سمیت فلوئور (فلوراید) در گیاهان آپارتمانی

Fluorine Toxicity in ornamental plants

بسیاری از منابع آب شهری فلوئور را (با ۱ ppm) برای جلوگیری از پوسیدگی دندان و کلر را بعنوان ضدعفونی، به آب شهری تزریق می کنند. استفاده از این آب برای آبیاری گیاهان (بویژه گیاهان زینتی که همواره با آب شهری آبیاری می شوند) می تواند منجربه علائم مسمومیت در گیاهان حساس شود.

وجود کلر در آب آبیاری گیاهان آپارتمانی سبب آسیب دیدگی ریشه شده و می تواند باکتری های مفید و سایر میکروارگانیسم های خاک را در محدوده ی ریشه گیاه آپارتمانی شما از بین ببرد. همچنین وجود کلر سبب مسمومیت برخی از گیاهان آپارتمانی می شود که نسبت به وجود کلر در آب، به سایر گیاهان آپارتمانی دیگر حساسیت بیشتری دارند.

وجود کلر در آب باعث قهوه ای شدن برگ گیاهان آپارتمانی شده که در نهایت این امر، برگ ها دچار ریزش خواهند شد بنابراین آب مناسب برای گیاهان آبی است که حاوی کلر نباشد. برای از بین بردن کلر در آب می توان پیش از آبیاری آب را به مدت ۱۲ الی ۲۴ ساعت در فضای آزاد (بدون پوشش) قرار داده تا کلر آن آزاد شود اما نگهداشتن آب موجب کاهش فلوراید آب نمی شود (فلوراید تبخیر نمی شود).

فلوئور (F) در اتمسفر به صورت مولکول های گازی (F2) و به شکل احیا شده به صورت ذرات فلوراید (F-) وجود دارد. در آب، فلوریدهای معدنی معمولاً در محلول (به عنوان یون فلوراید) تحت شرایط pH و سختی نسبتاً پایین باقی می مانند. گیاهان از طریق هوا، خاک و آب در معرض فلوراید قرار می گیرند. منابع طبیعی شامل هوازدگی مواد معدنی فلوراید (مانند کرایولیت، فلدسپات، میکا و آپاتیت)، گازهای آتشفشانی و آئروسل های دریایی است. ذوب آلومینیوم، تولید آجر، شیشه و سرامیک و کودهای با فسفات بالا نیز می توانند منابع مهمی باشند.

فلوئور که در اوایل دهه ۱۵۰۰ توسط پزشک آلمانی جورجیوس آگریکولا به عنوان عنصری در سایر ترکیبات کشف شد، به دلیل واکنش پذیری بالا در حالت عنصری در طبیعت وجود ندارد و فلوراید عنصر منفی فلوئور است. فلوئور واکنش پذیرترین عنصر از همه عناصر است و هیچ ماده شیمیایی قادر به آزاد کردن فلوئور از هیچ یک از ترکیبات آن نیست. به همین دلیل، فلوئور در طبیعت به صورت آزاد وجود ندارد و جداسازی آن برای دانشمندان بسیار دشوار بود.

فلوئور به شکل فلوراید در تعدادی از کانی‌ها که فلورسپار، کرایولیت و فلورآپاتیت رایج‌ترین آن‌ها هستند سیزدهمین عنصر فراوان در پوسته زمین است: ۹۵۰ ppm در آن وجود دارد. تولید جهانی سالانه ماده معدنی فلوریت در حدود ۴ میلیون تن و حدود ۱۲۰ میلیون تن ذخایر معدنی است.

خاک ها حاوی تقریباً ۳۳۰ پی پی ام فلوئور هستند که از ۱۵۰ تا ۴۰۰ پی پی ام متغیر است. برخی از خاک ها می توانند تا ۱۰۰۰ ppm داشته باشند و خاک های آلوده با ppm 3500 یافت شده است.

فلوئور و فلوراید به طور گسترده در صنعت استفاده می شوند. آنها در تولید آلومینیوم و به عنوان شار در صنایع فولاد و الیاف شیشه استفاده می شوند. یکی از محصولات بسیار مفید حاوی فلوئور، پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) است، یک پلاستیک فلوئوردار که با نام تجاری معروفی فروخته می‌شود و به دلیل مقاومت در برابر حرارت و خاصیت نچسب آن در ظروف پخت و پز در داخل کشور استفاده می‌شود. فلوئور و فلوراید همچنین در تولید آفت کش هایی مانند سولفوریل فلوراید و در مرحله میانی در غنی سازی اورانیوم برای راکتورهای هسته ای استفاده می شود. همچنین می توانند در هنگام تولید کودهای فسفاته، آجر، کاشی و سرامیک به محیط زیست رها شوند.

