گیاهان با دو نوع اصلی استرس روبرو هستند: استرس بیوتیک(زیستی) و استرس ابیوتیک (غیرزیستی). استرس بیوتیک صدماتی است که توسط ارگانیسم های زنده دیگر (مانند حشرات ، باکتریها ، قارچها ، انگلها و علفهای هرز) به گیاه وارد می شود. استرس ابیوتیک توسط سایر عوامل محیطی (به عنوان مثال درجه حرارت زیاد یا کم ، خشکسالی یا سیل ، استرس علف کش ، تگرگ ، یخبندان ، کمبود مواد مغذی ، شرایط نامساعد خاک و غیره) ایجاد می شود.
هر دو شکل استرس می توانند در مراحل مختلف تأثیر عمیقی بر رشد گیاهان داشته و کارایی گیاهان را پایین آورند.
گیاهان برای دفاع در برابرتنش های گیاهی از مکانیسم های دفاعی مختلفی استفاده می کنند برای مثال در شرایط استرس زا اسیدهای آمینه و قندها ی محلول در سلول ها تجمع می یابند.
ایجاد لایه های مومی در اطراف ریشه که از هدر رفتن آب جلوگیری می کند
حفظ غلظت آنتی اکسیدان ها
تضمین سطح آنزیم سالم
اشباع اسیدهای چرب در غشای سلولی
عوامل موثر بر کنترل استرس در گیاهان شامل موارد زیر است:
اهمیت تغذیه سالم در گیاهان:
مانند انسان ها ، گیاهان می توانند از “تغییر رژیم ها” بهره ببرند (البته با کمک شما!)
این مهم است که گیاهان رژیم غذایی سالم و مغذی داشته و مواد مغذی و ریز مغذی های اساسی را دریافت کنند به عنوان مثال ، فسفر فراوان برای رشد نهالها ، تولید انرژی و ایجاد سیستم ریشه ای سالم و قوی بسیار مهم است. بهتر است دقت شود تا بدانید که مواد مغذی در کدام مرحله رشد مهم هستند و دستورالعمل تغذیه ای گیاه را با یک استراتژی باروری سالم تهیه کنید
داشتن محیطی تحت کنترل:
روش های مختلفی وجود دارد که می توانید یک محیط مناسب برای رشد گیاه را فراهم نماید.
رعایت روشهای توصیه شده نگهداری بذر و توصیه های مربوط به نحوه کاربرد کودها باعث افزایش بقای بذر می شود. استفاده از پوشش محافظ تغذیه ای بذور می تواند دانه را در مقابل ترک خوردگی محافظت کند و ضمن ایجاد تقویت به موقع مواد مغذی ، باعث مقاومت بذر شود. مقاومت در برابر علفهای هرز ، حشرات و سایر عوامل تنش زا ضروری است
حتی علف کش های انتخابی که باعث کاهش استرس علفهای هرز می شوند می توانند با ممانعت موقت فعالیتهای فتوسنتزی ، تنش دیگری در گیاهان ایجاد کنند. این مورد به عنوان استرس ناشی از علف کش ها شناخته می شود. هنگامی که گیاه برای متابولیزه کردن علف کش فعالیت می کند – هدایت انرژی به کمک عملکردهای طبیعی گیاه وبا تنظیمات مجدد آن انجام می شود. استرس علف کشها در بروز شدید استرس مشاهده می شود ، اما در اکثر مواقع علائم بیرونی وجود ندارد.
در حال حاضر راه حل هایی در سطوح مولکولی وجود دارد که با مهار تولید اتیلن در گیاه مانع از بروز این عیب موقت شود – که این امر تأثیر استرس علف کش را بر محصول کاهش می دهد
انجام اقدامات مناسب برای حفظ سلامت خاک مانند نظارت بر اسیدیته خاک و کنترل تعادل مواد معدنی بخش مهمی از روشهای مدیریت استرس و حفظ سلامت خاک می باشد.
