اعمال پتاسیم در گیاه

پتاسیم تقریباً در تمام فرآیندهای متابولیسمی گیاه نقش دارد. پتاسیم به صورت یون با صرف انرژی از خاك جذب شده، وظایف برقراری پتانسیل اسمزی، فعال كردن آنزیمها (بعنوان كوآنزیـم)، تثبیـــت PH، سنتـز پروتئیـن، حركات روزنـه ای Stomatal Movement، انبساط سلولی، فتوسنتـز، و تعادل آنیونی و000 را درگیاه به عهـده دارد. قسمت اعظم پتاسیم موجود در گیاه بصورت تركیبات معدنــی در سیتوپلاسم واكوئل مشاهده گردیده، و برعكس فسفـر و ازت در تركیبات سلولــی شركت ندارد و عمده نقش آن در فعل و انفعالات گیاهی است. بین تولید نشاستـه و قنـد و مقدار پتاسیم رابطة مثبتـی وجود دارد. پتاسیـم فعالیـت دیاستـازی و قنـدسازی را در گیـاه افزایش داده و بدیـن ترتیـب از عمل یـخ زدن در داخل سلول های گیاهـی تا حدود زیادی می كاهـد، و به همیـن دلیـل است كه می گوینـد: پتاسیم مقاومـــت گیاهان را به سرما افزایش می دهد. ثابــت شـده است كه وقتی مقـدار پتاسیــم در سلول های درخت كاج 3/0% باشـد فقط 4 روز در مقابل خشكی مقاومت می كند در حالیكه اگر مقدار آن به 3/1% برسد، مقاومت درخت تا 7 روز افزایش می یابد، بنابراین پتاسیم در افزایش مقاومت گیاه در مقابل خشكی هم موثر است. پتاسیم متابولیسم ازت را در گیـاه مسـاعـد می كند. این عنصر برای گیاهان روغنی لازم بوده و مقدار و فعالیت تولیـد مواد روغنی را در سلولهای گیاهی افزایش می دهد. اكثر گیاهان در موقع رشد و نمو به پتاسیم زیادی احتیاج دارند و این نیاز در درختان میوه تمام مدت فعالیــت را شامـل می شود. پتاسیـم در درختان میـوه در عمــــل فتوسنتــز، تشكیـل هیدرات كربن، تشكیل پروتئین، و كنترل و جلوگیری از تبخیر و تعرق نقش مهمـی ایفا می نماید. یون پتاسیم با تجمع در روزنه ها باعث منفی تر شدن فشار اسمـزی و جذب آب می گردد كه در نهایت به باز شدن روزنه و وقوع عمل تبادلات فتوسنتزی می انجامد.
پتاسیم در گیاه متحرك بوده و به خاطــر تامین نیاز گیاه به كاتـیون تك ظرفیتــی در چندیـن واكنش آنزیمی شركت می كند. پتاسیم به عنوان فعال كنندة تعدادی از آنزیم های گیاهی عمل می نماید. ایوانز و سرجـــر(1996) لیستی از 46 آنزیم شناخته شده را كه پتاسیم به عنوان فعال كنندة آنها نقش دارد، تهیــه نموده انــد. این آنزیــم ها در واكنش های متابولیسمـی مربوط به كربوهیـدارت ها، اسیـدهای نوكلوئیك، نوكلئوتیدها، اسیدهای آمینه و سنتز پروتئیــن و اسیــد فولیـك به عنـوان كاتالیــزور عمل می نماید.
