نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد زراعت،گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
2 استادیار،گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
3 دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
A field experiment was conducted in order to evaluate drought stress on yield, radiation use efficiency (RUE) and water use efficiency (WUE) of drought resistant and susceptible cultivars of wheat at agricultural faculty research field of University of Kurdistan during 2012-2013 growing season. The experiment was split plots based on randomized complete blocks design with three replications. The main plots were different levels of irrigation (FI as irrigation based on crop water requirement, 75%FI, 50%FI and 25%FI as irrigation based on 75%, 50% and 25% of crop water requirement in FI treatment, and NI as treatment without irrigation) and subplots were three wheat cultivars (Azar2 (resistant), Gascogen and Sayonce (susceptible). Analysis of variance showed that the differences among irrigation treatments and studied cultivars were significant for economical yield (EY), biological yield (BY), and WUE in terms of economical (WUEe) and biological (WUEb) yield. The amount of EY, BY, WUEe, WUEb, and RUE were decreased with reduce in water availability rather than control treatment. The overall results showed that the amount of EY, BY, WUE and RUE of resistant cultivar were greater than susceptible cultivars. However, the harvest index of susceptible cultivars was greater than resistant one. In general, increasing WUE and RUE under drought stress treatments were two most important factors determining performance excellence of resistant cultivar rather than susceptible cultivars.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
امروزه بهبود کارایی مصرف آب (WUE) و تولید محصول بیشتر در ازای واحد آب مصرفی، از مهم‌ترین اهداف کشاورزی حتی در شرایط تنش خشکی می‌باشند. کارایی مصرف آب (WUE) معمولاً به عنوان یک جزء مهم در عملکرد و تحمل گیاهان زراعی به خشکی در نظر گرفته می‌شود. بر این اساس، استدلال می‌شود که کارایی مصرف آب در کشت دیم، با افزایش تولید به ازای هر واحد آب مصرفی، افزایش می‌یابد. معمولاً در شرایط تنش خشکی کارایی مصرف آب (WUE) افزایش پیدا می‌کند، اما افزایش WUE در شرایط خشکی با افزایش تولید همراه نیست و میان این دو همبستگی منفی وجود دارد چرا که افزایش WUE ناشی از کاهش تعرق است و از افزایش تولید ناشی نمی‌شود. تا هنگامی که در شرایط تنش خشکی، امکان افزایش ظرفیت فتوسنتزی به دلیل محدودیت‌های ژنتیکی و محیطی وجود نداشته باشد، WUE بیشتر با کاهش تعرق در گیاهان زراعی همراه است و با توجه به وابستگی عملکرد به تعرق، این مساله به کاهش عملکرد می‌انجامد (Blum, 2009). برای افزایش بهره‌وری آب، مجموعه‌ای از یک سامانه کارامد زراعی اعم از مهار آب، انتقال آب تا مزرعه، توزیع یکنواخت و صحیح آب در مزرعه، اتخاذ روش صحیح آبیاری، عملیات کاشت و داشت صحیح، رعایت دقیق مسائل به‌زراعی و به‌نژادی و.... مورد نیاز است. تنش خشکی یکی از عوامل اصلی محدود‌کننده تولید موفق محصولات زراعی از جمله گندم می‌باشد. در شرایط تنش خشکی، به دلیل بسته شدن روزنه‌ها در طول دوره تنش و تغییر کارایی مصرف آب، ماده خشک تولیدی گیاه کاهش می‌یابد (Shamsi et al., 2011).
دریافت تشعشع خورشیدی توسط گیاهان و مصرف آن در تولید زیست توده‌ی گیاهان نشان دهنده‌ی فرایندهای بنیادینی است که رشد و عملکرد گیاهان زراعی را کنترل می‌کند (Hemayatiet al., 2008). محاسبه‌ی راندمان مصرف نور یک راه کار مؤثر و کارا برای کمی کردن تجمع ماده خشک است و به صورت افزایش ماده خشک به ازای جذب هر واحد تابش فعال فتوسنتزی تعریف می‌شود و اغلب به صورت شیب رگرسیونی خطی زیست توده در مقابل تابش جذب شده تجمعی محاسبه می‌شود (Bai et al.,2016). در شرایطی که کمبود آب و مواد غذایی وجود نداشته باشد و در غیاب مشکل آفات و بیماری‌ها، تولیدات گیاهییک رابطه خطی با مقدار تابش تجمعی دریافتی دارند و تابش فعال فتوسنتزی جذب شده به عنوان مهم‌ترین عامل رشد گیاه خواهد بود (Tohidi et al.,2012).
ایجاد پایداری در نظام‌های زراعی یکی از مهم‌ترین اهدافی است که توسط محققان دنبال می‌شود و برای رسیدن به این مهم، راهکارهای متفاوتی ارائه شده است. استفاده از ارقام گندم کارآمد در بهره‌برداری از منابع، به ویژه آب و تابش خورشیدی یکی از مهم‌ترین راه‌کارها به نظر می‌رسد. هدف از این مطالعه ارزیابی اثرات فراهمی آب در مقادیر مختلف بروی کارایی مصرف آب و نور ارقام حساس (گاسکوژن و سایونز) و مقاوم (آذر 2) به خشکیکه کشت و کار آن طی چند سال اخیر گسترش بسیار زیادی در کشور داشته، می‌باشد. ایران از نظر عرض جغراقیایی در شرایطی قرار دارد که امکان رسیدن به بهره‌وری آب زراعی بالا برای محصولات مختلف از جمله گندم در آن میسر است. با توجه به اهمیت تولید گندم و شرایط اقلیمی کشور، افزایش عملکرد و کارایی مصرف آب در تولید آن بسیار مهمو حصولآن وابستگی شدیدی به نحوهمصرف آب و سایر نهاده‌ها دارد.
