Agronomic and Morpho-Physiologic Responses of Black Cumin (Nigella sativa L.) to Sowing Dates under Cold Winter Regions

. مقدمه

گیاهان دارویی به دلیل خواص درمانی، اثرات جانبی پایین، مقرون به صرفه بودن، مقبولیت فرهنگی و … مورد توجه جهانی قرار گرفته­اند. تجارت بین­المللی گیاهان دارویی و فراورده­های آنها در سال 2010 حدود 60 میلیارد دلار بوده و پیش بینی می­شود تا سال 2050 به حدود پنج تریلیون دلار برسد (Zahra et al., 2019). سیاهدانه با نام علمی Nigella sativa (L.) گیاهی دولپه، علفی، یک­ساله و متعلق به خانواده آلاله می­باشد. دانه این گیاه در طب سنتی بسیاری از کشورها جهت پیش­گیری و درمان بسیاری از اختلالات و بیماری­ها از جمله سرفه، آسم، احتقان بینی، سردرد، دندان­درد، کرم­های روده­ای، اختلالات قاعدگی، بیماری­های گوارشی و ناتوانی جنسی مصرف می­شود (Fallah Huseini et al., 2011). انتخاب تاریخ کاشت مناسب یکی از مهمترین فاکتورهای مدیریتی بوده و در بسیاری از موارد می­تواند تعیین­کننده موفقیت یا شکست زراعت یک محصول باشد (Khajehpour, 2015). فاکتورهای تعیین­کننده برای تاریخ کاشت مناسب در یک ناحیه مشخص، دمای مناسب خاک برای جوانه­زنی، رشد مناسب قبل از گلدهی، عدم برخورد گلدهی و پر شدن دانه با دمای بالای هوا و استفاده مناسب از شرایط محیطی می­باشد (Safaei et al., 2017).

در ارتباط با محصول­های بهاره سرمازی همانند سیاهدانه، چنانچه تاریخ کاشت زودتر از موعد مناسب انتخاب شود و اکوتیپ مورد استفاده (یا رقم کاشته­شده) حساس به سرما باشد، آنگاه دمای پایین هوا و خسارت یخبندان باعث تضعیف گیاهچه­ها شده و حداکثر قدرت تولیدی محصول به ظهور نخواهد رسید. در مقابل، کاشت زودهنگام اکوتیپ­های مقاوم به سرما باعث تولید گیاهچه­های قوی در اول فصل بهار شده و افزایش طول دوره رشد در آنها احتمالا با عملکردهای بالا در فصل تابستان همراه خواهد بود. در همین راستا و در پژوهشی که در مشهد انجام شد گیاهچه­های پنج اکوتیپ سیاهدانه (بیرجند، سبزوار، فردوس، گناباد و نیشابور) که در اواسط اسفند کاشته شده و تا مرحله 5-4 برگی در شرایط طبیعی رویانده شده بودند، تحت شرایط کنترل­شده و به مدت دو ساعت در معرض دماهای متفاوت صفر، 5/1-، 3-، 5/4-، 6-، 5/7- و 9- درجه سانتیگراد قرار گرفتند. بررسی درصد بقای گیاهچه­ها نشان داد تا دمای 5/4- درجه سانتیگراد تقریبا تمام گیاهچه­ها حفظ شدند، ولی با کاهش بیشتر دما در سه اکوتیپ بیرجند، نیشابور و فردوس درصد بقا روند کاهشی پیدا کرد. کاهش درصد بقا در دو اکوتیپ گناباد و سبزوار به­ترتیب از دمای 6- و 5/7- درجه سانتیگراد آغاز شد. در دمای 9- درجه سانتیگراد که هیچ گیاهی از اکوتیپ­های فردوس، گناباد و نیشابور باقی نماند، درصد بقای گیاهچه­های سبزوار و بیرجند به­ترتیب حدود 40 و 20 درصد بود (Khorsandi et al., 2015). محققان در قزوین امکان کاشت پاییزه یا بهاره چهار گیاه دارویی رازیانه، زنیان، انیسون و سیاهدانه را بررسی و واکنش متفاوت گیاهان دارویی کشت­شده به تاریخ کاشت را گزارش کردند. رازیانه و سیاهدانه به علت استقرار بهتر در پاییز، مقاومت به سرما، شروع زودتر رشد بهاره و در نتیجه شاخ و برگ و وزن دانه بیشتر، عملکرد دانه بالاتری داشتند. در حالی که به علت از بین رفتن گیاهچه­های سبز شده زنیان و انیسون در اثر سرمای زمستان، کاشت پاییزه آنها موفقیت­آمیز نبود و در منطقه مورد تحقیق امکان کاشت این دو گیاه تنها در فصل بهار وجود داشت (Akbarinia et al., 2005). در پژوهشی دو ساله که در هندوستان انجام شد، اثر تاریخ کاشت (دهه اول مهر، دهه سوم مهر، دهه اول آبان، دهه سوم آبان و دهه اول آذر) و تراکم بوته روی سیاهدانه مطالعه و مشخص شد بیشترین ارتفاع و انشعاب گیاهان، عملکرد دانه، وزن هزار دانه، وزن کپسول، تعداد کپسول در گیاه، تعداد دانه در کپسول و محتوای اسید چرب در گیاهان کشت­شده مربوط به تاریخ کاشت دوم (دهه سوم مهر) بود (Meena et al., 2012).

