مقدمه گیاهان زراعی مقاوم به علفکش

افزایش جمعیت بشر و در نتیجه افزایش تقاضا برای محصولات کشاورزی باعث شده که انسان روز به روز به فکر روش‌های کارآمدتری جهت افزایش عملکرد گیاهان زراعی باشد. مبارزه با علف‌های هرز یکی از این روش‌هاست. کشاورزان همواره در طول تاریخ با علف‌های هرز در مبارزه بوده‌اند و در این راستا به پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای نیز دست یافته‌اند. بشر مبارزه با علف‌های هرز را از طریق دست و استفاده از حیوانات شروع نمود و اینک از طریق روش‌های مکانیکی و شیمیایی این راه را ادامه می‌دهد. یکی از مؤثرترین روش‌های مبارزه با علف‌های هرز، مبارزه‌ی شیمیایی با آنهاست و گیاهان زراعی مقاوم به علفکش یکی از جدیدترین روش‌های این مبارزه یا مدیریت به شمار می‌روند. گیاهان زراعی تراریخته، از جدیدترین دست‌آوردهای بیوتکنولوژی گیاهی بوده که ظرف چند سالی که از روند تولید آن‌ها گذشته، توسعه فراوانی در جهان یافته به طوری‌که هم اینک میلیون‌ها هکتار از زمین‌های زراعی، به زیر کشت این محصولات رفته است. نسل اول این گیاهان به منظور بهبود کارایی عملیات زراعی ایجاد شدند. نمونه‌های آن سویای متحمل به علفکش و ذرت مقاوم به حشره بودند. هم اینک گونه‌های جدید گیاهان تراریخته، علاوه بر بهبود کارایی عملیات زراعی، در جهت افزایش کمی و کیفی تولیدات به وجود می‌آیند. این گیاهان به عنوان نسل دوم، باید هرچه سریع‌تر از نظر محدوده‌ی تأثیر روی خانوارها، چه از نظر سلامت، صنعت و محیط زیست، بررسی گردند زیرا عواقب احتمالی آن شاید طی دو سه دهه‌ی آینده به وضوح به چشم بیایند. توسعه‌ی گیاهان زراعی مقاوم به علفکش‌ها (Herbicide-Resistance Crops)، یکی از اولین کاربردهای اقتصادی مهندسی ژنتیک گیاهی به شمار می‌رود. به منظور مقاوم سازی گیاهان زراعی به علفکش‌ها، از روش‌های مختلف بیوتکنولوژی و زراعی استفاده کرده و گیاهان تراریخت (Transgenic) و غیر تراریخت (Non-Transgenic) به وجود آمده‌اند. این گیاهان با نظام کشاورزی شیمیایی ـ صنعتی که ویژگی آن تک کشتی بودن و مکانیزاسیون در مقیاس وسیع با استفاده‌ی فشرده از مواد شیمیایی است، سازگاری مناسبی پیدا کرده‌اند. طی دهه‌ی گذشته، چندین گیاه زراعی مقاوم به علفکش تراریخته و غیر تراریخته معرفی شده‌اند. گندم، جو و کلزای مقاوم به گلیفوزیت و گلوفوزینیت، ذرت مقاوم به سیکلوهگزانیدین‌ها و ایمیدازولینون‌ها، پنبه مقاوم به بروموکسینیل و گلیفوزیت، سویای مقاوم به سولفونیل اوره‌ها و گلیفوزیت، سیب زمینی و چغندرقند مقاوم به گلیفوزیت و نیشکر مقاوم به گلوفوزینیت، از جمله‌ی این گیاهان هستند. بشر به طور سنتی هزاران سال است که در حال بهبود گیاهان زراعی است، اما مهندسی ژنتیک این امکان را فراهم می‌سازد که این فرایند در مدت کوتاه‌تری انجام گیرد، ضمن آن که امکان انتقال خواص ارثی بین گونه‌هایی که خویشاوندی نزدیکی ندارند هم فراهم است، هرچند عده‌ای مورد اخیر را لزوماً پدیده مفیدی نمی‌دانند. قبل از پیدایش مهندسی ژنتیک گیاهی، گزینه‌های انتخابی برای محافظت گیاهان در برابر علفکش‌ها محدود بود. علفکش‌هایی ویژه‌ فقط می‌توانستند در گیاهانی به کار روند که به طور طبیعی نسبت به آن‌ها مقاوم بودند. در موارد نادر، مقاومت ممکن بود از طریق جهش در گیاهان زراعی اتفاق بیفتد. توسعه‌ی مهندسی ژنتیک گیاهی و دانش بیوشیمی درباره‌ی عمل علفکش‌ها روی گیاهان، راه‌حل‌های جدیدی در کاربرد علفکش‌ها پیش روی بشر قرار داد. این استراتژی‌ها معمولاً شامل ایزولاسیون و معرفی ژن جدیدی از ارگانیسم‌های دیگر (غالباً باکتری‌ها) که به نوعی نسبت به علفکش‌ مقاوم است، می‌باشند. برای مثال مقاومت به علفکش گلوفوزینیت (با نام تجاری Basta) به وسیله‌ی ژن باکتریایی bar که علفکش را به ترکیبات غیر سمّی متابولیزه می‌کند، القا می‌گردد. رفته رفته کشف و توسعه‌ی علفکش‌های انتخابی جدید، مشکل‌تر و هزینه‌برتر می‌شود. استانداردها برای علفکش‌های جدید بسیار بالاست. علفکش‌های جدید می‌بایست دارای توانایی بالا، سمّیت اندک، تحرّک کم در خاک و ماندگاری کوتاه در محیط باشند و از سوی دیگر، طیف وسیعی از علف‌های هرز را کنترل کنند. یافتن تمامی این ویژگی‌ها در یک ترکیب که می‌بایست برای گیاهان زراعی نیز انتخابی عمل کند، مشکل و هزینه‌بر است. گیاهان زراعی مقاوم به علفکش، راه‌حل بالقوه‌ای برای حل این مشکل است. با تغییر تحمّل گیاه زراعی به علفکش‌های ثبت شده، هزینه‌های مربوط به کشف، توسعه و بازاریابی تولیدات جدید تا حد زیادی کاسته می‌شود و این کاهش هزینه برای استفاده کننده‌ی نهایی (کشاورز) نیز سودمند خواهد بود. بدین ترتیب کشاورز از انعطاف پذیری بیشتری در استفاده از علفکش‌ها و گیاهان زراعی برای برنامه‌ی کنترل علف‌های هرز برخوردار خواهد شد. علاوه بر این، گیاهان زراعی مقاوم به علفکش، امکان جایگزینی علفکش‌های قدیمی را که ممکن است دارای برخی ویژگی‌های نامناسب محیطی و سمّی باشند، فراهم می‌آورد.
منبع : وبلاگ علف های هرز ( http://weed.blogfa.com/ )

گزینه‌های نوبرای توسعه پایدار کشاورزی در مناطق نیمه خشک

متخصصین علوم کشاورزی برای جوامع ساکن در مناطق نیمه خشک، نیازمند تغییر نگرش علمی خود درباره مفهوم ”توسعه“ و به‌کارگیری ”سیستم‌های پیشرفته فن‌آوری“ کشاورزی، مصرف بهینه آب و انرژی، حفظ زیست بوم و منظرسازی (۱) می‌باشند. برای دستیابی به عمل‌کرد بهینه در مناطق خشک و نیمه خشک، یکی از گزینه‌های نو شناخت و به‌کارگیری روش‌های نوین آبیاری است.

زیرا به‌کارگیری فن‌آوری‌های نو، موجب افزایش مؤثر بازده مصرف آب و پیشگیری از انباشت املاح در ناحیه رشد ریشه شده و عملکرد بیشتری را به ارمغان خواهد آورد. پیامد بی‌چون و چرای افزایش شهرنشینی متمرکز در مناطق نیمه خشک جهان، چیزی جزء تقاضای فزاینده آب و فشار بر منابع آبی محدود این مناطق نیست. از این رو استفاده دوباره از آب‌های یک‌بار مصرف شده، همچون پساب‌های خانگی و زه آب‌ها به موضوعی پرچالش اما نو تبدیل شده است.

در حال حاضر در برخی کشورها، فاضلاب‌های خانگی پس از تصفیه‌های فیزیکی و یا بیولوژیک برای آبیاری درختان و فضاهای سبز با موفقیتی نسبی به‌کار گرفته شده‌اند. همچنین به‌منظور مدیریت هوشمند منابع آب در مقیاس‌های بزرگ، کاربرد سنجش‌گرها دمائی مادون‌قرمز برای تعیین نیاز آبی گیاهان مختلف عملی شده است.
افزون بر این، استقرار ”شبکه‌های هوشمند اطلاع‌رسانی هواشناسی“ و دریافت اطلاعات ثبت شده در این مراکز، امکان بهینه‌سازی راندمان مصرف آب ابیاری را فراهم آورده است. یکی دیگر از گزینه‌های نوین برای بهره‌برداری از منابع موجود در مناطق خشک و نیمه خشک، توجه به ”تنوع زیستی“ فراهم آمده در این مناطق همچون امکان استفاده ازگیاهان جایگزین مانند گیاهان شورپسند، گیاهان داروئی و زینتی می‌باشد.

