اثرات تغییر اقلیم بر رشد گیاهان

اثرات تغییر اقلیم بر رشد گیاهان

اسلاید 1: تغيير اقليم2تغيير اقليم در اثر افزايش دما و غلظت CO2 ، پديده زيانبخش جوي است. جنبه هاي مهم تغيير اقليم:1- افزايش دما.2- افزايش غلظت گازهاي گلخانه اي.3- بر هم خوردن توازن طبيعي گازها.4- تغيير در حالت و توزيع مکاني بارش.5- تغيير الگوهاي کشت.

اسلاید 2: 3

اسلاید 3: میانگین ماهانه دمای سطح (1990-1961)

اسلاید 4: میزان رشدوعملکردگیاهان بطورکلی تحت تاثیردوعامل می باشد: 1-عوامل ژنتیکی:که هرگیاه دارای صفات مخصوص بخودبوده وازنسلی به نسل دیگرمنتقل می شودفعالیت نیروی کار. 2-عوامل محیطی:در بروز صفات ژنتيكی هر گياه نقش اصلی را ايفاء می‌كنند به طوری  كه در صورت فقدان يا كمبود يكی از آنها رشد گياهان دچار اختلال و توقف خواهد شد.  ازمهمترین عوامل محیطی پارامترهای جوی هستندکه دراین مبحث به اهمیت آنهامی پردازیم:

اسلاید 5: دما:Temperatuer 1-دما عامل محدود كننده متابوليسم گياه (در سطح سلولی) و رشد و نمو آن (در سطح بافت يا اندام) است به طوری كه آغاز، اتمام و ميزان متابوليسم گياه تحت تأثير دما قرار می‌گيرد. 2- دما در ميزان فتوسنتز، تنفس و ساير پديده‌های متابوليكی گياه مؤثر است. 3- دماهای يكنواخت برای طول فصل رشد لازم هستند و دماهای بيشتر يا كمتر از آن، برای ايجاد پديده‌هايی نظير رشد جوانه و برگ و باز شدن گل و حتی ميوه‌دهی در گياهان ضروری می‌باشند. 4-دماهای بسيار بالا و يا بسيار پايين (گرما يا سرمای شديد)، به گياه و يا به بخش‌های حساس آن مانند جوانه‌های گل آسيب می رساند. وجود دماهای حداقل و حداكثر طبيعی در يك محل مشخص می‌كند كه امكان رشد و پرورش كدام گونه‌های گياهی وجود دارد. 5-دما و به ويژه دمای حداقل در زمستان، به طور شديدی تعيين كننده دامنه جغرافيايی مناسب برای رشد يك گياه است. پايين‌ترين دمايی كه گياه می‌تواند آن را تحمل كند مقاومت به سرما ناميده می‌شود كه معمولاً آن را با درجه سانتی‌گراد يا فارنهايت بيان می‌كنند.

اسلاید 6: 7مطلوب

اسلاید 7: 8تنش گرمايي

اسلاید 8: تنش گرمايي9تنش گرمايي:Heat Stress درجه حرارت به اندازه اي بالاست که موجب بروز صدمات غير قابل برگشت به گياه مي شود.

اسلاید 9: تنش گرمايي10اثرات مخرب درجه حرارت بالا در طول روز1- اثر مستقيم : افزايش دماي بافتهاي گياه2- اثر غير مستقيم : افزايش تبخير و تعرق و در نتيجه تغيير رطوبت بافتهاي گياهتداوم گرما مهم ترين مسئله و مخرب ترين عامل است.

