Document Type : Research Paper
Authors
1 Associate Professor of Ferdowsi University of Mashhad
2 Assistant Professor of Gonabad University
3 B. Student of Gonabad University
4 Ph.D student Ferdowsi University of Mashhad
Abstract
In order to evaluate effect of water superabsorbent application on yield and some physiological characteristics and water productivity of common bean (Phaseolus vulgaris L.), sesame (Sesamum indicum L.) and maize (Zea mays L.) in water stress conditions, a split plots experiment based on RCBD design with three replications was conducted during 2015-2016 growing season, in Research Farm of Ferdowsi University of Mashhad, Iran. Irrigation levels (50 and 100 percent of water requirement) and application (80 kg.ha-1) and non-application of water superabsorbent assigned to main and sub plots, respectively. The results showed that in bean, the highest seed yield (2191kg.ha-1), dry matter yield (4588 kg.ha-1), weight seed per plant (10.89 g), height plant (97 cm), LAI (9.39), CGR (8.35 g.m-2.day-1), soil nitrogen (0.163%), phosphorous (0.0082%) and pH (9.68) obtained in treatment of 100 percent of water requirement and application of water superabsorbent. In sesame, application of water superabsorbent in drought stress conditions (50 percent of water requirement) increased seed weight per plant (22.17 g), plant height (91 cm), LAI (9.70), CGR (6.58 g.m-2.day-1) and soil nitrogen (0.101%), phosphorous (0.0063%) and pH (9.32) by 24, 30, 32, 59, 20, 44 and 17 percent compared to control, respectively. In maize, the highest seed yield (22522 kg.ha-1), dry matter yield (39502 kg.ha-1), seed weight per plant (332 g), plant height (194 cm), LAI (8.10), CGR (9.43 g.m-2.day-1) and soil nitrogen (0.095%) and pH (9.70) observed in treatment of 100 percent of water requirement and application of water superabsorbent.
Keywords
Main Subjects
اثر هیدروژل سوپرجاذب رطوبت بر عملکرد و برخی صفات فیزیولوژیک لوبیا، کنجد و ذرت در شرایط خشکی
محسن جهان1، محمد بهزاد امیری2*، نگار ناصری آبکوه2، میلاد صالحآبادی2 و مریم جوادی1
1 ایران، مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده کشاورزی، گروه آگرواکولوژی
2 ایران، مشهد، مجتمع آموزش عالی گناباد
تاریخ دریافت: 8/05/1398 تاریخ پذیرش: 4/6/1398
چکیده
در راستای بررسی اثر کاربرد سوپرجاذب رطوبت بر عملکرد و برخی صفات فیزیولوژیک و بهرهوری آب لوبیا (Phaseolus vulgaris L.)، کنجد (Sesamum indicum L.) و ذرت (Zea mays L.) در شرایط تنش رطوبتی، پژوهشی در سال زراعی 95-1394 در مزرعهی تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد بصورت کرتهای خرد شده در قالب طرح پایهی بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار به تفکیک برای سه گیاه لوبیا، کنجد و ذرت انجام شد. سطوح آبیاری (تأمین 50 و 100 درصد نیاز آبی گیاهان مورد مطالعه) در کرتهای اصلی و کاربرد (80 کیلوگرم در هکتار) و عدم کاربرد هیدروژل سوپرجاذب رطوبت در کرتهای فرعی قرارگرفتند. نتایج آزمایش نشان داد که در لوبیا، بیشترین عملکرد دانه (2191 کیلوگرم در هکتار)، عملکرد ماده خشک (4588 کیلوگرم در هکتار)، وزن دانه در بوته (89/10 گرم)، ارتفاع بوته (97 سانتیمتر)، شاخص سطح برگ (39/9)، سرعت رشد محصول (35/8 گرم در مترمربع در روز)، میزان نیتروژن (163/0 درصد)، فسفر (0082/0 درصد) و پیاچ خاک (68/9) متعلق به تیمار 100 درصد نیاز آبی و کاربرد سوپرجاذب رطوبت بود. در کنجد، کاربرد سوپرجاذب رطوبت در شرایط تأمین50 درصد نیاز آبی بترتیب منجر به افزایش 24، 30، 32، 59، 20، 44 و 17 درصدی وزن دانه در بوته (17/22 گرم)، ارتفاع بوته (91 سانتیمتر)، شاخص سطح برگ (70/9)، سرعت رشد محصول (58/6 گرم در مترمربع در روز) و میزان نیتروژن (101/0 درصد)، فسفر (0063/0 درصد) و پیاچ خاک (32/9) در مقایسه با شاهد شد. در ذرت، بیشترین عملکرد دانه (22522 کیلوگرم در هکتار)، عملکرد ماده خشک (39502 کیلوگرم در هکتار)، وزن دانه در بوته (332 گرم)، ارتفاع بوته (194 سانتیمتر)، شاخص سطح برگ (10/8)، سرعت رشد محصول (43/9 گرم در مترمربع در روز) و میزان نیتروژن (095/0 درصد) و پیاچ خاک (70/9) در نتیجه تیمار تأمین 100 درصد نیاز آبی و کاربرد سوپرجاذب رطوبت حاصل شد. در هر سه گیاه مورد مطالعه، بیشترین بهرهوری آب زمانی محقق شد که تنها 50 درصد نیاز آبی گیاه تأمین و همزمان از سوپرجاذب رطوبت استفاده شد.
