Document Type : Research Paper
Authors
1 Department of Agronomy and Plant Breeding, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Department of Agroecology, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه
به دلیل شرایط اقلیمی خشک و نیمهخشک کشور لازم است که از گیاهان علوفهای که با شرایط آب و هوایی و خاکی کشور سازگار بوده و دارای عملکرد و کیفیت مناسب جهت تأمین علوفه دامی میباشند استفاده کرد. لذا سورگوم علوفهای
(Sorghum bicolor L.) گیاه مناسبی است که میتوان آن را در برنامهریزیهای کشت قرار داد و به اشکال متفاوت در تغذیه دامها بکار برد. سورگوم به دلیل استفادههای متعدد در صنایع غذایی، تغذیه دام و انسان و سوختهای زیستی یکی از پنج گیاه اصلی کشتشده در سراسر جهان میباشد
(Tari et al., 2013). سورگوم نسبت به سایر گیاهان چهارکربنه در برابر تنشهای محیطی نسبتاً مقاومتر بوده و بهراحتی میتواند در محیطهای با شرایط سخت سازگار شود (Li et al., 2010). همچنین سورگوم دارای برخی ویژگیهای برتر مانند عملکرد و کیفیت مطلوب در شرایط تنش میباشد. سورگوم به دلیل توسعه سیستم ریشهای خود، مقاومت قابل توجهی در برابر تنشهای خشکی و شوری دارد و میتواند در مقایسه با بسیاری از گیاهان عملکرد خوبی داشته باشد (Tari et al., 2013). مهمترین عامل محدودکننده در تولید محصولات کشاورزی در کشور کمبود آب و بارشهای خیلی کم سالیانه بهویژه در فصل تابستان میباشد. لذا استفاده از روشهای توسعهیافته به منظور حفظ و افزایش ظرفیت نگهداری رطوبت خاک بسیار ضروری بوده و لازم است که همسو با کشاورزی پایدار از روشهای خاکورزی حفاظتی (خاکورزی حداقل و یا بدون خاکورزی) استفاده شود (Najafinezhad et al., 2005). خاکورزی رایج از یک طرف با ایجاد اثرات نامطلوب در درازمدت روی خصوصیات خاک باعث ازبینرفتن و تحلیل منابع آب و خاک شده و از سوی دیگر سبب افزایش هزینههای انرژی میشود
(Castellini & Ventrella, 2012). باقیماندن بقایای گیاهی در سطح خاک در روشهای خاکورزی حفاظتی سبب کاهش رواناب، کاهش تبخیر و تعرق از سطح خاک، کاهش بهمخوردگی خاک هنگام آمادهکردن زمین برای کاشت، افزایش نفوذپذیری آب در خاک، افزایش رطوبت خاک، بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک و در بعضی مواقع سبب کاهش جمعیت علفهای هرز میشود
(Singh et al., 2003). Shuang et al. (2013) در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که در روش بدون شخم (بدون خاکورزی) و بهویژه در عمق صفر تا 30 سانتیمتری خاک، میزان آب ذخیرهشده در خاک، راندمان مصرف آب، رشد و عملکرد گیاهان سویا و ذرت در مقایسه با خاکورزی رایج بیشتر میباشد. همچنین مشاهده شده است که خاکورزی حفاظتی علاوه بر بهبود عملکرد دانه، سبب کاهش مصرف آب آبیاری به میزان 8/15 درصد شده است
(Jin et al., 2009). کود نیتروژن و آبیاری از نهادههای اولیه در تولیدات کشاورزی هستند و تأثیر قابل توجهی بر عملکرد و کیفیت گیاهان دارند. گزارش شده است که اثرات متقابل نیتروژن و آبیاری به طور قابل توجهی عملکرد و کیفیت علوفه و همچنین ترکیبات غذایی دانههای سورگوم را بهبود میبخشند. تنش آبی بسته به شدت و مرحله رشدی گیاه میتواند روی رشد و عملکرد سورگوم تأثیر منفی بگذارد. بعضی از محققان گزارش کردهاند که تنش آبی در مرحله پس از گلدهی سورگوم تأثیر منفی بر عملکرد دانه، بیوماس و تجمع قند ساقه میگذارد (Tovignan et al., 2016; Kamal et al., 2018). همچنین وقوع تنش آبی در مرحله پس از جوانهزنی سورگوم به مدت سه تا چهار هفته باعث کاهش سطح برگ، تعرق و فتوسنتز میشود (Dwivedi et al., 2008; Tari et al., 2013). تنش آبی بر خصوصیات کیفی سورگوم شامل فیبر خام، قند، خاکستر کل و پروتئین تأثیر منفی میگذارد (Bibi et al., 2012; Kuchenmeister et al., 2013). گیاهانی که دچار تنش آبی میشوند لیگنین و الیاف نامحلول در شوینده خنثی بیشتری را تجمع میدهند
(Carmi et al., 2006). تحقیقات نشان داده است که با مصرف کود اوره، میزان ماده خشک و عملکرد علوفه تر در سورگوم علوفهای بیشتر شده است
(Mirlohi et al., 2000). همچنین کمبود نیتروژن خاک با کاهش سطح برگ، میزان کلروفیل و فتوسنتز منجر به کاهش بیوماس سورگوم شده است
(Zhao et al., 2005; Hirel et al., 2007;
(Mahama et al., 2014. بررسیها نشان میدهد که با افزایش میزان نیتروژن، میزان پروتئین خام، خاکستر کل و کربوهیدرات کل در سورگوم نیز افزایش یافته است (Reiad et al., 1995) و این امر توسط محققان دیگر نیز گزارش شده است (Mirlohi et al., 2000). با توجه به موارد ذکرشده، این سوالها مطرح میشود که با توجه به ماهیت خاکورزی حفاظتی در حفظ رطوبت خاک اگر با گیاهی مانند سورگوم که از گیاهان مقاوم به خشکی بهشمار میرود تلفیق شود تا چه اندازه میتواند در عملکرد و کیفیت محصول موثر باشد؟ همچنین با سطوح مختلف آبیاری و تغییر روش خاکورزی، مقدار بهینه کود چه میزان میباشد؟ آیا میتوان با بهینهکردن مصرف کود و استفاده از یک گیاه مقاوم به خشکی در ترکیب با خاکورزی حفاظتی اثر تغییر اقلیم (کمآبی) را کاهش داد؟ لذا این بررسی به منظور ارزیابی اثرهای متقابل نیتروژن و آب بر کیفیت و عملکرد سورگوم علوفهای در روشهای مختلف خاکورزی انجام شد.