کاربرد استراتژی های جدید در پیشگیری از استرس:
برای محصولات زراعی ، یک دسته فزاینده از فن آوری های تقویت گیاهان وجود دارد که در آزمایشگاه برای کمک به گیاهان در مقابله با استرس وجود دارد- از جمله دما ، سرما ، خشکسالی و یا رطوبت. این محصولات حاوی مواد مغذی و ترکیبات فعال زیستی ، ضمن کاهش تنظیمات نامطلوب در سطح مولکولی گیاه ، پاسخهای مطلوب را تحریک می کنند
به عنوان مثال ، این محصولات ممکن است عملکردهایی را در گیاه فعال کنند که راندمان مصرف آب را افزایش دهند. جوانه زنی اولیه رشد ریشه افزایش یافته و موارد دیگر. بهره گیری از این فناوری نوآورانه در اوایل فصل به محافظت از گیاهان در برابر استرس در صورت آسیب پذیر بودن آنها کمک می کند
گسترش سیستم ریشه ای:
مدیریت تنش گیاهی با تمرکز واقعی کلمه روی بخش سیستم ریشه ای گیاه شروع می شود
گیاهانی که دارای سیستم ریشه ای قوی و سالم هستند ، قادر به دستیابی به آب و مواد مغذی لازم برای ایستادن در شرایط استرس زا هستند.
پرایمرهای بذری و مواد مغذی شاخ وبرگ متعددی وجودددارند که با القای تولید ایندول بوتیریک اسید در گیاه باعث رشد و گسترش ریشه هایند Indole Butyric Acid (IBA)
استفاده از تلقیح کننده های بیولوژیکی حاوی میکروارگانیسم های مفید دیگر است. به عنوان مثال ، مایکوریزا ، به گسترش شبکه ریشه گیاه کمک می کند تا به آن عمق بیشتری به خاک اطراف برسد تا بتواند آب حیاتی و مواد مغذی لازم را برای جلوگیری از خشکسالی و استرس جمع کند.
دریافت مشاوره حرفه ای و بررسی منظم پروسه رشد گیاهان:
تولیدکنندگان با پیروی از بهترین شیوه های مدیریتی ، جستجوی زمینه برای آفات و علائم بیماری و انجام نمونه های منظم از خاک و بافت ها ، می توانند به گیاهان خود در مقابله با استرس کمک کنند. اگر موردی درپروسه رشد محصولات مناسب به نظر نمی رسد ، با یک متخصص محلی مشورت کنید
با تجهیز گیاهان برای مقابله بهتر با چالش هایی که در این زمینه ها با آنها روبرو می شوید و به آنها فرصت شکوفایی می دهید می دهد تنش گیاه یکی از حداق مواردی است که که شما به عنوان یک پرورش دهنده باید از آن مراقبت کنید
مواردیکه که ابیوتیک استرس ها می توانند در گیاهان موجب شوند شامل موارد زیر می باشد:
کاهش زنده مانی بذر / کاهش جمعیت گیاهان
رشد ضعیف
کاهش تولید پروتئین و تقسیم سلولی
کاهش توانایی حمل و نقل آب و مواد مغذی
آسیب برگ ، باعث کاهش تعرق و فتوسنتز می شود
توقف رشد
ضعف در پر کردن غلاف و توسعه میوه ها
کیفیت پایین محصول
کاهش عملکرد
مرگ و میر
استرس ابیوتیکی(غیرزیستی) شاید بزرگترین محدود کننده عملکرد رشدی گیاهان باشد
استرس غیربومی عامل محدود کننده ای است که در راه توانایی ما برای افزایش تولید جهانی مواد غذایی مورد نیاز برای پاسخگویی به مطالبات یک جمعیت در حال رشد است.
گیاهان نمیتوانند از استرس غیر زنده بگریزند. گیاه برای سازگاری باید شیمی خود را تغییر دهد . تعدادی از مواد مغذی اصلی در این فرایند شیمیایی قابل ذکر هستند
ضروری است که این مواد مغذی در دسترس گیاهان باشد. برای دستیابی به آنها یک سیستم ریشه ای قوی و سالم لازم است
سطح مواد مغذی می تواند به طور چشمگیری در همان زمینه متفاوت باشد. آزمایش بافت ، آزمایش خاک و کشاورزی دقیق ابزارهای ارزشمندی برای رفع عدم تعادل در این زمینه برای تولید محصول یکنواخت تر است.
استرس ابیوتیک و غیر زنده می تواند تأثیر واقعی و ماندگار در گیاهان در طول فصل رشد داشته باشد. از بین بردن گیاهان به یک شروع قوی و اطمینان از مراقبت و پشتیبانی مداوم با رشد گیاه توانایی شما در دستیابی به محصول سالم را امکانپذیر می سازد.
