اثر تراکم بذر بر رشد و عملکرد ارقام برنج در کشت مستقیم بر بستر مرطوب

. مقدمه

پس از گندم، برنج مهمترین غله کشور است؛ این محصول با سطح زیر کشت معادل 792 هزار هکتار و مقدار عملکردی معادل 6/3 میلیون تن (MAJ, 2022) نقش بسزایی در تامین نیازهای غذایی مردم دارد. برنج نه تنها در تغذیه بلکه در اقتصاد و ایجاد اشتغال برای حدود نیم میلیون خانوار در شمال ایران نقش اصلی را ایفا می‌کند (Yaghoubi et al., 2022). حدود 70 درصد از کل سطح زیر کشت برنج در ایران در دو استان شمالی گیلان و مازندران قرار دارد (MAJ, 2022). نشاکاری سنتی و تک­محصولی برنج در این منطقه سابقه تاریخی دارد. تهیه نشاء برنج در خزانه و انتقال آن به مزرعه اصلی و نیز وجین دستی از جمله مشکلات سامانه سنتی کشت و کار برنج است که برای نسل جدید برنج‌کاران جذابیت زیادی ندارد.

سامانه کشت مستقیم نسبت به کشت نشایی مزایای زیادی دارد که از جمله آنها می‌توان به زودرسی، نیاز به نیروی کار کمتر، حذف مراحل احداث خزانه و پرورش نشاء در خزانه، حذف عملیات نشاکاری، جلوگیری از شوک نشایی (در اثر قطع ریشه‌ها در هنگام انتقال نشاء از خزانه به زمین اصلی) و همچنین کاهش آب آبیاری اشاره کرد (Farooq et al., 2011; Liu et al., 2015). تحقیقات نشان داده است که کشت مستقیم برنج با توجه به فصل، مکان و نوع سامانه کشت در مقایسه با کشت نشایی می‌تواند نیاز به نیروی کار را ۱۱ تا ۷۵ درصد کاهش دهد (Dawe, 2005; Rashid et al., 2009). مشخص شد که کشت مستقیم در مقایسه با کشت نشایی دستی برنج منجر به کاهش 86 درصدی نیروی کار و کاهش 87 درصدی هزینه‌ها می‌شود
 (Kumar & Ladha, 2011).

تحقیقات نشان داده است که کارایی مصرف آب در کشت مستقیم در مقایسه با کشت نشایی بالاتر است
 (Bhuiyan et al., 1995; Dawe, 2005). در یک تحقیق مزرعه‌ای، میزان عملکرد شلتوک و مصرف آب آبیاری در سامانه کشت مستقیم بر بستر مرطوب، به­ترتیب سه تا 17 درصد بیشتر و 11 تا 18 درصد کمتر از کشت نشایی سنتی با آبیاری دائماً غرقاب در طی دوره رشد گیاه بود که منجر به افزایش 25 تا 48 درصدی بهره‌وری آب مصرفی در این شیوه کشت شد
 (Tabbal et al., 2002). به گزارش آنها دلایل کاهش مصرف آب در این سامانه کشت عبارت بودند از: 1- عدم آبیاری در 10 تا 15 روز پس از بذرپاشی، 2- پایین­بودن سطح آب آبیاری در مراحل اولیه رشد که منجر به کاهش جریان‌های نفوذ عمقی و جانبی می‌شود و 3- کاهش حدوداً 10 روزه طول دوره رشد گیاه. در خصوص عملکرد برنج در دو روش کشت، گزارش‌های متفاوتی ارائه شده است؛ به­عنوان مثال، در کشورهای هند و پاکستان، عملکرد برنج در کشت مستقیم، کمتر (2/9 تا 5/28 درصد)، در بنگلادش و فیلیپین، بیشتر (6/8 تا 5/18 درصد) و در نپال، کامبوج و تایلند مشابه کشت نشایی بود (Kumar & Ladha, 2011). در یک تحقیق هفت ساله مشاهده شد که تفاوت معنی‌داری بین عملکرد برنج در دو سامانه کشت نشایی و مستقیم وجود نداشت
 (Huang et al., 2011). در مقابل، در تحقیقی دیگر گزارش شده است که عملکرد برنج در سامانه کشت مستقیم برابر یا بیشتر از کشت نشایی بود (Zhou et al., 2021).

