بخشی از مقاله
اثرات پلیمر سوپر جاذب روی شاخص های رشدی گیاه ارزن معمولی تحت تنش خشکی
تنش خشکی یکی از مهمترین مشکلات تولید گیاهان زراعی در مناطق خشک و نیمه خشک جهان نظیر ایران می باشد. هیدروژل های سوپرجاذب، به عنوان پلیمر های آب دوست برای کاهش اثرات مضر تنش خشکی شناخته شده اند. به منظور بررسی تاثیر کاربرد پلیمرهای سوپر جاذب در کاهش اثرات مضر تنش خشکی بر روی شاخص های مورفولوژیکی گیاه ارزن معمولی یا ارزن پروسو((Panicum miliaceum پژوهشی در قالب طرح کرت های خرد شده بر پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان اجرا شد. تنش خشکی به عنوان فاکتور اصلی در سه سطح % 100 نیاز آبی(بدون تنش ) %75 نیاز آبی(تنش ملایم) و %50 نیاز آبی (تنش شدید) در کرت های اصلی و پلیمر سوپر جاذب در سه سطح صفر، 150 و250 کیلوگرم در هکتار به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند. تنش خشکی اغلب صفات ارزیابی شده شامل ارتفاع بوته، طول خوشه، تعداد برگ و عملکرد بیولوژیک را کاهش داد که این کاهش در تیمار تنش شدید بیشتر مشاهده گردید. از سوی دیگر مقادیر مختلف سوپر جاذب، سبب بهبود پارامترهای ذکر شده گردید، بطوریکه با افزایش مقادیر سوپرجاذب، هر یک از صفات مذکور روند افزایشی داشت. بنابر این می توان احتمال داد که کاربرد پلیمر های سوپر جاذب، باعث بهبود شاخص های مورفولوژیکی و عملکرد ماده خشک ارزن از طریق افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک، کاهش شستشوی موادغذایی، رشد مطلوب ریشه و هوادهی بهتر در خاک را بهبود می بخشد.
واژه های کلیدی: ارزن، سوپرجاذب، تنش خشکی، صفات مورفولوژیک، عملکرد بیولوژیک
مقدمه
شرایط محیطی عامل بسیار مهمی در رشد و میزان عملکرد گیاهان زراعی است .کمبود آب مهم ترین عامل غیر زیستی محدود کننده برای دستیابی به عملکرد پتانسیل گیاهان زراعی محسوب می شود.[2] تغییر شرایط آب و هوایی در چند دهه اخیر منجر به کاهش میزان و توزیع بارندگی در مناطق خشک و نیمه خشک جهان و از جمله خاورمیانه شده است. لذا به نظر می رسد با توجه به تغییر الگوهای بروز خشکی، تغییر در راهبردهای مناسب برای کاهش اختلاف عملکرد واقعی و پتانسیل عملکرد گیاهان زراعی در این مناطق لازم و ضروری است.[13] تنش کمبود آب اثرات فیزیولوژیک مختلفی بر گیاه می گذارد که نوع و میزان خسارت به شدت تنش و مقاومت گیاه بستگی دارد.[4] در صورتی که حداقل نیاز آبی بنا به دلایلی نتواند فراهم شود، گیاه مواجه با تنش خشکی شده و در صورت مصادف شدن تنش مزبور با مراحل رشدی حساس به کمبود آب، نظیر جوانه زنی بذر و مرحله گلدهی می تواند صدمات جبران ناپذیری بر روی میزان عملکرد وارد آورد. برخی از مواد نظیر :بقایای گیاهی، کود دامی، و هیدروژل های پلیمری سوپر
جاذب می توانند مقادیر متفاوتی از آب را در خود ذخیره نموده و قابلیت نگهداری و ذخیره سازی آب را در خاک افزایش دهند. آب ذخیره شده در این مواد در مواقع کم آبی در خاک آزاد شده و مورد استفاده ریشه گیاه قرار می گیرد. پلیمرهای سوپر جاذب از نوع پلی اکریل آمید جزو این دسته مواد بوده که به عنوان جاذب آب در افزایش ظرفیت نگهداری و جذب آب در خاک مورد استفاده قرار می گیرند.[9] پلیمرهای سوپر جاذب بر میزان نفوذ آب در خاک، وزن مخصوص ظاهری، ساختمان خاک و نیز میزان تبخیر از سطح خاک تأثیر می گذارند. هدف اصلی از افزودن پلیمرهای سوپر جاذب به خاک بالا بردن ظرفیت نگهداری آب در خاک است12]، .[15 پلیمرهای سوپر جاذب موجب جذب سریع و به مقدار قابل ملاحظه آب در ساختمان خود می شوند.پژوهش های انجام شده روی تاثیر پلیمرهای سوپر جاذب در خاک تحت شرایط کم آبی روی برخی گیاهان موفقیت آمیز بوده و این خود به دلیل مناسب بودن نسبی قیمت این مواد در برخی کشورها، سهولت ساخت، مصرف و طیف وسیع کاربرد آنها می باشند.