بخشی از مقاله
بررسی اثر تنش شوری بر برخی صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک اکوتیپ های مختلف سورگوم در کشت گلخانه ای
چکیده
این آزمایش به منظور بررسی اثر سطوح مختلف شوری (صفر، 4، 8 و 12 دسی زیمنس بر متر) بر برخی خصوصیات فیزیولوژیک و مورفولوژیک 6 اکوتیپ سورگوم ( 3 اکوتیپ علوفه ای، 2 اکوتیپ جارویی و 1 اکوتیپ قندی) در شرایط کشت گلخانه ای انجام شد. در پایان آزمایش صفات ارتفاع بوته، قطر ساقه، وزن خشک اندام هوایی، محتوای کلروفیل، محتوای پرولین و شاخص پایداری غشاء اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که شوری منجر به افزایش در محتوای پرولین اکوتیپ های سورگوم شد در حالی که میانگین سایر صفات ذکر شده در اثر اعمال تنش شوری دچار کاهش معنی داری شدند.
کلمات کلیدی: اکوتیپ های سورگوم، پرولین، تنش شوری، کلروفیل
1. مقدمه
شوری خاک به عنوان یک عامل محیطی غیر زنده تنش زا از مهمترین عوامل محدود کننده رشد گیاهان زراعی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می-شود و به عنوان مشکلی مهم در کشاورزی شناخته شده است .[5] اگرچه شوری در زمانهای گذشته وجود داشته، اما این مشکل به وسیله عملیات کشاورزی مانند آبیاری تشدیدگردیده است. امروزه حدود 20 درصد از زمینهای زراعی جهان و تقریبا نزدیک به نیمی از زمینهای فاریاب دستخوش شوری می باشند.[25]
با وجود اینکه وسعت اراضی شور در جهان تقریبا معلوم نیست ولی مساحتی بین 340 تا 960 میلیون هکتار برای آن تخمین زده شده-است[5] که حدود سه برابر مساحتی است که توسط کشاورزان کشت میشود. مشکل شوری در بسیاری از نواحی خشک و نیمه خشک جهان دو چندان میباشد به طوری که شوری ، سدی میشد نوسمیت یونها از جمله مسائلی میباشند که مانع گسترش کشاورزی پایدار میشوند.[1]
ایران دارای اقلیم گرم و خشک بوده و مجموع خاکهای شور و سدیم ید رآن حدود 27 میلیون هکتار تخمین زده میشود که بیش از نیمی از زمینهای قابل کشت میباشد. این امر باعث تکامل مکانیزمهای تحمل به شوری درگیاهان زراعی و بومیدراثر کشت متوالی در این مناطق گشته است. از طرف دیگر بخش وسیعی از اراضی تحت آبیاری در کشور نیز در معرض خطر جدی شوری قرار داشته و همه ساله آب بیشتری را برای شستشوی نمک از این اراضی مطالبه نموده و از این طریق مو جب کاهش بازده مصرف آب گردیده و پایداری زراعت در اینگونه اراضی را مورد تهدید جدی قرار میدهد .[5]شور شدن طبیعی خاکهای زراعی موجود یکی از مهمترین تنشهایی است که کشاورزی دنیا با آن روبهرو بوده و در آینده نه چندان دور به طور جدی با آن دستبهگریبان خواهدشد. ازطرفی پاسخ گیاهان به تنش شوری بسیار پیچیده است این پاسخ از غلظت نمک، نوع یونها ،عوامل مختلف محیطی و مرحله رشد و نموی گیاه تأثیر میپذیرد. از یکسو تنش اسمزی تحت شرایط شوری باعث آبگیری بافتهای گیاهی میشود و از سوی دیگر مسمومیت یونی در اثر تجمع یونهای خاص، بویژه سدیم ایجاد می-گردد که موجب اختلال در واکنشهای متابولیک گیاه میشوند. برای مقابله با این تنش-ها، در شرایط شوری کم و ملایم، گیاهان با افزایش غلظت مواد محلول، فشار اسمزی داخلی خود را حفظ میکنند.[21]
در غلظت های بالای نمک، گیاهان با ورود و خروج یونها ،میزان Na+درون سیتوپلاسم را کاهش داده و با ثابت نگهداشتن غلظت یونپتاسیمنسبت Na+/k+ را پائین نگه میدارند .[2] اگر چه گیاهان ممکن است هیچ علامتی برای کمبود آب و یا مواد غذایی و یا واکنشهای متابولیکی در شوریهای ملایم و کم از خود بروز ندهند ولی انرژی اضافی که صرف بقای گیاه در این شرایط میگردد باعث محدود شدن محصولات فتوسنتزی لازم برای رشد گیاه میگردد.