مواد و روشها
این تحقیق در تابستان سال 1397 در مزرعه آموزشی-پژوهشی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در کرج با عرض جغرافیایی 35 درجه و 56 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 50 درجه و 58 دقیقه شرقی و 1312 متر ارتفاع از سطح دریا اجرا شد. متوسط دمای سردترین و گرمترین ماه سال بهترتیب در بهمنماه (9/2- درجۀ سانتیگراد) و تیر ماه (6/34 درجۀ سانتیگراد) است. براساس آمار ایستگاه سینوپتیک کرج، متوسط بارندگی 33 ساله این منطقه تقریباً 248 میلیمتر بوده که مقدار 173 میلیمتر (8/69 درصد) از بارشها در نیمۀ نخست سال زراعی (پائیز و زمستان) و میزان ۹/6۹ میلیمتر (1/۲8 درصد) از آن در سه ماهۀ سوم سال زراعی (فصل بهار) و بقیه 2/5 میلیمتر (1/2 درصد) نیز در فصل تابستان رخ میدهد (شکل 1). این شهرستان دارای اقلیم نیمهخشک و با زمستان نسبتاً سرد و تابستان نسبتاً معتدل میباشد (Ghaemi, 2016). به منظور بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل اجرای آزمایش، قبل از کاشت سورگوم نمونهبرداری مرکب از عمقهای صفر تا 30 و 30 تا 60 سانتیمتری خاک صورت گرفت.
بافت خاک مزرعه لومی رسی بود و برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل اجرای آزمایش در جدول 1 آورده شده است.
این آزمایش به صورت کرتهای دوبار خردشده در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. در این تحقیق خاکورزی در دو سطح شامل خاکورزی مرسوم (شخم با گاوآهن برگرداندار تا عمق 30 تا 40 سانتیمتر، دوبار دیسک عمود برهم و کارندهی پنوماتیک) و بیخاکورزی (کاشت با کارندۀ مخصوص بیخاکورزی پنوماتیک شرکت تراشکده) به عنوان عامل اصلی و سطوح آبیاری در سه سطح تنش جزیی، تنش متوسط و شدید بهترتیب بر اساس 90، 60 و 30 درصد نیاز آبی گیاه به عنوان عامل فرعی و سه سطح کود نیتروژن شامل بدون کوددهی نیتروژن (N0)، 50 (N50) و 100 (N100) درصد میزان توصیهشده بر اساس آنالیز خاک و توصیه کودی Motesharezadeh & Mousavi, (2018) بهترتیب به مقدار صفر، 175 و 350 کیلوگرم در هکتار کود اوره به عنوان عامل فرعی فرعی بودند.
شکل 1- میانگین دما و بارش ماهانه از دورۀ دراز مدت (1363-1396) در ایستگاه سینوپتیک کرج.
Figure 1. Average monthly temperature and precipitation from long-term (1985-2017) at Karaj synoptic station.
جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش.
Table 1. Physical and chemical soil properties of the experimental site.
BD |
PWP |
FC |
Total N |
OC |
Clay |
Silt |
Sand |
|
EC |
pH |
Available P |
Available K |
Depth (cm) |
Soil texture |
g/cm3 |
|
|
% |
(dS m-1) |
(mg kg-1) |
|||||||||
1.38 |
12.42 |
25.39 |
0.09 |
0.79 |
31 |
44 |
25 |
|
0.97 |
8.1 |
8.3 |
126 |
0-30 |
Clay Loam |
1.49 |
12.24 |
24.89 |
0.07 |
0.52 |
30 |
44 |
26 |
|
1.11 |
8.5 |
2.2 |
125 |
30-60 |
Clay Loam |
برای تعیین زمان آبیاری برای تیمار شاهد (بدون تنش خشکی)، دو یا سه روز بعد از هر آبیاری رطوبت خاک بهطور مرتب و روزانه در عمق توسعه ریشه در مراحل مختلف رشد گیاه به وسیله دستگاه رطوبتسنج خاک ساخت شرکت IMKO آلمان (مدلManual Handheld device HD2) اندازهگیری شد. برای تعیین عمق توسعه ریشه در مراحل مختلف رشد با حفر نیمرخ خاک نسبت به اندازهگیری عمق توسعه ریشه اقدام شد. زمانی که تخلیه رطوبت قابل استفاده خاک به اندازه مورد نظر (MAD= 0.55) (Reddy & Nayak, 2018) کاهش یافت، کرت مذکور آبیاری شد. به عبارت دیگر، به محض اینکه رطوبت خاک در عمق مؤثر ریشه به حد ذیل میرسید آبیاری صورت میگرفت (Alizadeh, 2004):
θMAD %55 = FC – (FC – PWP) × 0.55 (1)
که در این رابطهθMAD%55 درصد رطوبت حجمی خاک هنگامی است که 55 درصد رطوبت قابل استفاده خاک تخلیه شده است، و FC و PWP بهترتیب رطوبت حجمی خاک در حالت ظرفیت زراعی و پژمردگی دائم هستند. برای محاسبه عمق آبیاری در هر نوبت آبیاری، از رابطه زیر استفاده شد (Alizadeh, 2004):
(2) Dn= (FC – θ) × Dr × n%
