عناصر غیر ضروری در گیاهان

عناصر مورد نیاز گیاهان

گیاهان برای رشد طبیعی و تکمیل چرخه زندگی خود به 17 عنصر احتیاج دارند. که این عناصر شامل نیتروژن ، فسفر ، پتاسیم ، کلسیم ، منیزیم ، گوگرد ، بور ، کلر ، آهن ، منگنز ، روی ، مس ، مولیبدن، نیکل و سه عنصر غیر معدنی کربن، هیدروژن و اکسیژن نیاز دارند.(1)

4 عنصر وجود دارد که برای ترویج رشد گیاه مفید است اما برای تکمیل چرخه حیات گیاه لازم نیست. که این چهار عنصر شامل سیلیس ، سدیم ، کبالت و سلنیوم هستند.(1)

در شکل زیر جایگاه این عناصر در جدول تناوبی بصورت تفکیک شده در رنگ های مختلف آورده شده است: (1)

سدیم Na

سدیم ماده معدنی است که به طور کلی در گیاهان مورد نیاز نیست. چندین نوع گیاه برای کمک به غلظت دی‌اکسید کربن به سدیم نیاز دارند، اما اکثر گیاهان تنها از یک مقدار کم ریزمغذی سدیم برای متابولیسم استفاده می‌کنند.(2)
سدیم در بسیاری از مواد معدنی یافت می‌شود و در طول زمان تجزیه و آزاد می‌شود. اکثر بسته‌های ریزمغذی سدیم در خاک از رواناب آفت‌کش‌ها، کود و سایر اصلاحات خاک حاصل می‌شوند. رواناب نمک فسیلی یکی دیگر از علل افزایش محتوای نمک زیاد در خاک است. تحمل سدیم گیاهان نیز در مناطق ساحلی با رطوبت محیط شور طبیعی و شستشو از ساحل تست شده است.(2)

اثرات سدیم در گیاهان

خاک باعث عرضه ریزمغذی سدیم در گیاهان می‌شود. تجمع طبیعی ذرات سدیم در خاک ناشی از کود، آفت‌کش‌ها، دفع نمک از آب‌های کم‌عمق و تجزیه مواد معدنی که نمک را آزاد می‌کنند می‌باشد. وجود ریزمغذی سدیم بیش از حد در خاک توسط ریشه‌های گیاه مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌تواند باعث مشکلات جدی در گیاه شود. (2)

اگر چه عنصر سدیم برای اکثر گیاهان ضروری نیست، اما ریزمغذی سدیم (Na (+)) می‌تواند برای بسیاری از گیاهان سودمند باشد، به خصوص اگر گیاه دچار کمبود پتاسیم (K (+))باشد. به همین ترتیب می‌توان آن را به عنوان مواد مغذی غیر ضروری یا کاربردی در نظر گرفت.(2)

در مقابل، بسیاری از گیاهان در مناطق نمک‌زدایی شده در سراسر جهان مجبور به مقابله با سمیت سطح بالای Na (+) در محیط و درون بافت می‌باشند. این ماده در زمینه کاهش استرس شوری و همچنین بهینه سازی Na (+) به عنوان یک ماده مغذی کاربردی در دسترس است. در هر دو مورد، گیاهان ممکن است نیاز به مکانیزم نظارت بر غلظت Na (+)، احتمالاً در چند بخش، برای تنظیم بیان ژن و فعالیت‌های حمل و نقل باشند  .(2)

اثرات ریزمغذی سدیم در گیاهان شبیه به مواجهه با خشک‌سالی است. توجه به تحمل سدیم گیاهان، به ویژه اگر در مناطق با آب‌های زیرزمینی زیاد و یا در مناطق ساحلی که اقیانوس، نمک را به گیاهان اسپری می‌کند، مهم است.(2)
مشکل وجود نمک زیاد در خاک، در مورد اثرات ریزمغذی سدیم بر روی گیاهان است. نمک بیش از حد می‌تواند سبب مسمومیت شود، اما مهم‌تر از آن در بافت‌های گیاهی واکنش نشان می‌دهد. این منجر به اثری به نام اسمزی شدن می‌شود که باعث می‌شود آب‌های مهم در بافت‌های گیاهی از بین بروند. درست مثل بدن ما، این اثر سبب خشک شدن بافت‌ها می‌شود. در گیاهان توانایی آن‌ها برای رفع رطوبت مناسب را کاهش می‌دهد.(2)

