اثر هورمون‌پاشی و تلقیح باکتری بر لوبیاچیتی در شرایط متفاوت دمایی و رطوبتی

. مقدمه

تغییرات اقلیمی بر تمام بخش‌های کشاورزی تأثیر‌گذار است و شواهد زیادی وجود دارد که ادامه این روند، آسیب‌پذیری سیستم‌های کشاورزی را افزایش ‌خواهد داد (Hatfield et al., 2020). در سال‌های اخیر خطرات مرتبط با تغییرات اقلیمی، عدم اطمینان در مورد تولید محصولات کشاورزی را افزایش داده است؛ تا جایی که مطالعات در مورد پاسخ گیاهان به تغییرات اقلیمی در حال تبدیل­شدن به حوزه‌های اصلی نگرانی‌های علمی هستند. لوبیا یکی از مهمترین گیاهان خانواده بقولات است که در سرتاسر جهان و ایران کشت می‌شود و در سبد غذایی مردم نقش عمده‌ای دارد. بهره‌وری لوبیا وابسته به شرایط اقلیمی و محیطی مناسب است. تغییر زمان کاشت این محصول می‌تواند شرایط پیش‌بینی‌شده با تغییرات آب و هوایی را فراهم کند، زیرا میانگین دما تغییر کرده، و توامان تاثیر رطوبت و دما در آزمایش‌های مزرعه‌ای بر عملکرد و اجزای عملکرد لوبیای چیتی در آن شرایط آب و هوایی تعیین می­شود.

خشکی یکی از مهمترین تنش‌های محیطی است که مورفولوژی، فیزیولوژی و بیوشیمی گیاه را تحت تاثیر قرار می­دهد و اثرات عمده‌ای بر تولیدات کشاورزی می­گذارد. در سطح جهان، فقط هفت درصد از کل زمین‌های اختصاص­یافته به کشت حبوبات دارای آب کافی هستند و 60% از تولید زراعی این محصول باارزش پروتئینی تحت شرایط تنش شدید خشکسالی انجام می‌شود (Bourgault et al., 2013). لوبیا چیتی ((Phaseolus vulgaris L. یکی از مهمترین گیاهان خانواده بقولات است که در کشورهای در حال توسعه به­عنوان یکی از منابع غذایی اصلی کشت می‌شود (Sayed, 2003). این گیاه به شرایط آب و خاک و کیفیت آن‌ها بسیار حساس است و عملکرد آن حتی در دوره­های کوتاه­مدت تنش خشکی کاهش می­یابد (Khoshvaghti, 2006). به همین دلیل شناسایی روش‌های بهبود عملکرد لوبیا چیتی در مواجه با تغییرات اقلیمی و بهره‌گیری از عوامل مدیریت تولید در این شرایط، در کنار انتخاب رقم مناسب اهمیت زیادی دارد(Mirzaei et al., 2019) . خشکی متوسط تا شدید می‌تواند بیوماس، تعداد دانه در بوته، تعداد دانه در غلاف، شاخص برداشت، عملکرد و وزن دانه لوبیا را تا 50% و گاهی حتی بیشتر کاهش دهد
 (Nazari-Nasi et al., 2012).

ریزوباکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPR) باعث افزایش بهره‌وری و ایمنی گیاهان می‌شوند، همچنین تحمل سیستمیک (مقاومت) ناشی از تنش‌های غیر زنده از جمله خشکسالی و شوری را فعال می‌کنند (Yang et al, 2009). تلقیح حبوبات با میکروارگانیسم‌ها باعث رشد گیاه و بهره‌وری مناسب­تر تحت شرایط تنش می‌شود.Bacillus velezensis  با ریشه‌های گیاه مرتبط است، بومی ریزوسفر بوده و فواید زیادی برای گیاهان دارد (Ye et al., 2018). ارزش آن برای کاربردهای زراعی در تولید انواع متابولیت‌های ثانویه است که می­توانند به­طور غیر مستقیم به عنوان محرک مقاومت سیستمیک و حفظ مواد مغذی مانند نیتروژن، فسفات و آهن باشد، در نتیجه رشد گیاهان را تقویت می‌کند (Borriss et al., 2019). بر اساس یافته‌های
et al. Abd El-Daim (2019)، Bacillus velezensis UCMB5113 باعث افزایش تحمل به تنش خشکی در گندم شد. استفاده از سویه‌های مختلف باسیلوس روی ریشه گیاه می‌تواند مقاومت به خشکی را در حبوبات افزایش دهد. این روش، نه تنها از کاهش آسیب از طریق کاهش غلظت اتیلن جلوگیری می‌کند، بلکه یک محیط برای بهبود کلونیزاسیون باکتری و گره­زایی در ریشه در حبوبات ایجاد می‌کند. این باکتری تخریب ناشی از اتیلن را کاهش داده و باعث بهبود گره­زایی و استعمار قارچ­های مایکوریزی در گیاه شنبلیله^[1] می‌شود، این استراتژی می‌تواند در لگوم­هایی که در شرایط خشک کشت می‌شوند مفید باشد
 (Barnawal et al., 2013).