که در آن Dn مقدار آب در هر آبیاری (mm)، FC درصد رطوبت حجمی خاک در نقطه ظرفیت زراعی، θ درصد رطوبت حجمی خاک قبل از آبیاری، Dr عمق مؤثر ریشه (cm) و n% 90، 60 و 30 درصد از عمق آبیاری میباشد. میزان آب مصرفی برای تنشهای آبی جزیی (90 درصد نیاز آبی گیاه)، متوسط (60 درصد نیاز آبی گیاه) و شدید (30 درصد نیاز آبی گیاه) بهترتیب 6614، 4851 و 3528 متر مکعب در هکتار بود. آبیاری تا زمان استقرار گیاه در مرحله شش یا هفتبرگی (حدوداً 30 روز بعد از کاشت) برای همهی تیمارها یکسان انجام شد. از این مرحله به بعد تیمارهای آبیاری برای هر تیمار اعمال شد. میزان آب کاربردی هر تیمار در هر آبیاری توسط کنتور اندازهگیری شد و آبیاری به صورت قطرهای و توسط تیپ صورت گرفت. کود اوره در دو نوبت (در زمان کاشت و در مرحله 6 تا 7 برگی) با دست و بهصورت نواری در پای بوتهها قرار داده شد. همچنین کودهای فسفر (از منبع سوپرفسفات ترپیل) و پتاسیم (از منبع سولفات پتاسیم) براساس نتایج تجزیه خاک و توصیه کودی Motesharezadeh & Mousavi, (2018) بهترتیب به مقدار 90 و 264 کیلوگرم در هکتار همزمان با کاشت مصرف شد. زمین قبل از اجرای آزمایش، تحت کشت جو قرار داشت. هر کرت آزمایشی شامل شش ردیف کاشت به طول 10 متر بود. بذرهای سورگوم رقم اسپیدفید در تاریخ 20 تیرماه در ردیفهایی به فاصلهی 60 سانتیمتر با فاصلهی روی ردیف 10 سانتیمتر (تراکم 170 هزار بوته در هکتار) و عمق 4-3 سانتیمتر کشت شد. بذرهای سورگوم اسپیدفید از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه شد. به منظور جلوگیری از نفوذ آب و کود به کرتهای مجاور، فاصله بین هر دو کرت فرعی فرعی 2/1 متر (معادل دو پشته 60 سانتیمتری)، بین دو کرت فرعی 5/1 متر و بین دو بلوک 10 متر در نظر گرفته شد. ردیفهای اول و ششم و دو متر ابتدا و انتهای هر کرت به عنوان اثر حاشیه در نظر گرفته شد. برداشت 4/2 متر مربع از وسط ردیفهای سوم و چهارم هر کرت به صورت کفبُر انجام شد و بلافاصله توزین و وزن تَر تعیین شد. برداشت در پنجم مهرماه انجام شد. سپس این بوتهها در داخل پاکت قرار داده شده و بعد از 72 ساعت در داخل آون در دمای 70 درجه سانتیگراد، وزن خشک آنها تعیین شد. از نمونههای خشکشده، مقداری آسیابشده و اندازهگیری صفات مربوط به کیفیت علوفه شامل میزان پروتئین خام ([1]CP)، الیاف نامحلول در شویندۀ اسیدی (ADF[2])، الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی ([3]NDF)، کربوهیدراتهای محلول در آب (WSC[4])، خاکستر (Ash)، فیبر خام ([5]CF) و مادۀ خشک قابل هضم (DMD[6]) با استفاده از دستگاه [7]NIRS (مدل 8620 Inframatic) مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور و براساس روش ارائهشده توسط Jafari et al. (2003) اندازهگیری شد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرمافزار SAS 9.4 انجام شد.
نتایج و بحث
با توجه به جدول تجزیه واریانس، از آنجاییکه صفات مورد بررسی تحت تأثیر برهمکنشهای دوگانه و سهگانه معنیدار شدهاند، لذا مقایسه میانگین صفات را بر مبنای اثر متقابل آنها تجزیه کرده و اثر اصلی آنها مورد بررسی قرار نگرفت (Soltani, 2006).
عملکرد علوفه خشک (TDW[8])
بر اساس نتایج تجزیه واریانس، عملکرد علوفه خشک سورگوم تحت تأثیر اثر اصلی تنش آبی و کود نیتروژن و برهمکنشهای دوگانه خاکورزی + تنش آبی و تنش آبی + کود نیتروژن قرار گرفت (جدول 2). مقایسه میانگین صفات نشان داد که تیمار تنش آبی جزیی در خاکورزی حفاظتی از نظر عملکرد علوفه خشک در گروه برتر جای گرفت و نسبت به خاکورزی مرسوم، 35/10 درصد عملکرد بالاتری داشت. همچنین میزان عملکرد علوفه خشک در تیمار تنش متوسط آبی در خاکورزی حفاظتی تفاوت معنیداری با تیمار تنش آبی جزیی در خاکورزی مرسوم نداشت (جدول 3).
Shuang et al. (2013) در تحقیقات خود دریافتند که در خاکورزی حفاظتی میزان آب ذخیرهشده در عمق صفر تا 30 سانتیمتری خاک میزان کارایی مصرف آب، میزان رشد و عملکرد گیاهان سویا و ذرت در مقایسه با خاکورزی مرسوم بیشتر میباشد. خاکورزی حفاظتی به دلیل وجود بقایا در سطح خاک و در نتیجه کاهش تبخیر باعث افزایش عملکرد میشود (Norwood, 2000).
همچنین بر اساس جدول 3، کمترین میزان عملکرد علوفه خشک در هر دو روش خاکورزی در تنش شدید آبی رخ داد که تفاوت معنیداری با یکدیگر نداشتند. این موضوع نشان میدهد که تنش آبی سبب کاهش معنیدار عملکرد علوفه خشک در گیاه سورگوم شده است و نتایج مشابهی نیز در تحقیقات گذشته در خصوص تأثیر منفی تنش آبی بر عملکرد علوفه سورگوم گزارش شده است (Saeed & El-Nadi, 1998; Haji Hasani Asl et al., 2010; Khazaei, 2017; Safaee Torghabeh et al., 2018; Kaplan et al., 2019). تنش آبی از طریق بستن روزنهها و کاهش تبادلات گازی سبب کاهش فتوسنتز و در نتیجه کاهش رشد و عملکرد گیاهان میشود (Reddy et al., 2004).