تجمع ریزمغذی سدیم در گیاهان سبب ایجاد سطوح سمّی می‌شود که به نوبه خود سبب رشد نامطلوب و ایجاد سلول‌های محبوس شده می‌شود. میزان ریزمغذی سدیم در خاک با استخراج آب در آزمایشگاه اندازه‌گیری می‌شود، اما می‌توانید اثرات پژمردگی و کاهش رشد را در گیاه خود ببینید. در مناطقی که مستعد خشکی و غلظت بالای آهک هستند، این علائم احتمالاً با غلظت نمک زیاد در خاک دیده می‌شود.(2)
ریزمغذی سدیم و کلرید به طور معمول به عنوان یون‌های زائد که گیاهان به آن‌ها نیاز ندارند، مورد توجه قرار می‌گیرند. اگر سطح آن‌ها در یک منبع آب بالا باشد، این مسئله صدق می‌کند. با این حال، تحقیقات نشان داده است که گیاهان از این عناصر در مقادیر کم استفاده می‌کنند.(2)

عملکرد سدیم در گیاه

ریزمغذی سدیم یک عنصر ضروری برای گیاهان نیست، اما می‌تواند در مقادیر کم، مانند ریزمغذی‌ها، برای متابولیسم و سنتز کلروفیل استفاده شود. در برخی از گیاهان، به عنوان جایگزین جزئی برای پتاسیم و کمک در باز و بسته شدن روزنه به کار می‌رود، که به تنظیم تعادل آب داخلی کمک می‌کند. کلرید در مقادیر کم برای متابولیسم گیاه، فتوسنتز، اسمز (حرکت آب در داخل و خارج از سلول‌های گیاهی) و تعادل یونی درون سلول مورد نیاز است.(2)

کمبود ریزمغذی سدیم

به نظر می‌رسد که کمبود ریزمغذی سدیم علائمی ندارد، زیرا یک عنصر ضروری نیست. کمبود کلرید می‌تواند در صورت وجود کمتر ازppm 2 کلرید در محیط کشت رخ دهد و علائم به عنوان بلاچ¬های کلروتیک با لکه‌های نکروتیک بین رگه‌ها یا در حاشیه برگ‌های جوان‌تر ظاهر شود. در موارد پیشرفته، کمبود کلرید می‌تواند باعث پژمردگی گیاه شود. کمبود ریزمغذی سدیم و کلرید به ندرت اتفاق می‌افتد، زیرا اکثر منابع آب آن‌ها را تأمین می‌کنند و کودها اغلب حاوی آن‌ها به صورت ناخالصی هستند.(2)

بهبود تحمل سدیم گیاهان

ریزمغذی سدیم در خاک که در سطوح سمّی وجود ندارد، می‌تواند به راحتی توسط آبشویی خاک با آب شیرین از بین برود. این امر نیاز به مصرف آب بیشتری نسبت به نیاز گیاهان دارد تا آب بیش از حد، نمک را از منطقه ریشه را از بین ببرد. یکی دیگر از روش‌ها تخلیه مصنوعی نامیده می‌شود و با اشباع ترکیب شده است. این روش باعث می‌شود آب حاوی نمک بیش از حد، زهکشی شود که آب می‌تواند جمع‌آوری و دفع شود.(2)
همچنین در محصولات تجاری، کشاورزان از یک روش به نام انباشت مدیریت شده استفاده می‌کنند. آن‌ها چاله‌ها و مناطق زهکشی ایجاد می‌کنند، که آب شور را از ریشه‌های گیاهان منحرف و دور می‌کنند. استفاده از گیاهان مقاوم در برابر شوری نیز در مدیریت خاک‌های شور مؤثر است. آن‌ها به تدریج ریزمغذی سدیم را جذب میکنند.(2)

