Document Type : Research Paper
Authors
1 Department of Agriculture, University of Gonabad
2 Department of Agriculture, University of Gonabad, Iran
3 Department of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه
در محیط های طبیعی و شرایط زراعی، گیاهان بارها در معرض تنشهای محیطی قرار میگیرند و یکی از مهمترین مشکلات بخش کشاورزی در مناطق خشک و نیمهخشک، تنش خشکی است (Kafi et al., 2009). افزایش بیش از حد تنش ناشی از کمبود آب، متابولیسم گیاه را تغییر میدهد و با بر هم زدن تعادل هورمونی، منجر به افزایش تولید و تجمع انواع گونههای فعال اکسیژن در گیاه میشود (Shi et al., 2007). سازش گیاهان به تنش خشکی، نتیجه تغییر بسیاری از مکانیزمهای مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی است که منجر به تغییراتی در سرعت رشد گیاه، هدایت روزنهای، سرعت فرآیند فتوسنتز و فعالیتهای آنزیمی میشود (Khalafallah & Abo Ghalia, 2008). در شرایط تنش خشکی، کاهش آماس سلولی، اولین فرایند زیستی است که رخ میدهد و فعالیتهای وابسته به آن از جمله توسعه برگ و طویل شدن ریشه، بهشدت تحت تأثیر منفی کمبود آب قرار میگیرند. رشد و توسعه سلول، فرایندی وابسته به تورژسانس (فشار آماس) و بسیار حساس به کمبود آب میباشد؛ در نتیجه، کاهش حجم سلول ناشی از فشار آماس، پاسخ اولیه گیاه به کمبود آب میباشد (Del Amor & Del Amor, 2007). شهرستان گناباد در منطقه اقلیم خشک و بیابانی حاشیه کویر قرار دارد و دمای آن در بعضی از روزهای سال به 50 درجه سانتیگراد میرسد و به علت خشکسالیهای پی در پی، با محدودیتهای شدید منابع آبی روبرو است (Behniafar et al., 2010)؛ بنابراین یافتن راهکارهای بومسازگاری که کارآیی مصرف آب در گیاهان مختلف را بهبود بخشد، ضروری بهنظر میرسد. از آنجا که در گذشته، استفاده از کودهای شیمیایی جهت بهبود خصوصیات رشدی گیاهان، پیامدهای نامطلوب و سوء زیستمحیطی از جمله آلودگی آب، خاک و ایجاد مشکلات عمده برای موجودات زنده و سلامت انسانها بر جای گذاشته است، در سالهای اخیر، استفاده از کودهای طبیعی فاقد اثرات مخرب زیستمحیطی جهت بهبود کمیت و کیفیت محصولات زراعی و باغی و بهعنوان یک راهکار مؤثر در افزایش عملکرد محصولات، رواج یافته است.
از جمله کودهای طبیعی، انواع اسیدهای آلی میباشند. اسیدهای آلی از طریق بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک و به دلیل داشتن ترکیبات هورمونی، بر کیفیت محصولات کشاورزی و افزایش عملکرد، تأثیر بهسزایی دارند. اسید هیومیک یکی از انواع اسیدهای آلی است که منجر به افزایش تحمل گیاه به تنشهای محیطی (تنش خشکی) میشود و از طریق ایجاد پیوند با مولکولهای آب، مانع تبخیر آب از بستر کشت شودمیشود و همچنین از طریق افزایش جذب عناصر غذایی (نیتروژن، کلسیم، فسفر، منگنز، روی، آهن و مس)، سبب افزایش رشد اندامهای هوایی و بهبود عملکرد محصولات زراعی و باغی میشود (Harper et al., 2000). نتایج حاصل از تحقیقات پژوهشگران در خصوص تأثیر اسید هیومیک بر خصوصیات رشدی گیاهان حاکی از آن است که کاربرد آن بهصورت برگی و خاکی در اکثر گیاهان، تأثیر مثبت بر کمیت و کیفیت محصولات دارد و موجب افزایش عملکرد شده است که از این طریق، آستانه تحمل گیاهان به تنشهای محیطی را افزایش میدهد (Yildirim et al., 2007; Karakurt et al., 2009; El-Nemr et al., 2012). محلولپاشی 200 میلیگرم اسید هیومیک در لیتر در باقلا (Vicia faba L.)، عملکرد دانه را به میزان قابلتوجهی نسبت به تیمار شاهد افزایش داد (Roudgarnezhad et al., 2018). تعداد غلاف در بوته، عملکرد دانه و پروتئین نخود (Cicer arietinum L.) در اثر کاربرد پنج کیلوگرم اسید هیومیک در هکتار و نانو کود آهن و روی، بهترتیب 69/78، 54/65 و 5/84 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت (Veisi et al., 2018).
