چکیده:

کاربرد فسفیت به عنوان بخشی از برنامه های تولید محصولات کشاورزی درحال گسترش است. در ساختار این ترکیب یک اکسیژن کمتر از فسفات وجود دارد همین امر موجب شود ویژگی های شیمیایی و رفتار فسفیت نسبت به فسفات کاملا متفاوت باشد. فسفیت در مقایسه با فسفات دارای حلالیت بالایی بوده و جذب کارامدتر و سریع تری در برگ و ریشه گیاهان دارد. بنابراین در غلظت های بالا می تواند برای گیاهان ایجاد سمیت نماید. فسفیت اثرات منحصر به فردی در متابولیسم گیاهان دارد فسفیت در کاربرد خاکی و یا روی شاخ و برگ گیاهان به تدریج به فسفات تبدیل می شود. به منظور جلوگیری از اختلالات تغذیه ای، کاربرد خاکی و محلول پاشی برگی این ترکیب از غلظت های پایین استفاده می شود. فسفیت ممکن است برای برخی از گونه های گیاهی اثرات منحصر به فردی را نشان دهد که در کاربرد فسفات دیده نشده است.

مقدمه:

فسفر یکی از عناصر ضروری مورد نیاز برای تمامی موجودات زنده به شمار می رود. اما به علت واکنش پذیری بالایی که دارد، به سرعت با سایر عناصر از جمله اکسیژن و هیدروژن ترکیب شده و به صورت تک عنصر در طبیعت یافت نمی شود. فسفری که به صورت کامل اکسید شده باشد، با چهار اتم اکسیژن پیوند برقرار نموده و ترکیب آشنای فسفات را تشکیل می دهد. اما، زمانی که به صورت کامل اکسید نشود، یک اتم هیدروژن به جای یک اتم اکسیژن با فسفر پیوند برقرار کرده و ترکیبی به نام فسفیت تولید می شود. این تغییر به ظاهر ساده در شکل مولکولی، تفاوت های قابل توجه فراوانی را باعث می گردد که خصوصیاتی مانند حلالیت، جذب توسط گیاهان و نقش آن در فرآیندهای متابولیسمی و فیزیولوژی آنها را تحت تاثیر قرار می دهد.

غلظت فسفر (39%) در اسید فسفرو (H₃PO₃) و نمک آن که فسفیت نامیده می شوند (39%) است که نسبت به کود های بر پایه فسفات (H₃PO₄) (32%) بسیار بالاتر است. به طور کلی نمک فسفیت حلالیت بالایی نسبت به نمک مشابه فسفات دارد.

مقایسه  اسید فسفریک (فسفات) و اسيد فسفرو (فسفیت)

از آنجا که فسفات کاملا اکسید شده فرم پایدار فسفر در طبیعت به شمار می رود، فسفیت بعد از افزودن به خاک تحت تحولات و تغییرات تدریجی قرار می گیرد تا به این فرم پایدار تبدیل شود. میکروارگانیسم های خاک قادر به جذب و استفاده  از فسفیت و آزاد سازی آن به شکل فسفات هستند و درمسیر این تغییرات بیولوژیکی، انرژی و مواد غذایی خود را نیز تامین می نمایند و از این نظر این فرآیند تبدیل برای میکروارگانیسم ها سودمند است. میکروب ها ترجیحاً قبل از جذب مقدار قابل توجهی از فسفیت، برای انجام متابولیسم و سوخت و ساز خود، فسفات را جذب می نمایند. نیمه عمر اکسیداسیون فسفیت به فسفات در خاک معمولا بین 3 الی 4 ماه برآورد می شود. اما وقتی این ترکیب در طول فصل رشد در خاک به کار برده شود، به دلیل حلالیت بالاتر، آسان تر از فسفات در دسترس این میکروارگانیسم ها و ریشه گیاهان قرار می گیرد. اکسیداسیون غیر بیولوژیکی فسفیت نیز ممکن است در خاک رخ دهد، ولی به تدریج و با شیب ملایم تری صورت می پذیرد.

شواهدی وجود دارد که فسفیت نسبت به فسفات به میزان کمتری جذب مواد معدنی خاک می شود. احتمالا از این ویژگی می توان به منظور افزایش حرکت و انتقال فسفر مصرفی در نوار کود یا در سیستم آبیاری قطره ای، به خاک بهره گرفت. اگرچه جزئیات این مزیت بالاقوه، تاکنون بررسی نشده، از حلالیت بالای فسفیت در فرمولاسیون کودهای با پایه فسفیت شامل کلسیم، منیزیم و پتاسیم بهره گرفته می شود. مطالعات متعددی به منظور بررسی میزان تاثیر استفاده از فسفیت ها در خاک به عنوان منبع غذایی برای محصولات کشاورزی انجام گرفته است. پژوهش های اولیه درباره کاربرد این مواد، بیشتر بر تاثیرات سمی فسفیت و اسید فسفروس، وقتی به عنوان به عنوان منبع اصلی فسفر مورد استفاده قرار می گیرند؛ بر گونه های مختلفی از گیاهان متمرکز بود.