تراکم کاشت نقش بسیار مهمی در عملکرد گیاهان زراعی دارد. اگرچه برنج همانند اکثر غلات در دامنه وسیعی از تراکم کاشت قادر به تنظیم تراکم و درنتیجه حفظ عملکرد دانه می‌باشد (Zhao et al., 2007)؛ ولی تراکم‌های خیلی کم و یا زیاد از طریق استفاده کمتر از منابع محیطی و یا رقابت بیش از اندازه منجر به کاهش عملکرد خواهند شد (Uzun et al., 2004). گزارش شده است که افزایش تراکم گیاه و همچنین اجتناب از شوک نشاکاری منجر به تولید ماده خشک بالاتر در کشت مستقیم بذر در مقایسه با نشاکاری گیاهچه برنج می‌شود (Dingkuhn et al., 1990). بیان شده است که تعداد خوشه وابستگی بالایی به پنجه‌های اولیه در مقایسه با پنجه‌های ثانویه و سوم داشته و با افزایش تراکم بذر تعداد پنجه‌ها نیز کاهش می‌یابد (Huan et al., 1999). بنابراین تعیین تراکم در سامانه کاشت مستقیم باید به گونه‌ای باشد که رقابت بین گیاهی به حداقل برسد و بیشتر خوشه‌ها از پنجه‌های اولیه تولید شوند. مزیت افزایش تعداد خوشه در نتیجه مقدار بذر بیشتر ممکن است با کاهش طول خوشه و همچنین کاهش وزن دانه در خوشه تقلیل یابد (Bhattacharjee, 1978). تحقیقات نشان داده است که بسته به روش و شرایط کشت، میزان بذر مصرفی در سامانه کشت مستقیم ممکن است از 20 تا 200 کیلوگرم در هکتار متغیر باشد (Kumar & Ladha, 2011). مقدار بذر بیشتر اغلب در مزارعی که کنترل علف‌های ‌هرز با تراکم گیاه زراعی انجام شود و یا بذرپاشی در شرایط غرقاب باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد (Moody, 1977). همچنین در مواقعی که شرایط جوانه‌زنی به دلیل آسیب‌های ناشی از تنش‌های زیستی و غیر زیستی مناسب نباشد، از میزان بذر بالا استفاده می‌شود. مشاهده شد که افزایش مقدار بذر در کشت مستقیم برنج از 100 به 300 بذر در متر مربع منجر به کاهش تعداد و زیست‌توده علف‌های ‌هرز و در نتیجه افزایش عملکرد برنج شد (Zhao et al., 2007). آنها همچنین بیان کردند که افزایش تراکم به 500 بذر در متر مربع منجر به کاهش قابل توجهی در زیست‌توده علف‌های ‌هرز و در نتیجه افزایش عملکرد برنج نشد. گزارش شده است که مقدار 75 کیلوگرم بذر در هکتار به دلیل تولید خوشه بیشتر در واحد سطح منجر به عملکرد بالاتر در مقایسه با سایر تراکم‌ها در سامانه کشت مستقیم برنج می‌شود (Qashqaei, 2014). در تحقیقی که روی برنج رقم هاشمی انجام گرفت، مشاهده شد که بیشترین عملکرد در سامانه کشت مستقیم بر بستر مرطوب با تراکم بذر 100 کیلوگرم در هکتار به­دست آمد (Gholami Rezvani et al., 2014). این در حالی بود که برای به­دست­آوردن حداکثر عملکرد در ژنوتیپ خزر در این سامانه کشت به 80 کیلوگرم بذر نیاز بود (Kaabi Rahnama, 2011).

با وجود مزایای فراوان کشت مستقیم، این سامانه کشت هنوز در ایران بخصوص در شرایط اقلیمی شمال کشور گسترش پیدا نکرده است. در این مناطق به دلیل بارندگی زیاد در مرحله آماده‌سازی زمین (فروردین و اردیبهشت) و وجود خاک‌های رسی با ظرفیت نگهداری آب بالا، روش کشت مستقیم خشک (خشکه‌کاری) چندان مناسب نمی‌باشد. بنابراین با توجه به شرایط اقلیمی، کشت مستقیم بر بستر گل‌خراب­شده و مرطوب بهترین روش کشت مستقیم در این مناطق می‌باشد. تاکنون تحقیقات جامعی در مورد مقایسه و ارزیابی واکنش ارقام محلی و اصلاح‌شده برنج به کشت مستقیم بر بستر مرطوب و توصیه‌های زراعی مناسب برای این سامانه کشت در کشور انجام نشده است. از این رو در این تحقیق سعی شد تا تاثیر مقدار بذر مصرفی بر رشد و عملکرد ارقام برنج مورد بررسی قرار گرفته و بهترین تراکم بذر به منظور حصول بیشترین عملکرد برای هر رقم در این سامانه کشت برای معرفی به کشاورزان برنج‌کار شمال کشور ارائه شود.

2. روش­شناسی پژوهش

این آزمایش در طی سال‌های 1398 و 1399 در مزرعه پژوهشی موسسه تحقیقات برنج کشور- رشت اجرا شد. محل آزمایش در طول جغرافیایی 49 درجه و 39 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 37 درجه و 16 دقیقه شمالی، با ارتفاع هفت متر پایین‌تر از سطح آب‌های آزاد قرار دارد. اطلاعات هواشناسی محل آزمایش در طی فصل کشت از ایستگاه هواشناسی کشاورزی مجاور مزرعه آزمایشی دریافت و در جدول 1 آورده شده است.

آزمایش به صورت کرت‌های خردشده در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. رقم (آنام، هاشمی و کیان) در کرت‌ اصلی و تراکم بذر (65، 80، 95، 110 و 125 کیلوگرم در هکتار) در کرتهای‌ فرعی قرار گرفتند. برخی از ویژگی‌های مهم ارقام مورد مطالعه در این تحقیق در جدول 2 بیان شده ‌است. ابعاد کرت‌های اصلی 5 × 17 متر و ابعاد کرت‌های فرعی 5 × 3 متر در نظر گرفته شد. فاصله بین کرت‌ها نیم متر و فاصله بین بلوک‌ها یک متر بود.

