مقدمه

گاودانه با نام علمی Vicia ervillia گیاهی است یکساله از خانواده لگومینوز از جنس ماشک‌ها و زیر تیره پروانه آسایان (Papilionaceae)، تیره بقولات Leguminosae، که بومی جنوب اروپا و جنوب غربی آسیا می‌باشد و به منظور استفاده از دانه‌های غنی از پروتئین آن کاشته می‌شود (قهرمان، 1373). متوسط عملکرد گاودانه در شرایط دیم 2/1-1 تن بذر و 7/1-5/1 تن کاه می‌باشد (قربانی و همکاران، 1384).

گاودانه تا حدودی به خشکی مقاوم بوده ولی در برابر یخبندان حساس می‌باشد این گیاه تقریباً تمام خاک‌ها بخصوص خاک‌های مناطق کوهپایه‌ای و خاک‌های سبک و فاقد آهک و خشک را دوست دارد. گاودانه در اواخر فصل پاییز بصورت دیم کاشت می‌شود و در فصل بهار به گل می‌نشیند و برداشت آن در اواخر فصل بهار و اوایل تابستان بسته به موقعیت جغرافیایی صورت می‌گیرد کشت گاودانه در استان‌های آذربایجان شرقی، اردبیل لرستان، همدان، ایلام و خوزستان به صورت پراکنده و در سطوح محدود و کوهپایه‌ای انجام گرفته است (کریمی، 1375).

این گیاه علوفه‌ای از دیرباز تا کنون در مناطق غرب و جنوب غربی کشور بخصوص در استان لرستان به عنوان کشت در سال آیش در زمین‌های دیم و حتی آبی پس از گندم و جو استفاده می‌شود (قربانی و همکاران ، 1384). همچنین گاودانه بدلیل خاصیت تثبیت کنندگی ازت در خاک دارای ارزش زراعی قابل توجهی می‌باشد (یاراحمدی و همکاران، 1384).

گاودانه نظیر سایر ماشک‌ها دارای مواد ازته بسیار زیادی بوده که در بعضی از حالات باعث مسمومیت دام ها می‌شوند. ماده سمی انواع ماشک، گلوکوزید سیانوژنیکی به نام ویسیانین (Vicianin) می‌باشد که تولید اسید سیانیدریک می‌کند. وجود مواد ضد تغذیه‌ای در خانواده ماشک‌ها و بخصوص گاودانه که دانه آنها در مقایسه با دانه غلات میزان مواد ازته، اسید فسفریک و کلسیم بیشتری دارد (ساعدی، 1371) باعث شده است که در جیره تک‌معده‌ای‌ها و بخصوص طیور با محدودیت مصرف مواجه شوند Castanon & Perez-lanza, 1990) Yolcin & Onol, 1994;). در آزمایش ارزش غذایی دانه گاودانه در منطقه همدان، پروتئین خام، الیاف خام و چربی خام به ترتیب: 22، 7/7 و4/2 درصد گزارش گردیده است (عربی، 1376). در آزمایش دیگر میزان ماده پروتئین خام، الیاف خام و خاکستر برای گاودانه به ترتیب: 9/22، 5/9 و 1/11 درصد گزارش گردید (طباطبایی و همکاران، 1378). سایر مواد مغذی موجود در گاودانه شامل: پروتئین خام24 درصد، انرژی خام 4394 کیلوکالری، الیاف‌خام 5/5 درصد، خاکستر02/3 درصد، چربی خام 39/1 درصد، کلسیم 78/0 درصد و فسفر21/0 درصد گزارش شده است (یار‌احمدی و همکاران، 1384).

در آزمایشی به منظور بررسی سازگاری و پایداری عملکرد ارقام گاودانه در شرایط دیم در مراغه و اردبیل، فخر واعظی (1384) ژنوتیپ های مختلف را از نظر عملکرد علوفه، زودرسی و ارتفاع بوته گروه بندی نمود و جمعیت های مناسب کشت بهاره را معرفی نمود ایشان در آزمایش دیگری سه لاین ماشک Vicia panonica ارسالی از ایکاردا را همراه چند لاین از گاودانه مقایسه نمود و نشان داد که گونه V.panonica مقاومت خوبی نسبت به سرما از خود نشان می‌دهد و می‌توان در مناطق سردسیر آن را به صورت پاییزه کشت نمود (فخرواعظی، 1380).

