بخشی از مقاله
چکیده
شوری آب آبیاری و خاک از جمله عوامل محدود کننده رشد گیاهان است. لذا در این پژوهش تأثیر شوری بر محتوی کلروفیل برگ گندم در مراحل مختلف رشد آن بررسی شد. بدین منظور آزمایشی به صورت مزرعهای در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار و ایجاد 9 کرت آزمایشی - 2/5×2متر - تحت کشت گندم رقم چمران انجام شد. آبیاری مزرعه در سه سطح شوری 2/5، 5و 9 دسیزیمنس بر متر انجام شد. مقدار کلروفیل با کمک دستگاه کلروفیلمتر دستی در چهار مرحله رشدی گندم شامل چند برگی شدن، به ساقه رفتن، گرده افشانی و پر شدن دانهها اندازهگیری شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد سطوح مختلف شوری تأثیری معنیدار بر محتوای کلروفیل گندم نداشت، ولی در تمام مراحل رشدی گیاه مقدار محتوای کلروفیلی با افزایش شوری آب آبیاری کاهش یافت. همچنین، بیشترین و کمترین اختلاف بین تیمارها در میزان محتوای کلروفیل اندازهگیری شده به ترتیب، مرحله پر شدن دانهها و مرحله گرده افشانی بود. بنابراین، مرحله پر شدن دانهها که یکی از مهمترین مراحل در بدست آمدن عملکرد بهینه محصولات میباشد، دارای بیشترین حساسیت از نظر محتوای کلروفیلی نسبت به شوری آب آبیاری بود.
واژههای کلیدی: گندم چمران، سطوح مخلتف شوری، محتوای کلروفیل
مقدمه
با توجه به رشد روزافزون جمعیت جهان، نیاز به تولید محصولات غذایی بیشتر، بیش از پیش احساس میشود. کشاورزی بعنوان یکی از محوریترین بخشها در تأمین احتیاجات غذایی بشر مطرح است و در حال حاضر تقریبأ یک سوم غذای جهان را تأمین میکند و انتظار میرود تا سال 2040 میلادی این رقم به 50 درصد برسد. این افزایش تولید تنها از طریق افزایش سطح زیرکشت و یا بالا بردن عملکرد در واحد سطح میسر است. سطح اراضی کره زمین 13/2 میلیارد هکتار میباشد که 7 میلیارد هکتار آن اراضی قابل کشت و 1/5 میلیارد هکتار تحت کشت است. از اراضی تحت کشت، حدود 0/34 میلیارد هکتار - 23 درصد - اراضی شور و 0/56 میلیارد هکتار37 - درصد - خاکهای سدیمی است - سازابولکز، . - 1989 از طرف دیگر سالانه حدود 10 میلیون هکتار از زمینهای تحت کشاورزی جهان در اثر شوری حاصل از آبیاری از چرخه تولید خارج میشوند - میری، - 2009 .شوری منابع آب و خاک در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک و از جمله ایران تولید محصولات کشاورزی را محدود میکند.
گندم نان از مهمترین محصولات زراعی جهان است و غذای اصلی مردم را در مناطق خشک و نیمهخشک تشکیل می دهد. در این مناطق، کمبود آب، عامل اصلی و شوری خاک، عامل ثانویه کاهش رشد گیاه و عملکرد دانه به شمار میرود - مانس و همکاران، . - 2006 یکی از واکنشهای بسیار معمول گیاهان به تنش شوری، کاهش میزان فتوسنتز آنهاست - کائو همکاران، . - 2006 همچنین از اثرات مضر شوری تسریع در پیری برگ میباشد. پیری برگ در نتیجه کاهش محتوای کلروفیل تحت تنش شوری است - کایا و همکاران، 2001 کایا و همکاران، .2002 لاسردا و همکاران، . - 2003 اندازهگیری محتوای کلروفیل برگ معیار مناسبی در برنامههای اصلاحی برای افزایش میزان فتوسنتز برگ بهشمار می-آید - قلی زاده و همکاران، . - 1393 کاهش در میزان فتوسنتز ممکن است ناشی از بسته شدن روزنهها در اثر تنش شوری باشد.