هورمون استیل­سالیسیلیک­اسید که از مشتقات مصنوعی اسیدسالیسیلیک است از آسیب گیاهان در برابر تنش‌های مختلف غیر زنده (خشکسالی، شوری، دمای بالا و پایین) جلوگیری کرده و به آنها کمک می‌کند تا در برابر تنش‌های زیستی (عوامل بیماری‌زا) مقاومت ایجاد کنند. اسیداستیل­سالیسیلیک باعث افزایش مقدار کلروفیل برگ، تعداد دانه در خوشه، وزن هزار دانه و عملکرد دانه گندم شده است (Matysiak, 2020). نتایج یک بررسی نشان داد که محلول­پاشی ASA یک استراتژی موثر برای بهبود تحمل گیاهان نخود در برابر تنش خشکی است (Rajabi et al., 2012). غلظت‌های سالیسیلیک (SA) و مشتقات آن از نظر فیزیولوژیکی می‌توانند تحمل تنش را در گیاهان ایجاد کنند. در پژوهشی نشان داده شد که بذرهای لوبیا (Phaseolus vulgaris L.) و گوجه­فرنگی (Lycopersicon esculentum L.) آغشته به محلول‌های آبی اسیدسالیسیلیک یا اسیداستیل­سالیسیلیک (ASA) با غلظت 5/0 و1/0 میلی‌مول به تنش‌‌های گرما، سرما و خشکسالی مقاومت پیدا کردند (Senaratna et al., 2000).

در سال‌های اخیر خطرات مرتبط با تغییرات اقلیمی، عدم اطمینان در مورد تولید محصولات کشاورزی را افزایش داده است، تا جایی که مطالعات در مورد پاسخ گیاهان به تغییرات اقلیمی در حال تبدیل­شدن به حوزه‌های اصلی نگرانی‌های علمی هستند. زراعت و تولید لوبیا وابسته به شرایط اقلیمی و محیطی مناسب است. تغییر زمان کاشت این محصول می‌تواند شرایط پیش‌بینی‌شده با تغییرات آب و هوایی را مناسب­تر کند (Karimi-Azar et al., 2022)، زیرا میانگین دما تغییر خواهد کرد که به همراه آن عملیات مدیریتی، در محیط‌های دارای تنش­های رطوبتی و دمایی، به کمک تمهیداتی مانند تلقیح بذرهای لوبیا با باکتری ‌ریزوبیومی و یا محلول­پاشی هورمون­ها می‌تواند سبب افزایش تحمل گیاه به شرایط متغیر رطوبتی و دمایی شود.

2. روش­شناسی پژوهش

محل اجرای این پژوهش، مزرعه آموزشی-پژوهشی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در شهر کرج (با طول جغرافیایی 51 درجه و صفر دقیقه و 30 ثانیه شرقی و عرض جغرافیایی 35 درجه و 48 دقیقه و 45 ثانیه شمالی و ارتفاع از سطح دریا 1312 متر) بود. آزمایش طی دو تاریخ کاشت جداگانه در نیمه دوم اردیبهشت و آخر خردادماه 1400 شمسی، به­صورت کرت دوبار خرد شده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با چهار تکرار در سال زراعی اجرا شد. فاکتور اصلی، تیمار آبیاری در دو سطح 100% و 70% نیاز گیاه، فاکتور فرعی تیمار محلول‌پاشی بوته با استیل‌سالیسیلیک‌اسید در غلظت 5/0 میلی‌مولار و بدون محلول‌پاشی طی دو مرحله رشد رویشی و زایشی لوبیا (V₃ و R₂)، و فاکتور فرعی فرعی تیمار تلقیح بذر با باکتری (باسیلوس ولزنسیس) و عدم تلقیح بذر بود. اعمال تیمارهای نیاز آبی گیاه براساس نرم‌افزار Crop Wat و محاسبه حجم آب آبیاری با نصب کنتور و میزان دبی تعیین شد. بذرها با جمعیت حاوی سوسپانسیون 10⁸ سلول باکتری در داخل ارلن به­مدت شش ساعت در دمای 30 درجه سانتیگراد درون شیکر تلقیح و پس از خشک­شدن در سایه، برای کشت به مزرعه منتقل شدند. بذر گیاه لوبیا چیتی، رقم صدری (متحمل به خشکی) از بانک ژن گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه تهران تهیه شد.

پیش از شروع آزمایش، از عمق صفر تا 30 سانتی‌متری خاک مزرعه نمونه‌برداری مرکب انجام و ویژگی‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی خاک محل کاشت تعیین شد که پس از انجام عملیات خاکورزی، عناصر مورد نیاز (به­ترتیب N:P:K و به میزان 75-110-75 کیلوگرم کود خالص در هکتار) به خاک مزرعه اضافه شد (جدول 1). هر کرت آزمایشی با فاصله ردیف 50 سانتی‌متر و فاصله ‌بین بوته‌ها 10 سانتی‌متر در چهار ردیف کاشت به‌طول سه متر آماده شد.

