نقش عنصر روی و مدیریت کمبود در گیاهان

مقدمه مقاله نقش عنصر روی و مدیریت کمبود در گیاهان

نقش عنصر روی در گیاهان به عنوان یکی از کلیدی ترین ریزمغذی های حیاتی بسیار حائز اهمیت می باشد. غلظت آن در پوسته‌ی زمین حدود ۸۰ میلی‌گرم در کیلوگرم و در خاک‌های کشاورزی بین ۱۰ تا ۳۰۰ میلی‌گرم در کیلوگرم متغیر است. با این حال، شکل و ترکیب کانی‌های روی در خاک تعیین‌کننده‌ی میزان جذب آن توسط گیاهان است.

کمبود روی در گیاهان پدیده‌ای رایج در بسیاری از نقاط جهان است و بیشتر در خاک‌های شنی و اسیدی، خاک‌های آهکی، خاک‌هایی با pH بالا، برخی خاک‌های آلی و خاک‌های سرپانتینی مشاهده می‌شود. در ایران نیز این مشکل گسترده است و عواملی مانند pH بالا، کمبود مواد آلی، کربناته بودن آب آبیاری و مصرف نامتعادل کودها از دلایل اصلی آن به شمار می‌روند. افزایش pH خاک باعث کاهش شدید حلالیت روی شده و این عنصر به‌صورت رسوب یا ترکیبات کم‌محلول از دسترس ریشه خارج می‌شود. همچنین مصرف بیش از حد فسفر در خاک می‌تواند جذب روی را محدود کند.

مواد آلی نقش مهمی در فراهمی روی دارند؛ خاک‌های فقیر از نظر ماده آلی بیشتر دچار کمبود هستند، در حالی که اسیدهای آلی مانند هیومیک و فولویک می‌توانند حلالیت روی را افزایش دهند. به‌طور کلی، روی در خاک به چهار شکل دیده می‌شود: محلول در آب، جذب شده بر ذرات رسی و مواد آلی، کمپلکس شده با ترکیبات آلی، و موجود در کانی‌ها. تغییر شرایط خاک مانند افزایش pH یا مصرف زیاد فسفر می‌تواند این فرم‌ها را به حالت‌های غیرقابل جذب تبدیل کند و در نهایت گیاه را با کمبود مواجه سازد.

مقاله‌ی نقش عنصر روی و مدیریت کمبود در گیاهان که توسط فروشگاه فارمر شاپ تهیه گردیده است، به بررسی نقش عنصر روی در گیاهان، علائم کمبود، منابع کودی و روش‌های مدیریت آن می‌پردازد.

وجود روی در خاک

بیشتر خاک‌ها به‌طور کلی مقدار کافی روی برای رشد گیاهان دارند، اما در برخی نقاط مزرعه ممکن است غلظت روی به اندازه‌ای نباشد که رشد طبیعی گیاه را تأمین کند. در چنین شرایطی، آزمایش خاک برای تعیین وضعیت روی ضروری است. خاک‌هایی که لایه‌ی سطحی آن‌ها برداشته شده، مقدار ماده‌ی آلی کمی دارند یا آهک زیادی در آن‌ها وجود دارد، بیشترین احتمال پاسخ‌دهی به مصرف کودهای روی را دارند.

غلظت مطلوب روی در خاک‌های حاصلخیز و سالم بین ۱ تا ۲۰۰ میلی‌گرم در کیلوگرم است. با این حال، وجود مقدار کل روی به‌تنهایی کافی نیست؛ زیرا شیمی خاک می‌تواند باعث تشکیل ترکیبات کم‌محلول شود که جذب گیاه را محدود می‌کنند. بنابراین ممکن است خاکی از نظر کل روی غنی باشد، اما بخش قابل جذب آن برای گیاه بسیار کم باشد. این وضعیت به‌ویژه در خاک‌های مناطق مدیترانه‌ای و گرمسیری رایج است.

عوامل مؤثر بر دسترسی روی در خاک

• pH بالا: افزایش pH باعث کاهش حلالیت روی و در نتیجه کاهش جذب آن می‌شود.
• فسفر زیاد: مصرف بیش از حد فسفر در خاک، جذب روی توسط گیاه را محدود می‌کند.
• ماده‌ی آلی: وجود ماده‌ی آلی می‌تواند به افزایش فراهمی روی کمک کند.
• نیتروژن: کمبود نیتروژن توانایی گیاه در جذب روی را کاهش می‌دهد.
• رطوبت زیاد: خاک‌های بسیار مرطوب مانع جذب مؤثر روی توسط گیاه می‌شوند.
• مس (Cu): چون مکانیزم جذب مس و روی مشابه است، وجود بیش از حد مس می‌تواند مانع جذب روی شود.
• منیزیم (Mg): حضور منیزیم می‌تواند به جذب بهتر روی کمک کند.
• آرسنیک (As): غلظت بالای آرسنیک در خاک، جذب روی را مهار می‌کند.

جدول حساسیت محصولات مختلف به کمبود روی

نقش روی در گیاهان

روی (Zn) یکی از ریزمغذی‌های حیاتی برای گیاهان است که در غلظت‌های کم اما بسیار مؤثر عمل می‌کند. اهمیت این عنصر فراتر از رشد اولیه گیاه بوده و در کیفیت محصول، مقاومت در برابر تنش‌ها و حتی ارزش غذایی نهایی نقش دارد.