نمونه هایی از فلورایدها عبارتند از فلوراید سدیم و فلوراید کلسیم.

خطرات محلول های نمک های فلوراید که فلورید هیدروژن را در حضور اسیدهای قوی آزاد می کنند به غلظت بستگی دارد . با این حال، پس از تماس طولانی مدت با رطوبت، نمک های فلوراید محلول به هیدروکسیدها یا اکسیدهای مربوطه تجزیه می شوند، زیرا هیدروژن فلوراید فرار می کند. فلوراید از این نظر در بین هالیدها متمایز است.

بیشتر فلوراید موجود در خاک نامحلول است و بنابراین کمتر در دسترس گیاهان قرار می گیرد. با این حال، غلظت بالای فلوراید خاک یا pH پایین، خاک رس و/یا مواد آلی می تواند سطح فلوراید را در محلول خاک افزایش دهد و جذب را از طریق ریشه گیاه افزایش دهد.

مسیر قرار گرفتن در معرض فلوراید از طریق جذب از ریشه گیاه است. مقدار فلوراید جذب شده توسط گیاهان به نوع گیاه، ماهیت خاک و مقدار و شکل فلوراید در خاک بستگی دارد. جذب F توسط ریشه غیرفعال است و به پارامترهای متعددی مانند pH خاک و فعالیت و ترکیب فلوراید وابسته است . تجمع زیستی فلوراید در قسمت های مختلف گیاه بسته به انتقال آن از محلول خاک به ریشه و جابه جایی از ریشه به اندام هوایی متفاوت است.

بیشتر فلوئور موجود در خاک در مواد معدنی وجود دارد یا به خاک رس و اکسی هیدروکسید جذب می شود و تنها چند درصد یا کمتر در محلول خاک حل می شود. بیش از ۹۰ درصد از محتوای فلوراید طبیعی خاک نامحلول است یا به طور محکم به ذرات خاک متصل است.

برخی از گیاهان F را جمع می کنند و حتی در غلظت های بالاتر تا ۴۰۰۰ علامتی از سمیت نشان نمی دهند اکثر گیاهان دیگر علائم سمیت را در غلظت بسیار کمتر از ۲۰ نشان می دهند. بسیاری از گیاهان به فلوراید حساس هستند. برای اکثر گیاهان، فلوراید (F) از طریق تغییر یک سری مسیرهای متابولیک گیاهی سمی است. فلوراید بر جوانه زنی، رشد، تولید مثل، عملکرد محصولات زراعی، تنفس، متابولیسم اسیدهای آمینه و پروتئین ها و فتوسنتز تأثیر منفی می گذارد و بر روی غشاها و آنزیم های استرومایی مرتبط با تثبیت دی اکسید کربن و در نتیجه کاهش غلظت کلروفیل تأثیر می گذارد. فلوراید اغلب آنزیم هایی را که به کوفاکتورهایی مانند یون های Ca2+، +Mg2 و Mn2+ نیاز دارند، مهار می کند.

به نظر می رسد بذرها و نهال ها نسبت به گیاهان کامل به طور بالقوه نسبت به فلوراید حساس تر هستند. تجمع بیش از حد فلوراید در پوشش گیاهی منجر به آسیب قابل مشاهده برگ، آسیب به میوه ها، تغییر در عملکرد می شود.

