نقش منگنز در گیاهان؛ کمبود، علائم و کودهای منگنز

مقدمه مقاله نقش منگنز در گیاهان؛ کمبود، علائم و کودهای منگنز 

نقش منگنز در گیاهان به عنوان یکی از ریزمغذی‌های کلیدی و مدیریت صحیح آن در خاک و تغذیه گیاهی اهمیت زیادی دارد. این عنصر در فرآیندهایی مانند فتوسنتز، سنتز کلروفیل، فعال‌سازی آنزیم‌ها و رشد ریشه نقش دارد و کمبود یا سمیت آن می‌تواند عملکرد محصولات کشاورزی را کاهش دهد.

این مقاله با هدف بررسی نقش منگنز در گیاهان ، سطح بحرانی منگنز در خاک و بافت گیاهی، علائم کمبود و سمیت، منابع کودی و روش‌های مصرف تهیه شده و توسط فروشگاه فارمر شاپ در اختیار کشاورزان و علاقه‌مندان قرار می‌گیرد.

نقش منگنز در گیاهان

منگنز یکی از ۱۷ عنصر ضروری برای رشد و تولیدمثل گیاه است. با وجود نیاز اندک، اهمیت آن هم‌پایه عناصر پرمصرف محسوب می‌شود. غلظت طبیعی منگنز در اندام‌های گیاهی معمولاً بین ۲۰ تا ۳۰۰ ppm قرار دارد و زمانی که سطح آن به کمتر از ۱۵ تا ۲۰ ppm برسد، علائم کمبود ظاهر می‌شود.

منگنز عمدتاً به صورت یون Mn²⁺ و همچنین به شکل‌های آلی-کمپلکس جذب می‌شود. ریشه‌ها با ترشح اسیدهای آلی کم‌وزن، جذب Mn از خاک را تسهیل می‌کنند. درون گیاه، منگنز بیشتر به‌عنوان فعال‌کننده مجموعه‌ای از آنزیم‌ها عمل می‌کند و در برخی آنزیم‌ها جزئی از ساختمان آنزیمی است. نقش آن در فتوسنتز حیاتی است و در فرآیند «تکامل اکسیژن» فتوسنتزی شرکت دارد. سنتز لیگنین وابسته به منگنز است و به استحکام و سختی دیواره سلولی می‌افزاید؛ همچنین برای رشد ریشه ضروری است.

• حضور زیاد Ca, Zn, Mg, NH₄⁺ جذب Mn را کاهش می‌دهد.
• منگنز می‌تواند جذب آهن را کاهش دهد (مثلاً در آناناس و زنجبیل).

خلاصه نقش‌های منگنز:

• ضرورت: عنصر ضروری با نقش‌های فتوسنتزی، آنزیمی، ساختاری و رشدی.
• سطوح در گیاه: محدوده طبیعی ۲۰–۳۰۰ ppm؛ آستانه کمبود ۱۵–۲۰ ppm.
• شکل جذب: Mn²⁺ و کمپلکس‌های آلی؛ تسهیل جذب توسط اسیدهای آلی ریشه.
• کارکردهای کلیدی: فعال‌سازی/ساختار آنزیمی، تکامل اکسیژن در فتوسنتز، سنتز لیگنین، رشد ریشه.

منگنز در خاک

• منگنز یکی از عناصر فراوان پوسته زمین است و حدود ۰٫۱۱٪ از ترکیب آن را تشکیل می‌دهد. با وجود این فراوانی، تنها بخش کوچکی از کل منگنز موجود در خاک برای گیاهان قابل جذب است.
• مقدار کل منگنز در خاک‌ها: 200–10,000 mg/kg (0.02–1%)، و در خاک‌های آتشفشانی حتی تا 13%.
• منگنز یازدهمین عنصر فراوان پوسته زمین و دومین ریزمغذی پس از آهن است.
• بافت خاک: در خاک‌های شنی با ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) پایین، منگنز به‌راحتی شسته می‌شود؛ در خاک‌های رسی سنگین پایدارتر است.
• شرایط فصلی: در سرما و رطوبت زیاد، کمبود منگنز تشدید می‌شود.
• رطوبت خاک: در شرایط غرقابی، غلظت Mn²⁺ افزایش یافته و می‌تواند موجب سمیت شود؛ در خشکی، نمک‌های غیرمحلول تشکیل می‌شوند و دسترس‌پذیری کاهش می‌یابد.