واژههای کلیدی: بهرهوری آب، پیاچ خاک، تنش رطوبتی، شاخص سطح برگ، نیاز آبی.
* نویسنده مسئول، تلفن: 09352192675، پست الکترونیکی: amiri@gonabad.ac.ir
مقدمه
کمبود آب مهمترین عامل محدودکنندهی تولید محصولات کشاورزی بویژه در مناطق خشک و نیمهخشک محسوب میشود. گرما و خشکی که ویژگی عمده اقلیم خشک و نیمهخشک است، بخش عمدهای از فلات ایران را تحت تأثیر قرار داده است. در اکثر مناطق کشور، بارشهای جوی بسیار اندک و اغلب بصورت پراکنده است. بطور کلی، میانگین بارشهای سالانه در این مناطق 200 تا 250 میلیمتر است و اکثراً در فصول غیرزراعی اتفاق میافتند (5). تنش خشکی کارکرد (18)، ساختار (30) و تولید (17) اکوسیستمهای کشاورزی را بشدت تحتتأثیر قرار داده و تهدید بزرگی برای امنیت غذایی در سراسر جهان محسوب میشود. در صورتی که شدت تنش خشکی زیاد باشد، کاهش شدید فتوسنتز و مختل شدن فرایندهای فیزیولوژیکی، توقف رشد و سرانجام مرگ گیاهان را بدنبال خواهد داشت (30).
در مطالعات متعدد، اثرات منفی تنش خشکی بر فراوانی و نوع ترکیب جمعیت میکروبی خاک که نقش کلیدی در تولید محصولات زراعی بویژه در نظامهای پایدار دارند، به اثبات رسیده است (14، 19 و 22). افزون بر این، تنش خشکی از طریق کاهش محصولات کشاورزی و در نتیجه کاهش درآمد کشاورزان، پیامدهای منفی اجتماعی و اقتصادی متعددی بدنبال دارد. در این شرایط استفاده از نهادههای بومسازگاری نظیر هیدروژلهای سوپرجاذب رطوبت که منجر به افزایش کارآیی مصرف آب شده و از هدررفت آن جلوگیری میکنند، منطقی بنظر میرسد.
سوپرجاذبها چندین برابر وزن خود آب و محلول آبی جذب میکنند. این پلیمرها باعث بهبود دانهبندی و ساختمان خاک و کاهش وزن مخصوص ظاهری خاک شده و شرایط بهتری را برای رشد و نمو گیاه، بویژه در شرایط تنش خشکی فراهم میکنند (6). از جمله سایر مزایای سوپرجاذبها میتوان به تسریع جوانهزنی گیاه، کاهش تعداد دفعات آبیاری، مصرف یکنواخت آب برای گیاه، افزایش کارایی مصرف کودها، افزایش فعالیت و جمعیت ریزجانداران مفید خاک و همچنین افزایش تخلخل و ثبات ساختمان خاک اشاره نمود (8). در یک پژوهش پس از بررسی اثر مقادیر مختلف سوپرجاذب رطوبت و اسید هیومیک در شرایط کمآبیاری در ذرت (Zea mays L.) گزارش شد که بیشترین میزان عملکرد دانه متعلق به تیمار 120 کیلوگرم در هکتار سوپرجاذب رطوبت، هشت کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و 300 مترمکعب در هکتار آب در طول فصل رشد بود (2). در پژوهشی دیگر، ویژگیهای اگرواکولوژیکی ریحان (Ocimum basilicum L.) تحتتأثیر کاربرد سوپرجاذب رطوبت، اسید هیومیک و دورهای آبیاری بررسی و گزارش شد که در مدار آبیاری 5 روز، سطوح صفر، 40 و 80 کیلوگرم در هکتار سوپرجاذب بترتیب منجر به افزایش 13، 50 و 17 درصدی عملکرد ماده خشک نسبت به مدار آبیاری 10 روز شدند (3).
