بخشی از مقاله
چکیده
سیلیسیم اثرهاي مفیدي بر رشد و عملکرد گیاهان دارد و این اثربخشی به طرز شدیدي وابسته به نوع منبع سیلیسیمی، اندازه ذرات و غلظت اعمالی آن دارد. بر این اساس در این پژوهش تأثیر محلولدهی ریشهاي و محلولپاشی برگی غلظتهاي مختلف میکرو و نانوذرات سیلیسیم 20 - ، 40، 60 و 80 میلیگرم در لیتر - روي برخی ویژگیهاي مورفولوژیکی و نیز غلظت سیلیسیم در اندام هوایی توتفرنگی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که تمامی ویژگیهاي مورد مطالعه تحت تأثیر سیلیسیم قرار گرفتند و این تأثیر وابسته به فرم سیلسیم، غلظت و روش کاربرد آن داشته است، به طوریکهنانوسیلیسیم نسبت به میکروسیلیسیم و روش محلولدهی ریشهاي نسبت به محلولپاشی برگی نتایج بهتري داشت. تیمار محلولدهی ریشهاي نانوسیلیسیم با غلظت 60 میلیگرم در لیتر بهترین نتایج را درمورد ویژگیهاي مورد مطالعه داشته است و میتواند به عنوان یک گزینه مطلوب براي توصیه مدنظر باشد.
کلمات کلیدي: میکروذرات، نانوذرات، محلولپاشی برگی، محلولدهی ریشهاي
مقدمه
توتفرنگی یکی از بینظیرترین ریز میوههاي مناطق معتدله است که در دهههاي اخیر در زمره تولیدات مهم و تجاري قرار گرفته است - سیدلر فاطمی و همکاران، . - 1388 یکی از عوامل مؤثر بر شاخصهاي رشد و عملکرد توتفرنگی استفاده از عناصر غذایی مختلف طی مرحلهي رشد آن میباشد. یکی از این عناصر غذایی تأثیرگذار سیلیسیم - Silicon - است که دومین عنصر فراوان پوستهي زمین - %31 - بعد از اکسیژن - %49 - میباشد. با وجود فراوانی سیلیسیم در پوسته زمین اکثر فرمهاي آن قابل جذب براي گیاه نیست و نیز در تولیدات گلخانهاي با محیط هاي کشت مختلف یا آبکشت و محلولهاي غذایی متداول، سیلیسیم موجود نیست و بدینترتیب کاربرد سیلیسیم در این گونه کشتها اهمیت بیشتري پیدا میکند . - Talgar et al., 2011 - این عنصر در افزایش کارآیی مصرف آب و همچنین بر رشد و عملکرد گیاه اثرات مثبتی دارد . - Gao et al., 2006 - سیلیسیم نقش مهمی در گلدهی گیاه توتفرنگی داشته و وزن خشک گیاه، کیفیت میوه و عملکرد را نسبت به شاهد بالاتر برده است - Miyake & . - Takahashi,1986 سیدلر فاطمی و همکاران - 1388 - گزارش دادند که شاخصهاي عملکرد و محتواي رطوبت نسبی برگ گیاه توتفرنگی در شرایط تنش شوري کاهش و با کاربرد سیلیسیم به طور معناداري افزایش یافت. یکی از مهمترین کاربردهاي فناوري نانو به عنوان یک فناوري بینرشتهاي و نوین، استفاده از نانوذرات و نانوکودها براي تغذیه گیاهان و بهبود رشد و عملکرد محصولات کشاورزي میباشد. پاسخهاي رشدي و فیزیولوژیکی گیاه ذرت تحت تأثیر سیلیسیم و نانوسیلیسیم قرار گرفت و نانوسیلیسیم در مقایسه با سیلیسیم تأثیرات مثبتتري بر جاي گذاشت . - Suriyaprabha et al. 2012 - هدف این مطالعه بررسی تغییرات مورفولوژیکی و غلظت سیلیسیم اندام هوایی تحت تأثیر غلظتهاي مختلف میکرو و نانوسیلیسیم با دو روش کاربرد محلولدهی ریشهاي و محلولپاشی برگی میباشد.