با توجه به جدول 4، بیشترین مقدار عملکرد علوفه خشک مربوط به تیمار تنش آبی جزیی به همراه مصرف 100 درصد کود نیتروژن بود که نسبت به سایر تیمارها اختلاف معنیدار داشت و کمترین مقدار آن مربوط به تیمار تنش آبی شدید و عدم مصرف کود نیتروژن بود. در تنشهای آبی متوسط و شدید با افزایش مصرف کود نیتروژن، عملکرد علوفه نیز افزایش یافت. این نتایج تأثیر مثبت کود نیتروژن و اثر تعدیلکنندگی آن در شرایط تنش خشکی بر عملکرد علوفه را نشان میدهد (Asadi & Eshghizadeh, 2020). در بررسی اثر تنش کمآبی و کود نیتروژن روی دو رقم سورگوم مشخص شد که در شرایط تنش آبی متوسط و شدید (بهترتیب 75 و 50 درصد ظرفیت زراعی) با افزایش میزان کود نیتروژن از 300 تا 450 کیلوگرم در هکتار مقدار عملکرد علوفه تر بهبود یافت و کمترین میزان عملکرد علوفه در مصرف 150 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن بهدست آمد
(Emam et al., 2014). نتایج مشابهی نیز توسط دیگر محققان گزارش شده است (Beyaert & Roy, 2005; Keramat, 2015).
نسبت برگ به ساقه
ضخامت دیواره سلولی در برگها نسبت به ساقه کمتر است. همچنین برگها نسبت به ساقهها از پروتئین بیشتری برخوردار هستند. لذا ساقه در مقایسه با برگها کیفیت کمتری داشته، بنابراین نسبت برگ به ساقه در تعیین کیفیت علوفه بسیار مهم میباشد (Buxton, 1996). نسبت برگ به ساقه تحت تاثیر اثر اصلی تنش آبی و کود نیتروژن و برهمکنشهای دوگانه خاکورزی + آبی و خاکورزی + کود نیتروژن قرار گرفت (جدول 2).
جدول 2- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) صفات مورد ارزیابی در سورگوم علوفهای تحت تأثیر تیمارهای مورد بررسی.
Table 2. Variance analysis (Mean square) of the effects of different treatments on studied traits of forage sorghum.
Water soluble carbohydrate |
Dry matter digestibility |
Acid detergent fiber |
Neutral detergen fiber |
Crude fiber |
Crude protein |
leaf/stem ratio |
Total dry weight |
df |
S.O.V. |
18.42ns |
62.49* |
18.97* |
56.64ns |
21.93ns |
2.07ns |
0.004 ns |
7434341ns |
2 |
Replication |
9.52ns |
59.70* |
68.09** |
34.35ns |
26.72ns |
17.20ns |
0.42 ns |
4404980ns |
1 |
Tillage (A) |
12.02 |
2.1 |
0.28 |
10.06 |
1.73 |
1.33 |
0.03 |
4250007 |
2 |
Ea |
66.21* |
84.58** |
139.30** |
156.51** |
51.92** |
13.67** |
0.01* |
23799262** |
2 |
Water stress (B) |
17.83ns |
26.10** |
6.83** |
20.52** |
8.46** |
1.96ns |
0.01* |
1766198* |
2 |
A × B |
11.81 |
1.81 |
0.74 |
2.13 |
0.42 |
1.42 |
0.002 |
313753 |
8 |
Eb |
54.14** |
91.92** |
95.50** |
105.58** |
58.05** |
22.39** |
0.008* |
33759676** |
2 |
N. fertilizer (C) |
15.75** |
13.67** |
9.04** |
12.85** |
6.50** |
1.65* |
0.02** |
205544ns |
2 |
A × C |
1.81ns |
12.86** |
1.44ns |
2.57ns |
0.26ns |
1.06ns |
0.003 ns |
902888** |
4 |
B × C |
1.87ns |
1.25ns |
3.51* |
11.22** |
0.19ns |
0.34ns |
0.006 ns |
345744ns |
4 |
A × B × C |
1.11 |
2.31 |
1.14 |
1.24 |
0.68 |
0.41 |
0.002 |
213253 |
24 |
Ec |
9.69 |
2.4 |
3.42 |
2.35 |
2.22 |
6.74 |
7.81 |
4.42 |
- |
C.V. |
ns، * و ** بهترتیب بیانگر عدم معنیداری و معنیداری واریانس در سطح احتمال 05/0 و 01/0 هستند.
ns indicates no significant effect, * and ** indicate significant effects of the treatments at p-value of 5% and 1%, respectively.
جدول 3- برهمکنش نوع مدیریت خاکورزی و سطوح آبیاری بر میانگین صفات مورد بررسی در سورگوم علوفهای.
Table 3. Interaction effects of soil management and irrigation levels on some studied traits of forage sorghum.
Dry matter digestibility (%) |
Acid detergent fiber (%) |
Neutral detergen Fiber (%) |
Crude Fiber (%) |
leaf/stem ratio |
Total dry weight (kg ha-1) |
Treatment |
|
Water stress (%) |
Tillage |
||||||
61.27bc |
32.16b |
48.50b |
37.53b |
0.66b |
12263a |
90 |
No-tillage |
61.96ab |
30.75c |
46.65c |
36.87b |
0.72a |
10507bc |
60 |
|
63.20a |
27.40e |
44.54d |
35.29c |
0.72a |
9363d |
30 |
|
56.66d |
35.75a |
52.56a |
40.52a |
0.52cd |
11000b |
90 |
Conventional tillage |
60.06c |
31.92b |
47.05bc |
37.41b |
0.49d |
10100c |
60 |
|
63.40a |
29.38d |
44.86d |
35.99c |
0.56c |
9320d |
30 |
حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنیداری نمیباشد.
Means with the same letters are not statistically significant.
جدول 4- برهمکنش سطوح آبیاری و کود نیتروژن بر میانگین صفات مورد بررسی در سورگوم علوفهای.
