Evaluation the nutrient content of different rapeseed (Brassica napus L.) cultivars under the effect of Azotobacter and irrigation

مقدمه

تنش خشکی انتهای فصل همراه با دمای بالا، علاوه بر کاهش محتوای روغن و پروتئین، عملکرد دانه کلزا را نیز کاهش می­دهد (Seyed ahmadi et al, 2015). تنش خشکی می­تواند بر مکانیسم­های زایشی تعیین کننده عملکرد کلزا مثل تشکیل گل و خورجین، دانه در خورجین و پر شدن دانه تأثیر گذارد اما شدت این اثر، تابعی از رقم، مدت تنش، شرایط آب و هوایی و مراحل رشد و نمو است (Sinaki et al., 2007; Farooq et al., 2008). یکی از زیان­بارترین اثرات تنش خشکی، اختلال در روند جذب و تجمع عناصر غذایی است که علاوه بر تلفات کود، باعث کاهش عملکرد دانه و علوفه می­شود (Benziger et al., 2004). نتایج نشان داد که تنش خشکی، موجب کاهش معنی­دار وزن خشک اندام هوایی، ارتفاع بوته و وزن خشک خوشه­های ذرت نسبت به شاهد بدون تنش شد. تلقیح بذرهای ذرت با ازتوباکتر، باعث افزایش معنی­دار وزن خشک اندام هوایی نسبت به تیمار شاهد شد. ازتوباکتر جدایه 10 نسبت به تیمار بدون تلقیح در شرایط تنش خشکی، موجب افزایش عملکرد حدود 20 درصدی در اندام هوایی شد (Khosravi, 2019). عناصر غذایی از قبیل نیتروژن، فسفر و منیزیم برای حفظ کارائی مصرف آب و عنصری چون پتاسیم برای کنترل تلفات آبی از گیاه دارای نقش­های مهمی می­باشند (Cakmak & Kirkby, 2008). افزایش عملکرد دانه با افزایش مصرف پتاسیم، به­دلیل اثر آن در بهبود اجزای عملکرد و فعالیت­های متابولیسمی چون فتوسنتز، سنتز و انتقال فرآورده­ها در گیاهان است (Umar, 2006). با افزایش شدت تنش خشکی، مقادیر بالاتر مصرف پتاسیم در افزایش عملکرد روغن کارآمدتر بود. مصرف پتاسیم با تأثیری که بر افزایش عملکرد دانه دارد، عملکرد روغن را نیز افزایش می­دهد (Fanaei et al., 2013). در اثر تنش خشکی، میزان جذب سدیم و پتاسیم در گیاه افزایش می­یابد و آن به­دلیل تنظیم فشار اسمزی و نقش یون پتاسیم در کنترل روزنه ­است (Abdul-Majid et al., 2007; Sardanz & Uelas, 2008). محققین دیگری اعلام نمودند که با کمبود آب، جذب پتاسیم کاهش می­یابد (Nasri  et al., 2008). با کاربرد مقادیر بالای پتاسیم در خاک، جذب پتاسیم به­وسیله برگ­ها در شرایط نرمال و تنش رطوبتی بهبود می­یابد. بین غلظت پتاسیم برگ و عملکرد دانه، رابطه مثبتی وجود دارد (Umar, 2006). در شرایط تنش، مصرف بیشتر پتاسیم، سبب بالارفتن غلظت پتاسیم در گیاه می­شود و بدون مصرف پتاسیم، کلسیم برگ افزایش می‌یابد و با فراهمی پتاسیم، میزان کلسیم در برگ کاهش می­یابد که نشان­دهنده نقش کنترلی پتاسیم در جذب و انتقال کلسیم می­باشد. اما تأثیر پتاسیم در افزایش منیزیم و عملکرد دانه مثبت بوده­است (Fanaei et al., 2013). تجمع بالای پتاسیم و کلسیم در برگ، با تحمل تنش خشکی ارتباط دارد. روش­های زیستی برای تغذیه بهینه گیاه، چشم­اندازهای روشنی را برای بخش کشاورزی ایجاد نموده ­است. استفاده از باکتری­های افزاینده رشد گیاه و میکروارگانیسم­های مفید، علاوه بر سازگاری با محیط زیست، سلامت مواد غذایی و تولید پایدار، سبب بهبود جذب عناصرغذایی، رشد و تحمل گیاه به تنش­های زنده و غیر زنده می شود (Deepak Bhardwaj et al., 2014). تلقیح بذر کلزا با ازتوباکتر، اثر معنی­داری بر مقدار فسفر اندام هوایی دارد Sorouri et al., 2013)). افزایش سطح جذب ریشه،در گیاهان تلقیح یافته، افزایش جذب فسفر را در پی دارد (Bahrani et al., 2010). تلقیح بذرهای ذرت با کودهای زیستی ازتوباکتر، موجب افزایش کارایی مصرف نیتروژن نسبت به عدم تلقیح بذر می­شود. مقادیر کود نیتروژنه و تلقیح بذر با کودهای زیستی، تاثیر معنی­داری بر عملکرد و اجزای عملکرد دانه ذرت شد (Seyed-sharifi, 2016). افزایش پتاسیم در گیاهان تلقیح یافته با ازتوباکتر به هورمون سیتوکینین نسبت داده ­شده ­است که ضمن تحریک رشد ریشه و پس از انتقال به اندام هوایی، عامل هدایت یون­های ضروری می­شود (Sorouri et al., 2013). ازتوباکتر، تحمل زیادی به تنش­های نمکی و خشکی دارد و می­تواند اثرات منفی ناشی از تنش غیر زنده در گیاهان را کاهش دهد. ازتوباکتر می­تواند در سیستم­های کشاورزی پایدار نیز تحت شرایط تنش­زا به کار گرفته شود که مزایای اقتصادی و زیست محیطی زیادی دارد (Omena et al., 2019). با بررسی و مطالعه ارقام کلزا تحت تأثیر خشکی­ انتهای فصل و تلقیح کودهای زیستی در جذب و تجمع عناصر غذایی در بافت­های اندام هوایی و دانه­های کلزا می­توان ارقام سازگار را در شرایط تنش شناسایی نمود و با کاهش مصرف آب و کودهای شیمیایی، عملکرد اقتصادی را نیز به­دست آورد. بنابراین این آزمایش به­منظور بررسی عملکرد ارقام کلزا در شرایط محدودیت آب و کاربرد ازتوباکتر اجرا شد.

