تاریخچه مصرف روی در کشاورزی

فلز روی (Zn) به عنوان یک مادهً ضروری برای گیاهان در سال 1926 و برای پستانداران در سال 1934 معرفی شد. بیش از 20 سال از زمانی که کمبود روی در تغذیه حیوانات مزرعه احساس شد می گذرد. در سال 1955،گزارشی مبنی بر اینکه روی باعث کاهش پاراکراتوز (parakeratosis) در خوک ها میشود ارائه شد. در سال 1958 کشف شد که کمبود روی باعث کاهش رشد، ناهانجاری های پا و کاهش رشد پر در جوجه ها می شود. در دهه ی 1960 از مکمل روی برای تسکین پاراکراتوز در گاوها و گوسفندان استفاده شد. تحقیقات نشان می دهد که در حدود 35 سال نیمی از خاک های کل دنیا دچار کمبود فلز روی شده اند. در بسیاری از این مناطق برای جلوگیری از کاهش روی در مراتع دامپروری، کشت روی انجام شده و یا از سنگ نمک روی استفاده می شود. برای حیواناتی با شرایط حاد تر از آنچه ذکر شد مثل مرغ ها، خوک ها و گاوها تغذیه آنها به راحتی با مکمل های روی کامل می شوند. امروزه علت ایجاد این کمبود و عواقب آن در علم کشاورزی کشف شده و آشنایی با تاریخچه روی در کشاورزی کار با آن را آسان تر می کند.

معرفی:

روی همواره عنصر معدنی مهمی در صنعت کشاورزی به حساب می آید. اولین نشانه هایی که اثر روی در رشد را تصدیق می کرد، کشف اثر آن در رشد Aspergillus niger در سال 1869 بود، قارچی که باعث به وجود آمدن کپکی سیاه روی بعضی از محصولات کشاورزی مثل انگور، پیاز و بادام زمینی می شود. سه سال بعد کشف شد که کشت ذرت به روش هیدروپونیک (روشی که در آن گیاه در خاک کاشته نمی شود بلکه با استفاده از مواد معدنی در داخل آب رشد می کند.) به روی برای رشد و پیشرفت نیاز دارد.

 

تصویر 1: روش کشت هیدروپونیک hydroponic method

بنابراین نیاز به عنصر روی در کشت گیاهان یک سوال بود که تا سال 1926 به جواب قطعی نداشت، تا اینکه در همین سال نیاز شدید گل آفتابگردان و جو برای رشد فقط با وجود این عنصر پاسخ داده شد.

 

تصویر 2: گیاه سمت چپ بدون عنصر روی و سمت راست با حضور آن رشد کرده است.

اولین نشانه ای که باعث شد کمبود عنصر روی درتغذیه حیوانات احساس شود در سال 1905 بود، که بیان شد روی جزء اصلی تشکیل دهنده رنگدانه تنفسی در مارها است.در سال 1919 اولین سوالی که مطرح شد این بود که شاید حیوانات بزرگتر دیگر نیز به این عنصر نیاز داشته باشند،در آن زمان بیان شد: "از حضور مداوم این عنصر در زرده تخم مرغ و همچنین در شیر گاو و شیر انسان ها، به این نتیجه می رسیم که عنصر روی دارای یک عملکرد مغذی مهم است که ماهیت آن در حال حاضر درک نمی شود." تغذیه حیوانات رابطهً مستقیم با کشاورزی دارد،چرا که از این محصولات به عنوان غذا استفاده می کنند. بنابراین حل مشکل کمبود روی در کشاورزی، مشکلات تغذیه ای حیوانات را نیز حل می کند.

نقش روی در تولید محصولات کشاورزی:

بعد از کشف ضرورت نیاز گیاهان به روی ،نیمی از خاک های کل جهان با کمبود روی مواجه بودند.خاک ماسه و کود گیاهی ذخیره روی کمی دارد. کمبود روی در میان گیاهانی که در خاک های آهکی با pH بالا وجود دارد، دیده می شود،به دلیل اینکه روی از طریق جذب به کلسیم از دسترس خارج می شود. سطح بالای فسفر در خاک باعث کاهش حلالیت روی می شود که می تواند باعث کمبود روی در گیاهان شود. در خاک های از آب اشباع شده نیز به علت فرمی که ترکیبات روی در ریزوسفر اکسید شده به خود می گیرند کمبود روی دیده می شود. این دلیل مبنای کمبود روی که مهم ترین محدودیت غذایی در زمین های کشت برنج در سراسر جهان است می باشد. کمبود روی در سال 1972 یکی از شایع ترین کمبود های مواد ریز مغذی گیاهاهان در ایالات متحده بود.

