مدیریت بیماری پژمردگی فوزاریومی و سایر بیمارگرهای خاکزاد با استفاده از روش‏های سازگار با محیط زیست

مدیریت بیماری پژمردگی فوزاریومی و سایر بیمارگرهای خاکزاد با استفاده از روش‏های سازگار با محیط زیست

مقدمه

یکی از مهم‌ترین بیماری‌های صیفی و جالیز بخصوص گوجه ‏فرنگی، پژمردگی فوزاریومی است که توسط قارچ Fusarium oxysporum ایجاد می‌شود. این بیماری به‌ویژه در خاک‌های سبک و اسیدی و مناطق گرمسیری شدت زیادی دارد. قارچ عامل بیماری به‌صورت کلامیدوسپور می‌تواند سال‌ها در بقایای گیاهی موجود در خاک زنده بماند. ترشحات ریشه گیاه میزبان موجب فعال شدن و جوانه آن می‏شود. چرخه آلودگی این بیمارگر شامل مراحل زیر است:

1- شناسایی ریشه از طریق سیگنال‌های میزبان-پاتوژن

2- اتصال به ریشه ‏های موئین و رشد میسلیوم قارچ

3- نفوذ به لایه‌های پوستی ریشه و آوندهای چوبی

4- ترشح سموم و فاکتورهای بیماری‌زایی توسط قارچ

5- مسدود شدن آوندها و بروز علائم پژمردگی در قسمت‏های هوایی

پژمردگی فوزاریومی بیشترین خسارت را به ارقام حساس گوجه ‏فرنگی وارد می‌کند، به‌ویژه در فصل‌های گرم، میزان کاهش عملکرد محصول بین ۲۵ تا ۵۵ درصد گزارش شده است و در شرایط بسیار مساعد، تا ۹۰ درصد نیز می‌رسد. استفاده طولانی‌مدت از روش‌های شیمیایی کنترل بیماری، به‌دلیل ایجاد مقاومت در جمعیت قارچ‌ و همچنین آثار منفی بر محیط زیست و اکوسیستم‌های کشاورزی و سلامت انسان پایدار نیست و از این‏رو توجه پژوهشگران و کشاورزان به‌سمت روش‌های جایگزین و زیست‌سازگار جلب شده است. در این مقاله مجموعه‌ای از این روش‌ها مرور و نقاط قوت و ضعف هر یک بررسی خواهد شد.

1) استفاده از عوامل بیوکنترل

عوامل بیولوژیک به‌عنوان یکی از مؤثرترین روش‌ها در مدیریت بیماری‌های گیاهی معرفی شده‌اند. پژوهش‌های متعدد نشان داده‌اند که استفاده از این عوامل در کنترل پژمردگی فوزاریومی در گیاهان مختلف از جمله گوجه‌فرنگی، خیار، طالبی، توت‌فرنگی، موز و میخک موفقیت‌آمیز بوده است. مهم‌ترین میکروارگانیسم‌های بیوکنترل‌کننده شامل:

- فوزاریوم‌های غیر بیماری‌زا (Non-pathogenic Fusarium oxysporum): این نژادها با رقابت در ریزوسفر و اشغال جایگاه قارچ بیماری‌زا، مانع رشد و تکثیر آن می‌شوند.

- قارچ‌های کاهش‌دهنده شدت بیماری (Hypovirulent Rhizoctonia spp.): به‌ویژه Rhizoctonia binucleate که به‌صورت هیپوویرو‌لنت عمل کرده و از شدت بیماری می‌کاهد.

- قارچ‌های آنتاگونیست: مانند Trichoderma harzianum، T. asperellum، T. viride، T. hamatum و Gliocladium virens که با مکانیسم‌هایی مانند مایکوپارازیتیسم، ترشح آنزیم‌های تجزیه‌کننده دیواره قارچ و القای مقاومت در گیاه، بیماری را سرکوب می‌کنند.