آماده‌سازی زمین شامل انجام شخم اول در نیمه اول فروردین، شخم دوم در اواسط اردیبهشت و شخم سوم (گل‌خرابی) هفت روز قبل از بذرپاشی بود. بذور قبل از کاشت پیش‌جوانه‌دار شدند. برای پیش‌جوانه‌دار­کردن ابتدا بذور به مدت دو روز در آب خیسانده شده و سپس به مدت دو روز در داخل گونی‌های کنفی مرطوب در شرایط آزمایشگاه قرار داده شدند تا جوانه‌زنی بذور انجام شود. کشت بذرهای جوانه‌دار شده در هر کرت به‌صورت دست‌پاش انجام شد. تاریخ بذرپاشی در سال‌های 1398 و 1399 به­ترتیب 18/2 و 24/2 بود. تاریخ برداشت در سال 1398 برای رقم کیان، 19/5 و برای ارقام آنام و هاشمی 22/5 ثبت شد. تاریخ برداشت در سال 1399 برای رقم کیان، 6/6 و برای ارقام آنام و هاشمی 8/6 بود. روش آبیاری در ابتدا به‌صورت تر و خشک­کردن بود و همزمان با افزایش ارتفاع گیاهچه‌ها ارتفاع آب داخل کرت‌ها نیز به حدود پنج تا هفت سانتی‌متر افزایش یافت. دو هفته قبل از برداشت، آبیاری به­طور کامل قطع شد.

به‌منظور مبارزه با علف‌های ‌هرز، هفت روز قبل از بذر‌پاشی از علف‌کش‌های پرتیلاکلر (ریفیت، 75/1 لیتر در هکتار) + بن‌سولفورون­متیل (لونداکس، 50 گرم در هکتار) به‌صورت خاک‌پاش در سطح کرت‌های غرقاب استفاده شد. در مرحله دو تا چهار برگی علف‌های ‌هرز نیز سمپاشی با استفاده از علف‌کش کلین‌وید (بیس‌پایریباک ‌سدیم 40 درصد به مقدار 100 میلی‌لیتر در هکتار) به‌صورت برگ‌پاش انجام شد.

به‌منظور تعیین میزان کودهای مصرفی، ابتدا نمونه‌های خاک از مزرعه آزمایشی مورد نظر تهیه شده و پس از تعیین میزان عناصر غذایی موجود در آن اقدام به کوددهی شد. اطلاعات مربوط به آنالیز نمونه‌ خاک محل آزمایش در جدول 3 آمده است. کودهای فسفره، پتاسه و نیتروژنه از منابع کودی شامل سوپرفسفات تریپل (100 کیلوگرم در هکتار)، سولفات پتاسیم (100 کیلوگرم در هکتار) و اوره (200 کیلوگرم در هکتار) تامین شدند. تمامی کودهای فسفاته و نیمی از کود پتاسه در مرحله آماده‌سازی زمین در کرت‌های مورد نظر مصرف شدند. کود نیتروژنه در چهار مرحله (30 درصد 20 روز پس از کاشت، 30 درصد در مرحله پنجه‌زنی، 20 درصد در مرحله ساقه‌رفتن، و 20 درصد در مرحله ظهور خوشه) به‌صورت سرک مصرف شد. 50 درصد باقیمانده کود پتاسه نیز در مرحله پنجه‌زنی به‌همراه دومین مرحله کود سرک نیتروژنه مصرف شد. به‌منظور مبارزه با کرم ساقه‌خوار برنج نیز گرانول‌پاشی حشره‌کش دیازینون 10 درصد به مقدار 15 کیلوگرم در هکتار طی دو نوبت و هفت روز پس از اوج پرواز شب‌پره کرم ساقه‌خوار برنج طبق توصیه کارشناسان مربوطه انجام شد.

در مرحله گلدهی با استفاده از کادر‌های 5/0 × 5/0 متر نمونه‌گیری‌هایی به منظور محاسبه شاخص سطح برگ انجام شد. برای این کار، تمامی نمونه‌های داخل هر کادر از سطح خاک برداشت شده و پس از انتقال به آزمایشگاه تمامی برگها از ساقه‌ها جدا شده و با استفاده از دستگاه سطح برگ­سنج (LI-COR- 3100) شاخص سطح برگ محاسبه شد. در مرحله رسیدگی فیزیولوژیک، نمونه‌گیری با کادر‌های یک متر مربعی صورت گرفت و نمونه‌های مورد نظر پس از 24 ساعت آفتاب­خشک­کردن در مزرعه به آزمایشگاه منتقل شده و صفاتی از قبیل تعداد پنجه، تعداد خوشه، تعداد دانه در خوشه، تعداد دانه پر و پوک در خوشه، وزن هزاردانه، زیست‌توده و شاخص برداشت محاسبه شد. برآورد عملکرد دانه نیز پس از حذف اثر حاشیه، از مساحت پنج متر مربع از قسمت مرکزی کرت‌های آزمایشی که در طول فصل زراعی دست­نخورده باقی مانده‌ بودند، انجام شد. عملکرد شلتوک براساس رطوبت 14 درصد محاسبه شد. برای آزمون یکنواختی واریانس بین دو سال آزمایش از آزمون یکنواختی واریانس بارتلت استفاده شد. تجزیه مرکب داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS Ver. 9.2 و مقایسه میانگین‌ها با آزمون LSD انجام شد. برای محاسبه همبستگی بین صفات نیز از روش پیرسون استفاده شد.