در سال 1990، 190 نمونه خاک از سرار جهن جمع آوری شد که 49% آن دچار کمبود روی بود. خوشبختانه، کمبود روی با استفاده از نمک های معدنی از جمله روی سولفات به راحتی قابل درمان است. علاوه بر کاهش روی در بخش خوراکی گیاهان، خاک های دچار کمبود روی باعث کاهش عملکرد دانه می شوند. مهمترین نشانه کمبود روی در گیاهان رشد کند و کاهش سایز برگ ها می باشد. پاسخ به کمبود روی بر اساس حساسیت گونه های مختلف گیاهی متفاوت است.ذرت،پنبه و درخت سیب بسیار حساس تر از گندم، جو دو سر و نخود فرنگی می باشد. بقیه ی گیاهان حساس به کمبود روی مرکبات، انگور، لوبیا و پیاز. سیب زمینی، گوجه فرنگی، سورگوم و چغندر قند کمی حساس هستند.

تاثیر زینک در خوراک حیوانات

 

خوک ها:

در سال 1995 گزارشی شد که استفاده از مکمل روی در رژیم غذایی می تواند از بیماری پاراکراتوز (parakeratosis) در خوک ها جلوگیری کرده و حتی آن را درمان کند. پاراکراتوز با وجود کلسیم. مازاد در رژیم غذایی این حیوانات افزایش می یابد.همین طور که در تصویر شماره 3 مشخص است پاراکراتوز با کاهش رشد همراه است. در سال 1960 به این نتیجه رسیدند که با قرار دادن 250 mg Cu/kg در رژیم غذایی به عنوان محرک رشد، مرگ و میر را در آن ها افزایش می دهد .نیجه بر این شد که روی را در غذا جایگزین کلسیم کنند.

 

تصویر 3: تصویر خوک کوچک نشان دهنده ی کمبود روی در رژیم غذایی و کاهش رشد آن نسبت به خوک دیگر می باشد.

C مقدار مورد نیاز روی برای رشد و تکمیل خوک ها 24-33 mg/Kg در نظر گرفته شد.اثر وجود این عنصر در رژیم غذای می توان با مصرف کلسیم،مس و فسفات افزایش یابد.به همین علت شورای تحقیقات بین المللی پیشنهاد داد که مقدار 50-100 mg Zn/Kg برای رشد خوک ها و مقدار 50 mg Zn/Kg برای پرورش و شیر دهی خوک ها استفاده شود.

مرغ ها:

کشف ضرورت وجود روی برای رشد خوک ها،محرکی برای تحقیق درباره ی دیگر حیوانات شد. در سال 1995 گزارش شد که تغذیه مرغ ها از نوعی پروتئین سویای تصفیه نشده است که در آن مواد معدنی ناشناخته ای وجود دارد.بعد ها کمبود روی در دو گروه که از پروتئین سویا تغذیه می کردند و یا از پروتئین هیدرولیزات. تصویر 4 کوتاه و ضخیم شدن پاهای مرغ دارای کمبود روی با رژیم غذایی بر پایه ی پروتئین سویا را نشان می دهد و آن را با پای مرغ دیگری که به همان میزان روی دریافت می کند اما غذای آن پروتئین هیدرولیزات شده است که منبع آمینو اسید می باشد.

تصویر 4

تصویر 5 تفاوت زیادی که رژیم غذایی بر پایه ی آمینو اسید در مرغ های در حال رشد با نشانه های کمبود روی ایجاد می کند را نشان می دهد.در ردیف بالا مرغ ها از پروتئین سویا تغذیه می کنند که رژیمی که شامل 6،11و 16 mg Zn/Kg میشود پاهای نامتعادلی دارند و قادر به راه رفتن نمی باشند.اما مرغ هایی با تغذیه شامل 26 mg Zn/Kg پاهایی طبیعی دارند. در ردیف پایین مرغ هایی که 2 و 7mg Zn/Kg نشانه های کمبود روی را نشان می دهند دچار ریزش پرها و اماس پوست نیز هستند اما پاهای غیر طبیعی ندارند.بیشترین میزان رشد مرغ ها با دریافت 12mg Zn/Kg با رژیم غذایی کازئین هیدرولیزات شده است.

تصویر 5:(ردیف بالا)مرغ هایی با رژیم غذای شامل به ترتیب 6،11،16،26 و 46 mg Zn/kg بر مبنای پروتئین سویا به عنوان منبع آمینو اسید و (ردیف پایین) رژیمی شامل 2،7،12،22 و 42 mg Zn/kg بر مبنای کازئین هیدرولیزات شده به عنوان منبع آمینو اسید.

