نقش گوگرد در گیاهان و اهمیت استفاده از آن در کشاورزی

اهمیت گوگرد در کشاورزی بیش از 100 سال است که ثابت شده است. اموری چون استفاده بی رویه از کودهای نیتروژن دار و فسفر دار تهی از گوگرد، کم شدن سم های ضد آفت گوگرددار، کاهش ورودی گوگرد از آب باران و کاهش انتشار SO2 ناشی از سوختن سوخت های فسیلی سبب کمبود گوگرد در خاک شده است.
گوگرد برای رشد و نمو گیاهان واجب است. سولفات تامین شده به وسیله ریشه گیاه ذخیره اصلی گوگرد برای رشد است، همچنین گیاهان میتوانند گوگرد را به وسیله برگ ها از هوا جذب کنند.
گوگرد در تولید پروتئین ها و آنزیم ها ضروری بوده و عملکرد مهمی در مقابل تنش و آفت ها دارد. مشتقات گوگرد، فیتوآلکسین، پروتئین های سرشار از گوگرد (تیونین)، تجمع گوگرد ( پیرامون ریشه) و آزادی مشتقات فرار گوگرد دار به فرم گاز، کمجر به افزایش مقاومت گیاه در برابر عوامل بیماری زا و آفت ها شوند. با توجه به هم زمانی جذب گوگرد و نیتروژن، کاهش گوگرد در گیاه را می‌توان به نسبت ازت به سولفور موجود در پیکره گیاه تشخیص داد.
در کشاورزی، گوگرد معدنی به عنوان کود جایگزین ارزان برای رفع گوگرد از دست رفته، امکان استفاده زیاد از کودهای نیتروژن و فسفر را محیا ساخته و از عوارض محیطی مانند نشت نیترات به آب‌های زیرزمینی پیش گیری می‌شود. به توجه به اینکه بدن انسان­ و حیوانات نیز به میزان مشخصی از گوگرد نیاز دارد، لذا تأمین نیاز گیاهان تأثیر قابل توجهی در حفظ سلامت بشر دارد.
 
اهمیت و میزان وجود گوگرد در گیاهان
گوگرد یکی از مواد غذایی لازم گیاهان بوده و بعد از نیتروژن، فسفر و پتاسیم به عنوان چهارمین ماده غذایی اصلی مورد نیاز گیاه تلقی می‌شود. میزان گوگرد در بافت گیاهان از ۰.۳ تا ۷.۶ درصد متغیر است که میزان بالای آن (۷.۶ درصد) در گیاهانی که در خاک‌های گچی قرار دارند، یافت می‌شود. به طور کلی، گیاهان به سولفات جذب شده توسط ریشه ها به عنوان منبع گوگرد وابسته هستند. اغلب سولفات جذب شده توسط گیاه پس از احیا به پر.تئین های سیستئین و متیونین متابولیزه می گردد که هر دو اهمیت بالایی در رشد گیاه دارند. سولفات باقی در بافت های گیاهی به واکوئل ها منتقل شده و در آنجا ذخیره می‌شود.

نسبت ازت به گوگرد
نسبت نیتروژن به گوگرد در  گیاهان بین ۳۰ تا ۳۵ است. تأمین کافی گوگرد، تأثیر بسزایی در رشد، عملکرد، تناسب اندام و مقاومت گیاه در برابر تنش‌های بیوتیکی و غیر بیوتیکی داشته و شدیدا بر کیفیت غذایی گیاهان زراعی تأثیرگذار است.

جذب گوگرد توسط هوا
گیاهان علاوه بر سولفات جذب شده توسط ریشه، قادر به جذب و متابولیسم گازهای SO2 و H2S توسط شاخه های خود نیز هستند. میزان جذبSO2  مستقیما به درجه باز شدن روزنه ها وابسته بوده و به دلیل انحلال بالای آن در آب، مقاومت داخلی در برابر جذب گاز SO2 بسیار کم است.در  نتیجه هر چه غلظت گاز مذکور در جو زیاد باشد، میزان جذب آن نیز توسط گیاه بیشتر خواهد بود. این گاز پس از جذب در مزوفیل ممکن است به صورت سولفیت یا پس از اکسیداسیون به صورت سولفات وارد مسیر کاهش گوگرد شود. در مورد گاز H2S میزان متابولیسم آن در سیستئین تعیین کننده است و حضور این گاز باعث تجمع سریع سیستئین و گلوتاتیون در شاخه ها می گردد.