تغذیه گیاهان در مدیریت استرس بسیار مهم است. موثرترین روش برای جلوگیری از استرس ابیوتیک(غیرزیستی)، مدیریت تغذیه گیاهان است. گیاهان برای خنثی کردن اثرات استرس غیرطبیعی بر شیمی متکی هستند.برای کاربرد شیمی نیاز به وجود چندین ماده مغذی کلیدی هست .
مواد مغذی اصلی که در مدیریت استرس درگیر هستند:
گیاهان به تغذیه مناسب و متعادل نیاز دارند ، اما مواد مغذی اصلی مرتبط با مدیریت استرس عبارتند از: پتاسیم ، گوگرد ، آهن ، منگنز ، روی و مس. در شرایط استرس ، گیاهان می توانند بیشترین میزان این مواد مغذی را مصرف کنند. از این مواد مغذی برای مقابله با استرس و ایجاد پروتئین ها و آنزیم هایی استفاده می شود که فیزیولوژی گیاهان را تنظیم می کند
چگونه استرس باعث ایجاد سموم در داخل گیاه می شود؟
یکی از پاسخهای اصلی گیاه به استرس بستن روزنه هاست دهانه هایی که در برگها وجود دارند و باعث می شوند برگ در حالیکه اکسیژن آزاد می کند دی اکسید کربن را مصرف کند.
اگر روزنه ها به مدت طولانی بسته نشوند، در شرایط استرس رادیکال های اکسیژن می توانند سلولهای گیاهی را مورد آسیب قرار دهند. نشانه این صدمات با آسیب های برگی نمودار می شود.
چگونه گیاهان می توانند در برابر استرس مقاومت کنند؟
با تغییر سیستم ریشه:
گیاهان می توانند در تلاش برای افزایش جذب مواد مغذی تغییرات فیزیولوژیکی درساختار خودایجاد کنند. این شامل تغییر زاویه ریشه ها ، ترویج رشد موهای ریشه یا ریشه های جانبی یا ایجاد روابط میکروبی با میکوریزا می شود. باز هم ، این همه توسط مواد مغذی تنظیم می شود. مواد مغذی شاخ و برگ برای ساخت و بهبود سیستم های ریشه نشان داده شده است.
با شکستن ترکیبات اکسیژن اضافی: در مواقع استرس ، “سوپر اکسیدها” (ترکیبات اکسیژن پیچیده) می توانند در گیاه ایجاد شوند. اینها مضر هستند. برای مقابله با این مشکل ناشی از استرس، گیاهان می توانند تولید آنتی اکسیدان کنند. منگنز ، آهن ، مس ، روی و گوگرد برخی از مواد مغذی اصلی مورد نیاز برای ایجاد این آنزیم های آنتی اکسیدانی هستند که به رفع استرس در گیاه کمک می کنند.
استفاده از پتاسیم:
از بین تمام مواد مغذی معدنی پتاسیم نقش مهمی در رشد و متابولیسم گیاهان ایفا می کند.
پتاسیم به بقای گیاهانی که تحت فشارهای مختلف بیوتیک و بیوتیک قرار دارند کمک شایانی می کند. پتاسیم در فعال سازی آنزیم ، سنتز پروتئین ، فتوسنتز ، اسمورژولاسیون ، حرکت روزنه ، انتقال انرژی ، انتقال فلوئم ، تعادل کاتیون-آنیون و مقاومت در برابر استرس نقش دارد. به همین دلیل محافظت در برابر کمبود پتاسیم خصوصاً در شرایط استرس بسیار حیاتی است
چگونه تولیدگنندگان می توانند گیاهان را برای مبارزه با استرس مجهز کنند؟
روش های مختلفی وجود دارد که تولید کنندگان می توانند به محصولات خود کمک کنند تا با استرس روبرو شوند. به مواردی مثل
پی اچ و شوری خاک و همینطور میزان نفوذپذیری بافت خاک توجه شود. آزمایش منظم خاک و بافتش را برای تصمیم گیری مبتنی بر داده ها در مورد مواد مغذی انجام دهید
مراقب سلامتی خاک باشید (از جمله میکروبهای مفید مانند میکوریزا)
دسترسی به موقع به مواد مغذی را فراهم کنید هم در کاربرد آبیاری و هم به صورت محلولپاشی بر شاخ و برگ گیاهان که رشد ریشه را ترغیب می نماید.
