نقش فسفر در متابولیسم گیاه

جذب فسفر به مقدار کافی در اوایل رشد گیاه اهمیتی بسیار دارد این اهمیت در اندامهای زایشی بیشتر مشهود می باشد. این عنصر در تشکیل بذر نقش اساسی داشته و به مقدار زیاد در بذر و میوه یافت می شود. فسفر عامل زودرسی محصولات بویژه غلات می باشد. از جمله نقشهای حیاتی فسفر در گیاه فسفریل شدن می باشد. طی این واکنش عامل فسفات در یک واکنش انتقالی جابه جا می شود و بدین ترتیب قدرت واکنش دهندگی ترکیب دریافت کننده فسفات افزایش می یابد. در واقع فسفریل شدن باعث کاهش موانع انرژی فعال سازی گشته و در درون شبکه گیاهی به شرایطی که از نظر ترمودینامیکی نامساعد است چیره می گردد. در نتیجه شمار واکنشهایی که از در نظامهای زنده امکان پذیر است افزایش می یابد.

در زیر نقش فسفر در گیاهان به صورت خلاصه ذکر می گردد.
۱- تشکیل و تقسیم سلولی ( تسریع تقسیم سلولی )
۲- شرکت در ساختمان ترکیباتی مثل ——- و ——- ( عوامل موروثی)
۳- شرکت در ساختمان فسفولیپیدهای دیواره سلولهای گیاهی
۴- شرکت در ساختمان فسفاتهای آلی ( ——- و ——-) که در فعل و انفعالات انرژی زایی و متابولیسمی دخالت دارند.
۵- اثر بر روی تکامل یا رشد زایشی گیاهی فسفر برای تشکیل بذر ضروری است. و در اندامهای زایشی مقدار ان از اندامهای رویشی بیشتر است.
۶- رشد و توسعه ریشه های فرعی را موجب می شود.
۷- تاثیر در کیفیت محصول خصوصا علوفه سبزیجات و میوه جات
۸- ازدیاد مقاومت گیاهان در مقابل امراض نباتی
۹- تولید چربی و آلبومین

۱۰- ازدیاد مقاومت ساقه غلات و جلوگیری از خوابیدن یا ورس ( بر عکس ازت)
۱۱- تسریع در رسیدن گیاه یا کوتاه کردن دوره رشد خصوصا در غلات
۱۲- افزایش جذب مولیبدن ( —–) توسط گیاه
۱۳- خنثی کردن اثرات نامطلوب زیادی ازت در گیاه
۱۴- بعنوان کلید زندگی گیاه نامیده می شود بخاطر این که در ساختمان —– و بسیاری از ترکیبات فسفری دیگر شرکت می کند و به همین دلیل کمبود این عنصر باعث اختلالات آنی گیاه می شود.

اشکال مختلف فسفر در خاک
فسفر در خاک به دو شکل آلی و معدنی یافت می شود. بخش الی آن در هوموس و مواد آلی و قسمت معدنی آن به صورت ترکیباتی با کلسیم ( در خاکهای آهکی ) آهن و آلومینیوم ( در خاکهای اسیدی ) و سایر فلزات همراه است. این مواد به مقدار کمی در آب حل می شوند. فسفاتها با رسها نیز ترکیب شده و بدین ترتیب نیز فسفر از حالت محلول خارج می گردد.
به جز در خاکهای آلی مقدار فسفر معدنی در خاکها همواره بیشتر از فسفر آلی است. با این حال میزان فسفر آلی در افقهای سطحی خاکهای معدنی معمولا بیشتر از افقهای پایینی است. علت این امر انباشته شدن مواد آلی در بخشهای بالایی و نیمرخ خاک می باشد.
بطور کلی فسفر موجود در خاک را می توان به چهار دسته ( به شرح زیر ) تقسیم نمود:
۱- فسفری که به صورت یونها و ترکیبات محلولی در محلول خاک یافت می شود.
۲- فسفری که جذب سطوح مواد معدنی خاک شده است.
۳- فسفری که به صورت بلوری و یا بی شکل در مواد معدنی خاک موجود است.
۴- فسفری که جزیی از مواد آلی خاک بوده و حتی در شرایطی می تواند تا ۵۰ درصد از فسفر کل خاک را شامل شود. این فسفر یکی از اجزا تشکیل دهنده مواد آلی خاک است.