برای ارزیابی تاثیر استفاده از محلول­پاشی استیل­سالیسیلیک­اسید، طی دو مرحله رشد در 30 روز (در مرحله رویشی یا V3) و 60 روز بعد از کاشت (بعد از گلدهی یاR₂ ) بخش هوائی بوته­های لوبیا با غلظت 5/0 میلی‌مولار ASA اسپری شدند. محلول­پاشی با سمپاش پشتی شارژی ماتابی و جهت پاشش یکنواخت محلول روی بوته از نازل تی‌جت vs11004 با عرض پاشش 110 درجه و مقدار مصرف آب 4/0 گالن آمریکایی در دقیقه استفاده شد. کالیبراسیون سمپاش با سرعت حرکت اپراتور محاسبه شده و دبی سمپاش 400 لیتر در هکتار به‌دست آمد. غلظت محلول طوری اندازه‌گیری شد که به‌صورت میانگین 5/0 میلی‌لیتر محلول در هر اسپری از فاصله 20 سانتی‌متر بوته‌ها با دمای بین 20-15 درجه‌سانتی‌گراد در صبح پخش شود. استیل­سالیسیلیک­اسید با فرمول (CH3CO2)C6H4CO2H 2-، وزن مولکولی 16/180 از شرکت تولیدی Merck^[2] تهیه شد.

همچنین در زمان رشد و نمو لوبیا، برخی صفات گیاه مانند متوسط ارتفاع بوته، تعداد شاخه­های فرعی، سطح برگ اندازه­گیری شدند. در زمان رسیدگی فیزیولوژیک (R7) اجزای عملکرد مانند تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف و ... از میانگین پنج بوته تصادفی، و صفات عملکرد در واحد سطح یادداشت­برداری شدند. پس از جمع‌آوری اطلاعات مربوط به لوبیا چیتی تست نرمالیته و سپس تجزیه داده‌ها با نرم‌افزار R-studio (version 4.2)، رسم نمودارها با نرم‌افزار Excel انجام شد. مقایسه میانگین‌ها بر پایه ‌آزمون چنددامنه‌ای دانکن در سطح پنج درصد صورت گرفت.

جدول 1. برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش.

3. یافته­های پژوهش و بحث

3-1. ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ و شاخه فرعی

در بین تیمارهای مورد بررسی، اثر تاریخ کشت بر ارتفاع بوته و اثرات سه­گانه آبیاری× هورمون‌پاشی×باکتری در سطح احتمال پنج درصد، و اثرات متقابل تاریخ کشت×هورمون‌پاشی در سطح احتمال یک درصد معنی­دار بود (جدول 2). بیش‌ترین ارتفاع بوته لوبیا چیتی (154 سانتی‌متر) در کشت نیمه اردیبهشت­ماه در شرایط آبیاری نرمال و در تیمار بدون هورمون‌پاشی به­دست آمد و کمترین میزان آن (116 سانتی‌متر) در کشت آخر خردادماه در شرایط تنش کم­آبی، بدون هورمون‌پاشی و نیز بدون تلقیح با باکتری حاصل شد (شکل 1-H). اعمال تنش کم­آبیاری (70% نیاز آبی گیاه) باعث کاهش ارتفاع بوته لوبیا شد. کاهش رشد ساقه یک نوع واکنش انطباقی و یک نوع سازگاری در گیاهان برای تکمیل چرخه رشد در شرایط نامطلوب است (Verslues, 2006). اگرچه تنش خشکی از طریق تداخل در فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاه بر ارتفاع بوته لوبیا تاثیر گذاشت؛ اما هنگامی­که گیاهان با هورمون استیل‌سالیسیلیک‌اسید (ASA) با غلظت 5/0 میلی‌مولار اسپری شدند اثر تنش خشکی کمتر بود. افزایش رشد ساقه در نتیجه کاربرد ‌سالیسیلیک‌اسید ممکن است به­دلیل بهبود پایداری غشا، فعال­سازی سیستم آنتی­اکسیدانی و حفاظت از سیستم فتوسنتزی گیاه باشد. علاوه­بر­این اثر تلقیح بذرها با باکتری باسیلوس ولزنسیس باعث افزایش ارتفاع لوبیا شد (شکل 1-H) که می‌تواند در تطابق با یافته محققان دیگر (Khavari & Shakarami, 2019)، به­دلیل افزایش کلونیزه­شدن و سطح جذب سیستم ریشه و تغییر در اختصاص منابع بین ریشه و ساقه باشد.