یکی دیگر از سازوکارهای مقابله با تنش خشکی، استفاده از ترکیب فنلی اسید سالیسیلیک میباشد. این ترکیب فنلی، جزو تنظیمکنندههای رشد گیاه محسوب میشود و در تعدیل برخی فرآیندهای فیزیولوژیکی نظیر فتوسنتز، هدایت روزنهای، تعرق و جذب و انتقال عناصر نقش محوری دارد. همچنین در پاسخ به تنشهای غیر زنده (محیطی) بهعنوان پیام مولکولی نقش مهمی را ایفا میکند و از این طریق، منجر به افزایش مقاومت گیاه در برابر تنش خشکی میشود و اثرات مثبت آن بر جوانهزنی، رشد و عملکرد و اجزای عملکرد گیاهان مختلف گزارش شده است (Senaranta et al., 2000: Ghai et al., 2002). نتایج مطالعه انجام شده روی گیاه سیر (Allium sativum) نشان داد که کاربرد اسید سالیسیلیک در شرایط تنش خشکی، سبب افزایش معنیدار سطح برگ و وزن خشک اندامهای هوایی و کلروفیل شد
(Arvin et al., 2011). محلولپاشی دو غلظت نیم و یک میلیمولار اسید سالیسیلیک در لوبیا قرمز (Phaseolus vulgaris L.) باعث بهبود شاخصهای درصد نسبی آب، میزان کلروفیل نسبی و کلروفیل فلورسانس برگ در شرایط تنش شوری در مقایسه با گیاهان شاهد شد (Khoshbakt et al., 2012). محلولپاشی اسید سالیسیلیک با غلظت 7/0 میلیمولار در گیاه نخود، منجر به افزایش معنیدار وزن صد غلاف و صد دانه، مقدار پروتئین محلول کل و عملکرد بوته نسبت به شاهد شد (Madah et al., 2006).
سورگوم به لحاظ میزان تولید و اهمیت غذایی، پنجمین غله جهان است و غالباً از آن برای خوراک دام استفاده میشود و حدود 30 تا 35 درصد از محصول آن برای تولید اتانول مورد استفاده قرار میگیرد (Liu et al., 2013). سطح زیر کشت انواع سورگوم در ایران، حدود 40 هزار هکتار گزارش شده است
(Azari Nasrabad et al., 2016).
از آنجا که یکی از مهمترین مسائل و مشکلات بخش کشاورزی در ایران تنش خشکی میباشد بهنظر میرسد که کاربرد نهادههای اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بتواند تا حدودی اثر منفی تنش کمبود آب را در گیاه سورگوم کاهش دهد و باعث بهبود عملکرد آن شود. بنابراین این پژوهش با هدف شناخت و بررسی اثر محلولپاشی اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بر برخی خصوصیات کمی گیاه سورگوم تحت تنش خشکی در شرایط گناباد در استان خراسان رضوی انجام شد.
مواد و روشها
این پژوهش در سال زراعی 96-1395 در مزرعه تحقیقاتی مجتمع آموزش عالی گناباد با عرض جغرافیایی 34 درجه و 20 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 58 درجه و 45 دقیقه شرقی و ارتفاع 1060 متر از سطح دریا، متوسط بارندگی سالیانه 142 میلیمتر و متوسط حرارت سالیانه 2/17 درجه سانتیگراد[1] بهصورت کرتهای دو بار خردشده و در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. سه سطح آبیاری شامل آبیاری کامل، قطع آبیاری از مرحلهی گلدهی تا انتهای فصل رشد و قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه تا انتهای فصل رشد در کرتهای اصلی، محلولپاشی اسید هیومیک در دو سطح صفر و مقدار شش لیتر در هکتار در کرتهای فرعی و محلولپاشی اسید سالیسیلیک در دو سطح صفر و یک میلیمولار در کرتهای فرعی فرعی قرار گرفتند. ابعاد کرتهای اصلی 16 در سه متر، ابعاد کرتهای فرعی هشت در سه متر و ابعاد کرتهای فرعی فرعی چهار در سه متر در نظر گرفته شد.
قبل از شروع آزمایشات مزرعهای و بهمنظور تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، نمونهبرداری از عمق صفر تا 30 سانتیمتری خاک انجام گرفت (جدول 1). بهمنظور حفظ پایداری خاک و برای آمادهسازی زمین، تنها عملیات دیسکزنی با تأکید بر خاکورزی حداقل در نظر گرفته شد و کلیه مراحل بعدی توسط کارگر و با بیل دستی انجام شد. برای سهولت در اعمال تیمارهای قطع آبیاری، بین بلوکها یک متر فاصله و برای هر بلوک آزمایشی، یک لوله آبیاری و پساب جداگانه در نظر گرفته شد.
بذرهای سورگوم با منشا توده گناباد، اواسط اردیبهشتماه 1396 در ردیفهایی به فاصله 40 سانتیمتر و با فاصله روی ردیف هشت سانتی متر از یکدیگر کشت شدند. اولین آبیاری بلافاصله پس از کاشت و آبیاریهای بعدی تا قبل از اعمال تیمارهای آبیاری به فاصله هر هفت روز یکبار به روش نشتی انجام شد. قطع آبیاری از مرحله گلدهی در تاریخ 23 مردادماه و قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه در تاریخ 14 شهریورماه اعمال شد و تا انتهای فصل رشد ادامه یافت. کاربرد اسید هیومیک (بهصورت محلولپاشی و به میزان شش لیتر در هکتار) و اسید سالیسیلیک (بهصورت محلولپاشی و به میزان یک میلیمولار) در دو نوبت در مراحل شش تا هفت برگی و قبل از گلدهی انجام شد. محلولپاشی به هنگام غروب آفتاب و توسط پمپ دستی (با حجم پاشش یک لیتر در دقیقه) بهصورت یکنواخت در سطح کرتهای موردنظر انجام صورت گرفت. اسید هیومیک مورد استفاده، منشأ صد در صد طبیعی داشت و فرمولاسیون آن به شکل پودر قابل حل در آب و استخراج شده از معادن کشور آلمان بود (جدول 1).
