بخشی از مقاله
بررسی اثر ریزگردها بر خصوصیات فیزیولوژیک و عملکرد ارقام مختلف گندم(.Triticum sp)
چکیده:
به منظور بررسی تاثیر ذرات گرد و غبار موجود در هوا، بر خصوصیات فیزیولوژیک و عملکرد ارقام گندم، آزمایشی مزرعه¬ای در سال زراعی 92-91 در پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه رازی کرمانشاه با سه تکرار در قالب طرح فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کامل تصادفی انجام گردید. فاکتورهای مورد بررسی در این آزمایش شامل شستشوی سطح برگ ارقام گندم در دو سطح شستشوی سطح برگ و عدم شستشوی سطح برگ و ارقام مختلف گندم شامل دو رقم گندم نان پیشگام و زرین و یک رقم گندم دوروم با نام بهرنگ بود. صفات مورد اندازه گیری شامل عملکرد دانه و اجزاء آن، محتوای نسبی آب برگ سطح برگ، سبزینگی برگ محتوای کلروفیل برگ، پروتئین¬های محلول برگ پرچم، هدایت روزنه‌ای و دمای برگ بودند. نتایج حاصل از جدول تجزیه واریانس نشان دادند که تحت تاثیر ریزگردها، عملکرد دانه و بیوماس به طور معنی¬دار (به ترتیب 380 و 560 کیلوگرم در هکتار) کاهش یافتند. ارقام پیشگام و زرین با 83/6 و 83/4 تن در هکتار به ترتیب بیشترین و کمترین عملکرد دانه را دارا بودند و این ارقام تحت تاثیر ریزگردها به ترتیب با سه و 12 درصد کاهش، کمترین و بیشترین کاهش عملکرد دانه را نشان دادند. همچنین ریزگردها به طور معنی¬داری موجب کاهش تعداد دانه در سنبله و سطح، پروتئین¬های محلول، سبزینگی، هدایت روزنه¬ای و دمای برگ پرچم ارقام گندم مورد بررسی شدند. با توجه به احتمال بالای وقوع ریزگردها در منطقه کرمانشاه در سال¬های آتی و اثرات منفی آن روی عملکرد دانه و شاید کیفیت دانه، احتمالاً کاشت رقم پیشگام با ریسک کمتری همراه است.
کلمات کلیدی: ریزگرد، سنبلچه، شستشوی شاخساره، گندم، هدایت روزنه¬ای.
مقدمه:
با گرم شدن کره‌زمین علاوه بر افزایش تبخیر و تعرق، استفاده انسان در بخش‌های مختلف نیز از آب بیشتر شده است. در خاورمیانه که یک منطقه بیابانی قلمداد می‌شود. با این شرایط روز به روز بر بیابانی¬زایی در این مناطق افزوده می¬شود. همین مساله باعث شده که شرایط پیدایش طوفان‌های گرد و غبار بیش از پیش فراهم شود و مناطق اطراف را با معضل جدی مواجه سازد. کارشناسان هواشناسی و محیط زیست معتقدند، با گرم شدن هوا، پدیده‌ی گرد و غبار از شبه جزیره عربستان و عراق به سمت ایران گسترش می‌یابد، بنابراین اگر تاکنون این طوفان‌ها در غرب ایران پدیده‌ای نادر قلمداد می‌شدند با روند افزایشی دمای کره زمین علاوه بر جنوب ایران، سایر مناطق غربی ایران را نیز به طور مکرر تحت تاثیر قرار میدهند و زندگی مردم را در بسیاری از نقاط ایران را دچار چالش می‌نمایند (Liu et al., 2003). ذرات گرد و غبار در هوا نشان دهنده‌ی یک مجموعه‌ی مواد آلی و غیرآلی در اندازه‌های مختلف هستند که معمولا ذرات با قطر کمتر از 5/2 میکرومتر دارای بیشترین فعالیت و تاثیر بر محیط زیست می‌باشند (Prasty et al., 2005).
