مقاله بررسی تاثیر هیدروژل های سوپر جاذب در کاهش تنش خشکی درختان میوه زیتون

بخشی از مقاله

بررسي تاثير هيدروژل هاي سوپر جاذب در کاهش تنش خشکي درختان ميوه زيتون

چکيده
پديده خشکي از عوامل تنش زاي غير زنده محيطي است که رشد و نمو گياهان را تحت تاثير قرار داده و باعث ايجاد خسارات شديد در توليد محصولات کشاورزي ميشود. به منظور پيشگيري از اين پديده و استفاده بهينه از منابع آب موجود در جهت توسعه کشاورزي پايدار نياز به تحقيقات زيادي در اين زمينه وجود دارد. در اين تحقيق اثرات هيدروژل سوپرجاذب آکريل آميد اکريلات پتاسيم (سوپر آب A٢٠٠) درکاهش تنش خشکي سه رقم از درختان جوان زيتون (زرد، دزفولي و مانزانيلا) با استفاده از روش آماري اسپليت پلات فاکتوريل در قالب طرح کاملاً تصادفي بررسي گرديد. تيمارهاي بکار رفته در کرت اصلي آزمايش شامل سه رژيم آبياري (٥٠، ٧٠ و ١٠٠ درصد تبخير و تعرق ) و در کرت فرعي سه نوع رقم زيتون (زرد ، دزفولي و مانزانيلا) بعنوان فاکتور اول و سه سطح سوپر جاذب ، شاهد (بدون پليمر)، ٠/٢ و ٠/٣ درصد وزني خاک بستر بعنوان فاکتور دوم مورد مطالغه قرار گرفتند.. در طي آزمايش ، وزن تر و خشک ريشه ، برگ ، شاخه ، سطح برگ ، تعداد برگ ، ارتفاع گياه ، تعداد شاخه ها، طول شاخه ، ميزان مواد معدني برگ ، پتانسيل آب داخل برگ ها، مقاومت روزنه اي ارزيابي شدند. تجزيه آماري داده ها براساس مقايسه ميانگين و اثر فاکتورهاي مختلف انجام شد نتايج آزمايشات نشان دادند که صفات اندازه گيري شده به شدت تحت تاثير تيمارها قرارگرفتند. بطوريکه استفاده از سوپر جاذب در افزايش رشد صفات رويشي اثر معني داري داشت . و با کاربرد سوپر جاذب اثرات تنش خشکي کاهش پيدا کرد و صفاتي نظير طول ساقه ، قطرساقه ، تعداد شاخه ، تعداد و سطح برگ وزن تر و خشک کل در تيمارهاي پليمر نسبت به شاهد افزايش معنيداري داشت . وزن تر کل در تيمار ٠/٢ درصد وزني
١٧/١٥ درصد و در تيمار ٠/٣ درصد ٤٠/٥٨ درصد نسبت به تيمار شاهد افزايش داشت که اين ميزان در مورد وزن خشک کل به ترتيب ٢٣/٦٧و ٥٥/٦٩درصد بود .
واژگان کليدي : آکريل آميدآکريلات پتاسيم ، تنش خشکي، زيتون ( Olea europaea L)، کم آبياري، هيدروژل سوپرجاذب .