کاشت دیرهنگام سیاهدانه منجر به کاهش طول دوره رشد گیاه شده و احتمال برخورد مراحل گلدهی و پر شدن دانه با دماهای بالا در اواخر بهار و اوایل تابستان را افزایش خواهد داد. در همین ارتباط، اثر چهار تاریخ کاشت (5 و 25 اسفند، 15 فروردین و 5 اردیبهشت) روی چهار اکوتیپ سیاهدانه (بیرجند، گناباد، نیشابور و سبزوار) مورد بررسی قرار گرفته و گزارش شد که بیشترین تعداد کپسول در بوته، دانه در کپسول، عملکرد زیستی و عملکرد دانه در تاریخ کاشت اول، بیشترین وزن هزار دانه در تاریخ کاشت چهارم و بیشترین شاخص برداشت در تاریخ کاشت سوم مشاهده شد. اکوتیپ نیشابور و گناباد به­ترتیب بیشترین و کمترین مقدار عملکرد دانه و عملکرد زیستی را نشان دادند. همچنین اثر متقابل تاریخ کاشت در اکوتیپ نیز بر صفات ارزیابی­شده معنی­دار بود که نشان­دهنده پاسخ­های متفاوت اکوتیپ­ها به تغییر در تاریخ کاشت می­باشد (Javadi Hedayat Abad et al., 2015). در پژوهشی در بیرجند، اثر چهار تاریخ (یک فروردین، 15 فروردین، 1 اردیبهشت و 15 اردیبهشت) و سه سطح نیتروژن (40، 80 و 120 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار) بر سیاهدانه مطالعه شده و تاریخ کاشت­های فروردین و مصرف 40 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار به دلیل تولید عملکرد بالاتر مناسب تشخیص داده شد (Javadi, 2008). پژوهشگران ایتالیایی یک اکوتیپ سیاهدانه معمولی
 (Nigella sativa L.) و دو اکوتیپ سیاهدانه دمشقی (Nigella damascene L.) را در سه تاریخ متفاوت (دهه دوم اسفند، دهه دوم فروردین و دهه دوم اردیبهشت) کشت کرده و گزارش کردند با تاخیر در کاشت، عملکرد زیستی و عملکرد دانه به دلیل کاهش تعداد دانه و وزن دانه کاهش یافتند. آنها بیان کردند مهمترین جزء عملکرد در هر دو گونه، تعداد دانه در گیاه بود. نامبردگان در ادامه افزودند بزرگترین محدودیت برای پتانسیل عملکرد دانه سیاهدانه معمولی (Nigella sativa L.) طول دوره رویشی کوتاه می­باشد که این عامل از طریق کاهش تعداد دانه در گیاه منجر به کاهش شدید عملکرد دانه می­شود (D’Antuono et al., 2002).

اثر فاکتورهای محیطی بر مراحل نموی و فیزیولوژیک گیاهان باعث تفاوت در زمان کاشت برای نواحی مختلف می شود. حتی در یک ناحیه مشخص نیز به دلیل تفاوت­های ژنتیکی، ارقام مختلف ممکن است در تاریخ­های متفاوت کاشته شوند. تعدادی از محققان در تحقیقی که در اصفهان انجام دادند اثر چهار تاریخ کاشت (25 آبان، 25 آذر، 15 اسفند و 15 فروردین) بر دو توده هند و اصفهان سیاهدانه بررسی کرده و گزارش کردند که تاخیر در تاریخ کاشت موجب کاهش اکثر صفات مربوط به عملکرد و اجزای عملکرد شد. این محققان نتیجه­گیری کردند تاریخ کشت دوم و سوم برای توده اصفهان و تاریخ کشت سوم برای توده هند مناسب می­باشد (Vaseghi et al., 2014). در ایران، کاشت سیاهدانه در نواحی با زمستان­های نیمه­سرد (مانند اصفهان، اراک، کرمانشاه و مشهد) تا کمی سرد (مانند گلستان، خرم آباد) مرسوم می­باشد. اما اطلاعات در خصوص کشت و کار این گیاه در نواحی با زمستان سرد (مانند اردبیل و تبریز) بسیار اندک است. هدف تحقیق حاضر بررسی تاریخ­های مختلف کاشت (با تاکید بر تاریخ کاشت پاییزه) بر صفات زراعی و مورفو-فیزیولوژیک گیاه سیاهدانه در نواحی با زمستان سرد (شهرستان مشگین­شهر-اردبیل) بود.