همچنین این عمل میتواند در پی بروز آسیب به دستگاه-های فتوسنتزی - کاهش بیوسنتز کلروفیل و یا افزایش تجزیه کلروفیل، کاهش کارایی انتقال الکترون در زنجیره و آسیب به کمپلکسهای برداشتکننده نور - رخ میدهد - سانتوس، . - 2004ارقام متحمل به شوری دارای محتوای کلروفیل برگ زیاد و واریتههای حساس پایینترین محتوای کلروفیل برگ را نشان می-دهند - مدهان و همکاران، . - 2000 کلروفیل رنگدانههایی است که نور را برای فتوسنتز جذب میکند و از پیشساز خود، پروتوکلروفیلید، که در تاریکی مجتمع میشود ساخته میشود - بیل، . - 1985 روشهای پیچیده و دقیق آزمایشگاهی برای اندازهگیری کلروفیل وجود دارد، از روش Netondo - 2004 - و sairam et al - 2002 - برای اندازه گیری میزان کلروفیل در آزمایشگاه با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر استفاده میشود. در سالهای اخیر تعیین محتوای نسبی کلروفیل با استفاده از دستگاه کلروفیلمتر دستی در مزرعه رواج یافته است. دستگاه کلروفیلمتر دستی به دلیل کم هزینه بودن و اندازهگیری آسان و غیرتخریبی گیاه، میتواند بهعنوان ابزاری برای اندازهگیری کلروفیل برگ در شرایط تنش شوری در مزرعه استفاده شود - امیر قلی زاده و همکاران، . - 1393 مواد معدنی موجود در خاک برای تولید کلروفیل اهمیت زیادی دارد و کمبود برخی یون های معدنی میتواند منجر به کاهش کلروفیل و کلروزیس شود.
شوری بالا جذب یونهای مختلف را دچار اختلال میکند و همچنین تنش شوری تأثیر بارزی بر جوانهزنی دانه، رشد نهال و میزان محصول دارد - فلاور، 2004 و اسچی، . - 1994 وانگ و همکاران - - 2001 میزان کلروفیل برگ سویا را در سطوح مختلف شوری با دستگاه کلروفیلمتر - - SPAD-502 اندازهگیری کرده و گزارش کردند که افزایش تنش شوری تا 38 دسیزیمنس بر متر میزان کلروفیل برگ را افزایش میدهد، این افزایش کلروفیل با تیره شدن برگها مرتبط است. درازکوز - - 1994 بیان داشت کلروفیلهای برگ در شرایط تنش شوری آسیب دیده و باعث کاهش فتوسنتز میگردد. همچنین هانگ وردمن - - 1995 نیز به کاهش میزان کاهش کلروفیلهای برگهای گیاه جو در شرایط تنش شوری اشاره کردهاند.
مواد و روشها
این پژوهش در سال زراعی 1395-96 در مزرعه تحقیقاتی گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. برای این منظور پس از آمادهسازی زمین و انجام عملیات شخم، تعداد 9 کرت به ابعاد 2/5×2 متر ایجاد شد. آزمایش در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه سطح شوری آب آبیاری 2/5، 5 و 9 دسی زیمنس بر متر در سه تکرار به صورت مزرعهای اجرا شد. به منظور جلوگیری از عمل اختلاط آب آبیاری کرتها در عمق خاک، فاصله 2 متر بین هر کرت با کرت کناری فاصله لحاظ شد.
پس از بدست آورن مقدار رطوبت ظرفیت مزرعه - - Fc و رطوبت حد پژمردگی - - PWP مقدار آب مورد نیاز و همچنین دور آبیاری با توجه به عمق ریشه تعیین شد. آبیاری مزرعه با سه سطح شوری 2/5، 5و 9 دسیزیمنس بر متر به صورت غرقابی انجام گرفت. برای شور کردن آب از سه نمک کلسیم کلرید، سدیم کلرید و منیزیم کلرید با حفظ میزان SAR و همچنین نسبت کلسیم به منیزیم آب شهری استفاده شد. با توجه به اینکه شوری مانع از جوانهزنی دانه میشود چند آبیاری ابتدایی تا چند برگی شدن گیاهان توسط آب معمولی آبیاری شدند - هنگلر، . - 2004
اندازهگیری کلروفیل در اول صبح و پس از آبیاری، با استفاده از دستگاه کلروفیلمتر انجام شد. به طوری که در هر نوبت اندازهگیری، سه ناحیه برگ - ابتدا، انتها و وسط - گندم درون انبرک دستگاه قرار داده میشد و در پایان با زدن دکمهی میانگین2 عدد شاخص بدست میآمد. این اندازهگیریها در چهار دوره زمانی شامل چند برگی شدن، به ساقه رفتن، گرده افشانی و پر شدن دانهها انجام و نتایج آن توسط برنامه SPSS-14 مورد تجزیه و آنالیز قرار گرفت.