Dry matter digestibility (%) |
Total dry weight (kg ha-1) |
Treatment |
|
N. fertilizer* |
Water stress (%) |
||
60.22d |
13315a |
N100 |
90 |
58.24e |
11628b |
N50 |
|
58.43de |
9953cd |
N0 |
|
63.07bc |
11827b |
N100 |
60 |
62.06c |
9892cd |
N50 |
|
57.90e |
9192e |
N0 |
|
66.13a |
10365c |
N100 |
30 |
64.09b |
9504de |
N50 |
|
59.67de |
8156f |
N0 |
Table 4. Interaction effects of irrigation levels and nitrogen levels on some studied traits of forage sorghum.
حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنیداری نمیباشد. N0*، N50 و N100: بهترتیب صفر، 175 و 35 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن.
Means with the same letters are not statistically significant. *N0, N50 and N100: 0, 175 and 350 Kg/ha nitrogen fertilizer.
براساس مقایسه میانگینها نسبت برگ به ساقه در دو روش خاکورزی تفاوت معنیداری نداشت. همچنین یک رابطه مثبت بین این صفت با تیمار تنش آبی و رابطه منفی با کود نیتروژن مشاهده شد. بهنحویکه با کاهش شدت تنش آبی، نسبت برگ به ساقه کاهش و با افزایش شدت تنش آبی میزان این صفت نیز افزایش نشان داد. علاوهبراین با افزایش یا کاهش مصرف کود نیتروژن، میزان نسبت برگ به ساقه نیز بهترتیب کاهش و یا افزایش یافت (جدول 6). با بررسی برهمکنش دوگانه خاکورزی و تنش آبی مشاهده شد که بیشترین مقدار نسبت برگ به ساقه در هر دو روش خاکورزی در شرایط تنش آبی شدید قرار داشت. مقدار این صفت در خاکورزی حفاظتی با تنش آبی شدید 5/11 درصد بیشتر از خاکورزی مرسوم با همان شرایط آبی بود. کمترین مقدار نسبت برگ به ساقه نیز در خاکورزی مرسوم با تنش آبی متوسط مشاهده شد (جدول 3). در تطابق با نتایج این تحقیق، Sayyadi Azar et al. (2018) روی گیاه سورگوم و Rostamza et al. (2011) روی گیاه ارزن مرواریدی دریافتند که با افزایش دور آبیاری، نسبت برگ به ساقه افزایش مییابد. در واقع در شرایط تنش آبی، رشد ساقه نسبت به برگ بیشتر تحت تاثیر قرار گرفته و سبب افزایش نسبت برگ به ساقه میشود. در برهمکنش خاکورزی و کود نیتروژن، تیمارهای خاکورزی حفاظتی با مصرف 50 درصد کود نیتروژن مورد نیاز گیاه و عدم مصرف کود نیتروژن بیشترین میزان نسبت برگ به ساقه را به خود اختصاص دادند و از نظر آماری در یک گروه قرار داشتند. همچنین کمترین میزان این صفت نیز در تیمارهای خاکورزی مرسوم با مصرف 50 و 100 درصد کود نیتروژن مورد نیاز گیاه قرار داشت که تفاوت معنیداری به لحاظ آماری با یکدیگر نداشتند (جدول 5).
گزارش تحقیق Khalesro et al. (2011) نشان داد که در بررسی تیمار شاهد (100 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن) با تیمار 300 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن، نسبت برگ به ساقه در ارزن مرواریدی، ذرت و سورگوم با افزایش مصرف کود نیتروژن بهطور معنیداری کاهش پیدا کرد.
جدول 5- برهمکنش نوع مدیریت خاکورزی و سطوح کود نیتروژن بر میانگین صفات مورد بررسی در سورگوم علوفهای.
Table 5. Interaction effects of soil management and nitrogen levels on some studied traits of forage sorghum.
Water soluble Carbohydrate (%) |
Dry matter digestibility (%) |
Acid detergent fiber (%) |
Neutral detergen Fiber (%) |
Crude Fiber (%) |
Crude Protein (%) |
leaf/stem ratio |
Treatment |
|
N. fertilizer* |
Tillage |
|||||||
13.99a |
65.13a |
33.26a |
50.25a |
39.02a |
9.92b |
0.65b |
N100 |
No-tillage |
11.26bc |
62.37b |
29.69c |
45.04d |
36.44c |
8.68c |
0.74a |
N50 |
|
8.66e |
58.93d |
27.36d |
44.40d |
34.23d |
8.27c |
0.71a |
N0 |
|
11.37b |
61.16bc |
34.26a |
49.94a |
39.22a |
11.48a |
0.53cd |
N100 |
Conventional tillage |
10.26cd |
60.55c |
31.64b |
47.96b |
37.85b |
10.07b |
0.49d |
N50 |
|
9.77d |
58.41d |
31.15b |
46.57c |
36.84c |
8.70c |
0.55c |
N0 |
حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنیداری نمیباشد. N0*، N50 و N100: بهترتیب صفر، 175 و 350 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن.
Means with the same letters are not statistically significant. *N0, N50 and N100: 0, 175 and 350 Kg/ha nitrogen fertilizer.
جدول 6- مقایسه میانگین اثرات ساده صفات مورد ارزیابی در سورگوم علوفهای تحت تأثیر تیمارهای مورد بررسی.
Table 6. Mean comparison of the effects of treatments on studied traits of forage sorghum.
Water soluble Carbohydrate (%) |
Dry matter digestibility (%) |
Acid detergent fiber (%) |
Neutral detergen Fiber (%) |
Crude Fiber (%) |
Crude Protein (%) |
leaf/stem ratio |
Total dry weight (kg ha-1) |
Treatment |
|
|
|
|
|
|
|
|
Water stress (%) |
8.82b |
58.96c |
33.95a |
50.53a |
39.03a |
8.65b |
0.59b |
11631a |
90 |
11.22ab |
61.01b |
31.34b |
46.85b |
37.14b |
9.52ab |
0.60ab |
10303b |
60 |
12.61a |
63.03a |
28.39c |
44.70c |
35.64c |
10.39a |
0.64a |
9341c |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
N. fertilizer* |
12.68a |
63.14a |
33.76a |
50.10a |
39.12a |
10.70a |
0.59b |
11835a |
N100 |
10.76b |
61.46b |
30.66b |
46.50b |
37.14b |
9.38b |
0.62ab |
10341b |
N50 |
9.21c |
58.67c |
29.26c |
45.49c |
35.54c |
8.49c |
0.63a |
9100c |
N0 |
حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنیداری نمیباشد. N0*، N50 و N100: بهترتیب صفر، 175 و 350 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن.