این ذرات با نشست بر اندام هوایی گیاهان باعث تغییرات فیزیکی و شیمیایی مختلفی (Grantz et.al, 2003) همچون مسدود کردن روزنه‌ها، کاهش فعالیت فتوسنتزی، ریزش برگ و مرگ بافت گیاهی، افزایش دما و تغییر رنگدانه برگ (Wijayratne et al., 2009 Kuki et al., 2008; Farooq, 2000; Shrivastave and Joshi, 2002; Luis et al., 2008; و عزیز، 1390)، محتوای نسبی آب برگ و محتوای کلروفیل برگ (;Chaturvedi et al., 2012 عزیز، 1390) و همچنین کاهش دریافت اشعه‌های فعال فتوسنتزی (PAR)
(Bat-Oyun et al., 2012) و در نتیجه کاهش عملکرد محصولات زراعی می‌شوند (Stefanski and Sivakumar, 2009 Agrawal, 2005;Chen, 2001;). بر اساس مطالعاتی که انجام پذیرفته، ارتباط منفی معنی‌داری بین ریزگردها و فتوسنتز خالص، بیوماس تجمعی و عملکرد محصولات زراعی مشاهده شده است (Agrawal, 2005 Chen, 2001; و آروین و همکاران، 1392).
با توجه به آنچه گفته شد این آزمایش با هدف تعیین تاثیر ذرات گرد و غبار بر عملکرد و اجزاء عملکرد و نیز برخی صفات فیزیولوژیک ارقام مختلف گندم انجام گردید.
مواد و روش‌ها:
15 آبان ماه 1391 تاریخ کاشت و اوایل تیرماه زمان رسیدگی و پایان آزمایش بود. بر اساس گزارش سازمان هواشناسی کرمانشاه در سال 1393، میانگین تعداد روزهای غبارآلود استان حاصل از ذرات ریزگرد معلق در هوا از فروردین ماه لغایت پایان خرداد ماه 24 روز اعلام شده است. البته این رقم نسبت به سال 1392، 9 روز و نسبت به دوره آماری 10 ساله 53 درصد کاهش داشته است و در زمان¬های مذکور مخصوصاً از نیمه دوم اردیبهشت به بعد که بارندگی رخ نداد، همزمانی وقوع گرد و غبار با بارندگی¬ها اتفاق نیفتاد. فاکتورهای مورد بررسی شامل شستشوی سطح برگ‌های گندم (در دو سطح شامل: شستشو و عدم شستشوی سطح برگ‌ها) و سه رقم گندم (شامل دو رقم گندم نان پیشگام و زرین و یک رقم گندم دوروم بهرنگ) بود. ارقام مورد بررسی با تراکم 400 بوته در متر مربع کاشته شدند. همراه با هر آبیاری و نیز مواقع وقوع پدیده‌ی گرد و غبار در منطقه، جهت زدودن ذرات گرد و غبار از سطح برگ در کرت‌های دارای فاکتور شستشوی سطح برگ، عمل شستشو با آب در طی فصل رشد انجام گردید. ذرات گرد و غبار موجود در هوا توسط دستگاه شمارنده ذرات به تفکیک قطر ذرات در اندازه‌های 3/0، 5/0، 1، 3، 5 و 10 میکرون در سطح کانوپی مزرعه اندازه‌گیری گردیدند. این دستگاه با مکش حجمی یک متر مکعب از هوای موجود در سطح کانوپی مزرعه، تعداد ذرات موجود را به تفکیک قطر ذرات (بر حسب میکرون) شمارش می‌کند. عناصر و املاح موجود در آب مورد استفاده جهت شستشو و همچنین گرد و غبار موجود بر سطح برگ‌های گندم نیز جمع‌آوری و در آزمایشگاه مورد تجزیه قرار گرفت که نتایج آن در جدول 4 آورده شده است. دیگر صفات مورد اندازه گیری شامل محتوای نسبی آب برگ (Egrt and Tevini, 2002) سطح برگ (توسط دستگاه Delata-T Devices Ltd., Burwell, Cambridgeshire, UK )، سبزینگی برگ توسط دستگاه کلروفیل‌متر (Minolta, V,502, Japan)، محتوای کلروفیل برگ (Lichtenthaler and Wellburn, 1983)، پروتئین محلول برگ پرچم (Bradford, 1976) و هدایت روزنه‌ای و دمای برگ توسط دستگاه پرومتر (Decagon Devices INV. Version 1.06) اندازه گیری شدند. در هر تیمار در مرحله ده روز بعد از گرده‌افشانی انجام و محاسبه گردید. دلیل انتخاب این زمان جهت اندازه‌گیری‌های فیزیولوژیکی این بود که اولاً تا این زمان ریزگردها حداکثر اثر خود را روی این صفات گذاشته‌اند و ثانیاً این مرحله از رشد و نمو در شکل‌گیری عملکرد دانه نقش کلیدی دارد و بعد از این مرحله برگ‌ها دچار پیری می‌شوند. جهت بررسی صفات موقعیت دانه در سنبلچه و نیز وزن دانه در سنبلچه تعداد ده سنبله از هر تیمار انتخاب و به موقعیت هر سنبلچه در سنبله یک رقم اختصاص و دانه‌های موجود در آن به طور جداگانه مورد شمارش و توزین قرار گرفت. برای اندازه‌گیری عملکرد و اجزاء عملکرد پس از طی زمان کافی برای رسیدن فیزیولوژیکی و همچنین خشک شدن و آماده شدن محصول برای برداشت، پس از حذف اثر حاشیه یک متر مربع از هر کرت برداشت شدند و عملکرد دانه و اجزای عملکرد دانه محاسبه شد. در نهایت تمام صفات و خصوصیات اندازه‌گیری شده، توسط نرم‌افزار MSTAT-C تجزیه گردید.
