Document Type : Research Paper
Author
Assistant Prof., Dept. of Agronomy, Payame Noor University, 19395-4697 Tehran, I. R. of Iran
Abstract
In order to predict the effect of changes in temperature, radiation and humic acid on wheat yield, a factorial experiment was used in a completely randomized block design with three replications in 2016-2017. Treatments included wheat cultivation in Back cross of Roshan cultivar in two types of clay-loam and loam-sandy soil (two locations) in four levels of humic acid spraying (0, 5, 10 and 15 gr/1000) in stem elongation. The results showed that by consuming 15 gr/1000 of humic acid per hectare in two types of soil, the highest yield (clay-loam and loam-sand, respectively, 7800.3 and 5270 kg / h) was produced. In the loam-sandy soil, the amount of proline and chlorophyll content of amino acids increased with increasing consumption of humic acid. Changes in photothermal ratio of booting stage to pollination in contrast to the amount of humic acid follow the second order equation. Humic acid consumption reduced the photothermal ratio, and this decrease as a result of consumption of humic acid had a positive effect on increasing the length of developmental stages. The grain yield per unit area corresponded to the photothermal ratio of booting stage to pollination from the second order equation. Humic acid increased the chlorophyll content (53.3 to 57.26 SPAD) and proline content of leaves (295 to 376.1 mg/kg leaf); thereby it caused the adjustment of thermal stress and increasing the length of the growing season. Clay-loamy soil produced higher grain yield than loam-sandy under both consumption and non-consumption of humic acid.
Keywords
تعدیل فیزیولوژیکی تنش گرمایی انتهای فصل و تغییر در طول مراحل نموی گندم با مصرف اسید هیومیک در دو نوع خاک متفاوت
عباس ابهری*
ایران، تهران، دانشگاه پیام نور، گروه علمی علوم کشاورزی
تاریخ دریافت: 31/01/1400 تاریخ پذیرش: 06/07/1400
چکیده
به منظور ارزیابی اثر نوع خاک و محلولپاشی اسید هیومیک بر عملکرد و طول دوره رشد گندم آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار طی سال زراعی 1396-1395 در شهرستان سبزوار انجام شد. تیمارها شامل کشت گندم بک کراس روشن در دو نوع خاک رسی-لومی و لوم- شنی در چهار سطح محلولپاشی اسید هیومیک (صفر، 5، 10 و 15 گرم در هزار) در مرحله پنجهزنی (مرحله 25-22 زادوکس) بود. نتایج نشان داد که با مصرف 15 گرم در هزار اسید هیومیک در دو نوع خاک بیشترین عملکرد دانه (به ترتیب خاک رسی-لومی و لوم-شنی، 3/7800 و 5270 کیلوگرم در هکتار) تولید شد. مصرف اسید هیومیک باعث کاهش کسر فتوترمال (به صورت معادله درجه دو) شد که اثر مثبت بر افزایش طول مراحل نموی داشت. در شرایط خاک رسی-لومی با توجه به مدل پیشنهادی در 435/0 فتوترمال حداکثر عملکرد حاصل شد و زمانی که فتوترمال به 47/0 رسید در این صورت عملکرد صفر شد. اسید هیومیک با افزایش کلروفیل (از 3/53 به 26/57 اسپاد)، پرولین (از 295 به 1/376 میلیگرم بر کیلوگرم) و وزن خشک کل (از 8/9250 به 9/13150 کیلوگرم در هکتار) سبب تعدیل تنش گرمایی و افزایش مراحل رشد (روز تا طویل شدن ساقهها (مرحله30 زادوکس) (دو روز)، مرحله تورم غلاف برگ پرچم (مرحله43 زادوکس) (یک روز) و گردهافشانی (مرحله61-60 زادوکس) (سه روز)) شد.
واژه های کلیدی: پرولین، تابش، دما، کلروفیل، گندم و عملکرد
* نویسنده مسئول، تلفن: 09151738571 ، پست الکترونیکی: abbasabhari@pnu.ac.ir
مقدمه
با ادامه گرم شدن زمین سرعت تغییر اقلیم (مثل افزایش دما و در ادامه آن خشک سالی و..) نیز سرعت خواهد یافت (22). افزایش دمای هوا از مهمترین تغییرات اقلیمی منطقهای و جهانی است که تغییرات آن بر روند سایر پارامترهای اقلیمی از جمله بارش و بخش کشاورزی اثر گذار خواهد بود (18، 32 و 31).
دما و میزان تابش دریافت شده توسط گیاه از جمله عوامل تاثیر گذار بر طول فصل رشد و مراحل نموی و نهایتا عملکرد است. مدلهای متفاوتی برای بررسی نحوه واکنش سرعت نمو در برابر دما و طول روز ارائه شده است (37). در مطالعهای مراحل فنولوژیکی گندم به چهار مرحله شامل کاشت تا برجستگی دو گانه، برجستگی دو گانه تا ظهور سنبله، ظهور سنبله تا گلدهی و گلدهی تا رسیدگی تقسیم شد (23). در محدوده دماهای نرمال مدلهای سهمیوار مناسبترین مدل برای ارزیابی نحوه پاسخ سرعت نمو به دما ارائه شد (23). در آزمایشی تاثیر دما و تابش روی عملکرد گندم مطالعه شد مشخص شد که دما و تابش قبل از گرده افشانی روی تعداد دانه و عملکرد بسیار موثر هستند و باید تاریخ کاشت طوری تنظیم شود که در مراحل نموی ساقه دهی تا گرده افشانی گیاه با دماهای بالا و کسرهای فتوترمال بیش از 60 درصد مواجه نشود. در غیر این صورت با کاهش تعداد دانه و در نهایت کاهش عملکرد مواجه خواهد شد (4). در تحقیقی روی ارقام متفاوت گندم مشخص شد که رابطه تعداد دانه در واحد سطح با کسر فتوترمال از آبستنی تا گرده افشانی از معادله درجه دو پیروی کرد (6).