برای صفت تعداد شاخه فرعی فقط اثر جداگانه هر یک از تیمارهای آزمایشی (تاریخ کاشت، آبیاری و تلقیح باکتری) در سطح یک درصد معنی‌دار بود (جدول 2 و شکل 1-S). اعمال تنش کم­آبیاری (70% نیاز آبی گیاه) باعث کاهش ارتفاع بوته لوبیا شد. کاهش رشد ساقه یک نوع واکنش انطباقی و یک نوع سازگاری در گیاهان برای تکمیل چرخه رشد در شرایط نامطلوب بیان شده است (Verslues, 2006). براساس نتایج حاصل بیشترین تعداد شاخه فرعی (هفت عدد در بوته) مربوط به تاریخ کشت اول (نیمه اردیبهشت) با آبیاری 100% نیاز آبی گیاه و استفاده از هورمون با غلظت 5/0 میلی‌مولار (در تلقیح با باکتری) بود که از لحاظ آماری تفاوت معنی‌داری با عدم تلقیح با باکتری نداشت (شکل 1-S). همچنین تعداد شاخه فرعی در تاریخ کاشت اول و تیمار شرایط کم­آبی (نیاز آبی 70%)، و در کاشت دوم (آخر خرداد) تیمار آبیاری نرمال (نیاز آبی 100%) از لحاظ هورمون­پاشی و تلقیح با باکتری تفاوت معنی­داری با بیشترین شاخه فرعی نداشتند (شکل 1-S). در تاریخ کشت اول، گیاه فرصت بیشتری برای تولید شاخه جانبی داشته است زیرا دمای هوا در اردیبهشت­ماه کمتر بوده، درنتیجه باعث تحریک رشد رویشی شده و تعداد شاخه جانبی بیشتر شده است. اسیدسالیسیلیک به عنوان یک محرک یا انتقال­دهنده سلول عمل می­کند تا در برابر شرایط استرس محیطی مانند خشکی و گرما مقاومت کند. استفاده از محلول‌پاشی به دلیل فراهمی عناصـر غـذایی بیشتر برای گیاه، تعداد شاخه فرعی را افزایش می‌دهد (Afshoon et al., 2022). قرار گرفتن گیاهان در شرایط تنش باعث کاهش مقاومت سیستماتیک آن‌ها می‌شود. با اسپری­کردن ASA تعداد شاخه فرعی افزایش و حجم برگ نیز بالا می‌رود تا به مقاومت گیاه در اثر تنش‌خشکی کمک کند. این هورمون سیستم ایمنی گیاه را تقویت و با شرایط تنش مقابله می‌کند.

جدول 2. تجزیه واریانس (میانگین مربعات) اثر تاریخ کشت (D)، آبیاری (I)، هورمون‌پاشی (Hs) و تلقیح با باکتری (Bi) بر صفات مورفولوژیکی، اجزاء عملکرد و شاخص سطح برگ لوبیا چیتی.

** and * are significant at the probability level of 1 and 5 percent, respectively.

برای صفت شاخص سطح برگ، اثرات جداگانه تیمارها (آبیاری، تاریخ کاشت، هورمون­پاشی و تلقیح باکتری) غیر معنی­دار بودند، اما اثرات متقابل دوگانه تاریخ کاشت × تلقیح با باکتری، و اثرات سه‌گانه تاریخ کشت× هورمون­پاشی× تلقیح با باکتری در سطح احتمال پنج درصد معنی­دار بودند (جدول 2). بیش‌ترین میزان شاخص سطح برگ (3/7) در شرایط آبیاری نرمال مربوط به تیمار محلول­پاشی با هورمون ASA و تلقیح با باکتری در تاریخ کاشت اول به­دست آمد و کمترین مقدار آن (6/1) نیز مربوط به تیمار تنش کم­آبیاری عدم هورمون­پاشی و تلقیح در تاریخ کشت دوم بود که از لحاظ آماری تفاوت معنی‌داری با استفاده از هورمون نداشتند (شکل 1-L). میزان سطح برگ به عواملی مانند دما و تنش خشکی و عوامل رشد بستگی دارد
(Nohong & Nompo, 2015). تنش خشکی با پایین­آوردن فشار تورژسانس جلوی انبساط سلولی و رشد آن را به مقدار زیادی می‌گیرد، بنابراین سطح برگ توسعه نمی­یابد (Taiz et al., 2015).

در شرایط تنش کم­آبیاری و تاریخ کشت خردادماه شاخص سطح برگ در مقایسه با تاریخ کشت اردیبهشت­ماه در شرایط تنش و آبیاری نرمال کوچکتر بود (شکل 1-L) که ممکن است بازتابی از دمای بالاتر در کشت آخر خرداد نسبت به کاشت اردیبهشت­ماه بوده باشد. افزایش شاخص سطح برگ در آبیاری نرمال در تاریخ کاشت اول به این دلیل است که گیاه هورمون سالیسیلیک­اسید را دریافت کرده، و اسپری­کردن ASA که از مشتقات هورمون مذکور است، شاخص سطح برگ گیاه لوبیا چیتی را در مقایسه با گیاهان تیمارنشده افزایش داد (شکل 1-L). پاسخ مشابهی در گیاهان لوبیا چشم­بلبلی (Afshari et al., 2013)، ذرت و سویا
 (Khan et al., 2003) در نتیجه کاربرد ASA گزارش شده است.

