تحقیق در مورد اکولوژی برنج

بخشی از مقاله

-1- مقدمه
1-1-1- مبداء اوليه برنج:
نام برنج از زبان هندي گرفته شده است كه به آن اريسي (Arisi) مي‌گويند. در زبان انگليسي به برنج Rice‌ گفته مي‌شود كه همان نام عمومي برنج است. در زبان فرانسه Riz و در استان گيلان به برنج (بج) (Bej) و به خوشه آن (ورزه) (Vorze) و به شلتوك آن جو مي‌گويند.

كشت برنج كه امروزه در تغذيه صدها ميليون انسان در سرتاسر جهان نقش مهمي را عهده‌دار است. در چين و هندوستان سابقه هفت هزار ساله دارد(7)، اما كشت برنج در ايران از 2000 سال پيش متداول بوده است. در زمان هخامنشيان، اشكانيان و ساسانيان نيز در ايران برنج كشت مي‌شده است. هم‌اكنون در استان‌هاي گيلان و مازندران از مناطق توليد برنج در كشور هستند(1).

اعتقاد بر اين است كه منشاءoryza sativa متداولترين گونه برنج، قاره آسيا است. 90درصد كل توليد برنج از آسياست، از جمله كشورهايي مثل چين، هندوستان، ژاپن، كره، جنوب شرقي آسيا و جزاير مجاور اقيانوس آرام كشت مي‌شود. در خارج از آسيا، كشورهايي مثل برزيل و ايالات متحده با توليد 5/0درصد از برنج مصرفي جهان، بيشترين مقدار توليد را دارند.

بيش از 70% برنج دنيا در مناطق گرمسيري مرطوب آسيا كشت مي‌شود و تنها نقاط نسبتاً كوچكي از مناطق خشك به كشت آن اختصاص دارد. با اين حال توليد برنج در بعضي نقاط نيمه‌خشك، به ويژه در كشورهايي كه آب و هواي مديترانه‌اي دارند، مانند ايالات متحده آمريكا (كاليفرنيا)، مصر، اسپانيا و ايتاليا بالنسبه حائز اهميت مي‌باشد، زيرا در اين مناطق برنج گذشته از اهميت اقتصادي كه دارا مي‌باشد، به لحاظ آنكه مي‌توان در خاك‌هاي شور و نمكزده كشت شود، در روند اصلاحي اين خاك نقش مهمي را ايفا مي‌كند(7).

در مورد قدمت اهلي كردن برنج در مقايسه با گندم، نمي‌توان قاطعانه اظهارنظر كرد، ليكن شواهدي در دست است كه برنج در 5000 سال پيش در چين به صورت ديم كاشته مي‌شد و آنگاه بعد از گسترش و توسعه زراعت در دره‌ها و دلتاها، گونه‌هايي بوجود آمده كه قادر به روئيدن در آبهاي راكد شده‌اند(7).
گسترش و انتشار برنج به مناطق خشك و نيمه‌خشك، يعني آسياي غربي و منطقه مديترانه‌ در تاريخ‌هاي بعدي صورت گرفته و احتمالاً در زمان امپراتوري ايران بوده است كه گياه مزبور در بين‌النهرين كشت مي‌شده و از آن پس وارد سوريه و تركستان (تركيه) شده است. بعد از حمله اسكندر به هندوستان، برنج وارد يونان شد و از آنجا توسط اعراب به كشورهاي مصر، مراكش، اسپانيا و غرب آفريقا منتقل گرديد(7).

