سرما و سرمازدگی

سرمازدگی به شرایطی اطلاق می گردد که گیاه در نتیجه بروز درجه حرارتهای بین صفر تا 10 درجه سانتی گراد ( بسته به گونه و رقم ) خسارت می بیند. در تعریفی دیگر: سرمازدگی به وقوع پدیده افت ناگهانی دما خارج از زمان مورد انتظار(سرمای زودرس) اطلاق میگردد.بایستی تفاوت بین آسیب سرما و آسیب یخبندان مشخص شود، چرا که در آسیب سرما یخبندانی وجود ندارد معذالک میوه های گرمسیری و نیمه گرمسیری در درجات حرارت کم که بالای سر حد یخبندان آنها است آسیب می بینند. انواع سرما : دو نوع سرما ممکن است در هر منطقه بوجود آید:

1- سرمایی که دراثر هجوم یک جریان سرد قطبی و عبور آن از منطقه پیش می آید که موجب تقلیل شدید و ناگهانی درجه حرارت و سقوط میزان الحراره به چندین درجه تحت صفر میشود . این جریان اغلبا توأم با نزولات آسمانی بوده و خاصیت کلی آنها این است که همواره ازیک جاه دیگر به منطقه منتقل ونفوذ میکنند و محلی نمیباشند و بیشتر در دوران خواب درختان در دوره غیر فعال ، یعنی زمستان بروز میکنند که درختان میوه سرد سیر تا حد زیادی درمقابل آن مقاومت ودوام دارند. البته به ند رت در بعضی سال ها چنین سرما های در اوایل فصل بهار و خزان دیده میشود و موجب خسارات سنگین باغداران می گردد.

2- سرمای که کاملا منطقه ای بوده و در یک محدوده معین و محیط محدود بدون اینکه هوای سردی از سایر جاها به منطقه نفوذ کند ، دراثر تشعشع در خود محل بوجود می آید . این نوع سرما بر خلاف سرمای اول ، همواره درشب های ساکت و آرام بدون ابرو باد و برف وباران ظاهر میشود ، و اگردر اواخر زمستان یا اوایل بهار بروز کند خطرناک محسوب میشود.

تنش سرما، عامل محدود کننده تولید

به نظر می رسد عامل محدود کننده گیاهان مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری تنش سرما باشد. وقوع دماهای پایین نتیجه ی موازنه ی گرمایی منفی در سطح زمین است. در عرضهای جفرافیایی بالا و میانه تشعشع خالص با نزدیک شدن زمستان به دلیل زاویه کم تابش خورشید و طولانی شدن شبها، خروج تشعشع گرمایی (موج بلند) به طور فزاینده ای منفی می شود. این پدیده باعث سرد شدن بیشتر و تجمع توده های هوای سرد می شود. این توده ها از طریق جریانات اتمسفری به عرضهای جفرافیایی پایین تر منتقل می شوند. بنابراین وقتی تلفات گرما زیاد باشد و هوای سرد انتقال یابد، سرد شدن عمومی و محلی رخ می دهد. سرمای استثنایی در مناطق نیمه گرمسیری و گرمسیری نتیجه ی ورود هوای قطبی است.

واکنش گیاه بسته به مقدار یا غلظت نا مناسب و مدت زمان قرار گرفتن در معرض تنش متفاوت است. در موجودات اگر چه ابتدا ممکن است تنش قابل برگشت باشد ولی با گذشت زمان طولی نمی کشد که به صورت دائمی درمی آید. اگر یک تغییر قابل برگشت در مدت زمان کافی ادامه یابد، گیاه ممکن است در نتیجه ی اختلال در فرآیند های متابولیک آن آسیب دیده و باعث تغییرات تغییرات غیر قابل برگشت شود. رشد و عملکرد گیاهان زراعی تابعی از کلیه ی عوامل محیطی و اثرات متقابل آن می باشد.

تنش های محیطی را به دو دسته تقسیم کرده اند: تنش های زیستی و تنش های غیر زیستی. تنش  زیستی شامل حمله ی آفات و بیماریها به گیاهان و رغابت با علفهای هرز می باشد. تنش های غیر زیستی به سه دسته ی تنش سرما، تنش یخبندان و تنش دماهای بالا تقسیم می شوند.