مواد و روش­ها

این آزمایش در سال­ زراعی 1396-1395 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی سراب چنگایی خرم­آباد، با آب و هوای معتدل گرم به­صورت کرت خرد شده فاکتوریل و در قالب طرح بلوک­ کامل تصادفی با چهار تکرار اجرا شد. هر تکرار شامل سه کرت اصلی به­فاصله دو متر ­بود که عامل آزمایشی قطع آبیاری در سه سطح قطع آبیاری از مراحل 30 درصد گل­دهی و 30 درصد خورجین­دهی و آبیاری معمولی بر اساس 80 میلی­متر تبخیر از تشتک تبخیر (شاهد) به­عنوان عامل اصلی در آن­ها قرار گرفت. هر کرت اصلی نیز شامل نه کرت فرعی به­ فاصله یک متر بود. عامل آزمایشی باکتری در سه سطح تلقیح با باکتری ازتوباکتر کروکوکوم سویه­های 63 و 70 و بدون تلقیح (شاهد) بود و عامل آزمایشی ارقام کلزا، ارقام نپتون، اکتان و اکاپی (شاهد) را شامل بود. عوامل آزمایشی فرعی ازتوباکتر کروکوکوم به­همراه ارقام کلزا به­صورت فاکتوریل در نه کرت­ فرعی قرار گرفتند. رقم نپتون زمستانه، تولید شرکت اورالیس، ویژه کاشت در مناطق معتدل و معتدل سرد با درصد روغن 46%، کیفیت روغن دو صفر، ارتفاع حدود 150 سانتی­متر، شاخه­دهی زیاد، رسیدگی متوسط، وزن هزار دانه 1/4 گرم و مقاوم به ریزش و بیماری­ها بود. رقم اکتان محصول شرکت سینجنتا، زمستانه با رشد اولیه سریع، متحمل به تنش­های محیطی، شاخه­دهی زیاد، مقاوم به ریزش با کیفیت روغن دو صفر و مقاوم به بیماری­ها بود و رقم اکاپی نیز یک رقم آزاد گرده­افشان زمستانه با رشد اولیه کند، ارتفاع بالا، دارای ریزش، متوسط رس با کیفیت روغن دو صفر و حساس به خوابیدگی بود. همه ارقام از بخش تحقیقات دانه­های روغنی مؤسسه نحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر کرج تهیه شدند. پیش از اجرای طرح و جهت تعیین عناصر پر مصرف و کم مصرف خاک، اندازه­گیری­های لازم از عمق 20 سانتی­متری خاک به­عمل آمد. نتایج آزمون خاک نشان داد که اسیدیته خاک برابر 5/6، هدایت الکتریکی 875 mmohs.cm^-1، میزان نیتروژن 106/0 درصد و میزان فسفر و پتاس نیز به­ترتیب 5/2 و 260 میلی­گرم بر کیلوگرم بود. جمعیت باکتری­های بومی خاک، 10³×5/1 سلول در هرگرم خاک و در هر گرم مایه تلقیح 10⁷×8/9 سلول در هر گرم خاک برآورد شد. ازتوباکترکروکوکوم از بانک ریزجانداران بخش بیولوژی خاک مؤسسه تحقیقات خاک و آب تهیه شد. ازتوباکتر، توانایی تثبیت نیتروژن مولکولی به­صورت غیر همزیست را دارد. سویه­های برتر بر اساس توانایی تثبیت نیتروژن، تولید سیانید هیدروژن، حل­کنندگی فسفات­های نامحلول و تولید اکسین یا ایندول استیک اسید انتخاب شدند (Khosravi, 2009). در زمین محل اجرای آزمایش، عملیات آبیاری پیش از کاشت یک­بار شخم، دو بار دیسک عمود بر هم انجام شد و به­وسیله فاروئر، جوی و پشته‌ها­ با ­فاصله 50 سانتی­متر انجام ایجاد شد. برای جلوگیری از نفوذ آب به کرت­های مجاور، پشته­هایی با عرض مناسب ایجاد شد. برای تلقیح، بذرها را با سوسپانسیون باکتری به میزان توصیه شده، در سایه آغشته شدند و سپس با تراکم بیشتر و در عمق یک تا دو سانتی­متری کشت ­شدند. هر پشته شامل دو خط کاشت به­فاصله 25 سانتی­متر بود. پس از سبز شدن بوته­ها و طی دو مرحلهدو تا سه و چهار تا شش برگی، تنک­کردن انجام شد (Ghobadi, 2006). با عملیات تنک کردن، فواصل بوته­ها روی خطوط کاشت ،10 سانتی­متر و تراکم، 40 بوته در متر مربع در نظر گرفته شد. برای تیمار قطع آبیاری از مراحل 30 درصد گل­دهی و 30 درصد خورجین­د­هی، آبیاری تا انتهای دوره رشد گیاه انجام نشد، اما در تیمار آبیاری معمولی، آبیاری بر اساس نیاز گیاه انجام شد. پانزده روز پس از قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی، نمونه­برداری برای تعیین میزان عناصر از بافت سبز اندام­های هوائی شامل برگ و ساقه انجام گرفت. عصارة گیاه با استفاده از روش هضم در بالن ژوژه با اسید سولفوریک، اسید سالیسیک و آب اکسیژنه استخراج شد و از عصارة گیاهی حاصل از روش هضم با استفاده از دستگاه کجل­تک، میزان نیتروژن گیاه اندازه­گیری شد (Hanson, 1950). اندازه­گیری عناصر با روش کالر­ی­متری انجام شد (Malakouti & Homaei, 1993) و با استفاده از محلول­های حاصل از عصاره­گیری، عناصر کلسیم و منیزیم با کیت­های موجود، در طول موج­های خاصو  با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر خوانده شدند. برای اندازه­گیری کلسیم، پس از قرائت با دستگاه اسپکتروفتومتر در مقابل بلانک معرف و در طول موج 570  نانومتر محاسبه شد. قسمتی از نمونه­ها در کوره الکتریکی در حرارت550 درجه سانتی­گراد قرار داده شدند سپس با اسید کلریدریک 2 نرمال هضم و عناصر اندازه­گیری شدند. غلظت آهن، روی، مس و منگنز با استفاده از روش خاکستر خشک و با دستگاه غلظت اتمی GBC  مدل 932 ساخت استرالیا تعیین شدند (Emami, 1996). در پایان فصل رشد برای محاسبه عملکرد دانه با حذف حاشیه­ها، بوته­های خطوط دو، سه، چهار و پنج در فضای عملکرد به­مساحت سه مترمربع، برداشت شدند، به­گونه­ای که ارقام نپتون، اکاپی و اکتان به­ترتیب 23، 25 و 26 خردادماه برداشت شدند. بوته­های برداشت­شده در هوای آزاد و در معرض آفتاب قرار گرفتند تا کاملاً خشک شوند. پس از خشک شدن و جداسازی دانه­ها از خورجین، وزن دانه‌ها در رطوبت 12 درصد با ترازوی دقیق اندازه‌گیری شد و عملکرد دانه بر حسب کیلوگرم در هکتار محاسبه شد. برای تجزیه واریانس از نرم­افزار SAS 9.1.3 استفاده شد و میانگین­ها با آزمون چند دامنه­ای دانکن مقایسه شدند.