نقش روی در رشد و توسعه

• روی در تنظیم فرآیندهای ژنتیکی و بیان ژن‌ها نقش دارد و به‌عنوان کوفاکتور در بسیاری از آنزیم‌ها عمل می‌کند.
• این عنصر در تقسیم سلولی و توسعه بافت‌های مریستمی ضروری است و کمبود آن رشد گیاه را به‌طور مستقیم محدود می‌کند.

نقش روی در کیفیت محصول

• حضور کافی روی باعث افزایش عملکرد دانه و بهبود کیفیت تغذیه‌ای محصولات می‌شود.
• کمبود روی علاوه بر کاهش عملکرد، ارزش غذایی محصول را برای انسان و دام پایین می‌آورد و به امنیت غذایی جهانی آسیب می‌زند.

نقش روی در دفاع گیاه

• روی در تولید ترکیبات دفاعی مانند فنول‌ها و فعال‌سازی آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی نقش دارد.
• پروتئین‌های زینک فینگر با کمک روی مسیرهای دفاعی گیاه را تنظیم کرده و مقاومت در برابر بیماری‌ها و آفات را افزایش می‌دهند.

نقش روی در تعامل با محیط خاک

• شرایط خاک مانند pH بالا، فسفر زیاد یا کمبود ماده آلی می‌تواند جذب روی را محدود کند.
• مدیریت صحیح خاک و استفاده از روش‌های پایدار مانند بیوفورتیکاسیون و تلقیح میکروبی، جذب و کارایی روی را افزایش می‌دهد.

نقش روی در امنیت غذایی و کشاورزی پایدار

• روی نه‌تنها برای گیاهان بلکه برای سلامت انسان و حیوان نیز حیاتی است. کمبود آن در محصولات کشاورزی به کمبود غذایی در انسان منجر می‌شود.
• استفاده از روش‌های نوین مانند بیوفورتیکاسیون زراعی، معدنی و میکروبی می‌تواند غلظت روی در محصولات را افزایش داده و به بهبود تغذیه جهانی کمک کند.

کارکردهای روی در گیاه

روی یکی از عناصر ریزمغذی ضروری است که در بسیاری از فرآیندهای حیاتی گیاه نقش مستقیم دارد. حضور کافی این عنصر برای رشد طبیعی، تولید مثل، و مقاومت گیاهان ضروری است. مهم‌ترین کارکردهای روی عبارت‌اند از:

• تولید هورمون‌های رشد (اکسین‌ها): روی برای سنتز اکسین‌ها مانند IAA لازم است. این هورمون‌ها رشد سلولی و توسعه اندام‌های گیاه را تنظیم می‌کنند.
• فعال‌سازی آنزیم‌ها: روی به‌عنوان کوفاکتور در بسیاری از آنزیم‌ها عمل می‌کند. این آنزیم‌ها در سنتز پروتئین، تنظیم مصرف و تبدیل قندها، و فرآیندهای متابولیکی دیگر نقش دارند.
• تشکیل نشاسته و توسعه اندام‌ها: وجود روی برای تشکیل نشاسته و رشد صحیح ساقه و دانه ضروری است. کمبود آن باعث اختلال در بلوغ دانه و ساقه می‌شود.
• تشکیل کلروفیل و کربوهیدرات‌ها: روی در سنتز کلروفیل و کربوهیدرات‌ها نقش دارد و نبود آن باعث کاهش فتوسنتز و ضعف عمومی گیاه می‌شود.
• افزایش مقاومت به دماهای پایین: حضور کافی روی در بافت گیاه باعث می‌شود گیاه بتواند دماهای پایین‌تر را تحمل کند.
• جزء اصلی آنزیم‌های حیاتی: روی بخشی از ساختار و عملکرد چندین آنزیم مهم است، از جمله: کربنیک انهیدراز ، الکل دهیدروژناز ، سوپراکسید دیسموتاز ، کربوکسی پپتیداز ، آلدولاز ، RNA پلی‌مراز
• نقش در جذب آب: روی برای تنظیم سیستم‌های جذب و انتقال آب در گیاه ضروری است.
• تثبیت پروتئین‌ها: این عنصر در پایدارسازی ساختار پروتئین‌ها و عملکرد صحیح آن‌ها نقش دارد.

وظایف فیزیولوژیک روی در گیاه

متابولیسم کربوهیدرات‌ها

روی از طریق اثرگذاری بر فتوسنتز و تبدیل قندها، نقش مهمی در متابولیسم کربوهیدرات‌ها دارد. کمبود روی می‌تواند باعث کاهش شدید فتوسنتز شود؛ در برخی گونه‌ها این کاهش بین ۵۰ تا ۷۰ درصد گزارش شده است. دلیل اصلی این افت، کاهش فعالیت آنزیم کربنیک انهیدراز است که یکی از آنزیم‌های وابسته به روی محسوب می‌شود. علاوه بر آن، روی در فعالیت آنزیم‌های دیگر مرتبط با فتوسنتز مانند RuBPC نیز نقش دارد و در تثبیت دی‌اکسیدکربن مؤثر است.

تشکیل ساکارز و نشاسته

روی در متابولیسم نشاسته و قندها نقش دارد. در گیاهان دچار کمبود روی، مقدار نشاسته و فعالیت آنزیم نشاسته سنتتاز کاهش می‌یابد و تعداد دانه‌های نشاسته کمتر می‌شود. در برگ‌های کلم، کمبود روی باعث افزایش غلظت قندها و نشاسته می‌شود، در حالی که در ریشه‌ی لوبیا، غلظت کربوهیدرات‌ها کاهش می‌یابد. این اختلال به‌طور مستقیم با نقش روی در حفظ یکپارچگی غشاءهای زیستی و انتقال ساکارز مرتبط است.