● مقدمه
این واقعیت انکارناپذیر است که ”زیستن“ بدون آب امکان پذیر نیست. متأسفانه به‌رغم آنکه بیش از ۷۰ درصد سطح کره زمین پوشیده از آب است، نزدیک به ۹۹ درصد آن را آب دریاها و یخچال‌های طبیعی تشکیل می‌دهد و تنها حدود ۲ درصد سطح کره زمین را آب‌های قابل دسترس و مناسب برای مصارف گوناگون شامل می‌شود (۱).
منابع آب قابل استفاده به‌شدت و به‌طوری فزاینده در معرض آلودگی آلاینده‌هائی همچون فاضلاب‌های خام (تصفیه نشده)، پساب‌های صنعتی، باقی مانده‌های سموم و کودهای شیمیائی محلول قرار دارند. به‌طوری‌که همه ساله حجمی معادل ۲۰ میلیارد تن ضایعات و آلاینده به چنین منابع آبی قابل دسترسی تخلیه می‌گردد. (۸) بدین ترتیب و با توجه به افزایش روز افزون جمعیت جهان، سهم دسترسی انسان به منابع خاک کشاورزی و آب مطلوب، شدیداً رو به کاهش است.
بنابراین، متخصصین کشاورزی باید فن‌آوری‌های نوینی را برای رویاروئی با کاهش کمی و کیفی منابع آب و خاک به‌کار گیرند. (۵) در این راستا، برنامه‌هائی جند برای دستیابی به این مم وجود دارد که در زیر به برخی از آنها پرداخته می‌شود.

● مدیریت و حفاظت از آب

▪ آبیاری قطره‌ای:
کاربرد روش‌های نوین آبیاری، راندمان کاربرد آب را در مقایسه با روش‌های مرسوم (آبیاری غرقابی و جوی پشته) به‌طوری چشمگیر افزایش داده است. سیستم آبیاری قطره‌ای شامل خطوطی از لوله‌های پلاستیکی است که بر روی آنها سوراخ‌هائی تعبیه گردیده که این خطوط را باید در امتداد ردیف‌های کشت مستقر کرد. این قبیل خطوط لوله را می‌توان بر روی سطح خاک و یا در زیر سطح آن قرار داد تا بدین ترتیب آب با تواتر زیاد (تناوب کوتاه مدت) از راه روزنه‌ها در اختیار گیاه قرار گیرد.
آبیاری قطره‌ای، بهترین روش صرفه‌جوئی در میزان مصرف آب است. ضمن آن‌که در این روش، امکان کاربرد همزمان کود نیز وجود داشته و در نیروی انسانی و هزینه‌های مربوط به ادوات کشاورزی صرفه‌جوئی می‌شود. یکی از ویژگی‌های این روش، صرفه‌جوئی در میزان آب کاربردی تا حد ۵۰ درصد کمتر در دوره رشد گیاه در مقایسه با روش‌های غرقابی، جوی پشته و حتی سیستم آبیاری بارانی است. این موضوع، به‌ویژه در مورد خاک‌های سبک بافت صدق می‌نماید. (۱۰) به‌طور کلی،راندمان کاربرد آب در روش آبیاری قطره‌ای ۹۰ تا ۹۵ درصد است. حال آنکه در روش‌های بارانی و جوی پشته حداکثر راندمان مصرف آب به ترتیب ۷۰ و ۶۰ تا ۸۰ درصد گزارش شده است. برخی نتایج حاصل از کاربرد مؤثر آبیاری در روش قطره‌ای نشان می‌دهد که: در شمال آفریقا، عملکرد گوجه‌فرنگی در روش آبیاری قطره‌ای دو برابر روش بارانی است. در شمال ایالت کالیفرنیا نیز عملکرد گوجه‌فرنگی در روش قطره‌ای ۵/۲۶ درصد افزایش و از نظر اندازه محصول ۷/۱۳ درصد در مقایسه با روش جوی پشته بهبود داشت است. از آبیاری قطره‌ای عمل‌کرد توت‌فرنگی را در این ایالت ۵/۱۲ درصد نسبت به روش جوی پشته افزایش داده است.

● آبیاری قطره‌ای به‌همراه مالچ:
کاربرد مالچ یعنی پوشانیدن سطح خاک اطراف گیاهان (بوته‌ها) به‌وسیله مواد آلی و یا مصنوعی روشی دیگر برای صرفه‌جوئی بیشتر در مصرف آب است. بدین ترتیب، محیط مناسبتری برای رشد گیاه فراهم آمده و عملکرد افزایش می‌یابد. (۲) تنها در کشور چین، سالیانه بیش از ۸/۲ میلیون هکتار مالچ پلاستیکی برای گیاهانی همچون صیفی‌جات، میوه‌های بوته‌ای، پنبه، چغندر قند، ذرت و بادام زمینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. چنانچه مالچ مصرفی از نوع پلاستیکی باشد، بهتر است که خطوط لوله آبیاری به روش قطره‌ای در زیر سطح مالچ قرار گیرد. کاربرد توامان آبیاری قطره‌ای و مالچ، به‌طور معمول موجب افزایش معن‌دار عملکرد می‌شود. همچنین، در این حالت می‌توان آب آبیاری و کود محلول را به‌طور مستقیم در ناحیه رشد ریشه در زیر سطح مالچ قرار دارد. در آزمایشی که در ایالت نیوچرسی انجام شد، مشخص گردید که روش آبیاری قطره‌ای، مالچ و بدون آبیاری و مالچ و روش آبیاری به‌همراه مالچ عملکرد بادنجان را در تیمارهای (بدون مالچ و بدون آبیاری)، بدون مالچ و آبیاری قطره‌ای، مالچ و بدون آبیاری و مالچ روش آبیاری قطره‌ای به ترتیب تا، ۶۵/۰۹، ۸۴/۲۶، ۸۸/۰۳، ۱۱۱/۱۸ تن در هکتار افزایش می‌دهد.

▪ کشاورزی در محیط کنترل شده:
این قبیل سیستم‌های کنترل شده کشاورزی، رشد و نمو گیاه را به‌طور کامل در بخش‌های زیرین (ریشه‌ها) و هوائی (آسمانه) کنترل و تنظیم می‌نماید. در این ظرایط، تولید محصولات در گلخانه‌ها و یا در سازه‌های کاملاً محصور که در آن امکان مهار دمای هوا و خاک، رطوبت، ترکیب گاز اتمسفر، نور، آب و مواد غذائی در آن وجود دارد، به انجام می‌رسد آب کشت نوع کاملی از این روش است. فناوری که در آن برای رشد نمو گیاه در محلول غذائی با و یا بدون کاربد بستر رویش مصنوعی (محیط متخلخل استقرار گیاه)، مانند مواردی از کاربرد: شن، ماسه، ورمیکولیت، ذرات ریزدانه سنگ شکسته، پرلیت، خاک پیت، اندام‌های خرد شده گیاهی و خاک اره استفاده به‌عمل می‌آید. استفاده از چنین مواردی تنها برای تأمین تکیه گاه مکانیکی گیاه می‌باشد. از جمله مزیت‌های اصولی روش آب کشت (هیدروپونیک)، امکان پرورش متراکم گیاهان پر محصول، تولید گیاه در شرایط نبود خاک مناسب، بهره‌مندی کاملاً مؤثر از آب و کود و استفاده حداقل از مجموعه پیچیده (فیزیکی، شیمیائی و بیولوژیک) خاک است.

استفاده از این فناوری موجب چنان تحولی در تولید محصولات مربوطه گردیده است که تصور دستیابی به آن در گذشته هرگز وجود نداشته است. به‌عنوان مثال درایالت آریزونا، عملکرد گوجه‌فرنگی به حدود ۶۰ کیلوگرم در هر متر مربع در سال رسیده است. آینده چنین سیستم‌های امروزه آثار مثبت خود را نمودار ساخته به‌طوری که در مقایسه با نیم قرن گذشته تصور آن، غیر ممکن می‌نمود. به‌خصوص در مناطق خشک (بیابانی) که منابع انرژی طبیعی (نور و درجه حرارت حاصل از تابش خورشید) به‌میزان بسیار قابل توجهی و بدون نیاز به‌صرف هزینه همواره فراهم است.

