تاثیر تنش خشکی و میزان نیتروژن خاک بر جذب عناصر غذایی در ذرت رقم 704
تاثیر تنش خشکی و میزان نیتروژن خاک بر جذب عناصر غذایی در ذرت رقم 704
چکیده:
کلمات کلیدی: ذرت، تنش خشکی، کود نیتروژن، جذب عناصر غذایی، عناصر ماکرو و میکرو
مقدمه
یکی از زیان بارترین اثرات تنش خشکی اختلال در روند جذب و تجمع عناصر غذایی است که علاوه بر تلفات کود، باعث کاهش عملکرد دانه و علوفه می گردد (2، 3).
مکانیسم های جذب و انتقال عناصر غذایی در گیاهان، مانند جریان توده ای، انتشار و یا جذب و انتقال به وسیله پدیده اسمز همگی، تابعی از مقدار رطوبت موجود در خاک و ریشه است و در صورت کاهش رطوبت، شدت و مقدار جذب عناصر غذایی دستخوش تغییر و تحول میگردد (27). اگرچه برخی از این سیستم های انتقالی عناصر، نظیر انتشار به مقدار رطوبت کمتری جهت جذب عناصر غذایی نیازمند بوده در این راستا، با کاهش رطوبت تا آستانه بحرانی، نیز روند جذب عناصر غذایی توسط ریشه ادامه می یابد. ولی برخی دیگر از جمله جریان توده ای وابستگی زیادی به مقدار رطوبت دارند. در صورت کاهش رطوبت،عناصری که بوسیله این جریان انتقال می یابند، روند جذب منفی خواهد داشت(27 )
از آنجایی که گیاه ذرت در دوره های مختلف رشد و نمو نیازهای متفاوتی به عناصر غذایی دارد، اثر تنش خشکی نیز بر روند جذب و تجمع عناصر غذایی در این دوره های مختلف رشدی متفاوت بوده و با افزایش نیاز گیاه در مرحله ای از رشد به عنصر غذایی، اثر تنش خشکی نیز در آن دوره بیشتر خواهد بود (21).
یکی از عوامل موثر در بهبود عملکرد، استفاده موثر از کود نیتروژن است (12). نیتروژن تاثیر عمیقی بر رشد گیاه دارد و ذرت تمایل به جذب نیتروژن به صورت های نیترات و آمونیم را از خاک دارد (26، 13). آب ونیتروژن از عوامل عمده تعیین کننده سطح تولیدات کشاورزی در جهان هستند (22).
ویتس و همکاران (29) اعلام کردند که عنصر نیتروژن می تواند بر روی جذب سایر عناصر مانند پتاسیم، منیزیم، کلسیم، فسفر تاثیر گذاشته و در مواردی باعث تشدید جذب بعضی عناصر می گردد. واکنش گیاه ذرت به نیتروژن بستگی به شرایط اقلیمی، تامین آب، ظرفیت جذب نیتروژن توسط گیاه میزان نیتروژن قابل دسترس در خاک، و زمان و میزان مصرف کود نیتروژن دارد (9).
جونز (17) از نتایج تحقیقات خود بر روی اثرات استرس خشکی بر میزان جذب بعضی عناصر غذایی بیان نمود که دو فاکتور مهم در محدود کردن تولید ذرت در دنیا تنش آب و کمبود نیتروژن می باشد. ایشان اظهار نمود که هر چه مقدار رطوبت خاک افزایش یابد. نیتروژن بیشتری به وسیله گیاه جذب شده و همچنین جذب سایر عناصر مانند فسفر،پتاس، آهن، روی و سایر عناصر ارتباط نزدیکی با میزان رطوبت قابل دسترس گیاه دارد.
مکانیسم های جذب وانتقال عناصر غذایی در گیاهان، نظیر، جریان توده ای، انتشار و یا جذب و انتقال به وسیله پدیده اسمز همگی، کم و بیش تابعی از مقدار رطوبت موجود در خاک و ریشه می باشد و در صورت نقصان رطوبت، شدت و مقدار جذب عناصر غذایی دستخوش تغییر و تحول میگردد. اگرچه بعضی از این سیستم های انتقالی عناصر، نظیر انتشار، به مقدار رطوبت کمتری جهت جذب عناصر غذایی نیازمند بوده و دراین راستا، با کاهش رطوبت تا آستانه بحرانی، باز هم، روند جذب و انتقال بعضی از عناصر غذایی توسط ریشه ادامه می یابد. اما از سوی دیگر، جریان توده ای وابستگی زیادی به مقدار رطوبت داشته و در صورت کاهش رطوبت، عناصری که به وسیله این جریان انتقال می یابند، روند جذب منفی نشان می دهند (27، 28).