مصرف کودهای آلی به عنوان یک راهکار مقابله با تنش میتواند اثر ات تنشهای محیطی از جمله تنش گرما را کاهش دهد. اسید هیومیک به خوبی توانسته جایگزین استفاده از کودهای شیمیایی در تولید شنبلیله (Trigonella foenum-graecum L.) شود (28). رشد قسمت هوایی و ریشه گیاه توسط اسید هیومیک تحریک میشود (8). در آزمایشی روی گیاه بنتگراس (Agrostis Tenuis) مشخص شد که اسید هیومیک به طور معنیداری سرعت فتوسنتز، توسعه ماده خشک ریشه و محتوی عناصر غذایی گیاه را افزایش داد (27). اسید هیومیک تنفس ریشهها و در نتیجه رشد گیاه زراعی را بهبود میبخشد (39). اسید هیومیک عامل فعال هوموس آلی است که میتواند نقش مهمی در تهویه خاک و رشد گیاهان داشته باشد (16). اسید هیومیک ظرفیت نگهداری آب خاک را افزایش میدهد (21). در پژوهشی اسید هیومیک با افزایش فعالیت آنزیم روبیسکو سبب افزایش فعالیت فتوسنتزی گیاه شد (14) و اسید هیومیک باعث جذب بهتر نیتروژن و در نتیجه افزایش فعالیت پروتیینهای مؤثر در فتوسنتز، و افزایش رشد میشود (15).
در آزمایشی مشخص شد اسید هیومیک با افزایش جذب عناصر ضروری، باروری و تولید در گیاهان را افزایش داد (38). آیمن و همکاران (10) در مطالعه روی باقلا (Vicia faba) اعلام نمودند که محلولپاشی اسید هیومیک از طریق افزایش سرعت و میزان جذب مواد غذایی سبب افزایش بیشتر رشد گیاه و تعداد غلاف در گیاه شد. محلول پاشی با ترکیبات اسید هیومیک صفت تعداد دانه در غلاف را تحت تاثیر قرار داد. در مطالعهای نیز محلولپاشی با اسید هیومیک تعداد دانه در غلاف را تحت تأثیر قرار داد و باعث افزایش این صفت در گیاه نخود شد (20). در آزمایشی محلول پاشی با اسید هیومیک روی نخود (Cicer arietinum)، افزایش تعداد دانه در بوته، عملکرد دانه و شاخص برداشت گزارش شد (20). در تحقیقی اثر مقادیر مختلف اسید هیومیک (1، 5/1، 2 و 5/2 کیلوگرم در هکتار) بر فنولوژی گندم بررسی شد و مشخص شد که بیشترین روز تا گردهافشانی و رسیدگی مربوط به تیمار مصرف 5/2 کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک بود (24). همچنین مصرف اسید هیومیک روی گیاه بامیه (Abelmoschus esculentus L) باعث افزایش طول دوره باروری و گردهافشانی شد (19). در مطالعه روی سه رقم گندم مشخص شد که محلولپاشی اسید هیومیک باعث بیشترین روز تا سنبلهدهی شد (36).
گرم شدن کره زمین اهمیت تنشهای دمایی و بروز تنش گرمایی را افزایش میدهد، بنابراین شناخت دماهایی که گیاه در طی دوره رشد در معرض آنها قرار دارد، و تنشهای دمایی که با آن مواجه میشود اهمیت یافته است و باید بررسی شود که گیاه در کدام یک از مراحل رشد با چه تنش دمایی و با چه شدتی مواجه است و کاربرد کودهای آلی به عنوان یک راهکار مقابله با تنش در شرایط محیطی متفاوت چگونه میتواند اثر تنش را کاهش دهد. بررسیهای مختلف نشان میدهد اسید هیومیک روی طول دوره رشد و دریافت تابش و دما توسط گیاه موثر است، بنابراین هدف از این مطالعه پیش بینی رشد و عملکرد دانه گندم با توجه به کسر فتوترمال تحت تاثیر اسید هیومیک و نوع خاک بود.
مواد و روشها
این تحقیق طی سال زراعی 1396-1395 در مزارع کیذور (مزرعه شخصی) واقع در شهرستان سبزوار انجام شد. ارتفاع این منطقه از سطح دریا 1195 متر بوده و در 36 درجه و پنج دقیقه عرض شمالی و 44 درجه و سه دقیقه طول شرقی واقع شده است.
آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای مورد بررسی در این تحقیق شامل کشت گندم بک کراس روشن در دو نوع خاک بافت رسی-لومی و لوم- شنی در چهار سطح محلولپاشی (با سم پاش دو و نیم لیتری دستی) اسید هیومیک شرکت دایموند گرو (صفر، 5، 10 و 15 گرم در هزار ) محاسبه و به ازاء هر کرت سه بار در مرحله پنجهزنی (مرحله 25-22 زادوکس) با فاصله هفت روز استفاده شد که آخرین بار در شروع ساقهدهی (مرحله30 زادوکس) انجام شد.