3-2. عملکرد دانه و وزن صد دانه

نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر جداگانه تیمارهای تاریخ کشت، آبیاری، هورمون­پاشی، استفاده از باکتری و اثرات متقابل تاریخ کشت×آبیاری؛ تاریخ کشت× هورمون؛ و اثرات سه­گانه تاریخ کشت× آبیاری×باکتری بر صفت عملکرد دانه غیر معنی­دار بود. اما، اثرات متقابل دوگانه آبیاری×باکتری، و سه­گانه تاریخ کشت× هورمون­پاشی × باکتری، همچنین چهارگانه تاریخ کشت× آبیاری× هورمون­پاشی و تلقیح باکتری در سطح احتمال یک درصد معنی‌‌دار بودند (جدول 2). بالاترین عملکرد دانه (3045 کیلوگرم) در تاریخ کشت اول در شرایط آبیاری نرمال مربوط به تیمار ترکیبی هورمون‌پاشی با ASA و تلقیح با باکتری به­دست آمد. کمترین عملکرد (1356 کیلوگرم در هکتار) در تاریخ کاشت خرداد در شرایط آبیاری نرمال (100% نیاز آبی گیاه) توام با عدم محلول‌پاشی با هورمون و عدم تلقیح با باکتری حاصل شد که با شرایط تنش کم­آبی (70% نیاز آبی گیاه) در کشت خرداد از لحاظ آماری تفاوت معنی­داری نداشت (شکل 2-Y). نتایج نشان داد که هورمون­پاشی سالیسیلیک­اسید تأثیر مثبتی روی عملکرد دانه داشت، زیرا هورمون­پاشی در هر دو تاریخ کشت باعث افزایش عملکرد دانه لوبیا چیتی شد (شکل 2-Y). استفاده از سالیسیلیک­اسید در مراحل پر شدن دانه (R5) باعث افزایش عملکرد دانه شد؛ طبق گزارشی، این امر می‌تواند به دلیل افزایش فعالیت آنزیم­های محرک رشد مثل کربنیک­آنیدراز بوده باشد که این ترکیب به­طور کامل کاهش سطح اکسین ناشی از خشکسالی را کاهش می‌دهد، بنابراین تأثیر مثبتی بر توده اندام هوایی، گلدهی و عملکرد گیاهان دارد (Matysiak et al., 2020).

براساس نتایج تجزیه واریانس، اثر تیمارهای آزمایشی به­استثنای کاربرد جداگانه تاریخ کشت، آبیاری، هورمون­پاشی و تلقیح با باکتری از لحاظ آماری بر وزن صددانه لوبیا چیتی تاثیر معنی‌داری نداشتند (جدول 2). اما هورمون­پاشی برگ‌های لوبیا با ASA باعث کاهش تعرق شده، پتانسیل آب گیاه و راندمان مصرف آب را افزایش داد، در نتیجه باعث افزایش وزن صددانه گیاه در تاریخ کشت اول و آبیاری نرمال در مقایسه با عدم هورمون­پاشی شد (شکل 2-TW). مشاهدات زیادی نشان از افزایش عملکرد و وزن دانه در اثر کاربرد ترکیبی هورمون و باکتری دارد؛ زیرا این دو ماده از نظر فیزیولوژیکی منجر به رشد گیاه، افزایش تولید آنزیم‌ها، آنتی­اکسیدان‌ها، انحلال فسفر، فعالیت کنترل زیستی، گره‌سازی ریشه و تثبیت نیتروژن می­شوند (Hashem et al., 2019).

شکل 1. مقایسه‌ میانگین ارتفاع گیاه (H)، تعداد شاخه فرعی (S) و شاخص سطح برگ (L) لوبیا چیتی تحت تیمارهای تاریخ کشت (نیمه اردیبهشت و آخر خرداد)، آبیاری (70% و 100% نیاز آبی گیاه)، محلول‌پاشی (استیل­سالیسیلیک­اسید در دو سطح صفر و 5/0 میلی‌مولار) و تلقیح بذر و عدم تلقیح با باکتری (به‌ترتیب B وN).

شکل 2. مقایسه‌ میانگین عملکرد دانه (Y) و وزن صد دانه (TW)، لوبیا چیتی تحت تیمارهای تاریخ کشت (نیمه اردیبهشت و آخر خرداد)، آبیاری (70% و 100% نیاز آبی گیاه)، محلول‌پاشی (استیل­سالیسیلیک­اسید در دو سطح صفر و 5/0 میلی‌مولار) و تلقیح و عدم تلقیح بذر با باکتری (به‌ترتیب B وN).

3-3. عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت

نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تاثیر تیمارهای آبیاری، تلقیح با باکتری، و کاربرد همزمان آبیاری× هورمون­پاشی، هورمون­پاشی× تلقیح با باکتری، اثرات سه­گانه تاریخ کاشت × هورمون­پاشی× تلقیح، و آبیاری × هورمون­پاشی× تلقیح در سطح یک درصد بر تولید ماده خشک کل لوبیا (عملکرد زیستی) معنی‌دار بودند (جدول 2). آنچه مسلم است بیش‌ترین مقدار عملکرد زیستی باید در شرایط آبیاری نرمال و هورمون­پاشی به­دست می­آمد، ولی در این شرایط به علت طولانی­شدن زمان رشد، برگ­های پیرتر در قسمت پایینی ریزش کرده و وزن کل بوته‌ها یا عملکرد زیستی کاهش یافت (شکل 3-DM). اما در شرایط تنش کم­آبی (70% نیاز آبی) استفاده توام از هورمون­پاشی و باکتری‌های محرک رشد گیاه به جذب آب و مواد غذایی (خصوصا نیتروژن) کمک کرده و نه تنها از کاهش عملکرد بیولوژیک جلوگیری کرد، بلکه باعث افزایش این صفت در هر دو تاریخ کاشت لوبیا چیتی شد (شکل 3-DM). به‌طور کلی، فعالیت باکتری‌های محرک رشد برای تثبیت نیتروژن باعث ایجاد شبکه ریشه‌ای و به دنبال آن جذب بیشتر آب و عناصر غذایی در شرایط تنش خشکی شده که از افت عملکرد ناشی از تنش خشکی جلوگیری می‌کند. از طرفی گیاهان لگوم به دلیل داشتن ویژگی تثبیت­کننده نیتروژن در خاک­هایی با رطوبت­های متفاوت، باعث جذب املاح اسمزی و مقاومت در برابر کم­آبی می‌شوند که با یافته‌های محققان دیگر (Filipini et al., 2021) همخوانی دارد.