متابولیسم پروتئین

در برگ‌های لوبیای دچار کمبود روی، غلظت اسیدهای آمینه آزاد تا ۶.۵ برابر بیشتر از حالت طبیعی است. پس از تأمین روی، این مقدار کاهش یافته و محتوای پروتئین افزایش پیدا می‌کند. روی برای فعالیت آنزیم RNA پلی‌مراز ضروری است و از تخریب RNA توسط آنزیم ریبونوکلئاز جلوگیری می‌کند. این نقش نشان می‌دهد که روی برای سنتز پروتئین و تقسیم سلولی در بافت‌های مریستمی اهمیت حیاتی دارد.

یکپارچگی غشاء سلولی

روی در حفظ ساختار و عملکرد غشاءهای سلولی نقش دارد. کمبود روی باعث افزایش نشت مواد از سلول‌ها می‌شود که یکی از نخستین تغییرات بیوشیمیایی ناشی از کمبود این عنصر است. تأمین روی حتی در مدت کوتاه (۱۲ ساعت) می‌تواند این نشت را کاهش دهد. علاوه بر روی، عناصر دیگری مانند کلسیم، فسفر، بور و منگنز نیز در حفظ یکپارچگی غشاء نقش دارند، اما روی جایگاه ویژه‌ای در این فرآیند دارد.

تولیدمثل

روی در فرآیندهای تولیدمثلی گیاهان نقش کلیدی دارد. در شبدر زیرزمینی، تأمین روی باعث افزایش تعداد گل‌آذین‌ها و عملکرد بذر شد. در گندم دچار کمبود روی، آنترها کوچک و دانه‌های گرده غیرطبیعی بودند. در ذرت نیز کمبود روی رشد گل‌آذین‌های نر (تاسل‌ها)، آنترها و گرده را به‌شدت مختل کرد. این شواهد نشان می‌دهد که روی نه‌تنها در رشد رویشی بلکه در باروری و تولیدمثل گیاهان نیز حیاتی است.

وظایف دفاعی روی در گیاه

روی علاوه بر نقش‌های تغذیه‌ای و رشد، در دفاع گیاهان در برابر بیماری‌ها و آفات نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. این عنصر به‌عنوان کوفاکتور در صدها آنزیم عمل می‌کند و در ساختار پروتئین‌ها و تعامل آن‌ها با سایر مولکول‌ها نقش دارد. یکی از مهم‌ترین گروه‌های پروتئینی مرتبط با دفاع گیاه، پروتئین‌های زینک فینگر (Zinc Finger Proteins) هستند که در تنظیم بیان ژن‌ها و پاسخ‌های دفاعی گیاه نقش دارند. این پروتئین‌ها با اتصال به DNA یا سایر پروتئین‌ها، مسیرهای دفاعی گیاه را فعال می‌کنند و در مقاومت به بیماری‌ها و آفات مؤثرند.

سوپراکسید دیسموتاز (SODs)

روی برای فعال‌سازی و پایدارسازی آنزیم‌های متالوپروتئینی مانند SOD ضروری است. این آنزیم‌ها رادیکال‌های آزاد اکسیژن (ROS) را به هیدروژن پراکسید تبدیل می‌کنند و نقش کلیدی در کاهش استرس اکسیداتیو دارند. در شرایط کمبود روی، فعالیت SOD کاهش می‌یابد و گیاه توانایی کمتری در مقابله با تنش‌های زیستی و غیرزیستی پیدا می‌کند. در مقابل، گیاهانی که با آفات یا بیماری‌ها مواجه می‌شوند، معمولاً فعالیت Cu/Zn-SOD بیشتری نشان می‌دهند و مقاومت بالاتری دارند.

پروتئین‌های زینک فینگر

این پروتئین‌ها علاوه بر نقش در رشد و توسعه گیاه، در پاسخ به تنش‌های زیستی نیز فعال هستند. بسیاری از ژن‌های مقاومتی گیاهان دارای دومین زینک فینگر هستند. برای مثال، ژن Pi54 در برنج با داشتن دومین زینک فینگر، مقاومت طولانی‌مدت در برابر قارچ Magnaporthe oryzae ایجاد می‌کند. همچنین، بیان بیش‌ازحد برخی فاکتورهای رونویسی زینک فینگر در گیاهان مانند سیب‌زمینی، مقاومت آن‌ها را در برابر آفات افزایش داده است. این نشان می‌دهد که زینک فینگرها بخش مهمی از شبکه‌ی دفاعی گیاهان هستند.

جمع‌بندی دفاعی

روی نه‌تنها در رشد و متابولیسم گیاه نقش دارد، بلکه به‌عنوان یک عنصر کلیدی در سیستم دفاعی گیاهان عمل می‌کند. از طریق فعال‌سازی آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و تنظیم پروتئین‌های مقاومتی، گیاهان می‌توانند در برابر تنش‌های محیطی، بیماری‌ها و آفات مقاومت بیشتری نشان دهند. بنابراین مدیریت صحیح تغذیه‌ی روی، علاوه بر افزایش عملکرد محصول، به بهبود سلامت و پایداری گیاهان نیز کمک می‌کند.

