فناوری هسته ای در علوم کشاورزی

وبلاگ صنایع غذایی یوزر و پسورد ساینس دایرکت دانلود کتاب لاتین دانشگاهی فیلم خط تولید مقاله

1ـ ردیابی
اولین استفاده عمده از ایزوتوپ ها ( به عنوان ردیاب) در دهه 1940 و در سیکل های تغذیه گیاهی آغاز شد. در این راستا فراید (1952) لارسن(1952) و راسل (1954) در سری آزمایشات گلخانه ای و مزرعه ای و با استفاده از رادیو ایزوتوپ فسفرـ 32 ،کارایی مصرف کودهای فسفری را در محصولات مختلف مورد بررسی قرار دادند. پس از آن با گسترش فناوری هسته ای ( در کشورهای مختلف) کاربرد ردیاب های ایزوتوپی از جایگاه ویژه ای در علوم کشاورزی برخوردار گردید. باید توجه نمود که خواص فیزیکی هسته عناصر رادیواکتیو تعیین کننده ارزش آنها به عنوان ردیاب نمونه می باشد. سه خصوصیت عمده[نیمه عمر، نوع پرتو، انرژی واپاشی] انتخاب نوع ردیاب را ممکن می سازد. به عنوان مثال اگر نیمه عمر ماده ردیاب خیلی کوتاه باشد ساخت ترکیبات نشاندار شده با آن مشکل بوده و ضمنا به واسطه محدودیت زمان واپاشی اندازه گیری آن با مشکل مواجه می شود. علی رغم این که اندازه گیری رادیو ایزوتوپ ها ( در مقایسه با ایزوتوپ های پایدار) راحت تر می باشد. اما مخاطرات جانی و محدودیت زمانی نیمه عمر این مواد دو محدودیت کاربرد این ردیاب ها به شمار می روند. درذیل به پاره ای از موارد کاربرد ردیاب ها در علوم کشاورزی اشاره می گردد.
الف ـ کاربرد ردیاب ها در مطالعات روابط خاک, آب و تغذیه گیاه
اولین مرحله ردیابی عناصر تغذیه گیاهی تولید ماده نشاندار شده (با استفاده ازفرم های متعارف مواد شیمیائی) می باشد. جهت تغییر و افزایش نسبت ایزوتوپی در موادردیاب روش های متعددی وجود دارد. عمده ترین روش قرار دهی ماده مورد نظر در معرض پرتوهای ساطع شده از راکتورهای تحقیقاتی( و یا دیگر ادوات مولد پرتوهای یونساز) می باشد. لذا با تغییر نسبت ایزوتوپی فرم نشاندار شده آن ماده حاصل می گردد. سپس با وارد نمودن این ماده در چرخه تغذیه گیاهی و نمونه برداری از جای جای آن چرخه می توان آن عنصر را ردیابی نمود. به واسطه هزینه زیاد تولید مواد نشاندار, استعمال آنها در مقیاس وسیع مقدور نبوده لذا جهت انجام آزمایشات مزرعه ای و گلخانه ای قطعاتی به مساحت 2ـ1 متر مربع در نظر گرفته شده و مواد نشاندار در آن محدوده استعمال می گردند. نحوه کاربرد ماده نشاندار بر اساس اهداف پروژه تعیین می گردد. پس از اتمام فصل رویش نمونه های گیاهی جمع آوری شده و مراحل آماده سازی نمونه بر روی آنها صورت می گیرد. شمارنده های سینتیلاسیون, گایگرمولر, چرنکو, بتا, گاما1 و روش اتو رادیو گرافی 2 از جمله روش های اندازه گیری نسبت ایزوتوپی در ایزوتوپ های رادیو اکتیو می باشند. همچنین با استفاده از روش های اسپکترومتری جرمی و نوری 3 می توان ایزوتوپ های پایدار را شناسایی و ردیابی نمود. جدول 1 شماری از ایزوتوپ های ردیاب عمده در مطالعات روابط خاک, آب و تغذیه گیاه را نشان می دهد.