برای صفت شاخص برداشت اثرات جداگانه تاریخ کشت، و هورمون­پاشی، اثرات دوگانه تاریخ کشت× آبیاری و چهارگانه تاریخ کشت× آبیاری×هورمون­پاشی× تلقیح با باکتری در سطح یک درصد معنی­دار بود (جدول 2). به­طور کلی در تاریخ کشت دوم (آخر خرداد) کاهش چشمگیر شاخص برداشت به‌ویژه در شرایط تنش کم­آبی و تیمارهای بدون تلقیح با باکتری مشاهده شد (شکل 3-HI). اما در استفاده از هورمون محرک رشد و باکتری تلقیح بذر در شرایط تنش کم­آبی شاخص برداشت افزایش نشان داد که احتمالا در این تیمارها به دلیل تحریک فعالیت متابولیکی، آنزیم‌ها، سنتز پروتئین روی عملکرد دانه اثر گذاشته و در نهایت شاخص برداشت بیشتر شد (شکل 3-HI).

شکل 3. مقایسه‌ میانگین عملکرد بیولوژیک (DM) و شاخص برداشت (HI) لوبیا چیتی تحت تیمارهای تاریخ کشت (نیمه اردیبهشت و آخر خرداد)، آبیاری (70% و 100% نیاز آبی گیاه)، محلول‌پاشی (استیل­سالیسیلیک­اسید در دو سطح صفر و 5/0 میلی‌مولار) و تلقیح و عدم تلقیح بذر با باکتری (به‌ترتیب B وN).

3-4. تعداد و طول غلاف

بر اساس نتایج جدول تجزیه واریانس اثر تاریخ کاشت، آبیاری، هورمون­پاشی و باکتری به صورت منفرد روی صفات تعداد غلاف در بوته و طول غلاف غیر معنی­دار بود (جدول 2)؛ اما اثرات دوگانه تاریخ کشت×آبیاری بر تعداد غلاف در بوته (در سطح یک درصد) و تاریخ کشت× هورمون­پاشی، آبیاری × هورمون­پاشی، تاریخ کشت× باکتری (در سطح پنج درصد)، و اثر سه­گانه تاریخ کشت× آبیاری × هورمون­پاشی بر طول غلاف لوبیا (در سطح احتمال یک درصد) تفاوت معنی­داری داشتند (جدول 2). در تاریخ کشت اول (نیمه اردیبهشت) از تیمارهای آبیاری نرمال به همراه هورمون­پاشی و تلقیح بذر با باکتری (25 غلاف در بوته) و در تنش کم­آبی (22 غلاف در بوته) به­دست آمد (شکل 4-P) کمترین تعداد غلاف در بوته در تیمارهای کم­آبیاری و عدم هورمون­پاشی و عدم تلقیح باکتری حاصل شد. همچنین در تاریخ کشت اول (نیمه اردیبهشت) از تیمارهای آبیاری نرمال (100% نیاز آبی) و تنش کم­آبی (70% نیاز آبی) به همراه هورمون­پاشی + تلقیح بذر با باکتری بیشترین طول غلاف گیاه لوبیا حاصل شد و کمترین طول غلاف در هر دو تاریخ کاشت و دو تیمار آبیاری با عدم هورمون­پاشی و تلقیح باکتری به­دست آمد (شکل 4-PL). عملکرد بالای لوبیا با افزایش تعداد غلاف، اندازه غلاف، تعداد دانه در غلاف و در نهایت وزن دانه مرتبط است. میزان نیتروژن و کربن موجود در اختیار گیاه در طول دوره پر شدن، تعیین­کننده‌ مقدار این صفات است (Munier-Jolain et al., 2008).

شکل 4. مقایسه‌میانگین تعداد غلاف/بوته (P) و طول غلاف (PL)، لوبیا چیتی تحت تیمارهای تاریخ کشت (اردیبهشت و خرداد)، آبیاری (70% و 100% نیاز آبی گیاه)، محلول‌پاشی (استیل­سالیسیلیک­اسید در دو سطح صفر و 5/0 میلی‌مولار) و تلقیح و عدم تلقیح با باکتری (به‌ترتیب B وN).