تنش سرما ممکن است در شبهای صاف اوایل بهار و یا اوایل پاییز از نوع تشعشعی به وقوع بپیوندد. در این شرایط زمین و در نتیجه رهاسازی تمام انرژی دریافتی از خورشید به صورت طول موج بلند (مادون قرمز)، به تدریج سرد شده و درنزدیکی های صبح کاهش درجه ی حرارت به حداکثر خود می رسد و حداقل دما برای بروزتنش سرما ایجاد می شود . این پدیده درشب های ابری به وقوع  نمی پیوندد. همچنین عامل تنش سرما می تواند وزش باد و یا انتقال توده هوای سرد به یک منطقه باشد. آثار اولیه تنش سرما عبارتند از : کاهش عمومی رشد، تغییر رنگ، کلروز، تخریب بافت های سلولی ، عدم جوانه زنی ، عدم انتقال مواد فتوسنتزی، عدم جذب عناصر غذایی و.... ، برخی از آثار این تنش برگشت پذیر و برخی از آثار دیگر این تنش مانند فتوسنتز در اثر تخریب کلروپلاست ها و پیری زود رس گیاه غیر قابل برگشت می باشند.  

گرما و سرما بسته به شدت و دوام، فعالیت متابولیکی، رشد و قابلیت زیست گیاه را مختل می کنند و بنابراین محدوده ی پراکنش یک گونه را تعیین می کنند. واکنش یک گیاه به دما به عنوان یکی از مهمترین عوامل اکولوژیکی حاکم بر توزیع گونه ها و پتانسیل عملکرد محصولات شناخته شده است. بنابراین هر یک از گونه های گیاهان زراعی تنها زمانی می توانند به بالاترین مقدار عملکرد در تولید نایل شده و دچار کمترین ریسک شوند که در شرایط دمایی نزدیک به دمای مناسب برای هر یک از مراحل نموی گیاه طی فصل رشد، مورد کشت و کار قرار گیرند.

طبقه بندی گیاهان بر اساس واکنشهای آنها به دماهای پایین

لویت (1980) گیاهان را بر اساس واکنش آنها به دمای پایین (تنش سرما) به شش دسته طبقه بندی کرده است:

1-    حساس به سرما: حساس به دماهای بالای صفر درجه ی سانتی گراد.

برخی دیگر از دانشمندان گیاهان حساس به سرما را به دو ذسته تقسیم نموده اند: گونه هایی که به طور کامل حساس هستند و در آنها همه ی بخشهای گیاه حساس می باشد و گونه هایی که در اثر سرما فقط به طور جزئی آسیب می بینند ( مثلاً آغازه ی گل یا میوه ). اندامها و بافتهای یک گیاه نیز از نظر حساسیت به سرما تفاوتهای زیادی دارند، همچنین ممکن است گیاه در مراحل خاص از نمو خود به سرما حساس تر باشد. در بعضی از واریته های برنج و ارزن اگر آغازه ی گل در معرض دمای کمتر از 10 درجه ی سانتی گراد قرار گیرد، گرده ی حاصل (مرحله ی تتراد) عقیم خواهد شد.

2-    حساس: حساس به درجه حرارتهای یخبندان کم یا دماهای نزدیک به صفردرجه ی سانتیگراد.

3-    کمی مقاوم: زنده ماندن در دماهای انجماد تا 5- درجه ی سانتی گراد.

4-    نیمه مقاوم: زنده ماندن در دماهای انجماد در محدوده ی 5- تا 10- درجه ی سانتی گراد.

5-    بسیار مقاوم: زنده ماندن در دماهای انجماد در محدوده ی 10- تا 20- درجه ی سانتی گراد.

6-    خیلی زیاد مقاوم: گونه های با حداکثر مقاومت به یخ زدگی که توانایی تحمل سرما های بسیار شدید ( فرا سردی ) را دارند.

اثرات سرما بر فرآیند های مختلف گیاهی

تنش سرما را می توان در فرآیند های مختلف گیاهی از قبیل جوانه زنی، رشد، فتوسنتز، مقدار میوه، عملکرد و کیفیت میوه اندازه گیری و مطالعه نمود و همچنین دارای اهمیت اقتصادی می باشد.