- باکتری‌های مفید: مانند Pseudomonas fluorescens، Burkholderia cepacia، Bacillus subtilis، Bacillus polymyxa، Streptomyces spp. و Enterobacter cloacae که از طریق ترشح آنتی‌بیوتیک‌ها، سیدروفورها (برای محدودکردن دسترسی قارچ به آهن) و همچنین تحریک دفاع طبیعی گیاه، اثر بازدارنده دارند.

ساز و کارهای بیوکنترل:

کنترل بیولوژیک در واقع بر پایه مجموعه‌ای از تعاملات میان گیاه میزبان، پاتوژن، عامل بیوکنترل و میکروفلور خاک صورت می‌گیرد. مهم‌ترین این سازوکارها عبارت‌اند از:

- رقابت برای منابع غذایی و فضا: میکروارگانیسم‌های مفید زودتر و سریع‌تر سطح ریشه را اشغال می‌کنند.

- ترشح آنتی‌بیوتیک‌ها: موادی مانند پیولوتورین، سوبتیلین و فنول‌ها که مستقیماً رشد قارچ را مهار می‌کنند.

- مایکوپارازیتیسم: برخی قارچ‌ها مستقیماً به هیف‌های فوزاریوم حمله کرده و آن‌ها را تخریب می‌کنند.

- تولید آنزیم‌های هیدرولیتیک: آنزیم‌هایی نظیر کیتیناز و β-1,3-گلوکاناز باعث تجزیه دیواره سلولی قارچ می‌شوند.

- القای مقاومت سیستمیک (ISR): گیاه با حضور این میکروارگانیسم‌ها به حالت آماده‌باش در برابر بیماری درمی‌آید و دفاع طبیعی خود را فعال می‌کند.

نکته:

- اثربخشی عوامل بیوکنترل به‌شدت وابسته به شرایط محیطی (دما، رطوبت، ویژگی‌های خاک) است.

- برای دستیابی به کنترل پایدار، معمولاً لازم است عوامل بیوکنترل به‌عنوان بخشی از مدیریت تلفیقی (IDM) همراه با دیگر روش‌ها (مانند مبارزه شیمیایی، کمپوست، آفتاب‏دهی خاک و انتخاب ارقام مقاوم) به‌کار رود.

2) استفاده از خاک‌های سرکوبگر (Suppressive Soils)

خاک‌های سرکوبگر، خاک‌هایی هستند که حتی در حضور گیاه میزبان و عامل بیماری، شدت بیماری در آن‌ها بسیار پایین است. دلیل اصلی این ویژگی، وجود جمعیت متنوع و فعال میکروارگانیسم‌هاست که از طرق گوناگون با قارچ‌های بیماری‌زا مقابله می‌کنند. در این خاک‌ها، میکروفلورای متنوع شامل قارچ‌ها و باکتری‌های آنتاگونیست، مانع استقرار و گسترش Fusarium oxysporum می‌شود. مهم‌ترین گروه‌های میکروبی مؤثر شامل فوزاریوم‌های غیر بیماری‌زا، گونه‏های تریکودرما، رایزوکتنیا، گلیوکلدیوم (Gliocladium)، باسیلوس، استرپتومایسز و سودوموناس می‏باشد که در بسیاری از مطالعات توانسته‌اند شدت پژمردگی فوزاریومی گوجه‌فرنگی را کاهش دهند. سازوکارهای اصلی شامل رقابت برای منابع غذایی، تولید ترکیبات بازدارنده رشد قارچ، پارازیته کردن (نفوذ کردن) هیف‏های قارچ بیمارگر و القای مقاومت سیستمیک در گیاه می‏باشد.

3) استفاده از کمپوست‌ها

مواد آلی کمپوست‌شده خاصیت ضدقارچی و ضدباکتریایی داشته و در سرکوب بیماری‌های خاکزاد مؤثر هستند. مطالعات نشان داده‌اند که مصرف کمپوست‌ها توانسته بیماری‌هایی مانند پوسیدگی ریشه و طوقه ناشی از قارچ Rhizoctonia solani، پژمردگی ناشی از Verticillium dahliae، پوسیدگی طوقه ناشی از Sclerotinia spp. و حتی پژمردگی فوزاریومی را کاهش دهد. سازوکارهای اثرگذاری شامل موارد زیر می‏باشد:

- وجود میکروارگانیسم‌های فعال در کمپوست که مستقیماً با پاتوژن‌ها رقابت می‌کنند.