بدیهی است که اعمال دقیق تیمارهای آبیاری بر اساس یک روش معتبر همیشه به عنوان یک چالش در مطالعات تنش خشکی مطرح بوده است. لذا در این مطالعه سعی شد که از روش پنمن‌مونتیث فائو به منظور ارزیابی نیاز آبی گیاه و اعمال تیمارهای مختلف تنش بر اساس آن استفاده شود. براساس توصیه فائو این روش معتبرترین روش برآورد نیاز آبی گیاهان می‌باشد زیرا محاسبات این روش مبتنی بر داده‌های روزانه هواشناسی، اطلاعات جغرافیایی محل و خصوصیات آیرودینامیکی بوده و از این نظر نسبت به سایر روش‌ها برتری دارد (Allen et al., 1998).
مواد و روش‌ها
در این پژوهش اثرات تنش خشکی بر ارقام حساس و مقاوم به خشکی گندم بر اساس آزمایش کرت‌های خرد شده بر پایه‌ی طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکراردر سال زراعی 1392-1391 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه کردستان واقع در 35 کیلومتری شهر سنندج(عرض جغرافیایی: 35 درجه و 17 دقیقه شمالی، طول جغرافیایی:47 درجه و 25 دقیقه شرقی، ارتفاع از سطح دریا:1480 متر، متوسط بارندگی سالانه:340 میلی‌متر) مورد ارزیابی قرار گرفت. کرت‌های اصلی،شامل پنج سطح مختلف (FI)، آبیاری به میزان نیاز آبی گیاه، FI 75%، FI 50% و FI 25% به ترتیب آبیاری به میزان 75، 50 و 25 درصد نیاز آبی گیاه در تیمار FI و NI تیمار بدون آبیاری)، و ﻛﺮتﻫﺎیﻓﺮﻋﻲ،ﺷﺎﻣﻞ ارﻗﺎمحساس (گاسکوژن (بدون ریشک) و سایونز) و رقممقاوم به خشکی گندم (آذر 2، رﻗﻢ رﻳﺸﻚدار) بودند. کشت ارقام درزمینیبامساحت 1200مترمربع بااستفادهازدستگاهخطیکارغلاتوباتراکم 400 بذردرمترمربع در تاریخ 10 آبان ماه سال 1391 انجامگردید. قبلازکاشت،ضدعفونیتمامبذورباقارچ‌کشکاربندازیمانجامشد. هرواحدآزمایشیشامل 19 خطکاشتبافاصلهخطوط 15 سانتی‌متربهعرضسهمتروطولششمتربود. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦﺟﻬﺖﺟﻠﻮﮔﻴﺮی از ﻧﺸﺖ آب از ﻫﺮﻛﺮت اﺻﻠﻲﺑﻪﻛﺮت اﺻﻠﻲﻣﺠﺎور،ﻓﺎﺻﻠﺔدوﻣﺘﺮﺑﻴﻦﻛﺮتﻫﺎی اﺻﻠﻲ و ﻓﺎﺻﻠﻪسهﻣﺘﺮﺑﻴﻦﺗﻜﺮارﻫﺎی آزﻣﺎﻳﺶﻣﻨﻈﻮرﺷﺪ. کود‌های مورد نیاز در زمان کاشت براساس نتایج آزمون خاک به میزان 100 کیلوگرم سوپر فسفات تریپل، 50 کیلوگرم سولفات پتاسیم و 100 کیلوگرم اوره مورد استفاده قرار گرفت. در فروردین ماه 1392 کنترل علف‌های هرز پهن برگ با استفاده از علف‌کش تو‌فور‌دی صورت گرفت و در طول دوره رشد نیز علف‌های هرز باقیمانده به صورت دستی وجین شد. از زمان از سرگیری رشد فعال در فصل بهار (روز17 فروردین مصادف با اوایل ساقه‌رفتن) تیمارهای مختلف خشکی اعمال شد. جهت محاسبه میزان آب مصرفی، کرت‌های آزمایش با استفاده از لوله‌های پلی‌اتیلنی لوله‌کشی شد و مقدار آب مصرفی در هر آبیاری و برای هر کرت توسط کنتور اندازه‌گیری شد. نیازآبیگیاهبااستفادهازروشپنمن-مونتیثفائومحاسبهشد (Allen et al., 1998).امروزه در صورت عدم وجود داده‌های لایسی‌متری در یک منطقه، مدلفائو-پنمن-مونتیت (Allen et al., 1998)بهعنوان مدل استاندارد برای محاسبهمیزان تبخیر-تعرقگیاه مرجع و نیز واسنجی سایر مدل‌هایتجربی بهکار گرفتهمی‌شود (Irmak et al., 2003&Shiriet al., a, b 2014). مدل یاد شده دارای دو مزیت عمده می‌باشد (Landeras et al.,2008): 1)از آن‌جا که این معادله اساس فیزیکی دارد لذا می‌توان از آن در شرایط مختلف اقلیمی و اکولوژیکی (و بدون نیاز به واسنجی منطقه‌ای) استفاده نمود. 2) دقت و اعتبار نتایج حاصل از این معادله در شرایط مختلف اقلیمی با استفاده ازآزمایش‌های لایسی‌متری به اثبات رسیده است. از سوی دیگر از جمله مهم‌ترین معایب این مدل، نیاز به داده‌های اقلیمی وسیع (شامل دمای هوا، رطوبت، سرعت باد و تابش خورشیدی) می‌باشد.جهت اعمال تیمارهای خشکی ابتدا نیاز آبی گیاه در هر هفته مطابق معادله (1) برآورد گردید. (Alizadeh and Kamali, 2008).
