خط باریک غلظت نمک و تاثیر آن بر کیفیت رشد گیاه

پژوهشگران موسسه کارنیج معتقدند که ریشه همه گیاهان به صورت یکسان با نمک مواجه نمی شوند. در مقاله‌ ای که اخیرا در نشریه Plant Cell منتشر شده، مشخص شده است که یک لایه‌ داخلی از بافت ریشه‌ های منشعب به نمک حساس است که اسید آبسیزیک (هورمون استرس که مانع رشد می‌شود) را فعال می‌کند. پژوهشگران با استفاده از یک سیستم تصویربرداری سفارشی برای اندازه‌گیری واکنش گیاهان به نمک به پرورش گیاه آرابیدوپسیس پرداختند. از طریق این روش آن ها دریافتند که ریشه‌ های منشعب زمانی که در معرض نمک قرار می‌ گیرند به خواب می‌ روند. از طرفی دیگر گیاهان شورپسند نیز وجود دارند که می توانند با آب دریا و دیگر آب‌ ها و خاک‌ های شور هم‌ زیستی کنند و نمک اضافی موجود در خاک را کاهش دهند همچنین می‌ت وان از آب دریا برای آبیاری آن ها استفاده کرد. بنابراین غلظت نمک خط باریکی است که رد شدن از آن یا گیاه را از بین می برد و یا جان دوباره ای به آن می بخشد.

 عقیده کلی بر این است که اثر نمک بر رشد گیاهان دارای ماهیت اسمزی (Osmotic) است. بدین معنی که چون آب از محیط رشد ریشه به صورت محلول که اصطلاحا به آن محلول خاک گفته می شود دریافت می گردد، افزایش نمک باعث بالا رفتن فشار اسمزی محلول (پایین رفتن پتانسیل اسمزی) شده و این عمل باعث می گردد که مولکول های آب به سختی از محلول جدا شده و وارد رشه شوند. به عبارت دیگر جذب آب توسط ریشه ها از یک محلول رقیق به مراتب ساده تر از یک محلول غلیظ صورت می گیرد. فشار اسمزی نیز یک خاصیت تلفیقی است. به این معنی که بیشتر به مجموع غلظت نمک ها بستگی دارد تا به غلظت نوع بخصوصی از یک یون. یعنی تمام یون ها تقریبا به یک صورت باعث افزایش فشار اسمزی می شوند و لذا اثر آن ها نیز تجمعی است. برای تعیین غلظت کل نمک ها در یک محلول دو روش معمول است که یکی اندازه گیری مقدار باقی مانده خشک و دیگری هدایت الکتریکی است.

مقدار باقی مانده خشک (TDS)

اگر یک نمونه آب را از کاغذ صافی گذرانیده. سپس آب زلال بدست آمده که با حرارت تبخیر گردد آن چه در ته ظرف باقی می ماند نمک هایی است که در آب حل بوده اند که به نام باقی مانده خشک (Total Dissolved Solids) نامیده می شود و با علامت TDS نشان داده می شود. باقی مانده خشک بر حسب میلی گرم در لیتر که به آن قسمت در میلیون نیز گفته می شود توصیف می گردد. این روش در صورتی که آب فاقد بی کربنات باشد، حدود نیمی از بی کربنات ها در اثر حرارت از بین رفته لذا مقدار TDS حاصله با مقدار واقعی آن متفاوت خواهد بود. در هر حال TDS به عنوان یکی از معیارهای کیفی آب در طبقه بندی آن ها مورد استفاده قرار می گیرد. مقدار TDS در آب های معمول آبیاری بین صفر تا 2000 میلی گرم در لیتر متغیر است.