- ترشح مواد محرک رشد (Bio-stimulants) و ترکیبات شبه‌هورمونی که مقاومت گیاه را افزایش می‌دهد.

- بهبود خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک (افزایش مواد آلی، بهبود تهویه و افزایش ظرفیت نگهداری آب)

- القای مقاومت سیستمیک در گیاهان

استفاده از این روش دارای محدودیت‌هایی است، از جمله اینکه اثر کمپوست همیشه قابل پیش‌بینی نیست و به عوامل مختلفی مانند نوع مواد اولیه، روش کمپوست‌سازی و نوع پاتوژن بستگی دارد و البته در برخی موارد کارایی ضعیف یا متغیری از این روش گزارش شده است.

4) ورمی‌کمپوست‌ها

ورمی‌کمپوست محصول تجزیه مواد آلی توسط کرم‌های خاکی و میکروارگانیسم‌های همراه آن‌هاست که بر اساس مطالعات انجام شده، خاصیت ضدقارچی و ضدباکتریایی داشته و در سرکوب بیماری‌های خاکزاد مؤثر هستند. مطالعات نشان داده‌اند که استفاده از ورمی‌کمپوست در خاک آلوده به فوزاریوم، باعث بهبود رشد بوته‌های گوجه‌فرنگی و کاهش شدت پژمردگی شده است. ویژگی‌های اصلی آن شامل موارد زیر است:

- کاهش نسبت کربن به نیتروژن (C/N) و افزایش سرعت تجزیه مواد آلی

- افزایش سطح مواد غذایی برای تکثیر میکروارگانیسم‌های مفید

- حضور متابولیت‌ها و مواد هیومیکی که رشد گیاه را تحریک کرده و مقاومت آن را افزایش می‌دهد.

5) عصاره‌های کمپوست

عصاره کمپوست یا چای کمپوست محلولی است که از خیساندن کمپوست در آب به‌دست می‌آید. این محلول حاوی میکروارگانیسم‌های مفید (قارچ‌ها، باکتری‌ها، پروتوزوآ و نماتدها)، ترکیبات شیمیایی مانند فنول‌ها و آمینواسیدها و مواد غذایی محلول می‏باشد. این عصاره می‌تواند به‌صورت محلول‌پاشی بر روی برگ یا آبیاری در خاک استفاده شود و در کاهش بیماری‌های برگی مانند سفیدک‌ها و کپک خاکستری (Botrytis cinerea) و همچنین بیماری‌های خاکزاد مانند پژمردگی فوزاریومی مؤثر بوده است. هرچند این روش دارای محدودیت‏هایی نیز هست از جمله اینکه اثر آن وابستگی به تاریخ تولید کمپوست، منبع مواد اولیه، روش تهیه، شرایط آب‌وهوایی و دفعات کاربرد دارد و گاهی اثر کنترل بیماری به صورت ناپایدار و متغیر گزارش شده است.

6) استفاده از کود و ادرار حیوانی

مطالعات نشان داده‌اند که فرآورده‌های دامی از جمله کود و ادرار گاو خاصیت ضدقارچی قابل‌توجهی دارند. بر اساس نتایج یک آزمایش، محلول کود گاوی و ادرار گاو می‌تواند رشد قارچ‌های فوزاریوم و ریزوکتونیا را تا ۸۰ تا ۱۰۰ درصد مهار کند. علاوه بر این، فرآورده‌های سنتی مانند پنج‌گاویا که ترکیبی از پنج محصول دامی (شیر، دوغ، ماست، ادرار و کود گاوی) است، نیز توانسته‌اند رشد بیمارگرهای خاکزاد مانند Fusarium solani، Rhizoctonia solani  و Sclerotium rolfsii را به‌طور کامل متوقف کنند. مزایای استفاده از این مواد شامل ارزان و در دسترس بودن، افزایش حاصلخیزی خاک و سازگاری با محیط زیست می‏باشد. محدودیت‌های آن نیز شامل کارایی متغیر در شرایط مختلف و نیاز به آماده‌سازی و کاربرد درست برای جلوگیری از بوی نامطبوع یا آلودگی‌های ثانویه است.