● سنجش از دور (دور کاوی):
فن‌آوری عصر فضا، امروزه به سطح مزارع نیز راه یافته است. به‌طوری که امکان این‌که ”چه‌مقدار“ و ”چگونه“ آب مورد نیاز گیاهان را با کاربرد ابزاری همچون حرارت سنج‌های مادون‌قرمز که به رایانه‌ها متصل هستند، فراهم آورده است (۹).
یکی از فن‌آوری‌های مرتبط با آبیاری که به‌عنوان ”شاخص یا نمایه تنش آبی گیاه“ دانسته می‌شود پیشینه‌ای به سال ۱۹۸۰ دارد که به‌وسیله کارشناسان سرویس تحقیقات کشاورزی“ آزمایشگاه حفاظت آب آمریکا معرفی شد. استفاده از این فن‌آوری برای گیاهانی مانند پنبه، نوعی گردو، گندم و هندوانه با موفقیت به‌کار رفته است. موارد توفیق برای تولید وش پنبه منجر به افزایش یک عدل محصول در مقایسه با متوسط عملکرد و برای گردوی آمریکائی با کاهش میزان آب آبیاری به میزان ۳۰ درصد طی مدت سه سال زراعی، گردیده است. پژوهش‌هائی درباره برخی گیاهان از جمله چمن علفی، باغ‌های سیب، انگور مجلسی و ذرت همچنان در جریان می‌باشد. این موفقیت برای کلیه گیاهان زراعی و باغی نبوده، به‌طوری که برای گیاهانی نظیر کاهو درختان لیمو کارآئی نداشته است.
با این حال انتظار می‌رود که در آینده‌ای نه چندان دور هواپیماهای مجهز به اسکنرهای حرارتی مادن‌قرمز بتوانند برنامه‌ریزی آبیاری صدها هکتار اراضی تحت کشت را در مدت چند ”ثانیه“ انجام دهند.

● شبکه اطلاعاتی هواشناسی:
پدیده‌های جوی می‌توانند به‌طوری بسیار مؤثر بر سودمندی عملیات کشاورزی و باغبانی اثرگذار باشند.
طیف وسیعی از اقدامات مرتبط با تولید محصولات همچون انتخاب کولتیوارهای مناسب، تاریخ کشت، زمان آبیاری، مدیریت آفات، مدیریت بیماری‌ها و دوره مناسب برداشت محصولات وابسته به شرایط اقلیمی منطقه مورد نظر است (۹). استفاده صحیح و منطقی از اطلاعات هواشناسی نه تنها می‌تواند از بروز شرایط غیر مطلوب جلوگیری نماید،بلکه قادر است که توانمندی تولید محصولات را نیزفزونی داده و یا در شرایطی هزینه‌های تولید فرآورده‌ها راکاهش دهد و موجب صرفه‌جوئی در مصرف آب آبیاری گردیده و در مجموع منتج به سود بیشتری شود.
مولدان بخش کشاورزی در حال حاضر می‌توانند از جایگاه جدیدی به نام ”پایگاه اطلاعات هواشناسی“ که به‌طور اخص برای نیازهای کشاورزی طراحی و ابداع گردیده، کمک یابند. به‌عنوان مثال در ایالت آریزونا، این پایگاه اطلاعاتی تحت عنوان ”شبکه هواشناسی آریزونا“، ترکیبی از رایانه‌ها و تجهیزات پایش محیط می‌باشد که قادر است اطلاعات هواشناسی را در اختیار کاربر آن قرار دهد. در این ایستگاه داده‌های دما (هوا، خاک)، رطوبت نسبی، تشعشع خورشیدی، بارندگی و سرعت باد، اندازه‌‌گیری و ثبت می‌گردد.
رایانه‌های موجود نیز به‌طور منظم اطلاعات ارسالی از این ایستگاه را دریافت و ضمن پردازش و فرآوری داده‌ها نسبت به خلاصه کردن آنها اقدام می‌نمایند. از جمله اطلاعات قابل دسترسی در این شبکه هواشناسی می‌توان بهارقام روزانه و ساعتی پارامترهای مورد پایش، واحدهای حرارتی مورد نیاز برای پیش‌بینی وضعیت گیاهی، روند توسعه یا مراحل تکاملی آفات و برآورد تبخیر و تعرق گیاهی که برای برنامه‌ریزی آبیاری مورد نیاز است، اشاره نمود.

● کشاورزی دقیق:
این واژه که گاه تحت عنوان کشت و کار دقق نیز نامیده می‌شود، به معنی انتخاب خاک مناسب برای کشت، انتخاب نوع گیاه و مدیریت دام‌ها است (۱۱). به‌طوری‌که در شرایط متفاوت و موجود تطابق پذیر بوده و امکان انجام یا انتخاب آن در محدوده هر مزرعه اختصاصی نیز وجود داشته باشد.
امروزه، چهار نوع فن‌آوری پیشرفته کشاورزی دقیق را هدایت می‌نمایند که عبارتند از:
سنجنده‌های الکترونیکی ماشین‌های زمینی (که اغلب تحت عناوین پایشگرهای عملکرد یا ماشین‌های برداشت نامیده می‌شوند)، سیستم‌های اطلاعات جغرافیائی، سیستم‌های موقعیت‌یاب جغرافیائی و نرم‌افزارهای سیستم تصمیم‌گیری (تصمیم‌سازی) که برای تجزیه، تحلیل و برنامه‌ریزی به‌کار گرفته می‌شوند.
چنین ترکیبی با اجزاء فن‌آوری‌های گفته شده و با کاربرد رایانه و استعانت از ماهواره می‌تواند رهنمودهای لازم و یا ارزیابی مؤثر بودن عملکرد اقداماتی نظیر: غبار یا محلول پاشی برای کنترل آفات و بیماری‌های گیاهی، مدیریت آبیاری، کاربرد کودهای شیمیائی را به میزان مطلوب و مورد نظر، نحوه اثر بخش بودن کاربرد علف کش‌ها، کشت و کار دقیق و جایگزین مناسب بذور را در بستر کشت به انجام رساند.

● تلفیق پرورش آبزیان و سیستم‌های کشاورزی
افزایش هزینه‌های استحصال و کاربرد آب برای آبیاری در مناطق خشک از مواردی می‌باشد که در سطح جهانی متخصصین کشاورزی را به تفکر و تعمق واداشته است. برخی پژوهش‌گران بر این باورند که در مناطقی همچون آریزونا، سیستم‌های ذخیره، انتقال و توزیع آب (برای اهداف کشاورزی و آبیاری) از نظر فیزیکی مشابهت نسبی با حوضچه‌ها آبراهه‌های سنتی پرورش آبزیان (به‌خصوص ماهیان گرم‌آبزی) دارند.

در حال حاضر، برنامه‌های تحقیقاتی به‌منظور تلفیق پرورش ماهی در اراضی کشاورزی مبتنی بر آبیاری اصولی در جریان است تا بتوان موارد استفاده و کاربرد از آب را آن‌گونه توسعه داد که هزینه‌های انرژی مصرفی برای استحصال و یا پمپاژ آب را از طریق تولید (جانبی) فرآورده غذائی دیگری (ماهی) جبران نمود.

به‌عنوان مثال مدل‌های تحلیل حساسیت مربوط به حوضچه‌های پرورش ماهی که در آن برقراری جریان آب به روش‌های متعارف انجام می‌شود، نمایانگر آنست که در محدوده‌های هزینه‌ای ۱۰ تا ۲۰ دلار برای هر ۴/۱۲۳۳ متر مکعب آب (برابر با یک آکر ـ فوت) شرایط برابری ”مخارج با منافع“ حاصل می‌گردد و این در شرایطی است که هزینه‌های تأمین آب برای مزارع در ایالت آریزونا از رقم ذکر شده بیشتر می‌باشد.

بنابراین هرگاه ”آب مورد نیاز برای پرورش ماهیان گرم آبزی“ به‌دلیل آنکه حقابه مربوط به آبیاری زراعت در مزرعه و آب بهای آن مورد احتساب قرار گرفته است، مجانی تلقی گردد، بنابراین بازگشت سهمی از هزینه (مخارج) مترتبه می‌تواند نوید بخش باشد.

کاربرد سیستم آبرسانی (آبیاری) موجود، از جمله کانال‌ها و به‌طور ترجیحی هرگاه عملیات آبیاری همزمان با نیازهای پرورش آبزیان نباشد، شرایط را حاصل می‌نماید. زیرا همان‌گونه که مشخص است، سیستم کانال‌ها و یا حوضچه‌های ذخیره آبی که قبلاً ساخته شده‌اند، مورد استفاده قرار گرفته و هزینه‌های سرمایه‌ای و اولیه احداث این قبیل سازه‌ها را که پیش نیاز برنامه‌های پرورش آبزیان است، به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش خواهد داد.
لیکن به هر حال، پرورش آبزیان (به‌خصوص ماهی) برخلاف عملیات آبیاری مزارع، نیازمند به پایش لحظه‌ای دارد، به‌خصوص هرگاه این اقدام در کانال‌های کم عرض و جویچه‌های آبیاری و یا آبرسانی به انجام رسد، که در این شرایط برقراری جریان کمی از آب با کیفیت مناسب و به‌طور مداوم بایستی در آبراهه‌ها وجود داشته باشد. زیرا به‌عنوان مثال قطع ورود و عدم جریان آب ممکن است باعث تلف شدن بچه ماهی‌های پرورشی گردد. برای رفع یا تعدیل این مشکل، بایستی عملیات آبیاری را متوازن نمود و یا نسبت به احداث (ساخت) تجهیزات نگهداری و پرورش ماهی در مجاورت محدوده مورد نظراقدام شود.

