کلات‌ها چه هستند و چه کاری می‌کنند؟

کلمه‌ی کلات (تلفظ در انگلیسی: کی-لِیت) از کلمه‌ی یونانی «chele» به معنی «پنجه» می‌آید. کلمه‌ی کلات را اولین بار محققانی در دهه‌ی 1920 به کار بردند زیرا اصل به چنگ آوردن و نگه‌داشتن چیزی را توضیح می‌دهد که در واقع همان اتفاقی است که در فرایند کلاته کردن اتفاق می‌افتد.

پرورش‌دهندگانی که عمدتاً بر نیتروژن، فسفر و پتاسیم تمرکز دارند اغلب از اهمیت سایر عناصر غافل می‌مانند. مواد مغذی کم‌نیاز (آهن، بور و ...) به این شکل توصیف شده‌اند که هرچند در مقادیر کم، برای رشد گیاه ضروری هستند. بدون استفاده از کلات‌ها، بسیاری از این مواد مغذی در دسترس گیاه نخواهند بود. در واقع بسیاری از مواد معدنی که ما در رژیم غذایی‌مان مصرف می‌کنیم کلاته‌اند. حتی می‌توان با اطمینان گفت که وجود ما به نوعی به اصول کلات کردن وابسته است.

اکنون مثالی ساده از نقش کلات در قراردادن مواد مغذی در دسترس گیاه می‌زنیم:

بسیاری از عناصر کم‌نیاز در شکل(های) طبیعی‌شان در دسترس گیاهان نیستند. دلیل عمده‌ی این اتفاق این واقعیت است که این فلزات، به عنوان مثال آهن، دارای بار مثبت هستند. منافذ (سوراخ‌های) روی برگ و ریشه‌های گیاه بار منفی دارند. در نتیجه، در تثبیت مواد معدنی با بار مثبت در منافذ دارای بار منفی مشکلی وجود دارد (به دلیل تفاوت بارها، عنصر نمی‌تواند وارد گیاه شود). اگرچه، اگر با عنصری مانند آهن کلات هم اضافه شود، کلات به طرز مؤثری یون فلز/مواد معدنی را کپسولی (احاطه) می‌کند و بارشان را به بار منفی یا خنثی تغییر می‌دهد و باعث می‌شود عنصر امکان ورود به منفذ و حرکت در گیاه را پیدا کند. ممکن است برخی از عوامل کلاته‌ساز فقط توانایی احاطه‌ی بخشی از عنصر را داشته باشند و باید از این دسته با نام «کمپلکس‌ها» یاد کرد، در حالی که آن دسته‌ای که ماده‌ی معدنی را کامل احاطه می‌کنند کلات‌های واقعی هستند.

کلاته EDTA

اکنون، اگر بسته یا ظرف محتوی کود را بردارید و به برچسب روی آن نگاهی بیاندازید، باید «EDTA» را روی آن در کنار برخی از عناصر کم‌نیاز ببینید. اگر نوشته‌ی «DTPA» هم وجود داشته باشد، کود شما کمپلکس‌تر است. اگر در کنار آهن «EDDHA» هم ببینید، کود شما کیفیت بسیار بالایی دارد. چند کلات مصنوعی دیگر هم وجود دارد ولی استفاده از آن‌ها متداول نیست و به همین دلیل در موردشان صحبت نخواهیم کرد. اگر از کود ارگانیک استفاده می‌کنید، نگران نباشید؛ به این نوع کود هم خواهیم پرداخت.

اتیلن دی‌آمین تترا استات (EDTA) متداول‌ترین عامل کلات‌سازی است که در کودهای مصنوعی یافت می‌شود. EDTA هم مانند دیگر کلات‌های مصنوعی، برای گیاه ترکیبی بیگانه است و به همین دلیل گیاه آن را جذب نمی‌کند. وقتی به عنصر کلاته شده (به خاطر داشته باشید که این عنصر کپسولی شده است) نیاز است، گیاه عنصر را، به عنوان مثال آهن را، از کلات جدا کرده و آن را جذب می‌کند. با این حال، از آنجا که عامل کلاته کننده برای گیاه بیگانه است، گیاه آن را دوباره در محلول قرار می‌دهد؛ در این حالت عامل دوباره آزاد است که سایر عناصر دارای بار مثبت را کلاته کند. EDTA چهار نقطه‌ی اتصال به عناصری که آن‌ها را کلاته می‌کند دارد. کلات‌های مختلف تعداد نقاط اتصال متفاوتی دارند. در برخی از مواقع ممکن است چهار نقطه‌ی اتصال عنصر را خیلی محکم نگه‌دارند، در حالی که در سایر موقعیت‌ها، ممکن است عنصر به اندازه‌ی کافی محکم نگه‌داشته نشود.

به عنوان مثال، EDTA برای pHهای کمی کمتر از pH خنثی مناسب‌تر است. اغلب در مقادیر pH بالاتر، مانند مقادیری که معمولاً با پشم سنگ یا خاک‌های معدنی مرتبط است، کمبود آهن ایجاد می‌شود.