WR=(ETc+Ro-Pe-CR)/(Ei/100)(معادله 1)
کهدرآن WR: نیاز آبی گیاه (میلی‌متر)، ETc: تبخیر و تعرق گیاه زراعی (میلی‌متر)، Ro: رواناب (میلی‌متر)، Pe: بارندگی مؤثر (میلی‌متر)، CR: صعود کاپیلاری (میلی‌متر) و Ei: راندمان آبیاری (%) می‌باشند. با توجه به پایین بودن سطح ایستابی آب در منطقه آزمایش، مقدار صعود کاپیلاری صفر در نظر گرفته شد (Allen et al., 1998). همچنینازآن‌جاییکهکرت‌هایآزمایشیجهتجلوگیری ازهدررفتآبمحصورشدهبودندلذامقدارروانابنیز صفرلحاظشد.ازطرفیفاصلهزیادبینکرت‌هاو تکرارهایآزمایشمانعورودوخروججریان‌هایافقی درونخاکگردید،لذامقدارایناجزاءنیزصفردرنظر گرفتهشد(Allen et al., 1998). بنابراین نیاز آبی گیاه در عمل بر اساس معادله (2) محاسبه گردید.
WR=(ETc -Pe)/(Ei/100)(معادله 2)
میزان تبخیر و تعرق گیاه گندم به صورت هفتگی توسط مدل پنمن-مونتیث فائو و براساس داده‌های روزانه هواشناسی محاسبه شد. در این روش ابتدا تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ETo) با استفاده از معادلة 3 و تبخیر و تعرق گیاه زراعی (ETo) با استفاده از معادلة (4) محاسبه شد.
ETo = 0/408 × Δ × (Rn - G) + (γ × 900 × U2 × (es – ea) / T + 273) / Δ + γ × (1 + 0/340 × U2)(معادله 3)
ETc = Kc × ETo(معادله 4)
که در این معادلات، :ETo تبخیر و تعرق مرجع (میلی‌متر در روز)، :Rn تشعشع خالص در سطح پوشش گیاهی (مگاژولبر متر مربع در روز)، :G شار گرما به داخل خاک (مگاژول بر متر مربع در روز)، :Tدمای هوا (درجه سانتی‌گراد)، :U2 سرعت باد در ارتفاعدومتریازسطح زمین (متربرثانیه)، :es فشار بخار اشباع (کیلوپاسکال)، :ea فشار بخار واقعی (کیلوپاسکال)، :Δ شیب منحنی فشار بخار اشباع نسبت به دما (کیلوپاسکال به ازای هر درجه سانتی‌گراد)، :γ ضریب سایکرومتری (کیلوپاسکال به ازای هر درجه سانتی‌گراد)، :ETc تبخیر و تعرق گیاه زراعی (میلی‌متر در روز) و :Kc ضریب گیاهی (بدون واحد) می‌باشند. محاسبة اجزای معادلة تبخیر و تعرق مرجع نیازمند اطلاعات جغرافیایی محل از قبیل عرض جغرافیایی و ارتفاع محل از سطح دریا و اطلاعات هواشناسی از قبیل دماهای حداقل و حداکثر روزانه، رطوبت نسبی، سرعت باد و ساعات آفتابی می‌باشد که از ایستگاه هواشناسی اخذ گردید. طبق توصیه فائو مقدار Kcبرای مرحله آغازین رشد 4/0، برای مراحل میانی رشد 15/1 و برای مرحله پایانی رشد 4/0 می‌باشد، اما از آن‌جایی که ضریب گیاهی تحت تأثیر خصوصیات گیاهی و محیطی قرار می‌گیرد لذا جهت تخمین دقیق‌تر مقادیر اینضریب، مقادیر توصیه شده فائو در طول فصل رشد براساس معادله (5) اصلاح شد (Allen et al., 1998).
Kcadj=KcFAO+(0/04×(U2-2)-004/0×(RHmin-45))×(H/3)0.3 (معادله 5)
که در آن :RHmin رطوبت نسبی حداقل (درصد) و H: ارتفاع گیاه (متر) می‌باشند. جزئیات محاسبة سایر اجزای معادله پنمن-مونتیث فائو در Allen و همکاران (1998) موجود است. محاسبه بارندگی مؤثر از طریق معادله (6) صورت گرفت (Alizadeh and Kamali, 2008).