جدول 1-1، سطح زير كشت، عملكرد و توليد كشورهايي كه بيش از 5 ميليون تن برنج در سال توليد مي‌كنند را نشان مي‌دهد. كليه كشورها بجز چهار كشور چين، ژاپن، كره و ايالات متحده، بطور كامل و يا عمدتاً كشورهاي گرمسيري هستند. چين و هند، هر دو برنج را در مناطق گرمسيري توليد مي‌كنند. اگرچه بيشترين سطح زير كشت برنج در هر دو كشور در رابطه با سيستم‌هاي رودخانه‌اي آنها در مناطق گرمسيري مي‌باشد، متوسط عملكرد كشورهاي گرمسيري اساساً كمتر از كشورهاي معتدله است: بين 3/4-2 تن در هكتار است، اما قابليت توليد برنج در در جنوب چين به طور متوسط 7/5 تن در هكتار در مقايسه با 6/5 تا 7/6 تن در هكتار در كشورهاي معتدله است. متوسط قابليت توليد برنج در كشورهاي گرمسيري توليد كننده بالا در حال حاضر، 8/2 تن در هكتار است و در طي دهه گذشته، 36/0 درصد افزايش يافته است.

جدول 1-1: كشورهاي عمده توليدكننده برنج، سطح زير كشت، عملكرد و توليد در سال 1991 در كشورهايي كه بيش از 5 ميليون تن در سال توليد دارند.
كشور سطح زير كشت (ميليون در هكتار) عملكرد (تن در هكتار) توليد (ميليون تن)
چين 1/33 66/5 45/187
هند 2/42 63/2 94/110
اندونزي 19/10 35/4 32/44
بنگلادش 94/10 61/2 57/28
تايلند 10 2 04/20
ويتنام 29/6 09/3 43/19
ميانمار 83/4 73/2 2/13
كره 88/1 69/6 58/12
ژاپن 05/2 86/5 12
فيليپين 42/3 83/2 67/9
برزيل 14/4 29/2 5/9
آمريكا 11/1 3/6 7

2-1-1- اهميت برنج:
اصطلاح «برنج خوردن» در بسياري از زبان‌ها به منظور القاء فكر «غذا خوردن» يا بطوركلي «خوردن» بكار مي‌رود. برنج محصول عمده گياهان زراعي مهم كشورهاي در حال پيشرفت است و قوت غالب بيش از يك سوم جمعيت دنيا را تشكيل مي‌دهد. اين ماده غذايي به منزله نيمي از خوراك يك ميليارد و هشتصد ميليون نفر و نيز از ربع تا نيمي از چهارصد ميليون نفر ديگر است (7).
برنج از آن جهت در تغذيه انسان قرار مي‌گيرد كه داراي حدود 7/7% پروتئين، 2/75% مواد غيرازته، 4/0% چربي، 2/2% سلولز و 5/0% خاكستر مي‌باشد. همچنين قابليت هضم برنج به مراتب بيش از سيب‌زميني، نان چاودار و گندم، شير و ساير محصولات غذايي است. از نظر ارزش غذايي و ميزان كالري توليدي، برنج بر اكثر مواد غذايي مورد مصرف انسان، برتري دارد (7).
تغذيه مدام با دانه‌هاي برنج كه داراي مقدار كمي ويتامين B1 است، در انسان ايجاد مرض بري‌بري مي‌نمايد. ضريب هضم مواد آلي بدون پوسته در حدود 92% و ضريب هضم پروتيئن آن در حدود 86% مي‌باشد.

فصل دوم

طبقه‌بندي و گياه‌شناسي برنج
1-2- طبقه‌بندي برنج
برنج از جنس Oryza و خانواده Poaceae‌ (Gramineae) و قبيله Oryzae تعلق دارد و داراي دو گونه زراعي مي‌باشد كه عبارتند از:
1. Oryza Sativa: كه گونه زراعي مهم برنج مي‌باشد و داراي 24=n2 كروموزم دارد كه منشا آن آسياست.
2. Oryza glaberrima: كه گونه زراعي ديگري از برنج است، اما نسبت به گونه O.sativa قدمت و تنوع ژنتيكي كمتري دارد و گونه‌اي است كه در آفريقا كشت مي‌شود(7).

