درصد در کاه و کلش و فسفر بیش از ۰/۱۸ در برگ پرچم در مرحله گل دهی دارد. در جدول (۳) تا (۶) غلظت مناسب فسفر، پتاسیم و کلسیم ارائه شده است.

در طی رشد رویشی قبل از گل دهی در غلظــتهای بیش از ۰/۱۵ درصد گوگـــرد  در ساقه برنج، احتمال پاسخ گیاه به کاربرد کود گوگردی کم است. این پنجه زنی و گل دهی غلظت کمتر از ۰/۱۰ درصد گوگرد در ساقه با نسبت نیتروژن به گوگرد (N:S) بیش از ۱۵-۲۰ مشخصه کمبود گوگرد می باشد. در مرحله رسیدگی ،  غلظت کمتر از۰/۰۶ درصد گوگرد با نسبت نیتروژن به گوگرد (N:S) بیش از ۱۴ در اندام هوایی (بیش از ۲۶ در دانه) نشانه کمبود گوگرد می باشد. در جدول (۷) دانه مناسب غلظت گوگرد و در جدول (۸) غلظت مناسب عناصر کم مصرف و سیلیسیم در گیاه برنج نشان داده شده است.

علایم ظاهری کمبود عناصر غذایی در برنج

علایم کمبود عناصر غذایی بر مصرف در برنج

کمبود نیتروژن در برنج

نیتروژن جزء ترکیبات ضروری اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک، نوکلئوتیدها و کلروفیل می باشد. رشد سریع گیاه (افزایش ارتفاع و تعداد پنجه)، اندازه برگ، تعداد خوشچه در خوشه، درصد خوشچه های پر در هر خوشه و درصد پروتئین دانه به میزان نیتروژن گیاه بستگی دارد. بنابراین نیتروژن همه فاکتورهای مؤثر در عملکرد را تحت تاثیر قرار می دهد. غلظت نیتروژن در برگ ارتباط نزدیک با میزان فتوسنتز برگ و تولید بیوماس دارد. نیتروژن، نیاز به دیگر عناصر غذایی مثل فسفر و پتاسیم را نیز افزایش می دهد. کمبود نیتروژن در همه اراضی شالیزاری که واریته های جدید بدون مصرف کافی از کودهای نیتروژنی کشت می شوند وجود دارد. این کمبود در شرایطی که کود نیتروژنی در زمان نامناسب و به روش نادرست مصرف شود نیز شایع است. این عنصر در داخل گیاه خیلی متحرک بوده و به دلیل انتقال آن از برگهای پیر به برگهای جوانتر ، علایم کمبود آن ابتدا در برگهای پیر مشاهده میشود. در صورت کمبود علایم آن در مزرعه به صورت رنگ پریدگی عمومی ، کوچک ماندن اندازه برگها و ضعف عمومی بوته ها و توقف رشد، بروز می نماید .

شکل ۱- علایم کمبود نیتروژن در مزرعه (a) و بوته های برنج (c,b) که با مصرف کود نیتروژنی بلافاصله طی ۳ روز رنگ سبز طبیعی بوته ها اصلاح گردید (d).