جدول 1- خصوصیات خاک، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک مورد استفاده.
Table 1- Characteristics of used soil, humic acid and salicylic acid.
Salicylic acid |
|
Humic acid |
|
Physicochemical characteristics of soil |
|||
C7H6O3 |
Chemical formula |
|
WGS 85% |
Trade name |
|
Silty loam |
Soil texture |
138 |
Molar mass |
|
85 |
Humic acid (%) |
|
0.076 |
Total nitrogen (%) |
1.4 |
Density |
|
12 |
Potassium oxide (%) |
|
11.9 |
Available phosphorus (ppm) |
158 |
Melting temperature |
|
1 |
Fe (%) |
|
472 |
Available potassium (ppm) |
200 |
Boiling temperature |
|
0.8 |
Organic nitrogen (%) |
|
2.3 |
Electrical conductivity (dS.m-1) |
2.4 |
Solubility in water |
|
9-10 |
pH |
|
0.58 |
Soil organic carbon (%) |
2.1 |
pH |
|
|
|
|
7.26 |
pH |
نام آیوپاک[2] اسید سالیسیلیک، 2- هیدروکسی بنزوئیک اسید است که مشخصات آن در جدول 1 آورده شده است. برای رسیدن به تراکم مناسب (30 بوته در مترمربع)، عملیات تنک پس از رسیدن گیاه به مرحله چهار برگیانجام گرفت . بهمنظور کنترل علفهایهرز، سه نوبت وجین دستی (بهترتیب 15، 30 و 45 روز پس از کاشت) انجام شد. برای آمادهسازی زمین و در طول دوره رشد، هیچگونه علفکش، آفتکش و قارچکش شیمیایی استفاده نشد. در اواخر فصل رشد و با آغاز مرحله رسیدگی دانهها و خشک شدن اندام هوایی گیاه، یکدهم مترمربع از هر کرت بهطور تصادفی انتخاب و صفاتی نظیر ارتفاع بوته، تعداد پنجه در بوته، وزن خشک اندام هوایی، تعداد دانه در بوته و وزن هزار دانه اندازهگیری شدند. برای اندازهگیری ارتفاع بوته، از خطکش استفاده شد و برای تعیین وزن خشک اندام هوایی، بوتهها به مدت 48 ساعت در آون در دمای 72 درجه سانتیگراد قرار گرفتند و سپس وزن آنها با استفاده از ترازوی دیجیتالی با دقت یکصدم گرم برآورد شد و وزن هزار دانه نیز با استفاده از ترازوی دیجیتالی با دقت یکهزارم گرم تعیین شد. جهت تعیین عملکرد دانه، عملکرد زیستی و شاخص برداشت، پس از حذف اثر حاشیهای، بوتههای باقیمانده سطح کرتهای آزمایشی برداشت شدند و وزن خشک کل و دانه آنها تعیین شد. شاخص برداشت از نسبت عملکرد دانه به عملکرد زیستی ضرب در 100 بهدست آمد.
برای تجزیه واریانس و تحلیل آماری دادههای آزمایش، از نرمافزار SAS Ver. 9.1 و Excel Ver. 14 استفاده شد. مقایسه میانگینها در سطح احتمال پنج درصد و توسط آزمون چنددامنهای دانکن آنجام شد.
نتایج و بحث
ارتفاع بوته
نتایج تجزیه واریانس (جدول 2) نشان داد که اثرات ساده سطوح مختلف آبیاری و محلولپاشی اسید هیومیک و پاشی اسید سالیسیلیک و اثرات متقابل دوگانه آبیاری و اسید هیومیک و اثرات سهگانه آبیاری، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بر ارتفاع بوته معنیدار بود.
