چرا می گوییم دمای ریشه برای گیاهان اهمیت دارد؟
دمای ریشه اهمیت بسیاری دارد زیرا ریشه، شاکله اصلی گیاه است و نقش مهمی در تولید محصول و رشد گیاه ایفا می‌کند. هر چند جنبه‌های مختلفی در موفقیت تلاش‌های شما در توسعه گیاه دخیل هستند، اما یکی از جنبه‌های رشد که اغلب نادیده گرفته می‌شود، دمای ناحیه ریشه است.
احتمالاً متوجه شده‌اید که ریشه‌ها در پنهانی زمین قرار دارند و شاید این سوال برایتان پیش بیاید که در مورد دمای ریشه چه کاری می‌توانید انجام دهید؟ شاید فکر کنید که همه گیاهان باید در یک دما باشند تا بهترین رشد را داشته باشند، اما در واقعیت این گونه نیست.
در ادامه مطلب از مجله علمی و صنعتی یاب چی به توضیح دلایل آن می‌پردازیم.
عوامل مؤثر در دمای منطقه ریشه گیاهان
دمای منطقه ریشه گیاهان یکی از عوامل بسیار مهم در رشد و عملکرد آنهاست. سیستم ریشه به طور اصلی برای جذب آب و عناصر غذایی که گیاه برای عملکرد مناسب نیاز دارد، به آن وابسته است. علاوه بر این، ریشه‌ها نقش‌های دیگری نیز ایفا می‌کنند، از جمله تثبیت گیاه در خاک، حمایت از ساقه و ذخیره سازی مواد غذایی در برخی گیاهان که ممکن است از جذب آب و مواد مغذی مهمتر باشند.
فرآیند جذب آب و مواد مغذی توسط ریشه‌ها از طریق فرآیند اسمز انجام می‌شود. در این فرآیند، به دلیل تفاوت غلظت‌های یونی در غشاهای مختلف، آب از طریق یک غشاء وارد سلول‌های گیاه حرکت می‌کند. اما به طور معمول، برخی از عناصر غذایی به صورت فعال توسط پمپ‌های موجود در سلول‌های گیاهی جذب می‌شوند و این فعالیت انرژی مصرف می‌کند.
دمای قسمت بالایی گیاه که “شاخه” نامیده می‌شود از طریق تعرق قابل تنظیم است و به عبارتی می‌تواند دمای خود را تنظیم کند. به همین دلیل، محدوده دمای قسمت بالایی گیاه می‌تواند بزرگتر و تغییرات آن سریعتر باشد.
اما قسمتی از گیاه که در زیر سطح قرار دارد، ناحیه ریشه نامیده می‌شود و گیاه قادر به تنظیم دمای آن نیست. به عبارت دیگر، ریشه‌ها قادر به تنظیم دما نیستند. بنابراین، محدوده دمای ناحیه ریشه کوچکتر است و ریشه‌ها باید در دماهای کمتری نگهداشته شوند، به‌طوری‌که بیشترین بهره‌وری و عملکرد مناسب را داشته باشند.
سیستم‌های محافظ ریشه
سیستم‌های محافظ ریشه شامل موارد زیر هستند:
سیستم حفاظتی در برابر مواد خاص: ریشه باید از خود در برابر مقدار زیادی از مواد مختلف و مضر و همچنین از از دست دادن موادی که قبلاً جذب شده اند، محافظت کند. برای این منظور، سیستم‌های حفاظتی و موانعی در ریشه‌ها وجود دارد که این کار را انجام می‌دهند.
تنظیم استفاده از انرژی: ریشه‌ها قدرت جذب نور خورشید را ندارند، اما به واقعیت آنها مقدار زیادی از انرژی خورشیدی را که گیاه از آن جذب می‌کند را مصرف می‌کنند. گیاهان از این انرژی برای تنفس استفاده می‌کنند و فرآیند دریافت اکسیژن (O2) و تبدیل کربوهیدرات‌ها به انرژی برای فعالیت‌های دیگر در گیاه انجام می‌شود.
تعریق و تنظیم دما: ریشه‌ها به دی اکسید کربن (CO2) نیازی ندارند و تمرکز آنها بیشتر بر روی تنفس است. در صورتی که دما بسیار بالا باشد، واکنش‌های داخل سلولی به هم می‌ریزد. در چنین شرایطی، ریشه‌ها آب را جذب می‌کنند، اما تلاش زیادی برای حفظ آن انجام می‌دهند و بنابراین فرآیند تعریق (که آب را به سراسر گیاه منتقل کرده و آن را خنک می‌کند) مختل می‌شود.