جدول 1- مشخصات اسید هیومیک مصرفی از شرکت دایموند گرو
Guaranteed Analysis |
||||
(Net) 15000ppm |
Iron |
|
%65 |
Humicacid+fulvic acid |
(Net) 1900ppm |
Magnasium |
|
%10 |
Fulvic acid (dry basis, w/w) |
(Net) 50ppm |
Manganese |
|
%5 |
Potassium(K2O) |
(Net) 10ppm |
Zinc |
|
%1 |
Nitrogen |
9-11 |
pH(%10 Solution) |
|
Flake powder |
Form |
قبل از اجرای تحقیق از عمق صفر تا 30 سانتی متری خاک نمونه برداری شد و ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک تعیین شد (جدول 2). بر اساس آزمایش خاک از کودهای نیتروژن (اوره)، فسفر (سوپر فسفات تریپل) و پتاسیم (سولفات پتاسیم) بهترتیب به میزان 150، 55 و 50 کیلوگرم در هکتار در خاک رسی-لومی و 210، 75 و 70 کیلوگرم در هکتار در خاک لوم-شنی استفاده شد.
کاشت به صورت کرتی (طول سه و عرض 5/1 متر برای کرت) انجام شد. فاصله ردیف 15 و روی ردیف دو سانتیمتر بود. مراحل فنولوژیکی از جمله روز تا سبز شدن (مرحله10 زادوکس)، پنجه زنی (مرحله 25-22 زادوکس)، ساقهدهی (مرحله30 زادوکس)، تورم غلاف برگ پرچم (مرحله 43 زادوکس)، گرده افشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، شیری (مرحله 20 زادوکس)، خمیری (مرحله 85 زادوکس)، رسیدگی فیزیولوژیک (مرحله90 زادوکس) و رسیدگی برداشت (مرحله 99 زادوکس) برای میانگین هر کرت اندازهگیری شد. اندازه گیری شاخص کلروفیل برگ با دستگاه SPAD-502 در مرحله آبستنی (روی برگ پرچم (مرحله 61-60 زادوکس)) انجام شد.
صفات وزن خشک برگ و ساقه، عملکرد و اجزای عملکرد (وزن سنبله، تعداد سنبله، تعداد دانه در سنبله، تعداد دانه در متر مربع، وزن هزار دانه) شاخص کلروفیل و اسید آمینه پرولین اندازه گیری شدند. شاخص کلروفیل و اسید آمینه پرولین با نمونه گیری از برگ پرچم و در مرحله شروع تورم برگ پرچم (مرحله 43 زادوکس)، به روش بیتس (12) انجام شد. پس از جمع آوری دادهها تجزیه آماری با نرم افزار SAS (شماره 1/9) (34) و مقایسه میانگینها به روش LSD در سطح 05/0 انجام شد. برای رسم شکلها از نرم افزار Excel استفاده شد. با استفاده از گذاره RSQUARE در برنامه PROCREG معادلات خطی و غیر خطی بین پارامترهای مورد بررسی با عملکرد انجام و در نهایت از معادلات رگرسیون خطی و غیر خطی (نمایی) استفاده شد و یک مدل کلی برای تعیین نسبت فتوترمال با تعداد دانه و عملکرد و همچنین ارتباط بین نسبت فتوترمال در مقابل اسید هیومیک در هر دو نوع خاک مشخص شد.
y = a+bx+cx2 (1)
برای پیش بینی تعداد دانه و عملکرد دانه با توجه به نسبت فتوترمال در گرده افشانی از معادله فوق استفاده شد. تعداد دانه با عملکرد دانه رابطه خطی مثبت دارد (1). این معادله برای مدل سازی تعداد دانه در واحد سطح در برابر نسبت فتوترمال از ساقه رفتن (مرحله 43 زادوکس)، تا گرده افشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، استفاده شد که در آن x نسبت فتوترمال در دو مرحله نام برده است، y تعداد دانه در واحد سطح، a ، b و c ضرایب معادله میباشند. با مساوی صفر قرار دادن مشتق معادله فوق مقدار x برابر با (-b/2c) می شود. مقدار فتوترمال لازم برای حصول حداکثر عملکرد با محاسبه این کسر بدست آمد (5 و 33). مقدار تابش رسیده به بالای سطح زمین از طریق رابطه S/S0= a+b(n/N) محاسبه شد (26).
که در آن S مقدار تابش خورشیدی در سطح زمین، S0مقدار تابش خورشیدی در حد فاصل زمین تا خورشید، n تعداد ساعات آفتابی، N طول روز به ساعت و a و b ضرایب آنگستروم هستند. خارج قسمت فتوترمال از تقسیم میانگین تابش خورشیدی رسیده به سطح زمین بر میانگین دمای هوا (دمای بالای صفر درجه سانتی گراد) طی دوره مورد نظر محاسبه شد (دادههای هواشناسی شامل دما و ساعات آفتابی از اداره هواشناسی شهرستان سبزوار دریافت شد).
y = a - bx + cx2 (2)
برای پیش بینی نسبت فتوترمال در گرده افشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، در برابر اسید هیومیک از معادله فوق استفاده شد. که در آن x مقادیر اسید هیومیک، y نسبت فتوترمال ، a، b و c ضرایب معادله میباشند. با مساوی صفر قرار دادن مشتق معادله فوق مقدار x برابر با (b/2c) می شود.