وابستگی به pH خاک

• با افزایش هر واحد pH، غلظت Mn²⁺ در محلول خاک حدود ۱۰۰ برابر کاهش می‌یابد.
• در خاک‌های قلیایی (pH بالا)، کمبود منگنز شایع است.
• در خاک‌های بسیار اسیدی (pH کمتر از ۵)، غلظت Mn²⁺ به حدی بالا می‌رود که می‌تواند برای محصولات حساس سمی باشد.

نقش منگنز در متابولیسم گیاه

• فتوسنتز: Mn در کمپلکس تکامل اکسیژن (OEC) فتوسیستم II نقش کلیدی دارد؛ چهار اتم Mn آب را اکسید کرده و O₂ آزاد می‌کنند.
• آنزیم‌ها: Mn کوفاکتور بیش از ۳۵ آنزیم است؛ از جمله Mn‑SOD، Mn‑کاتالاز، پیرووات کربوکسیلاز و PEP‑کربوکسی‌کیناز.
• فرآیندها: سنتز کلروفیل، اسیدهای آمینه (تیروزین)، لیگنین و فلاونوئیدها، ایزوپرنوئیدها، نیترات‌گیری و فعال‌سازی هورمون IAA.

دفاع و مقاومت گیاهان

• Mn‑SOD در میتوکندری و پراکسی‌زوم‌ها نقش مهمی در مقابله با استرس اکسیداتیو دارد.
• گیاهان تراریخته (مانند Arabidopsis و گوجه‌فرنگی) با بیان بیش‌ازحد Mn‑SOD تحمل بیشتری نسبت به شوری و سایر تنش‌ها نشان داده‌اند.

محدوده‌های کفایت و پاسخ‌پذیری محصولات به کود منگنز

برای برنامه‌ریزی تغذیه‌ای و تشخیص کمبود، دانستن محدوده‌های کفایت منگنز در برخی محصولات و میزان پاسخ‌پذیری آن‌ها به مصرف منگنز کاربردی است.

نکته: جدول بالا برای هدایت تشخیص کمبود و برنامه کوددهی استفاده می‌شود؛ مقادیر کفایت به گونه و شرایط رشد وابسته‌اند.

سطح بحرانی منگنز

🇦🇺 بر اساس آزمون‌های استرالیا (DTPA)

خاک (DTPA):

• 4–50 mg/kg Mn → معمولاً بدون کمبود یا سمیت
• لگوم‌ها ممکن است در سطح بالای 30 mg/kg (به‌ویژه در شرایط غرقابی) علائم سمیت نشان دهند

بافت گیاهی (روش عمومی):

• کمتر از 15–25 mg/kg Mn → کمبود
• بین 20–500 mg/kg Mn → محدوده طبیعی
• حدود 500 mg/kg Mn → سمیت
• محصولات حساس: یونجه، کلم، گل‌کلم، غلات، شبدر، آناناس، سیب‌زمینی، گوجه‌فرنگی

🇺🇸 بر اساس آزمون‌های آمریکا (Cornell Morgan Test)

خاک (Cornell Morgan):

• کمتر از 11.2 g/m² → نرمال
• بیشتر از 11.2 g/m² → سطح زیاد (احتمال سمیت یا تجمع منگنز)

بافت گیاهی (Cornell Morgan):

• کمتر از 20 ppm → کمبود
• بین 30–200 ppm → مطلوب
• بیشتر از 300 ppm → سمیت

شرایط بروز کمبود منگنز

• خاک‌های قلیایی و آهکی.
• خاک‌های آلی مانند پیت و موک که تشکیل کمپلکس‌های غیرقابل جذب منگنز را تسهیل می‌کنند.
• خاک‌هایی که ذاتاً مقدار منگنز کمی دارند.
• حضور زیاد عناصر مس (Cu)، آهن (Fe) و روی (Zn) که جذب Mn²⁺ را کاهش می‌دهند.