گزارشات متعدد نشان می دهد زمانی که فسفیت به میزان برابر با غلظت فسفات به کار برده شود، منبع غذایی ضعیفی برای گیاهان دارای دوره رشد کوتاه محسوب می شود (شکل 1). گیاهان تغذیه شده با فسفیت در هفته ها و ماه های ابتدایی دوره تغذیه همواره ضعیف تر از گیاهان تغذیه شده با فسفات هستند. فرآیند اکسیداسیون بیولوژیکی ممکن است بسیار آهسته تر از آن باشدکه در تولید محصولات کشاورزی یکساله نقش موثری ایفا کند. سرعت این اکسیداسیون به شرایط خاک، درجه حرارت، و وجود میکروارگانیسه های دخیل در متابولیسم فسفیت، بستگی دارد. به هر حال، زمانی که گیاهان در خاک هایی که قبلا با فسفیت تغذیه شده باشند کشت شوند، عملکرد مشابه گیاهان کشت شده در خاک های تغذیه شده با فسفات را دارند.این  اثرات سوء و هزینه های اضافی ناشی از مصرف فسفیت، تحقیقات بیشتر در این زمینه را محدود کرده است.

آزمایشات اخیر نشان داده است که فسفیت در غلظت مناسب می تواند سبب تحریکاتی در گیاه شود که به دنبال کاربرد فسفات در گیاه رخ نمی دهد. به هر حال،  با افزودن فسفیت به خاک، در غلظت های توصیه شده فقط حدود 2 کیلوگرم P₂O₅ در هر هکتار تامین می شود که احتمالاً بسیار کمتر از مقداری است که توسط محصولات کشاورزی برداشت می شود. پاسخ گیاهان چند ساله به کاربرد خاکی منابع فسفیت تا حدودی ناشناخته مانده است، اما اطلاعات در این باره در حال گسترش است.

هنگامی که نمک فسفونات آلومینیوم (Aluminum phosphonate salt)  با نام فوزتیل آلومینیوم  (fosetyl-Al)بعنوان محصولی تجاری عرضه شد، دوباره توجهات به فسفیت ها جلب شد. فوزتیل آلومینیوم از راه آوندهای آبکشی و به شکل فسفیت،  از برگ ها به ریشه انتقال یافته و برخی از بیماری های قارچی را مهار می کند. تحقیقات بیانگر آن است که فسفیت رشد قارچ های Phytophthora در ریشه را بطورمستقیم محدود نموده، علاوه برآن سبب تحربک سیستم دفاعی گیاه در برابر عوامل بیماری زا می گردد. بااینکه فسفیت برخی از قارچ های ااومیست (Oomycetes) را بخوبی کنترل می کند، بر اغلب قارچ های خاکزی تاثیر ناچیز دارد. فسفیت به دلیل برخورداری از اثر قارچکشی اختصاصی، توام با قابلیت تحریک گیاهان برای تولید دامنه گسترده ای از متابولیت های فعال بیولوژیکی، ترکیباتی ایمن برای مصرف و کم خطر برای محیط زیست محسوب می شوند. اما در مبارزه با سایر عوامل بیماریزای گیاهی، هرچند ممکن است فسفیت شدت بیماری را کاهش دهد، میزان تاثیر آن از قارچکش های استاندارد کمتر است.

سایر عناصر مغذی هم که بصورت محلول پاشی برگی مورد استفاده قرار می گیرند، می توانند اثرات مفیدی در کاهش عوامل بیماری زا داشته باشند. از این نظر مصرف فسفیت با اینکه شیوه تاثیر آن ممکن است متفاوت باشد، از جهاتی قابل مقایسه با اثر مفید دیگر عناصر غذایی گیاهان است. برای سال های متمادی کاربرد روی، منگنز، مس و گوگرد به صورت محلول پاشی برگی به طور موثر جهت سرکوب برخی از پاتوژن های گیاهی استفاده شده است. به همین ترتیب، یک نوبت محلول پاشی فسفات می تواند در برابر پاتوژن هایی مانند سفیدک پودری در برخی محصولات یکساله و یا چند ساله، حفاظت سیستمیک ایجاد نماید.

شکل 1. تاثیر تیمار فسفیت در کشت هیدروپونیک گوجه فرنگی (شکل بالا) و کنترل بیماری قارچ فیتوفترا در فلفل (شکل پایین) (فورستر و همکاران، 1998). نتایج نشان می دهد اختلاف معنی داری بین تیمارها در سطح 5 درصد وجود دارد.