به‌نحوی که ابتدا آب تخصیصی برای عملیات آبیاری را به حوضچه یا آبراهه‌های پرورش ماهی منحرف و سپس آن را برای آبیاری مزارع دوباره به طریق ثقلی و یا پمپاژ محل مورد نظر در مزرعه هدایت نمود.
تلفیق پرورش آبزیان با آبیاری نه تنها موجب بهره‌مندی مؤثر از هر واحد آب مصرفی است، که در شرایط بهره‌برداری از اراضی در مناطق خشک برای تولید مواد غذائی و فرآورده‌های خام صنعتی بسیار ضروری می‌باشد، بلکه به‌دلیل افزایش قیمت آب استحصالی، این قبیل اقدامات می‌تواند متضمن سودآوری بیشتری گردد.

● کاربرد فاضلاب‌های تصفیه شده برای آبیاری
در مناطق خشک و نیمه خشک که کمبود منابع آبی از عوامل مهم محدود کننده توسعه کشاورزی پایدار می‌باشد، کاربرد فاضلاب‌های تصفیه شده به‌طوری قابل ملاحظه روبه افزایش است تا بخشی از کمبود آب مورد نیاز را تأمین نماید. (۶) این مهم در شرایطی است که مخارج استحصال و انتقال آب مناسب برای امور آبیاری در حال افزایش می‌باشد.

از آنجا که متقاضیان محدودی برای دریافت و مصرف این قبیل آبها وجود دارد، فعلاً رقابت قابل ملاحظه‌ای در این زمینه به چشم نمی‌خورد.

لیکن پیش‌بینی می‌شود، در آینده‌ای نزدیک، کاربرد این قبیل آب‌ها برای مصارف آبیاری فضاهای سبز، زمین‌های ورزشی و یا گیاهانی که به‌طور مستقیم مورد مصرف خوراکی قرار نمی‌گیرند، افزایش یابد. (۶) از مزیت‌های قابل توجه کاربرد فاضلاب‌های تصفیه شده برای درختستان‌ها و پارک‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ـ چمن‌های علوفه‌ای، گیاهانی پر مصرف از نظر نیاز آبی می‌باشند. همچنین به‌دلیل همیشه سبز بودننیاز به مقادیر زیادی مواد غذائی دارند.
بدین دلیل کاربرد فاضلاب‌های تصفیه شده که سرشار از مواد غذائی مورد نیاز گیاهان می‌باشند به‌وسیله گیاهان جذب و مصرف گردیده و بدین ترتیب خطرات ناشی از نفوذ و آلایندگی آب‌های زیرزمینی در این مناطق می‌تواند متصور نباشد (۳).

ـ به‌دلیل آنکه فاضلاب به‌طور مستمر تولید می‌گردد، موارد کاربرد آن نیز بایستی به‌طور دائمی باشد. به‌عنوان مثال علف چمنی، نوعی گیاه چند ساله است که دارای دوره‌های قطع مصرف آب از جمله موارد کشت، بذردهی، برداشت ـ که در کلیه این ادوار عملیات آبیاری بایستی متوقف شود و در مجموع این اوقات، زمانی قابل ملاحظه است که گیاه چمن علفی وجود نداشته باشد.

ـ از آنجا که زمین‌های ورزشی و پارک‌ها در حواشی شهرها می‌باشند، مخارج انتقال فاضلاب‌های تصفیه شده برای آبیاری آنها چندان قابل ملاحظه نیست.

ـ مسائل مربوط به بهداشت محیط زیست و حفظ سلامت انسان به هنگام کاربرد پساب‌های تصفیه شده برای اراضی چمنی و پارک‌ها به مراتب کمتر از شرایطی استکه درآن این قبیل آب‌ها برای آبیاری گیاهان خوراکی مصرف می‌شوند.
ـ مسائلی که ممکن است در مورد کاربرد آب‌های تصفیه شده (فاضلاب‌ها) بر روی خاک‌ها ایجاد گردد، به‌خصوص از دیدگاه اثرات اجتماعی و اقتصادی در شرایط کاربرد این قبیل آب‌ها برای آبیاری اراضی ورزشی و پارک‌ها کمتر از آن است، که کاربرد چنین آب‌هائی به منظور آبیاری محصولات کشاورزی به‌طور مستقیم موردمصرف قرار گیرند.

● ایجاد درختستان مقاوم به خشکی
واژهزیر سکیپ یا مقاوم به خشکی ”از عبارت یونانی“، ”زیروس“ به معنی خشکی اشتقاق یافته است.

این قبیل گیاهان در مقایسه با انواعی که به‌صورت سنتی کشت می‌گردند ”مثل چمن علوفه‌ای“، نیاز آبی کمتری دارند. (۴) بنابراین روش ابتکاری را می‌توان برای منظرسازی و در ارتباط با راندمان کاربرد آب و انرژی تعریف کرد که بر پایه هفت شرط اصولی علم باغبانی می‌باشند که آنها را به شرح زیر می‌توان فهرست نمود:

▪ طراحی و کشت مناسب
▪ انتخاب خاک مناسب به‌عنوان رویشگاه گیاه
▪ کاربرد مواد بهساز برای افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک
▪ کاربرد روش آبیاری با راندمان مطلوب
▪ کاربرد مالچ (گیاهی و یا مصنوعی) برای کاهش میزان تبخیر و جلوگیری از هدر رفت رطوبت از سطح خاک
▪ کشت مختلط گیاهان با نیاز آبی کم در ترکیب با طرح منظرسازی
▪ نگهداری مناسب از گیاهان و استفاده از سیستم آبیاری بهینه برای گیاهان.

ـ تذکر:
به‌عنوان نمونه طبق اطلاعات موجود، فقط در ایالت آریزونا، بیش از ۴۰۰ گونه گیاهی وجود دارد که شرایط مقاومت به خشکی را دارا می‌باشند.

منظرسازی یا ایجاد محوطه سبز با استفاده از درختان و گیاهان مناسب می‌تواند مخارج سرمایشی سالیانه ساختمان‌های مسکونی را کاهش دهد. طرح کشت حفاظت انرژی، مشتمل بر درختان پر شاخه و گسترده‌ای می‌باشد که نقش سایه انداز دیوارها و سقف ساختمان‌ها را برای جلوگیری از تابش مستقیم نور خورشید در تابستان داشته، لیکن امکان بهره‌مندی از نور خورشید را در زمستان از جهت شمالی ساختمان فراهم می‌آورد.
در اوقات عصر درختان پایه کوتاه باعث جلوگیری از تابش نور خورشید می‌گردند. اکثر این قبیل درختان که به‌منظور طرح کشت حفاظت انرژی انتخاب می‌شوند از انواع درختان یا درختچه‌های همیشه سبز می‌باشند. پژوهش‌ها نشان می‌دهد که پوشش گیاهی در شهرها موجب کاهش پایدار هزینه‌های مصرفی انرژی در واحدهای تجاری و مسکونی گردیده و به زیبائی گستره شهر می‌افزاید.

۱) گیاهان جایگزین برای مناطق خشک
در حال حاضر توجه بسیار زیادی به انتخاب گیاهان، جایگزین برای مناطق خشک و نیمه خشک برای کاربردهای گوناگون از جمله: منظرسازی (ایجاد درختستان یا بوته‌زار)، تولید فرآورده‌‌های غذائی و یا استفاده از گیاهانی که توانمندی تولید مواد داروئی، شیمیائی، الیاف و یا روغن گیاهی را داشته باشند، شده است.

۲) گیاهان شورپسند
چنانچه امکان تبدیل مناطق خشک به اراضی مولد فراهم می‌گردید، شرایط تأمین مواد غذائی و تغذیه میلیون‌ەا انسان نیز امکان پذیر می‌شد. هرچند اقدامات لازم جهت تأین مواد غذائی برای آینده از طریق بالابردن راندمان‌های آبیاری و بهینه نمودن سیستم‌های کشت و کار در جریان م‌باشد، لیکن این واقعیت همیشه باقی است که حدود ۹۸ درصد آب‌های موجود در سطح کره زمین به‌صورت دریا و یا یخچال‌های طبیعی می‌باشند. در حال حاضر بیش از ۳۲۲۰۰ کیلومتر مناطق خشک و بیابانی ساحلی خالی از سکنه است. لیکن چنانچه اقداماتی برای تبدیل این نواحی به مناطق مولد اعمال گردد، اغلب این مناطق مکان‌هائی مناسب و دلپذیر برای اقامت می‌باشند.

یک جایگزین برای تولید مواد غذائی در اراضی ساحلی مناطق خشک، انتخاب و کشت آن از قبیل گیاهانی استکه امکان رشد آنها در خاک‌های شور (و یا شور و سدیمی) وجود داشته باشد و برای عملیات آبیاری این قبیل گیاهان بتوان از آب‌های نامتعارف (از نظر شوری) و یا آب دریا به‌صورت مستقیم استفاده نمود (۷). بدین ترتیب، چنین گیاهانی را می‌توان هالوفیت یا شورپسند محسوب نمود. تحقیقات نشان می‌دهد که برخی از گیاهان همچون ”آتریپلکس“ از نظر تولید محصول (علوفه) و میزان پروتئین با گیاه یونجه تقریباً برابری نمی‌نماید.