اسلاید 10: تنش گرمايي11اثرات مخرب دماي بالا در مرحله رشد رويشي:1- تاثير بر فتوسنتز برگها2- تاثير بر تنفس گياه و در نتيجه تاثير بر بافتهاي سازنده اندامهاي جديد3- تاثير بر تراوايي سلول4- کاهش فعاليتهاي زايشي گياه

اسلاید 11: تنش گرمايي12فرآيند هاي انتقال انرژي:1- تابش2- گرماي نهان3- گرماي محسوس

اسلاید 12: تنش گرمايي13تابش: انتقال انرژي توسط مواج الکترومغناطيسي که نياز به محيط مادي نداردگرماي نهان: تغيير حالت آب و انتشار بخار حاصلهگرماي محسوس: انتقال گرما به دو طريق رسانايي و همرفت صورت مي پذيرد.

اسلاید 13: تنش گرمايي14در قسمتهاي بالايي پوشش گياهي:نزديک سطح خاک و اندامهاي زير زميني گياهي: رسانايي : بدليل جنبش مولکولهاي گاز ناچيز استهمرفت: نقش مهمي در انتقال حرارت دارد.رسانايي : نقش بيشتري داردهمرفت افقي(فرارفت): در مناطق خشک نقش مهمي در تنش گرمايي و خشکي دارد.

اسلاید 14: تنش گرمايي15 دماي زياد هوا در وسط روز بر كمبود اشباع Saturation deficit گياهان را اضافه و باعث افزايش فتوسنتز و رسيده شدن ميوه ها را تسريع مي بخشد.

اسلاید 15: تنش گرمايي16 دماي بالا باعث مي شود كه:دماي بالا به همراه رطوبت زياد باعث گسترش بسياري بيماري هاي گياهي مي شود.دماي بالا به متابوليسم (سوخت و ساز حياتي) گياه تأثير مي گذارد.دماي بالا شبانه عمل تنفس گياه را زياد مي كند.

اسلاید 16: تنش گرمايي17 دماي بالا باعث مي شود كه:دماي بالا شبانه باعث رشد مناسب شاخ و برگ ها و ريشه ها، شاخه اصلي درخت، پوسته زاينده و ميوه ها كمك مي نمايد.دماي بالاي توزيع فتوسنتز اندام هاي مختلف گياهان را كنترل مي كند و اساساً اندام هايي از گياه را كه انسان مصرف نمي كند، افزايش مي دهد.دماي شبانه بر روي متابوليسم گياه تأثير مي گذارد و گسترش گياهان غير سرمادوست را سرعت مي بخشد.

اسلاید 17: تنش گرمايي18گندم بهاره با افزايش دما محصول كمتري مي دهد.تنش شديد دمايي بر دانه تازه كشت شده خطرناك است.تنش شديد دمايي باعث كاهش زمان مراحل بعدي رشد مي شود.تنش شديد دما بر تعداد جوانه ها و كاهش ارتفاعي اثر مي گذارد.تنش شديد دماي بالا نسبت بذرها به ساقه را كاهش مي دهد.

اسلاید 18: تنش گرمايي19كاهش دماي ميانگين مولفه هاي بازده محصول را بهبود مي بخشد.دماهاي بالا به خصوص دماي بالاي روزانه، طول الياف، يكنواختي و دوام پنبه را افزايش مي دهد.دامنه نوسان وسيع دماي روزانه، تعداد متوسطي از گل ها و درصد كمي از نگهداري آنها را بوجود آورده است.

اسلاید 19: تنش گرمايي20خسارت گياهي در اثر دماي زياد هوانقطه دمايي مرگ سلول هاي فعال گياهي 50 تا 60 درجه سلسيوسحد بالاي گياهان آبزي 40 درجه سلسيوسحد بالاي گياهان خشكي 50 درجه سلسيوسدماي بالا در هوا اشباع طي نيم ساعت آنزيم ها غير فعال شده و پروتئين ها از بين مي روند.

اسلاید 20: تنش گرمايي21خسارت گياهي در اثر دماي زياد هوادماي بالا در زمان گلدهي باعث بي محصولي مي شود.دماي بالا در مرحله رسيدن باعث كاهش وزن دانه ها مي شود.در گندم آثار دماي بالا به صورت پيري زودرس شامل توقف رشد و نمو، توليد مثل و از بين رفتن فعاليت هاي فتوسنتزي و تخريب ساختمان هاي پروتئيني ظاهر مي شود.