مقدار فسفر در خاک سطح الارض حداکثر به ۱۰۰۰ کیلوگرم در هکتار بالغ می شود. این مقدار در مقایسه با ۱۰ الی ۴۰ کیلو گرم فسفری که به وسیله محصولات زراعی برداشت می شود قابل توجه نیست. البته باید در نظر داشت که درصد بالایی از کل فسفر خاک به صورت غیر قابل استفاده گیاه می باشد. غلظت فسفر در محلول خاک در مقایسه با ازت پتاسیم کلسیم و منیزیم ناچیز بوده و حدود ۵/۰ میلی گرم در لیتر می باشد. مقدار فسفات محلول در بیش از ۵۰ % خاکها کمتر از ۶/۰ میلی گرم در لیتر می باشد. فراوانی نسبی هر یک از ارتوفسفاتهای اولیه ( —-) و ثانویه ( ——–) بستگی به واکنش محیط ( —— ) داشته و در – ۲/۷ با یکدیگر برابر می باشند. در – اسیدی یون ارتو فسفات اولیه و مقدار کمی ( ۱/۰) را نیز به شکل ارتو فسفات ثانویه جذب میکند. گیاهان قادرند علاوه بر ارتو فسفاتها بعضی از فسفاتهای آلی محلول را نیز تا حدودی جذب نمایند.

ترکیبات فسفری در –—– کمتر و یا بیش از ۵/۶ تدریجا به صورت غیر قابل جذب در می آیند. بیشترین جذب فسفر در —- ۵/۶ تحقق می یابد.
جذب فسفر به وسیله ریشه گیاه به روشهای حرکت توده ای پخشیدگی و تبادل تماسی انجام می گردد. به دلیل تحرک بسیار اندک فسفر در خاک ارتو فسفاتها عمدتا از طریق پخشندگی به ریشه گیاه می رسند و وجود آب برای پخشیده شدن یونها ضروری می باشد. با افزایش رطوبت خاک شدت پخشیدگی نیز افزایش می یابد.

فسفری که از طریق کود به خاک اضافه می شود عمدتا جذب سطئح ذرات خاک شده و کمتر به شکل مواد معدنی رسوب می کند. رسوب تنها در منطقه ای از خاک که کود مستقیما با انجا در تماس بوده تشکیل می شود. این رسوب در خاکهای آهکی عمدتا به صورت نمکهای فسفات کلسیم می باشد.

ان مقدار فسفاتی را که طی ۲۴ تا ۴۸ ساعت پس از افزودن کود جذب می شود فسفات قابل دسترس و بقیه را که در مدت زمان بسیار طولانی به حالت تعادل می رسد فسفر غیر قابل دسترس می نامند. بنابراین فسفات جذب شده در خاک را به دو بخش عمده قابل و غیر قابل دسترس تقسیم بندی می کنند. غلظت فسفات در محلول خاک و حفظ این غلظت تاثیری به سزا در رشد گیاه دارد. هر گاه سایر عوامل محدود کننده نباشند رشد گیاه با مقدار فسفات جذب شده به وسیله ریشه مناسب است. بنابراین حفظ غلظت مناسب فسفر در محلول خاک برای تولید محصول مهم می باشد.

قابلیت جذب فسفر تحت عواملی متعدد می باشد. از ان جا که این عوامل به صورت غیر مستقل و همراه یکدیگر اثر خود را اعمال می نمایند. تفکیک و مطالعه موردی انها غیر عملی می باشد. با این وجود برای سهولت کار تحت عنوان اثر —- خاک مقدار مواد آلی و کودهای ازته اثر عوامل مختلف بررسی می شود.
۱- اثر ——- خاک:
اشکال مختلف فسفر در یک محلول ساده عبارتند از: ——————————————- توزیع فراوانی این گونه ها بستگی به پ. هاش دارد که بصورت رابطه ساده زیر نمایش داده می شود.
——————————————————————-
( محیط شدیدا بازی ) ( محیط شدیدا اسیدی )