Pe=a.P(معادله 6)
که در آن Pe مقدار بارندگی و a درصد ثابتی از بارندگی است که مقدار آن معمولاً بین 7/0 و 9/0 در نظر گرفته می‌شود (Alizadeh and Kamali, 2008). در این آزمایش مقدار (a) 8/0 در نظر گرفته شد. راندمان آبیاری غالباً حاصل ضرب راندمان ذخیره آب در مخزن، راندمان انتقال و راندمان کاربرد در مزرعه است اما از آن‌جایی که در شرایط آزمایشی محاسبه دو جزء اول مورد هدف نبود و کنتور آب مستقیماً بر سر مزرعه نصب شد لذا راندمان آبیاری کاربرد در مزرعه به عنوان راندمان نهایی آبیاری مورد استفاده قرار گرفت (Alizadeh and Kamali, 2008). معمولاً راندمان آبیاری در روش‌های کرتی پایین است اما با توجه به لوله‌کشی کرت‌های آزمایش و کنترل کامل ورود و خروج آب در مجموع، راندمان 90 درصد برای شرایط این آزمایش لحاظ شد. بدین ترتیب نیاز آبی برآورد شده برای هر هفته معیار آبیاری در تیمار شاهد اول (FI) قرار گرفت و برای تیمارهایFI 75%، FI 50%، FI 25% به ترتیب 75، 50 و 25 درصد نیاز آبی گیاه به عنوان آبیاری اعمال شد. تیمار شاهد دوم (NI) نیز در فصل بهار هیچ‌گونه آبی دریافت نکرد.
برایتعیینکارآییمصرفنورمیزانمادهخشکتجمعی،شاخصسطحبرگومیزانتابشتجمعیجذبشدهدرطولدورهرشداندازه‌گیریشد. میزانمادهخشکتجمعیبانمونه‌برداریازبیوماستولیدیدرمقاطعزمانیطیدورهرشدبهدستآمد. مقادیرشاخصسطحبرگروزانهبابرازشتابعلجستیکپیک (معادله 7) بهمقادیرLAIاندازه‌گیریشده (Y) تعیینگردید.
Y = a + b ×4× (exp(−(x –c)/d(( /)1 + exp)−)x – c) d))2
(معادله 7)
که در آن، a: عرضازمبدأ (مقدارy در زمان 0x=)، b زمان رسیدن به حداکثر شاخص سطح برگ،c: میانگین سرعت نسبی رشد سطح برگ، d: زمان شروع مرحله خطی رشد شاخص سطح برگ و x زمان می‌باشند. به این ترتیب شاخص سطح برگ روزانه محاسبه شد. (Koocheki and Khajeh Hossein, 2008). از آن‌جائیکه میزان دقیق تشعشع خورشیدی حادث در اغلب ایستگاه‌های هواشناسی ثبت نمی‌گردد لذا برآورد میزان تشعشع حادث شده (I) در محل آزمایش براساس روش ساعات آفتابی و ضرایب آنگستروم صورت گرفت (Allen et al.,1998).
I= (a + b× n/N) ×Ra(معادله 8)
که a و b ضرایب انگستروم هستند. a بیانگر بخشی از تشعشعات فرا زمینی (Ra) است که در یک روز کاملاٌ ابری به زمین می‌رسد و a + b بیانگر بخشی از تشعشعات فرا‌زمینی است که در یک روز کاملاٌ صاف به زمینمی‌رسد. n تعداد ساعات آفتابی است که از ایستگاه هواشناسی اخذ شد و بیانگر طول روز است که برای هر روز و هر عرض جغرافیایی دارای مقداری ثابت می‌باشد. با داشتن مقادیر شاخص سطح برگ روزانه (LAIt) و تابش ورودی روزانه (I0)، مقادیر تابش جذب شده روزانه (Iabc) توسط گیاه بر حسب مگاژول در متر مربع در روز با استفاده از (معادله 9) محاسبه شد. سپس رگرسیون خطی بین مقادیر تشعشع تجمعی جذب شده و مقادیر ماده خشک تولیدی تجمعی ترسیم شد. شیب خط حاصله برابر با مقدار کارایی مصرف نور (گرم ماده خشک تولیدی به ازاء هر مگاژول تشعشعات جذب شده) می‌باشد.
Iabc=I.(1-e-k*LAIt)(معادله 9)
در پایان فصل رشد عملکرد تیمارهای مختلف اندازه‌گیریشد و تجزیه واریانس و مقایسات میانگین توسط نرم‌افزار MSTATC انجام شد. رسم نمودارها در محیط برنامه Excel صورت گرفت و جهت یافتن بهترین معادله در هر منحنی و برازش آن در صفات مختلف از برنامه‌هایSlideWriteاستفاده شد. بهره‌وری مصرف آب (کیلوگرم به ازای هر متر مکعب آب) تیمارهای مختلف نیز از نسبت عملکرد (کیلوگرم) به مقدار آب مصرفی (متر‌مکعب) محاسبه شد و کارایی مصرف نور تیمارهای مختلف به صورت گرم ماده خشک به ازای هر مگاژول انرژی خورشیدی جذب شده بدست آمد. تجزیه واریانس و مقایسات میانگین داده‌ها توسطنرم‌افزار MSTAT-C انجام شد. رسم نمودارها در محیط برنامه Excel صورت گرفت.مقایسه میانگین داده‌ها توسط آزمون چند دامنه‌ای دانکن صورت گرفت.