اسلاید 21: دماي خاک22بافت هاي زنده گياهان منطقه معتدله وقتي در معرض دماي 50 درجه سلسيوس قرار مي گيرند، از بين مي روند.دماهاي خيلي زياد خاک براي ريشه مضر است.

اسلاید 22: 23بعضي گونه هاي برنج در دماي طولاني مدت كمتر از ° C1111رشد نمي كنند. جوانه زني گياهان فصل گرم در طي فصل زمستان خيلي ضعيف است.جوانه زني گياهان آفتابگردان، ذرت و سويا زماني كه دماي روزانه يا شبانه بالاي ° C21 و مقدار آب خاك در طي هفته نخست بعد از كشت خيلي كم باشد، بسيار ضعيف است.

اسلاید 23: دماي خاک24در نواحي حاره، دماي زياد خاك باعث از بين رفتن جوانه زني غده سيب زميني مي شود (دماي مطلوب سيب زميني ° C 17 است).بازده ذرت كه رابطه با جوانه زني در دماي خاك بالاي ° C 30خيلي ضعيف است.

اسلاید 24: دماي خاک25شرايط سيب زميني قبل از كاشت (در انبار) نقش مهمي در جوانه زني دارد.اگر سيب زميني در دماي ° C 45نگهداري شده باشد، حتي بعد از هشت روز كاهش دما در محيط شرايط جوانه زني با دماي ° C 17كه دماي مطلوب سيب زميني است جوانه نمي زند.

اسلاید 25: 26دماي ناحيه ريشه گياه بر کيفيت، محصول فلفل شيرين اثر مي گذارد.تأثير دماي پائيني براي رشد بيش از دماي بالا است و رشد را متوقف مي كند.مقدار قند بوسيله دماي منطقه رشد تحت تأثير قرار مي گيرد.مقدار فسفات در دماي ° C 13 تا ° C 33حاصل مي شوند.دماي 23 ناحيه ريشه مناسبترين دما براي محصول اقتصادي فلفل شيرين است.

اسلاید 26: دماي خاک27ريشه هاي گندم در طي مرحله رويش زير ° C 20 است.دماي مناسب خاك براي رويش ساقه گندم كمتر از ° C 20 است.دماي بيش از ° C 35 باعث كاهش رشد انتهاي ريشه Terminal root growth و سرعت بخشيدن به رشد و پيري مي شود.دماي كمتر از ° C 20رشد ريشه متوقف مي شود (دماي سطح خاك)

اسلاید 27: تنش گرمايي28آسيب هاي دماي بالاخشك شدن گياه بر هم خوردن تعادل فتوسنتز و تنفس گياهيآفتاب سوختگي سوختگي ساقه

اسلاید 28: تنش گرمايي29دما و فتوسنتزمقدار فتوسنتز و تعرق با افزايش دما تا بيشينه دما افزايش مي يابد.در دماهاي بالاتر از بيشينه آنزيم ها از كار مي افتند.در دماهاي بالاتر از بيشينه واكنش هاي مختلف مختل مي شوند و فتوسنتز كاهش مي يابد.

اسلاید 29: 30تعرق كم، رشد كند، سلول هاي بزرگ محصول نهايي زيادتعرقفتوسنتزتعرق زياد، رشد سريع، سلول هاي كوچك محصول اوليه كموزن نسبي ماده خشك دما (سلسيوس)048122032 48تأثير دما بر فتوسنتز و تعرق سيب زميني (ماوي، 1994)تنش گرمايي

اسلاید 30: 31فتوسنتز به درجه دما (سلسيوس)04142032 48كاهوگوجه فرنگيخيارخربزهتنش گرمايي

