بخشی از مقاله
چکیده
تنش شوری از مهمترین عوامل غیر زیستی تهدیدکننده گیاهان در مزارع است. پیشتیمار بذر بهعنوان عامل بهبود دهنده جوانهزنی و استقرار تحت تنشهای محیطی معرفی شده است. این تحقیق با هدف بررسی اثر پرایمینگ بذر با نانو کلات آهن و روی بر ویژگیهای جوانهزنی سه گونه علف هرز موجود در مزارع ذرت و گندم تحتتأثیر تنش شوری بهصورت آزمایش فاکتوریل، در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. نتایج این آزمایش حاکی از وجود اختلاف معنیدار بین کلیه متغیرهای مورد بررسی در این تحقیق است و اعمال سطوح مختلف شوری موجب کاهش مولفههای جوانهزنی در بذور علف هرز میشود.
.1 مقدمه
جوانهزنی یک علف هرز نقش مهمی در تعیین استقرار موفقیتآمیز آن در یک اکوسیستم کشاورزی دارد .[16] آگاهی از عوامل محیطی کنترلکننده جوانهزنی امکان پیشگویی تراکم آینده گیاهچههای علف هرز را فراهم میکند که آگاهی از این نیازها برای طراحی و اجرای استراتژیهای مدیریت علفهای هرز از اهمیت بالایی برخوردار است .[31] شوری خاک یا آب از مهمترین عوامل محدودیت در سیستمهای گیاهی بهویژه در مناطق خشک و نیمهخشک دنیا میباشند که میتوانند فرآیندهای فیزیولوژیکی مهمی را در گیاه تحت تأثیر قرار دهند .[22] پژوهشگران پتانسیل آب در محیط را از اساسیترین یا مؤثرترین پارامتر در جذب آب و آماس بذر دانسته و نشان دادهاند که بذر هر گیاه برای جوانهزنی نیاز به یک حداقل آبگیری و آماس دارد و برای رسیدن به آن لازم است پتانسیل آب محیط از حد معینی که آن را پتانسیل بحرانی مینامند، تنزل نکند - .[8] بررسیهای متعدد نیز نشان میدهند که با کاهش پتانسیل آب در خاک، جذب آب به وسیله بذر کاهش یافته و قابلیت جوانهزنی پایین میآید .[25] بنابراین درصد جوانهزنی در شرایط تنش میتواند به عنوان یک معیار ارزشمند برای طبقهبندی میزان مقاومت جمعیتهای گیاهی استفاده شود . از آنجا که بسیاری از خاکها بخصوص در ایران دارای pH قلیایی میباشند و نمیتوانند عناصر مهم ریزمغذی را در خود به صورت محلول نگهداری کنند استفاده از ساختارهایی که بتواند این مشکل را حل کند بسیار ضروری است .[30] تکنولوژی نانو کلات توانسته است این معضلات را بطور قابل توجهی حل کند .[11] تکنولوژی نانو کلات از روش خودچینی که یکی از روشهای ساخت نانو مواد به روش پایین به بالا است بهره میبرد. سنتز در این متود، بهترین روش تولید مواد در سایز نانو و تولید انبوه میباشد .