فلوراید یک سم تجمع یافته در شاخه و برگ گیاهان است. هنگامی که فلوراید وارد گیاهان شده و در آب حل می شود، از طریق بافت آوندی به لبه های برگ منتقل می شود و در آنجا جمع می شود. بنابراین، فلوراید جذب شده به اندام‌های هوایی منتقل می‌شود و باعث آسیب فیزیولوژیکی، بیوشیمیایی و ساختاری و حتی مرگ سلولی بسته به غلظت شیره سلولی می‌شود. مطالعات هیستوشیمیایی گیاهان آسیب دیده از فلوراید نشان داده است که آسیب به برگها ابتدا در مزوفیل اسفنجی و اپیدرم تحتانی و به دنبال آن انحراف و اختلال کلروپلاست در سلولهای پالیسید رخ می دهد. اپیدرم فوقانی آخرین بخش است که هرگونه انحراف یا فروپاشی را نشان می دهد. فلوراید ممکن است مراحل اولیه یا سنتز رنگدانه را تحت تاثیر قرار دهد یا باعث تخریب ساختار کلروپلاست شود . بنابراین غلظت در نوک برگها می تواند به غلظت های بسیار بالایی برسد و به همین دلیل اولین نشانه های سمیت فلوراید اغلب در لبه های برگ مشاهده می شود . فلوراید به شدت فتوسنتز و سایر فرآیندها را مهار می کند. برخی از شواهد قابل مشاهده از اثرات سمی فلوراید بر گیاهان نکروز و کلروز است . کلروز مربوط به ناتوانی جزئی گیاهان در تولید کلروفیل به دلیل کمبود تغذیه یا حملات بیماری زا است. به دلیل کاهش محتوای کلروفیل، کلروز منجر به زرد شدن بافت گیاه مورد حمله می شود. نکروز زمانی رخ می دهد که بافت گیاه شروع به مردن کند . نکروز و کلروز هر دو در نهایت منجر به مرگ گیاه می شوند. کومار و همکاران (۲۰۱۳) مطالعه کردند که غلظت یون‌های F در ۲۰۰ میلی‌گرم کیلوگرم در کیلوگرم باعث کاهش محتوای کلروفیل در برگ‌های سبز گندم می‌شود که باعث کلروز و نکروز می‌شود. Jha (2009) گزارش داد که علائم قابل مشاهده سمیت F از نظر سوزش نوک و مرگ گیاه در خاکهای بسیار آلوده با ۴۰۰ میلی گرم در کیلوگرم NaF در خاک مشاهده شد.

فلوراید با کاهش فعالیت آنزیمی و رشد با کاهش سرعت تقسیم و انبساط سلولی، جوانه زنی را کاهش می دهد. در طی جوانه زنی، فیتین با فعالیت آنزیم فیتاز برای تامین فسفات معدنی گیاهچه جوان تجزیه می شود. فلوراید با مهار آنزیم فیتاز از دفسفوریلاسیون ترکیب فیتین در بافت ها جلوگیری می کند و سرعت رشد ریشه گیاهچه را در طول جوانه زنی به تاخیر می اندازد. عرضه محدود فیتین ممکن است یکی از عواملی باشد که از سرعت رشد نهال های تیمار شده با فلوراید جلوگیری می کند.

فلوراید به دلیل جذب نامتعادل عناصر غذایی توسط گیاهچه ها در حضور فلوراید باعث کاهش طول ریشه و طول ساقه چه می شود. مطالعه کردند که طول ساقه به تدریج با افزایش غلظت فلوراید کاهش یافت و حداکثر کاهش بیوماس ریشه به ۸۲.۵٪ در دوز فلوراید ۹۵ میلی گرم NaF در کیلوگرم خاک بدست آمد.

اسید فلوروسیلیک، هگزافلوروسیلیکات سدیم و سدیم فلوراید در طرح‌های فلورایداسیون آب شهری استفاده می‌شوند . اگر چه سدیم فلوراید در آب محلول است، فلوریدهای آلومینیوم، کلسیم و منیزیم در آب حل می شوند.

به طور کلی فلوراید خاک، در دسترس گیاهان نیست. ریشه ها مقدار کمی فلوراید خاک را با انتشار می گیرند که منجر به غلظت پایین آن در شاخه و برگ گیاه می شود. استثنائاتی مانند گیاهان چای وجود دارد که تجمع کننده های طبیعی فلوراید هستند.

جذب گازی فلوراید توسط برگها به دلیل حلالیت زیاد آن سریع است. فلوراید یک سم تجمع یافته در شاخه و برگ گیاهان است. تجمع ممکن است در طول زمان تدریجی باشد. فلوراید به شدت فتوسنتز و سایر فرآیندها را مهار می کند.

استفاده از آب های زیرزمینی آلوده به فلوراید برای آبیاری در بسیاری از مناطق بومی فلوراید رایج است که می تواند به طور قابل توجهی روی محصولات تأثیر می گذارد. فلوراید توسط ریشه های گیاه جذب می شود و سپس از طریق جریان آوندی به قسمت های مختلف منتقل می شود و در جایی (عموما حاشیه برگ ها) که می‌تواند انباشته می شود. مطالعات قبلی نشان داد که قرار گرفتن در معرض فلوراید بالا می تواند باعث کندی رشد گیاه، کلروز و نکروز برگ شود. فلوئور به عنوان یک عنصر ضروری برای گیاهان در نظر گرفته نمی شود. با این حال، در مناطقی که فلوئور آب و یا خاک بالا است، محتوای فلوراید در قسمت های گیاه غلظت های بالاتری را نشان داده است . فلوراید می تواند در متابولیسم پروتئین ها، لیپیدها و کربوهیدرات ها تداخل ایجاد کند و ترکیب قند محلول را در ماش جوانه زده مهار می کند.