نتایج و بحث

عملکرد دانه

اثر متقابل رژیم آبیاری و ارقام بر عملکرد دانه کلزا در سطح احتمال پنج درصد معنی­دار شد (جدول 1). در این آزمایش، ارقام­ کلزا به شرایط مختلف رطوبتی، واکنش­های متفاوتی داشتند. عملکرد دانه ارقام­ اکتان و نپتون در آبیاری نرمال، به­ترتیب 06/30 و 21/17 درصد از رقم شاهد با عملکرد 3677 کیلوگرم در هکتار بیشتر بود. در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی، عملکرد دانه رقم نپتون بالاتر بود و رقم نپتون و اکتان به­ترتیب 57/23 و 36/21 درصد نسبت به شاهد برتری داشتند. رقم نپتون در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی، به عملکرد پتانسیل نزدیک شد. در آبیاری کامل، عملکرد رقم اکاپی نسبت به رقم نپتون 45/22 درصد کمتر بود (جدول 2). Ghodrati (2013) بیان  داشته­است که ارقام و لاین­های مختلف کلزا، واکنش متفاوتی به تنش رطوبتی انتهای فصل نشان می­دهند و قطع آبیاری از ابتدای گل­دهی، باعث کاهش 25 درصدی عملکرد دانه نسبت به شاهد می­شود و آبیاری در شرایط نرمال، باعث برتری تمام ویژگی­های کمی و کیفی کلزا نسبت به حالت تنش رطوبتی می­شود. قطع آبیاری در مراحل گل­دهی و خورجین­دهی، اثر معنی­داری بر عملکرد دانه کلزا دارد و هر چه زمان قطع آبیاری در کلزا زودتر باشد، عملکرد دانه کمتر خواهد بود (Jabbari et al., 2014).

محتوای عناصر غذایی در اندام های هوایی و دانه

نیتروژن

اثرات متقابل رژیم آبیاری و باکتری ازتوباکتر کروکوکوم بر میزان نیتروژن دانه کلزا در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). مقایسه میانگین­ها نشان داد که بیشترین محتوای نیتروژن دانه به­میزان 25/4 درصد، از تیمار قطع آبیاری از 30 درصد خورجین­دهی و تلقیح با سویه 63 به­دست آمد که بدون اختلاف معنی­دار همراه با تیمار آبیاری کامل و تلقیح با سویه 70 که باعث تجمع 2/4 درصد نیتروژن در دانه کلزا شد، در یک گروه آماری قرار گرفتند.

جدول 1- تجزیه واریانس (MS) اثر مایه تلقیح ازتوباکتر بر عملکرد و محتوای عناصر غذایی ارقام کلزا (Brassica napus L.) در رژیم­های مختلف آبیاری.