در این تحقیق رابطه بین تراکم کشت ارقام برنج و صفات سطح برگ، عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه با استفاده از تجزیه رگرسیون بررسی شد. برای این منظور پس از برازش مدل‌های رگرسیونی مختلف، از معادله چهار پارامتره گوسین (معادله 1) استفاده شد. این مدل به دلیل بیان خوب روند تغییرات، معنی‌داری تجزیه رگرسیون، معنی‌داری پارامترهای مدل و نیز R² بالا انتخاب شد.

(معادله 1)                                                             f = y0+a*exp(-0.5*((x-x0)/b)^2)

در این مدل f مقدار تابع در نقطه خاصی از x است. y0 صفت مورد بررسی در کمترین تراکم کشت یا تراکم حداقل است. پارامتر a بیانگر اثر تغییرات تراکم بذر بر افزایش یا کاهش صفت مورد بررسی است و تفاوت بین مقدار پایه (y0) و حداکثر صفت مورد بررسی را نشان می‌دهد. X تراکم کشت و X0 تراکم بهینه است که در آن حداکثر مقدار صفت مورد نظر حاصل می‌شود. شیب مدل (b) بیانگر حساسیت صفت مورد بررسی به تغییرات تراکم کشت است. اگر b کوچک باشد، نشان می‌دهد که صفت مورد بررسی تنها در محدوده باریکی از تراکم‌های کشت بالا است و تغییرات کوچک در تراکم کشت می‌تواند تأثیر بزرگی بر صفت مورد بررسی داشته باشد. اگر b بزرگ باشد، نشان‌دهنده این است که صفت مورد نظر در یک بازه وسیع‌تری از تراکم‌ها نزدیک به حداکثر باقی می‌ماند. ضریب همبستگی (R²) نشان می‌دهد چه درصدی از تغییرات متغیر وابسته توسط متغیرهای مستقل توضیح داده می‌شود و بالاتر بودن آن به معنی ارتباط قوی بین متغیرها است و مقدار پایین این متغیر ممکن است بیانگر این باشد که عوامل دیگری غیر از متغیر مستقل (تراکم کشت) نقش مهمی در تعیین صفت مورد بررسی دارد. مقدار بالای R² ‌به‌تنهایی برای ارزیابی کیفیت مدل کافی نیست و باید به عوامل دیگری مانند سطح معنی‌داری‌، خطاهای مدل و معنی‌داری پارامترهای مدل نیز توجه کرد تا اطمینان حاصل شود که رابطه واقعی و معنی‌داری بین متغیرها وجود دارد.

3. یافته­های پژوهش و بحث

رابطه بین تراکم بذر و عملکرد شلتوک در شکل 1 نشان داده شده است. روند تغییرات عملکرد دانه با برازش مدل گوسین چهارپارامتره قابل بیان بود (R²≥88%). مطابق مدل برازش­شده با افزایش تراکم کشت، عملکرد تا تراکم حدود 100 کیلوگرم در هکتار افزایش و در تراکم‌های بالاتر دارای روند کاهشی بود، اگرچه واکنش ارقام به تراکم کشت متفاوت‌ بود. عملکرد دانه رقم محلی هاشمی دارای واکنش متفاوتی نسبت به ارقام اصلاح­شده آنام و کیان بود و عملکرد این رقم در تراکم کشت بالاتر از 80 کیلوگرم در هکتار تا 125 کیلوگرم در هکتار از نظر آماری مشابه بود. حداکثر عملکرد دانه برای ارقام آنام، هاشمی و کیان به‌ترتیب در تراکم کشت 95، 102 و 95 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. افزایش میزان بذر از تراکم بهینه با کاهش عملکرد همراه بود که میزان این کاهش برای رقم محلی هاشمی حدود پنج درصد و برای ارقام اصلاح­شده آنام و کیان به­ترتیب 12 و 20 درصد بود. بدیهی است افزایش تراکم کشت و کاهش عملکرد دانه به‌دلیل تشدید رقابت درون‌گونه‌ای است که به دلیل کمبود نور و مواد غذایی اتفاق می‌افتد. واکنش متفاوت ارقام به تراکم مشابه می‌تواند ناشی از اختلاف آنها در میزان توسعه ریشه، پنجه، زیست‌توده، آرایش برگ و سایر قابلیت‌ها در شرایط رقابتی باشد.

پارامترهای تجزیه رگرسیون داده‌های عملکرد نیز به خوبی اختلاف ارقام را نشان می‌دهند (جدول 4). پارامتر a نشان می‌دهد که این ضریب در ارقام مختلف متفاوت و در ارقام اصلاح­شده آنام و کیان حدود سه برابر رقم محلی هاشمی است و دارای اختلاف معنی‌داری هستند. این مقادیر بیانگر آن است که تغییرات میزان بذر بر عملکرد ارقام اصلاح­شده دارای تأثیر بیشتری نسبت به رقم محلی هاشمی است. پارامتر b نیز بیان مشابهی از تأثیر تراکم کشت بر عملکرد ارقام برنج دارد و نشان می‌دهد که مقدار آن در رقم هاشمی به­طور معنی‌داری بزرگتر از ارقام اصلاح­شده است. این نتایج بیانگر آن است که رقم محلی هاشمی بهتر می‌تواند نوسانات ناشی از تراکم کشت را کنترل کرده و حداکثر عملکرد شلتوک خود را در دامنه گسترده‌تری از تراکم بذر حفظ کند. این درحالی بود که عملکرد شلتوک در دو رقم اصلاح­شده آنام و کیان حساسیت بیشتری به تراکم بذر داشت و قادر به تنظیم اجزای عملکرد خود برای حفظ حداکثر عملکرد در تراکم‌های مختلف نبودند. علاوه­بر­این، افزایش تراکم کاشت اثر منفی بیشتری بر دو رقم اصلاح­شده آنام و کیان داشت؛ به‌طوری­که این دو رقم کمترین عملکرد شلتوک را در تراکم 125 کیلوگرم بذر در هکتار داشتند؛ درحالی­که رقم محلی هاشمی در تراکم بذر 65 کیلوگرم کمترین مقدار را داشت.