7) بیوفومیگیشن (Bio-fumigation)

بیوفومیگیشن به معنی استفاده از بقایای گیاهی با خاصیت ضدقارچی برای ضدعفونی خاک است. بیشترین کاربرد مربوط به گیاهان دو خانواده Brassicaceae و Alliaceae است. این گیاهان حاوی گلوکوزینولات‌ها هستند که پس از تجزیه در خاک، به ترکیباتی مانند ایزوتیوسیانات‌ها تبدیل می‌شوند. این ترکیبات خاصیت قارچ‌کشی، باکتری‌کشی و نماتدکشی دارند و بقایای سیر و پیاز نیز با آزادسازی ترکیبات گوگردی مانند تیوسولفین‌ها و دی‌سولفیدها پاتوژن‌های خاکزاد را مهار می‌کنند. می‌توان این گیاهان را به‌عنوان کود سبز با خاک مخلوط و سپس آبیاری کرد تا ترکیبات فرار آزاد شوند. همچنین می‌توان از آن‌ها به‌صورت پودر یا کیک گیاهی در خاک استفاده کرد. مزایای استفاده از این مواد گیاهی، کاهش مصرف سموم شیمیایی، بهبود مواد آلی و تهویه خاک و افزایش فعالیت میکروبی مفید در خاک می‏باشد.

8) آفتاب‏دهی خاک (Soil Solarization)

آفتاب‏دهی خاک یک روش طبیعی و ایمن برای ضدعفونی خاک است. در این روش، خاک مرطوب را در گرم‌ترین فصل سال با پلاستیک شفاف می‌پوشانند تا دمای خاک به ۴۰ تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد برسد که برای از بین بردن بسیاری از قارچ‌ها، نماتدها و بذر علف‌های هرز کافی است. مزایای این روش شامل نابودی یا کاهش شدید جمعیت قارچ‌های خاکزاد از جمله Fusarium spp، تغییر در ترکیب میکروفلورای خاک به نفع میکروارگانیسم‌های مفید، آزادسازی مواد غذایی محلول (نیتروژن، فسفر، پتاسیم) و در نتیجه بهبود رشد گیاه می‏باشد. محدودیت‌های آن نیز شامل وابسته بودن کارایی آن به دمای محیط (در مناطق سردسیر کمتر مؤثر است) و همچنین نیاز به دوره زمانی طولانی (۴ تا ۶ هفته) است.

9) بیوسولاریزاسیون (Bio-solarization)

بیوسولاریزاسیون ترکیبی از دو روش آفتاب‏دهی و بیوفومیگیشن است. در این روش، بقایای گیاهان بیوفومیگانت (مانند کلم یا پیاز) با خاک مخلوط و سپس خاک مرطوب با پلاستیک پوشانده می‌شود. تجزیه بقایا در شرایط بی‌هوازی موجب آزاد شدن ترکیبات سمی مانند اسیدهای آلی (استیک و بوتیریک اسید) و ترکیبات گوگردی می‌شود که بیمارگرهای خاک را نابود می‌کنند. مزایای این روش شامل تأثیر قوی‌تر و پایدارتر نسبت به آفتاب‏دهی یا بیوفومیگیشن به‌تنهایی و کنترل طیف وسیعی از قارچ‌ها، باکتری‌ها، نماتدها و علف‌های هرز می‏باشد.