2. روش­شناسی پژوهش

تحقیق حاضر به صورت آزمایش مزرعه­ای در سال زراعی 1401-1400 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی مشگین­شهر- دانشگاه محقق اردبیلی (با موقعیت ۴۷ درجه و ۴۰ دقیقه طول­جغرافیایی و ۳۸ درجه و ۲۳ دقیقه عرض­جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا ۱۱۵۰ متر) اجرا شد. این منطقه جزء مناطق نیمه­خشک محسوب شده و دارای زمستان سرد و تابستان معتدل-گرم می­باشد. مشخصات آب و هوای منطقه در طول آزمایش به صورت ماهیانه در جدول 1 ارائه می­شود. اطلاعات مربوط به دمای حداکثر و حداقل روزانه نیز در قالب شکل 1 نمایش داده شده است.

پژوهش در شرایط فاریاب و در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. زمین مزرعه آزمایشی، آیش بوده و در سال­های قبل هیچ نوع زراعتی در آن انجام نشده بود. زمین مذکور در اواسط مهرماه سال 1400 به­وسیله کارگر و با استفاده از بیل شخم زده شد. تسطیح لازم با استفاده از شن­کش انجام و سپس مزرعه کرت­بندی شد. با توجه به حاصلخیز بودن خاک، هیچ نوع کود دامی یا شیمیایی مورد استفاده قرار نگرفت.

بذور سیاهدانه (اکوتیپ سمیرم و مناسب برای کاشت در مناطق با زمستان سرد) از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه شد. بذور در چهار تاریخ مختلف اواخر مهرماه (25 مهر 1400)، اوایل دی (اول دی 1400)، اواسط اسفند (12 اسفند 1400) و اواخر فروردین (26 فروردین 1401) کاشته شدند. کشت به­صورت مسطح انجام شد. در ابتدا، شیاری با عمق حدود 3-2 سانتیمتر در زمین کرت­های آزمایشی ایجاد و بذور آمیخته با ماسه ریز (به دلیل کوچکی بذر) در آنها ریخته و سپس شیارها با خاک پوشیده شدند. هر کرت شامل چهار ردیف کاشت با فواصل بین ردیف 40 سانتی­متر، فاصله روی ردیف 20 سانتیمتر و طول ردیف حدود سه متر بود. پس از کاشت، کرتها بوسیله آب­پاش آبیاری شدند (به استثنای تاریخ کاشت دوم که بلافاصله قبل از بارش برف انجام شد). آبیاری­های بعدی مطابق با عرف منطقه انجام شد. گیاهان بعد از استقرار کامل، طی 3-2 مرحله تنک شده تا تراکم مطلوب حاصل شد. علف­های هرز نیز به­صورت دستی کنترل شده و هیچ آفت­کش یا قارچ­کشی مورد استفاده قرار نگرفت. 

جدول 1. اطلاعات هواشناسی مربوط به دوره آزمایش سیاهدانه در شهرستان مشگین­شهر در سال زراعی 1401-1400.

جدول 2. تجزیه واریانس صفات ارزیابی­شده در گیاه سیاهدانه با چهار تاریخ مختلف کاشت در شهرستان مشگین­شهر در سال زراعی 1401-1400.

ns و * و **: به­ترتیب غیر معنی­دار و معنی­دار در سطح احتمال پنج و یک درصد.

شکل 1. حداکثر و حداقل دمای روزانه در سال زراعی 1401-1400 در شهرستان مشگین­شهر. فلش­ها از سمت چپ به راست به­ترتیب نشان­دهنده تاریخ کاشت اول، دوم، سوم و چهارم سیاهدانه می­باشند.

در اواسط مرداد و با رسیدگی کل گیاهان، تعداد پنج بوته به­طور تصادفی در هر کرت انتخاب و کف­بر شدند. این بوته­ها در داخل گونی­های نخی قرارگرفته و به مدت دو هفته در اتاق خشک (با دمای حدود 25 درجه سانتیگراد) قرار داده شدند تا رطوبت احتمالی ساقه، برگ­ها و کپسول­ها گرفته شود. سپس وزن خشک بوته­ها (شامل تمام قسمت­های گیاه) به­وسیله ترازوی دقیق اندازه­گیری و میانگین آنها به عنوان عملکرد زیستی (بیوماس) تک­بوته در نظر گرفته شد. در مرحله بعد، کپسول­های هر گیاه توسط دست جدا و تعداد و وزن کپسول­ها ثبت شد. با خارج­کردن دانه­ها از داخل کپسول و توزین آنها به­وسیله ترازوی با دقت هزارم گرم (و سپس میانگین­گیری) عملکرد دانه در هر بوته مشخص شد. وزن صد دانه با شمارش سه نمونه صدتایی از تیمارهای مختلف و توزین آنها (به­وسیله ترازوی دقیق) به­دست آمد. جهت اندازه­گیری وزن حجمی دانه­ها، آنها در ظرفی با حجم مشخص ریخته شده و سپس توزین شدند. تعداد دانه در هر گیاه از تقسیم عملکرد دانه در بوته به متوسط وزن تک­دانه به­دست آمد. وزن خشک ساقه و برگ­ها نیز در هر بوته اندازه­گیری شد. میزان تسهیم ماده خشک به اندام­های مختلف (ساقه و برگ­ها، کپسول، پوسته کپسول و دانه­ها) بر اساس نسبت وزن اندام مورد نظر به وزن کل گیاه محاسبه و به­صورت درصد بیان شد.