نظر به کاهش فزایندهی منابع آب در بخش کشاورزی و جستجو برای راهکارهای افزایش کارآیی مصرف آن بویژه در اقلیمهای خشک و نیمهخشک و همچنین با توجه به اینکه در زمینهی استفاده از نهادههای بومسازگار در کاهش خسارات ناشی از تنش خشکی اطلاعات اندکی موجود است، این پژوهش با هدف بررسی اثر هیدروژل سوپرجاذب رطوبت بر خصوصیات مرتبط با خاک و ویژگیهای رشدی و عملکرد لوبیا (Phaseolus vulgaris L.)، کنجد (Sesamum indicum L.) و ذرت بعنوان سه گونهی مهم زراعی (پروتئینی، روغنی و غله) در شرایط خشکی انجام شد.
مواد و روشها
این پژوهش در سال زراعی 95-1394 در مزرعهی تحقیقاتی دانشکدهی کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد واقع در 10 کیلومتری شرق مشهد (طول جغرافیایی ‘28 ˚59 شرقی و عرض جغرافیایی’ 15 ˚36 شمالی و ارتفاع 985 متر از سطح دریا) در زمینی به مساحت تقریبی 250 متر مربع بصورت کرتهای خرد شده در قالب طرح پایهی بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار بتفکیک برای سه گیاه لوبیا، کنجد و ذرت اجرا شد. دو سطح آبیاری به میزان 50 و 100 درصد نیاز آبی گیاهان مورد مطالعه در کرتهای اصلی و کاربرد 80 کیلوگرم در هکتار هیدروژل سوپرجاذب رطوبت و عدم کاربرد آن در کرتهای فرعی قرارگرفتند.
ابعاد کرتهای اصلی 3×6 متر و ابعاد کرتهای فرعی 3×3 متر درنظر گرفته شد. مقدار انتخاب شدهی سوپرجاذب رطوبت بر اساس نتایج برخی پژوهشهای قبلی انتخاب شد (2، 3و 4). بمنظور محاسبهی نیاز آبی کنجد، ذرت و لوبیا در شرایط مشهد، از نرمافزار OPTIWAT استفاده شد (7). با اطلاع از طول فصل رشد لوبیا، کنجد و ذرت، دادههای مربوط به تبخیر و تعرق روزانه و فاصلهی آبیاری 7 روز، حجم آب مورد نیاز در هر بار آبیاری برای لوبیا، کنجد و ذرت در تیمار 100 درصد نیاز آبی بترتیب 300، 200 و 400 متر مکعب در هکتار محاسبه و برای 50 درصد نیاز آبی بترتیب 150، 100 و 200 متر مکعب در هکتار تعیین شد. براین اساس و با توجه به ابعاد کرتهای فرعی، در هر نوبت آبیاری برای لوبیا، کنجد و ذرت در هر کرت فرعی بترتیب 04/0، 03/0 و 06/0 مترمکعب در تیمار 100 درصد نیاز آبی و بترتیب 02/0، 01/0 و 03/0 مترمکعب در تیمار 50 درصد نیاز آبی، با استفاده از کنتور و بصورت دقیق آب به زمین داده شد.
قبل از انجام آزمایش، از عمق صفر تا 30 سانتیمتری خاک نمونهگیری انجام و بمنظور تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه ارسال شد (جدول 1).
جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مزرعهآزمایشی
هدایت الکتریکی (dS.m-1) |
پیاچ |
پتاسیم (ppm) |
فسفر (ppm) |
نیتروژن (%) |
بافت خاک |
2/1 |
1/7 |
415 |
13 |
15/0 |
لومی-سیلت |
جهت آمادهسازی زمین با تأکید بر خاکورزی حداقل، تنها عملیات دیسکزنی انجام و کلیهی مراحل بعدی توسط کارگر و به کمک بیلدستی صورت گرفت. سپس مقادیر سوپرجاذب بطور یکنواخت در سطح کرتهای مورد نظر پخش و بلافاصله توسط بیلدستی وارد خاک شدند. خصوصیات سوپرجاذب مورد استفاده در آزمایش در جدول 2 آورده شده است.