علائم کمبود روی در گیاهان

کمبود روی زمانی رخ می‌دهد که گیاه نتواند مقدار کافی از این ریزمغذی ضروری را از محیط رشد خود جذب کند. تقریباً نیمی از غلات جهان در خاک‌هایی کشت می‌شوند که از نظر روی قابل جذب فقیر هستند. این وضعیت باعث کاهش رشد و عملکرد گیاهان شده و در بسیاری موارد علائم کمبود روی با علائم کمبود سایر عناصر ریزمغذی شباهت دارد و ممکن است با آن‌ها اشتباه گرفته شود یا همزمان بروز کند.

انواع علائم کمبود روی در گیاهان

• کلروز (زردی برگ‌ها): تغییر رنگ برگ‌ها از سبز طبیعی به سبز روشن، زرد یا حتی سفید. در غلات و گیاهان تک‌لپه‌ای، کلروز معمولاً بین رگبرگ‌ها دیده می‌شود (کلروز بین‌ربعی) و در گیاهان پهن‌برگ بین رگ‌برگ‌ها (کلروز بین‌نَدی).
• لکه‌های نکروتیک: نواحی زرد یا کلروتیک ممکن است به لکه‌های مرده و قهوه‌ای تبدیل شوند.
•  برنزه شدن برگ‌ها: بخش‌های کلروتیک ممکن است رنگ برنزی به خود بگیرند.
• روزتینگ برگ‌ها: در گیاهان پهن‌برگ، میان‌گره‌ها کوتاه می‌شوند و برگ‌ها به‌صورت خوشه‌ای روی ساقه تجمع پیدا می‌کنند.
• کوتولگی گیاه: رشد گیاه کاهش یافته و گیاهان کوچک باقی می‌مانند، معمولاً به دلیل کاهش طول میان‌گره‌ها.
• برگ‌های کوتوله (Little leaf): برگ‌ها کوچک‌تر از حالت طبیعی هستند و اغلب همراه با کلروز، لکه‌های نکروتیک یا برنزه شدن دیده می‌شوند.
• برگ‌های بدشکل: برگ‌ها باریک‌تر شده و حاشیه‌های موج‌دار پیدا می‌کنند.

نمونه‌های گیاه‌محور

• برنج: علائم شامل پژمردگی ناشی از کاهش تورژسانس برگ، کلروز پایه‌ای، تأخیر در رشد، برنزه شدن برگ‌ها و در موارد شدید، مرگ نشاهای برنج.
• گندم: کمبود روی باعث کاهش عملکرد و کیفیت دانه می‌شود. علائم اولیه روی برگ‌های جوان ظاهر می‌شوند، زیرا روی در شرایط کمبود تحرک کمی دارد. خطوط کلروتیک و نکروتیک روشن تا سفید در دو طرف رگبرگ میانی برگ از نشانه‌های رایج هستند.
• ذرت: حساسیت بالایی به کمبود روی دارد. علائم شامل نوارهای زرد روی برگ‌ها، کلروز عمومی در نواحی نزدیک ساقه (white bud)، کوتولگی شدید به دلیل میان‌گره‌های کوتاه، و خطوط قرمز یا زرد در برگ‌های پایینی است.

علائم سمیت روی در گیاهان

اگرچه کمبود روی در خاک‌ها بسیار رایج است، اما مصرف بیش از حد کودهای حاوی روی یا وجود غلظت بالای این عنصر در خاک‌های آلوده می‌تواند باعث سمیت روی شود. این وضعیت معمولاً در شرایطی رخ می‌دهد که غلظت روی در محیط رشد گیاه از حد بحرانی فراتر رود.

علائم ظاهری مسمومیت روی

• کلروز (زردی برگ‌ها): ابتدا در برگ‌های جوان دیده می‌شود و به‌تدریج به برگ‌های مسن‌تر گسترش می‌یابد.
• کاهش رشد ریشه: ریشه‌ها کوتاه، ضخیم و کمتر منشعب می‌شوند.
• سوختگی نوک برگ‌ها: در غلظت‌های بالا، نوک و حاشیه برگ‌ها قهوه‌ای یا سوخته به نظر می‌رسند.
• کاهش رشد عمومی گیاه: گیاهان دچار کوتولگی می‌شوند و عملکرد محصول کاهش می‌یابد.

اثرات فیزیولوژیک مسمومیت روی

• غلظت زیاد روی می‌تواند جذب سایر عناصر مانند آهن (Fe)، منگنز (Mn) و مس (Cu) را محدود کند و باعث بروز کمبودهای ثانویه شود.
• اختلال در فعالیت آنزیم‌ها و کاهش کارایی فتوسنتز.
• تجمع بیش از حد روی در بافت‌ها می‌تواند به تخریب غشاهای سلولی و کاهش متابولیسم منجر شود.

سطح بحرانی زیادی عنصر روی

• در آزمون بافت گیاهی، غلظت بیش از 300 ppm Zn به‌عنوان محدوده سمیت شناخته می‌شود.
• در خاک، غلظت‌های بسیار بالا (بسته به نوع آزمون و شرایط خاک) می‌توانند نشانه خطر تجمع یا سمیت باشند.