اسلاید 31: میزان فتوسنتز و تنفس با افزایش حرارت تا رسیدن به میزان حداکثر فتوسنتز افزایش می یابد این میزان در یک دامنه وسیع حرارتی ادامه یافته سپس در درجات حرارت بسیار بالا زمانی که آنزیم غیر فعال شده و واکنش های مختلف دچار آشفتگی می گردند فتوسنتز کاهش می یابد.32

اسلاید 32: 33 فتوسنتز خالص در دامنه ای که افزایش حرارت تحریک کننده داشته اندازه گیری می شود. در بالا و پایین این حد، درجه حرارت به عنوان یک عامل بازدارنده عمل می کند.حدود حرارتی فتوسنتز(Birhuizen1973)

اسلاید 33: 34در درجات حرارت فوق العاده بالا، میزان فتوسنتز به سرعت کاهش می یاید.و بر میزان تنفس که مقادیر زیادی دی اکسید کربن رها ساخته افزوده می گردد.

اسلاید 34: توقف جذب دی اکسید کربن: برای گیاهان C4 مناطق گرم 60-50 درجه سانتی گراد برای گیاهان C3 مناطق گرم 50-40 درجه سانتی گراد35

اسلاید 35: تنش گرماييراههاي تعديل تنش گرمايي:1 - کاهش تابش موج کوتاه ورودي با افزايش آلبيدو: باعث افزايش تابش موج کوتاه منعکس شده ( ) مي شود.2- کاهش گرماي محسوس که به صورت فرارفتي وارد محيط گياه مي شود. (بايد مانع از ايجاد محيطي براي جذب گرما از محيط اطراف شد)3- افزايش خروج گرماي محسوس ( از طريق افزايش انتقال حرارت بصورت گرماي نهان) : با افزايش مقدار رطوبت يا آب جهت تبخير 36کاهش حرارت وروديافزايش تلفات حرارتي

اسلاید 36: تنش گرمايي371- افزايش آلبيدو: افزودن مواد سفید رنگ مانند کاه وکلش ، آهک و ..... به سطح خاک که باعث کاهش دماي خاک مي شود.چند برابر کردن ضريب آلبيدو در سطح گياهي و سطح خاک مي تواند حدود 15 درصد تبخير و تعرق را کاهش دهد.

اسلاید 37: تنش گرمايي382- تعديل گرماي فرارفتي:برا ي مدلسازي تعديل گرماي فرارفتي نياز به تهيه مدل فرآيندهاي انتشار درون کانوپي است.مدل هالرتينز و مارتين (1957) :

اسلاید 38: تنش گرمايي39در مدلسازي فرآيندها لازم است:1- کانوپي لايه بندي شود.2- شرايط مرزي (Boundary condition) و مقادير اوليه مشخص باشد.3- افزايش انتقال انرژي بصورت نهان از داخل کانوپيدر روش آبياري باراني :اصل فيزيکي حاکم بر تعديل تنش گرمايي ، استفاده از تبديل گرماي محسوس به گرماي نهان در سطح گياه و خروج بخار اب از داخل کانوپي با استفاده از اصل انتقال جرم است.

اسلاید 39: تنش گرمايي40مشکلات تعديل تنش گرمايي:1- شيوع و گسترش بيماريها و آفات به دليل رطوبت بيش از حد محيط2- قطع فرآيند اکسيژن رساني به ريشه ها با آبياري بيش از حد.