 سمیّت سدیم 

مسمومیت ریزمغذی سدیم به صورت نکروز یا سوختن نوک و حاشیه برگ، شبیه به مسمومیت‌های میکروبی است. سمیت کلرید به صورت زرد شدن زودرس برگ‌ها شروع می‌شود و به نكروز حاشیه یا نوك برگ‌های مسن‌تر و همچنین برنزه شدن می‌انجامد. گل شمعدانی، کاهو و بنت قنسول نسبت به سمیت کلرید حساس هستند در حالیکه میخک، Pentemon، گوجه فرنگی و گل شاه‌پسند کمتر حساس هستند.(2)
از آنجایی که هر دو عنصر می‌توانند در سطوح بالاتری، اما نه سمی در محیط کشت رشد کنند، می‌توانند با عناصر مفید کود برای جذب ریشه‌های گیاه رقابت کنند.(2)

ریزمغذی سدیم با پتاسیم، کلسیم، منیزیم و آمونیوم رقابت می‌کند. ریزمغذی کلرید می‌تواند با جذب نیترات، فسفات و سولفات رقابت کند. بنابراین، اگر ریزمغذی سدیم یا کلرید در محیط کشت رشد بالا باشد، در حالیکه سایر عناصر مفید در سطوح پایین یا طبیعی باشند، گیاه نمی‌تواند آن‌ها را از یکدیگر جدا کند، بنابراین واسطه در محیط کشت رشد می‌کند. بنابراین گیاه ممکن است سطح کافی عنصر مفید مورد نیاز را بدست نیاورد و می‌تواند دچار کمبود آن در بافت شود.(2)

منابع ریزمغذی سدیم و کلرید

هر دو عنصر به طور معمول در بسیاری از منابع آب در سطوح کافی یافت می‌شوند. اگر نبود، ریزمغذی سدیم می‌تواند در سطوح کود و برخی از آفت‌کش‌ها یافت شود. کلرید را می‌توان توسط کود به شکل کلرید کلسیم، کلرید پتاسیم، کلرید آمونیوم یا کلرید منیزیم تهیه کرد.(2)

سیلیسیم Si

نقش سیلیسیم (Si) و کاربرد آن در گیاهان

سیلیسیم، دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است . سیلیسیم در گیاهان موجب افزایش رشد و عملکرد محصولات کشاورزی، افزایش تحمل به تنش های غیر زیستی مانند سرما ، خشکی ، دمای بالا و پایین ، شوری و سمیت ناشی از تجمع فلزات سنگین مانند آلومنیوم ، کادمیوم ، آرسنیک و منگنز و نیز تابش شدید اشعه ی خورشید می شود.همچنین سبب افزایش تحمل نسبت به تنش های زیستی از قبیل آفات و بیماری هایی مانند کرم ساقه خوا ر، زنجرک ، سن و انواع پسیل و بلاست برنج و سفیدک های پودری و موجب مقاومت به آسیب ورس در گونه های غلات مثل برنج وهمچنین نیشکر می گردد و میتوان از آن به عنوان یک راهکار دوستانه در کنترل آفات و بیماریها یاد نمود و کاربرد این محصول را جایگزینی برای سموم آفتکش دانست.(3)

سیلیسیم در بافت های اپیدرمی سلول های برگ و ریشه به فرم ژل سیلیکا تجمع می یابد. این لایه پایداری مکانیکی ، افزایش تحمل به ورس و پایداری بیشتر اتصال دانه به خوشه را در برخی از گونه های غلات دانه دار سبب می گردد. افزایش استحکام مکانیکی ایجاد شده توسط سیلیسیم، دریافت انرژی نورانی خورشید توسط برگ گونه های غلات را افزایش می دهد. برگ ها سبز تیره و سفت تر شده و روند پیری آنها نیز کند می شود. از این رو قابلیت فرآیند فتوسنتز توسط برگ ها و در نهایت فرآیند های رشدی افزایش می یابد.رسوب سیلیسیم در ساقه ، برگ و بخش های مختلف خوشه و بذر ، کاهش تعرق از کوتیکول را به همراه داشته که به واسطه تجمع سیلسیم در دیواره های سلولی اپیدرم و ممانعت از تلف شدن آب از کوتیکول از فروریختن اوندها جلوگیری می کند و در نتیجه سبب افزایش مقاومت به ورس ، و سبب افزایش مقاومت نسبت به تنشهای ناشی از دماهای بالا و پایین، تابش شدید اشعه ی خورشید و ماوراء بنفش و خشکی می شود.(3)

سیلیسیم همچنین ویژگی های بیولوژیکی و شیمیایی خاک را تحت تاثیر قرار می دهد از جمله :