در قالب پروژه مشترک( بالانس عناصر غذایی و آب جهت افزایش محصول) مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته ای و بخش همکاری های فنی FAO/IAEA و با استفاده از ایزوتوپ سنگین ازت ـ 15، در سیستم آبیاری تحت فشار کارایی مصرف کودهای ازتی مورد بررسی قرار گرفت. به واسطه مدیریت بهینه منابع خاک و کود، کارایی مصرف این عنصر در سیستم کود آبیاری قطره ای تا 62 درصد افزایش یافت. نتایج همچنین موید این مطلب بود که در خاک های با بافت سبک ،روش تفاضلی کارایی مصرف کود کمتری را نسبت به روش ایزوتوپی برآورد خواهد نمود. همچنین با استفاده از ردیاب اسید ارتوفسفریک نشاندار شده با فسفر ـ32، نتایج موید این مطلب بود که تحت سیستم کود آبیاری قطره ای 7/11% از کود مورد استفاده گیاه گوجه فرنگی قرار گرفته و این میزان در خصوص برگ, ساقه و ریشه به ترتیب برابر 8/7% ,2/2% و 6/1% بوده است. در این سیستم 5/61% کود فسفری در پروفیل خاک به فاصله 50 و عمق60 سانتی متر توزیع گردیده و 2/15% از آن از پروفیل خاص مورد مطالعه خارج گردیده بود.
ب ـ کاربرد ردیاب ها در کنترل آفات و علف های هرز
تعیین مناسب ترین زمان کاربرد علف کش, غلظت مفید, تاثیر مواد افزودنی و ترکیب چند علف کش, با استفاده از فناوری ردیابی علف کش های نشاندار به عنصر رادیواکتیو (عمدتا کربن ـ14) از جمله کاربردهای ردیاب ها در کنترل آفات و علفهای هرزمی باشد. این روش طی سالهای 1382ـ1379 در قالب دو طرح تحقیقاتی جهت تعیین بهترین زمان به کار گیری علف کش های D 4و2 و گلایفوسیت در کنترل علف های هرز دائمی شیرین بیان و پیچک و مناسب ترین زمان کاربرد D 4و2 برای کنترل انتخابی علف های هرز پهن برگ مزارع ذرت, در مزرعه تحقیقات کشاورزی سازمان انرژی اتمی ایران( مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته ای) به اجراء در آمد.
از موارد دیگر کاربرد ردیاب ها در کنترل آفات و علف های هرز می توان به روش علامت گذاری بدن حشره به وسیله ماده رادیو اکتیو در تعیین رفتارهای بیولوژیک مکان های تجمع و زمستان گذرانی و تخمین جمعیت حشرات در یک منطقه خاص و تعیین اندازه جذب و انتقال سم به سیستم داخلی بدن حشره و مشخص نمودن میزان نفوذپذیری کوتیکول آنها نسبت به یک حشره کش با به کار گیری ترکیبات شیمیائی نشاندار به عناصر رادیواکتیو( نظیر فسفر ـ32) اشاره نمود.
2- پرتودهی
از هنگامی که هانری بکرل(1896) به طور تصادفی متوجه تاثیر سنگ معدن اورانیوم بر صفحه حساس عکاسی شد و آن را به اشعه نامرئی نسبت داد تا کنون حقایق بسیاری توسط دانشمندان مشخص گردیده است. نتایج این تحقیقات نشان داد عناصری که دارای هسته های ناپایدار می باشند برای رسیدن به حالت پایداری تجزیه شده و انرژی اضافی را در قالب امواج الکترو مغناطیسی( نظیر گاما, ایکس و یا ذراتی مانند آلفا و بتا) ساطع می کنند. امروزه تولید این پرتوها می تواند به وسیله شتاب دهنده ها, دستگاههای مولد اشعه ایکس, راکتورها و یا ایزوتوپ های رادیواکتیو صورت پذیرد. کاربرد علمی این فناوری در علوم کشاورزی نیز همگام با سایر علوم رو به توسعه نهاده و در زمینه های مختلف به عنوان ابزاری مناسب و کارآمد جایگاه ویژه ای به خود اختصاص داده است که ذیلا به مواردی از آن اشاره می گردد.