تجزیه و تحلیل داده­ها با استفاده از نرم­افزار SAS 9.3 انجام شد. مقایسه میانگین تیمارها با استفاده از روش دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام شد. از نرم­افزارSPSS 16.0  برای تجزیه همبستگی استفاده شد.

3. یافته­های پژوهش و بحث

بررسی روند تغییرات دما در منطقه نشان داد که دمای حداکثر و حداقل روزانه در نیمه دوم سال 1400 کاهش یافت و این شرایط جوی عموما تا اواخر زمستان حفظ شد (جدول و شکل 1). بارش برف در طی ماه­های دی و بهمن باعث افت هر چه بیشتر دما و گسترش یخبندان در منطقه شد (جدول و شکل 1). تعداد روزهای با دمای زیر صفر درجه سانتیگراد در ماه­های آذر، دی، بهمن و اسفند به­ترتیب 23، 25، 13 و 8 روز بود (جدول و شکل 1) که حاکی از شدید بودن سرما در طی این ماه­ها می­باشد. از اواسط اسفند به بعد، دمای هوا به تدریج افزایش یافته و بیشترین دماها در اوایل و اواسط تابستان 1401 مشاهده شد (شکل 1). تعداد روزهای با دمای بالای 30 درجه سانتیگراد در ماه­های خرداد و تیر به­ترتیب 2 و 12 روز بود (جدول 1) که نشان­دهنده هوای معتدل تا نسبتا گرم درطی این ماه­ها است.

نتایج تجزیه واریانس اثر تاریخ کاشت بر عملکرد زیستی سیاهدانه در جدول 2 نشان شده است. چنانچه مشخص است اثر تاریخ کاشت بر صفت مذکور در سطح احتمال یک درصد معنی­دار بود. بیشترین عملکرد زیستی در تاریخ­های کاشت پاییزه و زمستانه دیده شد. وزن خشک بوته در تاریخ کاشت مهر، دی و اسفند به­ترتیب 80/22، 63/20 و 73/19 گرم بود. کمترین عملکرد زیستی مربوط به تاریخ کاشت فروردین­ماه بود که به طور معنی­داری کمتر از بقیه تاریخ­های کاشت بود (جدول 3). وزن خشک بوته در این تاریخ کاشت 36/10 گرم در بوته بود که حدود 50 درصد کمتر از تاریخ­های کاشت قبلی بود. کوتاه­بودن طول دوره رشد و فرصت اندک گیاهان جهت استفاده از منابع محیطی مانند نور، خاک و آب و نیز مصادف­شدن رشد گیاهان با دماهای بالا در اواخر بهار و اوایل تابستان از دلایل پایین­بودن عملکرد زیستی در تاریخ کاشت بهاره می­باشد. Akbarinia et al. (2005) در بررسی کشت پاییزه (آبی و دیم) و بهاره (آبی و دیم) چهار گیاه دارویی در قزوین گزارش کردند مقدار عملکرد زیستی سیاهدانه از 501 کیلوگرم در هکتار (کشت بهاره دیم) تا 2427 کیلوگرم در هکتار (کشت پاییزه آبی) متفاوت بود. با در نظر گرفتن تراکم گیاهان در واحد سطح (از طریق فاصله بین ردیف و فاصله بوته­ها در هر ردیف)، حداقل و حداکثر عملکرد زیستی در گزارش مذکور به­ترتیب 5 و 24 گرم در بوته محاسبه می­شود که با نتایج تحقیق حاضر مطابقت دارد.

اثر تاریخ کاشت بر عملکرد دانه در بوته در سطح احتمال یک درصد معنی­دار بود (جدول 2). بیشترین عملکرد دانه در بوته مربوط به تاریخ کاشت مهرماه با مقدار 44/7 گرم دانه در بوته بود. مقدار عملکرد دانه در تاریخ­های کاشت دی و اسفند به­ترتیب 12/7 و 51/6 گرم در بوته بود که اختلاف معنی­دار آماری با مقدار عملکرد در تاریخ کاشت اول نداشتند (جدول 3). بذور کاشته­شده در تاریخ کاشت اول (اواخر مهر) قبل از فرارسیدن سرمای زمستان سبز شده و استقرار یافته بودند. این گیاهچه­ها در زمان بارش اولین برف زمستانه (در اوایل دی­ماه)، دارای چند برگ اولیه بودند. این احتمال وجود داشت که گیاهچه­های سیاهدانه در طی سرمای زمستان از بین بروند، اما در پایان دوره سرما و یخبندان مشخص شد آنها نه تنها شرایط سخت زمستان را تحمل کرده­اند (شکل 2) بلکه در پایان فصل زراعی صاحب عملکرد بالا نیز شدند.

شکل 2. گیاهچه­های سیاهدانه با چند برگ اولیه (تاریخ کاشت مهرماه) زیر پوشش برف در شهرستان مشگین­شهر در سال زراعی 1401-1400.