نكته مهمي كه در مورد اين دو گونه وجود دارد، اين است كه گونه O.sativa نسبت به گونه آفريقايي آن، يعني O.glaberrima از اهميت بيشتري برخوردار است، زيرا گونه آفريقايي داراي دانه‌هايي با رنگ تيره و كيفيت پاييني است(7).

كمپلكس Sativa‌ كه همگي ديپلوئيد (24=n2) هستند، يعني داراي 24 جفت كروموزوم هستند، شامل: 1) O.sativa‌ و خويشاوندان وحشي آن، O.nivara, O.nufipogon و 2) O.glaberrina و خويشاوندان وحشي آن، O.barthii, Olongistaminata‌ هستند.
عقيده بر اين است كه O.Sativa, O.glaberrina نقاط پاياني اهلي شدن مستقل و موازي باشند. به نظر مي‌رسد كه هر دو گونه از اجداد يكساله توسعه يافته باشند. O.Sativa‌ گونه‌اي است كه شبيه به O.nivara‌ مي‌باشد و O.gluberrina شبيه به O.barthii است(2).

O.rufipogon، برنج وحشي دائمي است و O.nivara برنج وحشي يكساله است(1) كه اين دو، جزء خويشاوندان وحشي O.sativa است كه داراي ريشك‌هاي بلندي بوده و تكرار دگر گرده‌افشاني بالايي دارند، داراي سنبلچه‌هاي شكننده و خواب زياد بذر مي‌باشند و شديداً به دوره نوري واكنش نشان مي‌دهند. اهلي شدن و ايجاد O.sativa باعث كاهش ريشك‌ها، تكرار دگر گرده‌افشاني، شكنندگي و خواب بذر و واكنش به دوره نوري مي‌شود و همراه با پيشرفت‌هاي زراعي مانند اندازه بزرگتر پانيكول و تعداد بيشتر برگ‌ها، عادت رشد بوته‌اي و طويل شدن دوره پر شدن دانه مي‌باشد(2).
O.Sativa داراي سه نژاد يا سه زيرگونه زراعي مختلف است كه در قاره آسيا، اروپا و آمريكا كاشته مي‌شود و همچنين تمام برنج‌هاي زراعي ايران در اين گونه‌ها قرار دارند.

1. تپپ اينديكا (Indica)
از تيپ‌هاي گرمسيري برنج مي‌باشد كه در مقابل خشكي و بيماري‌ها و آفت مقاوم بوده و داراي ارقام مختلفي از نظر زمان رسيدن است. اين تيپ شامل برنج‌هاي با دانه دراز و ساقه بلندي مي‌باشد كه در برابر ريزش دانه حساس هستند، در كشورهاي هندوستان، سريلانكا، تايلند و مالزي كشت مي‌شود.
2. تيپ ژاپونيكا (Japonica)
تيپ معتدل برنج است. در مقابل سرما مقاوم مي‌باشد. اين تيپ شامل برنج‌هاي با ساقه نسبتاً كوتاه و دانه گرد بوده، در كشورهاي چين، كره، ژاپن، اروپا و كاليفرنيا كشت مي‌گردد.
3. تيپ جاوانيكا (Javanica)

از تيپ‌هاي حد واسط برنج است. اين تيپ برنج در كشورهاي اندونزي، فيليپين، تايوان و ژاپن كشت مي‌شود. در شكل 1-2 و جدول 1-2، به ترتيب مي‌توان شكل اشكال پانيكول و خصوصيات مورفولوژيك ديگر اين سه تيپ، گونه O.Sativa را مشاهده و بررسي كرد(1).