.1سبب کاهش آبشویی فسفر و پتاسیم موجود در خاک می گردد.(3) .2موجب کاهش تحرک عناصر سنگینی مانند آلومنیوم ، آهن و منگنز می شود.(3) .3فعالیت میکروبی خاک را بهبود می بخشد.(3) .4پایداری مواد آلی موجود در خاک را افزایش می دهد.(3) .5بافت خاک را بهبود می بخشد.(3) .6ظرفیت نگهداری آب در خاک را افزایش می دهد.(3) .7موجب افزایش پایداری خاک در برابر فرسایش می گردد.(3) .8سبب بالا رفتن وزن هزار دانه می گردد.(3) .9افزایش انبار داری محصولات کشاورزی را افزایش می دهد.(3) .10موجب افزایش محصول می گردد.(3)

کاربرد سیلیسیم در کشاورزی ضمن آنکه هیچ پسماندی در محصول و محیط زیست بر جای نمی گذارد ، بعنوان عاملی تاثیر گذار در برنامه ی مدیریت تلفیقی آفات و بیماری های گیاهی  محسوب می شود. سیلیسیوم سبب توقف فعالیت آفاتی مثل کرم های ساقه خوار، زنجرک های قهوه ای و سبز و کنه های تارعنکبوتی می شود.(3)

سیلیس سبب افزایش مقاومت برنج به آفاتی مثل انواع کرم های ساقه خوار و برگخوار می گردد.(3)

در نیشکر موجب افزایش مقاومت گیاه به فعالیت انواع غلاف خوارها می گردد.(3)

در صیفی جات سبب کنترل کنه ی دو نقطه ای می گردد.(3)

بیشترین مقدار سیلیس موجود در گیاهان در سلول های اپیدرمی تجمع می یابد که سختی و استحکام بافت گیاهی را افزایش می دهد که  مانع از ورود و استقرار لاروهای جوان به ساقه می شود.(3)

نقش سیلیسیوم در افزایش مقاومت به بیماری های گیاهی

در گیاهان تغذیه شده با کود های سیلیس دار ، کاهش شدت آلودگی به انواع بیماری های گیاهی مانند بلاست برنج و سفیدک سطحی انگور و در نهایت افزایش عملکرد مشاهده می شود. حتی در برخی موارد کاهش بیماری های ریشه ای ناشی از پیتیوم و فوزاریوم در اثر جذب ریشه ای سیلیسیم گزارش شده است.(3)

از آنجایی که سیلیسیم زیر لایه کوتیکول رسوب می کند ، به عنوان یک مانع فیزیکی از ورورد میسیلیوم قارچی به درون سلول گیاهی ممانعت به عمل آورده و در نهایت فرایند آلودگی توسط قارچ مختل می شود. از سوی دیگر سیایسیم به عنوان یک تعدیل کننده مقاومت سلول گیاهی میزبان در برابر عامل بیماری عمل می کند. تحقیقات نشان می دهد که تغذیه با کودهای سیلیس دار ، با افزایش فعالیت کیتیناز ، پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز ، تحریک مکانیسم های دفاعی گیاه را به دنبال دارد.(3)

تاثیر سیلیسیم بر جذب سایر عناصر غذایی

وجود سیلیسیم در محلول های غذایی جذب و انتقال عناصر غذایی ماکرو و میکرو را تحت تاثیر قرار می دهد. تغذیه با کودهای سیلیس دار ، جذب عنصر روی را در شرایط کمبود آن در خاک افزایش می دهد به ویژه اگر بیش بود فسفر در خاک وجود داشته باشد، تغذیه با کودهای سیلیس دار ، جذب فسفر توسط ریشه را کاهش می دهد، در مقابل انتقال فسفر به دانه در گندم و برنج افزایش می یابد. اکثر گیاهان تنها حدود 30 درصد فسفر موجود در کودهای فسفاته را مورد استفاده قرار می دهند به شرطی که آبشویی پایین باشد. مخلوط کودهای دارای سیلیسیم فعال و کودهای فسفاته ، کارآیی کودهای فسفاته را 40 تا 60 درصد افزایش می دهد.(3)