اثرات تنش سرما در سطح سلولی: وقتی دما به سطح آستانه برسد، ساختار های سلولی و فعالیتهای آن ممکن است به طور ناگهانی آسیب ببینند، به طوری که پروتوپلاسم بلافاصله از بین می رود و در اثر خسارت وارده به غشاها و اختلال در تأمین انرژی سلولی ممکن است مرگ سلولی وقوع یابد. بررسی واکنشهای سلولی در مقابله با سرما، پدیده هایی نظیر از دست دادن فشار تورژسانس و اکوئولیزه شدن، بر هم خوردن تعادل غشاء سیتوپلاسمی، وزیکوله شدن، کاهش جریان سیتوپلاسمی و اختلال کلی در اندام ها را نشان می دهد.

اثر تنش سرما روی فعالیتهای فیزیولوژِیک گیاه: اثر تنش سرما روی گیاهان حساس به سرما، معمولاً گیاهان مناطق گرمسیری با کاهش درجه حرارت در حدود  25 تا 30 درجه سانتی گراد باعث بروز کاهش در میزان فتوسنتزو تعرق می شود. دما روی سیستم فتوسنتزی دارای اثر مستقیم است و در دماهای پایین، شدت فتوسنتزی کاهش می یابد. اگر چه قرار گرفتن در معرض درجه حرارت های پایین می تواند بر بسیاری از فرآیند های فیزیولوژیک اثر سوء داشته باشد، اثر آن روی فتوسنتز به عنوان عامل مهم و مؤثر در استقرار اولیه گیاه مطالعه و شناخته شده است. این کاهش ممکن است به دلیل آشفتگی در تولید کلروفیل و به هم خوردن کلروپلاست باشد که این اختلالات قطعاً ناشی از تنش سرما می باشد. این حالت زمانی بروز می کند که رنگ سبز معمول برگها تحت شرایط تنش ازبین می رود. به ندرت گیاهان بلافاصله بعد از تنش سرما وافزایش دما بهبود می یابند.

تنش سرماو فرآیند های مختلف رشد: تنش سرما معمول ترین و رایج ترین تنش محیطی دوران جوانه زنی گیاه محسوب می شود. این مرحله بسیار حساس به سرما می باشد. دمای پایین نه تنها باعث کاهش جوانه زنی می شود بلکه به دنبال آن باعث کاهش میزان رشد گیاهچه ها و میزان تجمع ماده ی خشک در آنها می شود. مراحل اول و آخر ( جذب اولیه و شروع فتوسنتز) مراحل بسیار حساس به تنش سرما معرفی شده اند، در حالی که مراحل میانی این دو مرحله نسبتاً حساسیت کمتری نسبت به سرما دارند. یکی دیگر از مهمترین مراحل رشد گیاه که در عمل از تنش سرما شدیداً تأثیر می پذیرد، مرحله ی گلدهی است. کاهش مقدار دانه ی گرده ی تولید شده در شرایط تنش سرما باعث کاهش مقدار تشکیل میوه می شود.

علائم ظاهری خسارت سرما زدگی دراندام های گیاهان

بارز ترین علامت تنش سرما و یخ زدگی در صبح روز بعد از یخبندان دیده می شود که به شرح زیر است:

یرگ های خسارت دیده رنگی سبز تیره و ظاهری خیس خورده دارند، مانند آن که آنها را در روغن جوشان فرو برده باشند. اگر خسارت شدید نبوده یا تمام سطح برگ را نگرفته باشد برگ  بر روی درخت مانده وخسارت جبران می شود. خسارت در مورد میوه های سردسیری منحصراً به شکوفه ی درختان محدود می شود. شکوفه های خسارت دیده ظاهری قهوه ای تا سیاه پیدا نموده و در صورتی که از نزدیک به آن دقیق می شویم ملاحظه می شود که گلبرگ ها شفاف شده و در میان انگشتان به راحتی له می شوند، به این ترتیب در اثر صدمات وارده شکوفه ها ظرف چند روز ریخته و درخت فاقد میوه در آن سال خواهد بود. ریزش سریع شکوفه ها در این حالت هیچ رابطه ای با بیماری یا نامنظمی خاص دیگری در درخت نمی باشد. درختان مرکبات چون در زمستان رسیده و دیر هنگام برداشت می شود ممکن است میوه با سرمای زود رس و یخبندان زمستانه مواجه شود. در این حالت پوست مرکبات خسارت دیده، دارای رنگ روشن با لکه های صاف تا حدی هم رنگ پوست می باشند و این لکه ها به تدریج به رنگ قهوه ای در آمده و در نارنگی بی رنگ هستند.