خاک‌های مستعد کمبود روی

خاک‌های آهکی

خاک‌های آهکی به‌طور علمی به خاک‌هایی اطلاق می‌شود که بیش از ۱۵٪ کربنات کلسیم داشته باشند. این خاک‌ها معمولاً در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران رایج‌اند. حضور فراوان کربنات‌ها در محلول خاک، به‌ویژه در فرم آتون کربنات، باعث ایجاد شرایط تثبیت روی می‌شود. این تثبیت، جذب روی را برای گیاه محدود کرده و در نتیجه، گیاهانی مانند برنج در چنین خاک‌هایی دچار کمبود روی قابل جذب می‌شوند. مکانیسم تثبیت شامل واکنش‌های سطحی با کربنات‌ها و کاهش تحرک یون‌های روی در ناحیه ریشه است.

خاک‌های شنی

خاک‌های شنی دارای بافت درشت‌اند و معمولاً بیش از ۶۵٪ از ذرات آن‌ها شن (۲ تا ۰.۰۶ میلی‌متر) و کمتر از ۱۸٪ رسی (کمتر از ۰.۰۰۲ میلی‌متر) دارند. این نوع خاک‌ها در لایه‌ی سطحی (تا عمق ۱۰۰ سانتی‌متر) نیز غالباً شن‌دار هستند. بافت درشت باعث کاهش ظرفیت نگهداری عناصر غذایی و آب شده و در نتیجه، روی به‌راحتی از ناحیه ریشه شسته می‌شود. این خاک‌ها به‌ویژه در مناطق با بارندگی بالا یا آبیاری سنگین، مستعد کمبود روی هستند.

خاک‌های شور، سدیمی و شور-سدیمی

• خاک‌های شور: دارای تجمع بالای نمک‌های محلول هستند. اگر هدایت الکتریکی عصاره‌ی اشباع خاک بیش از ۱۵ دسی‌زیمنس بر متر باشد، خاک شور تلقی می‌شود. این شوری باعث اختلال در جذب عناصر کم‌مصرف مانند روی می‌شود.
• خاک‌های سدیمی: درصد سدیم تبادلی در این خاک‌ها بیش از ۱۵٪ است. سدیم بالا ساختار خاک را تخریب کرده و جذب عناصر غذایی را مختل می‌کند.
• خاک‌های شور-سدیمی: ترکیبی از دو ویژگی فوق را دارند و از نظر تغذیه‌ای، یکی از نامناسب‌ترین بسترها برای جذب روی محسوب می‌شوند.

خاک‌های با سیستم کشت دو محصولی

در این خاک‌ها، طی یک سال دو یا چند محصول کشت می‌شود. حاصل‌خیزی این خاک‌ها معمولاً مناسب است و کودهای مختلف از جمله پتاسه، فسفره، نیتروژنه و کودهای حاوی عناصر کم‌مصرف مانند روی به‌طور مکرر مصرف می‌شوند. با این حال، مصرف مکرر کودهای فسفره می‌تواند جذب روی را کاهش دهد. همچنین، برداشت‌های متوالی باعث تخلیه تدریجی ذخایر روی در خاک می‌شود، به‌ویژه اگر برنامه تغذیه‌ای به‌درستی تنظیم نشده باشد.

خاک‌های شالیزاری

خاک‌های شالیزاری معمولاً در طول سال تا سه نوبت کشت برنج دارند و به‌مدت طولانی تحت شرایط غرقابی قرار می‌گیرند. زهکشی ضعیف و مقدار متوسط تا زیاد ماده آلی از ویژگی‌های این خاک‌هاست. شرایط غرقابی باعث تغییرات شیمیایی در خاک شده و در برخی موارد، دسترسی گیاه به روی را محدود می‌کند. همچنین، تجمع فسفر در این خاک‌ها می‌تواند جذب روی را با اختلال مواجه کند.

خاک‌های شدیداً هوا دیده

این خاک‌ها عمدتاً در مناطق گرمسیری یافت می‌شوند. دارای اسیدیته بالا، بافت درشت، و مواد مادری فقیر از نظر روی کل هستند. فرآیند هوا‌دیدگی شدید باعث کاهش ذخایر طبیعی روی در خاک شده و در نتیجه، گیاهان در این خاک‌ها به‌راحتی دچار کمبود روی می‌شوند. همچنین، pH پایین می‌تواند حلالیت برخی فرم‌های روی را افزایش دهد، اما در صورت نبود ذخایر کافی، این افزایش حلالیت تأثیر چندانی در تغذیه گیاه ندارد.

انواع کودهای حاوی عنصر روی

کودهای حاوی روی به پنج گروه اصلی تقسیم می‌شوند که هرکدام از نظر مقدار روی، نوع ترکیب، و کاربرد در محصولات کشاورزی تفاوت‌های قابل‌توجهی دارند:

ترکیبات معدنی

این گروه شامل ترکیبات ساده‌ای از روی با عناصر دیگر است:

• سولفات روی (ZnSO₄): رایج‌ترین کود روی در جهان، به‌صورت کریستالی یا پودری. فرم کریستالی مقدار روی کمتری دارد اما برای کاربرد کشاورزی مناسب‌تر است. نوعی ترکیب مخلوط از سولفات روی و اکسید روی (ZnO·ZnSO₄) نیز وجود دارد که مقدار روی بالاتری دارد.
• اکسید روی (ZnO)، کربنات روی (ZnCO₃)، نیترات روی (Zn(NO₃)₂)، کلرید روی (ZnCl₂): هرکدام ویژگی‌های خاصی در حلالیت و جذب دارند، اما کاربرد آن‌ها محدودتر از سولفات روی است.