از آنجائی که فراهم بودن یک عنصر برای گیاه تحت تاثیر سایر عناصر موجود و همچنین آب قابل دسترس قرار دارد (24). این آزمایش با هدف بررسی اثر مقادیر مختلف نیتروژن و دوره های مختلف تنش خشکی و بر همکنش آنها بر میزان جذب عناصر غذایی ماکرو و میکرو در گیاه ذرت سینگل کراس 704 طراحی و اجرا گردیده است.
مواد و روش ها
نیاز آبی گیاه و میزان آب مورد نیاز گیاه با استفاده از تشت تبخیر و روش FAO محاسبه شد (5). بدین صورت که تبخیر روزانه از تشت اندازه گیری و سپس با توجه به ضریب تشت و ضریب گیاهی میزان آب مورد نیاز در هر مرحله از آبیاری تعیین گردید. محاسبه این میزان آب بر اساس کارایی 80% برای پخش آب در مزرعه و با توجه به نیاز آبی هر تیمار محاسبه گردید. آبیاری کلیه کرت ها توسط لوله پلی اتیلن انجام شد و حجم آب ورودی به کرت ها با کنتور کنترل شد. روش کاشت به صورت جوی و پشته و بافاصله بین ردیف 75 سانتی متر و فاصله گیاه روی ردیف 18 سانتی متر با دشت کشت شد.هر کرت آزماشی شامل 8 خط به طول 10 متر بود که با احتساب 5/1 متر بین کرت ها (2 خط نکاشت) ایجاد پشته و قرار دادن پلاستیک در خاک تا عمق 70 سانتی متری از نفوذ آب به کرت مجاور جلوگیری به عمل آمد. زمین پژوهش پیش از کاشت آیش بوده و در پائیز شخم اولیه خورد و شخم مجدد، دیسک، تسطیح و زدن ماله و مرزبندی و کود پاشی در اردیبهشت ماه انجام گرفت. در اوایل خرداد زمین کرت بندی و خطوط کاشت با عبور ماشین بذر کار بدون آن که بذری بکارد در زمین ایجاد شد و بذور با دست کشت شدند. مصرف کود پایه به میزان 150 کیلوگرم در هکتار کود فسفات از منبع سوپر فسفات تریپل و حدود 75 کیلوگرم کود نیتروژنه در هکتار از منبع اوره درزمین زراعی بود، مابقی کود نیتروژنه بر حسب تیمارهای کودی به صورت سرک و به روش نواری در حدود 4 تا 6 برگی به زمین اضافه شد.
اولین آبیاری پس از کاشت بذر در 15 خرداد ماه صورت گرفت و در طول آزمایش عملیات وجین و حذف علف های هرز و تنک با دست انجام شد و از سموم شیمیایی استفاده نشد. برداشت آبان ماه انجام گرفت. جهت برآورد میزان جذب عناصر غذایی، در پایان رشد رویشی و درفاصله زمانی پایان گرده افشانی و شروع قهوه ای شدن ابریشم ها که شاخص سطح برگ در حداکثر مقدار خود است.گیاهان موجود در یک مترمربع برداشت و بلافاصله به آزمایشگاه منتقل شدند. نمونه های گیاهی پس از شست و شو با آب معمولی و آب مقطر کاملاً تمیز شد. سپس نمونه ها در آون در درجه حرارت 70 درجه سانتی گراد برای مدت 48 ساعت قرار گرفتند تا خشک شوند و بعد آسیاب گردیدند. برای اندازه گیری نیتروژن بعد از هضم با اسید سولفوریک و اسید سالسیلیک و آب اکسیژنه نمونه به روش کجلدال تعیین گردید. بعد قسمتی از نمونه ها در کوره الکتریکی در درجه حرارت 550 درجه سپس با اسید کلریدریک 2 نرمال هضم و عناصر به شرح زیر اندازه گیری شدند.
