اصول و روش های حفاظت در برابر خسارت سرمازدگی در باغات میوه

سرمازدگی یک خطر قابل توجه برای درختان میوه است. به صورت تئوری هر محصولی را می توان محافظت کرد، اما جنبه های اقتصادی و عملی روش های قابل استفاده را محدود می کند. موثرترین سلاح در برابر آسیب سرمازدگی، اقدام پیشگیرانه است. در این پست این موضوع را بررسی کرده و جنبه های مختلف و روش های موجود را مورد ارزیابی قرار خواهیم داد.

عوامل تاثیرگذار در خسارت سرما زدگی

شروع جوانه زدن در هر بهار دوره ای از انتظار و اضطراب است. با این حال، هر سال این احتمال وجود دارد که سرمازدگی باعث یک فاجعه اقتصادی شود. از آنجایی یخبندان ها اثرات منفی بروی مواد ذخیره شده در گیاه دارند میتوانند از رشد ساقه های جدید، گل و میوه جلوگیری کنند. ضمن اینکه اگر سرمازدگی در زمان گلدهی اتفاق بیافتد. خسارت آن جبران ناپذیر است

اما عواملی که بر سرما زدگی بنظر دارای نقش هستند

•  باد :

وجود باد در طول یک دوره یخبندان بهاره می تواند هم بر آسیب و هم بر میزان تأثیر روش های حفاظتی اتخاذ شده تأثیر بگذارد.

اجازه بدید این موضوع را با یک سوال روشن کنم

وقتی باد شدید در یک روز سرد می وزد، ما احساس سرمای بیشتری میکنیم. آیا درخت هم چنین شرایطی دارد؟ 

برای پاسخ به این سوال باید دلیل درک خود از “اثر سرمای باد” را در نظر بگیریم. اول اینکه انسان خون گرم است و دمای بدن عموماً بالاتر از دمای هوای محیط است. هنگامی که باد در سراسر بدن می وزد، اتلاف گرمای همرفتی وجود دارد و ما سرمای بیشتری را درک می کنیم. دوم، ما آب را از طریق منافذ پوستی خود آزاد می کنیم و هنگامی که باد با رطوبت کم می وزد، آب از پوست تبخیر می شود و در نتیجه دمای سطح پایین تر می شود.

اما جوانه های یک درخت در دمای هوای محیط یا بسیار نزدیک به آن هستند، بنابراین وزش باد این دما را کاهش نمی دهد. با این حال وزش بادهای شدید میتواند آب سطحی روی برگ ها و جوانه را جا به جا کرده و با این کار باعث افزایش سرمازدگی شود و یخ زدگی در دمای بالاتری اتفاق می افتد

• باکتری های مولد هسته یخ :

وجود برخی باکتری ها، موجب محدود شدن اثرسوپر کولینگ(بنابراین بافت دردمای بالاتری یخ می زند) میشوند تا به امروز، دو مورد با قابلیت ایجاد هسته های یخ شناسایی شده‌اند. اینها شامل ارگانیسم شانکر باکتریایی میوه هسته دار Pseudomonas syringae و گروهی هم خانوده عامل آتشک، Erwinia herbicola است. فعالیت زمانی رخ می دهد که جمعیت ارگانیسم از 10000 باکتری در هر سانتی متر مربع از سطح بافت تجاوز کند.

اهمیت عملی این موجودات با مکان و با ماهیت رشد جوانه بهاره متفاوت است. اگر مکانی باشد که باکتری ها در طول مراحل فنولوژیک بهاره که حساس هستند به این جمعیت دست پیدا نکنند یا تا آخرین خطر یخبندان به چنین جمعیتی نرسند، کمترین نگرانی را دارند. در جاهایی که جمعیت زیاد است، محلول پاشی سموم مسی برای از بین بردن باکتری‌ها ممکن است محافظتی ایجاد کند.

• تغذیه :

تنش گیاهی ناشی از یخبندان یا دماهای سرد باعث آسیب فوتواکسیداتیو به کلروپلاست می شود. این امر در نتیجه انرژی نوری بالا بیش از ظرفیت کلروپلاست ها برای استفاده از آن برای تثبیت CO2 در دمای پایین ایجاد می شود. این انرژی اضافی، گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) را تشکیل می‌دهد که فرآیندهای فتوسنتزی را مختل کرده و به سلول‌ها آسیب می‌رسانند.