دی اتیلن تری آمین پنتا استات (DTPA) عامل کلات‌سازی است که برای سطوح pH بالا مناسب‌تر است. همانطور که از نام این ماده‌ی شیمیایی پیداست، این ماده پنج (پنتا به معنی ستاره‌ی پنج پر) نقطه‌ی اتصال به عنصری که آن را کلاته می‌کند دارد. DTPA از EDTA گران‌تر است و حل‌پذیری کمتری دارد، به همین دلیل در اکثر فرمول‌های کودهای مصنوعی نسبت به EDTA در مقادیر کمتری یافت می‌شود.

مطالعات متعددی نشان می‌دهند که بهترین عامل کلات‌سازی مصنوعی همان اتیلن دی آمین دی هیدروکسی فنیل استیک اسید (EDDHA) است. هزینه‌ی نسبتاً زیاد آن مانع افزودنش به بسیاری از فرمول‌های کودهای مصنوعی می‌شود. در یک مطالعه که اخیراً در ایستگاه تحقیقاتی پرورش گل و گیاهان گلخانه‌ای هلند انجام شده است، نشان داده شد که گیاهان، حتی در شرایط نامطلوب، زمانی که منبع اصلی آهن با EDDHA کلاته شده است عملکرد بهتری دارند. در این آزمایش، گل‌های داوودی به شکل هوازی (آیروپونیک) پرورش داده شدند، و بخشی از گیاهان به یک بیماری ریشه (پیتیوم) تلقیح (آلوده) شدند. تنها چهار درصد از گیاهانی که به پیتیوم آلوده شده بودند در حالی که با EDDHA تغذیه می‌شدند کلروسیس (زرد شدن برگ‌ مرتبط با کمبود آهن) نشان دادند. در مقایسه، 35% از گیاهانی که با DTPA تغذیه شدند، کلروتیک شدند، و 18% از گیاهانی که با HEDTA تغذیه شدند کلروسیس نشان دادند.

در نتیجه، وزن خشک گیاهان تغذیه شده با EDDHA هم در حالت آلوده و هم در حالت غیرآلوده به میزان قابل توجهی بالاتر بود. مزیت دیگری که در تحلیل بافت نشان داده شد این بود که گیاهان تغذیه شده با EDDHA قادر به جذب میزان دو برابر روی نسبت به گیاهان تغذیه شده با HEDTA و DTPA بودند. این موضوع برای هدفی که ما داریم قابل توجه است زیرا روی (و آهن) اغلب به دلیل سطح فسفر بالاتر از حد نیاز، در مراحل نهایی گلدهی قفل می‌شود. تا به حال توجه کرده‌اید که با نزدیک شدن فصل برداشت، گیاهان چقدر زرد می‌شوند؟

بسیار خوب، پس اکنون کمی در مورد این که کلات‌ها چگونه کار می‌کنند اطلاعات داریم، و می‌دانیم که توان ارائه‌ی مواد مغذی به گیاه، در همه‌ی کلات‌های مصنوعی یکسان نیست. اما در طبیعت که EDTA و DTPA و EDDHA در خاک وجود ندارد، این مواد مغذی چگونه به گیاه وارد می‌شوند؟

فولویک اسید و هیومیک اسید

فولویک اسید یک عامل کلاته‌ساز بیولوژیکی است که از تجزیه‌ی مواد ارگانیک به گیاخاک به دست می‌آید. گیاخاک در فرایندی میکروبی به هیومیک اسید تبدیل می‌شود، و بعد میکروب‌ها در فرایندی دیگر هیومیک اسید را به فولویک اسید تبدیل می‌کنند. فولویک اسیدها نسبت به صورت متقدم خود از نظر وزنی سبک‌تر، و از نظر بیولوژیکی فعال‌ترند. فولویک اسیدها با وزن بین 7,000 تا 70,000‬ دالتون از همتاهای هیومیک که تا 700,000‬ دالتون وزن دارند، سبک‌ترند. فولویک اسیدها از نظر بیولوژیکی هم بسیار فعال‌ترند. به بیان ساده، هیومیک اسیدها با ویژگی‌های فیزیکی خاک مرتبط هستند و فولویک اسیدها بیشتر به واکنش‌های بیوشیمیایی گیاهان که بر متابولیسم گیاهان اثر می‌گذارد مربوطند. موضوع در واقع انتخاب بین تغذیه‌ی خاک یا تغذیه‌ی گیاه است. فولویک اسید پیوندی چهارنقطه‌ای با عناصری که آن‌ها را کلاته می‌کند تشکیل می‌دهد.