یکی از مهم ترین مزایای استفاده از کودهای سیلیس دار کاهش خسارت ناشی از تجمع نمک و شوری خاک می باشد. تغذیه با کودهای سیلیس دار ، جذب سدیم را در برنج ، گندم و جو کاهش می دهد. در گونه های گیاهی تحت تاثیر تنش شوری ، تغذیه با کودهای سیلیس دار ، با کاهش نفوذپذیری غشای پلاسمایی سلول های برگی ، جذب سدیم کاهش می یابد و بواسطه آنزیم های انتی اکسیدانی، بافتهای گیاهی را در مقابل سمیت نمک حفظ می کند و با افزایش کلروفیل، سطح برگ ، فتوسنتز ، رشد و عملکرد گیاه را در شرایط شوری افزایش می دهند.(3)

کودهای سیلیکاتی با توجه به منابع طبیعی فراوان سیلیس موجود در پوسته ی زمین به عنوان یک کود ارگانیک محسوب می شوند و نیازی به فرآیند تولید سنتتیک این کودها در کارخانجات پتروشیمی نمی باشد.(3)

سیلیسیم در حفظ سلامتی بسیاری از گونه های گیاهی تاثیر گذار است. گیاه برنج بدون سیلیسیم رشد کافی نخواهد داشت و در گیاهانی مثل خیار ، سویا ، توت فرنگی و گوجه فرنگی ، بدون سیلیسیم فرایندهای رشد و نمو آنها تحت تاثیر قرار می گیرد.(3)

در کشت نیشکر و در خاک های فاقد سیلیسیم ، در صورت اضافه کردن کودهای سیلیکاتی ، تولید محصول 10 تا 50 درصد افزایش می یابد.(3)

استفاده از کودهای سیلیکاتی در باغات مرکبات سرعت رشد آنها را 30 تا 80 درصد افزایش می دهد و رسیدن میوه ها را دو تا چهار هفته تسریع می کند.(3)

کودهای سیلیکاتی موجب کاهش ترکیدگی حبه های انگور و افزایش میزان قند میوه می گردد و همچنین سبب حفاظت گیاه در برابر بیماری های قارچی مثل سفیدک سطحی و نیز آفات مکنده خواهد شد.(3)

در توت فرنگی کودهای سیلیکاتی سبب رشد قابل توجه ریشه باندازه 100 تا 200 درصد خواهد شد. همچنین موجب افزایش تولید گل و میوه ، افزایش قند میوه و ازدیاد متوسط عملکرد تا 35 درصد خواهد شد.(3)

مصرف سیلیس در برنج ضمن افزایش تعداد خوشه چه در هر خوشه و تعداد دانه ، درصد پرشدن دانه و دانه های رسیده باعث افزایش کیفیت و عملکرد دانه می شود.همچنین سبب کاهش خوابیدگی ( ورس) و مقاومت در برابر آفات مکنده و بیماری ها می شود.(3)

همانگونه که اشاره شد استفاده از کودهای سیلیس ضمن افزایش عملکرد محصول ، در مقاومت گیاه به تنش تحت شرایط شوری موثر است.(3)

وجود دو عنصر سیلیس و پتاس در کنار هم علاوه بر آنکه اثر همدیگر را تشدید می کنند ، باعث افزایش فتوسنتز ، افزایش رشد جوانه های انتهایی ، افزایش تعداد و استحکام ساقه ها ، کاهش ورس(خوابیدگی) در غلات، افزایش مقاومت گیاه در برابر حشرات مکنده ، بهبود اندازه و ماندگاری میوه خصوصا در محصولاتی چون توت فرنگی و همچنین کاهش سمیت عناصر سنگین می گردد. استفاده از کود مایع سیلیس و پتاسیم به دلیل افزایش مقاومت مکانیکی ، حالت عمودی را به برگ و ساقه می دهد که موجب می گردد درصد ورس کاهش یافته و نفوذ نور به داخل سایه انداز بوته ها افزایش یابد. لذا گیاه می تواند میزان فتوسنتز بیشتری انجام دهد و امکان کاشت برنج در تراکم های بالاتر فراهم می گردد که نهایتا مهم ترین جزء عملکرد در برنج که همان تعداد خوشه در هر متر مربع است ، افزایش خواهد یافت و می توان میزان مصرف کودهای نیتروژنه را جهت رسیدن به پتانسیل بالاتر تولید افزایش داد بدون اینکه باعث ایجاد ورس و یا حساسیت به بیماری ها گردد.(3)