Table 1. Analysis of variance of the effect of  Azotobacter inoculation on yield and nutrient content of rapeseed (Brassica napus L.) in different irrigation regimes.

*  و**: معنی­دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد                                                                                                                                                  *and**:  significant at 0.05 and 0.01 of prpbability level, respectively.

کمترین محتوای نیتروژن دانه کلزا در تیمارهای قطع آبیاری از 30 درصد ­گل­دهی و 30 درصد خورجین­دهی، بدون تلقیح ازتوباکتر،به­ترتیب به­میزان سه و 14/3 درصد مشاهد شد. این نتایج نشان­دهنده تثبیت نیتروژن توسط باکتری ازتوباکتر کروکوکوم به­عنوان یک پروکاریوت دارای آنزیم نیتروژناز است و وجود رطوبت نیز اثر افزایشی بر فعالیت تثبیت نیتروژن ازتوباکتر دارد. اثرات متقابل رژیم آبیاری، باکتری و ارقام بر میزان نیتروژن اندام هوایی و دانه کلزا در سطح احتمال پنج درصد معنی­دار شد، اما بر میزان نیتروژن دانه معنی­دار نشد (جدول 1). بر اساس مقایسه میانگین­ها، رقم اکتان در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی و سویه 63 با 27/6 درصد، بیشترین میزان نیتروژن اندام هوایی و ارقام­ اکاپی و نپتون در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی با 12/6 و 05/6 درصد و رقم اکاپی در آبیاری نرمال در تلقیح با ازتوباکترکروکوکوم سویه 70 با 02/6 درصد در گروه آماری بعدی قرار گرفتند. کمترین میزان جذب نیتروژن در اندام هوایی به­میزان 25/4 درصد، از تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی در رقم نپتون و بدون تلقیح با ازتوباکتر مشاهده ­شد که احتمالاً به­دلیل عدم تلقیح  ازتوباکتر و اثرات آن در جذب نیتروژن بود (جدول 3). گزارش شده­است تلقیح بامیه با ازتوباکتر، سبب افزایش جذب عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم شد (Shaheen et al., 2007). همچنین اثر ازتوباکتر بر مقدار جذب نیتروژن اندام هوایی کلزا معنی­دار است و سویه­های مختلف ازتوباکتر در جذب مقادیر نیتروژن متفاوت هستند (Sorouri et al., 2013).

فسفر

اثرات متقابل سه­گانه رژیم آبیاری، باکتری و ارقام بر محتوای فسفر اندام هوایی و دانه کلزا در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). مقایسه میانگین­ها نشان داد ­که اگرچه آبیاری نرمال بدون ازتوباکتر، باعث تجمع بیشترین میزان فسفر اندام هوایی در ارقام نپتون، اکاپی و اکتان به­ترتیب به­میزان 56/0، 53/0 و 51/0 درصد شد، اما با اثر ازتوباکتر بر افزایش میزان فسفر اندام هوایی در تیمار آبیاری نرمال در ارقام مختلف اختلاف معنی­داری نداشت و سویه­ 63 و 70 ازتوباکتر در ترکیب با ارقام کلزا در آبیاری نرمال، دارای میانگین­های بین 495/0 تا 507/0 درصد بودند و ازتوباکتر در جذب فسفر نقش داشت (جدول 3). در تیمار کمترین آبیاری، ارقام­ اکاپی، نپتون و اکتان، بدون تلقیح با ازتوباکتر به­ترتیب با 20/0، 21/0 و 23/0 درصد، کمترین میزان فسفر را در اندام هوایی داشتند. مقایسه میانگین­ها نشان داد که ارقام­ اکتان و نپتون در تلقیح با سویه 63 در آبیاری نرمال و رقم اکاپی در تلقیح با سویه 63 در تیمار آبیاری تا 30 درصد خورجین­دهی، ­به­ترتیب با محتوای 27/1، 21/1 و 15/1 درصد، بدون اختلاف معنی­دار، بیشترین میزان تجمع فسفر را در دانه داشتند و کمترین میزان تجمع فسفر نیز در دانه نپتون، اکتان و اکاپی بدون تلقیح با ازتوباکتر، به­ترتیب با 3/0، 32/0 و 4/0 درصد به­دست آمد (جدول 3). گزارش شده ­است که در بذور گندم تلقیح یافته با ازتوباکتر، جذب نیتروژن و فسفر همراه با ریزمغذی­هایی مانند آهن و روی، افزایش یافت و می­توان از این گونه­ها برای بهبود تغذیه گندم استفاده کرد (Arjun et al., 2015).

پتاسیم

اثرات متقابل رژیم آبیاری، باکتری و ارقام بر میزان پتاسیم اندام هوایی و دانه کلزا در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی و در تلقیح با سویه 63، ارقام اکتان، اکاپی و نپتون به­ترتیب با 57/4، 37/4 و 32/4 درص،د بیشترین میزان جذب پتاسیم را در بافت سبز داشتند و رقم اکتان با تجمع پتاسیم بیشتر، عملکرد دانه بالاتری نیز داشت. از طرفی سویه 70 در تیمار آبیاری کامل، بدون اختلاف معنی­دار با سویه 63، باعث تجمع 25/4 و 19/4 درصد پتاسیم در اندام هوایی ارقام اکاپی و نپتون شد (جدول 3). به­نظر می­رسد که فراهمی رطوبت همراه با تلقیح ازتوباکتر، باعث افزایش جذب پتاسیم شده­است.