نتایج
افزایش غلظت یونهای سمی، از جمله یون سدیم، در بافت برگی در اثر افزایش شوری محیط، موجب تخریب کلروفیل میگردد - اسش و همکاران، . - 2000 گیاهان به وسیله فتوسنتز غذای خود را تأمین میکنند و کلروفیل ماده اصلی برای فتوسنتز است بنابراین سلامت این بخش از گیاه اهمیت بالایی در مقدار عملکرد خواهد داشت. وجود تنشهای محیطی از جمله شوری سبب صدمه به کلروفیل گیاه گردیده، گیاه نمیتواند غذای مورد نیاز بخشهای دیگر را تأمین کند و در نتیجه عملکرد گیاه را تحت تأثیر خود قرار میدهد. با توجه به اینکه گیاهان در هر مرحله از رشد خود باید مقداری از انرژی خود را صرف قسمت خاصی از مراحل رشدی خود کنند در این پژوهش سعی بر آن شد در طول چهار دوره اصلی از رشد گندم شامل چند برگی شدن، به ساقه رفتن، گرده افشانی و پر شدن دانهها مقدار کلروفیل اندازهگیری شود.
نتایج تجزیه واریانس - جدول - 3 آزمون LSD در سطح 99 درصد نشان داد سطوح مختلف شوری در مرحله رشدی گندم اختلاف معنیداری روی مقدار کلروفیلهای اندازهگیری شده نداشتند.
در مراحل انتهایی رشد گیاه، تنش شوری بیشترین تأثیر را روی محتوای کلروفیل نسبت به سایر مراحل رشدی داشت. مرحلهی پرشدن دانهها یک مرحله مهم از لحاظ مقدار آب برای گیاه و بدست آوردن عملکرد زراعی مناسب میباشد این مرحله رشدی از لحاظ تنش شوری و صدمه رسیدن به محتوای کلروفیلی گیاه دارای اهمیت بالایی میباشد. قلیزاده و همکاران - - 1393 با توجه به پژوهشهای خود بر این باور بودند که تنش شوری از طریق محدودیت در جذب عناصر غذایی، کمبود آب قابل استفاده گیاه و سمی بودن عناصر غذایی، سبب کاهش قدرت رشد سلولی میشود و کاهش سطح برگ، فتوسنتز و در نهایت محتوای کلروفیل را به دنبال دارد. این موارد سبب کاهش کربوهیدرات تولیدی و در نتیجه کاهش رشد اجزای مختلف گیاه میشود و در نهایت کاهش عملکرد دانه را در پی دارد.
در مرحله گرده افشانی نیز تنش شوری کمترین تأثیر را روی محتوای کلروفیل گندم داشت. در تمامی مراحل رشد گندم مقدار کلروفیل اندازه گیری شده در تیمار شوری آب آبیاری کمتر بیشتر از سایر تیمارها بود. در واقع با افزایش شوری مقدار کلروفیل نیز کاهش یافت. جمیل و همکاران گزارش کردند که سطح برگ و میزان عدد کلروفیلسنج با تنش شوری کاهش یافت. دلفاین و همکاران بیان نمودند کاهش فتوسنتز تحت تنش شوری میتواند بهعلت کاهش در میزان کلروفیل باشد. دوبی - - 1997 بیان نمود که آنزیم کلروفیلاز ساختار کلروپلاست را متلاشی کرده و باعث عدم ثبات کمپلکس پروتئین رنگدانهها شد. رائو و رائو - 1981 - گزارش کردند که تنش شوری میزان کلروفیل کل گیاه را با افزایش فعالیت آنزیم کلروفیلاز کاهش داد.
نتیجهگیری و جمعبندی
هیچکدام از سطوح مختلف شوری در هر مرحله رشدی گندم اختلاف معنیداری روی مقدار کلروفیلهای اندازهگیری شده نداشتند ولی همواره با افزایش شوری آب آبیاری، میزان کلروفیل گیاه کاهش یافت. بیشترین تأثیر تنش شوری بر محتوای کلروفیل گندم، مرحله پرشدن دانهها بود. بنابراین، به منظور کنترل خسارات ناشی از شوری، در مراحل حساس میتوان برای آبیاری از آب با شوری کم، و در مراحل مقاوم میتوان از آبهای شور استفاده نمود.