نتایج و بحث
عملکرد و بهره‌وری مصرف آب(WUE)
نتایج نشان داد اثر تیمارهای مختلف آبیاری، رقم و اثر متقابل آن‌ها بر عملکرد بیولوژیک و عملکرد اقتصادی معنی‌دار بود (جدول1). کاهش میزان فراهمی آب در تیمارها با کاهش تدریجی عملکرد بیولوژیک و عملکرد اقتصادی همراه بود (شکل2). به طوری که بیشترین عملکرد دانه مربوط به رقم گاسکوژن در تیمارFIبه میزان 8245 کیلوگرم در هکتار بود و این رقم در تیمار FI 25% کمترین عملکرد را به نسبت ارقام آذر 2 و سایونز داشت. گاسکوژن در راستای افزایش عملکرد، اصلاح شده و پتانسیل بالایی در شرایط فراهمی مناسب آب دارد اما نسبت به میزان آب خاکنیز حساسیت بالایی نشان می‌دهد. میزان کاهش عملکرد بیولوژیک رقم گاسکوژن در تیمارهای FI 75%، FI 50%، FI 25% و NI نسبت به تیمار شاهد FI به ترتیب 21، 55، 70 و73 درصد و در رقم سایونز 9، 50، 53 و 63 درصد بود در حالیکه این کاهش در رقم متحمل یعنی آذر2 به ترتیب 12، 25، 31 و41 درصد بود. این نتایج نشان می‌دهد که شیب کاهش عملکرد ارقام حساس در مقابل کاهش فراهمی آب تندتر از رقم متحمل می‌باشد (شکل 1). در مجموع بیشترین و کمترین عملکرد بیولوژیک متعلق به رقم گاسکوژن و به ترتیب در تیمارهای FI (آبیاری کامل)، 18550 کیلوگرم در هکتار و NI (تیمار بدون آبیاری)، 4883 کیلوگرم در هکتار حاصل شد (شکل 2). براساس نمودار‌های شکل (2) میزان کاهش عملکرد اقتصادی رقم گاسکوژن در تیمارهای FI 75%، FI 50%، FI 25% و NI نسبت به شاهد به ترتیب 18، 63، 74 و78 درصد و در رقم سایونز به ترتیب 11، 55، 58 و 71 درصد بود و در رقم مقاوم آذر2 به ترتیب 7، 31، 35 و 50 درصد به دست آمد. مقایسه این کاهش با کاهش در عملکرد بیولوژیک به وضوح نشان می‌دهد که بیشترین اثرات زیان‌آور تنش خشکی در مراحل پایانی فصل رشد یعنی زمان پر شدن اندام‌های اقتصادی بود (شکل1). Varga و همکاران (2015) بحرانی‌ترین مرحله گندم نسبت به تنش رطوبتی را مرحله پر شدن دانه گزارش کردند که تحت شرایط تنش رطوبتی انتهایی، عملکرد دانه ارقام گندم نسبت به تیمار شاهد (آبیاری کامل) کاهش یافت که با نتایج این آزمایش مطابقت دارد. با توجه به شرایط آب و هوایی سنندج، گرم شدن هوا و خشکی آخر فصل در این زمان اثرات تنش خشکی را افزایش داد. بنابراین مدیریت منابع آبی متناسب با مراحل حساس گیاه کمک شایانی در افزایش بهره‌وری تولید گندم در این منطقه خواهد نمود. کاهش حجم آبیاری در اوایل بهار و افزایش آبیاری در مراحل پایانی مخصوصاً آبیاری‌های کم حجم با دور آبیاری کوتاه روش مؤثری در افزایش طول دوره پر شدن دانه و در نتیجه بهبود عملکرد اقتصادی خواهد بود. میزان کاهش مصرف آب در تیمارهای FI 75%، FI 50 %، FI 25% و NI نسبت به تیمار FI، 25، 50، 75 و 84 درصد بود (شکل 2). میزان کاهش عملکرد اقتصادی رقم مقاوم در تمام تیمارها کمتر از میزان کاهش مصرف آب بود در حالیکه در ارقام حساس در تیمارFI 50% میزان کاهش عملکرد اقتصادی بیشتر از کاهش مصرف آب بود و در تیمار FI 25% تقریباً برابر و در تیمارهای FI 75% و NI کمتر از میزان کاهش مصرف آب بود. در نتیجه می‌توان گفت بهره‌وری مصرف آب رقم مقاوم در تیمارهای در معرض تنش، افزایش یافته است. به همین دلیل اختلاف تیمارهای آبیاری و ارقام و اثر متقابل سطوح مختلف آبیاری و و ارقام از نظر بهره‌وری مصرف آب معنی‌دار بود (جدول 1). بیشترین و کمترین میزان کارایی مصرف آب به ترتیب در تیمارهای NI (722/2 کیلوگرم به ازای هر متر مکعب آب مصرفی) و FI (067/1 کیلوگرم به ازای هر متر مکعب آب مصرفی) مشاهده شد. کارایی مصرف آب در گیاهان چهار کربنه 5-3 و برای گیاهان سه کربنه 3-2 کیلوگرم ماده خشک به ازای هر متر‌مکعب آب مصرفی گزارش شده است (Erickson et al., 2012). در آزمایشی که Nakhforooshو همکاران (2015) بر ارقام ارقام جدید و قدیم گندم تحت شرایط