املاح اضافی که جذب گیاه گردیده است را می‌توان پس از برداشت، آبشوئی نمود. آزمایش‌های مقدماتی درباره مصرف این گیاه برای تعلیف دام‌‌ها، نشان می‌دهد که املاح جایگزینی آن در جیره غذائی برخی دام‌ها درآینده امید بخش است. سایر گیاهان از جمله گونه‌ای ”سالیکورنیا“ (۱۱) از نظر تولید دانه که محتوی مقادیر قابل ملاحظه‌ای روغن خوراکی و پروتئین می‌باشد، در مراحل بررسی و نتیجه‌گیری می‌باشد.

آزمایش‌های متعدد و متراکمی در جریان است تا بتوان از آب دریاهائی که آبزیان در آن زیست می‌نمایند را به‌دلیل غنی بودن آب آنها از ازت برای آبیاری گیاهان شور پسند به مصرف رسانید. مقادیر رشد بسیار قابل ملاحظه در آزمایش‌هائی که در آنها از چنین آب‌های محتوی ازت زیاد، برای عملیات آبیاری گیاهان شورپسند به‌کار رفته، گزارش گردیده است. این قبیل گیاهان هالوفیت ممکن است در آینده منابع غذائی قابل ملاحظه‌ای برای تغذیه انسان و دام‌ها محسوب گردند.

۳) گیاهان داروئی
اغلب نسخه‌های داریوئی تجویز به‌وسیله پزشکان و یا داروهای موجود بروی پیشخوان داروخانه‌ها دارای بنیان گیاهی (مستقیم یا فرآوری شده) می‌باشند. اکثر ترکیبات مصنوعی که امروزهدر دسترس هستند، مقدمتاً از گیاهان بومی مناطق و جنگل‌های نواحی حاره‌ای منشاء، یافته‌اند که منبع تأمین آب برای رشد و نمو آنها را بارندگی تشکیل می‌دهد و اقلام معرفی شده گیاهان داروئی که رشگاه آنها مناطق خشک باشد، بسیار اندک هستند.
گیاهان مناطق خشک و بیابانی به‌دلیل آنکه از نظر محیطی تحت تنش می‌باشند، نوعی مواد شیمیائی تولید می‌نمایند که آنها را در مقابل جانوران، میکروب‌ها و حتی گیاهان بومی مناطق خشک دارای پادزهرهای متوقف کننده فعالیت‌های ویروسی از جمله عامل انتقال و اشاعه بیماری ایدز (Aids) می‌باشند.

۴) سایر گیاهان جایگزین
برخی گیاهان جایگزین قبلاً مورد توجه قرار گرفته و پژوهش‌های عملی و کاربردی در مورد آنها به‌انجام رسیده است که از آن جمله جوجویا (هوهوبا) و گوایل (Guayule) را می‌توان نام برد. گیاهان دیگری که محتوی ترکیبات شیمیائی خاص می‌باشند. مانند چیا (Chia)، گوار (Guar) و تاروید (Tarweed) نیز مورد توجه هستند. گیاهی به‌نام هسی پارالوئی (Hesparalaoe) نوعی گیاه لیفی است که احتمال تولید کاغذ با کیفیت بسیار مطلوب از آن وجود دارد. گیاهان دیگری از جمله لس کوالا (Lesqerella) و ورونیا (Veronia)، از نظر امکان استحصال بعضی انواع روغن بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند.

با توجه به اطلاع رسانی‌های مکرر در خصوص فراهم آمدن ”تنوع زیستی“، انجام تحقیقات لازمه بروی گیاهان جایگزین بایستی بیشتر مورد توجه قرار گیرد. بنیان تولید گیاهان نوین در کشاورزی از طریق انواع مناسب و مطلوب ”جایگزین“ موجب پیدایش و توسعه نوعی کشاورزی صنعتی نوین خواهد شد که بدین ترتیب سیستم‌های زراعی جدید، جایگزین سیستم‌های غیر نوبتی که در آنها تقاضای زیاد برای منابع آبی و نهادهای کشاورزی وجود داشت، تغییر خواهد یافت.

● فن‌آوری زیستی (بیوتکنولوژی)
انسان، در عصر کنونی باید از فن آوری‌های پیشرفته موجود، استفاده علمی و منطقی بنمایند. برنامه‌های جایگزین و گزینه‌های ممکن برای تهیه مواد غذائی و فرآورده‌های خام صنعتی که رافع نیازهای آینده است، از هم اکنون تدارک دیده شده و به مرحله عمل درآید. زیرا کاربرد روش‌های نوین، بیشتر مرتبط با اقدامات حفاظتی از منابع خاک، آب و جلوگیری از تخریب و انحطاط چنین منابع تولیدی است.

در دهه ۱۹۶۰، وضعیت مواد غذائی برای برخی کشورها از جمله در قاره آسیا، بسیار نگران کننده تصور می‌شد. به‌طوری‌که بعضی متخصصین بروز پدیده ”قحطی“ را قریب الوقوع می‌دانستند. لیکن هم زمان با این نگرانی بزرگ، افزایش عملکرد محصولات کشاورزی در واحد سطح که از طریق معرفی ارقام پر محصول برنج، گندم، توسعه شبکه‌ەای آبیاری و کاربرد کودهای معدنی به انجام رسید، از بروز پدیده کمبود مواد غذائی و قحطی، جلوگیری به‌عمل آورد، به‌طوری که در حال حاضر از طریق افزایش عملکرد همه روزه ۷۰۰ میلیون نفر تغذیه می‌شوند. این واقعه یا حادثه تحت عنوان ”انقلاب سبز“ نام‌گذاری شد.

هرچند میانگین عملکرد فرآورده‌های کشاورزی به‌دلیل کاربرد فن‌آوری‌هیا معرفی شده، که به‌وسیله کشاورزان اعمال می‌گردد، کم و بیش رو به افزایش است، لیکن تحول ایجاد شده به‌وسیله انقلاب سبز روند مورد انتظار را از دست داده و پیشرفت آن آهسته گردیده است. این واقعیت غیر قابل انکار وجود دارد که انسان طی یک قرن گذشته توانسته است عملکرد محصولات را چهار برابر نماید. لیکن این دستاورد، ”گام نخست“ می‌باشد. زیرا افزایش قابل ملاحظه جمعیت جهان به‌خصوص در کشورهای در حال پیشرفت اقدامات خاصی را برای مقابله با کمبود موادغذائی در شرایط فعلی و آینده الزامی نموده است.

اروزه، با کاربرد روش‌های پیشرفته فن‌آوری‌های زیستی (بیوتکنولوژیک)، انسان قادر است تحولات پیشرفته و شگفت‌آنگیزی را در صنایع غذائی ایجاد نماید که این تحول می‌تواند ”انقلاب“ دیگری به‌شمار آید. اعتقاد برخی صاحب‌نظران بر آنست که این پدیده نوعی ”انقلاب آرام“ است.

زیرا، دستاوردهای آن در ابتدا ممکن است ”بسیار چشمگیر“ نباشد. لیکن در نهایت، فن‌آوری زیستی به احتمال قوی می‌تواند اثراتی به مراتب بیشتر از ”انقلاب سبز“ در برداشته باشد. زیرا این فن‌آوری نوعی فرایند تجمعی (تکاملی) است و تأثیرات آن کوتاه مدت (از نظر افزایش عملکرد و تولیدات گیاهی) نمی‌باشد.

در آینده، به‌عنوان مثال علم مهندسی ژنتیک قادر خواهد بود که فرصتی مناسب برا یانتقال ژن‌های هورمونی رشد را در گونه‌های ماهیان به نحوی فراهم آورد که میزان رشد آنها در مقایسه با شرایط متعارف (عادی) حتی بیش از چهار برابر گردد. همژنین تصور مکن بر آن است که بتوان نوعی ژن را از جانوران به گیاهان منتقل نمود تا آنها را در مقابل آفات و بیماری‌های گیاهی مقاوم و پایدار نمود. علاوه بر آن نیز ممکن است نوعی میکروارگانیسم را طراحی نمود که لکه‌های نفتی را در سطوح آبی هضم، جذب و پاکسازی نماید.

● نتیجه‌گیری
با فراهم آمدن امکانات علمی تهیه نقشه‌های ژنوم (۱۲) جانوران و گیاهان انسان ممکن است در آینده‌ای نزدیک قادر به دستکاری ویژگی‌های ژن‌ها گردد. امید می‌رود که به‌زودی بتوان مناطق خشک و بیابانی ساحلی (آبی) جهان را با استفاده از گیاهان مقاوم به شوری و با استفاده از آب دریا به‌عنوان منبع آبیاری به مناطق سرسبز و مولد کشاورزی تبدیل کرد.