انتقال گرما: به جای تنفس گرما، ریشه‌ها گرمای اضافی تولید شده از تنفس را به محیط اطراف منتقل می‌کنند. محیط‌های متراکم مانند خاک، شن و ماسه و حتی آب دارای بافر دمایی زیادی هستند، که به این معنی است که نوسانات دما در طول ۲۴ ساعت در شرایط عادی حداقل خواهد بود.
نقش دمای ریشه در تولید انرژی و کربوهیدرات گیاه
دمای ناحیه ریشه در گیاه نقش بسیار مهمی در فعالیت‌های زندگی و تولید انرژی دارد. ناحیه بالایی گیاه، به عنوان منبع اصلی تولید انرژی از نور خورشید و همچنین ساختارهای میوه‌دهی، وظایف مهمی را بر عهده دارد. در این فرآیند، گیاه انرژی را به صورت بلوک‌های ساختمانی پیچیده به نام کربوهیدرات‌ها تولید می‌کند و برخی از آنها به ریشه‌ها منتقل می‌شوند تا بتوانند به فعالیت و رشد خود ادامه دهند و همچنین آب و مواد مغذی لازم برای گیاه را تامین کنند.
سیستم‌های پیچیده‌ای مانند تعرق در گیاهان تکامل یافته‌اند تا حرکت مواد خام و محصولات نهایی به سمت بالا را تسهیل کنند و در عین حال جمع‌آوری انرژی خورشیدی را فراهم سازند.
در زمانی که هوا روشن می‌شود، دما افزایش می‌یابد و این باعث افزایش دمای خاک نیز می‌شود؛ اما باید توجه داشت که زمانی طول می‌کشد تا خاک گرم شود، همانطور که پس از تاریک شدن هوا، خاک به آرامی خنک می‌شود. علاوه بر هوا، عوامل دیگری مانند مواد موجود در خاک، عمق (حجم) آن و سطح رطوبت نیز توانایی خاک را در انتشار یا حفظ گرما تغییر می‌دهند. تصویر بالا به خوبی این فرآیند را نشان می‌دهد.
تأثیر دمای ناحیه ریشه بر واکنش‌های شیمیایی در گیاه
دمای ناحیه ریشه در گیاهان تأثیر قابل توجه‌ای بر واکنش‌های شیمیایی دارد. علاوه بر تبدیل انرژی نور به انرژی شیمیایی، واکنش‌های دیگری نیز در خاک رخ می‌دهند. برخی از سلول‌های شاخسار گیاه، مشابه کارخانه‌های شیمیایی عمل می‌کنند و در صورت اتفاق واکنش‌ها با سرعت بیشتر، بیشتر تولید می‌کنند.
واکنش‌های شیمیایی با افزایش دما به صورت بسیار سریع تسریع می‌یابند و با کاهش دما، سرعت آنها کاهش می‌یابد. در صورت دریافت گرمای اضافی از طریق انرژی نور، حائز اهمیت است که گیاه دارای یک سیستم برای تنظیم دما و انتقال گرمای اضافی به هوا باشد.
علاوه بر این، بافت‌های ناحیه بالای گیاه به صورت ثابت اکسیژن مصرف می‌کنند و در طول دوره پرنور (روز)، دی‌اکسید کربن را جذب می‌کنند تا بلوک‌های ساختمانی اساسی گیاه یعنی کربوهیدرات‌ها را ترکیب کنند.
ناحیه بالایی گیاه باید تمام این فعالیت‌ها را در محدوده‌ای مشخص و با واکنش سریع انجام دهد. در برخی موارد، دمای ناحیه ریشه تا ۱۰ درجه سانتیگراد یا بیشتر نیز می‌تواند تغییر کند و در طول یک دوره ۲۴ ساعته، به نوسانات قابل توجهی تحت نظر قرار بگیرد.
تأثیر دما بر تاج گیاه و سیستم تغذیه آن
تاج گیاه، نقطه اتصال بین بافت ریشه و بافت ساقه است. در برخی گیاهان، این تاج‌ها به طور واضح مشخص و برآمدگی دارند، در حالی که در برخی گیاهان دیگر شفافیت کمتری دارند. این ناحیه در گیاه مشابه یک ایستگاه تلفن بزرگ عمل می‌کند که باید جریان تحت فشار اسمزی تولید شده از آب و مواد مغذی ورودی را از ریشه جذب کرده و آن را به یک سیستم خلاء تغذیه کند، که جریان را از طریق سینک‌های تعرق به سمت بالا و به سمت خارج هدایت می‌کند.