در شرایط کمبود نیتروژن، برگهای پیرتر یا تمام گیاه سبز متمایل به زرد شده و نوک برگها کلروزه می شود. در شرایط کمبود شدید برگها می میرند. به جز برگهای جوان که سیزتر هستند، برگها باریک، کوتاه، عمودی و سبز متمایل به زرد لیمویی می باشند. تمام مزرعه ظاهری زرد رنگ دارد. پنجه زنی و تعداد دانه در متر مربع کاهش می یابد. کمبود نیتروژن ممکن است با کمبود گوگرد تداخل یابد، ولی در کمبود گوگرد ابتدا برگهای جوان تر یا همه برگها در گیاه برنج زرد رنگ می شود که در کمبود نیتروژن این چنین نیست. علایم کمبود نیتروژن در وسط فصل می تواند با کمبود آهن اشتباه گرفته شود. کمبود نیتروژن در اراضی شالیزاری بسیار شایع بوده و ممکن است به دلایل زیر بروز نماید. مقدار کم ذخیره نیتروژن در خاک، کاربرد ناکافی کودهای نیتروژنی، پایین بودن راندمان کودهای نیتروژنی (هدر رفت از طریق تصعید، دنیتریفیکاسیون، زمان مصرف نامناسب، جایگذاری نامناسب، آبشویی و روان آب)، کاهش ذخیره معدنی نیتروژن در اثر غرقاب طولانی مدت (بطور مثال در سیستم چند کشتی)، هدر رفت از طریق بارندگی سنگین (آبشویی، نفوذ عمقی)، خشک شدن ناگهانی خاک در طی دوره رشد و تثبیت زیستی ضعیف نیتروژن به دلیل کمبود شدید فسفر. خصوصیات خاکهایی که در معرض کمبود نیتروژن هستند به شرح زیر می باشد:

 – خاکهای با مقدار کربن آلی خیلی کم (بطور مثال کمتر از ۰/۵ درصد کربن آلی)

– خاکهای اسیدی با بافت درشت.

– خاکهای با خصوصیات ویژه برای ذخیره طبیعی نیتروژن بطور مثال، خاکهای اسیدی سولفاته، خاکهای شور، خاکهای مبتلا به کمبود فسفر، خاکهای با زهکشی ضعیف و خاکهایی که معدنی شدن نیتروژن یا تثبیت زیستی نیتروژن در آنها کم می باشد.

– خاکهای قلیایی و آهکی با مقدار کم مواد آلی و پتانسیل بالای تصعید نیتروژن.

 نیتروژن در تمام دوره رشد گیاه مورد نیاز می باشد اما زمان حداکثر نیاز نیتروژن برنج بین ابتدای پنجه زنی تا اواسط آن و نیز مرحله تشکیل خوشه اولیه می باشد. ذخیره کافی از نیـتروژن در دوره رسیـدن دانه برای تأخیــر در پـیری بـرگ ، ثابت ماندن فتوسنتز در زمان پرشدن دانه و افزایش درصد پروتئین دانه مورد نیاز می باشد.

مصرف بیش از حد نیتروژن نیز با علایمی همراه است. رنگ گیاه به سبز تیره تغییر می یابد. در کمبود فسفر نیز برگها سبز تیره می شوند که ممکن است با مصرف اضافی نیتروژن اشتباه گرفته شود ولی در کمبود فسفر، پنجه زنی کاهش و رشد متوقف خواهد شد. زیادی نیتروژن، در صورتی که مقدار سایر عناصر غذایی کم باشد ، دورهٔ رشد گیاه طولانی تر کرده و رسیدن محصول را به تاخیر می اندازد. چنانچه نیتروژن اضافی به گیاه برسد و شرایط رشد نیز مناسب باشد ، کربوهیدراتها صرف ساختن پروتئین می شوند . به همین خاطر، آب بیشتر جذب پروتوپلاسم گیاه شده و در نتیجه گیاه ترد و شکننده می شود. در این شرایط گیاه برنج ممکن است سالم باشد، اما در مرحله رسیدن (مخصوصاً در کشت مستقیم) ورس خواهد کرد. در این شرایط ساقه های برنج نسبت به بیماریها (بلایت برگی باکتریایی، شیت بلایت و بلاست) و یا خسارت حشرات (کرم برگخوار برنج) حساس خواهد شد.