[13] طبق توصیه برخی از محققین [9,32] فرم نانو کلات عناصر ریزمغذی از کارایی بالاتری نسبت به ترکیبات مرسوم برخودار میباشند، بدین ترتیب میتوان کمبود آهن و روی را با مصرف مستقیم این عناصر بهصورت کاربرد خاکی در ناحیه ریشه یا محلولپاشی آن به شاخ و برگ گیاه و یا پرایم کردن بذور قبل کشت جبران کرد . [9,21] نانو کود کلات آهن و روی، با پایه هیدورکربنی ساده بدون پیوند اتیلنی بدون هورمون، با پایداری بالا و رهایش تدریجی این عناصر در pH وسیع 3 تا 11 میتواند یک منبع غنی و مطمئن برای تأمین آهن و روی دو ظرفیتی برای گیاه عنوان گردد . پرایمینگ بذر از روشهای مهم توانمندسازی بذر میباشد؛ بهطوریکه ابتدا بذرها با استفاده از روشهای مختلف، پرایم شده و سپس برای سهولت حمل و نقل، مجددا خشک میشوند. مطالعات نشان داده که این عمل افزایش سرعت و یکنواختی جوانهزنی و سبز شدن، افزایش جوانهزنی در دامنه وسیعتری از عوامل محیطی و بهبود رشد و استقرار و بنیه گیاهچه را در پی دارد .[23] پژوهشگران به منظور رفع کمبود عناصر ریزمغذی و بهبود تولید، محلول حاوی عنصر روی را به عنوان پیش جوانهزنی بذر، در مزرعه به کار بردند که موجب افزایش گیاهچههای جوانهزده در مقایسه با تیمار شاهد شد .[18] همچنین تحقیقات دیگر نشان داد پیش تیمار کردن بذر توسط عناصر نانو کلات ویژگیهای درصد و سرعت جوانهزنی را در شرایط تنش بهبود بخشید .[4] از آنجا که خرفه و تاج خروس علفهای هرز تعداد زیادی از گیاهان زراعی کشور هستند و به دلیل برخورداری از سیستم فتوسنتزی C4 دارای سرعت فتوسنتزی بالایی میباشند و به تنشهای خشکی و شوری نیز نسبت به گیاهان زراعی مقاومترند، رقیب جدی برای آنها در کسب منابع محیطی به شمار میآیند .[3,5] توانایی این دو گیاه در سازش با شرایط نامناسب مثل خاکهای فقیر از مواد مغذی، محدوده وسیع حرارتی، تابش زیاد، مقاومت به خشکی و شوری آنها را به عنوان علفهای هرز جدی در مناطق نیمه خشک مطرح کرده است .[26] گزارشها حاکی از آن است که تنش شوری در تاج خروس سبب کاهش درصد سبز شدن و ارتفاع گیاهچه میشود و آستانهی زندهماندن این گیاه در شرایط تنش شوری معادل 14 دسیزیمنس بر متر کلریدسدیم است .[5] در گیاه خرفه نیز تأثیر تنش شوری تا 70 میلیمولار کلریدسدیم بر وزن تر گیاهچه غیر معنیدار گزارش شده است .[1] همچنین در مورد علف هرز پنیرک نیز با مقایسه تأثیر تنش بر خصوصیات جوانهزنی آن با علف هرز ختمی مشخص شد که پنیرک مقاومت بالاتری نسبت به تنشهای محیطی در مقایسه با ختمی دارد . لذا شناسایی خصوصیات فیزیولوژیکی و واکنش مراحل فنولوژیکی این گیاهان هرز نسبت به شرایط محیطی کمک شایانی به اخذ روشها و تدابیر مناسب کنترل آنها خواهد نمود .[7] حال با توجه به پیشرفت روز به روز در تولید کودهای نانو در داخل کشور و اهمیت موضوع کنترل علفهای هرز به شیوههای مدیریتی هدف از انجام این پژوهش بررسی اثربخشی روش پرایمینگ با نانو کلات آهن و روی بهعنوان روشی ساده و ارزان برای افزایش شاخصهای جوانهزنی و رشد در شرایط شوری برخی از علفهای هرز موجود در بانک بذر خاک مزراع گندم و ذرت خواهد بود.