[8] .در برخی شرایط پلیمرهای سوپر جاذب به عنوان عامل آزاد کننده کود در ماتریکس خاک مورد استفاده قرار می گیرند بدین صورت که این پلیمر عناصر غذایی مورد نیاز گیاه را جذب نموده و به مرور آنها را آزاد و در اختیار گیاه قرار می دهد و بدین ترتیب مانع از آبشویی این عناصرمی گردد.[12] ارزن یکی از غلات سنتی در نواحی خشک و نیمه خشک مناطق گرمسیری محسوب می شود. ارزن ها در بین غلات پس از گندم، برنج، ذرت، جو و سورگوم در رتبه ششم اهمیت قرار دارند. در گذشته ارزن ها علیرغم اهمیت زراعی آنها به عنوان یک محصول عمده در مناطق خشک و نیمه خشک، نادیده گرفته می شدند و با اینکه در کشاورزی سنتی از جایگاه ویژه ای برخوردار بودند در رابطه با اثرات تنش خشکی بر عملکرد و اجزاء عملکرد و صفات فیزیولوژیک و مورفولوژیک موثر در عملکرد در این گیاه، تحقیقات کمی صورت گرفته است.[10] نکته حائز اهمیت استفاده از این گیاه در سیستم تناوبی مناطق مختلف کشور است و می توان از ویژگی کوتاهی دوره رشد بعضی از ارقام در بهره وری حداکثر، از زمین استفاده کرد چون در بسیاری از مناطق کشور در اوقاتی از سال زمین بدون استفاده باقی می ماند، و امکان استفاده از گیاهی که در یک فاصله زمانی کوتاه 40] الی50 روز[ عملکرد مطلوبی را عاید کشاورز نماید وجود ندارد. لذا پس ازسال ها بی توجهی شاید با نگاهی تازه به پتانسیل های گیاه ارزن بتوان جایگاه شایسته این گیاه را معرفی نمود. هدف از انجام این تحقیق بررسی تاثیر کاربرد هیدروژل های سوپر جاذب در کاهش اثرات سوء ناشی از تنش خشکی برروی گیاه ارزن پروسو است.
مواد و روش ها
این آزمایش در تابستان سال 1391 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان واقع در 6 کیلومتری جنوب شرقی کرمان با طول جغرافیایی 58 و56 و عرض جغرافیایی 30 و 15 شمالی با میانگین بارندگی 140 میلی متر و ارتفاع 1754 متر از سطح دریا انجام شد. آب و هوای محل انجام آزمایش بر اساس روش آمبرژه خشک نیمه بیابانی بود و خاک محل آزمایش دارای بافت لومی شنی، با هدایت الکتریکی4/4 ds/m و اسیدیته 7/4بود. آزمایش به صورت کرت های خرد شده و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمار آبیاری با سه سطح(50 ، 75،100 درصد ظرفیت زراعی) به عنوان کرت اصلی و مقایر سوپر جاذب با سه سطح (صفر،150و250کیلوگرم در هکتار)به عنوان کرت فرعی در نظر گرفته شد. طول هر کرت سه متر و شامل چهار خط کشت با فواصل 50 سانتی متر بین ردیف ها و فاصله 2 الی 3 سانتی متر بین بوته ها در نظر گرفته شد. در این آزمایش فاصله بین بلوک ها 2 متر در نظر گرفته شد تا رطوبت های مجاور اثری روی هم نداشته باشند. رقم مورد استفاده در این آزمایش پیشاهنگ بود. میزان کود فسفات آمونیوم 200 کیلوگرم در هکتار و100کیلوگرم اوره در زمان کاشت و100کیلوگرم در هکتار اوره به عنوان کود سرک به زمین اضافه شد. سپس مقادیر مشخص از پلیمر سوپر جاذب برای هر ردیف به صورت نواری و در عمق 15 سانتی متری بکار برده شد. جهت متورم شدن ذرات پلیمر، آبیاری سنگین لحاظ گردید و بعد از گاورو شدن زمین عملیات کاشت در تاریخ1391/2/31 به روش هیرم کاری و با دست انجام گرفت. بلافاصله بعد از کاشت آبیاری انجام شد. تیمار کم آبی پس استقرار گیاه اعمال شد، میزان آب مورد نیاز با استفاده از لایسیمتر و دور آبیاری بر اساس 100میلی متر تبخیر از تشتک تبخیر و با کنتور تعیین گردید. کنترل علف های هرز به روش مکانیکی و در چند نوبت انجام گردید. یک روز قبل از برداشت نهائی از هر کرت 5 بوته به صورت کاملا تصادفی برداشت و صفاتی نظیر ارتفاع بوته، تعداد پنجه در بوته، قطر ساقه، تعداد برگ اندازه گیری شدند. سپس هر کرت پس از حذف اثر حاشیه تمامی گیاهان باقی مانده برداشت وتوزین شدند.