تحقیقات محدودی در رابطه با کیفیت علوفه گاودانه انجام شده است. بنابراین برای بررسی پتانسیل عملکرد علوفه در توده‌های بومی و شناسایی ارقام پایدار لازم است آنها را در شرایط اقلیمی متفاوت (بارندگی کم و پراکنش نامناسب) مورد بررسی قرار گیرند تا بتوان ارقام مقاوم را شناسایی و گزینش نمود. یکی از متداول ترین روش شناسایی ژنوتیپ‌های متحمل به خشکی، استفاده از شاخص‌های مقاومت به خشکی است (Fernandez, 1992 ; Fischer & Maurer, 1978 ; Rosielle & Hamblin,1981)

علاوه بر گزینش توده ای، انتخاب والدین مطلوب برای دورگ‌گیری نیز نقش مهمی در اصلاح گیاهان علوفه‌ای دارد. گزارش‌های متعددی در دست است که با افزایش فاصله ژنتیکی بین ژنوتیپ‌های یک گونه، احتمال هتروزیس در برنامه‌های تلاقی افزایش می‌یابد (Humphreys, 1991). گروه‌بندی ژنوتیپ‌ها بر اساس فاصله ژنتیکی، وقتی در یک برنامه اصلاحی موثر است که بطور همزمان چندین صفت مورد بررسی قرار گیرند. هدف از این تحقیق بررسی تنوع ژنتیکی عملکرد و کیفیت علوفه در 14 توده بومی گاودانه و شناسایی توده های مناسب بر اساس روش‌های آماری چند متغیره و شاخص‌های مقاومت به خشکی می باشد

مواد و روش‌ها

این آزمایش در سال 1384 در باغ کشاورزی خرم آباد (طول 48 درجه و 58 دقیقه شمالی و عرض 33 درجه و 29 دقیقه شرفی با ارتفاع 1170 متر از سطح دریا) بمدت 2سال متوالی به اجرا درآمد. مجموع بارندگی سالیانه در سال 84 و 85 به ترتیب 434 و 510 میلیمتر بود که با توجه به میزان بارندگی دراز مدت (520 میلیمتر)، سال‌های اجرای آزمایش از بارندگی متوسطی برخوردار بوده است. قبل از کاشت، کود ازته به شکل اوره و کود فسفره (فسفات آمونیوم) هر یک به مقدار50 کیلوگرم خالص در هکتار و کاملاً یکنواخت توزیع شد.

عملیات کاشت 14 توده بومی گاودانه در دو شرایط دیم و آبی در پائیز سال‌های 1384 و 1385 انجام شد. هر کرت شامل 5 ردیف کاشت به طول 4/2 متر، فاصله بین خطوط کاشت 30 سانتیمتر و فاصله بین بوته ها روی ردیف 5 سانتیمتر در نظر گرفته شد. میزان بذر مصرفی بر اساس تراکم بوته، 67 بوته در مترمربع (67000 بوته در هکتار)، با توجه به وزن هزاردانه توده‌ها محاسبه شد.

عملیات داشت شامل آبیاری، کود دهی و مبارزه با علف‌های هرز بسته به نیاز صورت گرفت. در آزمایش دیم هیچگونه آبیاری انجام نشد و در آزمایش آبی اولین آبیاری پس از کاشت و آبیاری‌های بعدی بر حسب نیاز هر دو هفته یک بار انجام گرفت. کود اوره صورت سرک به مقدار50 کیلوگرم در هکتار به زمین داده شد. وجین علف‌های هرز بصورت دستی انجام شد. برداشت در مرحله قبل از گلدهی کامل با حذف خطوط 1 و 4 و با رعایت حاشیه از ابتدا و انتهای خطوط، برداشت از خطوط 2 و 3 به طول 2/1 مترمربع انجام شد.