گیاهانی که به قرار گرفتن در معرض فلوئور حساس هستند، حتی غلظت های پایین فلوئور می توانند باعث آسیب به برگ و کاهش رشد شوند. تمام پوشش گیاهی حاوی مقداری فلوراید است که از خاک و آب جذب می شود. فلوراید نسبتاً غیر متحرک است و به راحتی در خاک شسته نمی شود چونکه بیشتر فلوراید به راحتی محلول یا قابل تعویض نمی باشد. همچنین، غلظت‌های بالای فلوراید که عمدتاً با کلوئید خاک یا جدایی رس ها مرتبط است، می‌تواند سطح فلوراید را در محلول خاک افزایش دهد و جذب از طریق ریشه گیاه را افزایش دهد.

در خاک‌ها، فلوراید عمدتاً با آلومینیوم یا کلسیم ترکیب می‌شود و خاک‌های سیلت و خاک‌های لوم رسی دارای محتوای فلوراید بالاتری نسبت به خاک‌های شنی هستند . فلوراید پایدارترین پیوندهای خود را با Fe، Al و Ca تشکیل می دهد و فلوئور ناپایدار توسط اجزای خاک که حاوی این عناصر هستند، از جمله مواد معدنی خاک رس، ترکیبات کلسیم و منیزیم و ترکیبات آهن و آلومینیوم نگه داشته می شود. الرشیدی و همکاران (۱۹۹۸) نشان داد که فلوئور کمپلکس های Al و Fe را تشکیل می دهد که سطوح معدنی را مختل می کند. بارو و الیس (۱۹۸۶) بعداً پیش‌بینی کردند که در pH پایین، کمپلکس‌هایی بین آلومینیوم و فلوئور در محلول خاک تشکیل می‌شوند و مقدار کمی به عنوان F آزاد وجود می آورد. مکینتایر (۱۹۵۰) نیز گزارش داد که برخی از خاک‌ها، به‌ویژه خاک‌هایی که محتوای نسبتاً کلسیم بالایی دارند، در تثبیت فلوراید بسیار مؤثر هستند.

تجمع بیش از حد فلوراید در پوشش گیاهی منجر به آسیب قابل مشاهده برگ، آسیب به میوه ها، تغییر در عملکرد می شود. مقدار فلوراید جذب شده توسط گیاهان بسته به نوع گیاه، ماهیت خاک و مقدار و شکل فلوراید در خاک باید کنترل شود. در نتیجه، فلوراید ممکن است و اثرات طولانی مدت آلودگی بر رشد گیاه از طریق تجمع فلوراید باقی مانده در خاک وجود دارد.

فلوراید در جریان تعرق از ریشه یا روزنه حرکت می کند و در حاشیه برگ تجمع می یابد. علائم آسیب فلوئور معمولی در گیاهان پهن برگ شامل نکروز حاشیه و نوک است که به داخل گسترش می یابد. سوزن های مخروطی نکروز نوک را نشان می دهند که به پایه گسترش می یابد. سمیت فلوراید می تواند با استرس خشکی یا سمیت نمک (شوری) علائم مشابهی داشته باشد.

طیف وسیعی از گیاهان به سمیت فلوراید حساس هستند . برخی از گیاهان آپارتمانی همانند دراسنا ها مانند بامبو لاکی (Dracaena sanderiana)، درخت اژدهای ماداگاسکار (Dracaena marginata)، دراسنا «جانت کریگ» (Dracaena deremensis «جانت کریگ»)،به سمیت فلوراید بسیار حساس هستند. میوه هایی مانند زردآلو، زغال اخته، انگور، هلو و آلو نیز حساس هستند. مخروطیان حساس شامل صنوبر داگلاس، کاج اروپایی، اکثر کاج ها و صنوبر آبی نیز حساس هستند. گیاهان گلدار حساس عبارتند از گلایول، زنبق، لاله و یوکا می باشند. ذرت شیرین نیز به سمیت فلوراید حساس می باشد.

فلوراید تبخیر نمی شود و برای گیاهانی مانند بامبو لاکی سمی است.

گیاه کوردیلین به فلوراید موجود در آب حساس است و نوک و حاشیه برگ‌های آن در اثر وجود فلوراید خواهد سوخت و در شرایط حاد حتی ممکن است نواحی داخلی پهنه برگ نیز قهوه‌ای شود و تمامی برگ از بین برود.

گیاه گندمی به سمیت فلوراید حساس می باشد و نوک برگ هان آن دچار سوختگی می شود.