شکل 1. روند تغییرات عملکرد شلتوک ارقام برنج (● آنام، ○ هاشمی، ▼ کیان) در تراکم‌های مختلف بذر در سامانه کشت مستقیم بر بستر مرطوب. نقاط روی منحنی میانگین سه تکرار هستند.

نتایج آزمون بارتلت نشان داد که اختلاف معنی‌داری بین واریانس دو سال وجود ندارد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر سال، رقم، تراکم بذر و اثر متقابل رقم × تراکم بذر بر تعداد پنجه در واحد سطح معنی‌دار بود (جدول 5). در بین اثرات متقابل رقم و تراکم بذر، تراکم 110 کیلوگرم در رقم آنام با 727 پنجه در متر مربع بیشترین و تراکم 80 کیلوگرم در رقم کیان با 489 پنجه در متر مربع کمترین مقدار را دارا بودند (جدول 6). دامنه تغییرات تعداد خوشه از 468 خوشه برای رقم کیان در تراکم 85 کیلوگرم بذر در هکتار تا 684 خوشه در متر مربع برای رقم آنام در تراکم 110 کیلوگرم بذر در هکتار متغیر بود. در بین ارقام مورد مطالعه، رقم هاشمی بیشترین طول خوشه (24 سانتی‌متر) را داشت، درحالی­که طول خوشه دو رقم آنام و کیان (21 سانتی‌متر) مشابه بود (جدول 5). در تحقیق حاضر تراکم‌های 95 تا 110 کیلوگرم بذر در هکتار منجر به تولید بیشترین تعداد خوشه در واحد سطح شدند، این درحالی بود که تراکم‌های کمتر و بیشتر از این مقدار از این نظر مطلوب نبودند. اگرچه برنج در دامنه وسیعی از تراکم کاشت همانند اکثر غلات قادر به تنظیم تراکم و درنتیجه حفظ عملکرد دانه می‌باشد (Zhao et al., 2007)؛ ولی تراکم‌های خیلی کمتر و یا بیشتر از طریق استفاده کمتر از منابع محیطی و یا رقابت بیش از اندازه منجر به کاهش عملکرد خواهند شد. احتمالاً در مراحل اولیه رشد، تراکم‌های خیلی بالا با افزایش تعداد پنجه در واحد سطح و درنتیجه افزایش سطح برگ، استفاده بهتری از تشعشع و منابع محیطی داشتند و منجر به افزایش سریع‌تر زیست‌توده برنج در مقایسه با تراکم‌های کمتر شدند. این درحالی است که تراکم‌های خیلی بالا در مرحله گلدهی و پس از آن از طریق افزایش بیش از اندازه رقابت بین بوته‌ای منجر به کاهش تعداد دانه‌های پر در خوشه و درنتیجه، کاهش عملکرد شدند. این امر برای تراکم‌های خیلی پایین برعکس بوده و کانوپی برنج در این تراکم‌ها قادر به پوشش زودهنگام زمین نبوده و در استفاده از تشعشع و منابع محیطی عقب مانده و درنتیجه تعداد پنجه و خوشه در این تراکم‌ها کمتر از تراکم‌های بالاتر بود که افزایش بیشتر دانه در خوشه در این شرایط نیز نتوانست کاهش عملکرد ناشی از تعداد خوشه کمتر را جبران کند. در نتیجه تراکم‌های 95 تا 110 کیلوگرم بذر در هکتار با ایجاد شرایط مناسب‌تر برای تولید پنجه و خوشه و در نتیجه حفظ آنها تا مراحل پایانی رشد و همچنین تولید دانه‌های پر در هر خوشه منجر به حصول حداکثر عملکرد دانه شدند. گزارش شده است که عملکرد بیشتر برنج در کشت مستقیم در مقایسه با کشت نشایی با تعداد بیشتر خوشه در واحد سطح در این روش کاشت مرتبط است (Pouramir et al., 2020; Naklang et al., 1996).