برای اندازه گیری وزن ترکل (اندام‌های هوایی) توده ها، بوته ها را از مساحت2/1 متر مربع از سطح زمین کف‌بر کرده و سپس وزن تر آنها اندازه‌گیری شدند. نمونه ها در هوای معمولی خشک و توزین شدند و عملکرد علوفه برحسب تن در هکتار برآورد شد. برای اندازه گیری صفات کیفی از هر ژنوتیپ در هر کرت یک نمونه 50 گرمی انتخاب گردید و پس از خشک شدن در هوای آزاد و 24 ساعت در آون 75 درجه، آسیاب شدند و صفات کیفی درصد ماده خشک قابل هضم^[1]DMD ، درصد کربوهیدراتهای محلول در آب^[2]WSC ، درصد پروتئین خام^[3]CP ، درصد دیواره سلولی منهای همی‌سلولز^[4]ADF ، درصد خاکستر کل^[5]ASH و درصد فیبرخام^[6]CFدر آزمایشگاه مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع بر اساس روش ارائه شده توسط Jafari et al.(2003a) اندازه گیری شد.

داده های جمع آوری شده، پس از بررسی وضعیت نرمال بودن توزیع آنها برای هر یک از صفات، در آزمایش های آبی و دیم مورد تجزیه واریانس ساده و مرکب قرار گرفتند و مقایسه میانگین ها به روش دانکن انجام شد. به منظور گروه بندی ژنوتیپ‌های مورد بررسی، تجزیه کلاستر به روش Ward و مقیاس فاصله اقلیدسی با استفاده از متغیرهای استاندارد شده انجام شد.

شاخص‌های پنج‌گانه مقاومت به خشکی شامل میانگین حسابیMP، شاخص تحمل TOL، شاخص حساسیت به تنش SSI، شاخص تحمل به تنش STI و میانگین هندسیGMP به تفکیک عملکرد بذر و علوفه براساس عملکرد گیاهان در آزمایش آبی (Yn) و آزمایش دیم (Ys) در هر یک از ژنوتیپ ها بشرح ذیل محاسبه گردید

در نهایت داده های دو محیط آبی و دیم مورد تجزیه واریانس قرار گرفتند و مقایسه میانگین ها به روش آزمون دانکن انجام شد. علاوه بر این داده ها بر اساس شاخص های مقاومت به خشکی، تجزیه شدند و در نمودار دو بعدی[7] مؤلفه‌ های اصلی اول و دوم پراکنش داده شدند. برای تجزیه‌ی آماری داده ها از نرم‌افزارهای SAS₉ وMINITAB₁₅ استفاده شد.

نتایج و بحث

نتایج تجزیه واریانس داده های دو سال به تفکیک محیط آبی نشان داد که اثر سال برای صفات پروتئین خام، قابلیت هضم، درصدADF و درصد فیبرخام معنی‌دار بود. در محیط دیم اثر سال برای صفات بیشتری از قبیل.درصد فیبرخام، درصد خاکستر، درصد ADF، قابلیت هضم، پروتئین خام، عملکرد خشک و عملکرد‌ علوفه تر معنی‌دار بود (جدول1).

در شرایط آبی از لحاظ عملکرد علوفه تفاوتی بین میانگین دو سال مشاهده نشد. اگرچه عملکرد علوفه تر در سال دوم با عملکرد 8/14 تن نسبت به سال اول با عملکرد 7/12 تن در هکتار بیشتر بود (جدول2). در مقایسه بین سال‌ها در شرایط آبی، متوسط درصد قابلیت هضم 9/59 و 9/58 ، درصد پروتئین‌خام 7/21 و 5/23، درصد ADF 3/42 و 5/44 و درصد فیبرخام 1/27 و 5/29 به ترتیب در سال اول و دوم بدست آمد (جدول2). با توجه به عدم تفاوت معنی‌دار بین عملکرد دو سال انتظار می‌رفت که کیفیت علوفه دو سال نیز مشابه باشد با ‌این وجود قابلیت هضم علوفه در سال دوم کاهش یافت (جدول 5) که این پدیده ممکن است به‌ علت تفاوت در مرحله برداشت گیاه باشد زیرا با ادامه رشد گیاهان علوفه ای، عملکرد افزایش و از ارزش کیفیت آن کاسته می شود (Jafari & Rezaeifard, 2010).