کودهای پتاسیم بالا ، عملکرد اصلی پتاسیم در گیاهان، نقش فشار اسمزی در سلول ها از طریق حفظ غلظت بالای پتاسیم در شیره سلولی است. دمای سرد می تواند منجر به تشکیل کریستال های یخ در گیاهان شود در حالی که گیاهان با ذخیره قند و پتاسیم در سلول هایشان از خود در برابر این فرآیند محافظت می کنند. هر دوی این مواد نقطه انجماد سلول ها را پایین می آورند و عملکرد سلول را حفظ می کنند. علاوه بر این، فعالیت آنزیم‌های متعددی که ممکن است در مقاومت در برابر سرما نقش داشته باشند نیز به سطوح کافی پتاسیم وابسته است.

راه های مدیریت سرمازدگی غیرفعال (بلند مدت)

• انتخاب درست مکان کاشت

انتخاب مکان درست کاشت، مهم ترین روش محافظت در برابر یخ زدگی است. از آنجایی که هوای سرد متراکم تر از هوای گرم است، به سمت پایین جریان می یابد و در نقاط کم ارتفاع تجمع می یابد. هنگام جستجوی محل کشت باید از این نواحی سرد اجتناب کرد. نوک تپه ها نیز سرد است و باید از آن اجتناب کرد. به طور کلی، بهتر است در شیب هایی کاشته شود که هوای سرد از بین محصول خارج شود.

برای جلوگیری از نقاط مستعد به سرما در پایین تپه ها و به تعویق انداختن گلدهی در فصل بهار، بهتر است محصولات خزان کننده را در شیب های رو به شمال بکارید. احتمال یخ زدگی با گذشت زمان در بهار به سرعت کاهش می یابد و محصولات خزان کننده در دامنه های رو به جنوب زودتر شکوفا می شوند. در نتیجه، در دامنه های رو به جنوب بیشتر مستعد آسیب یخ زدگی هستند.

درختان نیمه گرمسیری (مانند مرکبات و آووکادو) بدون توجه به فصل در اثر یخ زدگی آسیب می بینند، بنابراین بهتر است آنها را در دامنه های جنوبی کاشت کنید، جایی که خاک و محصول می توانند انرژی مستقیم بیشتری از نور خورشید دریافت و ذخیره کنند.

هوای سرد مانند آب در سرازیری حرکت میکند. هر گونه پوشش گیاهی، ساختمان و غیره که جریان هوای سرد را در شیب پایین مسدود کرده و آن را مجبور به ورود به محصول کند، پتانسیل یخ زدگی را افزایش می دهد. برعکس این موضوغ، می توان از پوشش گیاهی، دیوارهای حصار، ساختمان ها و غیره برای کنترل جریان هوای سرد و هدایت کردن آن به اطراف مزرعه زراعی استفاده کرد.

• محتوای آب خاک

رسانایی گرمایی و محتوای حرارتی خاک به شدت تحت تأثیر محتوای آب خاک است. گرما به طور روزانه به داخل و خارج از حدود 0.3 متر خاک منتقل می شود. هنگامی که خاک مرطوب است، انتقال حرارت و ذخیره سازی در لایه بالایی خاک بهتر است، بنابراین گرمای بیشتری در طول روز برای آزاد شدن در طول شب ذخیره می شود. تفاوت های قابل توجهی بین هدایت حرارتی و ظرفیت گرمایی بین خاک های خشک و مرطوب مشاهده می شود. با این حال، اگر محتوای آب خاک نزدیک به ظرفیت مزرعه باشد، خیس کردن خاک غیر ضروری است. خیس کردن خاک تا عمق زیر 0.3 متر غیر ضروری است زیرا دمای روزانه زیر 0.3 متر ناچیز است. با این حال، به صورت سالانه، انتقال حرارت زیر 0.3 متر مهم است و اگر خاک برای مدت طولانی خشک باشد، می تواند بر حفاظت در برابر یخ زدگی تأثیر بگذارد. بنابراین، زمانی که خاک برای چندین ماه قبل از فصل یخبندان خشک باشد، خیس کردن محتاطانه است.

• پوشش زمین و مالچ

هنگامی که علف یا علف های هرز در یک باغ یا تاکستان وجود دارد، نور خورشید از سطح منعکس می شود و انرژی کمتری در خاک ذخیره می شود. بنابراین، محصول بیشتر در معرض آسیب سرمازدگی است. مالچ ها معمولاً انتقال گرما به خاک را کاهش می دهند و از این رو محصولات را مستعد یخ زدگی می کنند.