روشهای کاشت هوشمند (بذر مرغوب ، پوشش بذر و پیشگیری از بیماری) را همواره پیگیر باشید.
از اهمیت تغذیه از عناصر مس، روی، منگنز و آهن و کلسیم در مبارزه با استرس های گیاهان غافل نشوید.
Plant Enhancement Technilogy, A look at plant stress and their coping strategies.
Plant Enhancement Technilogy, 5ways to build resilency in plants to beat stress (Taurus Webinar by plant physiology specialist Mike Dolinski, May,2019)
نتایج بحث استرس در گیاهان:
رشد ونمو گیاهان دایما تحت کنترل محیط می باشد. رطوبت، حرارت، تشعشع، موادغذایی و گازهابسته به مقدار آنها در محیط می توانند رشد و نمو را افزایش یا کاهش دهند. مقدار یا غلظت نامناسب این عوامل باعث فشار یا تنش در گیاه یا اجزا آن می گردد. صدمات وارده به گیاه ممکن است موقت یا برگشت پذیر بوده یا دایمی باشند. در گیاهان مقاوم خسارت ناشی تنش ها غالبا برگشت پذیر هستند. خسارت ناشی از تنش همچنین بسته به شدت تنش، مرحله نمو گیاه مدت دوام تنش متفاوت است.
استرس گیاهی شرایطی است که در آن گیاه در شرایط محیطی غیرمطلوب رشد میکند و نیازهای آن افزایش مییابد. استرس گیاهی به هر شرایط نامطلوبی مرتبط است. هر مادهای که روی متابولیسم گیاه، تولیدمثل آن، رشد ریشه یا رشد گیاه، اثر منفی بگذارد، گیاه را دچار استرس کردهاست. استرس گیاه به شکلهای مختلف و با مدتهای متفاوت اثر میگذارد. برخی از استرسها منشأ طبیعی دارند مانند خشکسالی، سرمازدگی و تغییرات زیاد دما و باد. برخی دیگر بهعلت فعالیتهای انسانی بروز میکنند مانند آبیاری بیش از حد یا تخریب ریشهها.
توحیدی, زهرا، ۱۳۹۳، اثر تنشهای محیطی غیرزنده بر گیاهان و عوامل موثر در مقاومت به تنش ها
آئینی, میلاد؛ غلامرضا خداکرمیان؛ حسین میرزایی و سیدعلیرضا اسماعیل زاده، ۱۳۹۳، تنش های زیستی و غیرزیستی در گیاهان
سلیمان زاده، علی، خسارت تنش سرما بر فرایند رشد گیاهان
تعدادی از انواع استرسهای غیرزیستی و زیستی با مختصر توضیحی ارائه می شود:
ابیوتیک استرس(غیرزیستی):
کمبود آب و مقاومت به خشکی:
عملکرد گیاهان در شرایط کمبود آب بستگی به کل آب قابل دسترسی و راندمان مصرف آب گیاه دارد. گیاهی که توانایی کسب آب بیشتر یا راندمان مصرف آب زیادتری دارد، مقاومت بیشتری به تنش خشکی خواهد داشت
تنش خشکی یکی از مهمترین عوامل محدود کننده تولید محصولات کشاورزی و باغی در سطح دنیا و ایران بوده، باعث خسارات اقتصادی قابل توجهی در بخش کشاورزی و باغی میگردد. در شرایط کم آبی و از طرفی افزایش روزافزون جمعیت، استفاده بهینه از منابع محدود آبی و نیز افزایش میزان تولید محصولات باغی و زراعی تحت شرایط خشکی غیر قابل اجتناب میباشد. بر این اساس، بررسی جنبه های مختلف بنیادی عکس العمل و مقاومت گیاهان به تنش خشکی خصوصا در محصولات کشاورزی و باغی و راهکارهای افزایش مقاومت به خشکی و حفاظت از محصولات کشاورزی و باغی همواره مورد توجه محققین اصلاح نباتات و فیزیولوژی گیاهی بوده است. کاهش صدمات خشکی در باغات از طریق بکارگیری تکنیکهای به باغی و راهکارهای عملی و کاربردی مختلف در جهت مدیریت تنش در باغات باعث تعدیل تاثیرات خشکی بر محصولات باغی شده است.