نقش گوگرد در عملکرد گیاه
سیستئین نقش تاثیرگذاری در سنتز متیونین داشته و  پیش ساز چندین ترکیب گوگردی دیگر مانند گلوتاتیون، کوآنزیم  A، بیوتین و ترکیبات ثانویه گوگردی در گیاهان است. اسیدهای آمینه دارای گوگرد از اهمیت بالایی در ساختمان، ترکیب و عملکرد پروتئین ها و آنزیم ها برخوردارند. همچنین مقادیر زیاد اسیدهای آمینه احتمالا به عنوان پروتئین های ذخیره ای در گیاه باشد.
بعضی از متابولیت های گوگردی مانند فیتوآلکسین ها، پروتئین های غنی از گوگرد (تیونین ها) و رسوبات سلولی گوگرد عنصری  در مقاومت گیاهان در برابر استرس و آفات نقش دارند.

لازمه تغذیه گوگردی در کشاورزی
میزان نیاز گیاهان به گوگرد متفاوت است. مثلا محصولات براسیکا نیاز زیادی به گوگرد دارند، در مقابل محصولاتی مانند حبوبات به مقادیر کمی گوگرد نیاز دارند. نیاز بالای خانواده های براسیکا و آلیوم (پیاز و تربچه) به دلیل سنتز متابولیت های ثانویه حاوی گوگرد، گلوکوزینولات ها، تجمع سولفات در بافت‌های رویشی و …است.
از آنجا که میزان مهمی از گوگرد مورد نیاز گیاهان از جو تأمین می‌شود، تغییرات جوی  تأثیر زیادی بر تغییر نیاز گیاهان به گوگرد داشته به گونه ای که در سال های اخیر به دلیل کاهش چشمگیر ورودی گوگرد به جو، گیاهان (خصوصاً گونه هایی که به میزان زیادی گوگرد نیاز دارند) با کمبود گوگرد مواجه شده اند. به عنوان مثال، در بسیاری از مناطق انگلستان، رسوب گوگرد جوی از ۷۰ کیلوگرم در هکتار در سال (در دهه ۱۹۷۰) به کمتر از ۱۰ کیلوگرم در هکتار در سال (در اوایل دهه ۲۰۰۰) کاهش یافته است.
عوامل دیگری همچون استفاده بیش از حد از کودها و سموم شیمیایی بدون گوگرد و افزایش روزافزون عملکرد محصولات کشاورزی نیز در کاهش دسترسی گیاهان به گوگرد مؤثر بوده است.
کمبود گوگرد معمولاً در نتیجه عدم تعادل مواد غذایی به ویژه نیتروژن روی می دهد. یکی از شاخص های رایج برای تشخیص کمبود گوگرد، نسبت نیتروژن به گوگرد است. به عنوان مثال نسبت نیتروژن به گوگرد بیشتر از ۱۷ به ۱ در دانه گندم نشان می‌دهد که محصول با گوگرد ناکافی تولید شده است. در بافت برگ ها، میزان بحرانی نسبت نیتروژن به گوگرد تقریباً ۱۵ به ۱ برای غلات و ۶ تا ۱۰ به ۱ برای دانه های روغنی کلزا است
.
معایب زیست‌محیطی کمبود گوگرد
علاوه بر آثار منفی کمبود گوگرد بر رشد و نمو گیاهان، در صورت کمبود گوگرد، گیاه نمی‌تواند به طور بهینه از ازت استفاده کند و این موضوع خود سبب افزایش هدررفت نیتروژن و در نتیجه شستشوی نیترات از طریق زهکشی آب می‌شود.
 