از جمله مواردی که می تواند نشان دهنده کمبود ماده سیلیس در گیاه باشد، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

پژمرده شدن ساقه و برگ گیاه (3)

کاهش عمل فتوسنتز (3)

کاهش عملکرد (3)

کاهش رشد گیاه (3)

بالا رفتن بیماری در گیاه (3)

پوسیدگی گیاه (3)

همچنین بررسی ها نشان داده که با کم شدن مقادیر سیلیس جذب دی اکسید کربن توسط گیاه نیز کم شده و روزنه ها به مانند تنش آبی بسته شده  و فتوسنتز متوقف می شود.

اشکال مختلف سیلیسیم در خاک:

سیلیسیم در خاک به 3 صورت وجود دارد:

الف. سیلیسیم موجود در فاز جامد شامل سیلیسیمی است که در ساختمان کانیهای رسی و سیلیکاتهای آمورف یافت می شود.(4)

ب. سیلیسیم جذب سطحی شده.(4)

ج. سیلیسیم موجود در محلول خاک می باشد.(4)

این سیلیسیم به صورت اسید مونو سیلیسیک است. سیلیسیم جذب سطحی شده در دسترس ترین منبع تامین سیلیسیم محلول است. سیلیکاتهای بی شکل مهمترین منبع اولیه تامین سیلیسیم مورد نیاز می باشد. هرچند که سیلیسیم محلول از انحلال و فروپاشی سیلیکاتهای بی شکل و سیلیسیم موجود در کانیهای رسی حاصل می شود، جذب سطحی سیلیکات از طریق تبادل لیگاندی یا نفوذ آنیونی صورت می گیرد.(4)

کبالت Co

کبالت یک فلز واسطه است که در ردیف چهارم جدول تناوبی قرار دارد و همسایه آهن و نیکل است. این عنصر برای پروکاریوت ها، انسان ها و سایر پستانداران در نظر گرفته شده است، اما ضروری بودن آن برای گیاهان همچنان مبهم است. در این مقاله، ما پیشنهاد کردیم که کبالت (Co) یک ریز مغذی بالقوه ضروری برای گیاهان است. Co برای رشد بسیاری از گیاهان پایین‌تر مانند گونه‌های جلبک دریایی از جمله دیاتومه‌ها، کریزوفیت‌ها، و دینوفلاژلات‌ها و همچنین برای گیاهان بالاتر در خانواده Fabaceae یا Leguminosae ضروری است. اهمیت گیاهان حبوبات به نقش آن در تثبیت نیتروژن (N) توسط میکروب های همزیست، در درجه اول ریزوبیا نسبت داده می شود. Co یک جزء جدایی ناپذیر از کوبالامین یا ویتامین B₁₂ است که توسط چندین آنزیم درگیر در تثبیت N₂ مورد نیاز است. علاوه بر همزیستی، گروهی از باکتری‌های تثبیت‌کننده N₂ به نام دیازوتروف‌ها می‌توانند در بافت گیاهی به‌عنوان اندوفیت یا ارتباط نزدیک با ریشه‌های گیاهان از جمله محصولات مهم اقتصادی مانند جو، ذرت، برنج، نیشکر و گندم قرار بگیرند. عمل آنها در تثبیت N₂، درشت مغذی N₂ را در اختیار محصولات کشاورزی قرار می دهد. (5)

Co جزئی از چندین آنزیم و پروتئین است که در متابولیسم گیاه شرکت می کند. در صورت وجود محدودیت شدید در عرضه Co ممکن است گیاهان کمبود Co را نشان دهند. برعکس، Co در غلظت های بالاتر برای گیاهان سمی است. سطوح بالای Co منجر به رنگ پریدگی برگها، تغییر رنگ رگبرگها و از بین رفتن برگها می شود و همچنین می تواند باعث کمبود آهن در گیاهان شود. پیش‌بینی می‌شود که با پیشرفت اومیکس، Co به‌عنوان ترکیبی از آنزیم‌ها و پروتئین‌ها و نقش ویژه آن در متابولیسم گیاه به طور انحصاری آشکار شود. تایید Co به عنوان یک ریزمغذی ضروری، درک ما را از تغذیه معدنی گیاه غنی می کند و عملکرد ما را در تولید محصول بهبود می بخشد. (5)