کلات‌های مصنوعی

کودهای کلاته ترکیبی از عنصر روی با عامل کلات‌کننده (مانند EDTA) هستند که فراهمی روی را برای گیاه افزایش می‌دهند:

• Zn-EDTA: رایج‌ترین فرم کلاته، به‌ویژه در مزارع تولید بذر و گلخانه‌ها. جذب بالا و اثربخشی قابل‌توجه دارد.
• برخی منابع ادعا می‌کنند Zn-EDTA تا ۲–۳ برابر مؤثرتر از سولفات روی است، اما شواهد کافی برای برتری اقتصادی یا عملکردی آن در کاربردهای نواری یا محلول‌پاشی وجود ندارد.

کمپلکس‌های آلی طبیعی

این ترکیبات حاصل واکنش روی با مواد آلی جانبی (مانند محصولات جانبی تولید خمیر کاغذ) هستند:

• شامل لیگنوسولفونات‌ها، فنل‌ها، و پلی‌فلانونیدها
• معمولاً ارزان‌تر و کم‌اثرتر از کلات‌های مصنوعی مانند Zn-EDTA هستند
• مناسب برای کاربردهای کم‌هزینه یا خاک‌هایی با نیاز تغذیه‌ای پایین

کمپلکس‌های معدنی پیچیده

یکی از مهم‌ترین ترکیبات این گروه، محلول آمونیومی سولفات روی است:

• حاوی ۱۵–۱۶٪ روی
• معمولاً به‌عنوان کود شروع‌کننده (Starter) استفاده می‌شود
• ترکیب هم‌زمان روی و آمونیوم، جذب اولیه را بهبود می‌دهد

کودهای چندعنصری حاوی روی

این کودها علاوه بر روی، عناصر غذایی دیگر نیز دارند:

• به‌صورت محلول‌پاشی یا مصرف خاکی استفاده می‌شوند.
• غلظت روی در کودهای شیمیایی معمولاً کمتر از ۵۰ میلی‌گرم در کیلوگرم است.
• در کودهای آلی، مقدار روی پایین‌تر است و دامنه‌ی فسفات و آلودگی فلزی آن‌ها متغیر است.

روش‌های مصرف کود روی

برای دستیابی به بیشترین جذب عنصر روی توسط گیاه، روش مصرف کود باید با شرایط خاک، نوع محصول، و مرحله‌ی فنولوژیک گیاه هماهنگ باشد. چهار روش اصلی مصرف کود روی عبارت‌اند از:

مصرف خاکی (اختلاط با خاک)

• روش اجرا: پخش یکنواخت کود روی سطح خاک یا اختلاط با لایه‌ی سطحی خاک
• مزایا: ساده‌ترین و رایج‌ترین روش؛ مناسب برای خاک‌های غیرغرقابی
• محدودیت‌ها: در خاک‌های غرقابی یا آهکی، تثبیت روی در سطح خاک باعث کاهش جذب می‌شود

نتایج تجربی:

• مصرف ۲۵ کیلوگرم سولفات روی در هکتار باعث افزایش معنی‌دار عملکرد برنج شد
• در خاک‌های اسیدسولفاته گرمسیری، افزایش عملکرد دانه تا بیش از ۱۰۰٪ گزارش شده
• در مقایسه با Zn-EDTA و اکسید روی، سولفات روی بیشترین تأثیر را در افزایش عملکرد نشان داد

محلول‌پاشی برگی روی

• روش اجرا: پاشش محلول روی برگ‌ها با نازل‌های زاویه‌دار و فشار مناسب

شرایط بهینه:

• دمای هوا زیر ۲۷ درجه سانتی‌گراد
• سرعت باد پایین
• روزنه‌های برگ باز باشند
• pH محلول بین ۶ تا ۷؛ قابل تنظیم با سرکه یا کربنات سدیم
• استفاده از مواد چسبنده برای افزایش ماندگاری محلول روی برگ
• منابع مناسب: سولفات روی، نیترات روی، Zn-EDTA

نتایج تجربی:

• محلول‌پاشی Zn-EDTA بیشترین افزایش عملکرد را نسبت به سایر منابع نشان داد
• در شرایط کمبود روی، محلول‌پاشی با غلظت مناسب باعث بهبود غلظت روی در برگ و دانه شد

غوطه‌ور کردن ریشه‌ی نشا

• روش اجرا: فروبردن ریشه‌ی نشا (به‌ویژه در برنج) در محلول‌های حاوی روی قبل از کاشت
• مزایا: جذب سریع و مؤثر روی در مراحل اولیه رشد

نتایج تجربی:

• غوطه‌وری در محلول ۱٪ سولفات روی باعث افزایش عملکرد دانه تا ۴۱٪ نسبت به شاهد شد
• ترکیب این روش با محلول‌پاشی تکمیلی، عملکرد را بیشتر از هرکدام به‌تنهایی افزایش داد
• در مقایسه با محلول‌پاشی یا مصرف خاکی، این روش در شرایط خاص مقرون‌به‌صرفه‌تر است

تیمار بذر با کود روی

• روش اجرا: آغشته‌کردن بذر با محلول‌های حاوی روی یا پوشش‌دهی با کودهای جامد
• مزایا: افزایش جذب اولیه روی توسط بذر؛ بهبود جوانه‌زنی و استقرار ریشه

محدودیت‌ها:

• در برخی مطالعات، افزایش غلظت روی در بذر منجر به افزایش رشد نشد
• خطر آسیب به بذر در صورت استفاده از محلول‌های غلیظ وجود دارد
• منابع مناسب: Zn-EDTA، سولفات روی

نتایج تجربی:

• پوشش بذر با Zn-EDTA یا سولفات روی باعث بهبود استقرار ریشه در خاک‌های آهکی شد
• روش تیمار بذر در خاک‌های فقیر از نظر روی قابل جذب، مؤثرتر از مصرف خاکی بوده است

تعامل روی با سایر عناصر غذایی

روی (Zn) در خاک و گیاه نه‌تنها به‌صورت مستقل عمل می‌کند، بلکه با بسیاری از عناصر غذایی دیگر وارد تعامل می‌شود. این تعاملات می‌توانند مثبت یا منفی باشند و بر جذب، انتقال و کارایی روی در گیاه اثر بگذارند. شناخت این روابط برای مدیریت تغذیه گیاهان و جلوگیری از کمبود یا سمیت اهمیت زیادی دارد.