جدول 2- تجزیه واریانس برخی خصوصیات کمی سورگوم تحت تأثیر محلولپاشی اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک در شرایط تنش خشکی
Table 2. Analysis of variance of some sorghum quantitative characteristics affected by humic acid and salicylic acid spraying under drought stress condition
Source of variance |
df |
Plant height |
Tiller number per plant |
Seed number per panicle |
1000 seed weight |
Seed yield |
Biological yield |
Harvest Index |
Block |
2 |
328** |
0.01** |
2873ns |
4.75** |
17.69ns |
1264128ns |
15* |
Irrigation levels |
2 |
20681** |
1.12** |
960225** |
1024** |
4412962** |
183248523** |
157** |
Main error |
4 |
18 |
0.002 |
497 |
0.24 |
9894 |
590748 |
17 |
Humic acid |
1 |
6418** |
0.36** |
346332** |
321** |
287924** |
94853084** |
78** |
Irrigation levels×Humic acid |
2 |
36** |
0.03** |
7357* |
53** |
56146* |
522564ns |
44** |
Sub error |
6 |
5 |
0.0007 |
1373 |
0.98 |
10693 |
1476587 |
14 |
Salicylic acid |
1 |
1671** |
0.10** |
95378** |
91** |
1338263** |
43835630** |
16* |
Irrigation levels×Salicylic acid |
2 |
3.05ns |
0.006** |
2635ns |
15** |
3909ns |
247066ns |
7.30ns |
Humic acid×Salicylic acid |
1 |
2.72ns |
0.007** |
1892ns |
1.30ns |
33550ns |
6967110** |
2.58ns |
Irrigation levels×Humic acid×Salicylic acid |
2 |
64.83** |
0.002** |
6591* |
1.99* |
92603** |
727851ns |
34** |
Total error |
12 |
4.10 |
0.0003 |
1520 |
0.49 |
9687 |
401319 |
3.24 |
CV (%) |
- |
1.42 |
1.41 |
2.77 |
3.34 |
5.77 |
7.57 |
8.17 |
*، ** و ns: بهترتیب معنیدار در سطح احتمال پنج و یک درصد و عدمتفاوت معنیدار.
*, ** and ns: Significant at 5% and 1% of probability levels and non-significant, respectively.
نتایج مقایسه میانگین اثرات متقابل سهگانه نشان داد که بیشترین ارتفاع بوته (207 سانتیمتر) به سطح آبیاری کامل در شرایط کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک تعلق و کمترین ارتفاع بوته (77 سانتیمتر) در تیمار قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه و در شرایط عدم کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک مشاهده شد (جدول 3). با توجه به محدود بودن رشد گیاه سورگوم، انتظار میرفت که ارتفاع بوته در شرایط قطع آبیاری از مرحله گلدهی و پر شدن دانه، تفاوت معنیداری نداشته باشد، ولی بهنظر میرسد که کاهش ارتفاع بوته با قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه، حاکی از گرمای بیش از حد هوا و کمبود آب در شرایط تنش خشکی باشد، زیرا در این شرایط، کاهش آماس سلول شدت یافته و بهتبع آن رشد و تقسیم سلولها نیز کاهش مییابد و در نتیجه کاهش کمیت و کیفیت اجزای رشد رویشی را در گیاه موجب میشود (Rahimizadeh et al., 2010). از طرف دیگر، کاهش اندازه اندامهای رویشی به دلیل محدود شدن رشد و تقسیم سلولها در شرایط تنش خشکی، منجر به کاهش تولید و انتقال مواد فتوسنتزی به سمت اندامهای زایشی در شرایط تنش کمآبی میشود و کاهش عملکرد گیاه را در پی دارد؛ بنابراین اولین تأثیر محسوس تنش خشکی با کاهش ارتفاع گیاه مشخص میشود (Dursun et al., 2002). رشد اندامهای رویشی و زایشی بهشدت تحت تأثیر آب و عناصر غذایی میباشد (Dursun et al., 2002)؛ بنابراین، اسید هیومیک احتمالاً با کلات کردن عناصر ضروری در خاک، منجر به افزایش جذب توسط گیاه شده و احتمالاً با تعدیل و اصلاح دانهبندی خاک از طریق نقش پلیمرهای اسید هیومیک در جذب ذرات معدنی خاک به یکدیگر و تشکیل گرانول درشت، ساختار مناسب و فضای بیشتری برای نفوذ هوا و آب فراهم شده و از این طریق، آثار تنش خشکی کاهش یافته است (Bronick & lal, 2005; Sebastiano et al., 2005; Salehi et al., 2010; ). همچنین بهبود رشد گیاه در شرایط کاربرد اسید سالیسیلیک را میتوان به افزایش تقسیم سلولی در مریستم راسی گیاهچه نسبت داد. در راستای نتایج پژوهش حاضر، Saburi et al. (2017) اذعان داشتند که کاربرد اسید هیومیک با غلظت 300 میلیگرم در لیتر و در شرایط آبیاری صد درصد ظرفیت زراعی، منجر به افزایش ارتفاع بوته در گیاه دارویی مرزه (Satureja hortensis L.) شد. در پژوهشی دیگر مشخص شد که استفاده از اسید هیومیک، منجر به افزایش صفات رویشی و عملکرد گوجهفرنگی (Lycopersicon esculentum Mill.) شد (Veronica et al., 2010). بررسی اثر اسید سالیسیلیک بر صفات مورفولوژیک گیاه ذرت (Zea mays L.) نشان داد که کاربرد آن، منجر به افزایش ارتفاع گیاه شد (Hussein et al., 2007). همچنین Baiat et al. (2012) گزارش کردند که ارتفاع گیاه نخود، تحتتأثیر کاربرد دو میلی مولار اسید سالیسیلیک در شرایط تنش شوری افزایش یافت.