1-آهن، روی، مس و منگنز با استفاده از دستگاه جذب اتمی
2-پتاسیم با استفاده از دستگاه فیلم فتومتر
3-فسفر به روش کالریمتری با دستگاه اسپکتروفتو متر طول موج 880 نانومتر (1)
تجزیه واریانس و مقایسات میانگین با استفاده از نرم افزار minitab در سطح 1% آماری انجام و رسم جداول با Harvard Graph انجام شد.
نتایج و بحث
همچنین اجزاء عملکرد دانه شامل: تعداد دانه و وزن دانه در سطح 1%معنی دار بوده و تحت تاثیر تنش رطوبتی و مقادیر نیتروژن قرار گرفتند.(جدول5)تنش رطوبتی اثر بیشتری نسبت به کمبود نیتروژن بر عملکرد و اجزاء آن داشت.
تنش رطوبتی در مرحله رویشی (T1) حدود 17% نسبت به آبیاری مطلوب (شاهد) کاهش عملکرد دانه را نشان می دهد. که این مورد، درخصوص بروز تنش در مرحله ظهور گل نر و 50% ظهور گل نر (T2)، حدود 23% کاهش عملکرد دانه را نشان می دهد و در مرحله بعد از گرده افشانی و شیری شدن دانه حدود 9% کاهش عملکرد دانه را نشان داد.
تجزیه واریانس داده ها (جدول 1) نشان داد که اثرات تیمار نیتروژن و سطوح آبیاری بر میزان جذب عناصر نیتروژن، فسفر، پتاس و آهن در سطح احتمال 1% و منگنز در سطح احتمال 5% معنی دار می باشد اما روی میزان جذب روی و مس اثر معنی دار ندارد.
مقایسات میانگین ها نشان داد (جدول 2) که با افزایش کود نیتروژن میزان جذب عنصر نیتروژن، فسفر، پتاس و منگنز بوسیله گیاه افزایش و جذب آهن کاهش یافته است. استال و همکاران (25) معتقدند که یکی از اثرات افزایش نیتروژن، افزایش جذب کاتیونها می باشد. بنابراین جذب نیتروژن توسط گیاه یک افزایش نسبی درمیزان جذب عناصر غذایی دیگر در گیاه بوجود می آورد. از اثرات اصلی نیتروژن می توان به افزایش فعالیت متابولیک گیاه، تسریع اغلب فرآیندها و تغییر جذب گیاه اشاره نمود. محققان مختلفی افزایش جذب فسفر، پتاس، و منگنز را توسط گیاه در اثر کاربرد نیتروژن مورد تاکید قرار داده اندکه با نتایج حاصل از این آزمایش همخوانی دارد (8، 10، 11، 23).
از آنجایی که ذرت نیتروژن را در شرایط اسیدیته خنثی به دو فرم نیترات و آمونیم جذب می کند، به نظر می رسد که جذب کاتیونی و آنیونی سایر عناصر نیز بدلیل جذب یک کاتیون و یک آنیون تشدید شده باشد (21).
مقایسه میانگین تیمارهای تنش (جدول 3) نشان داد که تفاوت معنی دار بین میزان جذب عناصر واثر این تیمارها وجود دارد. در شرایط مناسب آبیاری (T0) بالاترین مقدار نیتروژن توسط گیاه جذب شده است.بعد از آن تیمار تنش در مرحله پر شدن دانه (T3) قرار دارد. کمترین جذب نیتروژن را در شرایط بروز تنش در مرحله گلدهی (T2) و دو هفته قبل از ظهور گل نر و همزمان با 50 درصد ظهور گل نر مشاهده شد. به نظر می رسد که دراین مراحل میزان جذب عنصر نیتروژن در گیاه حداکثر است وجزء مراحل بحرانی محسوب می شود. تنش بشدت بر روی جذب نیتروژن تاثیر داشته است. همین روند در خصوص عنصر فسفر نیز دیده می شود. بررسی اثرات متقابل تیمار تنش و مقادیر نیتروژن (جدول 4) نشان می دهد که بروز تنش خشکی حتی با اضافه کردن کود نیتروژن و علیرغم اینکه باعث جذب مقداری نیتروژن و فسفر گردیده است، بطور کلی موجب کاهش جذب این عناصر می گردد.