جدول 2- برخی از ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک
Soil texture |
Clay (%) |
Silt (%) |
Sand (%) |
N (%) |
K mg kg-1 |
P mg kg-1 |
Organic Carbon (%) |
EC ds m-1 |
pH |
Clay loam |
33 |
42 |
25 |
0.017 |
191 |
9.68 |
0.95 |
0.634 |
7 |
Lom sand |
20 |
10 |
70 |
0.055 |
88 |
5.3 |
0.48 |
0.32 |
6.8 |
نتایج
اجزای عملکرد: با توجه به معنیدار شدن اثر متقابل هیومیک اسید در نوع خاک برشدهی صورت گرفت و مقادیر اسید هیومیک در هر نوع خاک مقایسه میانگین شد (جدول 3). نتایج مقایسه میانگین نشان داد که با مصرف 15 گرم در هزار اسید هیومیک در هردو خاک رسی و شنی بیشترین وزن خشک کل و عملکرد دانه در واحد سطح تولید شد (جدول 4).
وزن خشک بوته با مصرف اسید هیومیک افزایش یافت و این افزایش با محلول پاشی 15 گرم در هزار باعث افزایش 16/42 و 95/24 در شرایط خاک رسی–لومی و لوم-شنی نسبت به تیمار شاهد شد.
جدول 3- تجزیه واریانس صفات وزن خشک برگ و ساقه، عملکرد و اجزای عملکرد، شاخص کلروفیل و اسید آمینه پرولین اندازه گیری شد.
*, **: Significant at the 0.05 and 0.01level of probability and ns: non-significant.
تعداد دانه در بوته به عنوان مهمترین جزء تاثیر گذار در عملکرد محسوب میشود در این مطالعه هم در شرایط خاک رسی–لومی و لوم-شنی با محلولپاشی 15 گرم در هزار اسید هیومیک تعداد دانه در بوته به ترتیب 33/66 و 37/57 افزایش داشت که نهایتا باعث افزایش در عملکرد دانه شد (جدول 4).
جدول 4- مقایسه میانگین مقادیر صفات اندازه گیری شده تیمار اسید هیومیک در نوع خاک
وزن ساقه(کیلوگرم در هکتار) |
وزن هزار دانه(گرم) |
تعداد دانه(متر مربع) |
وزن سنبله(کیلوگرم در هکتار) |
تعداد سنبله(متر مربع) |
وزن برگ(کیلوگرم در هکتار) |
وزن خشک کل(کیلوگرم در هکتار) |
عملکرد دانه(کیلوگرم در هکتار) |
اسید هیومیک(گرم در1000) |
نوع خاک |
3/1983 |
1/33 |
4/14970 |
7/5470 |
484 |
7/1800 |
8/9250 |
4/4950 |
0 |
رسی-لومی |
5/3261 |
8/38 |
1/14946 |
2/6770 |
4/525 |
1/1530 |
9/11560 |
3/6330 |
5 |
|
9/3040 |
8/39 |
7/19384 |
7801 |
6/595 |
2/2043 |
12480 |
6/7460 |
10 |
|
5/4060 |
5/38 |
20142 |
8651 |
4/692 |
4/2112 |
9/13150 |
3/7800 |
15 |
|
8/240 |
96/1 |
1276 |
77/80 |
8/9 |
5/810 |
4/410 |
1/180 |
LSD |
|
6/1013 |
8/34 |
1/9492 |
3/3924 |
3/300 |
4/1111 |
3/6050 |
1/3500 |
0 |
لوم-شنی |
01/1992 |
5/37 |
2/11192 |
5/4495 |
365 |
1/1172 |
6/6971 |
5/4330 |
5 |
|
5/1703 |
5/37 |
9/13158 |
2/5752 |
8/383 |
5/1383 |
3/7502 |
2/5280 |
10 |
|
4/2161 |
3/30 |
3/13286 |
4/6031 |
4/398 |
2/1382 |
2/7560 |
0/5270 |
15 |
|
76/120 |
89/1 |
768 |
2/50 |
13 |
8/40 |
3/230 |
3/80 |
LSD |
با توجه به مقادیر روز تا مراحل فنولوژیکی مشخص شد هم نوع خاک و هم مقادیر اسید هیومیک توانسته روی روز تا هر یک از مراحل فنولوژیکی اثر گذار باشد و مصرف اسید هیومیک 10 و 15 گرم در هزار روز تا ساقهدهی(مرحله 30 زادوکس)، تورم غلاف برگ پرچم(مرحله 43 زادوکس)، و گرده افشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، را افزایش داده است. با توجه به این که طول دوره طویل شدن ساقه تا تورم غلاف برگ پرچم و گرده افشانی تاثیر در آغازیهای گلچه، سنبلچه و نهایتا تعداد دانه دارد بنابراین هرچه طول این مراحل نموی افزایش یابد بر تعداد دانه در واحد سطح موثر است که تعداد دانه هم رابطه مستقیم با عملکرد دانه دارد.
در خاک لوم – شنی با اضافه شدن مقادیر اسید هیومیک میزان اسید آمینه پرولین افزایش یافت ولی در خاک رسی-لومی هرچند مصرف 15 گرم در هزار اسید هیومیک بیشترین اسید آمینه پرولین را تولید کرد ولی با شاهد اختلاف معنی داری نشان نداد و همچنین شاخص کلروفیل هم در خاک رسی-لومی با مصرف اسید هیومیک اضافه شد (جدول 5). در این آزمایش مصرف اسید هیومیک موجب افزایش اسید آمینه پرولین شده است (مخصوصا در خاک لوم شنی) و گیاه با این افزایش اسید آمینه پرولین توانسته بهتر شرایط دمای بالا را تحمل کند و عملکرد در شرایط استفاده از مقادیر بالاتر هیومیک اسید زیاد شد.