جدول 2- مقایسه میانگین­های اثرات متقابل دوگانه رژیم آبیاری (I) و رقم (C) بر برخی صفات مختلف کلزا (Brassica napus L.).

Table 2, Means comparison of the two-way interaction of the irrigation regime (I) and cultivar (C) on some different traits of rapeseed (Brassica napus L.)

  قطع آبیاری در مرحله 30% گلدهی(I1)، قطع آبیاری در مرحله 30% خورجین دهی (I2)، آبیاری نرمال (I3). رقم نپتون (C1)، رقم اکتان (C2)، رقم اکاپی(C3). میانگین‌های دارای حروف مشترک در هر ستون، بیانگر عدم تفاوت معنی­دار در سطح پنجدرصد می­باشد.

Withholding irrigation from 30% flowering stage (I1) Withholding irrigation from 30% pod forming stage (I2), Normal irrigation. (I3). Neptun (C1), Octane (C2),Okapi (C3). Means with the same letters in the each column are not significantly different at 5% of probability level.

جدول 3- مقایسه میانگین­های اثرات متقابل سه­گانه رژیم آبیاری، باکتری ازتوباکتر و رقم بر عملکرد و محتوای عناصر غذایی کلزا (Brassica napus L.).

Table 3 . Means comparison of the three-way interaction effects of irrigation regime, cultivar and azotobacter inoculation on yield and nutrient content of rapeseed (Brassica napus L.).

قطع آبیاری در مرحله 30% گلدهی (I1)، قطع آبیاری در مرحله 30% خورجین دهی (I2)، آبیاری نرمال (I3). رقم نپتون (C1)، رقم اکتان (C2)، رقم اکاپی(C3). سویه 63 (B1)، سویه 70 (B2)، بدون تلقیح (B3). میانگین‌های دارای حروف مشترک در هر ستون،  اختلاف معنی‌داری با یکدیگر در سطح پنج درصد ندارند.

Withholding irrigation from 30% flowering stage (I1) Withholding irrigation from 30% pod forming stage (I2), Normal irrigation. (I3). Neptun (C1), Octane (C2), Okapi (C3). Azotobacter chroococcum 63 (B1), Azotobacter chroococcum 70 (B2), No Azotobacter (B3). Means with the same letter(s) in the same column are not significantly different at 5% of probability level.

کمترین تجمع پتاسیم در ارقام اکاپی، نپتون و اکتان در تلقیح با سویه 70 یا بدون تلقیح با ازتوباکتر به­ترتیب با 92/2، 95/2 و 3 درصد، در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی، به دست آمد. بین ارقام کلزا در تنش رطوبتی از نظر تجمع پتاسیم برگ اختلاف وجود دارد و رقم هایولا 42 در بین ارقام دیگر در شدت تنش رطوبتی بالا، با تجمع بیشتر پتاسیم در برگ، بیشترین عملکرد دانه را تولید نمود (Nasri et al., 2008). بنابراین افزایش در شدت تنش خشکی، منجر به افزایش در نیاز پتاسیمی برای حفظ فتوسنتز و محافظت کلروپلاست­ها از صدمه اکسیداتیو می­شود. از نظر میزان محتوای پتاسیم دانه، مقایسه میانگین­ها نشان داد که حداکثر تجمع پتاسیم دانه کلزا در همه ارقام­ در تلقیح با سویه 63، در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد توسعه خورجین­ها بدون اختلاف معنی­دار با هم به­دست آمد، به­طوری­که محتوای پتاسیم دانه ارقام­ نپتون، اکاپی و اکتان به­ترتیب 99/0، 98/0 و 93/0 درصد بود. ارقام کلزا در تیمار کمترین آبیاری در تلقیح با سویه­های ازتوباکتر بدون اختلاف معنی­دار باهم، بین 87/0 تا 83/0 درصد پتاسیم جذب نمودند (جدول 3). جذب پتاسیم بیشتر در فراهمی رطوبت ممکن است به­دلیل خاصیت محلول­سازی پتاسیم توسط ازتوباکتر باشد (Kumar et al., 2019).

اثرات متقابل رژیم آبیاری، باکتری و ارقام بر محتوای کلسیم اندام هوایی معنی­دار نبود، اما بر میزان کلسیم دانه کلزا در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). بر اساس مقایسه میانگین­ها، رقم اکاپی در تلقیح با سویه 70 و در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد گل­دهی با 32/0 درصد، ارقام­ نپتون، اکتان و اکاپی در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­د­هی و در تلقیح با سویه 63، به­ترتیب با 34/0، 33/0 و 35/0 درصد، بیشترین میزان جذب کلسیم را در دانه کلزا داشتند. کمترین میزان تجمع کلسیم در دانه کلزا در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد گل­دهی در ارقام­ اکتان و اکاپی بدون تلقیح با ازتوباکتر به­میزان 19/0 درصد به­دست آمد (جدول 3). تفاوت در ساختار برگی و ژنتیک می­تواند در اختلاف غلظت کلسیم برگ تأثیرگذار باشد (Fanaei et al., 2013). با سنتز و انتقال اسید آبسزیک ناشی از تنش به برگ، کانال­های کلسیمی در سلول­های محافظ روزنه فعال و روزنه­ها بسته می­شوند (Abdul-Majid et al, 2007). میزان نیاز به کلسیم در گیاهان، به سطوح و نوع کود استفاده شده، شرایط متفاوت فصلی، خاکی و اقلیمی و نوع محصول بستگی دارد (Abdul-Majid et al., 2007; Sardanz and Uelas, 2008; Fanaei et al., 2013.).