دامنه تعداد دانه پر در خوشه برای هر رقم در تراکم‌های مختلف متفاوت بود؛ به‌طوری‌که، مقدار آن برای ارقام آنام، هاشمی و کیان به­ترتیب 21، 23 و 20 درصد بود. بیشترین تعداد دانه پر در خوشه ارقام آنام، هاشمی و کیان به­ترتیب در تراکم‌های 95، 65 و 65 کیلوگرم بذر در هکتار و کمترین تعداد دانه پر در خوشه نیز به­ترتیب در تراکم‌های 125، 95 و 110 کیلوگرم بذر در هکتار ثبت شد (جدول 6). دامنه تغییرات تعداد دانه پوک در خوشه رقم آنام در تراکم‌های مختلف گسترده‌تر از دو رقم هاشمی و کیان بود؛ به‌طوری­که تعداد دانه پوک در این رقم از هفت دانه (تراکم 110 کیلوگرم بذر) تا 15 دانه (تراکم 95 کیلوگرم بذر) متغیر بود ولی برای دو رقم دیگر این دامنه از حداقل پنج تا حداکثر هفت دانه در بین تراکم‌های مختلف متغیر بود (جدول 6). در بین اثرات متقابل رقم و تراکم، بیشترین وزن هزار دانه ارقام آنام، هاشمی و کیان به­ترتیب در تراکم‌های 80، 65 و 125 کیلوگرم بذر در هکتار و کمترین مقدار آن نیز به­ترتیب در تراکم‌های 95، 125 و 95 کیلوگرم بذر در هکتار به ثبت رسید (جدول 6). مقایسه میانگین‌ها نشان داد که دامنه تغییرات شاخص برداشت برنج در بین تراکم‌های مختلف از 8/45 درصد برای تراکم کاشت 125 کیلوگرم بذر تا 1/49 درصد برای تراکم کاشت 80 کیلوگرم بذر متغیر بود. اگرچه، بین تراکم‌های 65، 80، 95 و 110 کیلوگرم اختلاف معنی‌داری از این نظر مشاهده نشد (جدول 5).

در مطالعه حاضر رقم کیان با وجود تعداد خوشه کمتر در واحد سطح در مقایسه با دو رقم دیگر، عملکرد بیشتری داشت. در واقع کیان از طریق افزایش تعداد دانه پر در خوشه و همچنین وزن دانه توانست کمبود تعداد خوشه در واحد سطح را جبران کرده و از این طریق عملکرد خود را افزایش دهد. این امر نشان­دهنده این است که در رقم کیان، نقش تعداد دانه پر در خوشه و همچنین وزن هزار دانه و در دو رقم آنام و هاشمی نقش تعداد پنجه و خوشه در عملکرد شلتوک بیشتر از سایر اجزای عملکرد می‌باشد. نتایج نشان داد که بین تعداد خوشه با تعداد دانه پر در خوشه و وزن دانه همبستگی منفی وجود دارد که این نتایج با نتایج سایر محققان (Naklang et al., 1996; Zhi-peng et al., 2017) منطبق بود.

ضرایب همبستگی نشان داد که عملکرد شلتوک با زیست‌توده گیاه همبستگی مثبت معنی‌داری (r= 0.93**) دارد (جدول 7). این درحالی بود که تعداد خوشه در واحد سطح همبستگی مثبت معنی‌داری با صفات تعداد پنجه و شاخص سطح برگ (به­ترتیب
 r= 0.99** و r= 55**) و همبستگی منفی معنی‌داری با صفات تعداد دانه پر در خوشه و وزن هزاردانه (به­ترتیب r= -0.55* و
 r= -0.67**) داشت. وزن هزار دانه برنج با دانه‌های پر در خوشه همبستگی مثبت معنی‌دار (r= 0.57*) و با دانه‌های پوک همبستگی منفی معنی‌دار (r= -0.56*) داشت. در واقع با افزایش تعداد خوشه در واحد سطح از تعداد دانه پر در خوشه و همچنین وزن دانه کاسته شد. دلیل احتمالی این امر می‌تواند محدودیت منبع در تامین مواد فتوسنتزی برای پر کردن دانه‌ها باشد. به­عبارت دیگر، با افزایش تعداد خوشه در واحد سطح، ظرفیت مخازن برنج افزایش می‌یابد، این در حالی است که محدودیت سطح برگ و همچنین تشعشع فعال فتوسنتزی موجود در مرحله پر شدن دانه نمی‌توانند مواد فتوسنتزی لازم برای پر کردن سنبلچه‌های تولیدشده را فراهم کنند. ازاین­رو، تعداد و وزن دانه‌های پر شده کاهش خواهد یافت. محققان دیگر نیز نشان داده‌اند که با افزایش تراکم کاشت بر تعداد خوشه برنج در واحد سطح افزوده می‌شود، ولی تعداد دانه در هر خوشه کاهش می‌یابد (Kaur & Singh, 2016;
Huang et al., 2011).

1-3. شاخص سطح برگ

رابطه بین سطح برگ و تراکم کشت ارقام برنج در شکل 2 نشان داده شده است. این شکل نشان می‌دهد که ارقام برنج در تراکم‌های مشابه دارای سطح برگ متفاوتی بودند. با افزایش تراکم کشت، سطح برگ همه‌ ارقام ابتدا افزایش و سپس کاهش پیدا کرد، اگرچه کاهش سطح برگ رقم هاشمی معنی‌دار نبود. کاهش شدید سطح برگ آنام و کاهش نسبی سطح برگ کیان و عدم کاهش سطح برگ هاشمی با افزایش تراکم، بسیار حائز اهمیت بوده و بیانگر ضرورت توجه به تراکم بهینه کشت در زراعت ارقام مختلف است.