Means with the same letters are not statistically significant. *N0, N50 and N100: 0, 175 and 350 Kg/ha nitrogen fertilizer.
پروتئین خام
تجزیه واریانس این صفت نشان داد که پروتئین خام تحت تأثیر اثر اصلی تنش آبی و کود نیتروژن و برهمکنش دوگانه خاکورزی + کود نیتروژن معنیدار شد (جدول 2). مقایسه میانگین این صفت نشان داد که با افزایش شدت تنش آبی، میزان پروتئین خام نیز افزایش یافت. بهطوریکه میزان پروتئین خام در تنش آبی شدید نسبت به شرایط تنش متوسط و تنش آبی جزیی بهترتیب 37/8 و 74/16 درصد بیشتر بود (جدول 6). Jahanzada et al. (2013) در بررسی اثر تنش آبی روی کیفیت سورگوم دریافتند که میزان پروتئین خام در سورگوم با افزایش دور آبیاری افزایش مییابد. بررسیهای دیگر نیز نتایج مشابهی را گزارش کردند (Haberle et al., 2008; Kaplan et al., 2019). در این بررسی یک رابطه منفی بین میزان پروتئین خام با رطوبت خاک و عملکرد علوفه خشک دیده میشود (جدول 6). نتایج تحقیقات نشان میدهد که به دلیل کاهش تولید ماده خشک در واحد سطح در شرایط تنش آبی، از رقیقشدن عنصر غذایی در بافت گیاه کاسته شده و این امر سبب افزایش غلظت نیتروژن در بافت گیاه شده است
(et al., 2014 Najafinezhad). با افزایش مصرف کود نیتروژن مقدار پروتئین نیز افزایش یافت و بیشترین مقدار پروتئین با مصرف 350 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن بهدست آمد (جدول 6). مقایسه میانگین برهمکنش خاکورزی و کود نیتروژن نشان داد در دو روش خاکورزی، با افزایش مصرف کود نیتروژن میزان پروتئین خام نیز افزایش یافت. بیشترین میزان پروتئین خام در تیمار خاکورزی مرسوم به همراه مصرف 100 درصد کود نیتروژن و کمترین آن در تیمار خاکورزی حفاظتی با عدم مصرف کود نیتروژن بهدست آمد که تفاوت معنیداری با خاکورزی مرسوم نداشت (جدول 5). علاوهبراین، میزان پروتئین در تیمار خاکورزی مرسوم و مصرف 50 درصد کود نیتروژن با تیمار خاکورزی حفاظتی و مصرف 100 درصد کود نیتروژن به لحاظ آماری تفاوت معنیداری نداشتند. اینکه با افزایش مصرف کود نیتروژن میزان پروتئین خام نیز افزایش یابد با نتایج دیگر پژوهشگران مطابقت دارد (Tang et al., 2018, Kaplan et al., 2019). از آنجاییکه بین میزان پروتئین خام در علوفه با میزان نیتروژن موجود در بافتهای گیاه رابطه مسقیمی وجود دارد، در نتیجه با افزایش مصرف کود نیتروژن، میزان پروتئین علوفه نیز افزایش نشان داده است (Rostamza et al., 2011).
فیبر خام
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که فیبر خام تحت تأثیر اثر اصلی تنش آبی و کود نیتروژن و برهمکنشهای دوگانه خاکورزی + تنش آبی و خاکورزی + کود نیتروژن قرار گرفت (جدول 2). در بررسی مقایسه میانگین فیبر خام با بهبود شرایط آبیاری و نزدیکشدن به شرایط نرمال میزان فیبر خام نیز افزایش داشت. همچنین بیشترین مقدار این صفت در مصرف 100 درصد کود نیتروژن و کمترین مقدار در عدم مصرف کود نیتروژن مشاهده شد (جدول 6). بررسی برهمکنش خاکورزی و تنش آبی نشان داد که در هر دو روش خاکورزی، با کاهش تنش آبی میزان فیبر خام افزایش یافت (جدول 3). بیشترین میزان فیبر خام در تیمار تنش آبی جزیی در خاکورزی مرسوم بهدست آمد. همچنین در خاکورزی حفاظتی بیشترین میزان فیبر خام در شرایط تنش آبی جزیی بود که با تیمار تنش آبی متوسط در خاکورزی مرسوم تفاوت معنیداری به لحاظ آماری نداشت. کمترین میزان فیبر خام در تیمار خاکورزی حفاظتی با تنش آبی شدید قرار داشت که با تیمار تنش آبی شدید در خاکورزی مرسوم تفاوت آماری نداشت. Rostamza et al. (2011) روی گیاه ارزن مرواریدی و Carmi et al. (2006) روی گیاه سورگوم نتیجه گرفتند که یک رابطه منفی بین تنش آبی و میزان فیبر خام وجود دارد. اثر متقابل خاکورزی و کود نیتروژن نشان داد که در هر دو روش خاکورزی با افزایش مصرف کود نیتروژن بر میزان فیبر خام افزوده شد (جدول 5). بهنحویکه بیشترین مقدار فیبر خام در تیمار 100 درصد کود نیتروژن در خاکورزی مرسوم مشاهده شد که اختلاف معنیداری با تیمار 100 درصد کود نیتروژن در خاکورزی حفاظتی نداشت. همچنین کمترین مقدار این صفت در تیمار عدم مصرف کود نیتروژن در خاکورزی حفاظتی قرار داشت. نتیجه بهدست آمده در این تحقیق با نتیجه سایر پژوهشگران نیز مطابقت دارد
(Ahmadi et al., 2005; Javadi et al., 2010). از آنجاییکه با بهبود شرایط آبیاری و تامین کود مورد نیاز گیاه، میزان رشد گیاه و در نتیجه نسبت برگ به ساقه بیشتر شده است (جدولهای 3و 5)، لذا میزان بافتهای استحکامی و نگهدارنده گیاه یا بهعبارتی کربوهیدراتهای ساختمانی (سلولز، همیسلولز و لیگنین) نیز بیشتر میشود (Bagherirad et al., 2007).