جدول 2- خصوصیات سوپرجاذب مورد استفاده
ظاهر |
مقدار رطوبت (%) |
بو و سمیت |
چگالی تودهای (g.cm-3) |
پیاچ |
اندازه ذره (میکرومتر) |
حداکثر پایداری در محیط خاک (سال) |
زمان رسیدن به 60 درصد جذب حداکثر (دقیقه) |
کل میزان مونومر باقیمانده (ppm) |
شرکت سازنده |
گرانول (گرید ریزدانه) |
کمتر از 5 |
0 |
8/0 |
81/9 |
400-200 |
7-6 |
20-15 |
>400 |
شرکت دانشبنیان کیمیا تراوا تک |
بذور کنجد (توده اسفراین)، ذرت (سینگل کراس 704) و لوبیا (درخشان) در تاریخ 20 اردیبهشتماه 1395 در ردیفهای به فاصلهی 50 سانتیمتر و با فاصله روی ردیف 4، 30 و 10 سانتیمتر و بترتیب با تراکمهای 50، 7 و 20 بوته در مترمربع در کرتهای مربوطه کشت و بلافاصله آبیاری شد. بمنظور اجتناب از مخلوط شدن آب کرتها با یکدیگر، برای هر تکرار و هر کرت لولهی آبیاری جداگانه در نظر گرفته شد و آبیاری به وسیله لوله و بصورت نشتی انجام گرفت. برای رسیدن به تراکم مناسب، پس از رسیدن گیاه به مرحلهی 4 برگی عملیات تنک کردن انجام گرفت. بعد از عملیات تنک، آبیاری هر 7 روز یکبار انجام و مقدار آن توسط کنتور ثبت و کنترل شد. بمنظور کنترل علفهای هرز، سه نوبت وجین دستی بترتیب 15، 30 و 45 روز پس از کاشت انجام شد. در زمان آمادهسازی زمین و در طول دورهی رشد، هیچگونه علفکش، آفتکش و قارچکش شیمیایی استفاده نشد.
بمنظور محاسبه سرعت رشد محصول (CGR) (Crop Growth Rate) و برخی شاخصهای رشدی، نمونهبرداریهای تخریبی از 30 روز پس از سبز شدن، هر 15 روز یکبار، با حذف اثرات حاشیهای و بطور تصادفی با انتخاب 3 بوته از هر کرت آزمایشی انجام و صفاتی نظیر ارتفاع بوته، سطح برگ و وزن خشک اندام هوایی اندازهگیری شد. برای تعیین شاخص سطح برگ از دستگاه اندازهگیری سطح برگ (Lea Area Meter, Delta T, Co. Ltd, UK) استفاده شد. سرعت رشد محصول در طول فصل رشد توسط معادلهی 1 محاسبه شد (10):
معادله (1) CGR=1/GA
در این معادله، GA سطح زمین (m2)، W1 و W2 بترتیب وزن اولیه و ثانویه (g) و t1-t2 فاصله زمانی نمونهبرداریهای مختلف (day) میباشد.
در اواخر فصل رشد، با آغاز مرحلهی رسیدگی و زرد شدن بوتهها، پس از حذف اثر حاشیهای، بطور تصادفی بوتههای موجود در سطح یک متر مربع از هر کرت برداشت و عملکرد دانه و عملکرد مادهی خشک گیاهان مورد مطالعه تعیین شد. در پایان عملیات برداشت، میزان نیتروژن، فسفر، EC و pH خاک کرتهای آزمایشی اندازهگیری شد. میزان نیتروژن خاک براساس دستورالعملAOAC Official Method 968.06 (4.2.04) بهروش کجلدال و با استفاده از دستگاهSemi-Automated Distillation Unit انجام شد (16). میزان فسفر خاک بهروش اسپکتروفتومتری تعیین شد. EC و pH بترتیب با EC متر مدل CTS-406 و pH متر مدل LUTRUON PH-212 اندازهگیری شدند. جهت محاسبه بهرهوری آب آبیاری (WP) (Water Productivity) (kg Seed.m-3 Water) از معادلهی 2 استفاده شد (11):
معادله (2)
که در این معادله، Ys عملکرد دانه (kg.ha-1)، WI مقدار آب آبیاری (m3.ha-1) و WP میزان بارندگی (mm) میباشد.
تجزیه و تحلیل واریانس دادهها (ANOVA)، تجزیه به مؤلفههای اصلی و ترسیم نمودارها با استفاده از نرمافزارهای Ver. 9.4 SAS و Minitab Ver. 17 و مقایسهی میانگینها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.