بذور کشت­شده در تاریخ کاشت دوم (اوایل دی­ماه) به دلیل بارش برف زمستانه جوانه نزدند. به همین دلیل، این تاریخ کاشت می­تواند به عنوان کشت انتظاری محسوب شود. این بذور پس از کاشت، در انتظار افزایش دما مانده و با مناسب­شدن شرایط محیطی در اواخر زمستان جوانه زدند. در تحقیق حاضر، کمترین عملکرد دانه در بوته مربوط به تاریخ کاشت فروردین­ماه بود که به­طور معنی­داری کمتر از بقیه تاریخ­های کاشت بود. مقدار عملکرد دانه در این تاریخ کاشت، 81/3 گرم در بوته بود که حدود 50 درصد کمتر از تاریخ کاشت مهرماه بود. دلیل پایین­بودن عملکرد دانه در تاریخ کاشت فروردین­ماه، کوتاه­بودن طول دوره رشد و مصادف­شدن زمان تشکیل کپسول­ها و دانه­های داخل آنها با دماهای بالای اواخر بهار و اوایل تابستان می­تواند باشد (جدول و شکل 1). 

با در نظر گرفتن فاصله بین ردیف­های کاشت و فاصله بین گیاهان در روی ردیف، تعداد گیاه در واحد سطح (هکتار) قابل محاسبه خواهد بود. در تحقیق حاضر، فاصله بین دو ردیف کاشت حدود 40 سانتیمتر و فاصله بین گیاهان در روی ردیف حدود 20 سانتیمتر بود. تحت این شرایط تعداد گیاهان در هکتار حدود 125000 بوته خواهد بود. بنابراین حاصلضرب عملکرد بوته در تعداد بوته، مقدار عملکرد در واحد سطح (هکتار) را نشان خواهد داد. با توجه به موارد مذکور، مقدار عملکرد دانه محاسبه­ای در واحد سطح برای تاریخ کاشت اول (اواخر مهرماه) 930 کیلوگرم در هکتار، تاریخ کاشت دوم (اوایل دی­ماه) 890 کیلوگرم در هکتار، تاریخ کاشت سوم (اواسط اسفند) 813 کیلوگرم در هکتار و تاریخ کاشت چهارم (تاریخ کاشت اواخر فروردین) 476 کیلوگرم در هکتار خواهد بود. در حالی­که مقدار عملکرد دانه در واحد سطح در شرایط اصفهان بسته به تاریخ کاشت بین 694-463 کیلوگرم در هکتار برای توده اصفهان و بین 469-99 کیلوگرم در هکتار برای توده هند گزارش شد (Vaseghi et al., 2014). همچنین در شرایط مشهد مقدار عملکرد دانه سیاهدانه بسته به تاریخ کاشت بین 650-330 کیلوگرم در هکتار برای اکوتیپ بیرجند، بین 690-270 کیلوگرم در هکتار برای اکوتیپ گناباد، بین 240-180 کیلوگرم در هکتار برای اکوتیپ نیشابور و بین 270-200 کیلوگرم در هکتار برای اکوتیپ سبزوار گزارش شد (Javadi Hedayat Abad et al., 2015). این مشاهده­ها نشان می­دهد که گیاهان کشت­شده در شرایط مشگین­شهر عملکرد دانه بالاتری را در قیاس با سایر شرایط، تولید کرده­اند.  

میانگین وزن صد دانه سیاهدانه در تاریخ­های مختلف کاشت 220/0 گرم بود (جدول 3) که معادل 2/2 گرم برای هزار دانه این گیاه می­باشد. در تحقیق Javadi Hedayat Abad et al. (2015) مقدار وزن هزار دانه در اکوتیپ­های مختلف سیاهدانه بین 9/1 تا 6/2 گرم گزارش شده است. کشت سیاهدانه در تاریخ­های مختلف، اثر معنی­داری روی وزن صد دانه آن نداشت (جداول 2 و 3). این احتمال وجود داشت که شمارش 100 عدد دانه و سپس توزین آنها، تغییرات اندازه دانه در پاسخ به تاریخ کاشت را نشان ندهد (به­دلیل کوچک­بودن دانه­ها در گیاه سیاهدانه). با عنایت به اینکه شمارش تعداد دانه­های بیشتر و توزین آنها (مثلا وزن هزار دانه) در سیاهدانه بسیار سخت می­باشد، لذا مقادیر زیادی بذر در یک حجم مشخصی ریخته و سپس توزین شد (وزن حجمی). میانگین وزن حجمی سیاهدانه در تحقیق حاضر 524 گرم در لیتر و یا به­عبارتی 4/52 کیلوگرم در هکتولیتر بود (جدول 3) که به مراتب پایین­تر از وزن هکتولیتر در گیاهی مانند گندم (بین 65 تا 80 کیلوگرم در هکتولیتر) می­باشد. همانند وزن صد دانه، وزن حجمی سیاهدانه نیز تحت تاثیر تاریخ­های کاشت قرار نگرفت و هیچ تفاوت معنی­داری بین وزن حجمی بذر در گیاهان با کاشت پاییزه، زمستانه و بهاره دیده نشد (جداول 2 و 3). این نتایج نشان می­دهد که اندازه دانه در سیاهدانه کمتر دستخوش طول دوره رشد و شرایط محیطی قرار گرفته و بنابراین تغییرات عملکرد دانه در گیاه از طریق کاهش یا افزایش تعداد دانه (تعداد کپسول و تعداد دانه در کپسول) اعمال می­شود.