بعضی از میوه های دانه دار مانند رقم گلابی «Bartelette» و سیب رقم گلدن «Gohden delicious» علامت خسارت یخبندان را به صورت لکه هایی نا صاف برنگ زرد تا قهوه ای که اصطلاحاً «Russeting» نامیده می شود نشان می دهد. یکی دیگر از صدماتیکه با خسارت سرما و یخبندان همراه است « آفتاب سوختگی» می باشد. این پدیده خاص تنه درختان می باشد و بیشتر در قسمت جنوب غربی درختان دیده می شود که در طی زمستان های سرد بروز می کند.

بردباری گیاهان در برابر دمای پایین

بین اندام های مختلف یک گیاه و گونه های گیاهی مختلف از نظر بردباری به سرما تفاوت وجود دارد. به طور مثال بذور خشک گیاهان تا 193- درجه ی سانتی گراد و اندام های زمینی در حالت خواب تا 40- درجه سانتی گراد را تحمل می کنند. در حالی که گیاهان گوشتی نسبت به سرمای شدید بسیار حساس هستند. حساس ترین اندام گیاه نسبت به سرما زدگی، مادگی و در مراحل بعدی پرچم، گلپوش، برگ، ساقه و ریشه می باشد. اگر گیاه در معرض سرمای شدید و ناگهانی قرار گیرد آب درون پروتوپلاسم سلول یخ می زند. تغییر ترکیبات سلولی از جمله مکانیسم های مقاومت به سرماست. برخی گونه ها به خصوص گیاهان دائمی، اندوخته های پروتئینی خود را به قند تبدیل   می کنند و خود را از خطر سرما حفظ می کنند.

همچنین اگر آسمان ابری باشد گیاهان می توانند در برابر حرارت های کمتر و سرمای هوا بیشتر مقاومت کنندتا وقتیکه آسمان صاف و شفاف باشد. ضمناً سرعت افت درجه حرارت و مدت زمانیکه درجه ی حرارت هوا زیرسطح بحرانی باقی می ماند نیزدرمیزان خسارت سرما زدگی مؤثرمی باشد.

تأثیر ترکیب سرعت افت درجه حرارت و طول زمان زیر سطح بحرانی به قدرت و حجم اندام های حساس گیاه بستگی دارند. مثلاً بذر متورم شده ی بعد از جذب رطوبت در زمین استقامت کمتری در برابرحرارت پائین دارد تا نهال جوانیکه رشد کرده و به مرحله ای برسد که تمام غذای ذخیره شده ی بذر مصرف شود. مقاومت نهال از این مرحله به بعد نیز کم می شود تا وقتی که نهال جوان شروع به خشبی شدن می نماید. مجدداً استقامت گیاه در ایام شروع به گل کردن و جوانه زدن کم می شود. حساس ترین مرحله بعد از افتادن گلبرگ ها وقتی است که میوه های جوان و چغاله تازه شکل گرقته باشند. گلها عموماً از برگ ها حساس ترند. حساسیت قابل ملاحظه میوه های جوان و نارس به خاطر آسیب دیدن بافت ها نیست بلکه بعلت فساد جنین گیاه می باشد. اگر جنین گیاه کشته شود میوه نمی تواند رشد و نمو پیدا کرده و به زندگی خود ادامه دهد و در نتیجه در اثر سرما زدگی ضایع و ریزش پیدا می کند.

                      درجات حرارت های بحرانی برای سرما زدگی درختان میوه

·        جوانه های باز نشده بین 5/1 تا 5/0 درجه سانتی گراد و سرمای بیشتری را تحمل می کنند.