گیاه مورد مطالعه سورگوم میباشد. سورگوم گیاهی است یکساله است که موطن اولیه آن، مناطق استوایی آفریقا نابتاپلایا در سودان میباشد. قدمت کشت آن به درستی مشخص نیست ولی شواهد امر نشان میدهد که از صدها سال پیش از میلاد مسیح در آفریقا و آسیا کشت میشد و یکی از محصولات مهم آن مناطق بوده است و امروزه در نواحی بسیار وسیعی از دنیا کشت میگردد .[4] سورگوم از گیاهان نسبتا مقاوم به گرما و خشکی است و به ذرت خوشهای نیز معروف استو از نظر اهمیت غذایی پنجمین غله دنیا محسوب میشود و به علت داشتن کارایی مصرف آب بالا میتواند نقش مهمی در تولید علوفه داشته باشد .[3]با توجه به اینکه سورگوم گیاهی با عملکرد زیاد، مقاوم به گرما و خشکی است، کشت آن در ایران از قدیم رایج بوده و در مناطق اصفهان، یزد، سیستان و بلوچستان، کرمان، سمنان، فارس، گیلان و مازندران کشت میشود .[3]
سورگوم گیاهی با ارزش برای کاشت در سیستمهای کشاورزی است که در این سیستمها احتمال وقوع تنش شوری در طی فصل رشد زیاد است. این گیاه به شوری نسبتاً متحمل بوده و دارای پتانسیل عملکرد متوسطی در نواحی نیمه شور استو از ویژگیهای دیگر آن میتوان به تنوع درونگونهای زیاد و مقاوم بودن ژنوتیپهای مختلف سورگوم اشاره کرد. بنابراین، با توجه به ویژگیهای اشاره شده میتوان توصیه به کشت سورگم در نواحی شور کرد 6]و.[7 با توجه به خصوصیات ارزشمند این گیاه از جمله سازگاری آن در شرایط آب و هوائی مختلف، خصوصیات علوفهای مطلوب و سایر ویژگیهای اشاره شده، انجام تحقیقات مختلف در ابعاد گوناگون در شرائط آب و هوایی شهرکرد دورنمای بسیار مطلوبی را برای استفاده و معرفی این گیاه در آینده فراهم خواهد نمود. در بین این خصوصیات ، بررسی میزان سازگاریژنوتیپ های مختلف این گیاه تحت سطوح مختلف تنش شوری از تحقیات کلیدی به حساب میآید.
2. مواد و روش ها
این آزمایش در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد، در عرض جغرافیایی 32 درجه و 21 دقیقه و طول جغرافیایی 50 درجه و 49 دقیقه و ارتفاع 2125 متر در سال زراعی 1389-1390 اجرا شدآزمایش. به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی در 4 تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت. فاکتور اول شامل 4 سطح تنش شوری (صفر، 4، 8 و 12 دسیزیمنسبر متر از محلول کلریدسدیم ) و فاکتور دوم 6 اکوتیپ مختلف سورگوم 3) اکوتیپ علوفهای، 2 اکوتیپ جارویی و 1 اکوتیپ قندی)بود که از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه شد.
