مقاله آشنایی با نقش عنصر نیکل در خاک و گیاه (قسمت اول)

آشنایی با نقش عنصر نیکل در خاک و گیاه (قسمت اول)

مدت زمان تقریبی مطالعه: 5 دقیقه
تاریخ انتشار: 1399/09/26 آخرین تاریخ ویرایش: 1401/10/11

کودهای نیکل

تعداد بازدید 5,076

مقدمه

نیکل (Ni) از جدیدترین عناصر ضروری برای رشد گیاهان شناخته شده است. نیکل (Ni) در میان فلزات سنگین جایگاه ویژه‎ای دارد. برخلاف سایر فلزات سنگین مانند (کادمیوم، سرب، جیوه، نقره) و چندین فلز دیگر، نیکل جزو فلزی آنیزیم اوره‎آز است و مقادیر کمی (µg/g 5 تا 0.01 ) وزن خشک، برای برخی از گونه‎های گیاهی ضروری است. از سوی دیگر، علاوه بر ضروری بودن نیکل برای متابولیسم گیاه، همانند سایر فلزات سنگین، غلظت زیاد نیکل ممکن است برای گیاهان سمی باشد. تجزیه و تحلیل شواهد منتشر شده در مورد سمیت نیکل درگیاهان نشان می‎دهد که علاوه بر سمیت عمومی که توسط تمام فلزات سنگین در گیاهان سبب می‎شود، نیکل به دلیل ویژگی فیزیکی و مشخصات خاص شیمیایی یک نوع خاص از سمیت را نشان می‎دهد. سمیت فلزات سنگین ممکن است به اتصال آن‎ها به لیگاندهای مختلف در گیاه بستگی داشته باشد. در میان این لیگاندها در سیستم‎های بیولوژیکی، یون کربوکسیلات، ایمیدازول، گروه سولفیدریل و آمین آلیفاتیک از مهمترین لیگاندها هستند.

متن

نقش نیکل در گیاهان

نیکل به شکل (Ni₂⁺) توسط گیاهان جذب می‎شود. نیکل جزء فلزی آنزیم اوره آز است که واکنش CO(NH₂)₂ + H₂O → 2NH₃ + CO₂ را کاتالیز می‎کند. بطور کلی عنصر نیکل برای گیاهانی که اوره دریافت کرده‎اند و برای آن‎هایی که اورهایدها در متابولیسم نیتروژن آن‎ها اهمیت دارد، ضروری می‎باشد. در سال 1987، نیکل برای اولین بار به عنوان یک ماده مغذی ضروری برای تکمیل چرخه حیات گیاه شناخته شد. داده‎ها نشان دهنده افزایش جوانه زنی و عملکرد دانه جو ناشی از افزایش غلظت نیکل در محلول خاک می‎باشد. نیکل برای متابولیسم نیتروژن در گیاهان لگوم مفید است. بطور مثال وزن گره‎ها و عملکرد دانه سویا با کوددهی نیکل افزایش پیدا کرد. نیکل برای گیاهان دانه ریز ضروری تشخیص داده شده است.

کمبود نیکل در گیاهان

گیاهان مبتلا به کمبود نیکل، غلظت‎های سمی اوره در نوک برگ‎های خود تجمع می‎دهند که دلیل آن کاهش فعالیت اوره‎آز است. گیاهان مبتلا به کمبود نیکل ممکن است در برگ‎های جوان خود زردی نشان دهند که در ادامه منجر به حالت سوختگی و نکروز بافت‎های مریستمی می‎شود. علائم کمبود نیکل در گیاهان مشابه کمبود نیتروژن در گیاهان است و برگ‎های پایینی به حالت نکروز شده در می‎آیند. نیکل همچنین با بیمارهای گیاهی نیز در ارتباط است، زیرا باعث نقصان در متابولیسم نیتروژن می‎شود. کمبود نیکل ظرفیت گیاه جو را برای تولید بذرهای مناسب به دلیل منع رشد جنین در بذر کاهش داد.

سمیت نیکل در گیاهان

غلظت‎های زیاد نیکل ممکن است باعث کمبود روی و آهن در گیاهان شود، که علت آن رقابت یونی می‎باشد. اضافه کردن برخی از لجن‎های فاضلاب ممکن است باعث ارتقای غلظت نیکل در گیاهان شود. ژن‎های گیاهی از خردل وحشی (Thlaspi goesingense) شناسایی شده که این گیاه را قادر می‎سازد غلظت‎های زیادی از نیکل را در خود تجمع دهد. اخیرا بیش از 350 گونه گیاهی شناسایی شده است که عناصر فلزی را از خاک‎های آالوده به نیکل، کادمیوم، روی، مس، منگنز، سلنیوم را در اندام خود تجمع می‎دهند. غلظت یک درصد نیکل در بافت گیاهی، هزار بار بیشتر از حد معمول می‎باشد.

غلظت نیکل در خاک

نیکل تقریباً 3٪ از ترکیب پوسته زمین را تشکیل می‎دهد و بیست و چهارمین عنصر فراوان زمین است. غلظت كل نيكل معمولاً از 5 تا 500 ميلي‎گرم در كيلوگرم خاک و با ميانگين 50 ميلي‎گرم در كيلوگرم در خاک متغير است. با این حال، غلظت نیکل در لجن فاضلاب‎ها و یا خاک نزدیک به پالایشگاه‎های فلز بین 24000 تا 53000 میلی‎گرم در کیلوگرم خاک است. یون (Ni₂⁺) به راحتی اکسید شده و از دسترس ریشه گیاه خارج می شود. بنابراین، گیاهان رشد یافته در خاک های با pH بالا در معرض کمبود Ni هستند. علاوه بر این، استفاده بیش از حد از عناصر روی و مس ممکن است باعث کمبود نیکل در خاک شود زیرا این سه عنصر دارای سیستم جذب مشترک توسط گیاهان هستند. بیش از حد آهکی بودن خاک، سبب افزایش pH میشود، و این امر سبب کمبود نیکل در خاک و سپس در گیاه می شود. بنابراین، در خاک‎هایی که pH بالایی دارند، چه به طور طبیعی و چه به صورت مصنوعی، ممکن است برای اطمینان از کیفیت محصول و عملکرد مناسب، به کوددهی نیکل نیاز باشد.

کودهای نیکل

استفاده از کودهای نیکل ممکن است در شرایط زیر مورد نیاز باشد:

استفاده از کود اوره به عنوان منبع اصلی تامین نیتروژن برای گیاهان
کاربرد زیاد فلزات دیگر، از جمله روی، مس، منگنز، آهن، کلسیم و یا منیزیم

نمک‎های محلول مانند سولفات نیکل (NiSO₄)، حاوی یون (Ni₂⁺)، کودهای مناسبی برای جلوگیری یا اصلاح کمبود Ni گیاهان هستند.

جدول 1: معرفی برخی از کودهای نیکل

نام کود	درصد نیکل (%)
سولفات نیکل	32
سولفات نیکل بی آب	37.5
نیکل نیترات	20
کلرید نیکل	37
لجن فاضلاب تصفیه شده	2.4-5.3

منبع

Brown, P. H., Welch, R. M., & Cary, E. E. (1987). Nickel: A micronutrient essential for higher plants. Plant physiology, 85(3), 801-803.

Seregin, I., & Kozhevnikova, A. D. (2006). Physiological role of nickel and its toxic effects on higher plants. Russian Journal of Plant Physiology, 53(2), 257-277.