در شرایط دیم متوسط کل عملکرد علوفه خشک دو سال متوالی به ترتیب 01/1، 5/2 و علوفه تر به ترتیب 20/ 5 و 2/14 تن در هکتار بود که نشاندهنده افرایش دو برابری در عملکرد علوفه در سال دوم بود (جدول 2). این پدیده را می توان به بارندگی بیشتر در سال دوم و پراکنش مناسب آن ربط داد. در همین محیط متوسط درصد قابلیت هضم 1/72 و 6/68 ، درصد پروتئین خام 9/19 و 1/22، درصد ADF 8/27 و 9/35 و درصد فیبرخام 6/21 و 2/28 به ترتیب در سال اول و دوم بدست آمد (جدول 2). با توجه به نتایج مذکور بجز درصد پروتئین خام ، میانگین سایر صفات کیفی در سال دوم کاهش یافت. این پدیده را می‌توان به رابطه منفی بین کمیت و کیفیت علوفه مرتبط دانست گزارشات متعددی وجود دارد که با افزایش عملکرد علوفه درصد قابلیت هضم آن کاهش می یابد (:Jafari et al. 2003b Jafari & Rezaeifard, 2010).

اثر ژنوتیپ در محیط آبی فقط برای صفات درصد پروتئین خام و درصد کربوهیدرات‌های محلول معنی‌دار بود در حالیکه در محیط دیم تفاوت بین ژنوتیپ‌ها برای عملکرد علوفه تر و خشک، درصد کربوهیدرات‌های محلول در آب و درصد فیبرخام در سطح 1 درصد معنی دار بود (جدول1). در شرایط (آبی)، اگرچه تفاوتی معنی‌داری بین توده‌ها از لحاظ عملکرد علوفه، وجود نداشت با ‌‌این‌‌وجود، توده‌های مله‌خان (نورآباد) و فهره (الیگودرز) با عملکرد 5/2 تن علوفه خشک در هکتار نسبت به بقیه عملکرد خشک بیشتری داشتند (جدول 2). در شرایط دیم توده‌های سروند (بروجرد) و فهره (الیگودرز) با عملکرد 2 لغایت 2/2 تن علوفه خشک در هکتار نسبت به بقیه عملکرد علوفه بیشتری داشتند. توده‌های زاغه (خرم‌آباد) و کوهدشت به ترتیب با 5/11 و 4/11 تن علوفه تر در هکتار در شرایط دیم بیشترین عملکرد را داشتند و بعنوان توده‌های امیدبخش معرفی شدند (جدول2).

در مقایسه کیفیت علوفه در بین توده‌ها در شرایط آبی، بیشترین درصد قابلیت هضم در توده الشتر، بیشترین درصد پروتئین‌خام در توده نور‌آباد و بیشترین درصد کربوهیدرات‌ها با 9/19 درصد در توده سروند بروجرد بدست آمد (جدول2 ). در شرایط دیم، ژنوتیپ فهره (الیگودرز) با 4/70 درصد قابلیت هضم، ژنوتیپ گله‌دار (خرم‌آباد) با 7/22 درصد پروتئین خام و ژنوتیپ، درود با 5/19 درصد کربوهیدرات‌های محلول در آب بیشترین کیفیت علوفه داشتند (جدول 2).

در آزمایش آبی اثر متقابل ژنوتیپ در سال برای صفات درصد فیبرخام، درصد خاکستر، درصد کربوهیدرات‌های محلول در آب، عملکرد علوفه خشک و تر معنی‌دار بود این اثر در محیط دیم برای درصد کربوهیدرات‌های محلول در آب، عملکرد علوفه تر و خشک درصد ADF و درصد قابلیت هضم معنی‌دار بود که نشاندهنده عکس العمل متفاوت توده‌ها در دو سال متوالی می‌باشد (جدول 2). در مقایسه ضرایب تغییرات دو محیط، میانگین کل ضریب تغییرات برای کلیه صفات در محیط آبی و دیم به ترتیب برابر با 9/7 و 5/9 بود که نشاندهنده کاهش دقت در آزمایش دیم می‌باشد. بر اساس گزارش Jafari et al. (2003b) از جمله عواملی که باعث افزایش خطا در شرایط دیم می شود نایکنواختی رطوبت در لایه های خاک است که باعث نایکنواختی در رشد گیاهان در کرت‌ها می شود.