نتایج
اثر سطوح آبیاری بر صفات مورد بررسی: اگرچه با اعمال تنش خشکی (تأمین تنها 50 درصد نیاز آبی) عملکرد دانه و مادهی خشک هر سه گیاه مورد مطالعه با نقصان مواجه شد، ولی از این نظر بیشترین لطمه متوجه گیاه کنجد شد. در نتیجه تأمین 100 درصد نیاز آبی عملکرد دانهی لوبیا، کنجد و ذرت بترتیب 75، 79 و 69 درصد و عملکرد مادهی خشک این سه گیاه بترتیب 10، 27 و 23 درصد نسبت به شرایط 50 درصد نیاز آبی افزایش پیدا کرد (جدول 4). در لوبیا، بیشترین وزن دانه در بوته (36/8 گرم) و شاخص سطح برگ (06/8) در شرایط تأمین 100 درصد نیاز آبی و بیشترین میزان EC خاک (75/0 دسیزیمنس بر متر) در شرایط تأمین 50 درصد نیاز آبی حاصل شد، ضمن اینکه آبیاری به میزان تنها 50 درصد نیاز آبی گیاه، منجر به افزایش 32 درصدی بهرهوری آب شد (جدول 4). در کنجد، با افزایش مقدار آب از 50 به 100 درصد نیاز آبی، سرعت رشد محصول و میزان فسفر خاک بترتیب 25 و 23 درصد افزایش و شاخص سطح برگ، میزان نیتروژن خاک، EC خاک و بهرهوری آب بترتیب 40، 56، 34 و 43 درصد کاهش یافت (جدول 4). در ذرت، تأمین 100 درصد نیاز آبی، بترتیب افزایش 32، 19، 23، 21، 19 و 15 درصدی وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، سرعت رشد محصول، میزان نیتروژن خاک و پیاچ خاک را سبب شد (جدول 4). انجام آبیاری سبک و تأمین تنها 50 درصد از نیاز آبی ذرت، افزایش 22 درصدی میزان فسفر خاک را در پی داشت. بهرهوری آب ذرت در شرایط 50 درصد نیاز آبی، 28 درصد بیشتر از شرایط 100 درصد نیاز آبی بود (جدول 4).
اثر سوپرجاذب رطوبت بر صفات مورد بررسی: در هر سه گیاه، کاربرد سوپرجاذب رطوبت در بهبود اکثر صفات مورد مطالعه مؤثر بود (جدول 3). در لوبیا، در شرایط کاربرد سوپرجاذب رطوبت، عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ و سرعت رشد محصول بترتیب 47، 45، 39، 30، 38 و 34 درصد بیشتر از شاهد بود (جدول 4). عملکرد دانه و مادهی خشک در کنجد تحتتأثیر کاربرد سوپرجاذب رطوبت بترتیب 10 و 44 درصد افزایش یافت (جدول 4). وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ و سرعت رشد محصول کنجد نیز در کرتهای دارای سوپرجاذب رطوبت بترتیب 39، 36، 48 و 46 درصد بیشتر از شاهد بود (جدول 4). کاربرد سوپرجاذب رطوبت در ذرت، بترتیب منجر به افزایش 54، 43، 59، 48، 37 و 50 درصدی عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ و سرعت رشد محصول نسبت به شاهد شد (جدول 4).
در هر سه گیاه مورد مطالعه، اثر سوپرجاذب رطوبت بر میزان فسفر، نیتروژن و پیاچ خاک، معنیدار بود، بطوریکه در نتیجه کاربرد سوپرجاذب، میزان فسفر، نیتروژن و پیاچ خاک، در لوبیا بترتیب 46، 40و 18 درصد، در کنجد بترتیب 14، 43 و 21 درصد و در ذرت بترتیب 48، 40 و 30 درصد در مقایسه با شاهد افزایش یافت (جدول 4). در لوبیا و کنجد، استفاده از سوپرجاذب رطوبت در کاهش میزان EC خاک مؤثر بود، بطوریکه میزان EC خاک در لوبیا از 64/0به 52/0 دسیزیمنس بر متر و در کنجد از 79/0به 60/0 دسیزیمنس بر متر کاهش یافت (جدول 4). کاربرد سوپرجاذب رطوبت، بترتیب افزایش 46، 29 و 30 درصدی بهرهوری آب در لوبیا، کنجد و ذرت را در پی داشت (جدول 4).