تحقیقات نشان می دهد که محلول پاشی برگی فسفیت را می توان برای جبران کمبود فسفات در مرکبات و آووکادو جایگزین فسفات نمود. تبدیل فسفیت به فسفات ممکن است در اثر اکسیداسیون شیمیایی آرام و یا توسط توسط قارچ ها و باکتری های اکسیدکننده موجود روی برگ مرکبات و آووکادو صورت گیرد. مدارک مستندی وجود دارد که نشان می دهد فسفیت بسیار آسان تر از فسفات توسط بافت گیاهی جذب می شود. این موضوع در مورد برگ مرکبات و آووکادو که نسبت به فسفات غیر قابل نفوذ هستند، اثبات شده است. محلول پاشی فسفیت در این گیاهان و سایر محصولات ثابت کرده است که بیشتر از یک ترکیب قارچ کش عمل کرده و کاربرد آن باعث افزایش عملکرد، میزان گلدهی، اندازه میوه، مواد جامد محلول و غلظت آنتوسیانین می گردد. بیشترین تاثیر فسفیت زمانی حاصل می شود که به درستی و مطابق با نیاز گیاه مصرف شود. از آنجا که فسفیت تفاوت هایی با فسفات دارد، این تفاوت ها را باید جهت جلوگیری از بروز سمیت فسفیت در نظر گرفت.

به عنوان مثال، در ایالات فلوریدا یک نوبت محلول پاشی برگی فسفیت قبل از گلدهی پرتقال والنسیا، در مقایسه با شاهد محلولپاشی نشده، باعث افزایش تعداد گل و عملکرد شده و حدود 10 ماه بعد در هنگام برداشت مقدار کل مواد جامد محلول میوه را افزایش داد (آلبریگو، 1999). در تحقیقی دیگر در ایالات کالیفرنیا دو نوبت محلول پاشی فسفیت بر روی پرتقال واشنگتن ناول طی ماه های خرداد و مرداد مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاکی از افزایش تولید میوه های بزرگ و تجاری و بدون کاهش در کل عملکرد بود (شکل 2). این نتایج نشان می دهد که تاثیر کودهای با پایه فسفیت به خواص قارچ کشی آنها محدود نبوده، دارای خصوصیات تحریک کنندگی رشد گیاهان نیز می باشند. بر این اساس تولید کنندگان بخش کشاورزی جهت افزایش عملکرد سالانه محصولات خود و همچنین بهبود کیفیت و اندازه میوه های تولیدی، به استفاده از ترکیبات فسفیتی در زمان مناسب ترغیب شده اند. هم اکنون برنامه های تولیدی در بسیاری از درختان میوه، پیاز، سیب زمینی و دیگر محصولات کشاورزی مانند توت و گیاهان زینتی تنظیم شده است. پاسخ های فیزیولوژیکی مصرف فسفیت می تواند مرتبط با تاثیرات آن بر متابولیسم قند و تحریک مسیر اسید شیکیمیک (ر. ک. به پانویس) و یا اثر این ترکیب بر تغییرات شیمیایی و هورمون های داخلی باشد.

شکل 2. اثر محلول پاشی برگی فسفیت در ماه های خرداد و مرداد و محلول پاشی اوره در مرداد بر عملکرد و اندازهئمیوه پرتقال ناول (لووات، 1999).

کودهای شیمیایی حاوی فسفیت اگر به درستی فرموله نشوند، پتانسیل قابل توجهی در ایجاد گیاهسوزی و واکنش های نامطلوب با سایر مواد معدنی و آفت کش ها در مخزن سمپاش دارند. جهت تحقق اهداف تولید، لازم است تمامی کودها به خصوص کودهای حاوی فسفیت، زیر نظر و با مشورت کارشناس خبره مصرف شوند.

نویسنده: دکتر لووات، استاد فیزیولوژی گیاهی گروه زیست شناسی و علوم گیاهی دانشگاه کالیفرنیا – ریورساید

ترجمه: شرکت بازرگانی سروش باران ـ واحد فنی و تحقیقات

منابع:

Albrigo, L.G. 1999. Effects of foliar applications of urea or Nutriphite on flowering and yields ofValencia orange trees. Proc. Fla. State Hort. Soc. 112:1-4.

Forster, H. J.E. Adaskaveg, D.H. Kim, and M.E. Stanghellini. 1998. Effect of phosphite on tomato and pepper plants and on susceptibility of pepper to Phytophthora root and crown rot in hydroponic culture. Plant Disease. 82:1165-1170.

Lovatt, C.J. 1999. Timing citrus and avocado foliar nutrient applications to increase fruit set and size. HortTech. 9:607-612.

پانویس:

مسیر شیکیمیت یا مسیر اسید شیکیمیک یک راه متابولیکی شامل هفت مرحله است که در باکتری ها، قارچ ها، جلبک ها، پارازیت ها و گیاهان برای سنتز زیستی اسیدهای آمینه حلقوی (معطره) مانند فنیل آلانیلین، تریوزین و تریپتوفان طی می شود