نتایج تجزیه مرکب داده های مرکب دو محیط در دو سال نشان داد اثر محیط برای کلیه صفات بجزء کربوهیدرات های محلول معنی‌دار بود (جدول 1). در مقایسه میانگین دو محیط، متوسط عملکرد علوفه خشک 24/2 و 75/1 تن، و درصد قابلیت هضم 4/59 و 9/68 و به ترتیب در محیط آبی و دیم بدست آمد که نشاندهنده کمیت بیشتر علوفه در شرایط آبی و کیفیت بهتر آن در شرایط دیم می باشد. اثر ژنوتیپ برای عملکرد علوفه و درصد کربوهیدراتهای محلول در آب معنی دار بود. فهره الیگودرز با 4/65 درصد قابلیت هضم، نور آباد با 8/22 درصد پروتئین خام و سروند بروجرد با 6/19 کربوهیدارت محلول کیفیت علوفه بهتری داشتند (جدول2).

همبستگی بین عملکرد علوفه خشک و تر مثبت و در محیط آبی در سطح 1 درصد معنی دار بود (جدول 3). رابطه بین عملکرد تر علوفه با درصد کربوهیدراتهای محلول منفی و در محیط دیم در سطح 1 درصد معنی دار بود. عملکرد علوفه تر با فیبرخام در هر دو محیط مثبت بود و در محیط آبی معنی‌دار بود. همبستگی بین قابلیت هضم و درصد ADFبصورت پایداری منفی و در سطح 1 معنی‌دار بود که نشاندهنده این است که با افزایش فیبر در گیاه از قابلیت هضم آن کاسته می‌شود. همبستگی بین درصد پروتئین خام با کربوهیدراتهای محلول در محیط دیم منفی و در سطح 1 درصد معنی‌دار بود رابطه بین پروتئین خام با صفات درصد ADF و فیبرخام متفاوت بود بطوریکه پروتئین خام با درصد ADF در شرایط آبی رابطه مثبت و رابطه بین پروتئین خام با فیبرخام در شرایط دیم منفی و معنی دار بود (جدول 3)

در تجزیه خوشه ای از هر 8 صفت بر روی میانگین کل 14 ژنوتیپ در محیط های آبی و دیم استفاده گردید و ژنوتیپ‌ها در 2 گروه متفاوت قرار گرفتند (شکل1 و جدول4). نتایج تجزیه کلاستر به روش "وارد" بر روی میانگین داده ها، توده ها را به دو گروه اصلی تقسیم کرد. در گروه اول توده‌های گله‌دار‌ (خرم‌آباد) فهره‌ (الیگودرز) ، دورود، طلارزان ‌(ازنا) ، ترش‌آباد‌ (دورود)، سروند‌ (بروجرد) ، نورآباد در کلاستر1 و توده‌های الشتر، کوهدشت، مسعودآباد ‌(ازنا)، چغلوندی ‌(خرم‌آباد) ، زاغه ‌(خرم‌آباد)، مله‌خان‌ (نورآباد) و کهریز (خرم‌آباد) در کلاستر2 قرار گرفتند.

اگرچه برخی عدم تطابق جغرافیایی با ژنتیکی در کلاسترها مشاهده گردید با این وجود توده‌های جمع‌آوری شده از درود، ازنا، الیگودرز و بروجرد باهم در کلاستر1 و توده‌های نورآباد و کوهدشت و الشتر در کلاستر2 قرار گرفتند و توده‌های منطقه خرم آباد در هر دو کلاستر پراکنش داشتند. نتایج تجزیه آزمون t استیودنت بین میانگین دو کلاستر نشان داد که t محاسبه شده برای صفات عملکرد علوفه تر، درصد قابلیت هضم و درصد فیبرخام معنی‌دار بود (جدول4) و توده‌های کلاستر اول عملکرد علوفه کمتر ولی کیفیت بهتری داشتند. و برعکس توده‌های گروه دوم عملکرد علوفه بیشتر بود ولی کیفیت علوفه کمتری داشتند.