بذرهای مورد کشت هر اکوتیپ ابتدا با قارچکش بنلیت ضد عفونی و سپس در هر گلدان 6 عدد بذر درعمق 2 تا 4 سانتی متری کشت شد. گیاهکهای سبز شده پس از استقرار به دو عدد در هر گلدان تقلیل داده شدند. گلدانها تا مرحله استقرار به طور مرتب با آب معمولی تا مرحله 4 برگیآبیاری شدند و سپس در یک مرحلهتحت تنش شوری با آب محتوی سطوح مختلف نمک آبیاری قرار گرفتند. برای ثابت نگه داشتن شوری در سطوح مختلف در تمام مدت آبیاری، از زیر گلدانی جهت آبیاری استفاده شد و فقط در زمان اعمال شوری گلدانها از قسمت بالای گلدان در حجم کم با آب محتوی نمک در غلظت مشخص شده آبیاری شدند. در کنار آزمایش تعدادی گلدان اضافی همراه با گیاه آماده و مطابق شرایط آزمایش آبیاری و شوری اعمال میگردید. طی مراحل مختلف، شوری این گلدانها اندازهگیری و در صورت تغییر، مجدداً با آب نمک تیمار شدند.
در پایان صفات ارتفاع بوته، قطر ساقه، وزن خشک اندام هوایی، محتوای کلروفیل، محتوای پرولین و شاخص پایداری غشاء اندازه گیری شدند. اندازهگیری پرولین از ماده خشک گیاه و به روش بتس و همکاران [9] انجام شد. برای سنجش مقدار کلروفیل از روش لیچنتالر [16] استفاده شد. به این صورت که 0/1 گرم از برگ های تازه گیاه در هاون چینی حاوی 15 میلی لیتر استون 80 درصد ساییده شد و پس از صاف کردن، جدب آن با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج های 646/8 و 663/2 نانومتر خوانده شد.شاخص پایداری غشاء با استفاده از معادله زیر به دست آمد:
در این معادله Ci و Csطبق دستورالعمل به ترتیب هدایت الکتریکی قبل و بعد جوش نمونه برگی میباشند.
3. نتایج و بحث
اثر شوری بر ارتفاع گیاه در سطح احتمال %1 معنیدار شد (جدول .(1 سطح شاهد با میانگین 178/08سانتیمتر بیشترین و سطح شدید شوری با میانگین 132/54 سانتیمتر کمترین ارتفاع بوته را دارا بود. شوری شدید موجب 25/5 درصد کاهش در طول ساقه نسبت به سطح شاهد شد (جدول .(2شوری با کاهش تثبیت دی اکسید کربن فراهمی کربوهیدراتهای مورد نیاز برای رشد گیاه را محدود میسازد که پیامد آن کاهش رشد و طویل شدن سلولهای گیاه میباشد. از طرفی شوری با کاهش پتانسیل اسمزی محلول خاک باعث کاهش آب سلول و بافتهای گیاهی میشود که این امر میتواند باعث کاهش فشار تورژسانس مورد نیاز برای رشد و گسترش ساقه شود. همچنین اختلال در فراهمی عناصر غذایی با تغییر در محتوای عناصر غذایی محلول خاک به طور مستقیم رشد گیاه را در محیط شور تحت تأثیر قرار میدهد. لاسردا و همکاران[14] کاهش ارتفاع سورگوم بر اثر شوری را به تجمع یونهای سمی در این گیاه نسبت دادند.الخیر و همکاران [12] با مطالعه بر روی آفتابگردان، کاهش طول ساقه را در خاک شور نسبت به خاک غیر شور گزارش کردند. تافو و همکاران [22] با مطالعه بر روی ژنو تیپ های مختلف لوبیای چشم بلبلی، کاهش 60 درصدی ارتفاع ساقه در ارقام حساس به شوری را در سطوح بالای تنش گزارش کردند. کاهش ارتفاع بر اثر تجمع نمک می تواند یک راهکار مناسب در مقابله با شوری باشد. در اثر کاهش ارتفاع میزان مصرف آب به دلیل میزان رشد کمتر و همچنین میزان تعرق کمتر کاهش مییابد.
اثر اکوتیپ بر ارتفاع ساقه در سطح احتمال %1 معنیدار شد(جدول .(1به طوری که اکوتیپ جارویی 2 با میانگین 161/25 سانتیمتر بیشترین و اکوتیپ قندی با میانگین 151/75سانتیمتر کمترینارتفاع را در بین اکوتیپهای مورد مطالعه از خود نشان دادند (جدول .(2-4
جدول -1 نتایج تجزیه واریانس صفات اندازه گیری شده شش اکوتیپ سورگوم تحت سطوح مختلف شوری