شكل 1-2، اشكال پانيكول سه زيرگونه برنج‌هاي جاوانيكا، ژاپونيكا و اينديكا

جدول 1-2: مقايسه خصوصيات سه زيرگونه برنج‌هاي جاوانيكا، ژاپونيكا و اينديكا
اندام برنج جاوانيكا برنچ ژاپونيكا برنج اينديكا
برگ پهن، افراشته و سبز روشن باريك و سبز تيره پهن و سبز روشن
دانه پهن و كلفت كوتاه و گرد طويل و ندرتاً تخت
پنجه‌زدن ضعيف متوسط قوي
ساقه پابلند متوسط پابلند
كرك‌هاي پوشينه بلند بلند و ضخيم كوتاه و نازك
ريزش كم كم زياد
بافت گياه سخت سخت نرم

2-2- گياه‌شناسي برنج
برنج گياهي است كه داراي ارقام زودرس كه طول دوره رشد 130 تا 145 روز و ارقام متوسط‌رس كه طول دوره رشد 150 تا 160 روز و اقام ديررس با طول دوره رشد 170 تا 180 روز مي‌باشد.
براي شناخت بهتر گياه برنج به ذكر قسمت‌هاي مختلف آن از قبيل ريشه، ساقه، برگ و غيره آن مي‌پردازد(1).
1-2-2- ريشه:
مشخصات سيستم ريشه‌اي برنج، بستگي به واريته، بافت خاك، حاصلخيزي خاك،‌ تهويه خاك و وضع رطوبتي آن دارد(7). عموماً ريشه برنج، سطحي و افشان بوده و حداكثر در عمق 20 تا 25 سانتيمتري خاك نفوذ مي‌كند. در اين گياه به غير از ريشه‌هاي جنيني از محل گره‌ها نيز ريشه بوجود مي‌آيد. هر چقدر رشد برگ‌ها بيشتر باشد، بر رشد ريشه‌ها هم افزوده شده و در نتيجه مي‌توان گفت كه با افزايش تعداد پنجه‌ها، تعداد برگ‌ها بيشتر شده و در نتيجه رشد ريشه‌ها نيز زيادتر مي‌گردد(1).
ريشه‌ها در زمان ظهور خوشه به حداكثر رشد خود مي‌رسند و بعد از آن ميزان تلفات ريشه‌ها به مراتب بيش از توليد ريشه‌هاي جديد مي‌باشد(7).
2-2-2- ساقه:
ساقه برنج، بندبند و توخالي بوده، در فواصل مختلف ساقه، جداره‌هاي سختي قرار دارد كه در آن قسمت‌ها، ساقه توپر مي‌باشد و گره نام دارد.
فاصله بين دو گره را ميان گره مي‌نامند كه تعداد ميانگره‌هاي آن بين 10 تا 20 عدد متغير است(7). واريته‌هاي زودرس معمولاً ميانگره‌هاي كمتري نسبت به واريته‌هاي ديررس دارند و سرعت رشد ساقه‌هاشان سريعتر مي‌باشد(1).
در مقادير مساوي، شاخص سطح برگ (LAI) بوته‌هاي داراي ساقه بلند از نور بهتر مي‌توانند استفاده نمايند، ولي به آساني ورس مي‌نمايند. ارتفاع بوته‌هاي برنج در ارقام مختلف، از 60 تا 200 سانتيمتر متغير بود و هر گياه بطور متوسط چهار تا پنج پنجه توليد مي‌كند(7).