الف ـ کاربرد پرتوتابی در نگهداری مواد غذایی
افزایش زمان نگهداری مواد غذایی نظیر میوه جات, سبزیجات, ادویه جات و گوشت به روش کاهش با میکروبی( اعم از باکتری, کیک و مخمر) با پذیرش استاندارد پرتودهی مواد غذایی در سال1983 به وسیله کمیته غذایی سازمان خواروبار کشاورزی (FAO) و سازمان بهداشت جهانی (WIIO) آغاز گردید. انرژی حاصل از تابش های گاما, ایکس و یا الکترون می تواند به وسیله نابودی آفات( در کلیه مراحل زندگی) در محصولاتی مانند خشکبار و حبوبات و یا ممانعت از جوانه زنی در غده های سیب زمینی, پیاز, سیر موجب ارتقا, مدت انبار داری محصولات کشاورزی گردد.
ب ـ کاربرد پرتوتابی در مبارزه با آفات.
کنترل منطقه ای با بکارگیری فناوری عقیم سازی حشرات نر امکان پذیر می باشد. در طی این روش با پرتوتابی تعداد زیادی حشره نر عقیم شده و رها سازی آنها در منطقه مورد مطالعه و متعاقبا تولید تخمهای نابارور توسط حشرات ماده, کاهش ناگهانی در جمعیت آفت رخ خواهد داد. این فناوری نخستین با برای مبارزه با مگس دام به اجرا در آمد و با ریشه کنی آفت در سال 1954 کارایی بالای خود را نمایان ساخت.
ج ـ کابرد پرتوتابی در ژنتیک و اصلاح نباتات
در اثر برخورد پرتوهای رادیواکتیو (خصوصا پرتو گاما) با سلول های گیاهی, شکست کروموزومی صورت گرفته و این امر می تواند (به طور مستقیم) موجب جهش زایی و با موتاسیون در نباتات زراعی گردد. پیامد این امر وقوع تنوع ژنتیکی بوده که از ملزومات اساسی علوم اصلاح نباتات به شمار می رود.
حاصل فعالیت های مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته ای در زمینه موتاسیون ایجاد رقم های مقاوم خوابیدگی و پر محصول (گندم) متحمل به بیماری ورتیسلوز(پنبه) زودرس(سویا), متحمل به سرما و افزایش محصول (جو) و مقاوم به خوابیدگی, زودرس و پر محصول بوده است.
دـ کاربرد پرتوتابی در تشخیص, پیشگیری و کنترل بیماری های دام و طیور
استفاده از روش پرتو تابی جهت طراحی کیت های رادیو ایمیونواسی 4 (در تشخیص بیماری ها) و تولید رادیو واکسن (جهت پیشگیری و کنترل بیماری های دام و طیور) از کاربرد فراوان در علوم دامپروری و دامپزشکی برخوردار می باشد. مرکز تحقیقات کشاورزی و پزشکی هسته ای در زمینه های رفع آلودگی خوراک دامی, تولید واکسن سالمونلا و همچنین بررسی اثر پرتو گاما بر روی جوجه آوری با همکاری موسسه تحقیقات سرم سازی رازی و موسسه تحقیقات علوم دام کشور تحقیقات گسترده ای اجرا نموده است. از دیگر پروژه های این مرکز می توان به بررسی تاثیر اشعه گاما روی اسپرم نژاد وایت رک طراحی کیت الایزا تشخیص بیماری تب برفکی و همچنین ارزیابی روش های عاری سازی سرم گوساله و کشت های سلولی از مایکوپلاسما به وسیله اشعه گاما اشاره نمود.
ه ـ کاربرد پرتوتابی در مدیریت آبیاری
فناوری پرتوتابی کابرد گسترده در مطالعات آب مصرفی, حرکت آب در خاک و افزایش راندمان مصرفی زراعی آب ( در سیستم های مختلف آب رسانی) دارد. در نتیجه واکنش آمرسیم(241A m) و برلیم(9B e) در دستگاه نوترون متر, نوترون های سریع ساطع می گردد. برخورد این نوترون ها با مولکول های آب تولید نوترون های حرارتی (یا کند) می نماید. شمارنده (BF3) موجود در دستگاه نوترون متر قابلیت آن را داشته تا نوترون های حرارتی را شمارش نموده و در نتیجه برآورد میزان موجودی آب در پروفیل خاک ممکن می گردد. بدین ترتیب می توان از این فناوری در تصحیح جداول آبیاری و افزایش راندمان مصرف آب در سیستم های پیشرفته آبیاری( نظیر مدیریت های آبیاری تحت فشار) سود جست

برچسب‌ها: فناوری هسته ای در علوم کشاورزی

+ نوشته شده توسط نارگل در شنبه نهم اردیبهشت ۱۳۹۱ و ساعت |