همچنین ممکن است در آینده، امکان کشت و کار در ۴۰۵ میلیون هکتار اراضی که سفره‌های آب زیرزمینی آنها شور است، فراهم گردیده و ۷/۵ میلیون هکتار اراضی متأثر از انباشته شدن املاح که همه ساله ازچرخه تولیدات کشاورزی خارج می‌شده‌اند را مورد بهره‌برداری و استفاده‌های گوناگون کشاورزی قرار داد.

همچنین با یاری جستن از دانش اصلاح نباتات و ژنتیک گیاهی، از طریق کاربرد ابزارهای جدید فن‌آوری زیستی، فرصت‌های تولید فرآورده‌های غذائی جدید پدیدار گردیده تا بتوان با استفاده از این دستاوردهای علمی، امکان توسعه کشاورزی پایدار در مناطق نیمه خشک جهان امکان‌پذیر گردیده و با صرف مخارج کمتر و کاربرد مواد شیمیائی به میزان حداقل نسبت به تولید فراورده‌های غذائی و مواد خام صنعتی اقدام نمود.

علاوه بر آن، دیدگاه هدفمند بر آن است که با استفاده از فن‌آوری‌های نوین بتوان از ظرفیت تولید اراضی کشاورزی (که در حال حاضر در حد مطلوبی نمی‌باشد) حداکثر بهره‌برداری را به‌عمل آورد، و این نقیصه را با شتاب لازم بر طرف نمود.

پیشرفت شگفت‌انگیز تکنولوژی، توجه به موارد تحقیقاتی، تفکرات متمرکز و پیشرفته، برقراری امنیت غذائی و ارتقاء استاندارد سطح زندگی ساکنین کشورها را تسهیل نموده و امید می‌رود که زمینه‌های زندگی مسالمت‌آمیز اقوام و نژادهای مختلف را در اقصی نقاط جهان فراهم آورد. وظیفه همگان است که زمینه‌های پژوهش‌های کاربردی از این قبیل ”نوآوری‌ها“ را فراهم آورده، در مورد ترویج اصول و مبانی حاصله اقدام نمایند.

پیش نیاز زندگی با نشاط و صلح جهانی در سده کنونی در گرو امعان نظر خاص به بخشی از موارد گفته شده است.
مهدی همائی
(دانشیار گروه خاک‌شناسی دانشگاه تربیت مدرس)
ابراهیم پذیرا
(استاد پژوهش سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، وزارت جهاد کشاورزی)

هوش در گیاهان

هوش در گیاهان
یکی از تفاوت‌‌های آشکار بین ما جانوران و خویشاوندان سبز رنگ دورمان، یعنی گیاهان، میزان جنبش و جابه‌جایی ماست. ما پذیرفته‌ایم که هوش را از روی کارها بسنجیم، زیرا کارهایی که انجام می‌دهیم نشان می‌دهند که در مغز ما چه می‌گذرد. بنابراین، چون گیاهان خاموش و بی ‌جنبش به چشم می‌آیند و در یک جا ریشه دوانده‌‌اند، زیاد تیز هوش و زرنگ به نظر نمی‌رسند. اما گیاهان نیز جنبش دارند و به برانگیزاننده‌های پیرامون خود پاسخ می دهند.
گیاهان با حساسیت چشمگیری دست کم 15 متغیر محیطی گوناگون را پیوسته بررسی می‌کنند. آن‌ها می‌توانند این پیام های ورودی را پردازش کنند و با کمک دسته‌ای از مولکول‌ها و راه‌های پیام ‌رسانی، خود را برای پاسخ درست آماده سازند. بنابراین، توان محاسبه‌ گری گیاهان بی‌مغز شاید به اندازه‌ی بسیاری از جانوران با مغزی باشد که می‌شناسسیم.
ساقه‌ی در حال رشد می‌تواند با کمک پرتوهای قرمز دور(مادن قرمز)، نزدیک‌ترین همسایه‌های رقیب خود را حس کند و پیامد کارهای‌ آن‌ها را پیش‌بینی کند و اگر لازم باشد، به شیوه‌ای از رخ‌دادن آن پیامدها پیش‌گیری کند. برای مثال، هنگامی که همسایه‌های رقیب به نخل استیلت (Stilt) نزدیک می شوند همه‌ی گیاه به سادگی جابه‌جا می‌شود. ریزوم برخی گیاهان علفی با رشد کردن به سوی بخش بدون رقیب و یا سرشار از مواد غذایی، جای زندگی خود را بر می‌گزیند. سس که نوعی گیاه انگل است، طی یک یا دو ساعت پس از نخستین برخوردش با گیاه میزبان، توانایی بهره‌برداری از آن را می‌سنجد. خلاصه، گیاهان می‌توانند ببینند، بچشند، لمس کنند، بشنوند و ببویند.
در این مقاله که در دو بخش تنظیم شده است، با گوشه‌هایی از رفتارهای هوشمند گیاهان و سازوکار چگونگی رخ دادن آن‌ها آشنا می‌شویم.


دوری از سایه

ساقه‌ی در حال رشد می‌تواند با کمک نور قرمز دور، نزدیک‌ترین همسایه‌های رقیب خود را حس کند و پیامد کارهای‌ آن‌ها را پیش‌بینی کند و اگر نیاز باشد، به شیوه‌ای از رخ‌دادن آن پیامدها پیش‌گیری کند. این فرایندها را مولکول‌هایی به نام فیتوکروم میانجی‌‌گری می‌کنند. فیتوکروم‌ها، گیرنده‌ها و حسگرهای نور در گیاهان هستند.
هر فیتوکروم از یک بخش دریافت‌کننده‌ی نور و یک بخش دگرگون‌کنند‌ی پیام تشکیل شده است. بخش دریافت‌کننده‌ی نور ساختمان تتراپیرولی دارد و از راه اسید آمینه‌ی سیستئین به بخش دگرگون‌کننده‌ که گونه‌ای پروتئین است، پیوند می‌شود. فیتوکروم در پاسخ به طول موج‌های گوناگون نور، به شکل کارا و ناکارا درمی‌آید. شکل ناکارا (Pr) پس از جذب فوتون‌های قرمز به شکل کارا (Pfr) در می‌آید. Pfr که فوتون‌های قرمز دور (مادون قرمز) را بهتر دریافت می‌کند، در پاسخ به این طول موج‌ها به Pr دگرگونه می‌شود.

ساز و کار فیتوکروم
در نور خورشید، نسبت نور قرمز به قرمز دور نزدیک 2/1 است. اما در یک جامعه‌‌ی گیاهی این اندازه کاهش می‌یابد، زیرا رنگیزه‌های فتوسنتزی، از جمله کلروفیل، نور قرمز را جذب می‌کنند. تغییر در نسبت نور قرمز به مادون قرمز شاخص قابل اطمینانی برای ارزیابی نزدیکی گیاهان رقیب است. در جامعه‌های فشرده پرتوهای قرمز دوری که از برگ‌های گیاهان بازتاب می‌یابند یا پراکنده می‌شوند، پیام روشن و منحصر به فردی است که از نزدیکی رقیبان آگاهی می‌دهد. پس از درک نسبت پا یینی از نور قرمز به قرمز دور، گیاهی که از سایه دوری می‌گزنید (گیاه آ فتاب پسند) بر رشد طولی خود می‌افزاید و اگر ترفنندهایش کارگر افتند، جنبه‌های دیگر پاسخ دوری از سایه باعث شتاب گرفتن گلدهی و تولید پیش از زمان دانه می‌شوند تا بخت ماندگاری افزایش یابد.
دانشمندان در آزمایشی گروهی از گیاهان را زیر فیلتری پرورش دادند که نسبت نور قرمز به قرمز دور را کاهش می‌داد و بنابراین، پاسخ دوری از سایه را بر می ‌انگیخت. این گیاهان نسبت به گیاهانی که زیر نور کامل خورشید می‌روییدند، رشد طولی بیش‌تری پیدا کردند. البته، اندازه‌ی رشد طولی به اندازه‌ی آفتاب‌پسندی گیاه ارتباط دارد. گیاهان صحرایی نسبت به گیاهانی که به طور معمول در سایه‌ی درختان چنگل می‌رونید، رشد طولی بیش‌تری پیدا کردند.
فیتوکروم‌ها اغلب فعالیت پروتئین‌کنیازی را از خو د نشان می‌دهند. این مولکول‌ها با پیوند زدن گروه‌های فسفات به پروتئین ها، فعالیت آن‌ها را تغییر می‌دهند. بر این اساس، آن‌ها با تغییر فعالیت پروتئین‌هایی که در تنظیم ژن‌ها دخالت دارند، بر فعالیت آن‌ها تاثیر می‌گذارند. ژن‌های زیادی در گیاهان شناخته شده‌اند که از راه فیتوکروم در پاسخ به نور تنظیم می‌شوند. البته، فیتوکروم‌ها بخشی از پاسخ‌های زیستی را از راه تغییرهایی در تعادل یون‌ها در سلول پدید می‌آورند. به هر حال، تکامل فیتوکروم‌ها توان درک نسبت نور قرمز به قرمز دور، در نهاندانگان رشد چشمگیری پیدا کرده است. سرخس‌ها و خزنده‌ها به طور معمول با واکنش‌های بردباری به سایه، به انبوهی جامعه گیاهی پاسخ می‌دهند. بازدانگان تا اندازه‌ای واکنش‌های دوری از سایه را نشان می‌دهند. شاید تکامل توان شناسایی پیام‌های نوری که از گیاهان پیرامون بازتاب می‌یابد، برای پیشرفت نهاندانگان تا وضعیت کنونی که در فرمانروی گیاهان حرف اول را میزنند، سرنو شت‌ساز بوده است. اگر فیتوکروم ها نبودند هنوز هم گیاهان دوران کربونیفر ما را در بر گرفته بودند.
فیتوکروم‌ها در آغاز در نیاکان پروکاریوتی گیاهان امروزی به وجود آمدند. به نظر می‌رسد در آن‌ها به صورت حسگرهای نور کار می‌کردند. شاید توانایی بی‌نظیر فیتوکروم ‌ها در دگرگونه شدن به شکل‌های کارا و ناکارا در پاسخ به کیفیت نور، در پروکاریوت‌های آغازین اهمیت کارکردی زیادی نداشته است، اما این ویژگی طی تکامل گیاهان خشکی، گزینش و اصلاح شده و به صورت حسگر پیچیده‌ای در آمده است که اهمیت آن با اهمیت بینایی در جانوران برابری می کند. به عبارت دیگر، شاید بتوان فیتوکروم‌ها را چشم‌های گیاهان به شمار آورد.