شكل 2-2، نمايش ساقه و برگ برنج
3-2-2- برگ:
برگ برنج از پهنك و غلاف تشكيل شده است و طول پهنك از پايين بوته به طرف بالا افزايش مي‌يابد و معمولاً اندازه آن بين 60-50 سانتيمتر و عرض آن در حدود 2-5/1 سانتيمتري مي‌باشد. پهنك برگ دراز و باريك بوده و معمولاً در برنج معمولي (O.Sativa) كركدار و در برنج آفريقايي (O.galaberrima) بدون كرك است(7).
برگ‌هاي اين گياه، متناوب بوده و در دو جانب متقابل ساقه قرار دارند. تعداد برگ‌ها در ارقام مختلف برنج متفاوت بوده: در ارقام زودرس، 14 تا 15 برگ، در ارقام متوسط‌رس، 16 تا 17 برگ و در ارقام ديررس، تعداد برگ‌ها 18 تا 19 برگ بر روي هر ساقه مي‌باشد. افزايش دماي هواي پيرامون، در زياد شدن سطح برگ، اثر تعيين كننده‌اي داشته و موجب بيشتر شدن تعداد برگ‌ها مي‌گردد(1).
4-2-2- پنجه‌زني:
پنجه‌ها به جوانه‌هاي اوليه گياه گفته مي‌شوند كه در صورت مساعد بودن شرايط آب و هوايي، تبديل به ساقه مي‌شوند. از مرحله 4 تا 5 برگي شدن گياه پنجه‌زني آغاز مي‌گردد. پنجه‌ها در مراحل اوليه رشد براي تامين مواد غذايي خود از ساقه اصلي استفاده مي‌كنند و اين عمل تا ظهور حداقل 3 برگ و 4 ريشه ادامه مي‌يابد شرايط اقليمي، به ويژه آب و هوا، در رشد پنجه‌ها بسيار مهم و موثر مي‌باشد.
قدرت توليد پنجه در برنج، خيلي زياد بوده، بطوري كه هر بوته برنج معمولاً بين 4 تا 5 پنجه توليد مي‌نمايد(1).
5-2-2- ساختمان گل‌آذين:
گل‌آذين برنج داراي مشخصاتي به شرح زير است:
1. گل‌آذين برنج به صورت پانيكول (خوشه) بوده (7) و فرق آن با گل‌آذين سنبله، در اين است كه در پانيكول هر سنبلك داراي دم باريك و بلندي مي‌باشد و به همين دليل به آن خوشه سنبل هم گفته مي‌شود(1).
2. پانيكول در ارقام مختلف برنج به شكل‌هاي فشرده، باز يا نيمه باز است. البته از نقطه نظر اصلاحگران، نباتات در توليد واريته‌هايي كه گل آن بيشتر باز باشد، بهترند، زيرا مقدار دگرگشني و در نتيجه توليد بذر آن بيشتر است(1).
3. طول پانيكول، 20 تا 30 سانتيمتر و از تعدادي انشعاب تشكيل شده است.
4. هر شاخه ‌آن، حاوي تعداد سنبلچه‌هاي فرعي تك‌گلي با دو لگوم كوچك است.
5. گل برنج، داراي 2 عدد پالئا توسعه يافته به رنگ زرد، صورتي يا سياه بسته به رقم مي‌باشد.
6. بسياري از گونه‌هاي برنج، بدون ريشكند. ليكن گونه‌هاي ديگري نيز وجود دارند كه داراي ريشك‌هايي به طول 1 تا 10 ميليمتر مي‌باشند(7).

شكل 2-3، ساختمان گل در برنج
6-2-2- گرده‌افشاني و لقاح:
برنج گياهي است خودگشن، بين 0 تا 3 درصد دگرگشني دارد. گرده‌افشاني تقريباً همزمان با باز شدن گل‌ها در شرايط طبيعي روي مي‌دهد و به علت آنكه دگرگشني در اين گياه كم است. توليد هيبريد در اين گياه غالباً با مشكل كاهش توليد بذر روبروست.