اثر متقابل سطوح آبیاری و سوپرجاذب رطوبت بر صفات مورد بررسی: در هر سه گیاه، اکثر صفات مورد مطالعه تحتتأثیر برهمکنش سطوح آبیاری و سوپرجاذب رطوبت قرارگرفتند. بیشترین عملکرد دانهی لوبیا (شکل 1)، کنجد (شکل 2) و ذرت (شکل 3) در نتیجه تیمار 100 درصد نیاز آبی و کاربرد سوپرجاذب رطوبت بدست آمد. بنظر میرسد که در هر سه گیاه، کاربرد سوپرجاذب رطوبت در کاهش خسارات ناشی از تنش خشکی بر عملکرد دانه مؤثر بود، بطوریکه بعنوان مثال در ذرت، استفاده از سوپرجاذب در شرایط تنش خشکی (تأمین تنها 50 درصد نیاز آبی گیاه) منجر به افزایش 65 درصدی عملکرد دانه نسبت به شاهد شد (شکل 3).
شکل 1- اثرات متقابل سطوح آبیاری و سوپرجاذب رطوبت روی عملکرد دانه و مادهی خشک لوبیا
شکل 2- اثرات متقابل سطوح آبیاری و سوپرجاذب رطوبت روی عملکرد دانه و مادهی خشک کنجد
در هر سه گیاه مورد مطالعه، و در هر دو شرایط تأمین 50 و 100 درصد نیاز آبی، بیشترین عملکرد مادهی خشک زمانی بدست آمد که سوپرجاذب رطوبت مورد استفاده قرارگرفت (شکلهای 1، 2 و 3). در لوبیا، بیشترین وزن دانه در بوته (89/10 گرم)، ارتفاع بوته (97 سانتیمتر)، شاخص سطح برگ (39/9)، سرعت رشد محصول (35/8 گرم در مترمربع در روز)، میزان نیتروژن (163/0 درصد)، فسفر (0082/0 درصد) و پیاچ خاک (68/9) متعلق به تیمار 100 درصد نیاز آبی و کاربرد سوپرجاذب رطوبت بود (جدول 5).
شکل 3- اثرات متقابل سطوح آبیاری و سوپرجاذب رطوبت روی عملکرد دانه و مادهی خشک ذرت
در کنجد، کاربرد سوپرجاذب رطوبت در شرایط تنش خشکی (تأمین50 درصد نیاز آبی)، بترتیب منجر به افزایش 24، 30، 32، 59، 20، 44 و 17 درصدی وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، سرعت رشد محصول و میزان نیتروژن، فسفر و پیاچ خاک در مقایسه با شاهد (تیمار تأمین 50 درصد نیاز آبی و عدمکاربرد سوپرجاذب رطوبت) شد (جدول 5). در ذرت، بیشترین وزن دانه در بوته (332 گرم)، ارتفاع بوته (194 سانتیمتر)، شاخص سطح برگ (10/8)، سرعت رشد محصول (43/9 گرم در مترمربع در روز) و میزان نیتروژن (095/0 درصد) و پیاچ خاک (70/9) در نتیجه تیمار تأمین 100 درصد نیاز آبی و کاربرد سوپرجاذب رطوبت حاصل شد (جدول 5). کمترین میزان EC خاک در لوبیا و کنجد در اثر تیمار تأمین 100 درصد نیاز آبی و کاربرد سوپرجاذب رطوبت و در ذرت در نتیجه تیمار تأمین 100 درصد نیاز آبی و عدمکاربرد سوپرجاذب رطوبت بدست آمد (جدول 5). نتیجه جالب توجه این بود که در هر سه گیاه مورد مطالعه، بیشترین بهرهوری آب زمانی محقق شد که تنها 50 درصد نیاز آبی گیاه تأمین و همزمان از سوپرجاذب رطوبت استفاده شد (جدول 5).
ضرایب همبستگی بین صفات مورد مطالعه: همانطور که در جدول 6 مشاهده میشود، عملکرد دانهی لوبیا با عملکرد مادهی خشک (**86/0 =r)، وزن دانه در بوته (**95/0 =r)، ارتفاع بوته (**93/0 =r)، شاخص سطح برگ (**82/0 =r) و سرعت رشد محصول (**86/0 =r) همبستگی مثبت و معنیدار داشت. از طرفی باتوجه به همبستگی مثبت عملکرد دانه با میزان نیتروژن (**80/0 =r) و فسفر خاک (**77/0 =r) (جدول 6)، بنظر میرسد که بهبود عملکرد دانه در شرایط استفاده از نهادههایی که میزان یا فراهمی این عناصر در خاک را افزایش دهد، دور از ذهن نباشد. همبستگی مثبت عملکرد مادهی خشک با صفاتی نظیر ارتفاع بوته (**92/0 =r)، شاخص سطح برگ (**85/0 =r) و سرعت رشد محصول (**86/0 =r) حاکی از نقش مؤثر صفات مذکور در بهبود عملکرد بیولوژیک بود (جدول 6). باتوجه به نتایج آزمایش، افزایش ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول و همچنین میزان فسفر خاک در بهبود بهرهوری آب لوبیا مؤثر بود (جدول 6).