منیزیم

اثرات متقابل رژیم آبیاری، باکتری و ارقام بر میزان منیزیم اندام هوایی کلزا در سطح احتمال خطای پنج درصد و بر محتوای منیزیم دانه در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). رقم نپتون در تلقیح با سویه 63 و تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی با 17/1 درصد، با اختلاف معنی­داری بیشترین غلظت منیزیم را در اندام هوایی به­دست آورد و رقم اکتان نیز در تلقیح با سویه 70 و در تیمار آبیاری نرمال با 12/1 درصد کمترین میزان منیزیم را در اندام هوایی سبز داشت (جدول 3). بین منیزیم با کلسیم و پتاسیم برای جذب روی غشای ریشه رقابت وجود دارد (Khoshgoftarmanesh & Siadat, 2002). غلظت بالای منیزیم در خاک، با ایجاد کمبود کلسیم در گیاه، سبب کاهش تحمل گیاه به تنش خشکی می­شود. در گونه­های جنس براسیکا تحت تنش خشکی، منیزیم برگ افزایش می­یابد (Ma et al., 2004). مقایسه میانگین­ها نشان داد که واکنش گیاه کلزا در جذب منیزیم در دانه نسبت به رژیم آبیاری، از تنوع بالایی برخوردار است و به نوع رقم و تلقیح بستگی دارد. در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد گل­دهی و بدون تلقیح با ازتوباکتر، همه ارقام­ مورد آزمایش، کمترین میزان محتوای منیزیم را داشتند (جدول 3). اگر نسبت منیزیم به کلسیم بالا باشد، عاملی برای رقابت بهتر منیزیم بر سر مکان­های جذب در ریشه است (Fanaei et al., 2013).

منگنز

اثرات متقابل رژیم آبیاری، باکتری و ارقام بر میزان منگنز اندام هوایی کلزا در سطح احتمال پنج درصد و بر محتوای منگنز دانه در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). رقم اکاپی در تیمار با سویه 70 و در قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی، بیشترین غلظت منگنز در اندام هوایی به­میزان 75/83 میلی­گرم بر لیتر داشت و در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی، رقم نپتون بدون تلقیح با ازتوباکتر با 50/54 میلی­گرم بر لیتر، دارای کمترین میزان تجمع منگنز در بافت سبز اندام هوایی بود (جدول 3). بر اساس مقایسه میانگین­ها، رقم نپتون در تلقیح با سویه 63 در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد گل­دهی با 59 میلی­گرم بر لیتر، بالاترین میزان منگنز ذخیره شده در دانه را داشت. کمترین میزان تجمع منگنز در دانه کلزا نیز به تیمار بدون تلقیح و آبیاری کامل در رقم­ نپتون تعلق داشت که نشان دهنده موثر بودن عدم تلقیح در کاهش محتوای منگنز دانه ­است (جدول 3).

روی

اثرات متقابل رژیم آبیاری، باکتری ازتوباکتر و ارقام بر میزان روی اندام هوایی کلزا در سطح احتمال پنج درصد و بر محتوای روی دانه کلزا در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). بر اساس مقایسه میانگین­ها، رقم اکاپی در تیمارهای قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی و 30 درصد گل­دهی در تلقیح با سویه­های 63 و 70، بیشترین میزان روی (به­میزان 75/64، 5/61 و 25/56 میلی­گرم بر لیتر) را در اندام سبز هوایی داشت و رقم نپتون نیز در تیمار قطع آبیاری از مرحله خورجین­دهی در تلقیح با سویه 63 با میانگین 5/50 میلی­گرم بر لیتر، در جایگاه چهارم از نظر تجمع روی در اندام هوایی کلزا قرار گرفت و رتبه پنجم نیز به رقم اکاپی و ازتوباکتر سویه 70 تعلق گرفت (جدول 3). به­نظر می­رسد که تلقیح بذر کلزا با ازتوباکتر و قرار گرفتن در شرایط کمبود رطوبت، باعث تجمع بیشتر روی می­شود. گزارش شده­است که در گیاه، روند جذب روی و مس، مشابه پتاس است، اما تنش خشکی باعث کاهش جذب منگنز می­شو؛، منگنز و آهن از نظر جذب، رابطه عکس با یکدیگر دارند و افزایش جذب منگنز،  باعث کاهش جذب آهن می­شود (Martins et al., 2003). مقایسه میانگین­ها نشان داد که بیشترین میزان روی دانه در تلقیح با ازتوباکتر و قطع آبیاری به‌دست آمده است، به­گونه­ای که درارقام­ اکتان و اکاپی در تلقیح با ازتوباکتر سویه 63 و در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی به­طور مساوی و به­میزان 75/37 میلی­گرم بر لیتر به­دست آمد. کمترین تجمع روی دانه نیز در ارقام نپتون، اکتان و اکاپی در تیمار بدون ازتوباکتر و قطع­ آبیاری از مرحله 30 درصد گل­دهی به­ترتیب به­میزان­های 5/20، 22 و 22 میلی­گرم بر لیتر تولید شد (جدول 3). به‌نظر می‌رسد همچنان که Tandon  (2005) گزارش نمود، وجود عناصر ریزمغذی نظیر روی، به‌علت کارایی آن در تولید هورمون اکسین در کلزا، باعث افزایش شاخه بندی، تعداد خورجین در بوته، عملکرد دانه و درصد روغن شد.