نتایج و بحث:
طوفان‌های گرد و غبار مجموعه‌ای از ذرات با قطر کمتر از 500 میکرومتر می‌باشند. معمولاً ذرات با قطر 10-5/2 میکرون در اتمسفر بیشترین مقدار بوده و بیشترین تاثیر را دارند (Uzma et al., 2013). نتایج حاصل از اندازه‌گیری ذرات گرد و غبار در طی فصل رشد گیاه گندم در بهار 1392 (شکل 1) نشان داد که در هوای اطراف بوته‌های مورد بررسی، ذرات با قطر 3/0 میکرومتر دارای بیشترین مقدار و بیشترین نوسان در میان سایر ذرات در طی فصل رشد در سال زراعی 92-91 بود. این در حالی است که ذرات دارای قطر 10-1 میکرون به دلیل نشست سریع‌تر بر سطح برگ و یا زمین مقادیر کمتری را نشان دادند. فاکتورهای متعددی در نشست ذرات ریزگرد معلق در هوا بر سطح برگ موثرند. مهمترین این عوامل عبارتند از: سطح برگ، سرعت باد و بارش باران. البته لازم به ذکر است که وقوع بارندگی اگر چه می‌تواند سطح برگ را از ذرات ریزگرد تمیز نماید، اما همچنین در نتیجه مرطوب شدن سطح برگ می‌تواند باعث افزایش نشست ذرات گرد و غبار معلق در هوا بر سطح برگ‌ها و به طور کلی شاخساره گیاه گردد (Farmer, 1993). میزان ذرات گرد و غبار موجود در هوا در طی اوایل اردیبهشت ماه به دلیل وقوع دو مورد بارندگی تا حدودی کاهش یافت، اما از اواسط اردیبهشت ماه به طور کلی بارندگی قطع گردید و در نیمه دوم اردیبهشت و خرداد ماه تعداد روزهای همراه با گرد و غبار افزایش داشت، گرچه میزان وقوع این پدیده نسبت به سال‌های گذشته کاهش یافته بود.
مقایسه میانگین تیمار شستشوی سطح برگ (جدول 1) برای صفات عملکرد و اجزاء آن نشان داد که تیمار شستشوی سطح برگ بر عملکرد دانه و تعداد دانه در سنبله معنی‌دار اثر معنی¬دار داشت و در مورد سایر صفات معنی‌دار نبود. با توجه به شکل¬های 2 و 3 این افزایش عملکرد دانه را می‌توان به تاثیری که عمل شستشو در افزایش دانه در سنبلچه‌ها و افزایش وزن آنها به ویژه در سنبلچه‌های زیرین سنبله (معمولاً نابارور هستند) داشته است، نسبت داد. بر اساس داده‌های جمع‌آوری شده در تاریخ‌ها 23/2/92 و 9/3/92 و 12/3/92 میزان گرد و غبار در این تاریخ¬ها در منطقه افزایش چشم‌گیری داشت. این تاریخ‌ها مصادف با مرحله گلدهی و پرشدن دانه‌های گندم بود. به نظر می‌رسد وجود ذرات گرد و غبار بر سطح برگ در این مراحل با مسدود کردن روزنه‌ها و کاهش فتوسنتز جاری برگ همچنین افزایش دمای برگ بر روی پرشدن دانه تاثیر گذاشته است (آروین و همکاران، 1392) (جدول 3). هر چند بروز این پدیده در سال اجرای آزمایش نسبت به سال 88 کاهش نشان داد. اما با این حال شاید افزایش وقوع این پدیده در مراحل انتهایی رشد گندم باعث تاثیر این پدیده بر میزان عملکرد گندم شده است.