مختلف آبیاری انجام دادند گزارش کردند که محدودیت آبیاری منجر به کاهش 60 درصدی عملکرد، 6/32 درصدی بهره‌وری مصرف آب و 14 درصدی شاخص برداشت گردید. به طور کلی میزان کارایی مصرف آب با کاهش مصرف آب افزایش یافت این در حالی است که معمولاً در شرایط کم آبیاری میزان بهره‌وری آب بالا خواهد رفت. Varga و همکاران (2015) افزایش کارایی مصرف آب را در گندم در شرایط تنش خشکی گزارش کردند که با نتایج این آزمایش مطابقت داشت. Ali و Talukder(2008) و Katerji و Mastrorilli (2008) دسترسی گیاه به رطوبت را در مراحل حساس رشد، از عوامل مؤثر بر افزایش راندمان مصرف آب عنوان کردند. آن‌ها گزارش کردند که با راهکارهای مدیریتی برای افزایش راندمان مصرف آب باید مانع از مواجهه مراحل حساس فنولوژیک با تنش رطوبتی شد. تعداد زیادی از محققین گزارش کرده‌اند که بین ارقام پاییزه گندم تفاوت‌های زیادی از نظر بهره‌وری مصرف آب وجود دارد (Miranzadeh et al., 2011&Varga et al.,2015) اما همه آن‌ها عنوان کرده‌اند که با تغییر در میزان آب قابل دسترس، امکان تغییر بهره‌وری مصرف آب وجود دارد (Vargaet al., 2013&Varga et al., 2015). بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که با راهکارهای مدیریت کم آبیاری در مناطق مستعد خشکی و آبیاری به موقع در مراحل حساس گیاه به تنش خشکی، با صرفه‌جویی در مصرف آب، می‌توان عملکرد مطلوبی را بدست آورد.
|
جدول 1- تجزیه واریانس صفات کارایی مصرف آب ارقام مقاوم (آذر 2) و حساس (گاسکوژن و سایونز) به خشکی گندم تحت سطوح مختلف آبیاری |
|
||||||
|
Table 1- Analysis of variance for water use productivity of drought-tolerant (Azar2) and drought-susceptible (Gascogne and Sayonce) ) cultivars of wheat under different irrigation levels |
|
||||||
|
|
|
میانگین مربعات (mean squares) |
|
||||
|
منابع تغییرات |
درجه آزادی
|
کارایی مصرف آب برحسب عملکرد اقتصادی |
کارایی مصرف آب برحسب عملکرد بیولوژیک |
|
|||
|
S.O.V |
Degree of freedom |
Water use productivity in economicalyield (kg/m3) |
Water use productivity in biological yield (kg/m3) |
|
|||
|
تکرار Replication |
2 |
0.102ns |
0.821ns |
|
|||
|
تیمارهای آبیاری Irrigation Treatments |
4 |
1.978** |
15.382** |
|
|||
|
اشتباه آزمایشی First error |
6 |
0.043 |
0.551 |
|
|||
|
رقم Cultivar |
2 |
0.333** |
1.452** |
|
|||
|
تیمارهای آبیاری × رقم Irrigation Treatments× Cultivar |
6 |
0.448** |
2.282** |
|
|||
|
ضریب تغییراتC.V. |
16 |
0.047 |
0.238 |
|
|||
|
ns، * و ** به ترتیب غیر معنی‌دار و معنی‌دار در سطوح احتمال 5 و 1 درصد |
|
||||||
|
ns, * and ** are non-significant and significant at 1% and 5 % probability levels, respectively |
|
||||||
|
ادامه جدول 1- تجزیه واریانس صفات عملکرد اقتصادی و بیولوژیک ارقام مقاوم (آذر 2) و حساس (گاسکوژن و سایونز) به خشکی گندم تحت سطوح مختلف آبیاری |
|||||||
|
Table 1- Analysis of variance for biological and economical yield of drought-tolerant (Azre2) and drought-susceptible (Gascogne and Sayonce) cultivars of wheat under different irrigation levels |
|||||||
|
|
|
میانگین مربعات (mean squares) |
|||||
|
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
عملکرد اقتصادی |
عملکرد بیولوژیک |
||||
|
S.O.V |
Degree of freedom |
Economicalyield (kg/ha) |
Biological yield (kg/ha) |
||||
|
تکرار Replication |
2 |
318808.249ns |
2795633.929ns |
||||
|
تیمارهای آبیاری Irrigation Treatments |
4 |
36428552.045** |
147032969.118** |
||||
|
اشتباه آزمایشی First error |
8 |
2717480.024 |
2907158.475 |
||||
|
رقم Cultivar |
2 |