باتوجه به شکل (1) مقایسه میانگین مقادیر اسید هیومیک نشان داد که در هر دو شرایط خاک رسی-لومی و لوم-شنی بیشترین تعداد دانه در سنبله با محلول پاشی سه و 15 گرم در هزار هیومیک اسید در هکتار بدست آمد.
شکل 1- تاثیر مقادیر مختلف اسید هیومیک بر تعداد دانه در سنبله گندم (LSD= 1.9).
جدول 5- مقایسه میانگین صفات
روز تا ساقهدهی |
روز تا تورم برگ پرچم |
روز تا گرده افشانی |
پرولین(میلی گرم بر کیلوگرم) |
کلروفیل(SPAD) |
اسید هیومیک(گرم در1000) |
نوع خاک |
136 |
156 |
177 |
5/350 |
5/53 |
0 |
رسی-لومی |
137 |
156 |
177 |
2/303 |
1/57 |
5 |
|
137 |
157 |
178 |
9/340 |
2/56 |
10 |
|
138 |
157 |
180 |
354 |
26/57 |
15 |
|
3/0 |
4/0 |
3/0 |
1/16 |
56/0 |
LSD |
|
136 |
156 |
177 |
295 |
2/52 |
0 |
لوم-شنی |
137 |
156 |
177 |
9/288 |
9/52 |
5 |
|
137 |
158 |
180 |
6/308 |
7/50 |
10 |
|
138 |
158 |
181 |
1/376 |
7/54 |
15 |
|
3/0 |
4/0 |
3/0 |
31/8 |
63/0 |
LSD |
|
ارتباط ضریب فتوترمال در مقابل مقادیر اسید هیومیک: تغییرات نسبت فتوترمال از آبستنی تا گرده افشانی در برابر مقادیر اسید هیومیک از معادله درجه دو تبعیت کرد (جدول 6). بنابراین برای مقادیر اسید هیومیک در هر خاک در این تحقیق یک معادله برازش داده شد که عبارت بود از:
(1) خاک رسی-لومی
(2) خاک لوم-شنی
جدول 6 - ضرایب و مقادیر a، b و c در معادله درجه دو بین ضریب فتوترمال در مقابل مقادیر اسید هیومیک. X0 (مشتق معادله درجه دو) مقدار اسید هیومیک که در آن ضریب فتوترمال حداکثر بود. RMSE جذر میانگین مربعات خطا، CV ضریب تغییرات و R2 ضریب تبیین میباشد.
CV |
RMSE |
R2 |
X0 |
c±SE |
b±SE |
a±SE |
نوع خاک |
4/15 |
32/0 |
61/0 |
5 |
01/0 46/0 |
0034/0 01/0- |
001/0 001/0 |
رسی-لومی |
8/13 |
009/0 |
57/0 |
5/4 |
09/0 46/0 |
002/0 009/0- |
0009/0 001/0 |
لومی-شنی |
با توجه به معادلات فوق مشخص شد که مصرف اسید هیومیک باعث کاهش نسبت فتوترمال شد (جدول 5 و شکل 2) و این کاهش نسبت فتوترمال در نتیجه مصرف اسید هیومیک تاثیر مثبت بر افزایش طول مراحل نموی داشت. اسید هیومیک با تاثیر بر طول دوره مراحل نموی موثر در اجزای اصلی عملکرد (از جمله روز تا طویل شدن ساقهها (مرحله 30 زادوکس)، روز تا مرحله تورم غلاف برگ پرچم (مرحله 43 زادوکس)، و گردهافشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، که این مراحل بر تعداد دانه تاثیر دارند) بر عملکرد موثر بود (جدول 7).
جدول 7- ضرایب و مقادیر a، b و c در معادله درجه دو بین تعداد دانه در متر مربع در مقابل ضریب فتوترمال. X0 (مشتق معادله درجه دو) مقدار ضریب فتوترمال که در آن تعداد دانه به حداکثر مقدار خود می رسد. RMSE جذر میانگین مربعات خطا، CV ضریب تغییرات و R2 ضریب تبیین میباشد.
R2 |
CV |
RMSE |
X0 |
c SE |
b SE |
a SE |
نوع خاک |
75/0 |
42/10 |
1200 |
445/0 |
2248843 3020285- |
10268986 13920159 |
11532967 15930988- |
رسی-لومی |
70/0 |
39/11 |
2044 |
445/0 |
890740 1695655- |
3949057 7726754 |
4374989 8733293- |
لومی-شنی |
شکل 2- تغییرات نسبت فتوترمال (مگاژول در متر مربع در روز بر درجه سانتی گراد) از مرحله تورم غلاف برگ پرچم تا گرده افشانی در مقابل مقادیر متفاوت هیومیک اسید(کیلوگرم در هکتار) در خاک رسی-لومی و لومی-شنی
ارتباط تعداد دانه با ضریب فتوترمال: برای مقادیر اسید هیومیک در هر خاک در این تحقیق یک معادله برازش داد شد که عبارت بود از:
(3) خاک رسی-لومی
(4) خاک لوم-شنی
با مساوی صفر قرار دادن مشتق معادله فوق مقدار x برابر با (-b/2c) می شود. مقدار فتوترمال لازم برای حصول حداکثر عملکرد با محاسبه این کسر بدست میآید. در شرایط خاک رسی با توجه به معادله در 437/0 فتوترمال حداکثر تعداد دانه حاصل شد و زمانی که فتوترمال به 46/0 رسید در این صورت دانه تشکیل نشد. در شرایط خاک شنی با توجه به معادله در 442/0 فتوترمال حداکثر تعداد دانه حاصل شد (شکل 3) و زمانی که فتوترمال به 46/0 رسید در این صورت دانه تشکیل نشد. دلیل کاهش تعداد دانه با افزایش فتوترمال بعد از 442/0 میتواند کاهش طول دوره نمو و در نتیجه کاهش تعداد دانه باشد.