.2 مواد و روشها
آزمایش بصورت فاکتوریل در قالبطرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در آزمایشگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس اجرا شد. فاکتور اول شامل پرایم بذرها با نانو کلات آهن و روی - در چهار سطح: 1 در هزار نانو کلات آهن، 1 در هزار نانو کلات روی، کاربرد توأم 1 در هزار نانو کلات آهن و 1 در هزار نانو کلات روی و بدون پرایم - شاهد - - که شبیهسازی از جذب عناصر نانو کاربردی بهصورت خاکی در مزرعهی ذرت و گندم است به عنوان فاکتور اول، فاکتور دوم سطوح مختلف شوری - صفر، -6 و -12 بار با استفاده از محلول کلرید سدیم - که بعد از انجام پرایمینگ بذرها اعمال شدند و فاکتور سوم بذرهای سه گونه علف هرز تابستانه و زمستانه موجود در مزارع ذرت و گندم از جمله تاج خروس، پنیرک و خرفه بود که در تابستان سال 1395 از موسسه پاکان بذر تهیه گردید. در کل بررسیها و مطالعات از یک نوع ژنوتیپ هر گونه استفاده شد، تا تفاوت احتمالی در توده بذر های مختلف، در آزمایشها اثر نداشته باشد. تعیین غلظتهای مورد استفاده برای پرایمینگ با نانو کلات آهن و روی و همچنین مدت زمان پرایمینگ بر اساس آزمایشهای اولیه انتخاب شد، بهطوری که زمانها و غلظتهای نامناسب حذف گردید. ابتدا ظروف پتری دیش با محلول هیپوکلرید سدیم 5درصد کاملاً شسته شدند و داخل فویل آلومینیومی در آون با دمای 120 درجه سیلسیوس به مدت 3 ساعت حرارت داده شدند .[14] سپس در هر پتری دیش دو لایه کاغذ صافی واتمن شماره 42 همراه با 25 عدد بذر سالم قرار داده شد. قبل از اجرای آزمایش بذور با محلول 10 درصد هیپو کلریت سدیم به مدت 15 دقیقه ضدعفونی شده و 3 مرتبه با آب مقطر شستشو داده شدند. جهت هیدروپرایمینگ، بذور 3 ساعت در محلولهای نانو کلات در دمای 25 درجه سلیسیوس - دمای اتاق - و رطوبت نسبی 45-55 درصد خیسانده شدند و سپس به محتوی رطوبت اولیه برگردانده شدند .[17] تنش شوری با استفاده از NaCl خالص مرک و با استفاده از فرمول میشل و کافمن [24] و برای پتانسیل آب معادل صفر بار، از آب مقطر استفاده شد. به هر پتریدیش، پنج میلیلیتر محلول NaCl با پتانسیلهای -6 و -12 بار و ب رای پتانسیل صفر بار، آب مقطر اضافه شد. پس از اعمال تیمارها، ظروف توسط پارافیلم پوشیده و پتریدیشها در ژرمیناتور در دمای 20 درجه سلیسیوس و در تاریکی به مدت 8 روز قرار داده شدند. شمارش بذرهای جوانهزده به صورت روزانه و از 24 ساعت پس از کشت، در یک ساعت مشخص تا زمانیکه دیگر جوانه زنی پس از چند روز متوالی مشاهده نشود، انجام شد [19] و معیار جوانهزنی خروج ریشه چه به اندازه 2 میلی متر بود
درصد جوانهزنی بهترتیب بر اساس رابطه 1 محاسبه شد.
در آن Ni تعداد بذر جوانه زده شده تا روز هشتم و N تعداد کل بذر است .[15]
برای محاسبه سرعت و متوسط زمان جوانهزنی از رابطه زیر استفاده شد .[9]
تجزیه واریانس دادهها بوسیلهی نرم افزارSAS 4.9 [28] و دستور ANOVA بهصورت مدل آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. میانگینها با آزمون دانکن در سطح احتمال %5 مقایسه شدند.
.3نتایج و بحث
نتایج حاصل از جدول تجزیه واریانس دادهها نشان داد که تمام صفات مورد مطالعه تحتتأثیر اثرات متقابل پرایمینگ بذر در تنش شوری در گونهی علف هرز قرار گرفتند - جدول . - 1 با توجه به اینکه اثرات متقابل برای صفات مورد مطالعه معنیدار بود از مقایسه میانگین اثرات اصلی خودداری شد و مقایسه اثرات متقابل بهصورت جدول مورد بررسی و بحث قرار گرفت.