ضمن اینکه وجود علف های هرز و مالچ، میتواند جمعیت باکتری های مولد هسته ی یخ را افزایش داده  و می تواند باعث افزایش سرما زدگی بشود

• پوشش دهی

گاهی اوقات از پوشش ها برای کاهش تلفات خالص تشعشع و انرژی همرفت از یک محصول و کاهش پتانسیل آسیب یخ زدگی استفاده می شود. نوع پوشش بستگی به محصول و هزینه کار و مواد دارد. مالچ‌های پلاستیکی شفاف که انتقال حرارت را به خاک افزایش می‌دهند، معمولاً ذخیره گرما را بهبود می‌بخشند و از این رو محافظت در برابر یخ زدگی غیرفعال را فراهم می‌کنند. مالچ پلاستیکی سیاه برای محافظت در برابر سرما موثرتر است. خیس کردن خاک قبل از پوشاندن با پلاستیک شفاف بهترین محافظت را فراهم می کند.

• به تأخیر انداختن باز شدن جوانه ها با روش‌های شیمیایی

گزارش های کمی از مواد شیمیایی استفاده شده برای به تاخیر انداختن شروع بازشدن جوانه ها وجود دارد. آلفا نفتالن استات پتاسیم (PNA) وقتی در پاییز با غلظت 200 و 400 پی‌پی‌ام استفاده می‌شد، به طور قابل‌توجهی 5 روز بازشدن جوانه را به تاخیر انداخت . آیا شما تجربه ی مشابه ای در این زمینه دارید ؟ 

روشهای فعال (کوتاه مدت) حفاظت از سرمازدگی

• استفاده از ماشین های تولید باد

ماشین‌های تولید باد با افزایش چگالی شار حرارتی محسوس رو به پایین، حفاظت را فراهم می‌کنند. فن ها هوای گرم را با هوای سردتر نزدیک سطح مخلوط می کنند (شکل 1). میزان حفاظت ارائه شده به قدرت وارونگی محافظت نشده بستگی دارد. به طور کلی، دمای به دست آمده پس از راه اندازی فن ها برابر با میانگین دمای 1.5 متر (5 فوت) و 10 متر (33 فوت) است.

هنگام استفاده از ماشین های بادی برای محافظت در برابر یخ زدگی، فن ها باید در حالی راه اندازی شوند که دمای اندازه گیری شده در ارتفاع حدود 1.5 متر (5 فوت) بالاتر از دمای بحرانی آسیب باشد و قبل از اینکه دمای ارتفاع 1.5 متری بسیار کمتر از دمای ارتفاع 10 متر (33 فوت) شود.

شکل 1. نمودار شماتیکی که اثر ماشین های بادی را بر پروفیل های دما در طول موج یخبندان نشان می دهد.

• استفاده از هلی کوپتر

هلیکوپترها هوای گرم را از ارتفاع به صورت وارونه به سطح منتقل می کنند. اگر وارونگی کم باشد یا اصلا وجود نداشته باشد، هلیکوپترها بی اثر هستند. منطقه تحت پوشش یک هلیکوپتر به اندازه و وزن هلیکوپتر و شرایط آب و هوایی بستگی دارد. خلبانان اغلب تانک های اسپری هلیکوپتر را با آب پر می کنند تا وزن را افزایش دهند. در شرایط یخ زدگی شدید با وارونگی زیاد، یک هلیکوپتر می تواند بالای دیگری پرواز کند تا انتقال حرارت رو به پایین افزایش یابد.

با این حال این روش در ایران به علت بالا بودن هزینه و نبودن امکانات کافی میسر نیست.

• آب پاشی

هنگام استفاده از اسپرینکلرها (آب پاش های چرخشی) برای محافظت در برابر یخ زدگی، آبپاش ها باید راه اندازی شوند و زمانی که دمای دماسنج مرطوب (Tw) بالاتر از دمای آسیب بحرانی (Tc) باشد از آن ها استفاده میگردد. دمای هوا برای راه اندازی آبپاش ها ابتدا با اندازه گیری دمای نقطه شبنم (Td) تخمین زده می شود. سپس از جدول های مربوطه برای تعیین دمای شروع با یافتن Tw=Tc در ردیف بالا و Td در ستون سمت چپ جدول استفاده میشود.

آبپاش ها باید زمانی شروع به کار کنند که دمای مشاهده شده در دمای هوای مربوطه (T) ذکر شده در جدول یا بالاتر باشد. اگر Td= -5.0C و Tc=–1.1C، در این صورت آبپاش ها باید زمانی شروع به کار کنند که دمای هوا در 1.1 درجه سانتی گراد یا بالاتر باشد.