پارامتر x0 در مدل برازش­شده بیانگر تراکمی از کشت است که در آن حداکثر سطح برگ به­دست می‌آید (جدول 8). بذر مورد نیاز برای دست­یابی به حداکثر سطح برگ در رقم آنام به­طور معنی‌داری کمتر از هاشمی و کیان است. دو پارامتر مدل یعنی a‌ و b نیز به‌خوبی بیانگر اختلافات بین ارقام هستند. پارامتر a رقم هاشمی به­طور معنی‌داری بیشتر از دو رقم دیگر است و بدان معنی است که تفاوت بین حداقل سطح برگ تا حداکثر سطح برگ بیشتر است. همینطور پارامتر b در رقم هاشمی به­طور معنی‌داری بیشتر از دیگر ارقام بود و نشان داد که حداکثر سطح برگ در بازه بیشتری از تراکم کشت در حداکثر باقی می‌ماند که بیانگر سازگاری بیشتر این رقم با شرایط کشت است.

شکل 2. روند تغییرات شاخص‌ سطح ‌برگ ارقام برنج (● آنام، ○ هاشمی، ▼ کیان) در تراکم‌های مختلف بذر در کشت مستقیم بر بستر مرطوب در زمان ظهور خوشه. نقاط روی منحنی میانگین سه تکرار هستند.

3-2. زیست‌توده

عملکرد بیولوژیک ارقام برنج در تراکم‌های مختلف کشت متفاوت بود (شکل 3). در حداقل تراکم کشت (65 کیلوگرم بذر در هکتار) رقم آنام دارای کمترین و دو رقم هاشمی و کیان دارای زیست‌توده بیشتر و تقریباً مشابه بودند. با افزایش تراکم کشت عملکرد بیولوژیک همه‌ ارقام ابتدا دارای روند افزایشی و پس از رسیدن به حداکثر و در تراکم‌های بالاتر از حدود 100 کیلوگرم در هکتار کاهشی شدند. عملکرد بیولوژیک رقم هاشمی دارای کمترین تغییرات در تراکم‌های مختلف کشت بود. تجزیه رگرسیون و پارامتر b حاصل از برازش مدل گوسین نشان می‌دهد که این رقم دارای اختلاف معنی‌داری با دیگر ارقام است (جدول 9). کاهش عملکرد هاشمی در بالاترین تراکم مورد بررسی فاقد اختلاف معنی‌دار با تراکم‌ بهینه بود. کاهش شدید عملکرد بیولوژیک ارقام اصلاح­شده حائز اهمیت فراوان است و بیانگر ضرورت رعایت تراکم بهینه جهت دست­یابی به عملکرد مطلوب در معرفی این رقم جدید به کشاورزان است.

شکل 3. بررسی روند تغییرات عملکرد بیولوژیکی ارقام برنج (● آنام، ○ هاشمی، ▼ کیان) با افزایش تراکم‌ بذر در کشت مستقیم برنج بر بستر مرطوب. نقاط روی منحنی میانگین سه تکرار هستند.

4. نتیجه‌گیری

نتایج این تحقیق نشان داد که رقم محلی هاشمی حساسیت کمتری در مقایسه با دو رقم اصلاح­شده آنام و کیان به تراکم کاشت داشت. عملکرد این رقم در تراکم کشت بالاتر از 80 کیلوگرم در هکتار تا 125 کیلوگرم در هکتار از نظر آماری مشابه بود. حداکثر عملکرد دانه برای ارقام آنام، هاشمی و کیان به‌ترتیب در تراکم کشت 95، 102 و 95 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. افزایش تراکم بذر بیشتر از تراکم بهینه با کاهش عملکرد همراه بود که مقدار آن برای رقم محلی هاشمی حدود پنج درصد و برای ارقام اصلاح­شده آنام و کیان به­ترتیب 12 و 20 درصد بود. این نتایج بیانگر آن است که رقم محلی هاشمی بهتر می‌تواند نوسانات ناشی از تراکم کشت را کنترل کرده و حداکثر عملکرد شلتوک خود را در دامنه گسترده‌تری از تراکم بذر حفظ کند. این در حالی بود که عملکرد شلتوک در دو رقم اصلاح­شده آنام و کیان حساسیت بیشتری به تراکم بذر داشت و قادر به تنظیم اجزای عملکرد خود برای حفظ حداکثر عملکرد در تراکم‌های مختلف نبودند. نتایج این تحقیق نشان داد اگرچه رقم هاشمی در تراکم 102 کیلوگرم بیشترین عملکرد شلتوک را دارا بود ولی چون از این نظر اختلاف معنی‌داری با تراکم 80 کیلوگرم بذر در هکتار نداشت می‌توان به‌منظور کاهش هزینه‌های مربوط به خرید بذر، تراکم بذر 80 کیلوگرم را برای هاشمی و 95 کیلوگرم را برای ارقام آنام و کیان به‌منظور حصول حداکثر عملکرد در این روش کشت پیشنهاد کرد. همچنین توصیه می‌شود که کشاورزان با دانش کم در زمینه کشت مستقیم برنج از رقم محلی هاشمی که عملکرد دانه آن حساسیت کمتری به تراکم کاشت دارد استفاده کنند.

5. منابع

Bhattacharjee, I.R. (1978). Note on the seed rate as cultural method of weed control for direct seeding short duration paddy (Pusa 2-21). Scientific Culture, 44, 504-505.

Bhuiyan, S.I., Sattar, M.A., & Khan, M. (1995). Improving water use efficiency in rice irrigation through wet seeding. Irrigation Science, 16, 1-8.

Dawe, D. (2005). Increasing water productivity in rice-based systems in Asia past trends, current problems, and future prospects. Plant Production Science, 8(3), 221-230.