مواد و روشها
این تحقیق به صورت یک آزمایش فاکتوریل داراي 3 فاکتور بر پایهطرح کاملاً تصادفی با سه تکرار و در هر تکرار 4 گیاه در گلخانه و آزمایشگاه تحقیقاتی گروه علوم باغبانی دانشگاه بوعلی سینا همدان در سال 1393 اجرا گردید. فاکتور اول نوع دي-اکسیدسیلیسیم در 2 مقیاس میکرو و نانو، فاکتور دوم غلظت به کاربرده شده دياکسیدسیلیسیم در 4 سطح شامل 20، 40، 60 و 80 میلیگرم در لیتر و فاکتور سوم روش کاربرد در 2 سطح شامل محلولپاشی برگی و محلولدهی ریشهاي بود. دو تیمار شاهد - محلولپاشی برگی و محلولدهی ریشهاي آب مقطر - نیز براي مقایسه با سایر تیمارها در نظر گرفته شد. نشاهاي گلدانی توتفرنگی رقم کاماروزا - Camarosa - در کیسههاي کشت پلاستیکی - با ابعاد 40 سانتی متر ارتفاع و 25 سانتی متر قطر دهانه - محتوي مخلوطی از کوکوپیت و پرلایت به نسبت 1:1 کشت شدند. از محلول غذایی هوگلند کامل براي آبیاري و تغذیه گیاهان تا پایان دوره آزمایش استفاده شد. قطر ذرات میکروسیلیسیم - Micro-SiO2 - و نانوسیلیسیم - Nano-SiO2 - به ترتیب معادل 0/5-10 میکرو-متر و 10-20 نانومتر بود که هر دو از شرکت Sigma-Aldrich تهیه گردیدند. به منظور پراکنده شدن ذرات و تهیه سوسپانسیون همگن و یکنواخت از میکرو و نانوسیلیسیم، سوسپانسیون اولیه این ترکیبات قبل از استفاده به مدت 30 دقیقه داخل دستگاه هموژنایزر اولتراسونیک - باندلین، یووي - 3100 قرار داده شد تا سوسپانسیون یکنواختی از آنها به دست آمد که بلافاصله براي اعمال تیمارها استفاده شدند. اعمال تیمارها روي گیاهان در مرحله 4-5 برگی و دو هفته پس از آن صورت گرفت. در پایان دوره آزمایش 4 - ماه - برخی خصوصیات مورفولوژیکی شامل تعداد برگ، وزن تر و خشک اندام هوایی، وزن تر و خشک ریشه و نیز غلظت سیلیسیم در اندام هوایی گیاهان اندازه گیريشد. تعداد برگ با شمارش تمامی برگهاي بوته توتفرنگی در پایان آزمایش، وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه با استفاده از ترازوي دیجیتال و غلظت سیلیسیم اندام هوایی با روش هضم اتوکلاو و سپس کالریمتري با اسپکتروفتومتر در طول موج 650 نانومتر اندازهگیري شد . - Moyer et al., 2008 - دادههاي به دستآمده با استفاده از نرمافزار SAS 9.1 تجزیه و تحلیل آماري شدند و جهت مقایسهي میانگینها از آزمون چند دامنهاي دانکن در سطح احتمال %5 استفاده گردید.