مس

اثرات متقابل رژیم آبیاری و باکتری ازتوباکترکروکوکوم بر محتوای مس اندام هوایی کلزا در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). مقایسه میانگین­ها نشان داد که سویه 63 در تیمارهای قطع آبیاری از مراحل 30 درصد خورجین­دهی و 30 درصد گل­دهی، بیشترین تجمع مس را در اندام هوایی به­ترتیب به­میزان 36/7 و 95/6 میلی­گرم بر لیتر داشتند و کمترین میزان آن نیز از تیمار بدون تلقیح ازتوباکتر در قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی به­میزان 04/6 به­دست آمد. وجود رطوبت کافی حاصل از آبیاری کامل، در فعالیت ازتوباکتر در جذب مس در اندام هوایی کلزا محدودیت ایجاد کرد، به­گونه­ای که سویه­های 63 و 70 در آبیاری کامل، تنها 21/6 و 31/6 میلی­گرم بر لیتر مس در اندام هوایی تثبیت نمودند. اثرات متقابل زمان قطع آبیاری، ازتوباکتر و ارقام بر میزان مس اندام هوایی کلزا معنی­دار نبود، اما بر محتوای مس دانه کلزا در سطح احتمال یک درصد معنی­دار شد (جدول 1). مقایسه میانگین­ها نشان داد که بیشترین میزان مس دانه در رقم اکتان و در تلقیح با سویه 63 در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد خورجین­دهی به­میزان 27/4 میلی­گرم بر لیتر و رقم اکاپی در تیمار بدون تلقیح با ازتوباکتر و آبیاری نرمال به میزان 95/3 میلی­گرم بر لیتر به­دست آمد. و کمترین آن در تیمار قطع آبیاری از مرحله 30 درصد گل­دهی از رقم اکاپی و بدون تلقیح با ازتوباکتر به­میزان 92/2 میلی­گرم مشاهده شد (جدول 3).

نتیجه­گیری کلی

با توجه به نتایج، شرایط محیطی مراحل گل­دهی و خورجین­دهی در کلزا، بر میزان عملکرد دانه اثرگذارند و تنش­ رطوبتی در این مراحل رشدی، از نظر فیزیولوژیکی باعث کاهش قابل توجه در میزان جذب آب، عناصر غذایی می­شود و عملکرد دانه کلزا را کاهش می­دهد.. با توجه به پتانسیل ژنتیکی ارقام اکتان و نپتون، در هر دو شرایط قطع آبیاری و آبیاری کامل، عملکرد دانه بیشتری نسبت به شاهد تولید نمودند. این ارقام برای کاشت در شرایط تنش رطوبتی مناسب­ترند و در شرایط رطوبت کافی نیز ظرفیت تولید عملکرد بالاتری دارند. در آبیاری کامل، به­دلیل تأمین رطوبت کافی، میزان جذب و تجمع عناصر نیتروژن، فسفر، کلسیم، منگنز، روی و مس افزایش داشت و جذب نیتروژن در تیمارهای قطع آبیاری کاهش یافت. در تنش رطوبتی، تجمع پتاسیم در گیاه افزایش یافت، اما تأمین رطوبت همراه با ازتوباکتر، باعث افزایش جذب پتاسیم شد و با جذب پتاسیم بیشتر، عملکرد دانه نیز بیشتر شد. تلقیح بذرهای کلزا با ازتوباکتر، باعث افزایش عملکرد دانه شد، اما این افزایش معنی­دار نبود. در تلقیح کلزا با ازتوباکتر، به­دلیل خاصیت محلول­سازی ازتوباکتر، جذب نیتروژن، فسفر، پتاس، کلسیم، منیزیم، منگنز، روی و مس افزایش یافت و می­توان از ازتوباکتر برای بهبود تغذیه کلزا استفاده کرد.