عملکرد دانه و مادهی خشک در کنجد از همبستگی مثبت و معنیداری با صفات وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول، میزان فسفر و پیاچ خاک برخوردار بود (جدول 6)، بهعبارت دیگر، برای دستیابی به حداکثر عملکرد دانه و مادهی خشک میتوان نهادههایی به کار برد که در بهبود صفات مذکور مؤثر باشند. همبستگی مثبت بهرهوری آب با ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ با میزان نیتروژن خاک، به اهمیت و نقش این صفات در افزایش بهرهوری آب اشاره دارد (جدول 6).
جدول 7- قیمت فروش بستهبندیهای مختلف سوپرجاذب رطوبت در سال 98
ردیف |
نوع بستهبندی |
قیمت فروش (ریال) |
1 |
سوپرجاذب 30 گرمی |
000/90 |
2 |
سوپرجاذب 150 گرمی |
000/150 |
3 |
سوپرجاذب 2 کیلوگرمی |
000/850 |
4 |
سوپرجاذب 25 کیلوگرمی |
000/000/10 |
در ذرت، محتوای نیتروژن و فسفر خاک نقش تعیینکنندهای در میزان عملکرد دانه و مادهی خشک ایفا کرد (جدول 6)، ضمن اینکه بنظر میرسد با انجام عملیات بهزراعی از جمله استفاده از نهادههای بومسازگار نظیر هیدروژل سوپرجاذب رطوبت و نقش این نهادهها در افزایش ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ و سرعت رشد محصول (جدول 4) بتوان از تولید بهینه بهرهمند شد (جدول 6).
بحث
ثابت شده است که تنش خشکی بویژه در سه مرحله پیدایش و تشکیل گل، گردهافشانی و لقاح و تشکیل دانه اثرات منفی شدیدی بر جای میگذارد. تنش خشکی از ظهور سلولهای بنیادی گل جلوگیری میکند. تنش در مرحله گردهافشانی و لقاح، تعداد دانهها را بعلت پسابیدگی دانههای گرده کاهش میدهد و پژمردگی کلاله ناشی از تنش، مانع رشد لوله گرده میشود. در مرحلهی پر شدن دانه، گیاهان تحت تنش به جای اختصاص مواد فتوسنتزی به دانه، مواد غذایی را صرف مقابله با تنش میکنند و در نتیجه وزن دانه و بدنبال آن عملکرد دانه تحتتأثیر اثرات منفی تنش خشکی قرار میگیرد. بنابراین، عملکرد بیشتر گیاهان مورد مطالعه در شرایط تأمین 100 درصد نیاز آبی منطقی بنظر میرسد. نتایج تحقیقات پندی و مارانویل (24) در خصوص اعمال تنش رطوبتی در مراحل مختلف رشد ذرت نشان داد که اعمال تنش رطوبتی باعث کاهش عملکرد دانه، تعداد دانه در بلال، وزن صد دانه، کاهش قطر ساقه و کاهش ارتفاع گیاه شد. در پژوهشی گزارش شد که کاهش مقدار آب مورد نیاز ارزن (Panicum miliaceum L.) در طول دروهی رشد، منجر به کاهش معنیدار شاخص سطح برگ و سرعت رشد محصول گردید (13). در فلفل (Capsicum annum L.) اثرات سطوح مختلف آبیاری (100، 80، 60 و 40 درصد نیاز آبی) روی صفاتی نظیر تعداد و وزن میوه در بوته، وزن و حجم ریشه، عملکرد میوه و کارآیی مصرف آب بررسی و گزارش شد که بیشترین و کمترین مقدار صفات مورد مطالعه بترتیب در تیمارهای 100 و 40 درصد نیاز آبی بدست آمد (20). در پژوهشی دیگر، نسبت اندام هوایی به ریشه گونهای آویشن (Thymus citriodorus Pers.) تحتتأثیر تنش خشکی کاهش یافت، ولی میزان ترکیبات فرار اسانس و همچنین میزان تیمول گیاه در این شرایط افزایش یافت (28). کاهش عملکرد دانه، وزن هزار دانه، شاخص برداشت و ارتفاع بوته در شرایط خشکی در هیبریدهای مختلف سورگوم (Sorghum bicolor L.) نیز گزارش شده است (21).
