بخشی از مقاله
چکیده
وقوع همزمان تنش خشکی و کمبود عنصر روی از مشکلاتی میباشند که متاسفانه همه ساله کمیت و کیفیت تولید گندم برداشتی را در کشتزارهای میهنمان به شدت تحت تاثیر قرار میدهند. گستردگی کمبود عنصر روی در جوامع انسانی، جانوری و گیاهی از یک طرف و قرارگیری کشورمان در کمربند بیابانی جهان با دارا بودن آب هوای خشک و نیمه خشک از طرف دیگر پژوهش همزمان بر روی این موارد را امری ضروری میسازد. به منظور بررسی وضعیت گندم در شرایط تنش خشکی و افزایش میزان کیفیت محصول برداشتی در این شرایط، پژوهش حاضر با بهرهگیری از آزمایش اسپلیت پلات در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار انجام گرفت.
دو فاکتور شامل تنش خشکی - آبیاری کامل، تنش در مرحلهی ظهور برگ پرچم، تنش در مرحلهی ظهور سنبلچهها - و روشهای زیفزونی سولفاتروی - بذر خشک، پیشتیمار، کاربرد خاکی و افشانه کردن - ، در نظر گرفته شد. طی این پژوهش صفات مربوط به کیفیت دانه همانند میزان عنصر روی دانه، میزان اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک مورد اندازهگیری قرار گرفتند.
نتایج بدست آمده نشان داد که بروز همزمان تنش خشکی و کمبود عنصر روی در مراحل ظهور برگپرچم و ظهور سنبلچه باعث بروز تاثیرات منفی در کیفیت عملکرد میگردد. کاربرد عنصر روی توانست علاوه بر کاهش اثرات تنش خشکی، سبب ارتقا کیفیت تغذیهای دانهی برداشتی نیز گردد. بهگونه ای که برهمکنش مربوط به اعمال تنش خشکی و کاربرد عنصر روی بر روی مقادیر عنصر روی و اسید فیتیک در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود.
همچنین اثرات جداگانه کاربرد عنصر روی و تنش خشکی بر صفات میزان عملکرد اقتصادی در سطح احتمال یک درصد معنیدار شد. کاربرد سولفاتروی در این پژوهش توانست افزایش بیش از 77/19 درصدی غلظت عنصر روی در دانه را رقم بزند این درحالی بود که میزان اسید فیتیک دانه با کاهشی برابر 6/18 درصد سبب بهبود میزان نسبت مولی گردید که میتواند چشمانداز روشنی در افزایش کیفیت دانههای برداشتی گندم در شرایط تنش خشکی در دیمزارهای کشمورمان باشد.
مقدمه
میزان کم نزولات آسمانی و پراکنش نامنظم آن سبب بروز تنش خشکی در طول دوره رشد گیاهان زراعی میشود. خشکسالی و تنش ناشی از آن مهمترین و رایجترین تنش محیطی است که هر ساله خسارتهای زیادی به محصولات زراعی جهان و ایران که به عنوان کشوری خشک و نیمه خشک محسوب میگردد، وارد مینماید . - Min et al., 2012 - خشکی از راه تاثیر بر رشد ریشه و تحرک عناصر کانی در خاک، فرایند جذب عناصر را متاثر ساخته و موجب بروز کمبود در گیاه خواهد شد
جذب عناصر غذایی و آب قابل دسترس گیاهان ارتباط نزدیکی باهم دارند. حلالیت کم عناصر در آب نهایتا تمام فعالیتهای فیزیولوژیکی گیاهان را تحت تاثیر قرار میدهد. تنش کم آبی از طریق کاهش تعرق، سیستم انتقال فعال، نفوذپذیری غشا و قدرت جذب کنندگی ریشه گیاهان صرفا جذب عناصر غذایی را کاهش میدهد. از طرفی تنش خشکی سرعت انتشار مواد غذایی را از محیط خاک به سطح ریشه محدود میکند. همچنین این تنش انتقال مواد غذایی و عناصر غذایی را در آوندهای گیاهی به شدت کاهش میدهد