شکل 3- تغییرات تعداد دانه (در متر مربع) در مقابل نسبت فتوترمال (مگاژول در متر مربع در روز بر درجه سانتی گراد) از مرحله تورم غلاف برگ پرچم تا گرده افشانی در خاک رسی-لومی و لومی-شنی.
با توجه به اینکه روز تا طویل شدن ساقهها (مرحله 30 زادوکس)، روز تا مرحله تورم غلاف برگ پرچم (مرحله 43 زادوکس)، و گردهافشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، تحت تاثیر مصرف اسید هیومیک قرار گرفت و مصرف اسید هیومیک در مقایسه با عدم مصرف، طول هر یک از این دورهها را افزایش داد (جدول 5)، بنابراین دوره تولید آغازیهای تعداد دانه افزایش یافت و در نهایت باعث افزایش تعداد دانه در واحد سطح شد.
ارتباط عملکرد دانه با ضریب فتوترمال: برای کل مقادیر اسید هیومیک در هر خاک در این تحقیق یک معادله برازش داده شد که عبارت بود از:
(5) خاک رسی-لومی
(6) خاک لوم-شنی
در شرایط خاک رسی با توجه به معادله در 435/0 فتوترمال حداکثر عملکرد دانه حاصل شد (شکل 4) و زمانی که فتوترمال به 47/0 رسید در این صورت عملکرد دانه صفر شد. کاهش طول دوره نمو و در نتیجه کاهش تعداد دانه دلیل کاهش عملکرد دانه با افزایش فتوترمال بعد از 435/0 میتواند باشد. با توجه به معادلات فوق مشخص شد که مصرف اسید هیومیک باعث کاهش نسبت فتوترمال شد (جدول 8 و شکل 4). در شرایط خاک شنی با توجه به معادله در 441/0 فتوترمال حداکثر تعداد دانه حاصل شد و زمانی که فتوترمال به 46/0 رسید در این صورت دانه تشکیل نشد و عملکرد صفر شد. کاهش طول دوره نمو و در نتیجه کاهش تعداد دانه دلیل کاهش عملکرد دانه با افزایش فتوترمال بعد از 441/0 میتواند باشد.
جدول8 - ضرایب و مقادیر a، b و c در معادله درجه دو بین عملکرد دانه در متر مربع در مقابل ضریب فتوترمال. X0 (مشتق معادله درجه دو) مقدار ضریب فتوترمال که در آن عملکرد دانه به حداکثر مقدار خود می رسد. RMSE جذر میانگین مربعات خطا، CV ضریب تغییرات و R2 ضریب تبیین میباشد.
CV |
R2 |
RMSE |
X0 |
c SE |
b SE |
a SE |
نوع خاک |
11/14 |
64/0 |
1/84 |
456/0 |
6202 86548- |
2677 40122 |
648 46087- |
رسی-لومی |
35/7 |
78/0 |
84/49 |
455/0 |
8742 83590- |
1623 38120 |
2/75 43174- |
لومی-شنی |
شکل 4- تغییرات عملکرد دانه (گرم در متر مربع) در مقابل نسبت فتوترمال (مگاژول در متر مربع در روز بر درجه سانتی گراد) از مرحله آبستنی تا گرده افشانی در خاک رسی-لومی و لوم-شنی.
در جدول 5 ملاحظه میشود که مصرف اسید هیومیک روی روز تا طویل شدن ساقهها (مرحله 30 زادوکس)، روز تا مرحله تورم غلاف برگ پرچم (مرحله 43 زادوکس)، و گردهافشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، تاثیر گذار بود و مصرف اسید هیومیک در مقایسه با عدم مصرف، طول هر یک از این دورهها را افزایش داد، بنابراین با تاثیر بر طول دوره تولید آغازیهای تعداد دانه، و افزایش آن، در نهایت باعث افزایش عملکرد دانه در واحد سطح شد (جدول 4).
بحث
در هر دو نوع خاک رسی-لومی و لوم-شنی با افزایش میزان مصرف اسید هیومیک وزن خشک برگ، وزن خشک کل، تعداد سنبله در متر مربع، وزن سنبله و تعداد دانه در متر مربع افزایش یافت که از این طریق باعث افزایش عملکرد دانه شد (به ترتیب 3/7800 و 5270 کیلوگرم در هکتار در خاک رسی–لومی و لوم-شنی با محلول پاشی 15 گرم در هزار اسید هیومیک). در خاک لوم-شنی بین مصرف 10 با 15 گرم در هزار اختلاف معنیدار مشاهده نشد. کاربرد اسید هیومیک باعث افزایش عملکرد دانه شد ولی نسبت افزایش عملکرد خاک رسی-لومی با لوم-شنی متفاوت بود (جدول 4).