جذب یـون پتاسیم به داخل سیتوپلاسـم یا واكوئل سلول های ریشه با جذب فعال صورت می گیرد و احتیاج به انرژی دارد(انرژی خواه است). دیواره ای كه پتاسیــم از آن عبور می كند غشا پلاسمایـــی است، كه سیتوپلاسم را احاطه كرده است. پتاسیم فراوانترین كاتیون موجود در سیتوپلاسم است. پتاسیم ماده ای مهم در انبساط سلولـــی بوده و رشد سریع درخــت در شرایط كمبود پتاسیم دچار اشكال می شود. انبساط سلولی شامل تشكیل یك واكوئــل بزرگ مركزی است كه بالاخـص درمیـوه می تواند بیش از 90% حجم سلول را اشغال نماید. این مطلب كه انبساط سلولی درنتیجة تراكم پتاسیم در سلولها و واكوئلها بوجود می آید، اثبات شده است (پتاسیم برای بزرگ شــدن اندازة میــوه امری ضروری می باشد). پتاسیم درمحدودة 7/0 - 1% وزن خشك برگ، باعث افزایش وزن و اندازة میــوه می شود، و وقتی غلظت پتاسیــم قبـل از تیمار بیش از 1% باشد، هیــچ اثری ملاحظه نخواهد شد.
در برخی از گیاهان پتاسیم به همراه قندهای احیا كننده می توانند به صورت مكمـل هم، فشار اسمزی لازم برای انبساط سلولی را فراهم بنماید. چگونگی عملكرد پتاسیــم و سوربیتــول به عنوان دو مادة فعال در فشاراسمزی و بزرگ شدن میوه ها، هنوز روشن نشده است. پتاسیم علاوه بر نقشـی كه در آوندهای چوبی وآبكش دارد، در حفظ تعادل یون های غیـرمتحرك سیتوپلاسم و آنیون های متحرك واكوئل نقش مهمی را ایفا می كند.
تجمـع اسیدهای آلی اغلب حاصل انتقال پتاسیم به داخل سیتوپلاســم است، بدون اینكـه آنیونها را با خود به همراه ببرد. برای ایجاد حالت موازنـه در پتاسیم نامتعادل، نیاز به سنتـزهای ضریـب تركیبـی برای مولكول های اسیدهای آلی است. در هلو كوددهی پتاسیمی باعث افزایش میزان اسید موجود در تیتراسیون میوه می گردد. اسیــد تولیــدی در درختان میوه اغلــب مالات است كه می تواند مجدداً به ریشه منتقل شده و یا در بافت متراكم گردد.
پتاسیم نقش مهمی را در فعال كردن آنزیمهای احیا كنندة گازكربنیك ایفاء می نماید. بطور خلاصه دراعمال زیستی چندی به شرح زیر دخالت دارد:
- در متابولیسم ازت و سنتز پروتئینها نقش دارد
- آنزیمهای مختلف(بیش از 60 نوع آنزیم را فعال می كند) را فعال می كند
- كار روزنه ها و روابط آبی گیاه را تنظیم می كند
- در سوخت و ساز كربوهیدرات ها و عمل فتوسنتز نقش دارد
- فعالیت های عناصر كانی اساسی و گوناگون را تنظیم و كنترل می كند
- خنثی سازی اسیدهای آلی(از نظر فیزیولوژیكی دارای اهمیت فراوانی است) را برعهده دارد
- تسریع رشد در سلولهای مریستیمی را باعث می شود
- باعث افزایش مقاومت گیاهان در برابر كم آبی، سرمازدگی، آفات و بیماری ها می گردد
- تاثیر شدت نور را متعادل كرده، غلظت كلروفیل و عمل كربن گیری را افزایش می دهد
- طول عمر گل های شاخه بریده و خاصیت انباری محصولات را افزایش می دهد
- بازدهی(راندمان) آب آبیاری و كودهای ازته را افزایش می دهد
- فعالیـــت ریزوبیـــوم های تثبیـــت كننـدة ازت را افزایش داده، مانع تجمع نیتــرات در سبزی ها و صیفی جات می گردد
- برروی Source و Sink ، و فرآیند انتقال مواد از منبع به مخزن دخالت دارد
- پتاسیم باعث افزایش سطح برگ، و افزایش بازده فتوسنتز می شود، همچنین شدت فتوسنتز را هم بالا می برد
- تحمل گیاه را به شوری افزایش داده، تنش رطوبتــی را كاهش و تنش های اقلیمــی را به حداقــل ممكن می رساند
- كارایـــی تعرق گیاه درشرایط تنش آبی را به دلیل افزایش تعداد و قطر دسته های آوندی افزایش می دهد
- پتاسیم استقامت بافتهای مختلف گیاهان را افزایش می دهد
میزان پتاسیـــم موجـود در بافت های گیاهی از گیاهی به گیاه دیگر متفاوت بوده، حتی بین ارقام نیز تفاوت هایی دیده می شود. شرایط محیطی هم در تعیین حد بحرانــی پتاسیم تاثیر دارند. معمولاً یون پتاسیم به اندازة 1/0 مقدار یون كلسیم در خاك، بصورت قابل جذب وجود دارد. اما مقدار آن در گیاه 10 برابر كلسیـــم است. در گیاه، ازت بصورت پروتئیــــن تكامـــل می یابد. پروتئیـن ها از تركیبات ضــروری آنزیمها می باشند و در اصــل آنزیمها انواعـی از پروتئیــن بوده، بیشتـر پروتئین گیاهان جوان بصورت آنزیم می باشند.