4. نتیجه‌گیری

بیشترین ارتفاع بوته، تعداد شاخه فرعی و بیشترین میزان شاخص سطح برگ لوبیا چیتی در تاریخ کشت اول (نیمه اردیبهشت­ماه) و در شرایط آبیاری نرمال (100% نیاز آبی گیاه) حاصل شد که در نتیجه دمای هوای معتدل­تر و تحریک رشد رویشی گیاه در اردیبهشت­ماه نسبت به کشت دوم (آخر خردادماه) بوده است. اما کمترین میزان این صفات در کشت دوم و در تیمارهای تنش کم­آبی (70% نیاز آبی گیاه)، بدون هورمون­پاشی و بدون تلقیح بذر با باکتری حاصل شد که می­تواند به دلیل شرایط استرس خشکی و گرما بر گیاه لوبیا بوده باشد. البته وقتی که هورمون­پاشی با اسیدسالیسیلیک انجام گرفت به دلیل فراهمی عناصـر غـذایی بیشتر برای گیاه، میانگین این صفات افزایش یافت (شکل 1). همین­طور، بالاترین عملکرد دانه لوبیا چیتی (3045 کیلوگرم در هکتار) و شاخص برداشت در تاریخ کشت اول و در شرایط آبیاری نرمال مربوط به تیمار ترکیبی هورمون­پاشی با اسیدسالیسیلیک و تلقیح با باکتری بود و کمترین عملکرد دانه (با 55% کاهش) در تاریخ کاشت دوم و در شرایط آبیاری نرمال، بدون کاربرد هورمون­پاشی بوته و عدم تلقیح بذر با باکتری حاصل شد. این بررسی نشان داد که هورمون­پاشی سالیسیلیک­اسید در هر دو تاریخ کاشت تأثیر مثبتی بر عملکرد دانه و شاخص برداشت لوبیاچیتی داشته است (شکل 2). علاوه­بر­این، عملکرد بیولوژیک گیاه لوبیا چیتی که در شرایط تنش کم­آبی کاهش داشت، در تیمارهای کاربرد توام هورمون­پاشی سالیسیلیک­اسید و تلقیح بذر با باکتری، در هر دو تاریخ کاشت، شاید به­دلیل تحرک رشد گیاه و جذب آب و مواد غذایی، افزایش نشان داد (شکل 3). به­طور کلی، در این بررسی بهبود صفات رویشی (ارتفاع، شاخه فرعی و سطح برگ)، عملکرد (دانه و ماده خشک)، و برخی اجزای عملکرد لوبیا چیتی (طول غلاف­ها و تعداد غلاف در بوته) در تیمارهای تلقیح همزمان محلول­پاشی بوته و تلقیح بذر باکتری مشاهده شد (شکل 4). این نشان می­دهد که ترکیب محلول­پاشی بوته توام با تلقیح بذر با باکتری یک فناوری امیدوارکننده است که می­تواند مزایای اقتصادی و زیست­محیطی در شرایط مزرعه به­ویژه در شرایط متغیر رطوبتی (تنش کم­آبی) و دمایی (تغییر تاریخ کاشت) به­وجود آورد. علاوه­بر­این تاریخ کاشت مناسب عامل مهم مدیریتی در تولید محصول لوبیا چیتی است و کشت زودهنگام در اردیبهشت­ماه باعث مکانیسم فرار گیاه از افزایش دما در طول دوره رشد رویشی و زایشی حتی در شرایط تنش آبی خواهد شد.

5. منابع

Abd El-Daim, I.A., Bejai, S., & Meijer, J. (2019). Bacillus velezensis 5113 induced metabolic and molecular reprogramming during abiotic stress tolerance in wheat. Scientific Reports, 9(1), 16282.

Afshari, M., Shekari, F., Azimkhani, R., Habibi, H., & Fotokian, M.H. (2013). Effects of foliar application of salicylic acid on growth and physiological attributes of cowpea under water stress conditions. Iran Agricultural Research, 32(1), 55-70. (In Persian).

Afshoon, E., Majnoun Hosseini, N., Bayati, K., Rabieian, E., & Khaldari, I. (2022). Effect of micronutrients spraying and planting density on yield and yield components of red beans (Phaseolus vulgaris L.) at Karaj conditions. Iranian Journal of Field Crop Science, 53(1), 85-96. (In Persian).

Barnawal, D., Maji, D., Bharti, N., Chanotiya, C.S., & Kalra, A. (2013). ACC deaminase-containing Bacillus subtilis reduces stress ethylene-induced damage and improves mycorrhizal colonization and rhizobial nodulation in Trigonella foenum-graecum under drought stress. Journal of Plant Growth Regulation, 32(4), 809-822.

Borriss, R., Wu, H., & Gao, X. (2019). Secondary metabolites of the plant growth promoting model rhizobacterium Bacillus velezensis FZB42 are involved in direct suppression of plant pathogens and in stimulation of plant-induced systemic resistance. Secondary metabolites of plant growth promoting Rhizomicroorganisms: Discovery and applications, 147-168.