هدایت الکتریکی (EC)

هدایت الکتریکی (Electrical Conductivity) که با علامت اختصاری EC نشان داده می شود در حال حاضر به عنوان یک نمایه استاندارد در توصیف مقدار غلظت نمک های موجود در آب مورد قبول واقع شده است. این نمایه بر این اساس است که آب خالص برای جریان برق، هادی ضعیفی است ولی اگر آب محتوی نمک باشد خواهد توانست جریان برق را متناسب با غلظت نمک به خوبی از خود عبور دهد. زیرا الکترولیت ها (Electrolyte) در مجاورت با آب تجزیه شده و به صورت یون های باردار در می آیند. یون ها نیز قادرند جریان برق را هدایت کنند به طوری که هرچه غلظت نمک ها در آب زیادتر باشد هدایت جریان الکتریکی نیز زیادتر خواهد بود. هدایت الکتریکی بر حسب عکس مقاومت توصیف می شود. چون برای مقاومت در برابر جریان برق واحد اهم (ohm) را بکار برده ایم برای واحدهای هدایت الکتریکی عکس آن یعنی مو (mho) را بکار می بریم.

اندازه گیری هدایت الکتریکی: جهت اندازه گیری هدایت الکتریکی و برای آن که اندازه گیری مستقل از اندازه و شکل سلول باشد هدایت الکتریکی بر حسب رسانایی ویژه توصیف می شود. رسانایی ویژه یعنی رسانایی یک واحد حجم از محلول. برای این منظور هر دستگاه هدایت سنج داراری ضریب اصلاحی ثابتی به نام ثابت سلولی (Cell Constant) است که در محاسبه هدایت الکتریکی از آن استفاده می شود. رسانایی ویژه هر محلول که مقاومت آن (R) در سلول اندازه گیری شده باشد و ثابت آن K است، عبارت خواهد بود از:

با افزایش شوری هدایت الکتریکی آب نیز افزایش می یابد. رابطه بین EC و غلظت نمک های محلول در آب به صورت خطی است. به طوری که اگر هدایت الکتریکی برابر یک میلی موس بر سانتی متر باشد غلظت کاتیون های محلول در آب 10 اکی والان در لیتر خواهد بود و اگر هدایت الکتریکی برابر 10 باشد این غلظت حدودا معادل 100 میلی اکی والانت در لیتر می باشد. بنابراین از این همه واحد نام ناآشنا می توان نتیجه گرفت که در یک محلول نسبت هدایت الکتریکی (برحسب میلی موس بر سانتی متر) به غلظت کاتیون های محلول (بر حسب میلی اکی والانت در لیتر) باید حدودا برابر 0.1 باشد. بین هدایت الکتریکی و غظت محلول بر حسب میلی گرم بر لیتر و غلظت محلول بر حسب میلی اکی والانت در لیتر (meq/l) روابط تجربی زیر برقرار است:

لازم به ذکر است که هدایت الکتریکی در محلول های مختلف نمک با افزایش دمای آب بالا می رود. میزان این افزایش حدود 2 درصد به ازای افزایش هر درجه سانتی گراد است. دمای استاندارد برای اندازه گیری و ارائه گزارش های مربوط به اندازه گیری هدایت الکتریکی 25 درجه سانتی گراد است که با علامت EC25 آن را نمایش می دهند. در ضمن نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که کیفیت آب آبیاری از نظر شوری با آبی که ریشه از محلول خاک دریافت می کند متفاوت است و ما در رابطه با رشد گیاه باید EC محلول خاک را در نظر بگیریم و نه EC آب آبیاری را. تجربه نشان داده است که اگر شوری آب آبیاری ECiw باشد شوری محلول خاک در وضعیتی که گیاه آب را از آن جذب می کند 3 برابر ECiw خواهد بود. از آن جایی که شوری محلول خاک بستگی به مقدار رطوبت دارد در کارهای عملی برای خاک های با بافت متوسط درصد رطوبت در حالت اشباع 2 برابر درصد رطوبت در حد ظرفیت زراعی و درصد رطوبت در ظرفیت زراعی 2 برابر درصد رطوبت در حد پژمردگی در نظر گرفته می شود. یعنی درصد رطوبت اشباع 4 برابر رطوبت در حالت پژمردگی است . در خاک های شنی رطوبت اشباع 3 برابر رطوبت ظرفیت زراعی و 6 برابر مقدار رطوبت در حد پژمردگی لحاظ می شود. بنابراین با توجه به این روابط اگر شوری عصاره اشباع خاک را داشته باشیم می توانیم شوری محلول خاک را در حد ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی تخمین بزنیم.