·        شکوفه واریته های مختلف از یکنوع میوه عکس العمل های متفاوتی از خود نشان می دهد.

·        میزان حرارت کشنده رابطه معکوس با مدت سرما دارد.

انواع سرما زدگی

دو نوع سرما زدگی وجود دارد: سرمازدگی انتقالی  و سرمازدگی تشعشعی

سرما زدگی انتقالی یا جبهه ای:

 درنوع سرمازدگی جبهه ای در اثرعبوریک جبهه هوای سرد از روی یک منطقه بروزمیکند  به طوریکه دمای آن  کمتر یا درحد دمای بحرانی برای محصولات خاص منطقه می باشد. یکی از علائم مشخص سرما زدگی انتقالی وجود باد شدید سرد در منطقه است.  شرایط وقوع یخبندان جبهه ای را می توان به وسیله باد شدید و آسمان ابری تشخیص داد  آسمان ممکن است ابری یا نیمه ابری باشد. در واقع ابرها ممکن است چند ساعت بعد از رسیدن  جبهه سرد به منطقه ظاهر شوند اگر آسمان ابری باشد ستاره ها خیلی قابل روئیت نیستند  وماه رنگ پریده به نظرمی رسد وامکان دارد هاله ای اطراف آن را گرفته  باشد. بعد ازسرما زدگی جبهه ای می توان مشاهده نمود که خسارت آن منحصراً به برگهایی که درمعرض آسمان هستند محدود نمی شود، بلکه حتی علفهای هرز زیرسایه گیاهان نیز آسیب می بینند. در چنین شرایطی نباتات حرارت خود را به هوای سرد داده و به سرعت افت درجه ی حرارت پیدا می کند، به طوریکه حتی ممکن است حرارت های تشعشعی نیز در چنین حالتی کار ساز ومفید واقع نشود. معمولاً هوای سرد در محل های گودی و داخل دره ها بیشتر توسعه یافته و شدیداً خسارت می زند. این نوع سرما زدگی مانند سرمای زمستان سال 1386می باشد که در هیچ کجای دنیا روش مبارزه ای برای آن تعریف نشده است .

سرما زدگی تشعشعی:

سطح خاک و گیاه در اثر تشعشع خالص منفی سرد تر از هوا می گردد. هوا نیز در اثر برخورد با این سطح سرد تر و در نتیجه با از دست دادن حرارت به سطوح سرد و متراکم تبدیل می شود و این هوای متراکم سرد در سطح زمین باقی مانده و در تحت شرایط پایدار ایجاد یخبندان تشعشعی می شود. حاصل این امر پدیده ای به نام وارونگی حرارت ( انورسیون invertion)  است که درجه حرارت هوا با ارتفاع زیاد می شود و به سطحی می رسد که ارتفاع انورسیون یا سقف نامیده می شود.    

یخبندان تشعشعی در شرایط  آسمان صاف  و بدون  ابر واقع می گردد، در چنین شرایطی امکان دارد که بعضی مواقع نسیم های ملایم، ضعیف و کم دوام وجود داشته باشد. این سرما زدگی در یک  محدوده معین و محیط محدود بدون اینکه  هوای سرد از سایر مناطق   نفوذ نماید  به وجود   می آید  معمولا در اواخر پاییز و اوایل بهار زمانی که   گیاه فعال می باشد  اتفاق می افتد. قابل ذکر است که در این نوع سرمازدگی چون انتقال  دما از قسمت های مختلف بدن انسان به کندی صورت می گیرد  لذا انسان سرما را کمتر احساس می نماید  لذا موجب  اشتباه کشاورزان  در تشخیص این نوع سرمازدگی می شود. این  نوع سرما زدگی همان سرمای بهاره ایست  که همه ساله خسارت بالایی به باغداران مناطق مختلف وارد می نماید  که این نوع  سرمازدگی  در تمامی کشورهای دارای کشاورزی پیشرفته کاملا کنترل شده است.

همچنین آنچه که معمولا درجهت مقابله با سرماو یخبندان انجام می شود, حفاظت در برابر سرما زدگی های تشعشعی است و روشهای حفاظتی نقش چندان موثری برای مقابله با سرمازدگی های  انتقالی ندارد.