کمبود عناصر ریز مغذی در کشتزارهای گندم گسترش جهانی دارد بهطوری که میلیونها هکتار از گندمزارهای دنیا دارای کمبود یک یا چند عنصر غذایی کممصرف هستند. در این میان، عنصر روی جزو عناصری است که وجود آن میتواند موجب افزایش کمی و کیفی محصول گندم گردد
بر اساس بررسی جهانی فائو - FAO, 2013 - ، حدود 50 درصد از نمونهی خاکهای جمعآوری شده از 25 کشور جهان دچار کمبود روی میباشند و این سطح در خاکهای ایران و برخی کشورهای خاورمیانه بیشتر است. بایستی توجه داشت که عنصر روی در بسیاری از سیتمهای آنزیمی گیاهان نقش کاتالیزوری ایفا میکند از طرفی این عنصر در سنتز هورمون ایندول استیک اسید، فیتوسیدروفرهای ریشه، کلروفیل، برخی از پروتیینها، تقسیم سلولی و تحمل گیاهان به تنش نقش اساسی ایفا میکند
بنابراین میتوان اذعان داشت که کمبود عنصر روی علاوه بر کاهش عملکرد و درصد پروتیین دانه، میتواند موجب کاهش ارزش تغذیهای محصولات تولید شده گردد - Shahid et al., . - 2010 امروزه حدود 40 درصد از جمعیت جهان از کمبود عنصر روی رنج میبرند.
قلعهنویی و همکاران - Gale noee et al., 2014 - در پژوهشهای خود گزارش نمودند که افزایش عملکرد دانه در گندم بهطور معنیداری تحت تاثیر کاربرد مقادیر مناسب روی قرار دارد. بر اساس یک پژوهش سه ساله در رابطه با شناسایی نیاز غذایی گندم به عنصر روی، برنان - Brennan et al., 1993 - گزارش نمود که مصرف روی قادر است تا عملکرد دانه گندم را به طور معنیداری نسبت به شاهد در شرایط تنشزا و بدون تنش افزایش دهد. وجود عنصر روی گذشته از افزایش کمی عملکرد میتواند به افزایش عنصر روی دانه نیز بیانجامد
امروزه اثبات گردیده است که افزایش میزان عنصر روی دانه همواره نمیتواند سبب افزایش کیفیت محصول گردد چرا که جذب عنصر روی به شدت با سایر عوامل از جمله اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک در ارتباط میباشد
میواینوزیتول 1، 2 ، 3، 4، 5 و 6 هگزا فسفات با نام عمومی اسید فیتیک شکل اصلی ذخیرهی فسفر در دانه غلات میباشد. این ماده تا 80 درصد کل فسفر دانه را شامل میشود. اگر چه با افزایش عنصر روی دانه میتوان ارزش تغذیهای آن را بالا برد اما میزان بالای اسید فیتیک سبب تشکیل پیوندهای قوی بین عناصر کم مصرف میگردد که نهایتا سبب اختلال در جذب و هضم این عناصر در دستگاه گوارش انسان میگردد. نسبت مولی اسید فیتیک به روی مهمترین عامل در تعیین پتانسیل بهرهگیری از عنصر روی میباشد
این شاخص نخستین بار توسط سازمان بهداشت جهانی در سال 1996 معرفی گردید و حد قابل قبول آن کمتر از 25 قید گردید
Subramanian و همکاران - 2009 - گزارش کردند که با افزودن بر میزان جذب روی از خاک، این نسبت را تحت تاثیر قرار دهند.
در پژوهش کنونی تلاش گردیده تا تاثیرات کاربرد خاکی، افشانهکردن و پیشتیمار سولفاتروی، در شرایط کشتزار، بر عملکرد، میزان عنصر روی دانه، اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک در شرایط تنش خشکی بررسی گردد.