فسفر (P)

• مصرف بیش از حد فسفر یکی از مهم‌ترین عوامل کاهش جذب روی است.
• فسفر زیاد می‌تواند نیاز داخلی گیاه به روی را افزایش دهد و علائم کمبود روی را تشدید کند.
• این پدیده به‌عنوان آنتاگونیسم فسفر–روی شناخته می‌شود و در خاک‌های آهکی و غنی از فسفر بسیار رایج است.

نیتروژن (N)

• مصرف نیتروژن همراه با روی معمولاً اثر مثبت دارد.
• نیتروژن باعث افزایش رشد ریشه و سطح تماس آن با خاک می‌شود و در نتیجه جذب روی بیشتر می‌گردد.
• ترکیب کودهای نیتروژنی با روی می‌تواند کارایی هر دو عنصر را افزایش دهد.

پتاسیم (K)

• پتاسیم در کنار روی اثر هم‌افزایی دارد و باعث بهبود انتقال قندها و پروتئین‌ها در گیاه می‌شود.
• مصرف همزمان پتاسیم و روی می‌تواند عملکرد دانه و کیفیت محصول را افزایش دهد.

کلسیم (Ca)

• کلسیم زیاد در خاک به دلیل رقابت برای جایگاه‌های جذب، دسترسی گیاه به روی را کاهش می‌دهد.
• این مشکل بیشتر در خاک‌های آهکی و با pH بالا دیده می‌شود.

آهن (Fe) و مس (Cu)

• آهن و مس می‌توانند با روی رقابت کنند و جذب آن را محدود سازند.
• در برخی شرایط، مصرف روی باعث افزایش جذب مس و منگنز می‌شود، اما در مورد آهن معمولاً اثر منفی دارد.
• کمبود روی گاهی با کمبود آهن همراه می‌شود، زیرا انتقال آهن از ریشه به ساقه مختل می‌گردد.

گوگرد (S)

• اثر گوگرد بر جذب روی بسته به گونه گیاهی متفاوت است.
• در برخی گیاهان مصرف گوگرد همراه با روی باعث افزایش جذب می‌شود، در حالی که در برخی دیگر ممکن است اثر منفی داشته باشد.

بور (B)

• روی می‌تواند جذب بور را محدود کند.
• در خاک‌های غنی از بور، مصرف روی به کاهش سمیت بور کمک می‌کند.
• این تعامل برای مدیریت تغذیه در مناطق دارای غلظت بالای بور اهمیت دارد.

منگنز (Mn)

• مصرف روی می‌تواند جذب منگنز را افزایش دهد.
• این تعامل مثبت به‌ویژه در غلات و گیاهان علوفه‌ای مشاهده شده است.

جمع‌بندی تاثیر عنصر روی با سایر عناصر

تعامل روی با سایر عناصر غذایی یک موضوع پیچیده و چندوجهی است. فسفر و کلسیم معمولاً اثر منفی دارند و جذب روی را محدود می‌کنند، در حالی که نیتروژن و پتاسیم اثر مثبت دارند و کارایی روی را افزایش می‌دهند. روابط روی با آهن، مس، گوگرد، بور و منگنز بسته به شرایط خاک و گیاه متفاوت است. مدیریت صحیح این تعاملات می‌تواند از بروز کمبود یا سمیت جلوگیری کرده و عملکرد و کیفیت محصول را بهبود بخشد.

نحوه جذب روی در گیاهان

روی (Zn) یکی از ریزمغذی‌های ضروری است که گیاهان آن را عمدتاً به‌صورت یون Zn²⁺ از خاک جذب می‌کنند. این فرآیند پیچیده شامل مراحل مختلفی از ورود به ریشه تا انتقال درون‌گیاهی و ذخیره‌سازی است.

جذب از خاک

• جذب روی در گیاهان بیشتر از طریق انتشار و ناقل‌های غشایی انجام می‌شود.
• خانواده پروتئین‌های ZIP (ZRT/IRT-like Proteins) مسئول ورود یون‌های روی از محیط خاک به سلول‌های ریشه هستند.
• شرایط خاک مانند pH بالا، فسفر زیاد، و کمبود ماده آلی می‌تواند جذب روی را محدود کند، در حالی که وجود ترکیبات آلی و رطوبت متعادل جذب را افزایش می‌دهد.

انتقال درون‌گیاهی

• پس از ورود به ریشه، روی توسط ناقل‌های اختصاصی مانند YSL (Yellow Stripe-Like Proteins) و HMA (Heavy Metal ATPases) به بخش‌های هوایی گیاه منتقل می‌شود.
• این انتقال برای رشد برگ‌ها، ساقه و اندام‌های تولیدمثلی حیاتی است.
• در غلات، انتقال روی به دانه‌ها اهمیت ویژه‌ای دارد زیرا مستقیماً بر ارزش غذایی محصول اثر می‌گذارد.