در این فرآیندها، واکنش‌های شیمیایی رخ می‌دهند و دما نوسان می‌کند. سیستم‌هایی برای کنترل دما مورد استفاده قرار می‌گیرند و اکسیژن به میزان زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تاج گیاه در مرز بین محیط و هوا واقع شده است و در صورتی که به طور بیش از حد بلند یا عمیق باشد، مشکلاتی به وجود می‌آید.
حفظ دمای ناحیه بالای ریشه برای واکنش‌های شیمیایی
در ناحیه بالای ریشه، حفظ دمای مناسب برای وقوع واکنش‌های شیمیایی بسیار حائز اهمیت است. خود ناحیه بالای ریشه قادر است تعرق را کاهش یا افزایش دهد تا دمای مورد نظر در بافت‌های تولیدی حفظ شود.
در آغاز روز، دما در ناحیه بالای ریشه پایین است و نیاز به خنک کننده کمتری وجود دارد. با گذر زمان در روز، انرژی و دما در هوا و بافت‌های گیاهی افزایش می‌یابد و همچنین میزان تعرق نیز بالا می‌رود. با پایان روز، دما و تعرق دوباره کاهش می‌یابند. به عنوان مثال، دما می‌تواند از حدود ۱۸ درجه سانتیگراد شروع شده و به ۲۹ درجه سانتیگراد برسد، که یک تفاوت ۱۱ درجه سانتیگراد در طول نیمروز است.
در ناحیه ریشه، این دماها ممکن است بین ۱۸ درجه سانتیگراد و ۱۹ درجه سانتیگراد متفاوت باشد (تنها یک درجه سانتیگراد تفاوت)، اما ریشه‌ها باید در این محدوده دمای ثابت به اندازه کافی عمل کنند تا نیازهای ناحیه بالایی را به خوبی برآورده کنند.
تأثیر خاک بر دمای ریشه گیاهان
میلیون‌ها سال زمان برده است تا گیاهان بتوانند در شرایط طبیعی زنده بمانند و خود را تکثیر کنند. دما و ویژگی‌های خاک، بسته به عرض جغرافیایی و ترکیبات مختلف، متفاوت است. گیاهان با توجه به نیازهای خاصی که در محیط‌های مختلف با آن روبه‌رو هستند، تکامل می‌یابند. خاک، به صورت طبیعی یا مصنوعی، بر اساس مواد، عمق (حجم) و سطح رطوبت، توانایی از دست دادن یا حفظ گرما را با نحوه متفاوتی دارد.
در خاک‌های بسیار متخلخل، دما مانند مواد خشک به سرعت نوسان می‌کند. با افزایش چگالی خاک یا وجود رطوبت بیشتر، نوسانات دما کاهش می‌یابد و این اتفاق به صورت فزاینده‌ای در عمق خاک رخ می‌دهد.
با این حال، اگر محیط را در یک سطل، تخته مرتفع یا ظرف دیگری محدود کنیم، نوسانات دما سریعتر و شدیدتر خواهند بود و ویژگی‌های دمایی به نزدیکی هوای اطراف آن محیط خواهند رسید. این شرایط باعث از دست دادن توانایی محیط در کنترل دما برای ریشه‌ها می‌شود و در نتیجه سیستم ریشه‌ای به ضعف مبتلا شده و نمی‌تواند نیازهای ناحیه بالای ریشه را به خوبی برآورده کند.
گیاهان با ریشه‌های کم‌عمق، با نوسانات دمایی بیشتر و نزدیک به میانگین دمای روز و شب، تعامل می‌کنند، در حالی که گیاهان با ریشه‌های عمیق‌تر باید نوسانات کوچکتر و دمای خنک‌تر از این میانگین را تحمل کنند.
راه‌های تنظیم دمای مناسب برای گیاهان
سیستم ریشه گیاه قادر به تنظیم دمای خود نیست و هنگامی که دمای محیط خارج از محدوده بهینه برای واکنش‌های گیاهی قرار می‌گیرد، نمی‌تواند به طور ایده‌آل آب و مواد غذایی را برای سایر بخش‌های گیاه تأمین کند.
این وضعیت، بدون توجه به اینکه دما بسیار بالا یا بسیار پایین باشد و چگونگی نوسانات دما در یک دوره ۲۴ ساعته، سیستم ریشه را تحت فشار قرار می‌دهد و گیاه در جنبه‌های فیزیکی و آسیب‌شناسی با مشکلات بیشتری روبرو خواهد شد و به طور فزاینده‌ای در مقابل عوامل بیماری‌زا و حشرات حساس تر خواهد بود.
قرار دادن ریشه گیاه در محیطی بالاتر از سطح زمین، باعث افزایش سطحی می‌شود که می‌تواند گرما را جذب یا از دست دهد.
