سرمازدگی و یخ زدگی در گیاهان: چالش مهم تغییرات اقلیمی

هدف از نگارش محتواهای آموزشی در بخش کشاورزی رفع مشکلات کشاورزان است اما در بسیاری مواقع مسئله بر سر درک مفاهیم است. بعبارتی ابتدا باید مسئله یا مشکل برای کشاورز عزیز شرح داده شود تا از جنبه علمی درک مسئله صورت بگیرد و سپس به دنبال راهکار باشید. در واقع با شرح مفهوم علمی (مانند سرمازدگی و یخ زدگی) با چند راهکار اصولی می توانید از بروز مشکلات پیشگیری کنید و دیگر نیازی به استفاده از روش‌های پیچیده برای حل مشکل ندارید.

یکی از این مفاهیم به موضوع کلیدی سرمازدگی و یخ ‌زدگی بر می‌گردد. از این نظر که در کشور ما هر ساله شاهد خسارات بسیاری در ارتباط با این بحث مهم هستیم. متاسفانه تغییرات اقلیمی که طی سال‌های اخیر چه در ایران و چه در سایر نقاط دنیا اتفاق افتاده منجر به بر هم خوردن تعادل فصول شده و همین مشکل به بروز غیرمنتظره تنش های سرمازدگی و یخ‌ زدگی دامن زده است.

تفاوت سرمازدگی با یخ‌ زدگی

طی سال‌ها بررسی هنوز هم برخی افراد تفاوت بین این دو را نمی‌دانند و به عنوان مثال در زمان وقوع یخ ‌زدگی، واژه سرمازدگی را بکار می‌برند. اما قبل از ذکر نکات در مورد سرمازدگی (chilling stress) و یخ ‎‌زدگی (Freezing stress) بهتر است بدانید که مفهوم تنش سرما یا cold stress نیز بسیار کلیدی است و در حقیقت تنش سرما مجموعه‌ای از تنش‌های سرمازدگی و یخ ‌زدگی را در بر می‌گیرد. عموما یخ‌ زدگی به شرایطی گفته می‌شود که گیاه در معرض دماهای زیرصفر قرار می‌گیرد و در نتیجه آن فعالیت‌های حیاتی مختل شده و حتی ممکن است منجر به مرگ گیاه شود. اما در سرمازدگی شرایطی است که دمای محیط به کم‌تر از دمای پایه گیاه می رسد و گستره آن تا دمای صفر درجه است و در بسیاری مواقع باعث کندی پروسه‌های مهم گیاه خواهد شد.

آسیب سرما در گیاهان مناطق مختلف

سوال بسیار مهمی که همواره در تنش سرمایی مطرح بوده مربوط به مناطق رشدی گیاهان است. در اینجا باید بدانید که ساختار ژنتیکی گیاهان در نواحی مختلف دنیا تفاوت دارد و با توجه به اقلیم منطقه نیز مقاومت به سرما تغییر می‌کند. در واقع هم ژن‌های گیاهی و هم محیط در شرایط تحمل به سرما گیاهان موثر هستند. اما قطعا گیاهانی که در مناطق حاره‌ای یا گرمسیری رشد می‌کنند مقاومت به سرما کمتری نسبت به گیاهان مناطق نیمه گرمسیری یا معتدل دارند و قطعا تنش سرمایی اگر برای گیاهان گرمسیری اتفاق بیفتد، گیاه آسیب زیادی می‌بیند و یا به کلی از بین می رود. در نواحی نیمه گرمسیری و معتدل نیز تنش سرما قطعا منجر به آسیب می شود اما شرایط بروز تنش مهم است و اگر دوره خوسرمایی برای گیاهان تکمیل شود باالتبع گیاه تحمل بهتری نسبت به دماهای پایین خواهد داشت. اما اگر سرما (می‌تواند دماهای زیرصفر یا بالای صفر باشد) بطور ناگهانی رخ دهد قطعا آسیب جدی وارد می‌کند و دیگر ارتباطی به اینکه گیاه در منطقه معتدل رشد کرده است، ندارد. در اینجا لازم است به بحث ژنتیک گیاهان در مناطق سردسیر نیز اشاره‌ای داشته باشیم از این جهت که این نواحی تفاوت زیادی از نظر دما با مناطق معتدل دارند و تغییراتی که در سلول‌های گیاهی در شرایط دما بسیار پایین اتفاق می افتد و بطور کلی ساختار سلول‌ها به دلیل اقلیم منطقه نیز بسیار متفاوت است.

شدت و مدت سرمازدگی و یخ زدگی

برای آگاهی از خسارت تنش سرما که می تواند سرمازدگی یا یخ زدگی باشد، به شدت و مدت زمان این تنش دقت کافی داشته باشید، از این نظر که هر چه زمان دماهای سرما یا یخ زدگی طولانی تر باشد و دمای آسیب نیز پایین تر از حد بحرانی باشد، شدت آسیب بیش تر خواهد بود.  