آنالیز آماری
این پژوهش در قالب طرح کرت های خرد شده بر پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در نظر گرفته شد. داده های حاصل از اندازه گیری پارامترها، با استفاده از نرم افزار SAS آنالیز شده و میانگین ها با آزمون دانکن مقایسه شدند. (P 0.05) به عنوان اختلاف معنی دار در نظر گرفته شد. برای رسم نمودارها نیز از نرم افزار Excel استفاده شد.
نتایج و بحث
تعداد پنجه: نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که تأثیر تیمارهای آبیاری و مصرف نسبت های مختلف پلیمر سوپر جاذب و بر همکنش آنها بر تعداد پنجه زنی از نظر آماری اختلافی با یکدیگر نداشتند(جدول .(1 نباتی و همکاران گزارش کردند که در تیمار فواصل مختلف آبیاری اختلاف معنی داری در تعداد پنجه ها در گیاه ارزن، سورگوم و ذرت علوفه ای مشاهده نشد که با نتایج این پژوهش همسو است .[6] اهدائی نیز درآزمایش خود اثر خشکی را بر تعداد پنجه معنی دار نیافته است و دلیل آنرا وقوع خشکی پس از پایان وقوع پنجه زنی و فرار این صفت از خشکی ذکر کرده است.[3] ولی روند داده ها حاکی از کاهش میزان پنجه با افزایش تنش خشکی می باشد(جدول .(2 همچنین مصرف نسبت های مختلف پلیمر سوپر جاذب باعث افزایش تعداد پنجه در مقایسه با عدم مصرف آن گردید. بیشترین میانگین تعداد پنجه (3/08) با مصرف 250کیلوگرم سوپرجاذب و کمترین میانگین تعداد پنجه (2/63)در شاهد مشاهده شد(جدول .(3
قطرساقه: نتایج تجزیه واریانس نشان داد قطر ساقه گیاه بطور بسیار معنی داری((p<0/01 تحت تاثیر تنش خشکی قرار گرفت (جدول (1، با افزایش شدت تنش خشکی قطرساقه شدیداً کاهش یافت، بطوری که بیشترین قطرساقه(50 میلی متر) در آبیاری کامل وکمترین آن 39 ) میلی متر) در تیمار تنش شدید بدست آمد(جدول .(2 در مقایسه بین سطوح سوپر جاذب مصرفی، با افزایش میزان مصرف سوپر جاذب قطر ساقه افزایش پیدا کرد،کمترین قطر ساقه مربوط به سطح صفر (شاهد) و بیشترین مقدار این صفت مربوط به سطح 250 کیلوگرم در هکتار بود که تفاوت قابل ملاحظه ای با سطح 150 کیلوگرم درهکتار نداشت (جدول .(3
طول خوشه: همانطور که در جدول 1 مشاهده می شود صرفا آبیاری وسطوح سوپر جاذب باعث افزایش طول خوشه می شود، اثر متقابل آبیاری در سوپرجاذب در مورد این صفت معنی دار نشد(جدول .(1 نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که طول خوشه در سطح( (p<0/05تحت تاثیر آبیاری قرارگرفت( جدول .(1 بیشترین طول خوشه مربوط به آبیاری کامل(%100ظرفیت زراعی) و کمترین طول خوشه مربوط به تنش شدید(%50ظرفیت زراعی)می باشد(جدول
.(2در مقایسه بین سطوح سوپرجاذب مصرفی، با افزایش میزان مصرف سوپر جاذب طول خوشه ها افزایش پیدا کرد به طوری که بیشترین میانگین طول خوشه(22/77سانتی متر) مربوط به سطح 250کیلوگرم در هکتارسوپر جاذب و کمترین 18/98)سانتی متر)آن مربوط به شاهد بود(جدول .(3