تیمار بروز تنش خشکی درمرحله گلدهی (T2) در کلیه سطوح نیتروژن کمترین میانگین جذب را بخود اختصاص داده است. یکی ازاثرات تنش خشکی تعدیل عمق توسعه ریشه و کاهش رشد آن است که در این حالت رشد افقی کاهش و رشد عمودی ریشه بیشتر می شود که رشد ریشه ارتباط مستقیم و تنگاتنگی با جذب عناصر فسفر و نیتروژن از خاک دارد (15). و بنظر می رسد که یکی از دلایل تغییر جذب عناصر در این پژوهش همین امر می باشد.
نتایج تحقیقات محققان مختلف نیز نشان می دهد که مرحله بحرانی نیاز گیاه به فسفر که حدود 50% فسفر مورد نیاز گیاه جذب می شود. مرحله قبل از ظهور گل تاجی تا اوائل پر شدن دانه است و مرحله بحرانی جذب نیتروژن 10 تا 15 روز قبل و 25 تا 30 روز بعد از پیدایش گل نر اعلام شده است (2، 14، 20) تنش در این مراحل بیشترین اثر را در جذب عناصر بر جای می گذارد.
نتایج جداول(3، 4) نشان می دهد که بروز تنش خشکی نسبت به شاهد باعث افزایش جذب پتاس گردیده است. گزارشات محققان مختلف نیز این مسئله را تایید می نماید که جذب پتاس در هنگام تنش خشکی افزایش می یابد آنها علت این امر را مکانیسم جذب فعال این یون دانسته اند. در هنگام تنش خشکی گیاه، جهت افزایش مقاومت به خشکی خود بر خلاف پدیده انتشار، با مصرف انرژی غلظت K+ را در ریشه و اندام هوائی بالا می برد که افزایش جذب پتاسیم باعث تاثیر مثبت در فتوسنتز، افزایش رشد و شاخص سطح برگ، تقویت سنتز NADPM و ATP، افزایش سرعت انتقال مواد ازته به دانه غلات، سنتز بیشتر پروتئین، تنظیم باز و بسته شدن روزنه، کاهش تعرق و مهمترین مسئله در هنگام تنش خشکی یعنی افزایش جذب آب بوسیله گیاه می گردد (7، 16).
علت دیگری که محققین برای افزایش جذب پتاس در گیاه پیشنهاد نموده اند آن است که در شرایط تنش خشکی، تر و خشک شدن متوالی و طولانی در خاک باعث رها شدن K+ از بین لایه های رسی شده و غلظت یون پتاسیم در خاک افزایش می یابد که این پدیده جذب پتاسیم را بیشتر می کند (18).
در مورد عنصر روی نیز روندی مشابه عنصر پتاس در گیاه دیده می شود،که این روند درمورد عنصر مس نیز دیده میشود اما تنش خشکی باعث کاهش جذب عنصر منگنز گردیده است، منگنز و آهن از نظر جذب توسط گیاه رابطه عکس با یکدیگر دارند یعنی افزایش جذب منگنز باعث کاهش جذب آهن می گردد (19). محققین بیان نموده اند که تنش آب فعالیت ریشه های پیرتر را متوقف می کند و فقط نوک ریشه ها جذب عناصر غذایی را انجام می دهند که کاتیون های دو ظرفیتی نسبت به یک ظرفیتی بیشتر جذب می شوند و جذب آنیون ها نیز محدود می گردد (28، 11، 19)، که نتایج این تحقیق با نتایج کار سایر محققین همخوانی دارد.