جدول 7- برهمکنش نوع مدیریت خاکورزی، سطوح آبیاری و سطوح کود نیتروژن بر میانگین صفات مورد بررسی در سورگوم علوفهای.
Table 7. Interaction effects of soil management, irrigation levels and nitrogen levels on some studied traits of forage sorghum.
Acid detergent fiber (%) |
Neutral detergen Fiber (%) |
Treatment |
||
N. fertilizer* |
Water stress (%) |
Tillage |
||
35.92ab |
54.20a |
N100 |
90 |
No-tillage
|
31.59c |
46.34efg |
N50 |
||
28.96efg |
44.96hig |
N0 |
||
34.40b |
48.30cd |
N100 |
60 |
|
30.48ecd |
45.34gfh |
N50 |
||
27.38ihg |
46.31efg |
N0 |
||
29.46efd |
48.25cd |
N100 |
30 |
|
26.99ih |
43.43ij |
N50 |
||
25.76i |
41.94j |
N0 |
||
36.68a |
53.44a |
N100 |
90 |
Conventional tillage
|
35.02ab |
52.77ab |
N50 |
||
35.54ab |
51.48b |
N0 |
||
34.43b |
49.21c |
N100 |
60 |
|
31.13cd |
47.44ecd |
N50 |
||
30.21ecd |
44.50hig |
N0 |
||
31.67c |
48.18efd |
N100 |
30 |
|
28.76efhg |
43.68hij |
N50 |
||
27.71fhg |
43.74hij |
N0 |
حروف مشترک در هر ستون دارای اختلاف معنیداری نمیباشد. N0*، N50 و N100: بهترتیب صفر، 175 و 350 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن.
Means with the same letters are not statistically significant. *N0, N50 and N100: 0, 175 and 350 Kg/ha nitrogen fertilizer.
الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و الیاف نامحلول در شویندۀ اسیدی
نتایج تجزیه واریانس حاکی از تأثیر معنیدار اثر اصلی تنش آبی و کود نیتروژن و برهمکنشهای دوگانه خاکورزی + تنش آبی و خاکورزی + کود نیتروژن و برهمکنش سهگانه بر صفتهای الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی در این تحقیق بود (جدول 2). در بررسی مقایسه میانگین این دو صفت، با کاهش تنش آبی، میزان الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی افزایش یافت.Jahanzad et al. (2013) وKaplan et al. (2019) در بررسیهای خود دریافتند که میزان الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی در گیاه سورگوم با کاهش دور آبیاری بهطور معنیداری افزایش یافت. همچنین بین میزان مصرف کود نیتروژن و میزان الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی رابطه مستقیمی دیده شد (جدول 6). در برخی مطالعات نیز با افزایش مصرف نیتروژن، میزان الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی افزایش نشان داده است که همسو با نتایج این تحقیق میباشد (Tang et al., 2018).
اما در تحقیقات دیگر افزایش کود نیتروژن اثر معنیداری روی الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی نداشت (Rostamza et al., 2011; Tang et al., 2018) و یا سبب کاهش این صفات شد (Ramroudi et al., 2010; Kaplan et al., 2019). برهمکنش سهگانه خاکورزی + تنش آبی + کود نیتروژن نشان داد که بیشترین میزان الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی در تیمار تنش آبی جزیی با مصرف 100 درصد کود نیتروژن در خاکورزی حفاظتی بهدست آمد که تفاوت معنیداری به لحاظ آماری با خاکورزی حفاظتی نداشت و کمترین میزان آن در تیمار تنش آبی شدید با عدم مصرف کود نیتروژن در خاکورزی مرسوم بود که تفاوت آماری معنیداری با تیمار خاکورزی حفاظتی نداشت (جدول 7). همچنین بیشترین میزان الیاف نامحلول در شویندۀ اسیدی در تیمار 100 درصد کود نیتروژن با تنش آبی جزیی در خاکورزی مرسوم قرار داشت که تفاوت آماری با خاکورزی حفاظتی نداشت. کمترین میزان آن در تیمار تنش آبی شدید و عدم مصرف کود نیتروژن در خاکورزی حفاظتی مشاهده شد. گزارشهای متعددی حاکی از اثر غیر معنیدار روشهای مختلف خاکورزی روی الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی در گیاهان مختلف میباشد (Ramroudi et al., 2010; Sohail et al., 2021). الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی از جمله صفات کیفی هستند که میزان آنها در ساقه نسبت به سایر قسمتهای گیاه بیشتر میباشد
(Kaplan et al., 2019). لذا با افزایش مصرف کود نیتروژن و کاهش تنش آبی، نسبت برگ به ساقه کاهش یافته (جدولهای 3 و 5) و در نتیجه میزان الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی نیز افزایش مییابد (Kaplan et al., 2014).