کمبود فسفر

فسفر از عناصر اصلی مورد نیاز گیاه به شمار می آید. فسفر در کلیه فرآیندهای بیوشیمیایی، ترکیبات انرژی زا و ساز و کار انتقال انرژی دخالت دارد. افزون بر آن، فسفر جزیی از پروتیین یاخته بوده و به عنوان بخشی از پروتیین هسته، غشاء یاخته ای و اسیدهای نوکلئیک نقشی ویژه دارد. فسفر در درون گیاه پویا بوده و سبب افزایش پنجه دهی، توسعه ریشه و گلدهی شده و زمان رسیدن محصول را به ویژه در شرایطی که درجه حرارت پایین باشد، تسریع می نماید. کمبود فسفر، فعل و انفعالات سوخت و ساز، نظیر تبدیل قند به نشاسته را متوقف ساخته و در نهایت آنتوسیانین (رنگ ارغوانی) در برگ تشکیل میشود. جذب فسفر به مقدار کافی در اوایل دوره رشد گیاه، اهمیتی بسیار دارد. این اهمیت در اندامهای زایشی، بیشتر نمایان است. فسفر عامل زودرسی محصولات، به ویژه غلات است. کمبود فسفر در همه سیستمهای کشت برنج به عنوان یک عامل محدود کننده رشد در خاکهای با قدرت تثبیت فسفر بالا معمول میباشد. ذخیره پایین فسفر خاک، کاربرد ناکافی کودهای فسفری معدنی، راندمان پایین کودهای فسفری به دلیل ظرفیت تثبیت بالای فسفر و هدر رفت از طریق فرسایش، تثبیت فسفر به شکل فسفاتهای کلسیم، مصرف بیش از حد کودهای نیتروژنی همراه با مصرف ناکافی فسفر، اختلاف ارقام در حساسیت به کمبود فسفر و پاسخ به کودهای فسفری، روش استقرار گیاه (کمبود فسفر به طور معمول در روش کشت مستقیم برنج به دلیل تراکم بالا و سیستم ریشه ای ضعیف اتفاق می افتد) از دلایل عمده کمبود فسفر به حساب می آید. خاکهای با بافت درشت، مقادیر کم مواد آلی و با ذخیره فسفر پایین (خاکهای شنی) خاکهای به شدت هوا دیده، خاکهای اسیدی با قدرت تثبیت بالای فسفر (التی سل و اکسی سل ها)، خاکهای آهکی، شور و سدیک، خاکهای آتشفشانی با ظرفیت تثبیت بالای فسفر (اندی سلها)، خاکهای پیت (هیستوسل ها) و خاکهای اسیدی سولفاته با مقادیر بالای آهن و آلومینیم در معرض کمبود فسفر قرار دارند.

مهمترین علایم کمبود فسفر در برنج شامل توقف رشد و کاهش پنجه زنی می باشد. در این شرایط برگها به ویژه برگهای پیرتر، باریک، کوتاه، خیلی عمودی و سبز تیره هستند. رنگ قرمز و آبی کم رنگ در اثر تولید آنتوسیانین در برگها ظاهر میشود و در نهایت برگهای پیر قهوه ای شده و میمیرند. ساقه نازک و دوک دار شده و تاخیر در رشد گیاه اتفاق می افتد. تعداد برگ، خوشه و تعداد دانه در خوشه کم میشود. وقتی کمبود نیتروژن و فسفر همزمان با هم باشد، رنگ برگها سبز کم رنگ خواهد شد. تشخیص کمبود فسفر در حد متوسط در مزرعه مشکل است. کمبود فسفر به طور معمول با دیگر عارضه ها مثل سمیت آهن در PH پایین، کمبود روی، کمبود آهن و شوری در خاکهای قلیایی همراه است. وقتی کمبود فسفر شدید باشد، گیاه به گل دهی کامل نمی رود و نسبت بالایی از خوشه ها یوک می شوند. در این شرایط وزن هزار دانه پایین آمده و کیفیت دانه نیز کم می شود. عدم پاسخ به مصرف کودهای نیتروژنی، تحمل کم به آب سرد و عدم وجود جلبک در آبهای غرقابی نشانه کمبود فسفر است .