تعداد کپسول در هر گیاه به­طور معنی­داری تحت تاثیر تاریخ کاشت قرار گرفت (جدول 2). سه تاریخ کاشت اول دارای بیشترین تعداد کپسول در هر گیاه بودند و اختلاف معنی­داری بین این سه تاریخ کاشت وجود نداشت (جدول 3). میانگین این صفت برای سه تاریخ کاشت اول 47 عدد کپسول در هر گیاه بود. در تاریخ کاشت چهارم (اواخر فروردین­ماه) تعداد کپسول در هر گیاه به­طور معنی­داری کمتر از سایر تاریخ­های کاشت بود. تعداد کپسول در گیاه در این تاریخ کاشت 22 عدد بود که 113 درصد کمتر از میانگین 3 تاریخ کاشت اول بود. تعداد دانه در هر گیاه از تقسیم عملکرد دانه در هر بوته به متوسط وزن تک­دانه به­دست آمد. بر این اساس، بیشترین تعداد دانه در گیاه متعلق به سه تاریخ کاشت اول بود که همه آنها در یک گروه آماری قرار داشتند. میانگین تعداد دانه در گیاه در بین این سه تاریخ کاشت، 3214 بود. کمترین تعداد دانه در بوته مربوط به تاریخ کاشت آخر بود. تعداد دانه در گیاه در این تاریخ کاشت 1701 عدد بود که 89 درصد کمتر از میانگین تعداد دانه در تاریخ­های کاشت پاییزه و زمستانه بود (جدول 3). در پژوهش­هایی که توسط محققان مختلف روی سیاهدانه انجام شده است، اطلاعاتی در خصوص تعداد دانه در بوته مشاهده نمی­شود. در مقابل تعداد کپسول در هر بوته و تعداد دانه در هر کپسول مورد اندازه­گیری قرار گرفته است. به نظر می­رسد حاصل ضرب این دو صفت (تعداد کپسول در هر بوته و تعداد دانه در هر کپسول) برآوردی از تعداد دانه در هر بوته را ارائه کند و امکان مقایسه آنها با نتایج تحقیق حاضر فراهم شود. در آزمایشی که توسط Akbarinia et al. (2005) انجام شد، تعداد کپسول در هر بوته سیاهدانه در کشت آبی پاییزه و بهاره به­ترتیب 5/50 و 3/47 عدد گزارش شد. همچنین تعداد دانه در کپسول برای تیمارهای مذکور به­ترتیب 5/69 و 3/65 عدد بود. بنابراین تعداد دانه در هر بوته برای شرایط اول (کشت پاییزه سیاهدانه در شرایط آبی) 3510 و برای شرایط دوم (کشت بهاره سیاهدانه در شرایط آبی) 3088 عدد محاسبه می­شود که با نتایج تحقیق حاضر مطابقت دارد.

بیشترین ماده خشک تولید­شده به ساقه و برگ­ها و کمترین مقدار به پوسته کپسول اختصاص یافت (جدول 3). میانگین تسهیم ماده خشک به ساقه و برگ­ها، دانه­ها و پوسته کپسول به­ترتیب 54، 34 و 11 درصد بود. تاریخ­های مختلف کاشت سیاهدانه، تسهیم ماده خشک به اندام­های مختلف این گیاه را به­طور معنی­داری تحت تاثیر قرار نداد (جداول 2 و 3). در همین راستا در تحقیقی که روی گیاه مریم­گلی انجام شد گزارش شد تنش خشکی تاثیر معنی­داری روی تسهیم ماده خشک به ساقه، برگ و گل­آذین نداشت (Esmaeili, 2022). بنابراین به نظر می­رسد در گیاهان با رشد نامحدود، شرایط نامناسب محیطی در حالی­که مقدار تولید مواد فتوسنتزی و بنابراین عملکرد زیستی را کاهش می­دهند، ولی تاثیری روی الگوی توزیع ماده خشک (تسهیم) به اندام­های مختلف ندارد.

ارتباط بین صفات ارزیابی­شده از طریق همبستگی بررسی و نتایج آن در جدول 4 ارائه شد. عملکرد دانه در بوته ارتباط مثبت و معنی­داری با وزن برگ و ساقه و عملکرد زیستی داشت. همبستگی مثبت و معنی­دار بین عملکرد دانه و عملکرد زیستی در بسیاری از گیاهان زراعی گزارش شده است (Chukwudi et al., 2022; Ghanbari et al., 2018). بالا بودن عملکرد زیستی نشان­دهنده کارایی گیاه در استفاده از منابع مختلف محیطی و تولید مواد فتوسنتزی است (Fischer, 2011). این مواد فتوسنتزی در صورتی که به­طور مناسبی برای تولید اجزای عملکرد تخصیص یابند، می­توانند به­طور چشم­گیری باعث بهبود عملکرد دانه شوند. طبق جدول 4، عملکرد زیستی از طریق متاثر کردن تعداد غلاف و تعداد دانه در گیاه عملکرد دانه را تحت تاثیر قرار می­دهد چون هیچ ارتباط مشخصی بین این صفت (عملکرد زیستی) و وزن صد دانه مشاهده نشد. 