انواع کودهای گوگردی
متداول‌ترین کودهای گوگردی عبارت است از سولفات و گوگرد معدنی. فرم سولفات برای گیاه به راحتی در دسترس و قابل جذب است، اما سولفات در خاک‌های تقریباً خنثی و قلیایی بسیار متحرک و مستعد تلفات و شستشو است، در مقابل، گوگرد معدنی برای گیاه قابل جذب نیست و ابتدا باید به سولفات تبدیل شود. انواع گوگرد موجود در بازار عبارتند از:
گوگرد معدنی که مستقیماً از معدن استخراج شده و ممکن است حاوی عناصر سمی مانند آلومینیوم باشند.
گوگرد پالایشگاهی که از ذخایر گاز و نفت تأمین شده و با فرآوری به خالص‌ترین حالت ممکن یعنی ۹۹ درصد می‌رسند.
گوگرد پودری که پس از تولید و فرآوری در پالایشگاه، بسته‌بندی شده و به بازار عرضه می‌شوند.
گوگرد پاستیلی و یا گرانوله همان گوگردهای پالایشگاهی است که جهت مصرف آسان‌تر آن‌ها را به شکل های مختلف گرانوله و پاستیلی فرآوری می‌کنند.
گوگرد مایع که برای تغذیه گیاهان در داخل خاک استفاده می شوند. برای اصلاح ساختمان خاک کارایی چندانی ندارد.

نقش گوگرد در اصلاح خاک های قلیایی
عوامل مهم محدود کننده خاک های آهکی، تجمع کربنات های آزاد کلسیم و منیزیم در خاک هستند که در اکثر نقاط ایران به خاطر بارندگی کم، کمبود مواد آلی و pH بالای خاک، قابل انحلال نبوده و در نتیجه باعث کاهش جذب عناصر کم مصرفی همچون روی و آهن می شوند. لازم به ذکر است که فسفر در این خاک ها برای گیاهان قابل جذب نیست.
موادی مانند گوگرد، گچ و اسیدسولفوریک می‌توانند برای کاهش اسیدیته و اصلاح خاک های آهکی مورد استفاده قرار گیرند، در بین این مواد، گوگرد به خاطر کارایی مناسب و در دسترس بودن آن خصوصاً در کشور ما (به خاطر امکان تولید آن توسط پالایشگاه ها)، به‌طور گسترده ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عملکرد گوگرد پس از ورود به خاک
گوگرد پس از اضافه شدن به خاک، به طور مستقیم نمی‌تواند باعث اسیدی شدن خاک شود، بلکه باید ابتدا اکسید شده و اسید سولفوریک تولید شود. این اسید تولید شده است که pH خاک را به خوبی کاهش می دهد.
 
اکسیداسیون گوگرد
گوگرد معمولا توسط باکتری های خانواده تیوباسیلوس و طیف گسترده ای از باکتری های هتروتروف و قارچ ها در خاک، اکسید می‌شود، پس لازم است که خاک غنی از این باکتری ها باشد تا بتوانند اکسیداسیون گوگرد را تسریع نموده و علاوه بر تولید سولفات که در تغذیه گیاهان نقش به سزایی دارد، میزان اسیدیته خاک (خصوصاً در اطراف ریشه گیاهان) را کاهش داده و در نتیجه جذب عناصر غذایی ارزشمندی مانند فسفر، روی، آهن و بسیاری از مواد غذایی کم مصرف را افزایش دهند. پس اکسیداسیون تحت تأثیر موارد زیر است:

• حضور میکروارگانیسم های قادر به اکسیداسیون گوگرد
• وجود سطح مؤثری از ذرات گوگرد
• دمای مناسب خاک
• پتانسیل مناسب آب خاک
• تهویه مناسب خاک

گوگرد بیش از حد ممکن است روی رشد گیاه تأثیر منفی داشته باشد، با این حال، گیاهان ممکن است با شرایط سازگار شده و با تجمع گوگرد به عنوان سولفات در واکوئل یا از بین بردن گوگرد مازاد با ترشح آن از طریق غدد نمکی موجود در بافت های خود (مانند هالوفیت ها) یا انتشار، با گوگرد مازاد مقابله کنند.