علائم کمبود منگنز در گیاهان

منگنز در گیاهان غیرمتحرک است؛ بنابراین علائم کمبود ابتدا در برگ‌های جوان ظاهر می‌شوند، زیرا گیاه قادر به بازتوزیع منگنز از برگ‌های پیر نیست. شدت و شکل علائم بسته به گونه گیاهی متفاوت است، اما الگوی کلی شامل کلروز بین‌رگبرگی، لکه‌های نکروتیک و کاهش رشد می‌باشد.

🌱 سویا

• برگ‌های بالایی ابتدا بین رگبرگ‌ها زرد می‌شوند، در حالی‌که رگبرگ‌ها سبز باقی می‌مانند.
• در مراحل پیشرفته، برگ‌ها سبز روشن تا زرد کم‌رنگ می‌شوند.
• در کمبود شدید، لکه‌های قهوه‌ای مرده روی بافت‌ها ظاهر می‌شود.
• برخی تحقیقات نشان داده‌اند که ارقام مقاوم به گلایفوسیت حساسیت بیشتری به کمبود منگنز دارند.

🌽 ذرت

• گیاهان کوتاه و باریک با ساقه‌های نازک.
• برگ‌ها سبز روشن تا زرد می‌شوند.
• در کمبود شدید، لکه‌های سفید در نواحی کلروتیک بین‌رگبرگی دیده می‌شود.
• علائم همیشه ابتدا در برگ‌های جوان ظاهر می‌شوند.

🧵 پنبه

• برگ‌های جوان حالت فنجانی پیدا کرده و به رنگ خاکستری-زرد یا خاکستری-قرمز درمی‌آیند.
• رگبرگ‌ها سبز باقی می‌مانند.
• در شرایط pH پایین، سمیت منگنز می‌تواند باعث بروز عارضه «برگ چروکیده» شود.

🌾 غلات کوچک (یولاف، گندم، جو)

• یولاف: لکه‌های خاکستری بیضی در حاشیه برگ‌های جوان («gray speck»).
• گندم و جو: خطوط زرد موازی در طول برگ‌های جوان.
• این علائم معمولاً در مراحل اولیه رشد (۳–۴ برگی) ظاهر می‌شوند.

🧅 پیاز

• کلروز نواری بین‌رگبرگی در برگ‌های بیرونی.
• سوختگی نوک برگ و نکروز پیش‌رونده.
• گیاهان کوتاه و تأخیر در تشکیل پیاز.

توضیح دقیق‌تر علائم کمبود

• درختان: علائم روی برگ‌های تازه بالغ در اوایل تابستان ظاهر می‌شوند.
• پهن‌برگ‌ها: لکه‌های زرد کوچک که به مرور قهوه‌ای یا سیاه می‌شوند؛ ریزش برگ‌های در حال رشد و کاهش گل‌دهی.
• غلات: لکه‌ها و نوارهای خاکستری/قهوه‌ای در بخش میانی یا قاعده برگ‌های جوان، گاهی به‌صورت نوار عرضی.

📌 نکته مهم درباره علائم کمبود منگنز در گیاهان

• تشخیص کمبود منگنز باید با آزمایش بافت گیاهی تأیید شود، زیرا علائم آن شباهت زیادی با کمبود سایر عناصر دارد:
• شباهت با کمبود Mg: اما کمبود منیزیم در برگ‌های پیر رخ می‌دهد، در حالی‌که کمبود Mn در برگ‌های جوان دیده می‌شود.
• شباهت با کمبود Fe: در کمبود آهن، مرز بین رگبرگ و ناحیه کلروتیک تیز و واضح است؛ در حالی‌که در کمبود منگنز مرز محو و diffuse می‌باشد.

سمیت منگنز در گیاهان

منگنز در غلظت‌های بالا می‌تواند برای گیاهان سمی باشد و طیف وسیعی از علائم مورفولوژیک و فیزیولوژیک ایجاد کند. شدت و شکل علائم بسته به گونه و ژنوتیپ گیاه متفاوت است.

علائم عمومی سمیت منگنز

• ظاهر چروکیده برگ‌ها و تغییر شکل آن‌ها.
• لکه‌های قرمز، قهوه‌ای یا سیاه روی برگ‌های پیر.
• توزیع نامنظم کلروفیل در سطح برگ.
• کلروز بین‌رگبرگی همراه با cupping یا لکه‌های نکروتیک.
• در ادامه، پژمردگی و مرگ زودرس گیاه.