4622302.424** |
19293969.248** |
||||
|
تیمارهای آبیاری × رقم Irrigation Treatments× Cultivar |
8 |
3185896.489** |
14868339.548** |
||||
|
ضریب تغییرات C.V. |
20 |
193066.100 |
14199859.875 |
||||
|
ns، * و ** به ترتیب غیر معنی‌دار و معنی‌دار در سطوح احتمال 5 و 1 درصد |
|||||||
|
ns, * and ** are non-significant and significant at 1% and 5 % probability levels, respectively |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
شکل1- رگرسیون خطی مربوط به عملکرد اقتصادی و عملکرد بیولوژیک ارقام مقاوم (آذر2) و حساس (گاسکوژن و سایونز) به خشکی گندم تحت سطوح مختلف آبیاری. |
|
|
Fig 1. Linear regression for biological and economical yield of drought-tolerant (Azar2) and drought susceptible (Gascogne and Sayonce) cultivars of wheat under different irrigation levels. |
|
|
شکل 2- مقایسه میانگین مربوط به اثر تیمارهای آبیاری و رقم بر عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، کارایی مصرف آب بر حسب عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیکی در ارقام مقاوم (آذر 2) و حساس (گاسکوژن و سایونز) به خشکی گندم (FI، آبیاری به میزان نیاز آبی گیاه، FI 75%، FI 50% و FI 25% به ترتیب آبیاری به میزان 75، 50 و 25 درصد نیاز آبی گیاه در تیمار FI و NI تیمار بدون آبیاری). |
|
|
Fig 2. Mean comparisons of different levels of irrigation and cultivar interaction on grain yield, biological yield, grain yield and water use efficiency in seed of wheat drought-tolerant (Azar2) and drought-susceptible (Gascogne and Sayonce) cultivars of wheat. (FI is irrigation based on crop water requirement, 75%FI, 50%FI and 25%FI are irrigation based on 75%, 50% and 25% of crop water requirement in FI treatment, respectively and NI is treatment without irrigation). |
|
کارایی مصرف نور (RUE)
کارایی مصرف نور، از شیب رابطه خطی بین ماده خشک تولید شده و تشعشعات فعال فتوسنتزی تجمعی بدست آمد (شکل‌های 3، 4 و 5).مقادیر تشعشع جذب شده در تیمارهای مختلف آبیاری متناسب با شاخص سطح برگ آن‌ها بود. در ماه ششم از فصل رشد (از 150 روز پس از کاشت تا 226 روز پس از کاشت) به تدریج میزان جذب نور در تیمارهایی که آب کمتری دریافت می‌کردند کاهش یافت که دلیل آن کاهش سطح برگ به دلیل پیری و مرگ و میر بود.شکل 5 به وضوح نشان می‌دهد که با کاهش فراهمی آب در فصل بهار (یعنی به ترتیب در تیمارهایFI 75%، FI 50%، FI 25% و NI) میزان جذب نور، مخصوصاً در مراحل پایانی فصل رشد شدیداً افت کرده و این مسئله یکی از مهم‌ترین دلایل کاهش عملکرد در تیمارهای در معرض تنش خشکی بود. کمترین و بیشترین میزانRUE در رقم آذر 2، به ترتیب در تیمارهای NI (14/1 گرم به ازای هر مگاژول PAR) و تیمار FI (83/1 گرم به ازای هر مگاژول PAR) بدست آمد (شکل 4). در رقم حساس گاسکوژن نیز با کاهش میزان فراهمی آب میزان RUE دچار کاهش شد به گونه‌ای که در رقم گاسکوژن RUE از 16/3 گرم به ازای مگاژول PAR در تیمار FI به 87/0 گرم به ازای هر مگاژول PAR در تیمار NI تقلیل یافت (شکل 3). در رقم سایونز بیشترین میزان RUE در تیمار FI75% (22/2 گرم به ازای هر مگاژول PAR) مشاهده شد و تیمار FI 25% کمترین مقدار (23/1گرم به ازای هر مگاژول PAR) را به خود اختصاص داد (شکل 5). به طور کلی روند مشخصی در ارتباط با کارایی مصرف نور در رقم سایونز مشاهده نشد. نکته مهم دامنه تغییرات بسیار بالای این شاخص در رقم حساس (گاسکوژن) نسبت به رقم مقاوم (آذر 2) بود. بنابراین می‌توان استنباط کرد که حفظ مقادیر بالای RUE در گستره‌ای از مقادیر فراهمی آب یک شاخص مناسب برای معرفی ارقام تحت شرایط تنش خشکی می‌باشد.