شکل ۳- توقف رشد و کاهش تعداد پنجه در اثر

 ﺷﮑﻞ ۴ – ﺳﺎﻗه ﻫﺎی ﻧﺎزک و دوکدار در اﺛﺮ ﮐﻤﺒﻮد ﻓﺴﻔﺮ

شکل ۵ – بی رنگ شدن برگ در اثر کمبود فسفر

کمبود پتاسیم

پٹاسیم مانند نیتروژن و فسفر جزو عناصر پر مصرف مورد نیاز گیاه میباشد. مقدار پتاسیمی که جذب گیاه می شود با مقدار نیتروژن مورد استفاده گیاه در اکثر مواقع برابری مینماید. پتاسیم عنصری پویا بوده که در صورت کمبود، به بافتهای جوان و زاینده گیاه منتقل می شود. کمبود پتاسیم ابتدا در برگهای پایینی و در صورت کمبود بیشتر در برگهای جوان و بالایی پدیدار می گردد. گرچه پتاسیم در تشکیل هیچ یک از ترکیبات مهم گیاهی مانند پروتوپلاسم، چربیها و سلولز شرکت ندارد، ولی از آن جا که به عنوان یک کاتالیزور عمل می کند، دارای نقشی اساسی است. این عنصر مجموعه آنزیمی را در فرآیندهای بیوشیمیایی فعال ساخته و نقشی مهم در فعال کردن آنزیمهای احیا کننده دی اکسید کربن ایفا می کند . پتاسیم در اعمال زیستی نظیر سوخت و ساز نیتروژن و ساختن پروتئینها، فعال کردن آنزیمهای مختلف ، سوخت و ساز کربوهیدراتها، خنثی سازی اسیدهای آلی و تسریع رشد بافتهای زاینده نقش دارد. پتاسیم نقش مهمی در کنترل اسمزی، تنظیم pH سلولها، تعادل بین آنیون – کاتیون درون سلولی، کنترل تبخیر و تعرق از طریق تنظیم روزنه ها و انتقال مواد فتوسنتزی دارد. در گیاهان مبتلا به کمبود پتاسیم، کربوهیدراتهای غیر اشباع، ترکیبات نیتروژنی محلول و اسیدهای آمینه انباشته شده ولی از مقدار نشاسته و پروتئین برگها کاسته می شود. پتاسیم سبب لیگنینی شدن دیواره های سلولی و استحکام آنها می گردد. بدین ترتیب، گیاهان دارای پتاسیم فراوان، در مقایسه با گیاهان مبتلا به کمبود، دارای بافت نگهدارنده قوی تری خواهند بود. بر اثر وجود این بافتها، پایداری غلات در برابر خوابیدگی (ورس) افزایش یافته و آلودگی به بیماریهای قارچی کاهش می یابد. پتاسیم بر خلاف نیتروژن و فسفر، نقش چندانی در پنجه زنی ندارد ولی در مقابل، سبب افزایش تعداد غلاف و تعداد دانه در هر سنبله و افزایش وزن هزار دانه می گردد. در گیاهان مبتلا به کمبود پتاسیم، برگها به رنگ زرد با حاشیه سوخته در می آیند. ساقه ها در بیشتر موارد ضعیف شده و در برابر عوامل طبیعی بیماریزا حساستر می باشند. تحت شرایط کمبود شدید پتاسیم، نوک برگها زرد متمایل به قهوه ای می شود. علایم کمبود ابتدا در برگهای مسن تر در امتداد حاشیه برگها و در نهایت در کل پهنک برگ ظاهر می شود. برگهای بالایی کوتاه، افتاده و به رنگ سبز تیره در می آیند. اگر کمبود پتاسیم در گیاه اصلاح نشود تغییر رنگ در برگهای جوانتر نیز بروز می کند (شکل ۶).

کمبود منیزیم

کمبود منیزیم در مزارع برنج به ویژه در شمال کشور محتمل بوده و در این شرایط مقاومت گیاهان در برابر خطرات سرمازدگی کاهش می یابد. در مقطع فعلی کمبود منیزیم در مزارع برنج در شمال کشور چندان محدود کننده عامل رشد نمی باشد . علایم کمبود آن در مزارع برنج در شکل (۷) نشان داده شده است.