مقدمه
عمده مساحت کشور ايران در اقليم گرم و خشک واقع شده و نزولات جوي در بيشتر مناطق آن بسيار اندک(ميانگين بارش هاي سالانه ٢٠٠تا ٢٥٠ ميلي متر) وبه صورت پراکنده است . در مناطق خشک شرايط جوي طوري است که باعث مي شود تبخير و تعرق در گياهان زياد شده و آب قابل دسترس در خاک نيز کاهش يابد. در اين صورت تنش خشکي در گياه اتفاق ميافتد و راندمان توليد بطور چشمگيري کاهش پيدا ميکند(١٧). با استفاده از فنون پيشرفته و اعمال مديريت صحيح آب و خاک ميتوان بارش هاي پراکنده و ساير منابع محدود آب را درخاک حفظ و ذخيره کرد. کاربرد پليمرهاي سوپرجاذب در کشاورزي بدليل نقش اين مواد در افزايش ظرفيت نگهداري و جذب آب در خاک به منظور مقابله با شرايط کم آبي و کاهش اثرات سوء تنش خشکي از اهميت بسزايي برخوردار است (چاتسوپلو و همکاران ، ٢٠٠٠). اين پليمرها بي بو بي رنگ و بدون خاصيت آلايندگي در خاک، آبهاي سطحي و زير زميني و بافت هاي گياهي هستند(بارونيک ، ١٩٩٤). اين مواد از نظر بار الکتريکي داراي انواع آنيوني، کاتيوني و خنثي بوده که نوع آنيوني آن در کشاورزي حائز اهمييت است . ابرجاذب هاي آنيوني با دارا بودن ظرفيت زياد تبادل کاتيوني قادرند علاوه بر جذب مقادير زياد آ ب ، کاتيون هاي موثر و مفيد گياه را در خود جذب کرده و در موقع لزوم در اختيار گياه قرار دهند(مايکل سن ، ١٩٩٤).
گنجيخرم دل (١٣٧٨) گزارش نمود که کاربرد ٠/٣ درصد وزني پليمر PRA٣٠٠٥ توانست ميزان درصد رطوبت وزني خاکهاي لومي و لومي شني را به ترتيب ٤/٦ و ٧/٢٤ درصد افزايش دهد. خوشنويس (١٣٧٩) درآزمايش خود به اين نتيجه رسيد که گياهان رز تيمار شده با پليمر، ٣/٧ برابر راندمان بيشتري نسبت به شاهد داشت ، در سودان آزمايشات انجام شده روي درختان اکاليپتوس نشان داد که با بکارگيري ٤گرم پليمر به ازاي هر درخت ، درختان تيمار شده ٥٥% رشد بيشتري تسبت به شاهد نشان دهند(گالاکان و همکاران ، ١٩٩٨). در آزمايش ديگري اثر پليمر سوپر آب A١٠٠ روي رشد و کارايي مصرف آب در گياه ذرت علوفه اي بررسي شده که نتايج حاصل ، نشان ميدهد مقادير بالاتر سوپرجاذب روي صفات مورد بررسي بويژه ارتفاع بوته و تجمع ماده خشک گياه آثار مثبت داشته است . از سوي ديگر با افزايش ميزان آب آبياري اثر وجود مقادير بيشتر پليمر محسوس تر بود(اله دادي ، ١٣٨٣). به نظر مي رسد پليمر هاي سوپر جاذب ضمن بالا بردن ظرفيت نگهداري آب در خاکهاي سبک ميتوانند مشکل نفوذپذيري خاک هاي سنگين را نيز مرتفع نمايند. لذا فرض بر اين است که با استفاده از پليمرهاي سوپرجاذب ميتوان تنش هاي رطوبتي را کاهش داد. تحقيق حاضر به منظور بررسي اثر اين مواد در کاهش تنش خشکي درختان ميوه زيتون به انجام رسيده است .
مواد و روش ها
اين تحقيق در يکي از گلخانه هاي دانشکده کشاورزي دانشگاه تهران انجام گرديد. دماي متوسط روزانه آن ٣٠-٢٠ درجه سانتيگراد و دماي متوسط شبانه آن ٢٥-١٥درجه سانتي گراد بود. رطوبت نسبي گلخانه ٧٥% و متوسط شدت نور در داخل گلخانه در طول آزمايش ٢٣٥٠ ميکرومول بر مترمربع برثانيه بود. خاک مورد استفاده در بستر کشت نهال ها با فرمول (١:١:١) خاک باغجه ، ماسه و خاک برگ با خصوصيات زير تهيه شد(جدول ١).