جدول 3- مقایسه میانگین برخی خصوصیات کمی سورگوم تحت تأثیر اثرات متقابل سطوح مختلف آبیاری و محلولپاشی اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک
Table 3. Mean comparisons of interaction effect of different levels of irrigation and humic acid and salicylic acid spraying on some quantitative characteristics of sorghum.
|
|
Plant height (cm) |
Tiller number per plant |
Seed number per panicle |
1000 seed weight (g) |
Seed yield (kg.ha-1) |
Harvest Index |
|
|
Full irrigation |
|
||||
Humic acid |
Salicylic acid |
207.16a |
1.88a |
1854.00a |
40.20a |
2838.67a |
18.04d |
Non-Salicylic acid |
190.30b |
1.73b |
1722.67b |
33.18b |
2528.33b |
20.7bcd |
|
Non-Humic acid |
Salicylic acid |
175.26c |
1.59c |
1654.67c |
28.11c |
2266.67c |
20.2bcd |
Non-Salicylic acid |
163.90d |
1.46d |
1526.33d |
23.57d |
1742.33d |
16.769d |
|
|
|
Cut irrigation in flowering stage |
|
||||
Humic acid |
Salicylic acid |
158.03d |
1.52d |
1607.67c |
21.39e |
2250.00c |
19.9bcd |
Non-salicylic acid |
144.10e |
1.33e |
1433.33e |
19.38f |
1613.33de |
19.26ed |
|
Non-Humic acid |
Salicylic acid |
133.83f |
1.21f |
1296.33f |
17.60g |
1402.33fg |
19.56cd |
Non-Salicylic acid |
122.83g |
1.15fg |
1255.00fg |
16.16g |
1252.67hg |
25.48ab |
|
|
|
Cut irrigation in Seed filling stage |
|
||||
Humic acid |
Salicylic acid |
119.53gh |
1.13hg |
1220.00hg |
15.90g |
1541.33fg |
20.7bcd |
Non-Salicylic acid |
111.10h |
1.06hi |
1173.33h |
14.22h |
1148.33hi |
24.43abc |
|
Non-Humic acid |
Salicylic acid |
97.16i |
1.04i |
1098.67i |
12.70h |
1081.00i |
29.41a |
Non-Salicylic acid |
77.00j |
0.99i |
1003.00j |
10.26i |
781.33j |
29.47a |
* در هر ستون، میانگینهای دارای حداقل یک حرف مشترک، در سطح احتمال پنج درصد، با یکدیگر تفاوت معنیداری ندارند.
* In each column, means followed by the same letters are not significantly different at 5% probability level.
تعداد پنجه در بوته
تعداد پنجه در بوته، تحتتأثیر معنیدار کلیه اثرات ساده و متقابل دوگانه و سهگانه عوامل قرار گرفت (جدول 2). بررسی اثر تنش مقطعی و محلولپاشی اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک نشان داد که کاربرد این دو اسید در سطح قطع آبیاری از مرحله گلدهی و پر شدن دانه، اثر مثبتی بر تعداد پنجه در بوته گذاشت (جدول 3). بهطورکلی، نتایج گویای این است که کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک منجر به افزایش تعداد پنجه در بوته گیاه سورگوم شد. بهنظر میرسد که گیاه در شرایط تنش خشکی در تلاش است تا از طریق حفظ آب از مرحله گلدهی، رشد رویشی خود را کاهش دهد؛ بنابراین این امر باعث کاهش تعداد پنجه در بوته شد. تعداد غلاف در بوته، عملکرد دانه و پروتئین نخود در اثر کاربرد پنج کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و نانو کود آهن و روی، بهترتیب 69/78، 54/65 و 5/84 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت (Veisi et al., 2018). کاربرد 450 میکرومولار اسید سالیسیلیک، باعث افزایش عملکرد، شاخص برداشت، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف و وزن صد دانه لوبیا چشمبلبلی نسبت به تیمار شاهد شد (Azhdar Afshari et al., 2016).