10) استفاده از گیاهان دارویی و عصاره‌های گیاهی

پژوهش‌ها نشان داده‌اند که ترکیبات ثانویه در گیاهان، به‌ویژه ترکیبات فنولی و آلکالوئیدی، خاصیت ضدقارچی داشته و می‌توانند در مدیریت بیماری‌های گیاهی مؤثر باشند. بارزترین نمونه‏های این گیاهان شامل موارد زیر است:

- چریش (Neem): عصاره‌های برگ و بذر چریش دارای ترکیبات ضدقارچی هستند و اثر مهاری قابل‌توجهی بر قارچ‌های خاکزاد از جمله Fusarium oxysporum  داشته‌اند. علاوه بر این، بر اساس نتایج یک مطالعه، پودر کیک چریش در خاک می‌تواند شدت پژمردگی فوزاریومی را کاهش دهد.

- داتورا (Datura stramonium): عصاره اتانولی برگ این گیاه در شرایط آزمایشگاهی رشد Fusarium  و Rhizoctonia را متوقف کرده است.

- گیاهان خانواده آلاله (Ranunculus spp.): عصاره آبی این گیاهان، رشد میسلیومی فوزاریوم را به‌شدت مهار می‌کند.

مزایای استفاده از این روش، زیست‌تخریب‌پذیر و سازگار بودن با محیط زیست و سمیت انتخابی (اثرات کمتر بر موجودات غیرهدف نسبت به قارچ‌کش‌های شیمیایی) بوده و از جمله محدودیت‏های آن این است که اثرات آن‌ها ممکن است کوتاه‌مدت یا وابسته به غلظت باشد و البته نیاز به تحقیقات بیشتر برای استانداردسازی و تجاری‌سازی وجود دارد.

11) استفاده از ارقام مقاوم یا متحمل

بهترین و اقتصادی‌ترین روش کنترل بیماری‌های گیاهی، استفاده از ارقام مقاوم است. به عنوان مثال، ارقام مقاوم به نژادهای ۱ و ۲ قارچ عامل پژمردگی فوزاریومی گوجه‏فرنگی (Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici) در بسیاری از کشورها به‌عنوان جایگزین قارچ‌کش‌ها معرفی شده‌اند. هرچند ریسک استفاده از این روش، ‏ظهور نژاد جدید (به عنوان مثال، نژاد 3 بیمارگر) است که توانسته مقاومت ارقام اصلاح‌شده را بشکند. بنابراین، استفاده از ارقام مقاوم به‌تنهایی کافی نیست و باید با سایر روش‌ها (بیوکنترل، کمپوست و...) تلفیق شود.

12) روش‏های به زراعی

مدیریت زراعی صحیح نقش بسیار مهمی در کاهش شدت بیماری‏ها دارد. مهم‌ترین این روش‏ها شامل تناوب زراعی (کشت غلات می‌تواند جمعیت قارچ فوزاریوم را کاهش دهد)، اصلاح خاک (تنظیم pH خاک در محدوده ۶ تا 5/7 باعث کاهش تکثیر قارچ فوزاریوم می‌شود)، مصرف کودهای نیتروژنه، حذف بقایای آلوده، استفاده از مواد آلی (کاربرد کمپوست و بقایای گیاهی پوسیده باعث افزایش فعالیت میکروارگانیسم‌های مفید می‌شود) و بهبود تهویه و زهکشی خاک (شرایط بی‌هوازی و آب‌گرفتگی می‌تواند شدت بیماری را افزایش دهد) می‏باشد.

13) مدیریت تلفیقی بیماری (Integrated Disease Management – IDM)

با توجه به اینکه هیچ روش واحدی توانایی کنترل کامل بیماری پژمردگی فوزاریومی و سایر بیمار‏های خاکزاد را ندارد، پژوهشگران و متخصصان کشاورزی به سمت مدیریت تلفیقی بیماری‌ها (IDM) روی آورده‌اند که با ترکیب روش‌های مختلف، ضمن کاهش خسارت بیماری، سلامت محیط زیست و پایداری کشاورزی را تضمین می‌کند و می‌تواند به‌عنوان یک چارچوب پایدار و عملی برای کشاورزی سالم مورد توجه قرار گیرد.

منبع:

Haruna, S. G., Yahuza, L., & Tijjani, I. 2024. Management of Fusarium wilt of tomato (Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici) and related soil-borne diseases using eco-friendly methods: a review. Asian Journal of Research in Crop Science, 9(1), 154-168.