نتایج و بحث
نتایج به دست آمده نشان داد که تیمارهاي اعمالی بر تمامی ویژگیهاي مورد مطالعه در این آزمایش در سطوح مختلف آماري %1 و %5 اثر معنیدار داشته است. به گونهاي که اثر متقابل سهگانه فاکتورهاي مورد بررسی بر تعدادبرگ در سطح احتمال %1، بر وزن تر اندام هوایی در سطح احتمال %5، بر وزن خشک اندام هوایی در سطح احتمال %1، بر وزن تر ریشه در سطح احتمال 5%، بر وزن خشک ریشه در سطح احتمال %5 و بر غلظت سیلیسیم اندام هوایی در سطح احتمال %1 معنیدار شده است. مقایسه میانگین اثرات متقابل تیمارها - جداول 1 و - 2 نشان داده است که به لحاظ تمامی ویژگیهاي مورد مطالعه بین تیمارها اختلاف معنیدار مشاهده گردید، به طوریکه بیشترین تعداد برگ در تیمار محلولدهی ریشهاي نانوسیلیسیم به تعداد 24/33 برگ، بیشترین وزن تر و خشک اندام هوایی در تیمار محلولدهی ریشهاي نانوسیلیسیم به ترتیب به مقدار 70/33 و 13/04 گرم، بیشترین وزن تر و خشک ریشه نیز در تیمار محلولدهی ریشهاي نانوسیلیسیم به ترتیب به مقدار 39/22 و 4/43 گرم و همچنین بیشترین غلظت سیلیسیم اندام هوایی در همین تیمار به میزان % 0/50 مشاهده گردید که اختلاف تمامی این ارقام با تیمارهاي شاهد و نیز اکثر دیگر تیمارها معنی-دار بوده است - جداول 1 و . - 2 در مجموع با بررسی اثرات جداگانه و متقابل تیمارها مشخص گردید که نانوسیلیسیم نسبت به میکرو سیلیسیم و روش کاربرد محلولدهی ریشهاي نسبت به روش محلولپاشی برگی داراي اثرات بهتري بوده است. در بین سایر غلظتهاي اعمالی سیلیسیم نیز 60میلیگرم در لیتر نتایج قابل قبولی داشته است. به طور کلی تیمار محلولدهی ریشهاي نانوسیلیسیم در غلظت 60 میلیگرم در لیتر با توجه به نتایج این تحقیق اثرات مثبت و قابل قبولی داشته است و میتواند به عنوان یک گزینه مطلوب براي توصیه در کشت گلخانهاي و بدون خاك یا هیدروپونیک توتفرنگی مدنظر باشد. فاطمی و همکاران - 1388 - گزارش کردند که کاربرد سیلیسیم از منبع اسید سیلیسیک باعث افزایش تعدادبرگ، وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه در گیاه توتفرنگی شد. Miyake & Takahashi - 1986 - نیز افزایش وزن خشک اندام هوایی و ریشه و نیز غلظت سیلیسیم در توتفرنگی را در نتیجه کاربرد سیلیسیم از منبع اکسید سیلیسیم گزارش دادند. نتایج این آزمایش با نتایج آنان مطابقت دارد. افزایش شاخص - هاي رشدي در نتیجه کاربرد سیلیسیم به افزایش میزان فتوسنتز و کارآیی مصرف آب و بهبود محتواي رطوبت نسبی برگ در نتیجه کاربرد سیلیسیم برمیگردد - فاطمی و همکاران،. - 1388 سیلیسیم با بهبود توانایی مکانیکی ساقه و برگها در جذب نور باعث بهبود فتوسنتز در گیاه و در نتیجه افزایش شاخصهاي رشدي و عملکردي گیاه میشود. Miyake & Takahashi - 1986 - اظهار داشتند که روش جذب سیلیسیم در توتفرنگی شبیه سویا میباشد و گیاه توتفرنگی سیلیسیم را آزادانه از ریشه به اندام هوایی انتقال می دهد.
نظریه - 1969 - Blackman نیز بیان میکند که سیلیسیم از ریشه به اندام هوایی انتقال مییابد و از دست دادن آب از طریق تعرق در برگها تشکیل سیلیسشکلبی هیدراته را خصوصاً در سلولهاي اپیدرم برگ افزایشمیدهد و در نتیجه غلظت سیلیسیم در اندام هوایی افزایش مییابد. دلیل مؤثرتر واقع شدن روش محلولدهی ریشهاي نسبت به روش محلولپاشی برگی نیز به همین موضوع جذب و انتقال سیلیسیم از ریشه به اندام هوایی برمیگردد. کاربرد نانوذرات سیلیسیم نسبت به میکروذرات آن مؤثرتر واقع شد که