کارکرد کبالت

کبالت برای تثبیت زیستی نیتروژن در همزیستی ریزوبیومی ضروری است. کوبالامین (ویتامین B12) حاوی کبالت می باشد و به عنوان یک کوآنزیم برای فعالیت تعدادی از آنزیم های دخیل در تثبیت نیتروژن و تشکیل گره لازم است. همان طور که در جدول زیر نشان داده شده، وجود کبالت در تیمار گیاه ترمس (باقلای مصری) تلقیح شده با ریزوبیوم با افزایش وزن گره، افزایش غلظت کبالت در گره، ازدیاد باکتروئید ها و افزایش غلظت کوبالامین و لگ هموگلوبین همراه بوده است. فلز کبالت برای رشد گیاه بدون گره شبدر زیرزمینی و گندم نیز مفید واقع شده است. عدم وجود کبالت در علوفه می تواند منجر به کاهش رشد، کاهش قدرت باروری و کاهش اشتها در دام شود.(6)

غلظت متوسط کبالت در داخل خاک بین ppm 40-1 متغیر است. غلظت آن در خاک ها با منشا آتشفشانی و خاک های حاوی مقادیر زیاد کانی های فرومنیزیم به ترتیب بین ppm 200-100 و ppm 300-100 می باشد. قسمت اعظمی از کبالت موجود در خاک در ساختار کانی های اولیه قرار دارد که در اثر فرایند های هوازدگی آزاد شده و در فاز تبادلی و یا محلول قرار می گیرد. در فاز تبادلی کبالت معمولا با نیروی زیاد نگه داری می شود و لذا غلظت آن در محلول خاک چندان بالا نیست. کبالت نیز مشابه به سایر فلزات سنگین قادر به تشکیل کمپلکس های آلی در خاک است. در خاک ها با میزان زیاد اکسید ها، جذب اختصاصی کبالت توسط اکسید های منگنز موجب کاهش فراهمی آن برای گیاه می شود. با سرعت یافتن هوادیدگی تحت شرایط غرقاب، آزاد سازی کبالت افزایش یافته و در معرض آبشویی قرار می گیرد. بنابراین کمبود کبالت در خاک های شنی که مقدار زیادی رطوبت دریافت می کند شایع است. کمبود آن همچنین در خاک های اسیدی و یا خاک ها با غلظت زیاد آهک و ماده آلی Peatsoils) ) تجربه می شود. غلظت متوسط کبالت در خاک های کشاورزی بین ppm 2-0/5 گزارش شده است.(6)

علائم کمبود کبالت

کمبود کبالت در غلظت های کم تر از ppm 0/1 موجب محدود شدن فعالیت های گیاهی می شود. به علت غیر متحرک بودن آن در داخل بافت های گیاهی، کمبود کبالت به صورت کلروز در برگ های جوان بروز می یابد. از نمک های حاوی کبالت می توان به عنوان منبع تامین کننده کبالت مورد نیاز گیاه در خاک های فقیر استفاده کرد. به دلیل جایگزین شدن آهن و منگنز توسط کبالت در نواحی مهم فیزیولوژیکی، علایم مربوط به کمبود این عناصر در غلظت های سمی کبالت در گیاه نمایان می شود. کود دهی آهن اثرات سمی کبالت را تعدیل می بخشد.(6)

کمبود کبالت موجب لاغری، کاهش رشد  و نمو گیاه می شود و در ایجاد خسارت عمومی مانند ایجاد بوته بیمار و بیماری ساحلی تاثیر گذار است.(7)

علائم سمیت کبالت

سمی بودن کبالت نسبت به کمبود آن شایع تر است و اغلب با علایم کمبود آهن مواجه است، چون مانع از جذب آهن می شود. در خاک هایی که دارای سطح پایینی از نیکل می باشند، با اضافه کردن عنصر نیکل به خاک ممکن است به کاهش علائم منفی کبالت کمک کند.(7)