REFERENCES

1. Abdul-Majid, S., Rehana, A. & Ghulam, M. (2007). Potassium-calcium inter relationship linked to drought tolerance in wheat. Pakistan Journal of Botany, 39 (1), 609-1621.
2. Arjun, J., Roshan, O. & Sushma, M. (2015). Role of Azotobacter in soil fertility and sustainability–a review. Advances in Plants & Agriculture Research, 2 (6), 250‒253.
3. Bahrani, A., Pourreza, J. & Hagh, M. (2010). Response of winter wheat to co-inoculation with Azotobacter and Arbescular Mycorrhizal Fungi (AMF) under different sources of nitrogen fertilizer. American-Eurasian. Journal of Agriculture and Environment Science, 8 (1), 95-103.
4. Benziger, M., Admids, M. & Ramon, D. (2004). Modification of corn to withstand drought and nitrogen stress (translated by Rajab Chogan). Publications of the Ministry of Jihad Agriculture, 95 pages.
5. Cakmak, I. & Kirkby, E. (2008). Role of magnesium in carbon partitioning and alleviating photo oxidative damage. Physiolgy Planta, 133, 692-704.
6. Deepak Bhardwaj, M., Ansari, R. K. & Narendra, T. (2014). Biofertilizers function as key player in sustainable agriculture by improving soil fertility. Nitrogen Fixation in Plants. Chapman and Hall, NewYork.
7. Emami, A. (1996). Plant decomposition methods. Technical Journal of Soil and Water Research Institute. Agricultural Research, Education and Extension Organization. 982 (1), 28–58. (In Persian)
8. Fanaei, H. R., Galavi, M., Kafi, M. & Shirani-rad, A. H. (2013). Interaction of water deficit stress and potassium application on potassium, calcium, magnesium concentration and oil of two species of canola (Brassica napus) and mustard (Brassica juncea). Journal of Water and Soil Knowledge, 23 (3), 261-275. (In Persian)
9. Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, N., Fujita, D. & Basra, S. (2008). Plant drought stress: Effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development, 10, 1051-1059.
10. Ghobadi, M. (2006). Effect of drought stress and growth end heat on morphological characteristics and yield of rapeseed spring cultivars. PhD Thesis, Agronomy (Crop Physiology), Ramin Khuzestan Agricultural Educational and Research Complex. (In Persian)
11. Ghodrati, G. (2012). Effect of drought stress on grain yield and quantitative characteristics of promising canola spring genotypes. Journal of Crop Physiology, Islamic Azad University, Ahvaz Branch, 5 (18), 82-67. (In Persian)
12. Hanson, W. C. (1950). The photometric determination of phosphorus in fertilizers using the phosphor vanadomolybdate complex. Journal of Science in Food and Agriculture, 1, 172-173.
13. Jabbari, H, Akbari, G. A., Khosh Kholgh Sima, N. A., AllahdaddI, I., Shirani Rad, A.,Tabatabaei, S. A. (2014). Comparison of the antioxidant enzymes and proline roles in drought tolerance of rapeseed (Brassica napus). Oilseed Crop Production Issue, 1(1), 15-31. (In Persian)
14. Khoshgoftarmanesh, A. H. & Siadat, H. (2002). Mineral nutrition of vegetables and garden products in saline conditions. Publishing Center and Agricultural Education Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj. Pp: 1 -86.
15. Kumar, , Patel, S., Meena, S. & Ramteke, P. (2019). Plant growth-promoting rhizobacteria: Strategies to improve abiotic stresses under sustainable agriculture.Journal of Plant Nutrition, 42 (11), 80-90.
16. Khosravi, H. (2009). Obtaining technical knowledge of Azotobacter biofertilizer production for wheat fields. Final Research Project Report. Soil and Water Research Institute. Journal,. 1450. P. 24. (In Persian)
17. Khosravi, H. (2019). Reaction of maize to inoculation with Azotobacter under drought stress conditions. Journal of Water Research in Agriculture, 33 (1), 29-39. (In Persian)
18. Ma, Q. F., Turner, D. W., Levy, D. & Cowling, W. A. (2004). Solute accumulation and osmotic adjustment in leaves of Brassica oilseeds in response to soil water deficit. Australian Journal of Agricultural Research, 55, 939-945.
19. Malakouti, M. J. & Homaei, M. (1993). Soil fertility in dry areas, problems and solutions. 1^th edition, Tarbiat Modarres University Press, P.
20. Martins, A. L. C., Batagha, O. C., Camargo, O. A. & Contarella, (2003). Corn yield and uptake of Cu, Fe, Mn and Zn from sewage sludge-amend soil with and without liming. Revista –Basilica- Deciencia, 27, 563-574.
21. Nasri, M., Zahedi, H. & Tohidi Moghadam, H. R. (2008). Investigation of water stress on macro elements in Rapeseed Genotypes Leaf (Brassica napus). American Journal Agricultural Biological Science, 3, 669-672.
22. Omena, B., Oluwaseyi, S., Olanrewaju, O. & Oluranti, B. (2019). Plant growth promoting rhizobacterial mitigation of drought stress in crop plants: Implications for sustainable agriculture. Agronomy, 9(11), 712-721.
23. Sardanz, J. & Uelas J. P. (2008). Drought changes nutrient sources, content and stoichiometry in the bryophyte Hypnum cupressiforme Growing in a Mediterranean forest. Journal Biological, 30:59–65.
24. Seyed Ahmadi, A., Bakhshandeh, A. M. & Qarineh, M. H. (2015). Evaluation of physiological characteristics of grain yield in extreme stress conditions under climatic conditions. Iranian Journal of Crop Research, 71 (13), 1-80. (In Persian)
25. Seyed Sharifi, R., Zad Zare, Z., Barmaki, M. & Abdi, A. (2016) Evaluation of nitrogen fertilizer application and seed inoculation with azotobacter Azospirillium on yield, speed and filling period of maize single cross. Iranian Seed Science and Research, 3 (1), 1-15. (In Persian)
26. Shaheen, A. M., Rizk, F. A., Omiama, B., Sawan, M. & Ghoname, A. (2007). The integrated use of bio-inoculants and chemical nitrogen fertilizer on growth,yield and nutritive value of two Okra (Abelmoschus esculentus) cultivars. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 1(3), 307-312.
27. Sinaki, J., Majidi, H. M. E., Shirani, R. A. H., Noormohamma, G. H. & Zarei, G. H. (2007). The effects of water deficit during growth stages of canola. American Eurasian Journal Agricultural Biological Science, 2, 417- 422.
28. Sorouri, M., Ehteshami, S., Rabii, M. & Khavazi, K. (2013). Influence of cooperative strains of Azotobacter chroccocum on yield, yield components and quality traits of canola in Rasht. Agricultural crops. 15 (1), 149-162. (In Persian)
29. Tandon, H. S. (2005). Micronutrients in soil, crops, and fertilizers. Fertilizer Development and Consultation Organization, New Delhi, India. P. 138.
30. Umar, S. (2016). Alleviation adverse effects of water stress on yield of sorghum, mustard and groundnut by potassium application. Pakistan Journal of Botany, 38 (12), 1373-1380.