علائم اختصاصی سمیت منگنز در گیاهان

• سویا: برگ‌ها چروکیده و به سمت پایین خم می‌شوند؛ در برخی موارد کلروز برگ‌ها همراه با افزایش قطر ریشه بدون علائم ظاهری.
• یونجه، لوبیا خشک، غلات کوچک: حساسیت بیشتری به سمیت منگنز دارند.
• ذرت: مقاوم‌تر است و کمتر علائم شدید نشان می‌دهد.
• برنج: کاهش رشد ساقه.
• جو: لکه‌های نکروتیک تیره روی برگ‌ها.
• شبدر: حاشیه برگ‌ها قرمز می‌شود.
• کلزا: لکه‌های نکروتیک و کلروز حاشیه برگ‌ها.

اثرات فیزیولوژیک

• کاهش فتوسنتز و افت عملکرد فتوسیستم II.
• کاهش غلظت کلروفیل a و b.
• کاهش کاروتنوئیدها.
• کاهش رشد کلی گیاه.

اصلاح و مدیریت سمیت منگنز

• آهک‌دهی خاک برای افزایش pH و رساندن آن به محدوده 6.5–7.0.
• در محصولات یک‌ساله: مصرف آهک یا دولومیت ۲–۳ ماه قبل از کشت توصیه می‌شود.

📌 نتیجه: سمیت منگنز با علائم ظاهری (کلروز، لکه‌های نکروتیک، برگ‌های چروکیده) و تغییرات فیزیولوژیک (کاهش فتوسنتز و رنگدانه‌ها) شناخته می‌شود. شدت آن وابسته به گونه و شرایط خاک است و بهترین راهکار اصلاحی، مدیریت pH خاک از طریق آهک‌دهی است.

منابع و مدیریت کوددهی منگنز

منابع رایج منگنز

• سولفات منگنز (MnSO₄): رایج‌ترین و محلول‌پذیرترین منبع؛ مناسب برای مصرف خاکی و محلول‌پاشی.
• کلرید منگنز (MnCl₂): دارای حلالیت خوب، اما کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• کربنات منگنز (MnCO₃): حاوی درصد بالای منگنز؛ نیازمند شرایط خاص برای جذب.
• اکسیدهای منگنز (MnO₂ و MnO): منابع با درصد منگنز بالا اما محلول‌پذیری محدود؛ فقط برای مصرف خاکی و در صورت آسیاب شدن به ذرات ریز.
• کلات‌های منگنز (MnEDTA): مناسب برای محلول‌پاشی؛ در خاک ممکن است سریعاً جایگزین با کلات‌های آهن شوند.
• فریت‌های منگنز: منابع با درصد متوسط منگنز (۱۰–۲۵٪).

جدول منابع کودی منگنز

مدیریت و روش‌های مصرف منگنز

📌 راهنمای واحدها:

• lb/A = پوند در ایکر (واحد رایج منابع خارجی)
• g/m² = گرم در مترمربع (واحد تبدیل‌شده برای کاربرد عملی)
• تبدیل: 1 lb/A ≈ 0.112 g/m²

سازگاری سولفات منگنز در محلول

• سولفات منگنز با اوره، نیترات آمونیوم، کودهای پتاسیمی، سولفات منیزیم و سایر عناصر ریزمغذی فلزی سازگار است.
• توصیه می‌شود سولفات‌های فلزی (مانند MnSO₄) با عناصر کلاته مخلوط نشوند.
• نباید با کودهای فسفره، کلسیمی یا بور مخلوط شود، زیرا رسوب تشکیل می‌شود.

هشدارها و ایمنی

• محلول‌پاشی با غلظت بالا یا شرایط نامناسب (آب بی‌کیفیت، گرمای شدید، مخلوط چند محصول) می‌تواند باعث سوختگی برگ و میوه شود.
• کودها و مکمل‌ها ممکن است بر سلامت دام اثر بگذارند؛ قبل از مصرف در جیره دام باید مشاوره گرفت.
• توصیه‌های ایمنی: استفاده از لباس محافظ، عینک، ماسک گرد و غبار؛ اجتناب از تماس با پوست و چشم؛ شست‌وشوی دست‌ها پس از کار.
• آهک یا دولومیت برای اصلاح سمیت باید ۲–۳ ماه قبل از کشت مصرف و با خاک مخلوط شود.