ماده خشک قابل هضم
بر اساس نتایج تجزیه واریانس، ماده خشک قابل هضم تحت تأثیر اثر اصلی خاکورزی، تنش آبی و کود نیتروژن و برهمکنشهای دوگانه معنیدار شد
(جدول 2). بر اساس مقایسه میانگینها اثر نوع خاکورزی روی صفت ماده خشک قابل هضم معنیدار بود. بیشترین میزان ماده خشک قابل هضم در تنش آبی شدید و کمترین مقدار آن در تنش جزیی آبی مشاهده شد. همچنین با افزایش مقدار کود نیتروژن میزان ماده خشک قابل هضم هم افزایش نشان داد (جدول 6). برهمکنش خاکورزی و تنش آبی نشان داد که در هر دو روش خاکورزی، با افزایش شدت تنش آبی بر میزان ماده خشک قابل هضم افزوده شد (جدول 3). بیشترین میزان ماده خشک قابل هضم در تیمار تنش آبی شدید در خاکورزی مرسوم بهدست آمد که از لحاظ آماری تفاوت معنیداری با تیمار خاکورزی حفاظتی با تنشهای آبی شدید و متوسط نداشت. کمترین میزان ماده خشک قابل هضم در تیمار تنش آبی جزیی در خاکورزی مرسوم مشاهده شد. از آنجاییکه با کاهش تنش آبی بر میزان الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی افزوده میشود و با توجه به همبستگی منفی آنها با ماده خشک قابل هضم، کاهش ماده خشک قابل هضم قابل انتظار میباشد (جدول 3) (Lithourgidis et al., 2006; Francisco et al., 2009). Idowu et al. (2019) در مقایسه روشهای خاکورزی روی کیفیت علوفه ذرت گزارش کردند که درصد ماده خشک قابل هضم ذرت در روش بیخاکورزی نسبت به مرسوم بیشتر میباشد. Jahanzada et al. (2013) نشان دادند که در شرایط آبیاری بعد از 70 میلیمتر تبخیر (آبیاری بهینه)، از میزان ماده خشک قابل هضم سورگوم کاسته شد و دلیل آن را رابطه منفی بین ماده خشک قابل هضم با الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و اسیدی بیان کردند. اثر متقابل خاکورزی و کود نیتروژن نشان داد که در هر دو روش خاکورزی، با افزایش مصرف کود نیتروژن میزان ماده خشک قابل هضم نیز افزایش پیدا کرد (جدول 5) که با نتایج سایر پژوهشگران مطابقت داشت (Zhao et al., 2005; Hugar, 2010; Saini, 2012). افزایش مصرف کود نیتروژن میزان فتوسنتز در گیاه را بهبود داده و سبب ساختهشدن کربوهیدراتها بهویژه نشاسته در گیاه سورگوم میشود و ماده خشک قابل هضم گیاه افزایش مییابد (Zahid et al., 2002). بیشترین میزان ماده خشک قابل هضم با مصرف 100 درصد کود نیتروژن در خاکورزی حفاظتی مشاهده شد. همچنین میزان ماده خشک قابل هضم در تیمار خاکورزی حفاظتی با مصرف 50 درصد کود نیتروژن از لحاظ آماری تفاوت معنیداری با تیمار خاکورزی مرسوم با مصرف 100 درصد کود نیتروژن نداشت. با توجه به جدول 4، در برهمکنش تنش آبی و کود نیتروژن، بالاترین میزان ماده خشک قابل هضم در شرایط تنش آبی شدید و مصرف بیشترین میزان کود نیتروژن بهدست آمد. همچنین مشاهده شد که در هر سه سطح آبیاری و در شرایط عدم مصرف کود نیتروژن، کمترین میزان ماده خشک قابل هضم مشاهده شد که به لحاظ آماری تفاوت معنیداری با یکدیگر نداشتند.
کربوهیدراتهای محلول در آب
جدول 2 نشان داد که افزون بر اثرگذاریهای اصلی تنش آبی و کود نیتروژن، برهمکنش دوگانه خاکورزی + کود نیتروژن بر کربوهیدراتهای محلول در آب معنیدار بود. میزان کربوهیدراتهای محلول در آب با افزایش شدت تنش آبی افزایش یافت. بهنحویکه بیشترین میزان کربوهیدرات محلول به تیمار تنش آبی شدید تعلق داشت که اختلاف معنیداری با تنش آبی متوسط نداشت (جدول 6). همچنین کمترین میزان صفت ذکر شده در تیمار تنش آبی جزیی مشاهده شد که نسبت به تنش آبی متوسط و شدید بهترتیب 02/11 و 05/30 درصد کاهش نشان داد. Jahanzad et al. (2013) در گیاه سورگوم علوفهای وRahbari et al. (2015) در گیاه ارزن علوفهای دریافتند که با افزایش تنش آبی بر میزان کربوهیدراتهای محلول در آب افزده میشود. از مکانیسمهای اصلی مقابله با تنش خشکی در گیاهان، افزایش قندهای محلول در آب و کربوهیدراتهای با وزن مولکولی کم میباشد. در واقع گیاه با این مکانیسم به تنظیم اسمزی در درون سلول کمک کرده و باعث حفظ و نگهداری غشای سلولی میگردد (Torknejad, 1999). با توجه به جدول 5، در هر دو روش خاکورزی با افزایش مصرف کود نیتروژن میزان کربوهیدراتهای محلول در آب نیز افزایش یافت. بهطوریکه بیشترین میزان آن در تیمار 100 درصد کود نیتروژن در خاکورزی حفاظتی و کمترین میزان آن در تیمار عدم مصرف کود نیتروژن در خاکورزی حفاظتی بهدست آمد. پژوهشهای صورتگرفته در این زمینه نتایج متفاوتی را در مورد تأثیر کود نیتروژن بر میزان کربوهیدراتهای محلول در آب گزارش کردهاند. برخی مطالعات همسو با نتایج این تحقیق بوده (Ramroudi et al., 2010) و در برخی دیگر افزایش غلظت نیتروژن در خاک سبب کاهش کربوهیدراتهای محلول شده است (Almodares et al., 2009; Ansari Ardali & AghaAlikhani, 2015).
نتیجهگیری کلی
نتایج این پژوهش نشان داد که با کاهش تنش آبی، اگر چه عملکرد علوفه افزایش یافت، اما صفات کیفی مانند فیبر خام، الیاف نامحلول در شویندۀ خنثی و الیاف نامحلول در شویندۀ اسیدی نیز افزایش یافتند. همچنین بین مصرف کود نیتروژن با عملکرد علوفه و صفات کیفی پروتئین خام، کربوهیدراتهای محلول در آب و ماده خشک قابل هضم رابطه مستقیم دیده شد. اگر چه بین دو روش خاکورزی از لحاظ عملکرد علوفه خشک و اکثر صفات کیفی تفاوتی وجود نداشت. اما افزایش مواد آلی خاک، صرفهجویی در زمان، کاهش آسیب به ساختمان خاک و نهایتا کاهش هزینههای تولید در جهت افزیش سود خالص برای زارعین در خاکورزی حفاظتی را نبایستی فراموش کرد.
REFERENCES
4- Water Soluble Carbohydrates
REFERENCES