عملکرد دانه در گیاه ارتباط مشخصی با وزن صد دانه نداشت، در مقابل این صفت (عملکرد دانه در بوته) ارتباط مثبت و معنی­داری با تعداد کپسول و تعداد دانه در گیاه داشت (جدول 4). پژوهشگران در بررسی اثر اکوتیپ و تاریخ کاشت در سیاهدانه عنوان کردند عملکرد دانه به صورت منفی و معنی­دار از وزن هزار دانه متاثر شد، در حالی­که تعداد کپسول در بوته و تعداد دانه در کپسول اثر مثبت و معنی­داری روی عملکرد دانه داشتند (Javadi Hedayat Abad et al., 2015). تاثیر مثبت و معنی­دار تعداد کپسول در بوته و تعداد دانه در کپسول روی عملکرد دانه سیاهدانه توسط سایر محققان نیز گزارش شده است (Akbarinia et al., 2005). اندازه دانه یا گنجایش دانه در بسیاری از گیاهان زراعی محدود بوده و در نتیجه اثر تغییرهای این جزء عملکرد روی عملکرد دانه زیاد محسوس نیست (Borras et al., 2004; Joudi et al., 2018). تحت این شرایط، عملکرد دانه توسط تعداد دانه در گیاه تعیین می­شود و هر گونه افزایش یا کاهش در تعداد دانه اثر معنی­دار و محسوسی روی عملکرد دانه در گیاه خواهد داشت.

دو جزء تشکیل­دهنده عملکرد یعنی تعداد دانه در گیاه و وزن دانه (وزن صد دانه) ارتباط منفی ولی غیر معنی­دار با یکدیگر داشتند (جدول 4) که مطابق با گزارش سایر محققان می­باشد (Bahrami Nejad & Papzan, 2006). ارتباط منفی بین این دو جزء، لزوما نشان­دهنده رقابت بین دانه­های در حال پر شدن بر سر منابع فتوسنتزی نیست. رابطه منفی بین تعداد دانه و وزن هزار دانه مـی­توانـد بـه دلیـل افـزایش نسبت تعداد دانه­هایی بـا گنجـایش محـدود (و در نتیجه بـا وزن کـم ) باشـد کـه ایـن دانـه­هـای بـا گنجایش محدود در موقعیت­های مختلف گل­آذین می­تواند به وجود آیند (Acreche & Slafer, 2006).

جدول 3. مقایسه میانگین صفات ارزیابی­شده در گیاه سیاهدانه با چهار تاریخ مختلف کاشت در شهرستان مشگین­شهر در سال زراعی 1401-1400.

میانگین­های با حروف مشابه، اختلاف معنی­داری در سطح احتمال پنج درصد ندارند. 

جدول 4. ضرایب همبستگی بین صفات ارزیابی­شده در گیاه سیاهدانه با چهار تاریخ کاشت در شهرستان مشگین­شهر.

^ns، ^* و ^**: به­ترتیب غیر معنی­دار و معنی­دار در سطح احتمال پنج و یک درصد.

4. نتیجه­گیری

نتایج آزمایش حاضر نشان داد امکان کاشت پاییزه گیاه سیاهدانه در شهرستان مشگین­شهر با زمستان­های سرد وجود دارد. بذور کشت­شده در اواخر مهرماه قبل از شروع سرما و یخبندان سبز شده و دارای چند برگ اولیه بودند. علیرغم اینکه تعداد روزهای با دمای زیر صفر درجه سانتیگراد در طی آذر، دی و بهمن زیاد بود، ولی این شرایط یخبندان باعث از بین رفتن گیاهچه­های سبزشده در کشت مهرماه نشد. این موارد نشان می­دهد گیاهچه­های سیاهدانه در صورت سبز شدن به­موقع، قادرند دماهای پایین و یخبندان را حتی برای مدت طولانی تحمل کرده و با مساعدشدن شرایط آب و هوایی در اواخر زمستان مجددا رشد خود را از سر گیرند. کاشت بذور سیاهدانه در فروردین ماه باعث کاهش معنی­دار در تعداد کپسول و تعداد دانه در گیاه شد که نتیجه آن کاهش شدید عملکرد دانه بود. با عنایت به عدم تاثیر­پذیری وزن صد دانه از تاخیر در کاشت، به نظر می­رسد گیاه سیاهدانه از طریق تغییرات در تعداد دانه (چه از طریق تعداد کپسول در گیاه و چه از طریق تعداد دانه در کپسول) به تغییرات محیطی پاسخ داده و عملکرد دانه خود را تنظیم می­کند.

سپاسگزاری:

بدین وسیله از حمایت مالی دانشگاه محقق اردبیلی در اجرای پژوهش حاضر قدردانی می شود.