نقش قارچ‌کش‌های منگنزدار

• قارچ‌کش‌های پایه منگنز مثل مانکوزب (Dithane M45) علاوه بر کنترل بیماری، منگنز تأمین می‌کنند.
• افزایش عملکردی که فراتر از اثر قارچ‌کش دیده می‌شود، معمولاً ناشی از پاسخ گیاه به منگنز (و گاهی روی موجود در مانکوزب) است.

مکانیزم‌های جذب و انتقال منگنز در گیاه

1. جذب منگنز توسط ریشه

فرآیند جذب یون Mn²⁺ دو مرحله‌ای است:

• مرحله سریع و برگشت‌پذیر: غیرمتابولیک؛ یون‌ها در دیواره سلولی و فضای آپوپلاست جذب می‌شوند.
• مرحله آهسته و متابولیک: وابسته به فعالیت سلولی؛ یون‌ها وارد سیم‌پلاست شده و درون سلول تثبیت می‌شوند.

1. انتقال بلندمدت در گیاه

• زایلم (Xylem): مسیر اصلی انتقال منگنز از ریشه به اندام‌های هوایی از طریق جریان تعرق.
• فلوئم (Phloem): انتقال محدود دارد؛ همین محدودیت باعث می‌شود علائم کمبود ابتدا در برگ‌های جوان ظاهر شوند، زیرا منگنز از برگ‌های پیر بازتوزیع نمی‌شود.

1. پروتئین‌های ناقل منگنز (Transporters)

غشاء پلاسمایی:

• AtIRT1، Nramp، AtYSL، PHO84 → مسئول ورود Mn²⁺ به سلول.

واکوئل:

• CAX2 (آنتی‌پورتر کاتیون/H⁺) → ذخیره‌سازی Mn در واکوئل.
• ABC transporters → دفع و تنظیم غلظت Mn در واکوئل.

شبکه آندوپلاسمی و Golgi:

• AtECA1 و AtECA3 (Ca‑ATPase) → انتقال Mn همراه با Ca²⁺ به این اندام‌ها.

📌 نتیجه: جذب منگنز ابتدا در دیواره سلولی آغاز می‌شود و سپس به سیم‌پلاست وارد می‌گردد. انتقال آن عمدتاً از طریق زایلم (انتقال آب و مواد معدنی) انجام می‌شود، در حالی‌که فلوئم (انتقال مواد غذایی) نقش محدودی دارد. مجموعه‌ای از پروتئین‌های ناقل در غشاء پلاسمایی، واکوئل و اندامک‌ها مسئول تنظیم ورود، ذخیره‌سازی و دفع Mn هستند.

نتیجه‌گیری مقاله نقش منگنز در گیاهان؛ کمبود، علائم و کودهای منگنز 

مدیریت صحیح منگنز در خاک و گیاه برای حفظ سلامت و عملکرد محصولات کشاورزی ضروری است. این عنصر در فرآیندهای کلیدی مانند فتوسنتز، رشد ریشه و فعال‌سازی آنزیم‌ها نقش دارد و کمبود یا سمیت آن می‌تواند به کاهش عملکرد و کیفیت محصول منجر شود. با شناخت سطوح بحرانی، علائم کمبود و سمیت، منابع کودی و روش‌های مصرف مناسب می‌توان تغذیه گیاهان را به‌طور مؤثر مدیریت کرد و پایداری تولید را افزایش داد.

📚 منابع مقاله نقش منگنز در گیاهان ؛ کمبود، علائم و کودهای منگنز 

• 1. The Fertilizer Institute. (2003). Manganese. International Plant Nutrition Institute (IPNI).
• 2. Hong, E., Ketterings, Q., & McBride, M. (2010). Manganese (Agronomy Fact Sheet 49). Cornell University Cooperative Extension, College of Agriculture and Life Sciences, Nutrient Management Spear Program.
• 3. Incitec Pivot Fertilisers. (2024, June). Manganese (Agritopic, DOC ID 18335). Incitec Pivot Limited.
• 4. Millaleo, R., Reyes-Díaz, M., Ivanov, A. G., Mora, M. L., & Alberdi, M. (2010). Manganese as essential and toxic element for plants: Transport, accumulation and resistance mechanisms. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 10(4), 476–494.