مصرف شش لیتر اسید هیومیک در هکتار در زمان غلاف دهی نخود باعث افزایش عملکرد نزدیک به دو برابری آن از طریق افزایش تعداد دانه در بوته شد (7). مصرف اسید هیومیک باعث دوام سطح برگ میشود و از این طریق با تولید بیشتر مواد فتوسنتزی و انتقال به مخازن و افزایش وزن هزار دانه، باعث افزایش عملکرد میشود (25). در آزمایشی روی گندم در شرایط خشکی مشاهده شد که با مصرف 12 میلی گرم هیومیک اسید در گلدان (برای هر گلدان با سطح 150 سانتیمتر مربع و ارتفاع 28 سانتی متر محاسبه و در مرحله پنجهزنی اعمال شد) عملکرد دانه افزایش یافت (3).
هم نوع خاک و هم مقادیر اسید هیومیک توانسته روی روز تا هر یک از مراحل فنولوژیکی اثر گذار باشد. با توجه به این که طول دوره طویل شدن ساقه تا تورم غلاف برگ پرچم و گرده افشانی تاثیر در آغازیهای گلچه، سنبلچه و نهایتا تعداد دانه دارد بنابراین هرچه طول این مراحل نموی افزایش یابد بر تعداد دانه در واحد سطح موثر است که تعداد دانه هم رابطه مستقیم با عملکرد دانه دارد. در تحقیق مشابهی مشخص شد که مصرف اسید هیومیک باعث افزایش روز تا رسیدن به مرحله ظهور سنبله شد (5).
مصرف اسید هیومیک موجب افزایش اسید آمینه پرولین شد (مخصوصا در خاک لوم شنی) و گیاه با این افزایش اسید آمینه پرولین توانسته بهتر شرایط دمای بالا را تحمل کند و عملکرد دانه زیاد شد. شاخص کلروفیل هم در خاک رسی-لومی با مصرف اسید هیومیک افزایش یافت.
در شرایط تنش با افزایش اسید آمینه پرولین و افزایش غلظت شیره سلولی تحمل گیاه به تنش افزایش پیدا میکند (13). در آزمایشی جذب بهتر نیتروژن و در نتیجه افزایش فعالیت پروتئینهای مؤثر در فتوسنتز، و افزایش رشد در نتیجه مصرف اسید هیومیک حاصل شد (15).
دلیل کاهش تعداد دانه با افزایش فتوترمال بعد از 442/0 کاهش طول دوره نمو (طول دوره طویل شدن ساقه تا تورم غلاف برگ پرچم و گرده افشانی تاثیر مستقیم در آغازیهای گلچه، سنبلچه و نهایتا تعداد دانه دارد) و در نتیجه کاهش تعداد دانه بود. در کشتهای تأخیری کلزا تاثیر افزایش دمـا در طـول دوره گلدهی تا رسیدگی فیزیولوژیک بر تعداد دانه در خورجین از وزن هزار دانه بیشتر بود و دماهای بالا باعث کاهش تعداد دانه شد (11).
روز تا طویل شدن ساقهها(مرحله 30 زادوکس)، روز تا مرحله تورم غلاف برگ پرچم (مرحله 43 زادوکس)، و گردهافشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، تحت تاثیر مصرف اسید هیومیک قرار گرفت و مصرف اسید هیومیک در مقایسه با عدم مصرف، طول هر یک از این دورهها را افزایش داد، بنابراین دوره تولید آغازیهای تعداد دانه افزایش یافت و در نهایت باعث افزایش تعداد دانه در واحد سطح شد.
در شرایط تنش با کاربرد اسید هیومیک بهویژه سطح 200 میلیگرم در لیتر آن باعث جبران خسارت وارده به گیاه و تقویت سیستم ریشهای آن شد و در نهایت عملکرد گیاه را افزایش داد (30).
محلولپاشی اسید هیومیک تعداد دانه در غلاف نخود را تحت تأثیر قرار داد و باعث افزایش این صفت شد (20). در مطالعهای مشابه مشخص شد که با افزایش نسبت فتوترمال و دما قبل از گردهافشانی تعداد دانه و عملکرد کاهش یافت (4).
در مطالعهای روی کلزا مشخص شد که با افزایش میانگین دما در طول دوره گلدهی تا رسیدگی فیزیولوژیک، تعداد دانه در خورجین کاهش یافت (11). Morrison and Stewart (2002) بیان کردند که دمای بالای انتهای فصل رشد عملکرد را کاهش میدهد، زیرا در دمای بالاتر از 27 درجه سانتیگراد، گلدهی محدود میشود (29).
بررسی و شناخت دماهایی که گیاه در طی دوره رشد در معرض آنها قرار دارد، و تاثیرهایی که این تغییرات دمایی روی مراحل نمو و فنولوژی گیاهان دارد، اهمیت مطالعه تنشهای دمایی را افزایش میدهد. اسید هیومیک این قابلیت را دارد از طریق تأثیرات مثبت فیزیولوژیکی از جمله افزایش متابولیسم در درون سلولها و همچنین افزودن مقدار کلروفیل در برگها سبب ماندگاری بیشتر برگها شود و در مراحل حساس رشد گیاه به عنوان عامل تعدیل کننده تنش گرمایی عمل کند و طول فصل رشد را افزایش دهد. به عقیده برخی از محققان تجمع پرولین در گیاه در شرایطی که با تنش مواجه میشود به عنوان یک منبع ذخیره نیتروژن و کربن عمل میکند (16). در مطالعهای در شرایط تنش شوری روی کلزا مشخص شد که اسید هیومیک اثرات تعدیلی در تیمار شوری 8 و 12 دسی زیمنس بر پایداری غشاء داشت (9).