|
شکل 3- ارتباط بین ماده خشک تجمعی و تشعشعات فعال فتوسنتزی تجمعی در رقم گاسکوژن تحت تیمارهای مختلف آبیاری (FI، آبیاری به میزان نیاز آبی گیاه،FI 75%، FI 50% و FI 25% به ترتیب آبیاری به میزان 75، 50 و 25 درصد نیاز آبی گیاه در تیمار FIو NI تیمار بدون آبیاری). |
|
Fig 3. Relationship between cumulative dry matter and Photosynthetically active radiation in Gascogne cultivar under different irrigation levels. (FI is irrigation based on crop water requirement, 75%FI, 50%FI and 25%FI are irrigation based on 75%, 50% and 25% of crop water requirement in FI treatment, respectively and NI is treatment without irrigation). |
|
شکل 4-ارتباط بین ماده خشک تجمعی و تشعشعات فعال فتوسنتزی تجمعی در رقم آذر2 تحت تیمارهای مختلف آبیاری (FI، آبیاری به میزان نیاز آبی گیاه،FI 75%، FI 50% و FI 25% به ترتیب آبیاری به میزان 75، 50 و 25 درصد نیاز آبی گیاه در تیمار FIو NI تیمار بدون آبیاری). |
|
Fig 4. Relationship between cumulative dry matter and Photosynthetically active radiation in Azar 2 cultivar under different irrigation levels.(FI is irrigation based on crop water requirement, 75%FI, 50%FI and 25%FI are irrigation based on 75%, 50% and 25% of crop water requirement in FI treatment, respectively and NI is treatment without irrigation). |
|
شکل 5- ارتباط بین ماده خشک تجمعی و تشعشعات فعال فتوسنتزی تجمعی در رقم سایونز تحت تیمارهای مختلف آبیاری (FI، آبیاری به میزان نیاز آبی گیاه،FI 75%، FI 50% و FI 25% به ترتیب آبیاری به میزان 75، 50 و 25 درصد نیاز آبی گیاه در تیمار FIو NI تیمار بدون آبیاری). |
|
Fig 5. Relationship between cumulative dry matter and Photosynthetically active radiation in Sayonce cultivar under different irrigation levels.( FI is irrigation based on crop water requirement, 75%FI, 50%FI and 25%FI are irrigation based on 75%, 50% and 25% of crop water requirement in FI treatment, respectively and NI is treatment without irrigation). |
کارایی مصرف نور برای گیاهان مختلف زراعی تقریباً ثابت (4/1 گرم ماده خشک به ازایهرمگاژولانرژیخورشیدیجذب شدهاست (Junior et al., 2015). نتایج مطالعات بعدی نشان داد کهاگر‌چه کارایی مصرف نور بیشتر از طریق عوامل ژنتیکی کنترل می‌شود، ولی عوامل محیطی و عملیات مدیریتی نظیر تاریخ کاشت، تراکم و رقم به دلیل نقش مهمی که در فعالیت فتوسنتزی دارند این عامل را تحت تأثیر قرار می‌دهند. Acreche و همکاران (2009) مقدار کارایی مصرف نور ارقام گندم را در مراحل مختلف نموی متفاوت گزارش کردند، به طوری که در ارقام مختلف این مقدار در فاصله بین مرحله سبز شدن محصول تا ساقه رفتن 92/0 تا 16/2 گرم به ازای هر مگاژول PAR، سبز شدن تا گرده افشانی 66/2 تا 48/3 گرم به ازای هر مگاژول PAR، ساقه رفتن تا گرده افشانی 3/2 تا 94/3 گرم به ازای هر مگاژول PAR و گرده افشانی تا رسیدگی 78/0 تا 12/3 گرم به ازای هر مگاژول PAR بود.
در این مطالعه نیز با توجه به نتایج به دست آمده مشخص شد که در هر سه رقم با فراهمی شرایط در تیمار FI (آبیاری کامل) ماده خشک تجمعی در واحد سطح افزایش یافت و موجب افزایش کارایی استفاده از نور گردید، در حالی که با اعمال تیمارهای آبیاری در طول فصل رشد و روند کاهش ماده خشک، کارایی مصرف نور نیز کاهش یافت که این کاهش در تیمار NI( بدون آبیاری) بیشتر مشهود بود. تغییرات کارایی مصرف نور می‌تواند به علت شرایط محیطی از جمله کمبود آب، تنش مواد غذایی و یا دمای کم باشد (Hatfield and Walthal, 2015). اختلاف در تسهیم مواد بین قسمت هوایی و زیرزمینی، هنگامی که فقط زیست‌توده هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌تواند اثر مهمی بر روی محاسبه کارایی مصرف نور داشته باشد (Siddique et al., 1989).اگر چه کارایی مصرف نور بالاتر نشانگر استعداد بهتر گیاه در تبدیل نور به ماده خشک می‌باشد، ولی تولید ماده خشک و در نهایت عملکرد بستگی زیادی به مقدار تابش جذب شده توسط گیاه نیز دارد Valvoa و همکاران (2018) بیان کردند که بین سال‌های 1999 تا 2011 متعاقب کاهش عملکرد گندم، کارایی مصرف نور هم در طی این 13 سال کاهش نشان داده است.
نتیجه‌گیری کلی
کمبود آب، منجر به کاهش عملکرد اقتصادی و بیولوژیکی، کارایی مصرف آب و نور شد. ارقام مورد مطالعه از نظر عملکرد اقتصادی و بیولوژیک و کارایی مصرف آب بر حسب عملکرد اقتصادی و بیولوژیک تفاوت معنی‌داری از خود نشان دادند. به طور کلی رقم متحمل (آذر 2) علی‌رغم پایین‌تر بودن شاخص برداشت، از نظر عملکرد اقتصادی و بیولوژیک برتر از ارقام حساس (گاسکوژن و سایونز) بود که دلیل این برتری افزایش کارایی مصرف آب و نور در شرایط تنش خشکی بود. بنابر نتایج به دست آمده، متخصصین اصلاح رقم می‌توانند شاخص‌های کارایی مصرف نور و آب را به عنوان معیارهای انتخاب رقم مناسب در شرایط تنش خشکی مدنظر قرار دهند. مطلبی که به وضوح در مورد رقم متحمل آذر 2 دیده شد.
)