تعداد دانه در خوشه
اثرات ساده عوامل مورد بررسی و اثرات متقابل دوگانه سطوح مختلف آبیاری و محلولپاشی اسید هیومیک و اثرات متقابل سهگانه آبیاری، محلولپاشی اسید هیومیک و محلولپاشی اسید سالیسیلیک، تعداد دانه در خوشه را بهطور معنیداری تحتتأثیر قرار داد (جدول 2). بررسی نتایج اثرات سهگانه حاکی از آن بود که محلولپاشی با مواد طبیعی، منجر به افزایش تعداد دانه در خوشه شد و بهخصوص در سطح آبیاری کامل، محلولپاشی اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، بیشترین تعداد دانه در خوشه را تولید کرد. کمترین تعداد دانه در خوشه نیز در تیمار قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه و عدم کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک با متوسط 1003 دانه در خوشه مشاهده شد که البته در همین سطح آبیاری، کاربرد همزمان اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، افزایش نه درصدی تعداد دانه در خوشه را در پی داشت (جدول 3). بهنظر میرسد که تنش خشکی، احتمالاً از طریق کاهش فشار آماس، رشد و تقسیم سلولی، منجر به کاهش رشد رویشی از جمله سطح برگ در گیاه شده و از آنجا که برگها بخش اصلی فتوسنتز کننده هستند، بهنظر میرسد در این شرایط، مواد فتوسنتزی کمی تولید شده است و بهتبع آن، رشد بخشهای مختلف گیاه مختل شده است. در این آزمایش، دلیل اصلی کاهش تعداد دانه در خوشه را میتوان به کاهش مواد فتوسنتزی تولید شده در شرایط تنش کمآبی نسبت داد. از این رو، استفاده از مواد طبیعی از جمله تیمار اسید سالیسیلیک و اسید هیومیک در شرایط تنش کمبود آب، احتمالاً از طریق تأثیرگذاری بر فتوسنتز و شاخصهای رشد گیاهی، منجر به بهبود عملکرد و اجزای عملکرد در گیاه شده است (Bideshki et al., 2010). در پژوهشی گزارش شد که کاربرد 200 میلیگرم در لیتر اسید هیومیک، موجب افزایش تعداد گل و دانه در بوته گیاه همیشهبهار (Calendula officinalis L.) شد (Mohammadipour et al., 2012). همسو با نتایج این پژوهش، Sarir et al. (2005) گزارش کردند که کاربرد (200 تا300 گرم در هکتار) اسید هیومیک، منجر به افزایش 20 و 25 درصدی عملکرد دانه و عملکرد ماده خشک در ذرت نسبت به تیمار شاهد شد. در پژوهشی دیگر و پس از بررسی اثر کاربرد اسید هیومیک بر تعداد بذر در ردیف و طول بلال ذرت گزارش شد که استفاده از این کود، منجر به بهبود خصوصیات گفته شده شد (Ghorbani et al., 2009). سایر بررسیها، اثر مثبت تیمار اسید سالیسیلیک بر افزایش تحمل تنش خشکی در گیاهانی مانند لوبیا و ماش (Vigna radiata L.) در شرایط تنش خشکی گزارش شد (Senaranta et al., 2000; Nezhad et al., 2014). نتایج حاصل از Rezai et al. (2014) نشان داد که کاربرد اسید سالیسیلیک در شرایط تنش خشکی بر گیاه دارویی سیاهدانه (Nigella sativa L.) منجر به بهبود عملکرد و اجزای عملکرد در آن شد که با یافتههای این پژوهش مطابقت دارد.
وزن هزار دانه
همانطور که در جدول 2 مشاهده میشود، اثرات متقابل سطوح مختلف آبیاری با محلولپاشی هر یک از نهادههای اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک و همچنین اثرات متقابل سهگانه عوامل بر وزن هزار دانه معنیدار بود. با بررسی اثر سطوح مختلف آبیاری و محلولپاشی با مواد طبیعی بر وزن هزار دانه مشخص شد که کاربرد همزمان اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، علاوه بر افزایش وزن هزار دانه در سطح آبیاری کامل، منجر به کاهش اثرات تنش خشکی شد، بهطوریکه وزن هزار دانه در شرایط استفاده همزمان از این دو کود، در هر یک از شرایط تنش مقطعی در مراحل گلدهی و پر شدن دانه، بهترتیب 24 و 35 درصد بیشتر از تیمار شاهد بود (جدول 3). کمترین وزن هزار دانه (26/10 گرم) در تیمار قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه و عدم کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بهدست آمد (جدول 3)؛ این مسئله گویای آن است که حساسترین مرحله رشدی گیاه سورگوم به تنش خشکی، مرحله پر شدن دانه بود که کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک توانست اثرات منفی این تنش را به میزان قابلتوجهی کاهش دهد. بهطورکلی نتایج حاصل از این پژوهش گویای آن است که در سطوح مختلف آبیاری، استفاده از تیمار اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، احتمالاً از طریق بهبود جذب و انتقال مواد غذایی، منجر به افزایش خصوصیات کمی گیاه شد؛ ازاینرو تولید و انتقال مواد فتوسنتزی بهسوی بذرها افزایش یافت و موجب افزایش وزن هزار دانه در شرایط حاکم شد. تنش خشکی از طریق کاهش فتوسنتز در گیاه و تولید مواد فتوسنتزی حاصل از آن و از سوی دیگر با تسریع فرآیند رسیدن دانهها، منجر به کاهش وزن هزار دانه میشود (Amiri et al., 2011). افزایش کارایی جذب آب و بهبود فعالیتهای آنزیمی ناحیهی رایزوسفر ریشه با کاربرد اسید هیومیک، میتواند اثر مثبتی بر رشد و نمو گیاه داشته باشد و در نتیجه وزن هزار دانه را تحت تأثیر قرار دهد (Canellas et al., 2002). همسو با نتایج این پژوهش Chamani et al. (2017) اذعان داشتند که کاربرد اسید هیومیک در شرایط تنش محیطی، منجر به افزایش (5/6 درصد) وزن هزار دانه در گیاه گندم (Triticum aestivum L.) نسبت به عدم کاربرد آن شد. در پژوهشی دیگر نتایج نشان داد اثر متقابل آبیاری و اسید هیومیک بر صفت وزن هزار دانه گندم معنیدار بود، بهگونهای که کاربرد 300 میلیگرم در لیتر اسید هیومیک باعث افزایش وزن هزار دانه در شرایط آبیاری کامل شد (Tarfi et al., 2019).
