نقش پتاسيم در فيزيولوژي گياهان
افزايش مقاومت به بيماري: پتاسيم، نه تنها از طريق افزايش فرآيندهاي سوخت و سازي و رشد گياه بر توليد محصول تأثير مي‌گذارد، بلكه در افزايش مقاومت نسبت به بعضي از بيماري‌ها در بسياري از گونه‌هاي گياهي از اهميت زيادي برخوردار است. در گندم كه از پتاسيم بيشتري برخوردار بوده‌اند، موارد كمتري از بروز سفيدك حقيقي ديده شده است. برخي از بيماري‌هاي مربوط به گياهان ديگر، در بوته‌هايي كه به خوبي از پتاسيم برخوردارند، كمتر بروز مي‌كند اين بيماري‌ها عبارتند از بيماري لكه قهوه‌اي برنج در اثر اوفيوبولوسميابئانوس، بيماري زنگ قهوه‌اي در جو در اثر پوكسينيا هوردي و پژمردگي فوزاريوم در موز كه در اثر فوزاريوم اوكزيسپوروم بروز مي‌كند. طبق بررسي‌هاي انجام شده، درختان جنگلي كه به قدر كافي پتاسيم در اختيار دارند به بيماري‌هاي قارچي نيز مقاوم‌ترند. ماهيت عمل پتاسيم در كنترل شدت بيماري‌هاي گياهي هنوز بخوبي مشخص نشده است. علت اين وضع احتمالا تا حدودي مربوط به تأثيري است كه پتاسيم در به وجود آمدن ديوارة سلولي ضخيم‌تر در سلول‌هاي اپيدرمي داردكه بدين ترتيب از جمله عامل بيماري‌زا جلوگيري مي‌كند. به علاوه همانطور كه پيش از اين ذكر شد فعاليت‌هاي سوخت و سازي در گياه بسيار تحت تأثير پتاسيم است. بنابراين امكان دارد كه تغييرات در متابوليسم و تجمع تركيبات حد واسط نظير تركيبات ازته محلول و نشت آن‌ها به بيرون از گياه كه در نتيجه كمبود پتاسيم در گياه بوجود مي‌آيد براي برخي از عوامل بيماري‌زا و حتي آفات مطلوب باشد.
در تعداد بي‌شماري از بيماري‌هاي گياهي مشاهده شده است كه افزايش ازت باعث حساسيت بيشتر گياه به بيماري مي‌شود در صورتي كه اثر پتاسيم كاملا برعكس ازت مي‌باشد. اثرات مفيد پتاسيم در ايجاد مقاومت در گياهان هيچ گونه ارتباطي با خاصيت قارچ‌كشي و سميت اين عنصر براي عامل بيماري ندارد، چون به هرحال پتاسيم در غلظتي كه در گياه موجود است هيچگونه خاصيت قارچ‌كشي ندارد و سميتي نيز براي گياه ايجاد نمي‌كند. ولي پتاسيم كافي در گياه شرايط را براي آلودگي گياه نامناسب كرده و مانع توسعه بيماري بعد از آلودگي مي‌شود. اين موضوع در مورد حساسيت غلات، پنبه و بيشتر گياهان باغباني صادق است. در سيب‌زميني افزايش پتاسيم باعث توليد اسيد آمينه‌اي به نام آرژنين مي‌شود. هرچه ميزان اين اسيد آمينه بيشتر باشد، جوانه‌زدن اسپور قارچ فيتوفترا كه باعث بوته‌ميري شديد سيب‌زميني مي‌شود كمتر خواهد شد. تغييراتي كه هنگام كمبود پتاسيم در فعاليت آنزيم‌ها و مواد آلي انجام مي‌گيرند، بخشي از افزايش ميزان حساسيت گياهان، نسبت به آلودگي قارچي را شامل مي‌شود.
شکل1- نقش پتاسیم در گیاهان
افزايش مقاومت به آفات: در گياهان مبتلا به كمبود پتاسيم، فعاليت‌هاي سوخت و سازي نظير ساخت پروتئين و متابوليسم هيدروكربن‌ها دچار اختلال گرديده و در نتيجه هيدروكربن‌ها و برخي تركيبات حد واسط نظير تركيبات ازته محلول در بافت‌هاي گياهي تجمع مي‌يابد و از طرف ديگر كمبود پتاسيم ديواره سلولي را نسبت به خروج مواد فوق، نشت‌پذير نموده و بدين ترتيب شرايط مناسب براي حمله آفات به وجود مي‌آيد. در صورت وجود پتاسيم كافي و عدم وجود تركيبات حد واسط و عدم نشت آن‌ها به محيط، شدت حمله و خسارت آفات نيز كمتر خواهد بود. اثر غيرمستقيم وجود پتاسيم كافي و كاهش خسارت آفات به اين مسئله مربوط مي‌شود كه در شرايط مناسب از نظر تغذيه پتاسيمي، فتوسنتز و فعاليت‌هاي متابوليسمي و در نتيجه رشد و عملكرد گياه بيشتر بوده و حتي در شرايط حمله آفات، گياه تا حدي قادر خواهد بود عليرغم خسارت ناشي از آفت، محصول كافي را توليد كند.