اسلاید 40: تنش گرمايي41روشهاي عملي مبارزه با تنش گرمايي1- روشهاي غير مستقيم2- روشهاي مستقيم

اسلاید 41: تنش گرمايي42روشهاي غير مستقيم مبارزه با تنش گرمايي:روشهاي اکثراً مديريتي و قبل از کاشت محصول يا احداث باغ انجام مي شود.1- استفاده از شيب و جهت شيب: دامنه هاي کوهها از نظر ميزان دريافت انرژي متفاوتند2- فواصل کشت: از نظرمقدار تابش ورودي و تجمع حرارت اهميت داردکاهش فواصل سايه اندازي اثر مثبت 3- بادشکن ها :افزايش رطوبت داخل کانوپيافزايش پتانسيل آبي برگافزايش عملکرد

اسلاید 42: تنش گرمايي43روشهاي مستقيم مبارزه با تنش گرمايي:روشهاي مديريتي که در طول دوره رشد گياه يا بهره برداري از باغات اعمال مي شود.1- استفاده از مواد ضد تعرق (Anti respirants)2- آبياري باراني3- استفاده ازاطلاعات هواشناسي کشاورزي

اسلاید 43: تنش گرمايي441- استفاده از مواد ضد تعرق (Anti respirants):سه دسته اندلايه اي ضد تعرق بر روي برگها و اندامهاي گياه مي سازند.باعث بسته شدن روزنه هاي گياه مي شوند.موجب بازتاب انرژي و کاهش بار حرارتي گياه مي شود.

اسلاید 44: تنش گرمايي452- آبياري باراني:تبديل گرماي محسوس به گرماي نهان و انتقال گرما از طريق بخار آب

اسلاید 45: تنش گرمايي463- استفاده از اطلاعات هواشناسي کشاورزي:درجه حرارتهاي بالا يا پايين بر ميزان باروري و عملکرد محصول تاثير سويي دارد.نمو ريشه گياه به تاخير مي افتد که باعث پيري پيش از بلوغ و پژمردگي مي شود. سرعت رشد اندام به کاهش مي يابد و زمان پرشدن و رسيدگي دانه (Ripening) کوتاه مي شود.کاهش عملکرد

اسلاید 46: اثر نامطلوب دما47صدمات ناشي از تنش گرمايي:برنج:کاهش تعداد پنجه هادر طول دوره زايشي : زودرس شدن برگهاي فرعي پژمردگي و زرد شدن و رشد سريع در فرايند هاي تکاملي کاهش زمان پرشدن دانه کاهش کيفيت دانه و افزايش دانه هاي نارس

اسلاید 47: تنش گرمايي48گندم : در دوره رسيدگي محصول: زرد شدن برگها، برگها، ساقه و خوشهسفيد شدن گلومکاهش وزن دانه ها

اسلاید 48: تنش گرمايي49سيب زميني:درجه حرارت بالا براي رشد برگها ، تشکيل غده و کلاً عملکرد محصول نامطلوب است.نيشکر: درمراحل جوانه زني و رشد پنجه هاکاهش سرعت قد کشيدن (Elongation) ساقه و کوتاه شدن طول زمان خوشه دهيدرحالت کلي: کاهش فتوسنتز و در نتيجه کاهش توليد ماده خشک.

اسلاید 49: تنش گرمايي50فرآيندهاي فيزيولوژيکي موثر در تنش گرمايي:1- درهواي بسيار گرم: کاهش فعاليت سبزينه اي برگهاي گياه و در نتيجه کاهش شديد فرايند فتوسنتز2- تغيير در غشاي سلولي و کاهش ظرفيت انتقال فرآورده هاي فتوسنتزي. 3- کاهش درصد رطوبت برگها و کم شدن فعاليت آنها و نيز کاهش ظرفيت جذب آب.4- برهم خوردن توازن آب و غذا در بافتهاي گياهي.بين درجه حرارت و رشد و نمو گياه رابطه اي غيرخطي برقرار است.

اسلاید 50: تنش گرمايي51برهمکنش تنشهاي گرمايي و رطوبتي:افزايش تنش گرمايي از طريق تشديد تبخير و تعرق موجب تلف شدن رطوبت خاک و افزايش تنش آبي مي شود.ايجاد تغييرات قابل ملاحظه در تبادل رطوبت، رشد نسبي اندامها و محتواي غذايي خوشه و محصول

اسلاید 51: تنش گرمايي52تاثير تنش حرارتي بر ميوه ها:آفتاب سوختگي که بر اثر خشکسالي، تلفات آب توام با دماهاي زياد و تابش شديد آفتاب بوجود مي آيد.آفتاب سوختگي موجب صدمه به پوسته ميوه ( به صورت ضخيم شدن و بعضاً ترک خوردن) شده و باعث نفوذ قارچها به داخل ميوه و پوسيدگي آن مي شود.