تعداد برگ: نتایج تجزیه واریانس حاکی از تأثیر معنی دار تیمار آبیاری برتعداد برگ بود( .(p<0/05 اما اثر متقابل آبیاری و سطوح سوپر جاذب معنی دار نبود( جدول .(1 مقایسه میانگین ها(جدول ( 2 نشان داد که تعداد برگ تحت تاثیر تنش خشکی قرار گرفت و با افزایش شدت تنش خشکی کاهش یافت. به طوری که تعداد برگ در تیمار شاهد(100درصد ظرفیت زراعی) 9/47عدد بود که در تیمار تنش شدید به 7/6 عدد کاهش یافت. نتایج تجزیه واریانس سطوح مختلف سوپرجاذب نشان داد که اختلافی در مورد این صفت وجود ندارد(جدول .(3
ارتفاع بوته : نتایج جدول تجزیه واریانس نشان می دهد که تنش خشکی و مصرف سوپر جاذب در سطح احتمال 1درصد بر ارتفاع گیاه معنی دار شد در حالی که اثر متقابلی بین آبیاری و سوپر جاذب وجود ندارد. بر اساس جدول 1 با افزایش اعمال تنش خشکی ارتفاع بوته کاهش یافت . Stoker گزارش کرد که تنش خشکی موجب کاهش طول ساقه و ایجاد حالت کوتاه قدی در گیاهان می گردد. [14] یزدانی و همکاران بیان کردند که فواصل آبیاری و اعمال تنش خشکی روی گیاه سویا به دلیل کاهش تقسیم و طویل شدن سلولی، با کاهش رشد و ارتفاع گیاه همراه بود.[7] به نظر می رسد به دلیل کوتاهی فصل رشد در شرایط تنش فرصت لازم برای طویل شدن ساقه نداشتند. در این آزمایش نتایج تجزیه واریانس نشان داد که ارتفاع ساقه بطور معنی داری((p<0/01 تحت تاثیر تنش آبی قرار گرفت بطوری که بیشترین میانگین ارتفاع 101/65 سانتی متر مربوط به آبیاری کامل و کمترین میانگین 80/64 سانتی متر مربوط تنش شدید(50درصد ظرفیت زراعی) بود(جدول .(2 در مقایسه بین سطوح سوپر جاذب نتایج نشان داد که با افزایش میزان مصرف سوپر جاذب ارتفاع افزایش یافت به طوری که کمترین ارتفاع(83/70 سانتی متر ) مربوط به سطح صفر(شاهد) و بیشترین ارتفاع 98/04 ) سانتی متر) مربوط به بالاترین سطح سوپر جاذب می باشد(جدول .(3 دانشمندی و عزیزی گزارش کردند میانگین بیشرین و کمترین ارتفاع بوته در تیمار 0/3درصد سوپر جاذب و تیمار شاهد با سطح آبیاری %50 بود.[5]
عملکرد بیولوژیک: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تنش خشکی، عملکرد بیولوژیک را تحت تأثیر خود قرار داد (جدول .(1 به طوری که با افزایش شدت تنش خشکی عملکرد بیولوژیکشدیداً کاهش یافت(جدول .(2 بیشترین عملکرد بیولوژیک(8/71 تن در هکتار) از تیمار آبیاری کامل و کمترین آن(4/84 تن در هکتار) از تیمار تنش شدید خشکی به دست آمد، پژوهشگران دیگری نیز کاهش عملکرد بیولوژیک گیاه ذرت را تحت تأثیر تنش خشکی گزارش داده اند. .Majidian &Ghadiri, 2002 که با نتایج این پژوهش همسو می باشد. مقایسه میانگین ها نشان می دهد که مصرف پلیمر سوپر جاذب، سبب افزایش مقدار عملکرد بیولوژیک می گردد بطوری که بیشترین عملکرد مربوط به مصرف 250 کیلوگرم سوپر جاذب بود که از این نظر اختلافی با تیمار 150کیلو گرم نداشت اما در عین حال سبب افزایش عملکرد بیولوژیک نسبت به شاهد شد(جدول .(3 کاربرد سوپر جاذب همچنین موجب افزایش طول دوره رشد گیاه شد که منجر به افزایش انتقال مواد آسیمیلاسیون در اندام های رویشی شد. االله دادی و همکاران((1384 نیز گزارش دادند که با کاربرد 300 کیلوگرم در هکتار سوپر جاذب، عملکرد ذرت علوفه ای به طور معنی داری افزایش یافت.[1] اثر متقابل بین آبیاری و سوپر جاذب در مورد صفت مذکور معنی دار نشد.