افزايش مقاومت به خوابيدگي غلات: يكي از بيماري‌هاي غيرپارازيتي غلات را كه پتاسيم با آن رابطه‌اي مستقيم دارد مي‌توان خوابيدن غلات يا ورس دانست. وقتي گياهي از خانواده غلات در شرايط كمبود پتاسيم كشت شود، ميزان بافت اسكلرانشيم كه در واقع بافت چوبي و ستون ساقه است، در ساقه آن كم مي‌شود و سلول‌هاي ساقه داراي ديواره نازك و نرم خواهند بود. اين تغييرات باعث مي‌شود كه مقاومت ديواره گياه مبتلا به كمبود كاهش يابد. در يك مطالعه برروي ذرت، كم شدن بافت‌هاي اسكلرانشيم زير اپيدرمي و نازك شدن ديواره آوندهاي چوبي را دراز كمبود پتاسيم مشاهده نمودند. اين تغييرات قبل از بروز علائم ظاهري كمبود در گياه يعني گرسنگي پنهان در برش‌هاي ميكروسكپي قابل رؤيت است.
در ذرت هر گاه خاك از نظر مقدار پتاسيم به نسبت ساير مواد غذايي كمتر باشد به عبارت ديگر تعادل تغذيه‌اي به ويژه از نظر پتاسيم وجود نداشته باشد، پوسيدگي ساقه و خوابيدگي بوته معمولا شديدتر است. در برنج مقاومت به خوابيدن در نتيجه افزايش پتاسيم و در اثر توليد مقدار بيشتري سلولز و همي سلولز در ساقه ايجاد مي‌شود. ازت معمولا مقدار نسبي اين تركيبات را كاهش مي‌دهد. تأثير پتاسيم در مقاومت به خوابيدن غلات را نبايد فقط تابع مقدار پتاسيم دانست، زيرا وقتي مقدار ازت كم باشد تجمع هيدروكربن در بافت‌هاي گياهي بيشتر مي‌شود و مقدار مواد پروتئيني كاهش مي‌يابد. وقتي ازت و پتاسيم توأما به مقدار زياد مصرف شوند هيدروكربن‌هاي ذخيره شده مصرف شده و بنابراين ساقه‌ها ممكن است سختي قابل انتظار را نداشته باشند.
رابطه پتاسيم-سديم (K/Na): تمام گياهان از نظر عكس‌العمل در مقابل سديم يكسان نيستند. يك دسته از گياهان مانند مركبات نه تنها از دريافت سديم هيچگونه بهره‌اي نمي‌برند. بلكه حتي اگر مقدار زيادي از اين عنصر نيز در محيط ريشه موجود باشد يا جذب نمي‌شود، يا پس از جذب توسط ريشه به برگ‌ها انتقال پيدا نمي‌كند و يا در صورت انتقال مشكلاتي را براي گياه به وجود مي‌آورد. در مقابل اين گياهان دسته ديگري از گياهان مانند چغندرقند در غياب پتاسيم مي‌توانند به خوبي از سديم استفاده كنند ولي وقتي پتاسيم موجود باشد اثر سديم دراين گياهان ناچيز است. دسته سوم گياهان نمك‌دوست (Halophytes) و از جمله ساليكورنيا در غياب، كمبود و يا حتي حضور پتاسيم، مقدار بيشتري سديم نسبت به پتاسيم جذب مي‌كنند.
به نقل از منابع مورد بررسي گياهان زراعي را از نظر جانشين شدن سديم به جاي پتاسيم و اثر سديم در رشد و عملكرد آن‌ها طبقه‌‌ندي نمود.
برخي محققين بر اين عقيده‌اند كه علت جانشيني پتاسيم و سديم در بعضي گياهان اين است كه پتاسيم در واكوئل‌ها نقش اختصاصي ندارد و تنها براي تنظيم فشار اسمزي به كار مي‌رود و بنابراين سديم مي‌تواند به راحتي و بدون هيچگونه هر گونه مشكل خاصي براي گياه جانشين آن شود. در گياهان سديم‌دوست نظير چغندرقند سديم تحرك زيادي در آوندهاي آبكش دارد و بنابراين قادر است نقش پتاسيم را به عنوان حامل آنيون‌ها ايفاء كند. از آنجا كه سديم قادر است بعضي از آنزيم‌ها را فعال كند در گياهان خيلي سديم‌دوست مقدار كمي از پتاسيم فعال كننده آنزيم‌ها به وسيله سديم جابه‌جا مي‌شود. به هر حال در بسياري از موارد و در اغلب گياهان زراعي به خصوص گياهان غيرنمكي (Glycophytes) وظايف پتاسيم كاملا اختصاصي بوده و از اين نظر جايگزيني ندارد.
پتاسيم و تثبيت ازت در گياهان لگوم: گياهان لگوم داراي نياز ويژه‌اي به پتاسيم هستند تثبيت ازت توسط غده‌هاي ريشه در نتيجه كاربرد پتاسيم از طريق افزايش تعداد غده‌ها، متوسط اندازه غده‌ها و افزايش فعاليت تثبيت ازت و كارايي بيشتر غده‌ها با تأمين ازت مورد نياز گياه در طول فصل رشد سبب افزايش عملكرد مي‌گردد. به علاوه اثرات مثبت پتاسيم احتمالا بخاطر افزايش تأمين و انتقال انرژي غده‌ها با تقويت انتقال هيدروكربورها به ريشه‌ها نيز مي‌باشد. اين مسئله جنبه خاصي از اثرات متقابل ازت و پتاسيم مي‌باشد كه در اقتصاد مصرف كودهاي ازته و استفاده از ازت مولكولي در جهت تأمين ازت مورد نياز گياهان لگوم بسيار حائز اهميت مي‌باشد.
هنگام كاشت گياهان لگوم همراه با غير لگوم (علف‌ها) تأمين پتاسيم خاك بسيار مهم است عمدتا سيستم ريشه‌اي گياهان لگوم در جذب پتاسيم خيلي كارا نيستند در حالي‌كه اغلب علف‌ها خيلي كارا هستند بنابراين در كشت مخلوط لگوم‌ها و گراس‌ها بين ريشه‌هاي اين گياهان بر سر جذب پتاسيم رقابت وجود دارد.