مواد و روشها
پژوهش کنونی در کشتزار پژوهشی گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی دانشکده کشاورزی دانشگاه مراغه به منظور بررسی افزایش میزان عنصر روی در ساختارهای گیاهی و همچنین، تغییرات حاصل از آن بر میزان اسید فیتیک و نسبت مولی اسید فیتیک و همچنین عملکرد گیاهان در شرایط تنش خشکی اجرا گردید. این پژوهش با بهرهگیری از آزمایش اسپلیت پلات در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار انجام گرفت.
در پژوهش حاضر، دو فاکتور شامل تنش خشکی - آبیاری کامل شامل 5 دور آبیاری براساس عرف منطقه - ، تنش در مرحلهی ظهور برگ پرچم - کد 8 از کدبندی رشدی - Feekes ، تنش در مرحلهی ظهور نخستین سنبلچهها - کد 10/1 از کدبندی رشدی - - Feekes و روشهای کاربردسولفات روی - بذر خشک، پیشتیمار، کاربرد خاکی و افشانه کردن - ، در نظر گرفته شد.
درخصوص تیمارهای فاکتور دوم، بذر خشک شامل بذر تیمار نشده، بذر پیشتیمار شده شامل انجام پیشتیمار با محلول 5 درصد سولفاتروی، کاربرد خاکی شامل استفاده از 25 کیلوگرم کود سولفاتروی - ZnSO4,7H2O - در مرحلهی کاشت بذر و افشانه کردن نیز شامل پاشش محلول 5 درصد سولفات روی در مرحلهی ظهور برگ ماقبل برگ پرچم بود. برای جلوگیری از تاثیر بارندگیها بر روی کشتزار آزمایشی و اثرات آنها بر تیمارها، پوششهای پلاستیکی با توجه به پیشبینیهای هواشناسی در روزهایی با احتمال بارش بر روی کشتزار در نظر گرفته شد.
همچنین، جهت یکنواختی شرایط محیطی در بین سطوح مختلف آبیاری، پوششها بیدرنگ پس از سپری شدن روزهای بارانی برداشته شد. به منظور برگزیدن خاک مناسب، نخست نمونههای خاک از عمق 0 تا 25 سانتیمتری کشتزارهای گوناکون تهیه و غلظت برخی از عناصر غذایی و سایر ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی اندازهگیری گردید - علی احیایی، . - 1372 برای اجرای آزمایش، خاک کشتزاری که کمترین میزان عنصر روی را داشت گزینش گردید. تغذیهی کودی کشتزار به دو شکل کود پایه و کود سرک صورت گرفت. کود پایه شامل فسفات آمونیوم 60 - کیلوگرم درهکتار - و اوره 250 - کیلوگرم در هکتار - ، در هنگام دیسک زدن در سطح خاک پخش شد. افزون بر این، در اوایل مرحلهی ساقهروی 80 کیلوگرم در هکتار اوره به عنوان کود سرک در سطح کشتزار پخش گردید.
عملکرد بوته های برداشت شده پس از حذف حاشیهها و حذف نیممتر از هر دو سر ردیفهای میانی، از یک متر باقی مانده دو ردیف میانی انتخاب و پس از خرمنکوبی وزن دانهی آنها توزین و به صورت عملکرد دانه در واحد سطح - کیلوگرم در هکتار - ثبت شد. اندازهگیری غلظت روی شاخساره و دانههای برداشت شده از واحدهای آزمایشی با بهرهگیری از روش - Jon and loon, 1980 - wet ashing به انجام رسید. در این روش برای تخریب بافت آلی از پرکلریدریک اسید و نیتریک اسید استفاده شد. درپی آن، میزان عنصر روی با استفاده از دستگاه جذب اتمی شیمادزو - Shimadzu AA-6300 - اندازهگیری شد.