جنبه علمی سرمازدگی و یخ زدگی

برای هر پدیده ای در گیاهان به دنبال دلیل علمی باشید تا مفهوم موضوع برایتان روشن شود. در مباحثی مانند سرمازدگی و یخ زدگی سال هاست محققان در سراسر دنیا در حال تحقیق هستند و هنوز هم برخی مسائل در دست پژوهش است.

آسیب به سلول در زمان وقوع سرمازدگی و یخ زدگی

زمانیکه دما هوا به زیر آستانه تحمل گیاه می رسد (سرمازدگی یا یخ زدگی) یک سری تغییرات بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی اتفاق می افتد که در نتیجه آن عملکرد سلول های گیاهی مختل می شود. در واقع این خسارت منجر به خروج آب درون سلولی شده و در نتیجه آن دیواره سلولی آسیب می بیند بخصوص اگر تنش سرمازدگی یا یخ زدگی ناگهانی رخ دهد. اما در صورتیکه برخی پدیده های طبیعی مانند خوسرمایی در گیاهانی که در مناطق با دما پایین پاییز و زمستان رشد می کنند، اتفاق بیفتد قطعا خسارت کم تر خواهد بود.

خوسرمایی (Cold acclimation) چیست؟

پدیده‌ای که طی آن سلول‌های گیاهانی که در معرض دماهای پایین قرار دارند قبل از اینکه زمان دماهای کشنده برسد بتدریج به تنش سرما متحمل شده و به اصطلاح خو می‌گیرند. در این پروسه مهم تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در سلول‌ها رخ می‌دهد. از جنبه فیزیولوژیکی پروتئین‌ها و ترکیباتی مانند قندهای محلول و پرولین که باعث تحمل یا مقاومت به تنش سرما شده در سلول تولید خواهند شد. چنین ترکیباتی در تنظیم پتانسیل اسمزی سلول، تشکیل کریستال های یخ، پایداری غشاهای سلولی و مهار گونه های فعال اکسیژن (ROS) نقش بسزایی دارند. 

راهکارهای پراهمیت برای کاهش خسارت سرمازدگی و یخ زدگی

برای اینکه شرایط بروز هر تنشی را بدانید باید هم به راهکار پیشگیری و هم درمان فکر کنید و این مسئله نیز باید همواره مورد توجه همه کشاورزان عزیز و کارشناسان باشد.

برنامه تغذیه درست و اصولی برای مزارع و باغات

برای بهبود تحمل یا مقاومت گیاهان چه در مزارع و چه در باغات باید به بحث اصولی کوددهی توجه داشته باشید. در زمانیکه گیاهان و یا درختان همه عناصر ضروری را از طریق کودهایی که اصولی برنامه ریزی شده اند، دریافت کنند قطعا چون نیاز گیاه تامین شده، اگر تنش سرمازدگی یا یخ زدگی در منطقه رخ دهد، خسارت نسبت به زمانی که هیچ تغذیه ای انجام نشده، کم تر خواهد بود. دقت کنید که تغذیه و مصرف کود درست یعنی مصرف به اندازه نیاز گیاه نه مصرف بیش از حد کودها چرا که غیراصولی مصرف کردن کودها منجر به افزایش حساسیت بافت ها به هر نوع تنشی و خسارت به گیاه خواهد شد.

پیشگیری در جهت کاهش آسیب سرمازدگی و یخ زدگی

تاریخ کاشت

در جهت بهبود شرایط کشت در مزارع کشور از جمله اقدامات کلیدی بحث تاریخ کاشت صحیح و بموقع است. به دلیل اینکه اگر کشت پاییزه در زمان درست انجام گیرد تا زمان رسیدن تنش سرمازدگی و یخ زدگی گیاهان به شرایط مطلوب رشدی و مقاومت به سرما رسیده اند یا به اصطلاح خوسرمایی طی شده و احتمال آسیب بسیار کم خواهد شد. برای این منظور و تعیین تاریخ کاشت صحیح باید کشاورزان عزیز به شرایط اقلیمی منطقه توجه کافی داشته باشند. توجه به هشدارهای هواشناسی و تغییرات دمایی هر ساله می تواند به تعیین تاریخ کاشت مناسب کمک شایانی کند.

کاشت ارقام مناسب اقلیم هر منطقه

کشت ارقام مناسب هر منطقه می تواند به پیشگیری از خسارت سرمازدگی و یخ زدگی کمک کند و طی سال ها و اقدامات اصلاحی ارقام زیادی برای نواحی مختلف معرفی شده اند. البته باید توجه کنید که کلیه اقدامات در کنار هم به کنترل شرایط کمک می کند و تنها یک مورد مانند رقم مناسب منطقه نمی تواند به بهبود تحمل سرمازدگی و یخ زدگی کمک کند.  

