اندازه گیری پتاسیم و سدیم در عصاره گیاه، بیانگر وضعیت گیاه در رابطه با این دو عنصر می باشد. پتاسیم یک عنصر ضروری پر مصرف برای گیاه بشمار می رود و دارای نقش های اختصاصی (فعال سازی آنزیم ها) و غیر اختصاصی (تنظیم اسمزی) در متابولیسم گیاه است. حیات گیاه به پتاسیم وابسته است. پتاسیم نقش های کلیدی همچون فعال سازی بیش از پنجاه نوع آنزیم، و تنظیم اسمزی گیاه را بر عهده دارد. اطلاع داشتن از مقدار آن در گیاه برای توصیه کود های پتاسه و جلوگیری از بروز علائم کمبود (نوک سوختگی برگ ها) ضروری است.

سدیم در برخی از گیاهان به عنوان عنصری مفید شناخته می شود. وجود سدیم در محیط رشد گیاهان Halophyte و گیاهان C₄ ضروری بوده و برای چنین گیاهانی می توان آن را به عنوان یک عنصر ضروری کم مصرف قلمداد کرد. در مقابل، سدیم، به ویژه برای گیاهان Glycophyte، یک عنصر ضروری قلمداد نمی شود و میتواند در غلظت های بالا باعث سمیت گیاه شود. به طور کل، انتظار داریم تا مقدار آن در نمونه های مورد مطالعه، کم باشد. به طور کل هرچه نسبت  بیشتر باشد، وضعیت گیاه مطلوب تر خواهد بود. 

به علت شباهت در خصوصیات فیزیکی-شیمیایی این دو عنصر، قابلیت جایگزینی سدیم در ایفای نقش های غیر تخصصی پتاسیم وجود دارد. به عبارت دیگر در مواقع کمبود پتاسیم در محیط، وجود سدیم در غلظت های پایین می تواند برای رشد گیاه مفید باشد و حتی تا حدودی نیاز تهیه کود های پتاسه را کاهش دهد. البته در همه این موارد باید بر کم بودن غلظت سدیم در محیط خارجی گیاه تاکید شود.

در غلظت های بالا از نمک، سدیم از طریق کانای هایی که به شکل غیر انتخابی اجازه عبور کاتیون ها را می دهند (Non-Selective Cation Channels) وارد گیاه می شود. این بار به علت همان شباهت های Physico-chemical سدیم به رقابت با پتاسیم خواهد پرداخت و با اشغال Binding site های مربوط به پتاسیم باعث ایجاد اختلال در تمامی فرایند های وابسته به آن خواهد شد. بنابراین رعایت یک نسبت Optimum از این دو عنصر برای سلامت گیاه ضروری است.

تحقیقات متعددی که در رابطه با مکانسیم های مقابله با شوری در گیاهان صورت گرفته، بیانگر اهمیت بالای نسبت K:Na در این مکانسیم ها است. در مطالعات مختلف نشان داده شده است که بالا بودن نسبت K:Na با ظرفیت تحمل شوری گیاه رابطه مستقیم دارد. در واقع بالا بودن غلظت پتاسیم در گیاه باعث تعدیل اثرات منفی ناشی از تجمع سدیم در گیاه خواهد شد. پتاسیم با فعالسازی کانال هایی در غشای سلول، موجب خارج شدن سدیم از آوند های چوبی و ذخیره شدن آن ها در Vacoule می شود. لذا نسبت K:Na گیاهانی که در خاک های شور رشد یافته اند، تحت هومئوستازی دقیقی قرار دارد.

روش Flame photometry، اساس اندازه گیری K  وNa در عصاره گیاه است. در این روش، محلول مورد آزمایش به شکل پودری (Nebulized) به داخل شعله دستگاه اسپری می شود. درون شعله، الکترون های اتم های موجود در نمونه، با جذب انرژی برانگیخته شده و به سطح بالاتری از انرژی منتقل می شوند. در این سطح، الکترون ها دارای وضعیتی ناپایدار بوده و در کسری از ثانیه با آزاد کردن انرژی اضافه خود، به سطح قبلی باز می گردند. هم زمان با برگشت الکترون ها به سطح پایین تر، انرژی مضاعف آن ها به صورت طول موج های الکترومغناطیسی نشر می یابد. این طول موج های نشر یافته برای هر عنصر اختصاصی بوده و توسط Filter های دستگاه از یکدیگر جدا می شوند. با انتخاب Filter مورد نظر، به طور مثال فیلتر پتاسیم، نور نشر یافته از اتم های پتاسیم موجود در نمونه اجازه عبور را پیدا کرده و توسط Detector دستگاه شناسایی می شوند. شدت نور نشر یافته با غلظت عنصر موجود در نمونه رابطه دارد. با استفاده از محلول های استاندارد (با غلظت هایی مشخص) نمودار Calibration دستگاه را رسم می کنیم و با استفاده از آن به غلظت عناصر مورد نظر در عصاره گیاهی خود پی خواهیم برد.

 

نکات حایز اهمیت در هنگام کار با دستگاه:

• عدم آشنایی و تجربه کافی در هنگام کار با دستگاه (Flame Photometer) می تواند تا حد زیادی در قرائت نهایی تاثیر گذار باشد.
• عدم تکرار آزمایش باعث کاهش دقت اندازه گیری خواهد شد.
• تداخل (Interference) سایر مواد موجود در نمونه با عناصر مورد نظر باعث کاهش صحت آزمایش می شود.
• چنانچه اندازه گیری در شرایطی ناپایدار صورت گیرد، هر گونه تغییر ناگهانی  در کارایی دستگاه می تواند باعث بروز خطا شود.

 

منابع:

ب. متشرع‌زاده. 1395. تقریرات درس مدیریت تغذیه گیاه. گروه علوم و مهندسی خاک، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران.

Frans J.M. Maathuis. 2013. Sodium in plants: Perception, Signaling and Regulation of Sodium Fluxes.

Diego M. Almeida et al. 2016. Regulation of Na and K Homeostasis in Plants: Towards Improved Salt Stress Tolerance.

Frans J.M. Maathuis et al. 1999. K Nutrition and Na toxicity: The basis of cellular K/Na ratio.