5. منابع

Akbarinia, A., Khosravifard, M., Rezaee, M.B., & Sharifi Ashoorabadi, E. (2005). Comparison of fall and spring cultivation on seed yield of some medicinal plant under irrigation and no-irrigation conditions. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 21(3), 319–334. (In Persian).

Acreche, M.M., & Slafer, G.A. (2006). Grain weight response to increases in number of grains in wheat in a Mediterranean area. Field Crops Research, 98, 52–59.

Bahrami Nejad, S., & Papzan, A. (2006). Effect of row spacing on grain yield and its components of black cumin (Nigella sativa L.) under Kermanshah, conditions. Iranian Journal of Crop Science, 8(3), 241–249. (In Persian).

Borras, L., Slafer, G.A., & Otegui, M.E. (2004). Seed dry weight response to source–sink manipulation in wheat, maize and soybean: A quantitative reappraisal. Field Crops Research, 86, 131–146.

Chukwudi, U.P., Mavengahama, S., & Kutu, F.R. (2022). Relationships between grain weight and other yield component traits of maize varieties exposed to heat-stress and combined heat- and water-stress conditions. Stresses, 2, 467–476.

D’Antuono, L.F., Moretti, A., & Lovato, A.F.S. (2002). Seed yield, yield components, oil content and essential oil content and composition of Nigella sativa (L.) and Nigella damascena (L.). Industrial Crops Production, 15, 59–69.

Esmaeili, R. (2022). Morphophysiological responses of Salvia officinalis to drought stress at flowering stage. M. Sc. Dissertation. University of Mohaghegh Ardabili. 80 pp. (In Persian).

Fallah Huseini, H., Mohtashami, R., Sadeqi, Z., Saidi, Y., & Fallah Huseini, A. (2011). A Review on pharmacological effects of Nigella sativa (L.) seeds. Journal of Medicinal Plants, 10(38), 1–18. (In Persian).

Fischer, R.A. (2011). Wheat physiology: A review of recent developments. Crop and Pasture Science, 62, 95–114.

Ghanbari, S., Nooshkam, A., Fakheri, B.A., & Mahdinezhad, N. (2018). Assessment of yield and yield component of soybean genotypes (Glycine max L.) in north of Khuzestan. Journal of Crop Science and Biotechnology, 214, 35–441.

Khorsandi, T., Nezami, A., Kafi, M., & Goldani, M. (2015). Effects of spring late frost on black seed (Nigella sativa L.) under controlled conditions. Iranian Journal of Field Crops Research, 12(4), 665–676.

Javadi Hedayat Abad, F., Nezami, A., Kafi, M., & Shabahang, J. (2015). Effects of sowing time on yield of black seed (Nigella sativa L.) ecotypes under Mashhad conditions. Iranian Journal of Fields Crop Research, 12(4), 632–640. (In Persian).

Javadi, H. (2008). Effect of planting dates and nitrogen rates on yield and yield components of black cumin (Nigella sativa L.). Iranian Journal of Fields Crop Research, 6(1), 59–66. (In Persian).

Joudi, M., Ahmadi, A., & Mohammadi, V. (2017). Changes in stem and spike related traits resulting from breeding in Iranian wheat cultivars: associations with grain yield. Czech Journal of Genetic and Plant Breeding, 53(3), 107–113.

Khajehpour, M.R. (2015). Principles and fundamentals of crop production. Third edition. Isfahan: Jihad-Daneshgahi Press. 664 pp. (In Persian).

Meena, S.S., Mehta, R.S., Lal, G., Kant, K., Sharma, Y.K., Saxena, S.N., & Anwer, M.M. (2012). Essential oil, fatty oil and seed yield of nigella (Nigella sativa L.) as influenced by sowing dates and crop geometry. Indian Journal of Horticulture, 69(4), 591–593.

Mohammadi, R., Farshadfar, E., & Amri, A. (2015). Interpreting genotype × environment interactions for grain yield of rainfed durum wheat in Iran. The Crop Journal, 3(6), 526–535.

Moradi, R., Poorghasemian, N., & Naghizadeh, M. (2018). Effect of different deficit irrigation levels and nutritional recourses on some quantitative and qualitative characteristics of black cumin (Nigella sativa L.) in Bardsir climate. Environmental Stresses in Crop Science, 11(1), 35–46. (In Persian).

Safaei, Z., Azizi, M., Davarynejad, G., & Aroiee, H. (2017). The effect of planting seasons on quantitative and qualitative characteristics of black cumin (Nigella sativa L.). Journal of Medicinal Plants and By–products, 1, 27–33.

Vaseghi, A., Ghanbari, A., Heydari, M., & Davazdahemami, S. (2014). Effect of sowing date on qualitative and quantitative characteristics of two varieties of black cumin (Nigella sativa) populations. Journal of Crop Ecophysiology, 28(4), 373–392. (In Persian).

Zahra, W., Nand Rai, S., Birla, H., Sen Singh, S., Singh Rathore, A., Dilnashin, H., Keswani, C., & Pratap Singh, S. (2019). Economic importance of medicinal plants in Asian countries. In: C. Keswani (Ed) (2020). Bioeconomy for sustainable development. (pp:359–377.) Springer Nature.