سلنیوم Se

اهمیت سلنیوم در تغذیه اکثر گیاهان زراعی عمدتا از دیدگاه سمیت احتمالی آن مورد توجه قرار گرفته است. در گیاهانی که سازگاری لازم جهت رشد در شرایط با غلظت بالای سلنویم را ندارند بروز ترکیبات Se-cysteine و Se-methionine در پروتئین ها اثراتی سمی را به همراه خواهد داشت. در مقابل، چنین ترکیباتی در گیاهانی که مقادیر بالایی از Se را در اندام های خود تجمع می دهند مشاهده نشده است. سلنیوم در محیط کشت گیاهان ناسازگار با محدودیت های رشد و عملکرد همراه است و در گیاهان تجمع دهنده آن(Se accumulators )باعث تحریک و افزایش رشد می شود.(6)

کمبود سلنیوم

وجود غلظت های پایین سلنیوم در رژیم غذایی جانوران و انسان ضروری است. کمبود سلنیوم موجب تحلیل عضلات و بروز بیماری «ماهیچه سفید» می شود. بنابراین غنی سازی محصولات زراعی با سلنیوم به علت تاثیر آن بر سلامت انسان حایز اهمیت است.(6)

مقدار سلنیوم در خاک

سلنیوم در خاک به صورت اشکال معدنی و آلی موجود است و ظرفیت آن با توجه به پتانسیل اکسید و احیای غالب خاک، pH و فعالیت میکروبی تغییر می کند. یون های SeO₃^2- و SeO₄^2- در سطح کانی های رسی جذب می شود. جذب سطحی یون ها با کاهش pH خاک افزایش می یابد. ترسیب سلنیوم به صورت Ferric selenite موجب کاهش فراهمی آن در خاک های خنثی و اسیدی می شود. غلظت سلنیوم در اکثر خاک ها کمتر از ppm 0/2 است. البته آلودگی ها با منشا انسانی موجب افزایش غلظت Se در خاک می شود.(6)

سمیت سلنیوم

غلظت سلنیوم در اندام های هوایی اکثر گیاهان زراعی بین ppm 10-1 متغیر است. واکنش گیاهان به غلظت های بالای Se و علایم مربوط به سمیت آن نیز در گونه های مختلف متفاوت است. اما به طور کل، متوقف شدن رشد و کلروز زرد رنگ می تواند به علت سمیت سلنیوم در گیاه پدیدار شود. در گندمیان کلروز سفید در برگ ها و صورتی شدن بافت ریشه نیز به سمیت سلنیوم نسبت داده شده است.(6)

نقش سلنیوم در گیاهان

تقویت زیستی زراعی محصولات با سلنیوم (Se) یک استراتژی مهم برای به حداقل رساندن گرسنگی پنهان و افزایش مصرف مواد مغذی در جمعیت های فقیر است. سلنیوم عنصری است که دارای چندین ویژگی فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مانند کاهش انواع مختلف استرس غیرزیستی است. سلنوپروتئین ها به عنوان آنتی اکسیدان های قوی در متابولیسم گیاه از طریق مسیر گلوتاتیون پراکسیداز (GSH) عمل می کنند و باعث افزایش فعالیت برای ترکیبات آنزیمی (SOD، CAT و APX) و غیر آنزیمی (اسید اسکوربیک، فلاونوئیدها و توکوفرول ها) می شوند که به صورت واکنشی عمل می کنند. (8)

سیستم مهار گونه های اکسیژن (ROS) و سم زدایی سلولی. سلنیوم به جلوگیری از آسیب های ناشی از تغییرات آب و هوایی مانند خشکسالی، شوری، فلزات سنگین و دمای شدید کمک می کند. همچنین، Se مجموعه فتوسنتز را تنظیم می کند و با افزایش رنگدانه های فتوسنتزی از کلروفیل ها محافظت می کند. با این حال، غلظت Se در خاک به طور گسترده ای در پوسته زمین متفاوت است. در دسترس بودن خاک، جذب، انتقال، تجمع و گونه زایی در گیاهان را تنظیم می کند. محلول پاشی سلنیوم در غلظت 50 گرم در هکتار که به صورت سلنات سدیم استفاده می شود باعث افزایش آنتی اکسیدان، متابولیسم فتوسنتزی و عملکرد چندین محصول می شود. محلول پاشی سه راهبردی برای به حداقل رساندن جذب خاک و تجمع ریشه است. با این حال، محدودیت بین اثرات مفید و سمی Se نیاز به تحقیق برای ایجاد دوز بهینه برای هر گونه گیاهی تحت شرایط ادافوکلیماتیک مختلف دارد. (8)