اندازه گیری اسیدفیتیک دانه نیز به روش هوگ و لانتزچ - Haug and Lantzsch, 1983 - صورت گرفت. در همین راستا با عنایت به ارزش نسبت مولی اسید فیتیک به روی، این مولفه بر پایهی رابطهی زیر برآورد گردید:
نسبت مولی اسید فیتیک به روی - =غلظت اسید فیتیک - میلیگرم در صد گرم - - / - 660/غلظت عنصر روی - میلیگرم در هکتار. - 65/4/پیش از تجزیهی واریانس، نرمال بودن توزیع دادهها و خطاها و افزایشی بودن اثر بلوک در تیمار بررسی گردید. مقایسهی میانگین صفات مورد بررسی توسط آزمون چند دامنهای دانکن صورت پذیرفت. برای انجام تجزیهی دادهها و رسم نمودارها نرم افزارهایGenStat 12،SPSS17 و Excel به کار رفت.
نتایج و بحث
با توجه به نتایج تجزیهی واریانس دادههای مزرعهای آشکار شد که کاربرد عنصر روی در تیمارهای تنش مورد بررسی قادر به بهبود پارامترهای مورد مطالعه میباشد. به گونهایی که برهمکنش مربوط به اعمال تنش خشکی و کاربرد عنصر روی بر روی مقادیر عنصر روی و اسید فیتیک در سطح احتمال یک معنیدار بوده است. همچنین اثرات جداگانه کاربرد عنصر روی و تنش خشکی بر صفات میزان عملکرد اقتصادی در سطح احتمال یک درصد معنیدار گشت.
طی این پژوهش برهمکنش سولفاتروی با سطوح تنش خشکی بر غلظت روی دانه در سطح احتمال یک درصد معنیدار گشت. بالاترین مقدار عنصر روی دانه در این پژوهش با مقدار 40/56 ppm مربوط به تیمار افشانه کردن سولفاتروی در شرایط عدم اعمال تنش خشکی بود - شکل . - 1 Movahhedy و همکاران - 2009 - گزارش کردند که افشانه کردن عنصر روی بر اندامهای هوایی، گذشته از رشد ریشه و شاخساره میتواند موجب افزایش عملکرد و غلظت روی دانه نیز گردد.
بر پایهی گزارش Lazim و همکاران - 1989 - غلظت بحرانی عنصر روی در دانه 27 ppm میباشد. در این پژوهش غلظت روی در تیمار عدم کاربرد سولفاتروی پایینتر از میزان یاد شده بود. انجام پیشتیمار سولفاتروی در این پژوهش نتوانست میزان روی را به بیشتر از حد بحرانی افزایش دهد. درحالی که افشانه کردن سولفاتروی در همهی مراحل تنش خشکی قادر به افزایش معنیدار این مولفه به بیش از حد بحرانی گردید
در همین راستا، Ozturk و همکاران - 2006 - و Cakmak و همکاران - 2010 - بیان داشتند که تاثیر کاربرد برگی عنصر روی به مراتب بیشتر از کاربرد خاکی این عنصر توانست سبب افزایش غلظت روی دانه گردد. همچنین، این پژوهشگران افشانه کردن روی را در مراحل آخر پر شدن دانه، بهترین زمان برای بهدست آوردن بالاترین غلظت روی دانه دانستند. همچنین، برای پایه گزارش Cakmak - 2010 - افشانه کردن برگی عنصر روی در مراحل شکمی و شیری دانه توانست غلظت روی دانه را تا حدود 140 درصد افزایش دهد.
جالب توجه است که در بین ترکیبات حاوی عنصر روی، ترکیب سولفاتروی دارای کارایی بهتری بخصوص در افشانهکردن میباشد به عبارتی کاربرد این ترکیب میتواند غلظت عنصر روی در دانه را به بهترین نحو مککن افزایش دهد
درخصوص اسید فیتیک دانه تنها اثرات اصلی روشهای زیفزونی و سطوح تنش خشکی در سطح یک درصد معنیدار شدند. در این پژوهش، بیشترین مقدار اسید فیتیک با 20/72 درصد مربوط به تیمار عدم مصرف سولفاتروی در شرایط آبیاری کامل و کمترین آن با مقدار 18/8 درصد میباشد.