 درمان یا مقابله با سرمازدگی و یخ زدگی

مقابله با سرمازدگی

• گرم کردن باغ با وسایل گرمازا یا سوخت های فسیلی (مدت زمان و شدت دما پایین طولانی نباشد)
• ایجاد باد به صورت مصنوعی با توربولاینرها و یا هلیکوپتر

مقابله با یخ زدگی

اگر یخ زدگی بسیار شدید باشد متاسفانه هیچ راه درمانی ندارد اما اگر شدت یخ زدگی کم و برای مدت کوتاهی باشد می توان با مصرف کودهای اسیدآمینه تا حدودی از آسیب جلوگیری کرد، زیرا اسیدآمینه ها به تولید پروتئین هایی که طی یخ زدگی در سلول ها تخریب شده اند، کمک می کند.

سخن پایانی
تمام نکاتی که در این مقاله آموزشی ذکر شد در جهت بهبود مدیریت مزارع و باغات در مقابله با تنش های سرمازدگی و یخ زدگی است. اما ذکر این نکته ضروری است که همواره مدیریت موارد قبل از اقدام به کشت یا احداث باغ بسیار بهتر از زمانی است که سرمازدگی و یخ زدگی رخ داده و ما به دنبال راهکار درمانی هستیم.

سوالاتی در ارتباط با بحث سرمازدگی و یخ زدگی در گیاهان

• سرمازدگی درختان در چه دمایی اتفاق می افتد؟

سرمازدگی در دماهای بالای صفر درجه تا دمای پایه درخت اتفاق می افتد که بسته به نوع درخت دما پایه متفاوت است. درختان مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری دما پایه بالای ۱۲ درجه سانتیگراد دارند ولی دما پایه درختان مناطق معتدل بالای ۵ درجه سانتیگراد است. البته مرحله رشدی هم در آسیب سرمازدگی بسیار موثر است، بعنوان مثال اگر درخت در مرحله شکوفه دهی یا اوایل تشکیل میوه باشد دماهای بالای صفر درجه تا ۴ درجه سانتیگراد باعث آسیب سرمازدگی می شود. 

• عوارض یخ زدگی در گیاهان چیست؟

بسته به شدت و مدت زمان تنش یخ زدگی، عوارض و خسارت متفاوت است. اگر شدت یخ زدگی بسیار زیاد باشد قطعا بسیاری از سلول های گیاهی از بین می روند. کندی رشد و بازگشت گیاه به شرایط قبل از تنش سخت می شود و تاثیر منفی بر عملکرد خواهد داشت. در درختان میوه مناطق معتدله قطعا بسیاری از جوانه ها آسیب دیده و تولید گل و میوه شدیدا تحت تاثیر قرار می گیرد.

• اقدامات بعد از سرمازدگی درختان چیست؟

پس از سرمازدگی اگر شدت تنش کم باشد با رعایت برنامه تغذیه ای درست (مصرف ترکیباتی مانند کودهای دارای سیلیسیم و کودهای اسیدآمینه) و آبیاری کافی و مدیریت صحیح باغ شرایط درختان بهتر خواهد شد اما اگر شدت خسارت زیاد باشد، هیچ اقدامی نمی تواند به بازگشت درختان به حالت قبل کمک کند.

• آیا روغن پاشی برای جلوگیری از سرمازدگی و یخ زدگی مفید است؟

خیر، روغن پاشی و ترکیبات روغنی اثری در جلوگیری از سرمازدگی ندارند و این کار باعث آسیب به درخت می شود.  

• کود برای جلوگیری از سرمازدگی از چه نوعی است؟

توجه کنید که یک کود خاص باعث جلوگیری از سرمازدگی نمی شود بلکه اگر برنامه ریزی درستی برای تغذیه گیاهان خود داشته باشید می توانید از خسارت سرمازدگی با مقاوم کردن گیاهان تا حد زیادی جلوگیری کنید. ترکیبات سیلیکونی و اسیدآمینه تا حد زیادی می توانند به بهبود مقاومت گیاهان در سرمازدگی جلوگیری کنند.

منابع

+ Advances and challenges in uncovering cold tolerance regulatory mechanisms in plants. 2019. New Phytologist, 222: 1690–۱۷۰۴. doi: 10.1111/nph.15696
+ Cold Stress, Freezing Adaptation, Varietal Susceptibility of Olea europaea L.: A Review. 2022. Plants, 11: 1367. doi.org/10.3390/plants11101367
+ Cold Stress in Wheat: Plant Acclimation Responses and Management Strategies. 2021. Frontiers in Plant Science, 12: 1-15 doi: 10.3389/fpls.2021.676884

نگارش و تالیف: تیم تحقیق و توسعه دایان (شرکت دانش بنیان خوشه پروران زیست فناور). نشر این مطلب با ذکر منبع بلامانع است.