گوگرد در کیفیت غذا
تغذیه مناسب محصولات کشاورزی با گوگرد به دلیل نقش اساسی گوگرد در سنتز اسیدهای آمینه، پروتئین ها و برخی متابولیت های ثانویه، تأثیرات چشم‌گیری بر کیفیت محصولات دارد. کمبود گوگرد باعث کاهش سنتز پروتئین های ذخیره ای غنی از گوگرد می‌شود، اما سنتز پروتئین هایی که از نظر گوگرد فقیر هستند را افزایش می‌دهد، در نتیجه، کمبود گوگرد در محصولاتی مانند حبوبات باعث کاهش ارزش غذایی بذرها می‌شود.
مطالعات زیادی در اروپا و استرالیا نشان داده اند که میزان کاربرد گوگرد در تولید گندم تأثیر زیادی بر ترکیب پروتئین های گلوتن، خصوصیات خمیر و عملکرد نهایی برای تولید نان دارد و به طور کلی، افزایش غلظت گوگرد در دانه گندم با افزایش قابلیت ورآمدن خمیر و حجم گیری نان همراه است در نتیجه واضح است که تأمین گوگرد کافی در گندم برای تولید نان با کیفیت، مهم و ضروری است.
بر اساس آزمایش های انجام شده، در صورت کمبود گوگرد، میزان ماده آکریل آمید که دارای اثرات منفی بر سیستم اعصاب و تولید مثلی انسان و احتمالاً سرطان زا است، ۵ تا ۱۰ برابر افزایش خواهد یافت.
چند نکته مهم در تغذیه حیوانات

• استفاده از مواد غذایی با نسبت کمتر از ۱۵ به ۱ (نیتروژن به گوگرد)، برای تغذیه حیوانات مفید است.
• گوسفندان به خاطر تولید پشم نسبت به گاوها، حساسیت بیشتری به کمبود گوگرد دارند.
• گوگرد بیش از حد در علوفه، ممکن است با تشکیل ترکیبات تیو مولیبدات در شکمبه که با اتصال به مس، آن را برای حیوان غیرقابل دسترس می‌کنند، باعث کمبود مس در گاو شود.
• همچنین گوگرد می‌تواند باعث کاهش جذب سلنیوم شود که این کمبود را می‌توان با افزودن مکمل سلنیوم به خوراک دام یا با افزودن سلنیوم در کودها جبران نمود.

نتیجه گیری
گوگرد یکی از مواد غذایی ضروری برای گیاهان است و بعد از ازت، فسفر و پتاسیم به عنوان چهارمین ماده غذایی اصلی مورد نیاز گیاهان به شمار می‌رود، کمبود گوگرد آثار منفی فراوانی بر رشد و توسعه گیاهان دارد و در صورت کمبود گوگرد گیاهان نمی‌توانند به طور کارآمد از نیتروژن استفاده کنند، این موضوع خود باعث افزایش هدررفت نیتروژن و شستشوی نیترات از طریق زهکشی آب شده و در نتیجه می‌تواند آسیب زیادی به محیط‌زیست وارد نماید.
به علت وجود شرایط نامساعد، مانند کمبود مواد آلی و عدم استفاده از گوگرد و مایه تلقیح تیوباسیلوس، در بیشتر خاک‌های ایران جمعیت باکتری‌های اکسید کننده گوگرد کم است، بنابراین کاربرد گوگرد باید همراه با مایه تلقیح تیوباسیلوس یا مواد آلی باشد، البته باید توجه داشت که عوامل دیگری همچون دمای خاک، رطوبت، تهویه و pH خاک نیز در فرایند اکسیداسیون گوگرد نقش دارند، همچنین مصرف گوگرد مایع و یا پودری می‌تواند برای کنترل آفات و بیماری‌ها نیز مورد استفاده قرار گیرد.
با توجه به ویژگی های یاد شده، استفاده از گوگرد در مورد محصولات مختلف خصوصاً دانه های روغنی توصیه می‌شود البته میزان و نحوه مصرف گوگرد باید تحت نظر کارشناس و بر اساس شرایط مزرعه شما انجام شود.

برای تهیه گوگرد، پایین این صفحه در قسمت پیوندها روی گزینه "خرید گوگرد" کلیک کنید.



منابع:
https://abanagri.com/
https://www.irankeshavarzi.com