Bourgault, M., Madramootoo, C.A., Webber, H.A., Horst, M.G., Stulina, G., & Smith, D.L. (2007). Legume production and irrigation strategies in the Aral Sea Basin: Yield, yield components and water relations of common bean (Phaseolus vulgaris) and green gram (Vigna radiata). Options Méditerranéennes: Série B. Etudes et Recherches, 1(56).

Filipini, L.D., Pilatti, F.K., Meyer, E., Ventura, B.S., Lourenzi, C.R., & Lovato, P.E. (2021). Application of Azospirillum on seeds and leaves, associated with Rhizobium inoculation, increases growth and yield of common bean. Archives of Microbiology, 203, 1033-1038.

Food and Agriculture Organization (2012). Economics of plant genetic resource management for adaptation to climate change. A review of selected literature, by S. Asfaw and L. Lipper. From https://www.fao.org/docrep/015/an649e/an649e00.pdf.

Hashem, A., Tabassum, B., & Abd_Allah, E.F. (2019). Bacillus subtilis: A plant-growth promoting rhizobacterium that also impacts biotic stress. Saudi Journal of Biological Sciences, 26(6), 1291-1297.

Hatfield, J.L., Antle, J., Garrett, K.A., Izaurralde, R.C., Mader, T., Marshall, E., & Ziska, L. (2020). Indicators of climate change in agricultural systems. Climatic Change, 163(4), 1719-1732.

Karimi-Azar, M., Majnoun Hosseini, N., & Bihamta, M.R. (2022). Effect of nitrogen fertilizer in normal irrigation and drought stress on bean cultivars (Phaselous vulgaris) at Karaj conditions. M.Sc. Thesis in Agronomy, University of Tehran. Pp.105.

Khan, W., Prithiviraj, B., & Smith, D.L. (2003). Photosynthetic responses of corn and soybean to foliar application of salicylates. Journal of Plant Physiology, 160(5), 485-492.

Khavari, H., & Shakarami, G. (2019). Role of arbuscular mycorrhizal and azotobacter chroococcum on growth and yield of red bean cultivars (Phaseolus vulgaris L.). Journal of Plant Ecophysiology, 11(38), 118-131. (In Persian).

Khoshvaghti, H. (2006). Effects of water limitation on growth rate, grain filling and yield of three pinto bean cultivars. M.Sc. Dissertation, Faculty of Agriculture, Tabriz University, Iran. (In Persian).

Martins, M.A., Tomasella, J., & Dias, C.G. (2019). Maize yield under a changing climate in the Brazilian Northeast: Impacts and adaptation. Agric. Water Management, 216, 339–350.

Matysiak, K., Siatkowski, I., Kierzek, R., Kowalska, J., & Krawczyk, R. (2020). Effect of foliar applied acetylsalicilic acid on wheat (Triticum aestivum) under field conditions. Agronomy, 10(12), 1918; From https://doi.org/10.3390/agronomy10121918.

Mirzaei, S., Majnoun Hosseini, N., & Mirabzade, M. (2019). Study the effect of water deficit and nitrogen fertilizer application on yield and growth of pinto bean (Phaselous vulgaris). M.Sc. Thesis in Agronomy, University of Tehran. Pp.110.

Munier-Jolain, N., Larmure, A., & Salon, C. (2008). Determinism of carbon and nitrogen reserve accumulation in legume seeds. Comptes Rendus Biologies, 331(10), 780-787.

Nazari-Nasi, H., Jabbari, F., Azimi, M.R., & Norouzian, M. (2012). Evaluation of drought stress on cell membrane stability, photosynthesis rate, relative water content and seed yield in four pinto bean (Phaseolus vulgaris L.) genotypes. Iranian Journal of Field Crop Science, 43(3), 491-199. (In Persian).

Nohong, B., & Nompo, S. (2015). Effect of water stress on growth, yield, proline and soluble sugars contents of signal grass and napier grass species. American -Eurasian Journal of Sustainable Agriculture, 9(5), 14-21.

Rajabi, L., Sajedi, N.A., & Roshandel, M. (2012). Response of yield and yield components of dried peas to salicylic acid and superabsorbent polymers. J. Crop Prod. Res., 4, 343-354. (In Persian).

Sayed, O.H. (2003). Chlorophyll flourscence as a tool in cereal research. Photosynthetica, 3, 321-330.

Senaratna, T., Touchell, D., Bunn, E., & Dixon, K. (2000). Acetyl salicylic acid (aspirin) and salicylic acid induce multiple stress tolerance in bean and tomato plants. Plant Growth Regulation, 30(2), 157-161.

Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I.M., & Murphy, A. (2015). Plant Physiology and Development (6^th ed.). Sinauer Associates, Sunderland, CTI. Pp. 888.

Verslues, P.E., Agarwal, M., Katiyar‐Agarwal, S., Zhu, J., & Zhu, J.K. (2006). Methods and concepts in quantifying resistance to drought, salt and freezing, abiotic stresses that affect plant water status. The Plant Journal, 45(4), 523-539.

Yang, J., Kloepper, J.W., & Ryu, C.M. (2009). Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress. Trends Plant Science, 14, 1–4.

[1]. Trigonella foenum-graecum

[2]. Merck & Co., Kenilworth, NJ, USA