اين آزمايش در قالب آزمايش اسپلت پلات فاکتوريل با طرح کاملاً تصادفي با ٢٧ تيمار و در ٣ تکرار انجام شد. تيمار کم آبياري با سه سطح ١٠٠% (شاهد) ،٧٠% و ٥٠% تبخير و تعرق (نياز آبي ) در کرت اصلي و تيمار رقم در سه سطح از نهال هاي يک ساله (دزفولي، زرد و مانزانيلا) وتيمار هيدروژل در سه سطح (خاک بدون پليمر(شاهد)، خاک مخلوط با پليمر ٠/٢ و ٠/٣ درصد وزني ) بصورت فاکتوريل در کرت فرعي درگلدان هاي ٣٠ ليتري از نوع پلاستيکي کشت شد.
پليمر مورد استفاده از نوع آکريل آميداکريلات پتاسيم با اسم تجاري A٢٠٠ از مرکز پژوهش هاي پليمر ايران تهيه شد.
در جهت بدست آوردن ميزان رطوبت در پتانسيل هاي مختلف خاک ابتدا منحني رطوبتي خاک (pf) براي تيمارها و شاهد توسط دستگاه صفحات فشاري (plates Pressure) رسم گرديد و درصد رطوبت در پتانسيل هاي مختلف بدست آمد. بدين ترتيب Pf خاک براي تيمار شاهد در ظرفيت زراعي و نقطه پژمردگي به ترتيب ٢/٤و ٤/١٧ بدست آمد و ميزان درصد رطوبت وزني در نقطه ظرفيت زراعي ٢٥/٨ و در نقطه پژمردگي ١٠/٧ و در نقطه سهل الوصول ١٤/٥ بدست آمد. معلوم شد که زماني که رطوبت خاک به ١٦% حجمي برسد(بعد از نقطه سهل الوصول ) ٣ليتر آب نياز است که رطوبت خاک گلدان هاي شاهد به حد ظرفيت زراعي برسد براي تعيين زمان آبياري از تانسيومتر استفاده شد.
تانسيومترها ميتوانند فشار مکش بين ٠ تا ٨٠- سانتي بار را نشان دهند. بنابراين اعداد قرائت شده توسط تانسيومتر به دقت تفسير شد. بدين ترتيب قرائت صفر نشان دهنده وضعيت اشباع خاک ، ١٠-٠ نشانگر حالت ماندابي ، عدد ٣٠ نشان دهنده نقطه ظرفيت زراعي و عدد ٤٥ نشان دهنده اتمام رطوبت سهل الوصول و شروع زمان آبياري است . در اين صورت وقتي که تانسيومترها عدد ٤٥ را نشان دادند اقدام به آبياري شد. آبياري به روش قطره اي و با بکارگيري قطره چکان ها ازنوع ميکروفلاپر انجام شد. در طي فصل رويشي و در پايان آن شاخص هاي رشد از قبيل تعداد برگ ، سطح برگ طول شاخه ، قطر ساقه ، طول ريشه ، وزن ترو خشک اندام هوايي و اندام زيرزميني و مقاومت روزنه اي توسط دستگاه Prometer مدل T Ap٤ وپتانسيل فشار داخل برگ ها توسط دستگاه presser bomb مدل ٣٠٠٥ ساخت کشور ايتاليا اندازه گيري شدند. سپس داده ها جمع آوري شد و با نرم افزار sas تجزيه گرديد. مقايسه ميانگين ها با نرم افزار Mstat.C و رسم نمودارها با نرم افزار Excel انجام شد.