در میان ارقام مورد بررسی، رقم زرین کمترین عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت را داشت و بین دو رقم دیگر از نظر عملکرد دانه تفاوت معنی‌دار دیده نشد (جدول 1). بیشترین حساسیت به تنش حاصل از وجود ذرات ریزگرد در هوا مربوط به رقم کم عملکرد زرین (12 درصد) بود. در این شرایط در میان اجزاء عملکرد دانه، در این رقم همچنین بیشترین کاهش وزن هزار دانه (هفت درصد) و تعداد دانه در سنبله (15 درصد) نیز دیده شد (جدول¬های 1 و 2). بنابراین دلایل اصلی کاهش عملکرد دانه رقم زرین در این شرایط ممکن است به ترتیب کاهش تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه باشد.
در طی روزهای گرد و غباری میزان اشعه‌های فعال فتوسنتزی (PAR) به دلیل بازپخش و جذب توسط ذرات کاهش می‌یابد (Bat-oyun et al., 2012). گیاهان با استفاده از اشعه‌های فعال فتوسنتزی و آب، از طریق فتوسنتز و تولید ترکیبات آلی مانند قند و گلوکز و استفاده از آنها در
شکل 1- تعداد ذرات گرد و غبار موجود در هوا به تفکیک قطر ذرات (میکرومتر) در طی فصل زراعی 1392-1391 در مزرعه گندم در منطقه کرمانشاه.
فرآیندهای متابولیکی برای رشد و توسعه، عملکرد خود را افزایش میدهند (Jacovides et al., 2004). از طرفی Chen (2001) عنوان می‌کند که با پوشش سطح برگ توسط ذرات گرد و غبار میزان تنفس گیاه افزایش می‌یابد که در نهایت این عوامل منجر به مصرف انرژی گیاه می‌شود. در تحقیقاتی که توسط Chen (2001) و آروین (1392) انجام گرفته، مشخص شده که وجود ذرات گرد و غبار بر سطح برگ گیاهان ذرت و نیشکر، باعث کاهش عملکرد این گیاهان گردیده است. آن¬ها این کاهش عملکرد را به خصوصیاتی مانند کاهش فتوسنتز، افزایش تنفس و دمای برگ نسبت داده‌اند.
تجزیه واریانس صفات فیزیولوژیک (جدول 3) نشان داد که تیمار شستشو سطح برگ برای صفاتی مانند محتوای نسبی آب برگ، مقدار کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئید، شاخص بقاء برگ و نیز مقدار حداکثر کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم II معنی‌دار نبود (داده‌ها نشان داده نشده است). این نتایج با تحقیقات Ibrahim و El-Gaely (2012) وPrusty و همکاران (2005) مطابقت نداشت. شاید این عدم مطابقت را بتوان به منطقه انجام آزمایش نسبت داد. اکثر این آزمایشات در
شهرهای نزدیک به بیابان و یا دارای آلودگی زیاد انجام گرفته است. این در حالی است که این آزمایش در شرایط مزرعه و در سالی انجام پذیرفت که نسبت به سال‌های قبل از شدت و میزان رخداد گرد و غبار کم شده بود. بنابراین شاید مقدار ذرات گرد و غبار به حدی نبوده که بتواند بر این صفات تاثیر منفی و معنی‌داری بگذارد هر چند که نسبت به کرت‌هایی که شستشو انجام نپذیرفته بود مقدار این صفات مقادیر کمی بیشتری را داشتند. اما برای صفاتی مانند شاخص سطح برگ، پروتئین محلول برگ پرچم، سبزینگی برگ، هدایت روزنه‌ای و دمای