اگر یونهای آهن و الومینیوم کلسیم و منیزیم در محیط واکنش وجو داشته باشند در شرایط اسیدی فسفاتهای نامحلول آهن و آلومینیوم و در –—— بالا فسفاتهای نامحلول کلسیم و منیزیم ( مخصوصا فسفات کلسیم ) رسوب می نمایند. همان گونه که بیشتر نیز گفته شد اصولا فسفر حساسترین عنصر غذایی نسبت به —- خاک می باشد. دامنه ——- خاکهای زارعی بین ۴ تا ۸ . گاهی ۹ در نوسان است. در —– کمتر از ۵/۵ یونهای کلسیم و منیزیم با فسفات ترکیب شده و به صورت رسوبات نامحلول در می ایند. در پ. هاش بالاتر از ۷ که عموما یونهای کلسیم و منیزیم فعال فراوانی وجود دارند ترکیبات نامحلول فسفاتهای کلسیم و منیزیم به وجود می اید. از ان جا که خاکهای ایران عمدتا آهکی می باشند مورد دوم اهمیت بیشتری دارد مطالعات نشان داده اند که بهترین —– برای جذب فسفر به وسیله گیاه می باشد.

در کشور ما خاکهایی با چنین واکنشی گسترش چندانی ندارد. بالا بودن —– در اکثر خاکهای ایران نه تنها قابلیت جذب فسفر را تحت تاثیر قرار می دهد بلکه جذب عناصر کم مصرفی مانند اهن را نیز دچار اشکال می نماید. از آن گذشته به دلیل تثبیت سریع فسفات موجود در کودهای شیمیایی به وسیله خاک و سطوح جامد کربنات کلسیم کشاورزان مقادیر فراوانی از این کودها را به خاک اضافه می کنند. گاهی ۵ تا ۱۰ برابر میزان توصیه شده نیز مصرف می شود. این عدم آگاهی نه تنها موجب افزایش هزینه کشاورزان و اتلاف ارز می گردد بلکه باعث بروز مشکل در جذب عناصر غذایی دیگر بویژه آهن و روی می شود. مطالعات نشان داده اند که علی رغم وجود مقدار کافی روی در خاکهای اطراف کرج جذب روی در درختان میوه ( سیب ) و ذرت علوفه ای به دلیل زیادی فسفاتهای محلول در خاک دچار مشکل شده است.

به هر حال از انجا که فسفر یک عنصر غذایی پر مصرف به شمار رفته و منابع تولید ان در کشور نیز محدود می باشد می بایست تحقیقاتی وسیع در این زمینه انجام گیرد. تا به این ترتیب از مصرف بی رویه و نامعقول این کودها که هر سال بیش از یکصد میلیون دلار هزینه بر اعتبارات کشور تحمیل می کند جلوگیری شود. 

۲- اثر مواد آلی :
به زیر خاک کردن کودهای دامی و سبز و افزودن هرگونه مواد الی به خاک بر قابلیت جذب فسفر به وسیله گیاه می افزاید. دلایل این امر را می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
• ترکیب گاز کربنیک تولید شده از تجزیه مواد آلی با آب تولید اسید کربنیک می نماید. این اسید در خاکهای آهکی حلالیت ترکیبات فسفاتی را افزایش داده و بدین ترتیب قابلیت جذب آنها فزونی می یابد.

• در اثر تجزیه مواد الی ترکیبات مختلط فسفوهومیک که با سهولتی بیشتر جذب گیاه می شوند به وجود می اید.
• یون هومات جایگزین فسفاتهای جذب سطحی شده گردیده یون اخیر آزاد و قابل جذب گیاه می شود.
• هوموس سطوح ذرات اکسید های اهن و الومینیوم را پوشانده و از ظرفیت تثبیت فسفات خاک می کاهد.
• آنیونهای آلی ناشی از تجزیه مواد الی ترکیبات پیچیده ای را با اهن و الومینیوم به وجود اورده و بدین ترتیب مانع از واکنش فسفات با انها می شود.
• کربنات کلسیم در حضور مواد الی قادر به جذب مقدار کمتری فسفات می باشد. تحقیقات نشان داده اند که فسفات و ترکیبات آلی برای مکان های جذبی مشابهی بر سطح این کانی رقابت می کنند.