نتايج وبحث
تاثير تنش خشکي بر صفات رويشي
رشد پديده اي است که تحت تاثير عوامل متعدد قرار ميگيرد. از بين عوامل موثر بر رشد آب مهمترين آنها مي باشد . وقتي آب قابل دسترس گياه کاهش پيدا مي کند کمبود داخلي آب اتفاق مي افتد بطوريکه فعاليت هاي فيزيولوژيکي گياه کاهش يافته و پديده پژمردگي روي ميدهد. در صورت رفع کمبود آب گياه دوباره به حالت طبيعي برگشت پيدا ميکند در غير اين صورت گياه با افت رشد مواجه شده و در نهايت از بين ميرود. در آزمايش انجام گرفته بر روي سه رقم زيتون يکساله بنام هاي زرد، مانزانيلا و دزفولي تحت تاثير سه رژيم آبياري (١٠٠%، ٧٠% و ٥٠% تبخير وتعرق گياه ) در طي دو فصل رويشي مشاهده گرديد که وزن خشک کل در ارقام مورد آزمايش تحت تاثير تنش خشکي قرار داشته است (نمودار شماره ١). تجزيه واريانس ميانگين مربعات حاصل از داده ها نشان ميدهد اعمال تيمار تنش خشکي، ساير شاخص هاي رشد رويشي نهال هاي زيتون از قبيل طول ساقه ، رشد قطري ساقه و سطح برگ را کاهش داد. علت کاهش رشد رويشي در نهال هاي زيتون با کاهش ميزان آب در هر آبياري را ميتوان به کافي نبودن ميزان آب مصرفي با توجه به نياز آبي زيتون ذکر نمود. کرامر(١٩٨٣) گزارش نمود که وقتي تنش آب يا کمبود آب اتفاق مي - افتد سلول ها و بافتهاي گياه در معرض فشاري کمتر از فشار آماس (تورژسانس ) کامل قرار ميگيرد. کمبود آب بوسيله کاهش در ميزان آب ، باعث کاهش پتانسيل اسمزي و پتانسيل آب برگ شده که در نتيجه باعث کاهش آماس ، بسته شدن روزنه ها و کاهش رشد را به همراه خواهد داشت .

همايش ملي
بحران آب در کشاورزي و منابع طبيعي
آبان ماه ١٣٨٨–دانشگاه آزاد اسلامي واحد شهرري
زماني که گياه در معرض تنش خشکي قرار ميگيرد انعطاف پذيري ديواره سلول هاي برگ ها و ساقه هاي در حال رشد کاهش يافته و باعث مي شود که توسعه سلول کم شود و اندام هاي گياه کاهش رشد نشان دهد. پريتکارل و
همکاران (١٩٩٠) گزارش نمودند که علت کاهش رشد اندام هاي گياه در اثر تنش خشکي ممکن است در نتيجه تاثير هورمون اسيد ابسيزيک باشد که در شرايط تنش از سلول هاي ريشه ترشح ميشود و بر روي ديواره سلولي اثر ميگذارد و انعطاف پذيري آنرا مي کاهد. نتايج آزمايشات ما با نتايج کارهاي طلايي وهمکاران (٢٠٠٣) مطابقت دارد آنها گزارش نمودند که اگر تنش آبي شديد باشد فتوسنتز کاهش يافته و بسياري از فرآيندها فيزيولوژيکي مختل ميشود، رشد متوقف گرديده و سرانجام خشک شدن و مرگ گياه در اثر بيآب شدگي رخ خواهد داد. نتايج اين نحقيق با نتايج حاصل از مطالعات هيساو(١٩٧٧) مطابقت دارد، ايشان در آزمايشات خود به اين نتيجه رسيد که اثرات خشکي روي رشد، مقدار محصول و کيفيت گياه بسيار عميق است . کاهش آماس ميتواند اولين اثر تنش خشکي باشد که سرعت رشد سلول و اندازه نهائي آن را متأثر ميسازد. که کاهش سرعت نمو، رشد طولي ساقه ، رشد برگ و همچنين کاهش قطر منفذ روزنه از آن نتيجه ميشود. کاهش رشدطولي وسطح برگ و رشدقطري شاخه ها در اين تحقيق به وضوح ديده مي - شود(نمودارهاي ١، ٢، ٣ و ٤).اين مسئله در سيب ، بادام ، هلو و انگور هم گزارش شده است (