مهمترین این روشها به طور خلاصه عبارتند از: استفاده از تنوع ژنتیکی موجود درارقام و ژنوتیپ های مختلف درختان میوه وانتخاب ارقام و پایه های متحمل به خشکی، احداث باغات دیم، و نیز استفاده از شیوه های مدیریت آبیاری به صورت کم آبیاری های تنظیم شده که از مهمترین و موثرترین راه ها برای مقابله با تنش خشکی در باغات میوه میباشند. همچنین استفاده از محلولپاشی های موثر و هدفمند درختان میوه با استفاده از تنظیم کننده های رشد و نیز برخی ترکیبات اسمولیتی محافظ، ایجاد بالانس تغذیه ای مناسب در درختان میوه با تمرکز بر عناصر سیلیکون، برخی عناصر میکرو و خصوصا پتاسیم از دیگر راهکارهای موثر در حفاظت محصولات باغی از خشکسالی میباشد
(رضوی, فرزانه و حمیدرضا رحمانی، ۱۳۹۷، تنش خشکی و بیو مکانیسم های تدافعی گیاهان، راهکارهای مدیریت و حفاظت باغات در مقابل خشکسالی)
اثر سرما بر فعالیت های فیزیولوژیک گیاه:
تنش سرما در دمای بالاتر از صفر درجه سانتیگراد و در محدوده دمایی 10-15 درجه رخ می دهد.تنش یخبندان در دمای زیر صفر رخ می دهد. تنش سرما معمولا بیشتر در گیاهان مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری جهان و یا گیاهانی که در این مناطق رشد می کنند مشاهده می شود.البته گیاهان از این نظر با هم متفاوت هستند که بستگی به حساسیت آنها به تنش سرما دارد. گیاهان حساس به تنش سرما گیاهانی هستند که در دماهای 15 تا 10 آسیب می بینند. گیاهان مقاوم گیاهانی هستند که تا دمای نزدیک به صفر هم قادر به رشد هستند.
مدیریت تغذیه نیز از جمله عوامل مهم در کاهش خسارت ناشی از سرما محسوب می شود. مقدار مصرف کود نیتروژن در جلوگیری از خطر سرمازدگی می تواند موثر باشد. گیاهانی که دارای کمبودنیتروژن هستند، اغلب از نظر تاریخ خوشه رفتن تفاوتی با گیاهانی که نیتروژن کافی دریافت داشته اند ندارند اما ظاهر گیاه کوچک تر و عملکرد آن پایین تر می باشد. مصرف کود نیتروژن باید قبل از مرحله ساقه رفتن به منظور دستیابی به عملکرد حداکثر انجام گردد.از مصرف بیش از حد کود نیتروژن در پاییز باید اجتناب نمود اما مقادیر کافی فسفر جهت رشد قوی ریشه توصیه می شود.گیاهانی که به اندازه کافی پتاسیم دریافت نکرده اند اغلب به سرمازدگی حساس تر هستند که این امر به کمبود آب در سلول مربوط می شود.از طرفی با افزایش مواد آلی محلول از قبیل قندها و پروتیین ها به سلول های گیاهان زراعی می توان مقاومت آنها را در برابر سرمازدگی افزایش داد. استفاده از محلولهای محرک رشد گیاه در مراحل قبل از پنجه زنی ، مرحله پنجه زنی و ساقه رفتن می تواند کمک شایانی به افزایش مقاومت به شرایط تنش های سرمایی بینجامد. استفاده از مواد آلی و هیومیک اسید نیز با ساز و کارهایی می تواند تا حدودی مانع سرمازدگی شود
مکانیسم نخست مربوط می شود به افزایش فعالیت میکروارگانیسم های خاک که خود به خود سبب گرم شدن خاک در اطراف ریشه می شود.اگرچه چرخش شیره گیاهی در درون آوندها در فصل زمستان کند و بطئی است اما همین چرخش کند هم می تواند تا حدودی گرمای ریشه را به قسمتهای هوایی منتقل کند
دومین ساز و کار مربوط می شود به حفظ بیشتر رطوبت خاک که به دلیل بالابودن گرمای ویژه آب مقدار کالری بیشتری در درون خاک ذخیره می شود.در طول روز افتاب به سطح زمین می تابد و آن را گرم میکند و در شب خاک خشک به سرعت گرما از دست می دهد.