Dingkuhn, M., Schnier, H.F., De Datta, S.K., Wijangco, E., & Doeffling, K. (1990). Diurnal and developmental changes in canopy gas exchange in relation to growth in transplanted and direct seeded flooded rice. Australian Journal of Plant Physiology, 17(2), 119-134.

Farooq, M., Kadambot, H.M.S., Rehman, H., Aziz, T., Dong-Jin, L., & Wahid, A. (2011). Rice direct seeding: Experiences, challenges and opportunities. Soil and Tillage Research, 111(2), 87-98.

Gholami Rezvani, N., Esfahani, M., Kaabi Rahnama, S., Aalami, A., & Nahvi, M. (2014). Effect of seed rate on grain yield and yield components of rice (cv. Hashemi) in direct seeding methods. Seed Plant Production, 31(1), 37-56. (In Persian).

Huan, T.T.N., Tan, P.S., & Hiraoka, H. (1999). Path-coefficient analysis of direct seeded rice yield and yield components as affected by seeding rates. Omonrice, 7, 104-111.

Huang, M., Zou, Y., Jiang, P., Xia, B., Feng, Y., Cheng, Z., & Mo, Y. (2011). Yield component differences between direct-seeded and transplanted super hybrid rice. Plant Production Science, 14(4), 331-338.

Kaabi Rahnama, S. (2011). The effect of seed rate on yield, yield components, and water efficiency index of rice (cv. Khazar) in different direct seeding cultivation methods. PhD Thesis. Faculty of Agriculture, University of Gilan, Iran. (In Persian).

Kaur, S., & Singh, S. (2016). Influence of plant densities on growth and yield of direct seeded rice (Oryza sativa L.). Agricultural Research, 53(4), 594-596.

Kumar, V., & Ladha, J.K. (2011). Direct seeding of rice: Recent developments and future research needs. Advances in Agronomy, 111, 297-413.

Liu, H., Hussain, S., Zheng, M., Peng, S., Huang, J., Cui, K., & Nie, L. (2015). Dry direct-seeded rice as an alternative to transplanted-flooded rice in Central China. Agronomy for Sustainable Development, 35, 285-294.

MAJ (Ministry of Agriculture-Jahad). (2022). Crop Statistics. Available at: https://agrodl.ir/statistics/. (In Persian).

Moody, K. (1977). Weed control in multiple cropping. “Cropping Systems Research and Development for the Asian Rice Farmer”, pp. 281–293. International Rice Research Institute, Los Banos, Laguna, Philippines.

Naklang, K., Fukai, S., & Nathabut, K. (1996). Growth of rice cultivars by direct seeding and transplanting under upland and lowland conditions. Field Crops Research, 48(2), 115-123.

Pouramir, F., Yaghoubi, B., & Shahbazi, H. (2020). Comparison of yield and yield components of native and improved rice cultivars in transplanting and direct seeding cultivation methods. Journal of Crop Production, 13(2), 131-145. (In Persian).

Qashqaei, M. (2014). Determining the correlation and path analysis between yield and yield components in different tillage and plant density management in rice dry direct seeing cultivation. Master’s Thesis. Faculty of Agriculture, Islamic Azad University Ahvaz Branch, Iran. (In Persian).

Rashid, M.H., Alam, M.M., Khan, M.A.H., & Ladha, J.K. (2009). Productivity and resource use of direct-(drum)-seeded and transplanted rice in puddled soils in rice-rice and rice-wheat ecosystem. Field Crops Research, 113(3), 274-281.

Tabbal, D.F., Bouman, B.A.M., Bhuiyan, S.I., Sibayan, E.B., & Sattar, M.A. (2002). On-farm strategies for reducing water input in irrigated rice: Case studies in the Philippines. Agricultural Water Management, 56(2), 93-112.

Uzun, A., Bilgili, U., Sincik, M., & Açıkgöz, E. (2004). Effects of seeding rates on yield and yield components of hungarian vetch (Vicia pannonica Crantz.). Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 28, 179-182.

Yaghoubi, B., Aminpanah, H., & Chauhan, B.S. (2022). Performance of different herbicides on pondweed (Potamogeton nodosus) in rice. Weed Technology, 36(2), 270-275.

Zandstra, H.G. (1977). Cropping Systems Research and Development for the Asian Rice Farmer. In: K. Moody (Ed), Weed control in multiple cropping. (pp. 281-293). International Rice Research Institute, Los Banos, Laguna, Philippines.

Zhao, D.L., Bastiaans, L., Atlin, G.N., & Spiertz, J.H.J. (2007). Interaction of genotype × management on vegetative growth and weed suppression of aerobic rice. Field Crops Research, 100(2-3), 327-340.

Zhi-peng, X., Ya-jie, H., Hai-jun, Q., Wei-wei, C., Bao-wei, G., Hai-yan, W., Ke, X., Zhong-yang, H., Gui-sheng, Z., Qi-gen, D., & Hong-cheng, Z. (2017). Comparison of yield traits in rice among three mechanized planting methods in a rice-wheat rotation system. Journal of Integrative Agriculture, 16(7), 1451-1466.

Zhou, N.B., Zhang, J., Fang, S.L., Wei, H.Y., & Zhang, H.C. (2021). Effects of temperature and solar radiation on yield of good eating quality rice in the lower reaches of the Huai River Basin, China. Journal of Integrative Agriculture, 20(7), 1762-1774.