یکی از اصلی‌ترین مزایای افزودن کلات بیولوژیکی مانند فولویک اسید با کیفیت بالا به محلول مواد مغذی این است که برخلاف کلات‌های مصنوعی که احتمالاً در مواد مغذی شما وجود دارند، زنجیره‌ی فولویک اسید قابل جذب شدن به گیاه است. این موضوع به چند دلیل مزیت محسوب می‌شود. فایده‌ی اصلی این است که تحرک بعضی از مواد مغذی در گیاه افزایش می‌یابد. این موضوع که سرعت استفاده‌ی برخی از عناصر مورد نیاز گیاه بیش از سرعتی است که می‌توانند منتقل شوند، حقیقت دارد. سوختگی نوک برگ کاهو یکی از نتایج کمبود موضعی کلسیم است. در آب و هوای گرم (که اغلب در اتاق رشد یافت می‌شود)، گیاه کلسیم را سریع‌تر از آنچه که بتواند به نقاط رشد برسد مصرف می‌کند؛ در نتیجه‌ی این اتفاق با وجود این که ریشه‌ها کلسیم را جذب می‌کنند، کمبود کلسیم اتفاق می‌افتد. با افزودن فولویک اسید، کلسیم با زنجیره‌ی فولویک اسید کپسولی می‌شود و آزادانه‌تر حرکت می‌کند، به همین دلیل میزان وقوع سوختگی نوک برگ کاهش می‌یابد.

شگفت‌انگیزترین عملکرد فولویک اسیدها وقتی است که محیط رشد در محدوده‌ی ریشه (ریزوسفر) از حد بهینه کمتر یا بیشتر شود. توانایی کلاته‌کردن و نقل و انتقال فولویک اسید در محدوده‌های بالا یا پایین pH و TDS در مقایسه با نمونه‌های مصنوعی مشابه مانند EDTA بسیار کمتر تحت تأثیر قرار می‌گیرد. احتمال نشان دادن نشانه‌های کمبود یا استرس در شرایط نامطلوب، در گیاهانی که با رژیم حاوی مواد مغذی شامل فولویک اسید تغذیه می‌شوند بسیار کمتر از گیاهانی است که رژیم بدون فولویک اسید دارند. فولویک اسید نه تنها انتقال مواد معدنی درون کود در گیاه را بهبود می‌بخشد، بلکه به انتقال کارآمدتر دیگر مایعات در گیاه نیز کمک می‌کند؛ از جمله مایعاتی که مسئول ترپن‌ها (بو و مزه) و تولید صمغ هستند. یک توصیه: یک هفته قبل از برداشت، به آرامی بر روی گیاهان فولویک اسید اسپری کنید. این کار را فقط یکبار انجام دهید. بعد از این کار باید شاهد افزایش چشمگیر صمغ گیاه باشید. این روش برای همه‌ی کسانی که خود را به پرورش گیاهان با بالاترین کیفیت متعهد می‌دانند فوق‌العاده است.

مثل کلات‌های مصنوعی، همه‌ی فولویک اسیدها هم کارایی برابری ندارند. فرض کنید دو بطری فولویک اسید داشته باشید که هر دو حاوی 100 زنجیره‌ی فولویک اسید باشند. اگر درصد ملکول‌های سبک‌تر در بطری «الف» چیزی بین 7,000‬ تا 12,000‬ دالتون باشد، اثر آن از بطری «ب» که حاوی درصد بالاتری از ملکول‌های در محدوده‌ی اندازه‌ی بین 12,000‬ تا 50,000‬ دالتون است، بیشتر خواهد بود. درصد ملکول‌های سبک عمدتاً با منبع مواد اولیه و فرایند(هایی) که برای استخراج استفاده می‌شوند تعیین می‌شود.

دسته‌ی دیگری از عوامل کلاته‌سازی بیولوژیکی شامل آمینو اسیدهاست. آمینو اسیدها به آهنربا شبیه هستند، چون هم بار منفی و هم بار مثبت دارند (مثل قطب شمال و جنوب)؛ به همین دلیل هم می‌توانند در کلاته‌سازی بسیار خوب عمل کنند. در کلاته‌سازی، آمینو اسیدها پیوندی پنج نقطه‌ای با عنصر معدنی تشکیل می‌دهند. این پیوند به کلات‌های آمینو اسید این امکان را می‌دهد که به دلیل پایداری نسبی‌شان عملکرد خوبی داشته باشند.

اکنون درک بهتری از نقش کلات‌ها در جذب مواد مغذی داریم. این را هم آموخته‌ایم که عوامل کلاته‌سازی مختلف در زمینه‌ی رساندن مواد مغذی به هدفشان متفاوت عمل می‌کنند. بهترین حالت این است که در محلول مواد مغذی‌تان چندین منبع کلاته‌سازی مختلف، من جمله کلاته‌سازهای بیولوژیکی داشته باشید. این کار امکان جذب، انتقال و سایر واکنش‌های بیوشیمیایی مواد مغذی را به شکل مؤثرتر فراهم می‌کند. به دنبال مواد مغذی‌ای باشید که طیفی از ترکیبات کلاته‌ساز را ارائه می‌دهند، تا مواد مغذی در طیف بزرگتری از شرایط، از جمله شرایط بهتر یا بدتر از شرایط بهینه، برای گیاه فراهم باشند. برای دستیابی به نتایج بهتر، می‌توانید اضافه کردن مکمل‌هایی مانند فولویک اسیدها، هیومیک اسیدها، و آمینو اسیدها را در نظر بگیرید.