عملکرد دانه
عملکرد دانه تحتتأثیر اثرات ساده سطوح مختلف آبیاری، محلولپاشی اسید هیومیک و پاشی اسید سالیسیلیک قرار گرفت و اثرات متقابل دوگانه آبیاری و محلولپاشی اسید هیومیک و اثرات متقابل سهگانه آبیاری، محلولپاشی اسید هیومیک و پاشی اسید سالیسیلیک نیز بر عملکرد دانه تأثیر معنیداری داشت (جدول 2). بیشترین عملکرد دانه (2839 کیلوگرم در هکتار) در تیمار محلولپاشی همزمان اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک در تیمار آبیاری کامل بهدست آمد و بهخصوص محلولپاشی با اسید سالیسیلیک، اثر زیادی در بهبود عملکرد دانه داشت (جدول 3). بهنظر میرسد که کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، قدرت تحریک رشد گیاه را در شرایط حاکم متعادل ساخته و منجر به افزایش عملکرد دانه در گیاه سورگوم شد. در برخی از پژوهشها نیز تأثیر مثبت اسید هیومیک در افزایش عملکرد دانه گزارش شده است. نتایج پژوهشی در گیاه جو (Hordeum vulgare L.) نشان داد کاربرد اسید هیومیک، منجر به افزایش عملکرد دانه شد (Ayuo et al., 1996). آزمایشی که توسط Ghadimian et al. (2018) روی لوبیا قرمز انجام شد نشان داد که حداکثر عملکرد دانه، در تیمار محلولپاشی با اسید هیومیک مشاهده شد که با نتایج این آزمایش همسویی داشت.
عملکرد زیستی
اثر سطوح مختلف آبیاری بر عملکرد زیستی معنیدار بود و بین کاربرد و عدمکاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، تفاوت معنیداری وجود داشت و کاربرد همزمان این دو اسید آلی، عملکرد زیستی را تحتتأثیر قرار داد (جدول 2). بیشترین (12467 کیلوگرم در هکتار) و کمترین (4660 کیلوگرم در هکتار) عملکرد دانه بهترتیب در شرایط آبیاری کامل و قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه بهدست آمد (شکل 1).
نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد زیستی (11525 کیلوگرم در هکتار) در شرایط کاربرد همزمان اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک و کمترین آن (6071 کیلوگرم در هکتار) در شرایط عدم استفاده از این دو کود بهدست آمد (شکل 2).
شکل 1- عملکرد زیستی سورگوم تحت تأثیر سطوح مختلف آبیاری.
Figure 1. Biological yield of sorghum affected by different levels of irrigation.
شکل 2- عملکرد زیستی سورگوم، تحت تأثیر اثرات متقابل محلولپاشی اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک
Figure 2. Biological yield of sorghum affected by interaction effect of humic and salicylic acids spraying
بهطورکلی نتایج این پژوهش نشان داد که تلفیق مواد طبیعی، باعث افزایش عملکرد زیستی گیاه سورگوم شد، اما مقدار این پارامتر در شرایط تنش خشکی کاهش یافت. بهنظر میرسد که در شرایط تنش خشکی، آب و مواد غذایی به میزان کافی در اختیار گیاه قرار نگرفته است و در نتیجه عملکرد زیستی سورگوم کاهش پیدا کرده است. نتایج سایر پژوهشها نیز گویای این است که کاهش میزان زیستتوده به دلیل کمبود آب در شرایط تنش خشکی، منجر به کاهش عملکرد محصول شده است و در نتیجه میزان ماده تجمع یافته در گیاه کاهش یافته است (Shekari, 2001). همسو با نتایج این پژوهش، Labid et al. (2009) گزارش کردند که تنش خشکی در ارقام مختلف نخود تونسی، منجر به کاهش عملکرد زیستی آن شد. نتایج پژوهشی دیگر نشان داد که اثر تنش خشکی و کاربرد اسید هیومیک و اثرات متقابل آنها بر عملکرد زیستی معنیدار بود بهطوریکه کاربرد اسید هیومیک بهصورت محلولپاشی، با ایجاد شرایط مطلوب برای افزایش نیتروژن در گیاه، منجر به افزایش 50% عملکرد زیستی گیاه نخود شد (Haghparast et al., 2012).
شاخص برداشت
سطوح مختلف آبیاری و محلولپاشی اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بهطور معنیداری بر شاخص برداشت تأثیر داشت و اثرات متقابل دوگانه آبیاری و محلولپاشی اسید هیومیک و اثرات متقابل سهگانه عوامل بر شاخص برداشت معنیدار بود (جدول 2). نتایج اثرات متقابل سهگانه نشان داد که بیشترین شاخص برداشت در تیمار تنش خشکی و عدم کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بهدست آمد (جدول 3)، بهگونهای که بهنظر میرسد که کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، رشد رویشی را بیشتر از رشد زایشی تحتتأثیر قرار داده است. بنابراین در این پژوهش، بالا بودن شاخص برداشت در تیمار قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه، حاکی از آن است که گیاه در این سطح آبیاری، احتمالاً تحت تنش خشکی بیشتری قرار گرفته است و برای مقابله با تنش بیشترین توان خود را صرف رشد زایشی کرده است و رشد رویشی خود را کاهش داده است تا عملکرد مطلوبی را در این شرایط اتخاذ کند. German & teran (2006) در پژوهش خود اذعان داشتند که تنش خشکی بهطور قابلتوجهی منجر به کاهش شاخص برداشت در گیاه لوبیا شد. Rai et al (2007) در پژوهش خود بیان کردند تنش خشکی، میزان شاخص برداشت را نسبت به آبیاری کامل کاهش داد و قرار گرفتن گیاه در دوره رشد زایشی در معرض تنش خشکی به مدت طولانی، منجر به افزایش شاخص برداشت در گیاه شد، زیرا احتمالاً گیاه در این مرحله، فرآیند انتقال مجدد مواد ذخیره شده در دوره رشد رویشی را به سمت دانه افزایش داده است که منجر به افزایش این پارامتر در گیاه شده است.