فصل سوم

اكولوژي برنج
1-3- تعريف اكولوژي:
واژه اكولوژي از ريشه يوناني اُيكوس (Oikos) به معني خانه مشتق شده كه اكولوژي به معني مطالعه و بررسي خانه است و منظور از خانه، كره زمين است.
دانشمند آلماني هكل (1919-1838) در سال 1869‌‍‍ كلمه اُاِكولوژي Oekology‌ را كه اكنون بصورت (اكولوژي) بكار مي‌رود، پيشنهاد كرد. اكولوژي طبق تعريف او، قواعدي است كه از واكنش‌هاي متقابل حيوانات و گياهان و محيط غيرحياتي پيرامون آن بحث مي كند (6).
اكولوژي علمي است مربوط به سيستمي كه انسان را در حمايت خود دارد. علم اكولوژي تاكيد بر مطالعه جنبه‌هاي رفتاري همراه با روابط متقابل اجزاي حياتي و غيرحياتي محيط دارد. اجزاي حياتي محيط در يك زيستگاه از نظر نقش و وظيفه در سه طبقه جاي مي‌گيرند.
الف) توليدكنندگان اوليه: همه گياهان سبز
ب‌) مصرف‌كنندگان: همه حيوانات و گياهان غيرسبز
ت‌) تجزيه‌كنندگان: قارچ‌ها و باكتري‌ها
اجزاي غيرحياتي محيط در سه حالت فيزيكي قرار دارند.
الف) مايعات: به ويژه آب به شكل بخار، مايع، برف يا يخ حاصل از هيدروسفر (آب سپهر)
ب) جامدات: نمك‌هاي حاصل از خاك پدوسفر (خاك سپهر)
ت) گازها(6).
2-3- تعريف اكولوژي گياهي:
مجموع روابط گياه با آب، خاك، نور، حرارت و كليه شرايط اقليمي كه بر روي رشد آن تاثير مي‌گذارد(4).
3-3- خصوصيات اكولوژي برنج:
برنج محصول عمده مناطق گرمسيري و مرطوب مي‌باشد و در منطقه‌اي كشت مي‌شود كه مقدار بارندگي سالانه حداقل 1000ميليمتر باشد. در عرض‌هاي جغرافيايي حدود 45 درجه نيز محصول خوبي توليد مي‌كند.
نكته قابل توجه اين است كه طبق گزارش‌هاي پژوهشي، برنج مي‌تواند بيشترين عملكرد را در يك آب و هواي مديترانه‌اي و نه در محيطي گرمسيري كه به طور وسيعي كشت مي‌شود، توليد نمايد. از طرفي با وجودي كه سطح زير كشت برنج در مناطق گرمسيري، دو برابر مناطق معتدله مي‌باشد، مقدار كل توليد محصول در مناطق گرمسيري فقط 20درصد بيشتر از مناطق معتدله است(7).
1-3-3- الگوي نمو گياه برنج
برنج تغييرات زيادي را در الگوي نمو از طريق سازگاري به عوامل اقليمي درجه حرارت، عمق غرقاب كردن و طول روز نشان مي‌دهد. سازگاري به درجه حرارت به وسيله اهميت گياه زراعي در مناطق گرمسيري مرطوب، مرطوب و خشك و سرد مشاهده مي‌شود. سازگاري به عمق غرقاب كردن و درجه كنترل آب باعث ايجاد سه گروه زراعي برنج شده است(2).
1) برنج آپلند 2) برنج مرطوب كه در آب كمتر از يك متر عمق كشت مي‌شود. 3) برنج آب عميق كه در آب بيش از يك متر عمق كشت مي‌شود.
با توجه به طول روز، ارقام سنتي برنج مرطوب كه در فصل مرطوب كشت مي‌شوند، معمولاً به روزهاي كوتاه واكنش نشان مي‌دهند . ارقام جديد با عملكرد بالا و بسياري از ژنوتيپ‌هاي زودرس فصل خشك يا آپلند حساسيت ضعيفي به طول روز دارند. برنج‌هاي آب عميق ممكن است شديداً به طول روز حساس باشند. اين سازگاري‌ها منجر به دامنه تقريباً نامحدود الگوهاي نمو، به ويژه به صورت اثرات متقابل درجه حرارت، طول روز شده كه در هر گروه زراعي وجود دارد.
استانسل (1975)، نمو برنج مرطوب را به سه دوره تقسيم كرده است: دوره رويشي كه با آغاز گلدهي پايان مي‌پذيرد. دوره زايشي كه در بازشدن گل‌ها ختم مي‌شود و دوره پر شدن دانه‌ها كه در بلوغ و رسيدن پايان مي‌پذيرد و از آنجا كه برنج مرطوب داراي دو تيپ با دوام و كم دوام است. در تيپ‌هاي بادوام در مرحله رشد رويشي، يك تاخيري وجود دارد كه باعث مي‌شود در طي آن حداكثر پنجه‌زني، طويل شدن ساقه‌ها و شروع پانيكول بطور متوالي رخ مي‌دهد(2).
همانطور كه در شكل‌هاي 1-3 و 2-3 مشاهده مي‌شود، در ارقام بادوام و كم‌دوام در مرحله رشد رويشي، تفاوت‌هايي وجود دارد.