درخت لیمو به سمیت فلوراید حساس می باشد.

دراسنا اسپایک نیز به سمت فلوراید حساس می باشد.

اجتناب از سمیت فلوئور با دانستن اینکه کدام گیاهان حساس هستند شروع می شود. از مصرف آب حاوی فلوراید، کودهای فسفات بالا و pH پایین خاک خودداری کنید. یک استثنا، گیاهانی مانند زغال اخته با pH پایین هستند. سطوح بالای کلسیم در خاک یا محیط ریشه زایی، مانند استفاده از دولومیت، می تواند به مسدود کردن جذب فلوراید کمک کند و از آسیب جلوگیری کند.

علامت سمیت فلوراید در گیاهان، نکروز برگ (زرد شدن، سپس قهوه ای شدن، منجر به مناطق مرده و سوخته روی برگ) است که عمدتاً در نوک برگ ها و در امتداد حاشیه (لبه ها) ظاهر می شود و به سمت داخل پخش می شود. این معمولاً به عنوان “سوختگی نوک” توصیف می شود.

گیاهان آپارتمانی که بیشتر مستعد سمیت فلوراید هستند، تک لپه ای هستند، از جمله گیاهانی از خانواده آگاو (Agavaceae)، مانند دراسنا، کوردیلین و یوکا. و خانواده لیلی (Liliaceae) مانند گیاه عنکبوت و نیلوفر.

وجود سوختگی نوک برگ همیشه نشان دهنده مشکل مسمومیت با فلوراید نیست. توجه به این نکته ضروری است که عوامل دیگری نیز می توانند باعث سوختگی نوک در گیاهان داخلی شوند که عبارتند از: آبیاری نامناسب – آبیاری خیلی کم، زیاد یا ناسازگار سطوح رطوبت پایین قرار گرفتن در معرض هوای خشک گرم – از مجاری گرمایش نور نامناسب – نور ناکافی یا سوختن برگ ها از نور بیش از حد خورشید در پنجره دمای نامناسب – خیلی سرد یا خیلی گرم تجمع نمک یا کود در محیط رشد.

هیچ راه آسانی برای حذف فلوراید از آب لوله کشی وجود ندارد. در عوض می‌توانیم از گزینه‌های زیر برای کاهش مشکل آسیب و سمیت فلوراید در گیاهان سرپوشیده حساس به فلوئور استفاده کنیم:

گیاهان را با آب مستقیم باران یا آب لوله کشی رقیق شده با آب باران آبیاری کنید. استفاده از آب مقطر نیز امکان پذیر است، اما تهیه آن به اندازه کافی ارزان برای استفاده در گیاهان آپارتمانی آسان نیست.

در صورت امکان، فقط از آب چاه یا آب باران برای آبیاری محصولات مستعد استفاده کنید.

از مخلوط‌های گلدانی که دارای درصد بالایی پرلیت هستند خودداری کنید، زیرا این ماده معدنی طبیعی منبسط شده با حرارت، که برای افزایش زهکشی و تخلخل استفاده می‌شود، حاوی مقداری فلوراید است.

از کودهایی که حاوی سوپر فسفات هستند استفاده نکنید، زیرا اغلب دارای مقادیر بالایی فلوراید است که باعث سوختگی برگی در گیاهان حساس می شود.

pH مخلوط گلدان را تقریباً در ۶.۵-۶.۸ نگه دارید و/یا سطح کلسیم را افزایش دهید تا فلوراید خارج از محلول رسوب کند، این کار باعث می شود که آن را از نظر شیمیایی به هم متصل کند تا برای جذب گیاه در دسترس نباشد.

همچنین، برای کمک به مقابله با اثرات فلوراید، کلسیم موجود در گیاه را افزایش دهید.

هنگامی که گیاهان روی برگ های خود لکه های نکروز ایجاد می کنند، آسیب غیر قابل برگشت است. پرورش‌دهنده می‌تواند برگ‌های آسیب‌دیده یا نواحی نکروزه آسیب‌دیده را پس از آسیب‌دیدگی کوتاه کند، اما این کار می‌تواند کار زیادی را ببرد. همچنین، توسعه دانشگاه ایالتی میشیگان به پرورش دهندگان توصیه می کند نمک های محلول در خاک را کنترل کنند و در صورت بالا بودن نمک، گیاهان را شستشو دهند. پرورش دهندگان نباید محصولات مستعد سمیت فلوراید را بیش از حد آبیاری یا بیش از حد کود دهند.

reza malek

همه پست های نویسنده