پتاسیم بیشتـــر آنزیم هایی را فعال می كند كه باعث تجمع تركیبات مولكول بزرگ، مانند نشاستــه و پروتئین می شوند. موادی كه در برگ ساخته می شود باید به نقاط زاینــده و ذخیــره ای گیاه انتقال داده شود. هرچه میزان پتاسیم گیاه به مقدار بهینه یا اپتیمـــم نزدیك تر باشد انتقــال این مواد نیـــز سریعتر خواهد شد. در گوجه فرنگـــی با افزایش میزان پتاسیم انتقال مواد از برگ به میـوه ها بیشتر می گردد. مصرف پتاسیم كافی در گیاهان باعث پاییـــن آمدن مصرف آب برای تولیـد هر واحد مادة خشك گیاهی می شود. در ضمن وقتی گیاه در معرض كم آبـــی باشد شــدت كربن گیری در گیاهان مبتـلا به كمبـود پتاسیـم به صفـر نزدیك می شود، در حالـــی كه در گیاهان با پتاسیم كافی همچنان عمل فتوسنتـــز ادامه می یابـــد. بنابر آنچه كه گفتـه شد، پتاسیم باعث افزایش راندمان آب می گردد؛ پتاسیم در افزایش راندمان آب اثرات مستقیم و غیر مستقیمی دارد، از اثرات مستقیــم آن می توان به افزایش جذب آب، كاهـش تعرق، و سایر مكانیسم ها اشاره كرد. مثلاً مكانیسمـــی در گیاهان مناطــق خشك وجود دارد بنام مكانیسم تنظیم اسمزی Osmotic adjastment كه اینگونـــه گیاهان با جـذب زیاد املاح و یون ها، وتجمع آنها در برگ ها باعث منفی تر شدن پتانسیل آب در درون گیاه می شوند و این امر به جذب آب كمك می كند. اثر غیر مستقیم مصرف پتاسیم بدین صورت است كه با مصرف پتاسیم عملكـــرد تولید افزایش می یابـــــد و در نتیجه واحـدهای آب لازم برای تولید محصول كمتر می شود، این مسئله در كشوری مانند ایران حائز اهمیت است.
پتاسیم باعـث افزایش مقـاومت گیاه نسبت به آفـات و بیماری هـا می گردد؛ بدیـن صورت كــــه ایـن عنصر باعث كلفتی كوتیكول برگ گردیده، در خنثی كردن نیتروژن اثــــر دارد، در بعضـی از گیاهان پتاسیم تركیباتی را تولیــد می كند كه برای عامـل بیماریزا سمی است، مثلاً در سیب زمینی كه گیاهی پتاس دوســ-ت است، مصرف پتاس تولیـــد اسیدآمینه ای بنام آرژنیـن را افزایش می دهد و آرژنین برروی قارچ فیتوفتـرا كه باعث مرگ و میر بوته های سیب زمینی می گردد اثر سمی دارد. پتاسیم در گیاهان مختلف با افزایش غلظت شیرة سلولی، كاهش نقطة انجماد، و كاهش آب آزاد سلول (آب اكثراً با دیوارة سلولی پیوند می یابد) از سرمازدگی گیاه جلوگیری می كند.