فرار از سایه

گیاهان برای دوری از چتر سایه‌انداز همسایگان خود، می‌توانند به کارهای چشم‌گیرتری دست بزنند. برای مثال، نخل استیلت (Socratea exorthiza) ساقه‌ای دارد که مانند شخصی که عصا زیر بغل دارد، بر ریشه‌های عصا مانند گیاه تکیه دارد و اغلب نیز به طور مستقیم با زمین تماس ندارد. نام معمولی این گیاه نیز به همین ویژگی اشاره دارد. (واژه استیلت به معنای پایه و تکیه گاه است.) از این رو، این گیاه استوایی را می‌توان نخل پایه‌دار نامید. هنگامی که همسایگان نخل پایه‌دار بر میزان نور دریافتی گیاه تاثیر می‌گذارند یا به منبع غذایی آن دست ‌درازی می‌کنند، نخل فرار را برقرار تریجح می‌دهد و همه‌ی گیاه به جایی جابه‌جا می شود که بسیار آفتابی است. برای این جابه جایی ریشه های تکیه گاهی جدید به سوی جای آفتابی رشد می‌کنند و ریشه‌های طرف سایه‌انداز شده,،آرام‌آرام می‌میرند. در این رفتار گیاه، به خوبی هدف‌دار کار کردن را می‌بینیم.

در جست و جوی غذا
گیاهان در جست و جوی مواد غذایی می توانند خاک پیرامون خود را ارزیابی کنند و به جاهایی سر بکشند که بهترین چیزها در آن جا یافت می‌شوند. دانشمندان به تازگی برای گیاهان آزمون‌های هوشی را سامان داده‌اند که به کمک آن‌ها می‌توان دریافت گیاهان در کندوکاو پرامون‌شان تا چه اندازه‌ای خردمندانه کار می‌کنند. آنان با کاشتن گیاهان در خاک ناهمگون، یعنی خاکی که قطعه‌های آن از نظر کیفیت مواد غذایی با هم تفاوت دارند، هوش گیاهان را می‌سنجد.
پیچک باغی (Glechoma hederace) توجه گیاه‌شناسان را به خود جلب کرده است. این گیاه همان طور که روی زمین می خزد، در دو بعد رشد می کند. هر جا که مناسب باشد، از ساقه زیر زمینی آن ریشه‌هایی به سوی زمین و ساقه‌هایی به سوی بالا پدید می‌آیند. وقتی گیاه در خاک مرغوبی قرار گیرد، انشعاب و شاخ و برگ بیش‌تری تولید می کند. هم‌چنین، توده‌هایی از ریشه پدید می‌آورد تا با سرعت بیش‌تری از خاک قطعه‌ای که در آن می‌روید، بهره برداری کند. اما هنگامی که این گیاه خزنده در قطعه‌ی فقیرتری قرار می‌گیرد، با سرعت بیش‌تری گسترش خود را به بیرون از آن قطعه‌، پیش می‌برد تا به هر گونه‌ای از آن ‌جا فرار کند. در این حالت، ساقه‌ی زیر زمینی گیاه نازک‌تر است و انعشاب کم‌تری دارد.
این تغییر در الگوی رشد باعث می شود، ساقه‌های هوایی جدید دورتر از گیاه والد شکل گیرند و در محیط تازه‌ای به جست و جوی مواد غذایی بپردازند. البته، میزان رشد فقط با کیفیت مطلق یک قطعه ارتباط ندارد، بلکه میزان مرغوبیت آن در مقایسه با قطعه‌های پیراون نیز برای گیاه مهم است. در واقع، گیاه قطعه‌ای را به عنوان قطعه‌ی مرغوب شناسایی می‌کند که دست کم دو برابر سرشار تر از قطعه‌های پیرامون باشد. اما پیش از این پاسخ‌های هوشمندانه، گیاه باید بتواند کیفیت قطعه‌ای را که در آن می‌روید بسنجد.

دو پژوهشگر انگلیسی ژنی را در گیاه رشادی (Arabidopsis) کشف کرده‌اند که به ریشه‌ها این توانایی را می‌دهند که برای پیدا کردن قطعه‌های سرشار از نیترات و نمک‌های آمونیوم، خاک را بچشد. فراورده‌ی این ژن به ریشه‌ها امکان می‌دهد به جای جست و جوی تصادفی و پر هزینه، به سوی مواد غذایی رشد کنند. این دو پژوهشگر برای شناسایی ژن‌هایی که ممکن است در این کار دخالت داشته باشند، جهش یافته‌های گوناگونی از رشادی را پرورش دادند تا سرانجام جهش یافته‌ای را پیدا کردند که نمی‌توانست با توسعه‌ی ریشه‌های جانبی از ریشه‌های اصلی، به جست و جوی نیترات بپردازد. به این ترتیب آنان ژنی را کشف کردند که برای شناسایی نیترات ضروری است.

چشایی در گیاهان
ریشه‌های گیاهان می‌توانند رفتارهای هوشمندانه‌تری نیز از خود بروز دهند. در دانشگاه تگزاس، استنلی روکس و کولین توماس آنزیمی به نام آپیراز را بر سطح ریشه‌ها کشف کردند که به آن‌ها توانایی می‌دهد در جست و جوی ATP تولید شده از سوی میکروب‌های خاک، قطعه‌های گوناگون خاک را مزه مزه کنند. آپیراز به صورت پروتئینی متصل به غشا تولید می‌شود که بخش دارای فعالیت کاتالیزوری آن به سوی بیرون سلول است. این آنزیم با فعالیت آبکافتی خود فسفات گاما و بتا را از مولکلول ATP یا ADP جدا می کند. گیاهان به کمک این آنزیم بخشی از فسفات معدنی لازم برای رشد خود را به دست می‌آورند. این دو پژوهشگر در آزمایشی نشان دادند، گیاهان تراژنی که مقدار زیادی آپیراز تولید می‌کردند، نسبت به گیاهان دیگر، رشد بیش تری داشتند.

مکنده‌های گیاه سس (Cuscuta) نیز برای غارت بهترین گیاه میزبان از حس چشایی بهره می‌گیرند. این گیاه که توان فتوسنتز کردن ندارد، به گرد ساقه‌های میزبان می پیچد و برای به دست آوردن مواد غذایی و آب، ساختارهای مکنده خود را درون آن‌ها فرو می‌کند. هوش این انگل گیاهی در ارزیابی مقدار انرژی که می‌توان از میزبان به دست آورد و مقدار انرژی که برای بهره برداری از آن باید صرف شود، به کمک گیاه می‌آید.

از لحظه برخورد انگل با گیاه میزبان تا آغاز گرد آوری مواد غذایی از آن، نزدیک 4 روز است. این زمان برای ارزیابی میزان پرباری میزبان و تصمیم گیری برای تولید پیچ‌ های کم تر یا بیش تر به دور آن، کافی است. پیچ‌های بیش‌تر به تولید مکنده‌های بیش‌تر و در نتیجه بهره برداری بیش تر از میزبان می‌انجامند. اما اگر میزبان پربار نباشد تولید پیچ‌های بیش‌تر نوعی هدر دادن انرژی به شمار می ‌آید.
در دهه 1990 کولین کلی نشان داد راهبردهایی که گیاه سس برای جست و جوی بهترین میزبان به کار می‌گیرد، با مدل‌های ریاضی که برای توضیح جنبه‌های اقتصادی جست و جوی غذا در جانوران ابداع شده بودند، هماهنگی دارند. بنابراین، سس ممکن است زرنگ‌ترین شکارچی پیرامون ما نباشد، اما در جست و جوی شکار به خوبی جانورانی که می شناسیم، کار می کند.