شكل 1-3و 2-3، نمودار الف، ارقام كم‌داوم (105 تا 120 روز) و بدون حساسيت به طول روز و (ب) ارقام بادوام (150روز). توجه: در ارقام با دوام يك دوره مشخص تاخير در رشد رويشي وجود دارد كه در طي آن حداكثر پنجه‌زني، طويل شدن ساقه‌ها و شروع پانيكول بطور متوالي رخ مي‌دهد.
2-3-3- احتياجات حرارتي:
احتياجات حرارتي برنج بيشتر از غلات سردسيري است و بدين سبب فقط در مناطقي كه ميانگين درجه حرارت در سرتاسر دوره رشد محصول بيش از 20 درجه سانتيگراد باشد، مي‌توان بطور موفقيت‌آميزي اقدام به كشت آن كرد. برنج براي جوانه‌زدن، حداقل به oc19-16، براي پنجه‌زني به oc16-9، براي سنبله سارفتن و باروري به oc22-20 و براي رسيدن دانه به حداقل oc18-12 نيازمند است.
جدول 1-3، احتياجات برنج نسبت به گرما
مرحله رشد درجه حرارت بحراني
كم زياد مطلوب
جوانه‌زني 19-16 45 40-18
ظهور گياه‌چه و استقرار 13/12 35 30-25
ريشه‌دهي 16 35 28-25
طويل شدن برگ 12/7 35 31
پنجه‌زني 16/9 33 31-25
ابتداي آغازه پانيكول 15 --- ---
تمايز پانيكول 20-15 30 ---
باز شدن گل‌ها 22 36-35 33-30
رسيدگي 18-12 30> 29-20