تاثير پليمر سوپر جاذب بر روي رشد رويشي نهال هاي زيتون
بطور کلي با افزودن پليمر سوپر جاذب و افزايش سطح استفاده مقدار درصد حجمي اشباع شده خاک افزايش مي يابد و اين افزايش رطوبت باعث کاهش تنش رطوبتي مي گردد نتايج آزمايشات ما نشان ميدهد که کاربرد هيدروژل - سوپرجاذب توانسته است تنش خشکي ناشي از کم آبياري را کاهش دهد. کاربرد٠/٣درصد وزني پليمر توانسته شاخص - هاي رشد رويشي نهال هاي زيتون مانند رشد طولي، رشد قطري، سطح برگ و تعداد شاخه هاي آن را افزايش دهد
(نمودارهاي ٥، ٦، ٧ و٨).نتيجه حاصله شايد به اين علت باشد که پليمر هاي سوپرجاذب با بالا بردن ظرفيت نگهداري آب در خاک(خليل پور، ١٣٨١و عابدي کوپايي وهمکاران ، ١٣٨٣)، بهبود دانه بندي و ساختمان خاک ونيز افزايش ثبات خاکدانه ها(بن هور و همکاران ١٩٨٧، سماوات ١٣٧١) و کاهش وزن مخصوص ظاهري خاک(هاربي وهمکارن ، ١٩٩٩) شرايط بهتري را براي رشد نمو گياهان خصوصاً در شرايط تنش خشکي فراهم مي کند. برخي خصوصيات مهم خاک که در توليد محصول اهميت دارد، مي توان به جذب و نگهداري آب ، ذخيره کاتيون هاي قابل تبادل ، ظرفيت نگهداري ازت ، فسفر وگوگرد براي رشد گياهان پايدار يا ساختمان خاک و تبادل هواي مناسب در منافذ خاک اشاره نمود که اين نتيجه با نتايج آزمايشات فتحي ١٣٧٨ مطابقت دارد ايشان گزارش نمودند که پليمر سوپر جاذب مي تواند با افزايش ظرفيت تبادل کاتيوني خاک و افزايش خاک دانه ها که منجر به افزايش فاز گازي خاک که به تبع آن تهويه خاک را بهبود مي بخشد، رشد ونمو گياهان را افزايش مي دهد.
به نظر ميرسد پليمر مورد بررسي در نگهداري رطوبت خاک نقش مهمي دارد زيرا زماني که به خاک اضافه مي- شود تغييراتي در توزيع سه فاز جامد، مايع وگاز ايجاد ميشود بنحوي که پس از اضافه کردن آب به خاک درصد بخش گازي کاهش و درصد بخش مايع افزايش مييابد. درخاک شني مقاديرمصرفي پليمر(٠/٣درصد) وزني درتخلخل کل خاک موثر بوده و در مجموع تخلخل موينگي را افزايش ميدهدو پليمر توانايي بيشتري درجذب و نگهداري رطوبت - خاک دارد. که در گزارشات خرمدل (١٣٨٠)نتايج مشابهيحاصل شده است .
نتايج حاصله نشان ميدهد افزايش شاخص هاي رشد نهال هاي مورد تيمار با هيدروژل سوپرجاذب بطور معني داري بيشتر از از شاهد است . به نظر ميرسد در حضور پليمر سوپر جاذب دسترسي ريشه گياه به آب قابل استفاده بيشتر باشد و گياه کمتر در معرض تنش خشکي قرار ميگيرد. نتايج بدست آمده با نتايج کار کريمي (١٣٧٢) ، اله دادي وهمکاران ، (١٣٨٣) و فوستر(٢٠٠٣) مطابقت دارد. کريمي تاثير ماده اصلاحي جاذب الرطوبه ايگيتا را بر روي افزايش ظرفيت نگهداري رطوبت و آب قابل استفاده در خاک را مثبت ارزيابي نمود.و اله دادي گزارش نمود که استفاده از هيدروژل سوپر جاذب مي تواند در شرايط تنش خشکي و کم آبي موجب افزايش عملکرد و اجزاي عملکرد سويا شود. فوستر نيز در آزمايشات خود به اين نتيجه رسيد که هيدروژل CLP ميتواند با حفظ رطوبت و عناصر معدني در خاک در سالم ماندن گياهان وافزايش توليد محصول نقش مهمي را ايفا کند.