امروزه از پلیمرهای سوپرجاذب بطور گستردهای در کشاورزی استفاده میشود و نقش آنها در کاهش شدت تنش خشکی و میزان مرگومیر گیاهان و همچنین افزایش تولید محصولات زراعی در مطالعات متعدد به اثبات رسیده است (12و 31).
سوپرجاذبها از طریق بهبود خصوصیات فیزیکی و ساختمان خاک، کاهش وزن مخصوص ظاهری خاک (12)، افزایش کارایی مصرف عناصر غذایی، افزایش جوانهزنی و سبز شدن بذر (15)، کاهش نیاز آبی گیاه (29) و کاهش میزان تبخیر از سطح خاک (23) منجر به بهبود خصوصیات کمی و کیفی محصولات مختلف میشوند. در پژوهشی، ضمن بررسی اثر سطوح مختلف سوپرجاذب بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت گزارش شد که با افزایش مقادیر مصرفی سوپرجاذب، عملکرد دانه و علوفهی ذرت به میزان قابلتوجهی در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت (9). در پژوهشی دیگر، پس از بررسی اثر مقادیر مختلف سوپرجاذب رطوبت و اسید هیومیک در شرایط کمآبیاری در ذرت گزارش شد که بیشترین میزان عملکرد دانه متعلق به تیمار 120 کیلوگرم در هکتار سوپرجاذب رطوبت، هشت کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و سطح آبیاری 300 مترمکعب در هکتار بود (2). در دو نوع بافت خاک لومی و شنی اثر سوپرجاذب رطوبت بر خصوصیات رشدی گیاه درمنه دشتی (Artemisia sieberi L.) در شرایط تنش خشکی بررسی و گزارش شد که سوپرجاذب در هر دو بافت خاک و بویژه در خاک شنی از طریق گسترش سیستم ریشهای منجر به بهبود ارتفاع بوته، وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و طول و حجم ریشه در مقایسه با شاهد شد (26). کاربرد سوپرجاذب در مزرعه اسفناج (Ipomoea aquatic Forsk.)، مانع از افزایش بیش از حد میزان اسیدیته و هدایت الکتریکی خاک شده و در نتیجه با افزایش میزان جذب آب و مواد غذایی، منجر به بهبود خصوصیات رشدی گیاه شد (27). در پژوهشی دیگر، میزان نفوذ آب به اعماق در خاک شنی در شرایط کاربرد سوپرجاذب رطوبت از 4/12 به 75/84 درصد کاهش یافت (25).
نتیجهگیری
با توجه به نتایج آزمایش، در هر سه گیاه مورد مطالعه،
کاربرد سوپرجاذب رطوبت بهبود ویژگیهای خاک را سبب شد، بطوریکه استفاده از این کود میزان نیتروژن، فسفر و پیاچ خاک را در لوبیا بترتیب 46، 40 و 18 درصد، در کنجد بترتیب 14، 43 و 21 درصد، و در ذرت بترتیب 50، 40 و 30 درصد نسبت به شاهد افزایش داد. بیشترین عملکرد دانه و مادهی خشک در لوبیا، کنجد و ذرت زمانی محقق شد که 100 درصد نیاز آبی گیاه تأمین و همزمان از سوپرجاذب رطوبت استفاده شد. میانگین بهرهوری آب برای هر سه گونه زراعی، در شرایط استفاده از سوپرجاذب و تأمین ۵۰ درصد نیاز آبی، نسبت به شرایط عدم استفاده از سوپر جاذب و تأمین ۵۰ درصد نیاز آبی، ۴۳ درصد افزایش یافت. طراحی و اجرای پژوهشهایی با محوریت برآورد و مقایسه مزیتهای اقتصادی و اکولوژیکی حاصل از کاهش مصرف آب آبیاری و افزایش بهرهوری آب در نتیجه کاربرد سوپرجاذب میتواند هزینه نسبتاً بالای این نهاده بومسازگار را توجیه کرده (قیمت فروش بستهبندیهای مختلف این محصول در سال 98 در جدول 7 آورده شده است) و زمینه را برای بکارگیری گسترده آن توسط کشاورزان و تولیدکنندگان بخش زراعت و باغبانی فراهم آورد.
سپاسگزاری
بودجه این طرح از محل پژوهه شماره 40190/2 مورخ 25/12/1394 معاونت پژوهشی و فناوری دانشگاه فردوسی مشهد تأمین شده است که بدینوسیله سپاسگزاری میشود.