یکی از مهمترین پارامترهای تاثیرگذاری تنش خشکی بر روند جذب وتحمل عناصر غذایی، مسئله نیاز متفاوت گیاه در دوره های مختلف رشدی به عناصر غذایی می باشد، پس ضرورتاً، اثر تنش خشکی بر روند جذب و تجمع عناصر غذایی در این دوره های رشدی متفاوت بوده و هر چه نیاز گیاه در فازی از رویش خود به عنصرخاصی زیادتر باشد، اثر تنش خشکی در آن دوره بیشتر تاثیر گذار است، در گیاه ذرت جذب عناصر ازت، فسفر، پتاس، منیزیم و ... در دوره های مختلف رشد، متغیر گزارش شده است.نتایج تحقیقات نشان می دهد که روند جذب و تجمع نیتروژن درگیاه ذرت بدلیل اهمیت این عنصر در متابولیسم رشد و نمو و همچنین پارامتر مهمی جهت تولید و ثبات عملکرد در مراحل اولیه رشد به شدت صورت می گیرد و مقدار ازت درهنگام 7-5 برگی به 5-5/3 درصد کل ازت می رسد، این روند تجمع سریع ازت تا رسیدگی فیزیولوژیکی دانه ادامه دارد، تا شروع تشکیل دانه، 88 درصد ازت گیاه جذب شده و تنها 12 درصد باقیمانده در مرحله تشکیل دانه ها جذب می شود، در حد فاصل بین 75-25 روز بعد از سبز شدن65 درصد ازت جذب شده است. در موقع تشکیل دانه، ازت موجود در ساقه و برگ و چوب بلال به دانه انتقال می یابد. همچنین روند جذب وتجمع فسفر با توجه به نیاز گیاه در دوره های مختلف، متفاوت گزارش شده است، 75-25 روز بعد از سبز شدن تقریباً 55 درصد فسفرمورد نیاز ذرت جذب می گردد، جذب این عنصر در تمام طول دوره رشد، همگام با ذخیره شدن مواد خشک انجام می شود، فسفر در هنگام تشکیل و پر شدن دانه ها، به این اندام انتقال یافته و 75 درصد در دانه ها ذخیره می گردد، بین ظهور گل تاجی و رسیدن دانه ها نیمی از فسفر مورد نیاز گیاه ذخیره می شود. روند جذب پتاسیم در مراحل اولیه رشد، در مقایسه با تجمع ماده خشک گیاه بسیار شدید می باشد، به همین دلیل است که در صورت کمبود پتاس، گیاهان جوان ذرت آنرا نشان می دهند. در ابتدای مرحله شیری شدن دانه ها حداکثر جذب پتاسیم در گیاه اتفاق می افتد و در هنگام رسیدگی دانه، 3/2 پتاس در برگ و 3/1 آن در دانه ها ذخیره گردیده است جذب پناسیم قبل از شروع تشکیل دانه ها صد درصد و به صورت کامل انجام گردیده و در مقایسه با عناصر ازت و فسفر، روند تجمع پتاس در گیاه، 30 روز زودتر به حدکثر مقدار خود می رسد، در نتیجه جذب پتاسیم چند هفته قبل از رسیدن گیاه متوقف می شود، مقدار جذب پتاسیم تقریباً معادل جذب ازت درگیاه گزارش شده است.
منابع:
1-امامی ع. 1375. روش های تجزیه گیاه، جلداول، موسسه تحقیقات خاک و آب، نشریه شماره 982.
2-ایران نژاد، ح. 1370. تاثیر مواد غذایی در افزایش کمیت و کیفیت محصول ذرت دانه ای، نشریه زیتون، صفحه 16 تا 19.
3-بنزیگر م.، ح.ام. ادمیدز و د بک رمم بلون. 1383. اصلاح ذرت برای تحمل به تنش خشکی و نیتروژن (ترجمه رجب چوگان). انتشارات وزارت جهاد کشاورزی، 95 صفحه.
4-ملکوتی م. و ع. ح. ریاضی همدانی. 1370. کودها و حاصلخیزی خاک. انتشارات نشر دانشگاه تهران، 801 صفحه.
5-کونکا آر اچ. 1372. اصول طراحی سیستم های آبیاری (ترجمه امین علیزاده). انتشارات آستان قدس، دانشگاه امام رضا، 539 صفحه.
6-نوربخش ف. و م. کریمیان اقبال، 1376. حاصلخیزی خاک. انتشارات غزل، 328 صفحه.
پي نوشت :
*- استادیار گروه کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد فیروز آباد
**- استادموسسه تحقیقات بیوتکنولوژی کشاورزی، کرج
***- استاد دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران.
/س
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}