از شاخص های تحمل به تنش خشکی شامل شاخص تحمل TOL، میانگین حساب MP، شاخص حساسیت به تنش SSI، شاخص تحمل به تنش STI و میانگین هندسی GMP برای تعیین میزان تحمل یا حساسیت ژنوتیپ ها به تنش خشکی برای عملکرد علوفه استفاده گردید (جدول5). ژنوتیپ ها در نمودار بای پلات بر اساس مؤلفه‌ های اصلی اول و دوم پراکنش داده شدند (شکل2 ). برای عملکرد علوفه، مولفه 1و2 به ترتیب با مقادیر ویژه 45/4 و 54/2 مجموعا 99 درصد از تغییرات کل داده ها را بیان نمودند. درصد واریانس در مولفه اول و دوم به ترتیب 64 و 35 درصد بدست آمد (جدول6). مقادیر نسبی ضرایب بردارهای ویژه در مؤلفه اول، نشان داد که شاخص‌های عملکرد در شرایط تنش Ys، میانگین حسابی MP ، شاخص تحمل به تنش STI و میانگین هندسی GMPهمبستگی بالایی با مولفه اول داشتند و به همین منظور مولفه اول بنام مولفه مقاومت به خشکی نامگذاری شد. دومین مولفه با شاخص‌های مطلوب عملکرد در شرایط مطلوب Yn ، شاخص تحمل TOL و شاخص حساسیت به تنش SSI همبستگی بالایی داشتند و به همین دلیل مولفه دوم بنام حساسیت به تنش نامگذاری شد(جدول6).

 با توجه به اینکه میزان بیشتر این شاخص‌ها برای ما مطلوب تر است بنابراین بر روی بای پلات حاصله محور X ها بوسیله شاخص عملکرد در شرایط تنش، ژنوتیپ های مقاوم به خشکی و پر محصول از ژنوتیپ های حساس به خشکی و کم محصول متمایز نمود بنحوی که توده‌های واقع در قسمت راست و پایین دیاگرام در شرایط دیم پرمحصول بودند و همان سمت و بالای نمودار توده‌های مناسب هر دو محیط مشخص شدند. محور y ها ژنوتیپ های حساس را از بقیه متمایز نمود بطوری که ژنوتیپ های قسمت بالا و چپ نمودار 2 دیاگرام فقط در شرایط آبی محصول خوبی داشتند (شکل2).

ژنوتیپ‌های فهره (الیگودرز)، کوهدشت، مله خان (نورآباد) و کهریز (خرم‌آباد) با تولید 2 الی 25/2 تن علوفه خشک در هکتار عملکرد بیشتری در دو محیط داشتند با پایداری متوسط، برای کشت و کار در دیمزار با بارندگی بیشتر از 400 میلی‌متر توصیه شدند. در بین توده های مذکور فهره (الیگودرز) و کهریز (خرم‌آباد) کیفیت علوفه بهتری داشتند.

ادر مجموع ژنوتیپ های مسعود آباد ازنا، زاغه خرم آباد و الشتر با عملکرد 77/1 لغایت 84/1 تن علوفه خشک در هکتار متحمل به خشکی شناخته شدند و می‌توان از آنها برای تبدیل دیمزارها و احداث چراگاه در اراضی دیم و اصلاح و احیاء مراتع تخریب شده استفاده نمود. با توجه به مقاومت خوب آنها به تنش خشکی احتمالا" در مناطقی با بارندگی حدود 300 میلیمتر در سال تولید قابل فبولی خواهند داشت.

جدول 1 خلاصه تجزیه واریانس جداگانه آزمایش آبی و دیم و تجزیه مرکب دو آزمایش برای صفات اندازه گیری شده در14 ژنوتیپ گاودانه در شرایط دیم خرم آباد در سال 85 و 86

^* و ^** میانگین مربعات بترتیب در سطح احتمال 5% و 1% معنی دار هستند

جدول 2 مقایسه میانگین ژنوتیپ های گاودانه برای عملکرد و صفات کیفی علوفه در شرایط دیم و آبی خرم آباد

میانگین تیمارها و اثراتی که دارای حروف مشابهی هستند بر اساس آزمون چند دامنه ای دانکن 5% از لحاظ آماری اختلاف معنی داری با همدیگر ندارند