ذخیره‌سازی و تنظیم

• گیاهان برای جلوگیری از سمیت، روی را در واکوئل‌ها ذخیره می‌کنند.
• پروتئین‌های MTP (Metal Tolerance Proteins) در این فرآیند نقش دارند و با تنظیم غلظت روی در سلول، از آسیب جلوگیری می‌کنند.
• این ذخیره‌سازی همچنین به گیاه کمک می‌کند تا در شرایط کمبود، از ذخایر داخلی استفاده کند.

عوامل مؤثر بر جذب

• pH خاک: افزایش pH باعث کاهش حلالیت روی و محدود شدن جذب آن می‌شود.
•  فسفر و کلسیم: مصرف زیاد این عناصر رقابت ایجاد کرده و جذب روی را کاهش می‌دهد.
• نیتروژن و پتاسیم: معمولاً اثر مثبت دارند و کارایی جذب روی را افزایش می‌دهند.
• میکروارگانیسم‌های ریزوسفری: باکتری‌ها و قارچ‌های مفید می‌توانند با حل‌سازی و کی‌لیت‌سازی، جذب روی را بهبود دهند.

گیاهان هایپرآکومولاتور

برخی گونه‌ها توانایی جذب و تجمع مقادیر بالای روی بدون بروز علائم سمیت دارند. این گیاهان به‌عنوان ابزار فیتورمدیشن برای پاکسازی خاک‌های آلوده به فلزات سنگین استفاده می‌شوند.

جمع‌بندی نحوه جذب روی در گیاهان

جذب روی در گیاهان فرآیندی چندمرحله‌ای است که شامل ورود یون Zn²⁺ به ریشه، انتقال به اندام‌های هوایی، ذخیره‌سازی در واکوئل‌ها و تنظیم غلظت داخلی می‌شود. این فرآیند تحت تأثیر شرایط خاک، حضور سایر عناصر غذایی و فعالیت میکروارگانیسم‌ها قرار دارد. شناخت دقیق مکانیسم جذب روی نه‌تنها برای مدیریت تغذیه گیاهان ضروری است، بلکه در برنامه‌های بیوفورتیکاسیون نیز اهمیت دارد تا غلظت روی در محصولات غذایی افزایش یافته و کمبود انسانی کاهش یابد.

نتیجه‌گیری مقاله نقش عنصر روی و مدیریت کمبود در گیاهان

روی یکی از عناصر ریزمغذی حیاتی برای رشد و عملکرد گیاهان است. این عنصر نه‌تنها در فرآیندهای فیزیولوژیک مانند سنتز پروتئین، تشکیل کلروفیل، فتوسنتز، و تنظیم متابولیسم قندها و نشاسته نقش دارد، بلکه در تولیدمثل گیاهان نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. حضور کافی روی باعث افزایش تعداد گل‌آذین‌ها، کیفیت گرده، و عملکرد دانه می‌شود.

کمبود روی پیامدهای گسترده‌ای دارد: کاهش رشد گیاه، بروز علائم کلروز و برنزه شدن برگ‌ها، کوتولگی، و کاهش عملکرد محصول. این کمبود در غلاتی مانند گندم، برنج و ذرت به‌طور ویژه شدید است و به‌صورت «برنزه شدن برگ‌ها» یا «کلروز سفید» ظاهر می‌شود.

روی همچنین در سطح مولکولی نقش کلیدی دارد. این عنصر ساختار RNA و DNA را تثبیت می‌کند، فعالیت آنزیم‌های سنتز DNA را حفظ کرده و مانع تخریب RNA توسط آنزیم‌های تجزیه‌کننده می‌شود. کمبود روی حتی می‌تواند باعث اختلال در انتقال آهن از ریشه به ساقه شود و در نتیجه کمبود آهن را نیز تشدید کند.

به‌طور کلی، مدیریت صحیح تغذیه‌ی روی در گیاهان نه‌تنها برای افزایش عملکرد و کیفیت محصول ضروری است، بلکه برای حفظ سلامت خاک و جلوگیری از بروز کمبودهای ثانویه نیز اهمیت دارد.

📚 منابع مقاله نقش عنصر روی و مدیریت کمبود در گیاهان

1. محمودسلطانی، ش. (۱۳۹۶). *کمبود روی: علل، علایم و راه‌کارهای مقابله با آن*. موسسه تحقیقات برنج کشور، وزارت جهاد کشاورزی، نشریه شماره ۲۲.
2.  Rudani, K., Patel, V., & Prajapati, K. (2018). *The importance of zinc in plant growth – A review*. International Research Journal of Natural and Applied Sciences, 5(2).
3. Sasmal, D., & Bhattacharya, P. (2024). *Understanding the vital role of zinc in plant nutrition*. International Journal of Agriculture and Food Science, 6(2), 112–116. https://doi.org/10.33545/2664844X.2024.v6.i2b.213
4. Prasad, R., Shivay, Y. S., & Kumar, D. (2016). *Interactions of zinc with other nutrients in soils and plants – A review*. Indian Journal of Fertilisers, 12(5), 16–26.
5. Gupta, N., Ram, H., & Kumar, B. (2016). *Mechanism of zinc absorption in plants: uptake, transport, translocation and accumulation*. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 15, 89–109. https://doi.org/10.1007/s11157-016-9390-1