این بدین علت است که Tw=–1.1C  زمانی بدست می آید که  Td= -5 C و  T= 1.1 C  باشد

تصمیم در مورد زمان شروع و توقف آبپاش ها برای محافظت در برابر سرما باید بر اساس دما و رطوبت باغ باشد. هنگامی که یک سیستم آبپاش برای اولین بار راه اندازی می شود، دمای هوا در منطقه پاشیده شده به دمای دماسنج مرطوب کاهش می یابد. البته این افت اولیه با یخ زدن آب روی زمین و قسمت های گیاه برای آزاد شدن گرما و گرم شدن هوا، افزایش دما را به دنبال خواهد داشت. با این حال، اگر دمای نقطه شبنم پایین باشد، دمای دماسنج مرطوب می تواند به طور قابل توجهی کمتر از دمای هوا باشد و افت دمای اولیه می تواند منجر به آسیب شود.

جدول 1- حداقل دمای هوا برای روشن و خاموش کردن آب پاش (بر حسب درجه سانتی گراد) برای محافظت در برابر یخ زدگی برای طیف وسیعی از دمای دما سنج مرطوب و نقطه شبنم برحسب سانتی گراد*

دمای دماسنج مرطوب را که بالاتر از دمای بحرانی آسیب برای محصول خود است انتخاب کنید و ستون مناسب را بیابید. سپس ردیفی را با دمای نقطه شبنم صحیح انتخاب کنید و دمای هوای مربوطه را از جدول بخوانید تا بتوانید آب پاش خود را روشن یا خاموش کنید. این جدول فشار بارومتری 1013 میلی بار را در نظر گرفته است

جدول 2 – دمای نقطه شبنم (بر اساس سانتی گراد) برای طیفی از دمای هوا و رطوبت نسبی

• استفاده از مه ساز مصنوعی

مه طبیعی به عنوان محافظت در برابر یخ زدگی شناخته شده است، بنابراین مه های مصنوعی نیز به عنوان روش های ممکن در برابر آسیب یخ زدگی مورد مطالعه قرار گرفته اند. ایجاد مه با کمک نازل‌های فشار بالا به صورت خطی برای تولید قطرات مه استفاده میشود که گزارش شده است در شرایط باد آرام حفاظت عالی را ارائه می‌دهند. به طور مشابه، مه های طبیعی ایجاد شده توسط تبخیر آب با موتورهای جت برای ایجاد محافظت مشاهده شده است. رویکرد موتور جت این مزیت را دارد که می‌توان آن را به سمت مخالف جهت باد محصول منتقل کرد تا از آن محافظت شود. با این حال، روش اول قابل اعتمادتر ثابت شده است.

• استفاده از هیتر یا شعله برای کنترل سرمازدگی

هیترها با تابش مستقیم گیاهان اطراف خود و ایجاد اختلاط همرفتی هوا در لایه وارونگی، محافظت در برابر یخ زدگی را فراهم می کنند. هنگامی که هیترها کار می کنند، هوای گرم شده بالا می رود. با بالا آمدن هوای گرم شده، خنک می شود تا زمانی که به ارتفاعی برسد که دمای هوای محیط یکسان باشد. سپس هوا پخش می شود و در نهایت هوا دوباره پایین می آید. یک الگوی گردشی بسیار شبیه به کوره گرانشی ایجاد می شود.

اما چرا در برخی موارد این عمل موفقیت آمیز نیست ؟

اگر وارونگی ضعیف باشد، هوای گرم شده خنک می شود، اما خیلی بالا می رود و الگوی گردش تولید نمی شود. در نتیجه، بخاری ها در صورت عدم وارونگی کارایی کمتری دارند. افزایش گرمایش باعث می شود بخاری ها کارایی کمتری داشته باشند زیرا هوای گرم از سقف وارونه بالا می رود و الگوی گردش ایجاد نمی شود.

به طور کلی، هیتر ها باید به طور مساوی روی محصول محافظت شده توزیع شوند. با این حال، آنها باید تا حدودی بیشتر بر روی لبه شیب یا سمت رو به باد محصول متمرکز شوند. زمان قابل توجهی برای روشن کردن بخاری ها مورد نیاز است، بنابراین زمان کافی برای تکمیل روشنایی همه بخاری ها قبل از کاهش دما به سطوح بحرانی نیاز است.

منابع مورد استفاده :

1- Trought, M. C. T et al , 1999. Practical Considerations for Reducing Frost Damage in Vineyards. Report to New Zealand Winegrowers.

2- Synder, R. L. 2000. Principles of Frost Protection. Regents of the University of California.