درجه حرارت كمتر از oc17، چند روز قبل از ظهور خوشه، موجب عقيم ماندن بيش از 30% سنبلچه‌ها مي‌گردد عقيم‌ شدن سنبلچه‌ها به اين دليل است كه نزديك باز شدن گل‌ها درجه حرارت كمتر از 20 درجه مي‌باشد و يا به دليل دماي زياد هوا و يا كمبود بخار مي‌باشد و يا به دليل رطوبت كم خاك است. درجات حرارت پايين‌تر از oc15 از 12-10 روز قبل از مرحله گل دادن، موجب عقيمي گرده‌ها مي‌گردد. اگر درجه حرارت در مرحله گل دادن به كمتر از oc13-12 تنزل يابد، لقاح بطور كامل انجام نمي‌گيرد. كاهش درجات حرارت به پايين‌تر از oc16 در مرحله گلدهي، باعث كاهش شديد عملكرد برنح مي‌گردد(7).
سرعت توليد برگ در برنج به درجه حرارت حساس است. هر برگ حدود 100 درجه روز نياز دارد تا قبل از گل‌آغازي توسعه يابد و حدود 170 درجه روز در طي رشد رويشي نياز دارد. به اين ترتيب سرعت توليد برگ ممكن است حداقل 07/0 تا 1/0 در روز در بالاتر از 150 متر ارتفاع باشد. سرعت طويل شدن برگ در حدود oc30 مطلوب است. اين امر همچنين شاخص حساسي از وضعيت آب گياه را ايجاد مي‌كند كه طويل شدن در قبل از طلوع در پتانسيل آب 5/0 تا 2/1- مگاپاسكال متوقف مي‌شود.
دماي آب كرت‌ها بعد از نشاء كردن بايد در روز دو برابر شب، يعني حدود oc31 باشد. در اين حالت بايد آب داخل كرت‌ها را در شب خارج نمود تا دماي خاك در شب كاهش يابد و مجدداً با وارد كردن آب خنك، دما را كاهش داد. اين عمل مزيت مهمي دارد و آن، اين است كه در نتيجه اين عمل، تنفس در شب كاهش يافته و از تجزيه مواد آلي توليد شده در روز جلوگيري به عمل مي‌آيد(1).
3-3-3- نيازهاي نوري:
شدت نور نيز در رشد گياه برنج نقش مهمي دارد، به طوري كه نور كافي،‌ يكي از عوامل موثر در باردهي و تلقيح برنج مي‌باشد و احتمالاً دليل اصلي توليد عملكردهاي بالاتر از آن در آب و هواي مديترانه‌اي در مقايسه با مناطق گرمسيري مرطوب به خاطر روزهاي كوتاهتر و كمي شدت تشعشعات خورشيدي است. نور ضعيف در مناطق مزبور، سبب توليد بوته‌هايي دراز و رنگ ياخته (برگ‌هايي به رنگ سبز روشن)، كاهش ميزان جذب ازت و عملكرد مي‌شود(5).
برنج اصولاً يك گياه روز كوتاه است. بنابراين نسبت به طول روز در مناطق مختلف، واكنش‌هاي متفاوتي نشان مي‌دهد. مرحله بحراني برنج نسبت به كمبود نور، سه هفته قبل و سه هفته بعد از ظهور خوشه است. اگر كاهش شدت نور به ميزان 40% باشد، در اين صورت كاهش عملكرد به ميزان بيش از يك تن در هكتار است(7).
اهميت تشعشع نور در سرتاسر زندگي گياه برنج مشخص شد كه تشعشع در 20 روز بعد از تشكيل پانيكول، بيشترين همبستگي را با تعداد پانيكول در هكتار نشان مي‌دهد و تشعشع در طي پر شدن دانه، بيشترين همبستگي را با تعداد نهايي دانه داشته است و تشعشع كم همراه با درجه حرارت ممكن است سرعت پر شدن دانه كاهش دهد، اما طول دوره موثر پر شدن دانه (EGFP) را افزايش مي‌دهد.
4-3-3- نياز به رطوبت هوا و خاك:
مساعدترين رطوبت هوا براي گلدهي برنج، حدود 80-70% مي‌باشد و رطوبت‌هاي كمتر از 40% يا بيش از 95% گلدهي را با مشكلاتي مواجه مي‌سازند. در عين حال اين محصول در مناطقي كه رطوبت بسيار كمي دارند، چون مصر و كاليفرنيا، نيز به طور موفقيت‌آميزي كشت مي‌شود، ليكن بايد توجه داشت كه يك آب و هواي خشك، آب و هواي فرعي با ميكروكليماي شاليزار به مراتب مرطوب‌تر از محيط كلي آن منطقه است(7).
برنج براي كشت در يك منطقه به 1000ميليمتر بارندگي نياز دارد، زيرا برنج به تنش آب و همچنين به شرايط بي‌هوازي مربوط به زير آب رفتن حساس است. كمبود آب باعث مي‌شود پتنانسيل آب برگ و سرعت طويل شدن در برنج با سرعت بيشتري از ذرت يا سورگوم كاهش يابد، به طوري كه تجمع ماده خشك و جذب عناصر غذايي كاهش يافته يا متوقف مي‌شود. كمبود آب در طي مرحله رويشي، ممكن است اثر نسبتاً كلي بر عملكرد دانه داشته باشد كه شايد به دليل رشد جبراني يا تغيير تسهيم ماده خشك، بعد از بهبود تنش باشد. البته عملكرد دانه به تنش در مرحله باز شدن گل‌ها و در طي پرشدن دانه‌ها كاملاً حساس است. چنين تنش‌هايي به ويژه در برنج آپلند رخ مي‌دهد.