اسلاید 52: اثر نامطلوب دما53تاثير تنش گرمايي بر کيفيت ميوه:رسيدگي نامنظم ميوهريزش قبل از رسيدگي کاهش اندازه در ميوه هاکم رنگ شدن ميوهافزايش ميزان پوسيدگي درختانزبر و ضخيم شدن پوست ميوهکاهش درصد رطوبت ميوه و پوست (در مرکبات)

اسلاید 53: تنش گرمايي54آتش سوزي در جنگل:عوامل موثر:درجه حرارت بر رطوبت هوا، سرعت تبخير و تلفات رطوبتي مواد سوختني و افزايش دماي آنها تاثير دارد.شرايط افزايش ريسک آتش سوزي:منبع آتشمواد قابل احتراقشرايط جوي اقليمي: (بويژه درجه حرارت) از عوامل کليديدر هواي خشک با افزايش دماوقوع گرماي شديد همراه با طوفان

اسلاید 54: تنش گرمايي55تاثير تنش گرمايي بر آفات و بيماريها:بيماريها:شيوع و گسترش بيماريها بوسيله عوامل بسياري از جمله شرايط اقليمي کنترل مي شود.حشرات و آفات: دامنه حرارتي مناسب براي بقاء و نمو 30-20 درجه سلسيوس

اسلاید 55: تنش گرمايي56آلاينده ها:گراديان دماي هوا بر انتشار آلاينده ها به درون بيوسفر، انتقال و رسوب آنها و انحلال گازها در آب تاثير مي گذارد.

اسلاید 56: تنش گرمايي57روشهاي تقليل اثر تنش گرمايي:تهيه ارقام جديد مقاوم به گرمااستفاده از فن آوري مالچ پاشيافزايش آبياري سطحي و بارانياستفاده از روشهاي مديريتي تهويه هوااصلاح مناطق پراکنش ارقام زراعي موجود.

اسلاید 57: تنش گرمايي581- تهيه ارقام جديد مقاوم به گرمامقاومت گرمايي گياهان در شرايط طبيعي ناشي از وقوع و جايگزيني فرايندهاي ديمريزاسيون و پلي مريزاسيوناين فرايندها موجب تحريک رشد، رشد ثانويه گياه و نمو آنها مي شود.تهيه واريته هاي جديد مقاوم به گرما باعث مقاومت در برابر آسيب ناشي از دماهاي بالا و کاهش مصرف آب مي شود.

اسلاید 58: تنش گرمايي59اثرات مالچ پاشيکاهش تابش ورودي کاهش درجه حرارت سطح خاککاهش تنش رطوبتي خاکدرصورت استفاده همزمان با ساير روشهاي کاهش تنش گرمايي موثرتر است.

اسلاید 59: تنش گرمايي60اثرات افزايش آبياري سطحي و باراني:کاهش دماي خاک و پوشش گياهيوابسته به منابع آب قابل دسترسمورد استفاده در مناطق محدود و مقياسهاي کوچک.

اسلاید 60: تنش گرمايي61استفاده از روشهاي مديريتي تهويه هوا:در سيلوهاي غلات ومحل نگهداري دامها در ماههاي گرم تابستان بکارمي رود.

اسلاید 61: تنش گرمايي62اصلاح مناطق پراکنش ارقام زراعي موجودگرمايش جهاني بر اثر انتشار گازهاي گلخانه اي ايجاب مي کند نواحي پراکنش ارقام و گونه هاي زراعي با توجه به شرايط آب و هوايي آينده اصلاح شود.