سومین ساز و کار استفاده از مواد آلی و هیومیکی برای مقابله با سرمازدگی این است که این ترکیبات رنگ تیره ای به خاک می دهد و در نتیجه انرژی خورشیدی بیشتر به خاک جذب می شود.
نادری. ا،فیزیولوژی تنش های گیاهی و عملکرد، 1393.
بیوتیک استرس (زیستی):
آفات و بیماری ها درصد بالایی از محصولات کشاورزی را از بین می برند واستفاده بیش از حد از سموم کشاورزی علاوه بر هزینه های بسیار زیاد می تواند عواقب زیادی چون سرطان زا بودن، مقاوم شدن آفات و بیماری ها، نابودی دشمنان طبیعی و … را به دنبال داشته باشد. استفاده صحیح و متعادلاز مواد غذایی می تواند یک راهکار مناسب برای افزایش مقاومت گیاهان و همینطور کمک به حفظ محیط زیست باشد.
اثرات متقابل بین گیاهان، عناصرغذایی و عوامل بیماری زای گیاهی پیچیده و تا حدودی ناشناخته است. با وجود ناشناخته بودن این نوع اثرات، مباحث مربوط به نقش عناصر غذایی در بروز بیماری های گیاهی، در اولویت برنامه های كنترل قرار دارد. در بسیاری از خاک ها و محیط كشت گیاهان، عوامل بیماری زای زیادی یافت می شوند. در چنین شرایطی، گیاهانی که از كمبود عناصر غذایی رنج می برند مقاومت كمتری داشته و به انواع مختلف عوامل بیماری زا حساس تر هستند. از این رو تمام عناصر غذایی قادرند بروز بیماری در گیاهان را تحت تأثیر قرار دهند. برخی از عناصر غذایی اثر بیشتر و مستقیمی بر بروز بیماری های گیاهی دارند. در گیاهان، مقاومت به بیماری در وهله نخست واكنشی ژنتیكی است. بنابراین توانایی گیاه برای بیان این پتانسیل ژنتیكی یعنی مقاومت به بیماری می تواند تحت تاثیر عناصر غذایی قرار گیرد. گونه ها یا ارقامی که مقاومت ژنتیكی بالایی به بیماری دارند، ممكن است نسبت به گیاهان متحمل به بیماری با تغییر عناصر غذایی، كمتر تحت تأثیر قرار دهند. برخی از عناصر غذایی اثر بیشتر و مستقیمی بر بروز بیماری های گیاهی دارند. در گیاهان، مقاومت به بیماری در وهله اول واكنشی ژنتیكی است. بنابراین توانایی گیاه برای بیان این پتانسیل ژنتیكی یعنی مقاومت به بیماری می تواند تحت تاثیر عناصر غذایی قرار گیرد. گونه ها یا ارقامی که مقاومت ژنتیكی بالایی به بیماری دارند، ممكن است نسبت به گیاهان متحمل به بیماری با تغییر عناصر غذایی، كمتر تحت تأثیر قرار گیرند. همچنین گیاهانی که از نظر ژنتیكی بسیار حساس هستند ممكن است حساس باقی بمانند لیكن با تغذیه مناسب قادرند اثرات ناشی از عامل بیماری زا را كم و در برابر بیماری مقاومت كنند. محققین خاطر نشان نمودند شدت بسیاری از بیماری ها می تواند كم شود. و كنترل شیمیایی، بیولوژیكی یا ژنتیكی بسیاری از عوامل بیماری زای گیاهی با تغذیه مناسب تقویت می شود. از این رو توصیه های كودی بدین سبب انجام می گیرد که جذب عناصر غذایی بهینه و محصولی با بالاترین عملكرد تولید شود. در بسیاری از موارد، توصیه های كودی مناسب، محصول را در برابر بیماری ها مقاوم می كند اما در شرایطی، كاربردهای غذایی بالاتر از نیاز رشدی، می تواند منجر به افزایش مقاومت به بیماری شود.
بروز رسانی شده در تاریخ ۱۳۴۸/۱۰/۱۱