باید توجه داشت که حتی دمای آب آبیاری یا محلول‌های غذایی نیز می‌توانند عملکرد ریشه را تحت تأثیر قرار داده و تغییرات ناگهانی در دما به ریشه‌ها ضربه می‌زند؛ در این حالت، سیستم ریشه بسیاری از عملکردهای خود را متوقف می‌کند و گیاهان به استراحت می‌روند. به همین دلیل، پرورش دهندگان باید قبل از آبیاری، آب را به دمای مناسبی گرم یا سرد کنند تا در محدوده ایده‌آل قرار گیرد.
تأثیر آبیاری بر دمای ناحیه ریشه گیاهان
نوع سیستم آبیاری مورد استفاده برای گیاهان، تعیین می‌کند که چگونه کشاورزان و باغداران باید با تغییرات دمای ناحیه ریشه مقابله کنند.
شما کشاورزان عزیز می‌توانید از محصولات بهداشتی ریشه، که دارای آنزیم‌ها و باکتری‌ها هستند، برای مبارزه با هرگونه عامل بیماری‌زا ناشی از دمای نامناسب در ناحیه ریشه استفاده کنید. در صورتی که دمای مناسب فراهم نشود، می‌توانید پارامترهای دما را یک یا دو درجه افزایش دهید. اما به خاطر داشته باشید که این افزایش دما نباید باعث شوک ریشه شود.
همچنین، اندازه‌گیری دمای محیط درست قبل از طلوع آفتاب، در هنگام چرخه نور میانی و درست قبل از غروب آفتاب، به مدیریت ناحیه ریشه کمک می‌کند.
تعداد آبیاری‌ها نیز می‌تواند نوسانات دما را کاهش دهد. تست کردن گلدان‌های کوچکتر یا بزرگتر و تنظیم برنامه آبیاری بر اساس آن، باعث کاهش تغییرات دمایی در طول روز می‌شود. این می‌تواند به عنوان یک استراتژی پیشگیرانه در نظر گرفته شود تا مشکلاتی در آینده به وجود نیاید. اگر در ابتدای چرخه نوری یکبار در روز آبیاری می‌کنید، اطمینان حاصل کنید که دمای ناحیه ریشه در طول کل دوره نوری در محدوده مناسب باشد و قادر به بازگشت به پارامترهای پایین‌تر قبل از شروع چرخه نوری بعدی باشد.
اهمیت نظارت دقیق بر دما در رشد گیاهان
دما یکی از عوامل بسیار حیاتی برای رشد و شکوفایی گیاهان است. اما تأثیر دما تنها یک جنبه از عوامل پیچیده‌تری است که در این متن به آن اشاره می‌شود. سیستم ریشه و ساقه گیاهان نیازهای متفاوتی درباره دما دارند. برخی گیاهان قادرند با نوسانات دما بزرگ و سریع کنار بیایند، در حالی که برخی دیگر نیاز به محدوده دمای بسیار محدود، خنک و پایدارتر دارند.
کشاورزان و باغداران باید به این نکته توجه کنند که یک سیستم ریشه ضعیف باعث محدود شدن رشد ناحیه بالایی ریشه می‌شود و توانایی انجام واکنش‌های شیمیایی و جذب مواد مغذی را نخواهد داشت. در عین حال، سیستم ریشه بهترین توسعه و عملکرد را وقتی داشته باشد که در یک محدوده دمایی خاص نگهداری شود.
همانطور که می‌دانید، تمامی بخش‌های گیاه با یکدیگر مرتبط هستند و اگر دمای ناحیه ریشه برای مدت طولانی از محدوده صحیح خارج شود، مشکلات مربوط به تغذیه در گیاهان شکل می‌گیرد.
بنابراین، باغبانان و کشاورزان باید به هر دو محیط مجزا و مهمی که شامل ناحیه بالا و پایین ریشه است، توجه ویژه‌ای داشته باشند. محدوده دمای قابل قبول برای ناحیه ریشه در فاز رشدی گیاهان حدود ۲۲-۲۴ درجه سانتیگراد و برای فاز گلدهی حدود ۱۸-۲۲ درجه سانتیگراد است. دماهای پایین‌تر در فاز گلدهی می‌توانند هورمون‌های گیاهی را تقویت کرده و برای رشد سریع گیاهان ضروری هستند. همچنین، دماهای کمی گرم‌تر در فاز رشدی به گیاهان کمک می‌کنند تا زیرساخت قوی‌تری را سریعتر ایجاد کنند و زمان کمتری را در این مرحله طی کنند.