در حال حاضر محققان به این نتیجه رسیده اند که رژیم غذایی باید حاوی 20 تا 35 میلی گرم روی با منبع اسید آمینه به غیر از پروتئین سویا موجود در رژیم غذایی باشد تا نیاز جوجه را برآورده کند. با این حال، استفاده از رژیم غذایی حاوی پروتئین ذرت، نیاز به روی را تا مقدار 40 میلی گرم برای رشد افزایش می دهد، و همینطور برای جلوگیری از ریزش پرها لازم است که مقدار روی 60 تا 100 میلی گرم باشد. نیاز روی برای یک مرغ تخمگذار در رژیم غذایی 50 میلی گرم بر کیلوگرم و برای مرغهای پرورشی 65 میلی گرم بر کیلوگرم است.

نشخوارکنندگان:

مدت زمان کوتاهی بعد از انکه کمبود روی باعث ایجاد پارکراتوز در مرغ ها و خوک ها شد،پزشکان متوجه شدند که مکمل روی میتواند پاراکراتوز در گاوها را نیز از بین ببرد. در سال 1962 کمبود روی را در گوساله های جوان بوسیله یک رژیم خالص که فقط 7/2 میلی گرم زنجیره ای بر کیلوگرم داشتند، ایجاد کردند. گوساله های دچار کمبود روی که یکی از آنها در شکل 6 نشان داده شده است، پاراکرتوزیس شدید، کاهش وزن و سختی مفاصل را با تورم و نرم اندامی پا در جلوی مچ پا نشان می دهد.در صورتی که گوساله های تغذیه شده با رژیم غذایی 40 میلی گرم این پاتولوژی را نشان نمی دهند.

تصویر 6: گاوی که در اثر کمبود روی دچار بیماری پارکراتوز شده است.

مصرف متعادل و سمی روی در کشاورزی:

بررسی تاریخ روی در کشاورزی نشان می دهد که در 50 سال بعد از گزارش کمبود روی در خوک ها، اهمیت آن برای گیاهان و حیوانات در شرایط عملی مثل مزرعه کاملا مشخص شده است. علاوه بر این، روش هایی برای غلبه بر کمبود روی و یا پیشگیری از آن انجام شده است. با این حال، افرادی که از روی در زراعت استفاده می کنند، باید از توسعه فعلی آگاه باشند، که نشان می دهد که روی نقش مهمی در زندگی حیوانات در سراسر جهان را بازی میکند. در اروپا،استفاده از آنتی بیوتیک های ارگانیک به عنوان پیشرانه های رشد در خوراک ها مجاز نیستند، و اخیرا FDA اعلام کرد که از تولید کنندگان دام، شرکت هاو دامپزشکان برای جلوگیری از استفاده از آنتی بیوتیک های ارگانیک برای ترویج رشد حیوانات برای تولید مواد غذایی در ایالات متحده درخواست خواهد کرد. مبنای این محدودیت ها تلاش برای جلوگیری از تولید باکتری مقاوم در برابر دارو است که بیماریزا هستند و غیرممکن است که در انسان درمان شوند. در اروپا مقدار زیادی از روی به عنوان یک پروموتر رشد استفاده می شود. مصرف بالای روی مانع رشد و ضد اثرات مضر باکتری ها می شود که می تواند رشد و عملکرد مطلوب حیوانات مزرعه، به خصوص مرغ و خوک، را از بین ببرد. مقدار روی مورد استفاده برای مهار اثرات مضر میکروارگانیسم ها باید مقادیری باشد که اثر سمی بر روی حیوانات دارویی داشته باشد. تحمل این مقدارغلظت روی به گونه و ترکیب غذا بستگی دارد. خوک و مرغ تحمل بیشتری نسبت به غلظت روی در مقایسه با گاو و گوسفند دارند، که نشان دهنده اثر فعال روی به عنوان پروموتر رشد در صنعت گوشت خوک و طیور است. حداکثر مصرف قابل تحمل برای مرغ و خوک در رژیم 1000 میلی گرم بر کیلوگرم تنظیم شده است. با این حال، از سال 2000، آزمایش های متعدد نشان داده است که یک رژیم مکمل 1500 تا 3000 میلی گرم به عنوان اکسید روی باعث رشد خوک هامی شود. حداکثر سطح تحمل گاو در یک رژیم 500 میلی گرم و در حد 300 میلی گرم برای گوسفندان تنظیم شده است.

نتیجه گیری:

ضروری بودن روی برای گیاهان و پستانداران بیش از 75 سال پیش کشف شد. اولین گزارش کمبود روی در حیوانات 47 سال پیش بود. محققان تغذیه، از جمله تعداد زیادی از دانشمندان انجمن تغذیه آمریکا، طی 35 سال از این گزارش، یک تصویر نسبتا جامع از اهمیت روی در کشاورزی داشتند. تاریخ روی در کشاورزی نشان دهنده ی نقش برجسته ی ترجمه ی تحقیقات و تبدیل آن به یک کاربرد عملی است. با این وجود، کمبود روی در گیاهان و حیوانات مهم کشاورزی همچنان در سراسر جهان، به ویژه در مناطقی با شیوه های کشاورزی کم توسعه یافته، باقی مانده است.