با توجه به نتایج ضرایب همبستگی صفات در این پژوهش (جدول 4)، مشاهده شد که تمام صفات در سطح احتمال یک درصد، همبستگی مثبت و معنیدار با یکدیگر داشتند، اما نتایج حاکی از آن است که علیبا وجود همبستگی مثبت و معنیدار کلیه صفات (به جز صفت شاخص برداشت) با عملکرد دانه، میزان این همبستگی در صفات عملکرد زیستی و تعداد دانه در خوشه، بیشتر از سایر صفات بود و در نتیجه افزایش عملکرد دانه در شرایط کاربرد نهادههای بومسازگاری همچون اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک که توانسته بودند عملکرد زیستی و تعداد دانه در خوشه را بهبود دهند (جدول 3)، منطقی بهنظر میرسد. همچنین ویژگی تعداد دانه در خوشه با ارتفاع بوته بیشترین همبستگی مثبت و معنیدار را داشت.
جدول 4- ضرایب همبستگی بین صفات مورد مطالعه در سورگوم، تحتتأثیر محلولپاشی اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک در شرایط تنش خشکی
Table 4. Correlation coefficients between studied traits in sorghum affected by humic acid and salicylic acid spraying in different drought stress conditions
|
Plant height (1) |
Tiller number per plant (2) |
Seed number per panicle (3) |
1000 seed weight (4) |
Seed yield (5) |
Biological yield (6) |
Harvest Index (7) |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
0.973** |
1 |
|
|
|
|
|
3 |
0.978** |
0.978** |
1 |
|
|
|
|
4 |
0.958** |
0.970** |
0.946** |
1 |
|
|
|
5 |
0.949** |
0.958** |
0.960** |
0.939** |
1 |
|
|
6 |
0.948** |
0.947** |
0.954** |
0.921** |
0.956** |
1 |
|
7 |
0.660** |
-0.600** |
-0.656** |
-0.554** |
-0.583** |
-0.746** |
1 |
**: معنیدار در سطح احتمال یک درصد.
**: Significant at 1% of probability level.
نتیجهگیری کلی
بر اساس نتایج حاصل از این آزمایش میتوان عنوان کرد که اگر چه تنش خشکی بر خصوصیات مورفولوژیک و عملکرد و اجزای عملکرد گیاه سورگوم اثر منفی داشت، ولی کاربرد همزمان از اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک در هر دو شرایط قطع آبیاری از مرحله گلدهی و پر شدن دانه، منجر به تخفیف این اثرات نامطلوب شد، بهطوریکه بیشترین ارتفاع بوته، تعداد پنجه در بوته، تعداد دانه در بوته، وزن هزار دانه و عملکرد دانه در هر یک از سطوح آبیاری مورد مطالعه زمانی بهدست آمد که مزرعه با محلولپاشی شش لیتر اسید هیومیک در هکتار و یک میلیمولار اسید سالیسیلیک سکپاشی شد و با وجود تأثیر مثبت کاربرد توأم اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک در کلیه سطوح آبیاری، مقدار عددی صفات ارتفاع بوته، تعداد پنجه در بوته، تعداد دانه در بوته، وزن هزار دانه و عملکرد دانه و زیستی در شرایط قطع آبیاری از مرحله گلدهی، بیشتر از مقدار این صفات در شرایط قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه بود. در شرایط آبیاری کامل و قطع آبیاری از مرحله گلدهی، کاربرد جداگانه اسید هیومیک در کلیه صفات (بجز عملکرد زیستی)، تأثیر بیشتری در بهبود صفات نسبت به کاربرد جداگانه اسید سالیسیلیک داشت و در شرایط قطع آبیاری از مرحله پر شدن دانه در اکثر صفات (بجز ارتفاع بوته و تعداد دانه در بوته)، تفاوت معنیداری بین کاربرد جداگانه اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک وجود نداشت. بهطورکلی بهنظر میرسد که کاربرد اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک توانست احتمالاً از طریق کاهش اثرات منفی تنش مقطعی، صفات رویشی و عملکرد گیاه را بهبود بخشد؛ بنابراین استفاده همزمان از این نهادهها تحت شرایط تنش خشکی در کشت و کار گیاه سورگوم توصیه شودمیشود.
REFERENCES
[1]. اطلاعات هواشناسی از اداره هواشناسی شهرستان گناباد اخذ شده است
[2]. IUPAC Name
REFERENCES