لامسه در گیاهان
گیاهان گوشتخوار از جمله گیاه دیونه (Dionea muscipula) با سرعت شگفت‌آوری به برخورد حشره‌ها با کرک‌های حساس روی برگ‌هایشان پاسخ می‌دهند. با واکنش گل قهر (Mimosa pudica) به کوچک‌ترین برخورد آشنا هستید. اما این گیاهان، تنها گیاهانی نیستند که می‌توانند برخورد را درک کنند. آن‌ها نسبت به دیگر گیاهان، فقط لامسه نیرومند‌تری دارند.


گیاهان معمولی برای پاسخ دادن به کشیدهای باد به لامسه نیاز دارند. باد می‌تواند بر میزان شاخ و برگ در گیاهان اثر منفی داشته باشد. از این رو، گیاهان می‌کوشند با تقویت بافت‌های بخش‌هایی که به نوسان در می‌آیند، در برابر باد پایداری کنند. البته، هزینه کردن انرژی برای بافت‌ها ممکن است کشاورزان را نگران کند. در یک آزمایش مشاهده شد وقتی گیاه ذرت هر روز به مدت 30 ثانیه تکان داده شود، میزان محصول تا 30 الی 40 درصد کاهش می‌یابد.

پژوهشگران می‌خواهند بدانند چگونه پیام لمس، بافت‌های محکم‌تری تولید می‌کند. بیش‌تر پژوهش‌های کنونی روی کلسیم متمرکز شده است. هنگامی که گیاهان به سویی کشیده می‌شوند، یون‌های کلسسیم از واکوئل‌ها به درون سیتوزول جریان پیدا می‌کنند. بیرون رفتن این یون‌ها ، که تنها یک دهم ثانیه به درازا می کشد، به فعال شدن ژن‌هایی می‌انجامد که با تقویت دیواره‌ی سلول ارتباط دارند. تاکنون پنج ژن از این ژن‌های لامسه (TCH) شناسایی شده‌اند. یکی از این ژن ها، رمز ساختن پروتئین کالمودولین را در خود دارد که حسگر اصلی کلسیم در گیاهان و جانوران است. در سال 1995 جانت برام چهارمین ژن لامسه (TCH4) را کشف کرد که آنزیمی به نام زیلوگلوکان اندوترانس گیکوزیلاز را رمز می‌دهد. این آنزیم روی دیواره‌ی سلولی گیاهان اثر می‌گذارد و با تغییرهایی که در اجزای اصلی سازنده‌ی آن‌ها پدید می‌آورد، بر قدرت و استحکام آن‌ها می‌افزاید.

تولید گیاهان مقاوم به شوری

تولید گیاهان مقاوم به شوری

برنامه برای تولید گیاهان مقاوم به شوری

یک گروه از پژوهشگران آمریکایی پیش بینی میکنند بتوانند گیاهانی تولید کنند که در شرایط گلخانه ای و با آب دریا رشد میکنند.برای این هدف, شرکتی به نام فیوچراژن با کمک متخصصان سه موسسه پژوهشهای کشاورزی ایالات متحده تشکیل شده که در حال گردآوری اکتشافات ثبت شده مربوط به هدف یاد شده است.این پژوهشگران مدعی هستند که هدفشان توسعه ژنتیک "دوستدار محیط زیست" است که تا کنون منجر به تولید ارقام گوجه فرنگی و برنجی شده که در خاکهای خیلی شور رشد کرده و در دما و رطوبت پایین به خواب میروند.این گروه در حال حاضر مشغول جلب سرمایه برای ایجاد مزارع آزمایشی, و نیز کسب موافقت وزارت کشاورزی و شورای غذا و داروی ایالات متحده برای استفاده تجاری محصولات خود است.اما روی آوری اخیر آن ها به سرمایه گذاران بریتانیایی به جای آمریکایی, علیرغم تمایل کمتر انگلیسیها به این فناوری, احتمالا منجر به بالا گرفتن دوباره بحث در مورد بی خطر بودن این نوع کشت خواهد شد.گروه پژوهشگران که از سه دانشگاه پوردو, آریزونا, و ایلینوی هستند معتقدند که روشهای آنان به دلیل اینکه ژن جدیدی به ریخته ارثی گیاه اضافه نمیکند نگرانی هایی را که قبلا در مورد دستکاری ژنتیکی گیاهان وجود داشت ایجاد نمیکند.روش آنان بر پایه مطالعه و افزایش فراوانی ژن هایی است که گیاه به کمک آن خود را در برابر شرایط نامساعد محیطی حفظ میکند. به طور خاص ژنی موسوم به Sos1 شناسایی شده که به گیاه کمک میکند نمک اضافی را قبل از آسیب زدن به گیاه دفع کند و به این ترتیب بقای گیاه را در خاکهای شور آسان میکند."برونو روجیه رو" مدیر اجرایی فیوچراژن امیدوار است بتواند گیاهانی را تولید کند که بتوان آن ها را به جای آب شیرین با آب دریا آبیاری کرد.با وجود این هنوز این برنامه تردیدهایی را بر می انگیزد. "کارلو لیفرت" استاد کشاورزی ارگانیک دانشگاه نیوکاسل میگوید: "در حال حاضر مردم نسبت به پدیده دستکاری ژنتیکی به دیده شک نگاه میکنند و به این شرکتها اعتماد ندارند."تا زمانی که آزمایشها کامل نشده, نمیتوان از مشکلات عملی این برنامه سخن گفت. یکی از مشکلات عمده, عملکرد گیاه در خاکهای شور خواهد بود. در چنین خاکهایی, دفع نمک از ریشه به داخل خاک همراه با صرف مقدار زیادی انرژی خواهد بود.دکتر "ری بره سان" استاد دانشگاه پوردو از مخالفت مستمر بریتانیا و اروپا با دستکاری ژنتیکی گله مند است: "طرفداران محیط زیست نیت مثبتی دارند, اما دانش آنها محدود است. سطح علمی استدلال این گروه بسیار پایین است. هدف ما افزایش تولید در واحد سطح است, و این به معنی کاهش سطح زمین زیر کشت خواهد بود. همه متخصصان محیط زیست میدانند که اثر منفی کشاورزی سنتی بر زیست بومها از هر عامل دیگری بیشتر بوده."یک سوم زمینهای زراعی آبی جهان به دلیل شوری بالا غیر قابل استفاده اند. بعد از هر آبیاری, به ویژه در مناطق گرمسیر, آب تبخیر شده و نمک را در خاک بر جای میگذارد. یک راه حل این مشکل آبشویی این اراضی است, اما در جایی که منابع آب محدود است این کار عملی نیست.تخمین زده میشود در ایالات متحده سالانه 6میلیارد دلار/4میلیارد پوند محصول زراعی به دلیل غیر قابل استفاده شدن زمینهای زراعی از دست میرود. انتظار میرود این گونه محصولات علاوه بر ایالات متحده در چین, استرالیا و آمریکای جنوبی هم طرفدارانی پیدا کند.پی نوشت: در پی انتشار این مقاله در گاردین, دو پاسخ به این روزنامه ارسال شد که چکیده آن به این شرح است:"پنی کمپ" سخنگوی حزب سبزها: شوری راه حلهای دیگری نیز دارد که خطر آنها بسیار کمتر از استفاده از مواد تغییر یافته ژنتیکی است, از جمله ایجاد زهکشی مناسب. در بلند مدت اروپا قصد دارد بازارهایی ایجاد کند که نیاز کشاورزان را به الگوهای صنعتی (تولید محصول ارزان قیمت) کمتر کرده و بستر توسعه کشاورزی پایدار را ایجاد کند.دکتر "ریچارد لاوسون": ادعای شرکت فیوچراژن بی پایه است. اگر آبیاری با آب شیرین منجر به شوری میشود, آبیاری با آب دریا اثر شدیدتری خواهد داشت. این پژوهشگران تنها به زمینه های تخصصی خود توجه دارند و اثرات پیچیده زیست محیطی را نادیده میگیرند

مهمترین سایتها و موتورهای کاوش کشاورزی

اطلاعات کسب شده از این سایت دارای اعتبار بالایی است و چون که این موتور

کاوش مربوط به سازمان کشاورزی است و خوار بار جهانی می باشد. در این

سایت می توانید اطلاعاتی در مورد انواع رشته های کشاورزی  از قبیل تولیدات

دامی، گیاهپزشکی، ترویج و آموزش فراوری محصولات و ...کسب کنید. این موتور

 کاوش دارای جستجوگر پیشرفته(advanced search) می باشد و به کمک آن

 اسناد و مدارک، صفحات وب، عکس ها و نشریات را دریافت خواهیم کرد.

                                          برای دیدن سایت اینجا لیک کنید