استفاده از اسید هیومیک موجب افزایش عملکرد شد اما نسبت افزایش عملکرد خاک رسی-لومی با لوم-شنی متفاوت بود، به این صورت که در خاک رسی-لومی، افزایش عملکرد تقریبا دو برابری در تیمار محلول پاشی15 گرم در هزار در مقایسه با تیمار بدون محلول پاشی اسید هیومیک مشاهده شد ولی این نسبت افزایش عملکرد در خاک لوم-شنی 41 درصد بود. در مطالعهای تاثیر اسید هیومیک بر عملکرد و اجزای عملکرد نخود در شرایط تنش خشکی بررسی شد و نتایج نشان داد که در دو سال آزمایش اسید هیومیک با تاثیر مثبت بر اجزای عملکرد مخصوصا وزن هزار دانه و عملکرد را در هر دو شرایط آبیاری کامل و تنش خشکی افزایش داد (2).
مصرف اسید هیومیک باعث کاهش نسبت فتوترمال شد بنابراین در شرایط خاک رسی-لومی با توجه به مدل پیش بینی شده در 435/0 فتوترمال حداکثر عملکرد دانه حاصل شد و زمانی که فتوترمال به 47/0 رسید در این صورت عملکرد دانه صفر شد. کاهش طول دوره نمو و در نتیجه کاهش تعداد دانه دلیل کاهش عملکرد دانه با افزایش فتوترمال بعد از 435/0 میتواند باشد. هم نوع خاک و هم مقادیر اسید هیومیک توانسته روی روز تا هر یک از مراحل فنولوژیکی تاثیر گذار باشد و مصرف اسید هیومیک 10 و 15 گرم در هزار روز تا طویل شدن ساقهها (مرحله 30 زادوکس)، روز تا مرحله تورم غلاف برگ پرچم (مرحله 43 زادوکس)، و گردهافشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، را افزایش داد. نوع خاک با تاثیر روی اسید آمینه پرولین و شاخص کلروفیل برگ و در نهایت تاثیر بر روز تا مراحل فنولوژیکی و همچنین هیومیک اسید احتمالا از طریق تاثیر بر جذب بهتر عناصر غذایی و تاثیر بر فراهمی بهتر آن درون برگ باعث افزایش شاخص کلروفیل برگ شد و روز از طویل شدن ساقهها (مرحله 30 زادوکس) تا گردهافشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، را افزایش داد که افزایش طول این مراحل نموی تاثیر در افزایش تعداد دانه در واحد سطح دارد و با افزایش تعداد دانه در واحد سطح عملکرد دانه را افزایش داد. مجموع این عوامل باعث شد که خاک رسی-لومی نسبت به لوم-شنی عملکرد دانه بیشتری در دو شرایط مصرف و عدم مصرف اسید هیومیک تولید کرد. همچنین تاثیر اسید هیومیک بر افزایش شاخص کلروفیل و اسید آمینه پرولین، دوره پرشدن دانه را افزایش داد و با تاثیر بر وزن هزار دانه تاثیر بسزایی در افزایش عملکرد داشت. اسید هیومیک از طریق تاثیر بر طول مراحل نموی موثر در اجزای عملکرد (از جمله روز تا طویل شدن ساقهها (مرحله 30 زادوکس)، روز تا مرحله تورم غلاف برگ پرچم (مرحله 43 زادوکس) و گردهافشانی (مرحله 61-60 زادوکس)، که این مراحل غیر مستقیم بر تعداد دانه در واحد سطح تاثیر دارند) تاثیر واقعی بر عملکرد داشت.
نتیجه گیری نهایی
با مصرف اسید هیومیک (تیمار محلول پاشی 15 گرم در هزار) در دو نوع خاک بیشترین عملکرد دانه تولید شد. طول مراحل نموی با مصرف اسید هیومیک (اسید هیومیک باعث کاهش کسر فتوترمال (به صورت معادله درجه دو) شد که اثر مثبت بر افزایش طول مراحل نموی داشت)) افزایش یافت. در شرایط خاک رسی-لومی با توجه به مدل پیشنهادی در 435/0 فتوترمال حداکثر عملکرد حاصل شد و زمانی که فتوترمال به 47/0 رسید در این صورت عملکرد صفر شد. اسید هیومیک با افزایش کلروفیل (از 3/53 به 26/57 اسپاد)، پرولین (از 295 به 1/376 میلیگرم بر کیلوگرم) و وزن خشک کل (از 8/9250 به 9/13150 کیلوگرم در هکتار) سبب تعدیل تنش گرمایی و افزایش مراحل رشد (روز تا طویل شدن ساقهها (مرحله30 زادوکس) (دو روز)، مرحله تورم غلاف برگ پرچم (مرحله43 زادوکس) (یک روز) و گردهافشانی (مرحله61-60 زادوکس) (سه روز)) شد.
تقدیر و تشکر
در مراحل کار آزمایشگاهی این پژوهش از مجموعه آزمایشگاهی دانشگاه پیام نور مرکز سبزوار استفاده شد.