Effects of ultrasound waves and magnetic field on growth and yield of Curum copticum in field conditions

Authors

1 M.Sc. of Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khuzestan

2 Professor of Ramin Agriculture and Natural Resources University of Khuzestan

3 Professor of Shahid Chamran University of Ahvaz

Abstract

Seed priming is a very simple method that ends in better germination and establishment of seedling. One of the priming methods, is biophysical methods. Treating seeds by ultrasound waves and magnetic field are among the biophysical methods. With proven the medicinal effects of ajowan (Curum copticum), production and processing of the plant species in the world has a special importance. In order to study the effects of ultrasound waves and magnetic field on growth and yield of ajowan in the field conditions, increasing the percentage and speed of seed germination, increasing resistance of seedlings, and increasing resistance to environmental stresses such as drought, cold, heat, and increasing resistance to diseases and pests, the research was carried out at the University of Agriculture and Natural Resources of Ramin during 1388-89. Seeds were two times treated with Ultrasound 22 KHz frequency, 2 and 5 min (U2, U3) and treatment related to the 5000 gauss magnetic field intensity in three different times, 15, 30, 45 (M2,M3&M4) at a temperature of 30°c was applied. Control treatment was also considered. Factorial experiment in Randomized complete blocks design with four replications was carried out. The results showed that, with treatments applied magnetic field and ultrasonic wave, vigure and germination of ajowan seeds improved. It seems that the magnetic field treatment at the time of 30 minutes, and in some cases 45 minutes with ultrasound waves treatment of 5 minutes had the greatest impact on the plants. Despite the high sensitivity of both plant diseases and pests, no trace of disease and pest found in field.

Keywords

Full Text

مقدمه

    از روشهای بیوفیزیکی و پرایمینگ بذر، میتوان به تیمار بذور توسط امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی اشاره کرد. امواج فراصوتی، امواج مکانیکی هستند که فرکانس آن‏ها بیش از 20 کیلوهرتز بوده و دارای انرژی بالایی هستند و میتوانند سبب بالا رفتن دمای بافت‏ها شوند. انرژی امواج فراصوتی قادر است قارچها، بیماری‏ها و میکروارگانیسمهای موجود در خاک و یا روی پوستهی بذر را کاهش دهد. همچنین این امواج قادرند بذور، سبزیجات و میوهها را خشک کنند تا نگهداری و انبارداری آنها سادهتر شود. بذوری که به این روش تیمار شدهاند، قابلیت نگهداری در مدت زمان طولانی‏تری را دارند. (لی  و همکاران، 2002و لیی  و همکاران،2005). بذرهایی که از یک میدان مغناطیسی عبور داده میشوند، دچار تورم شده و در نتیجه فعالیت هورمون اکسین در این بذور افزایش مییابد. همچنین میزان تنفس در آن‏ها افزایش یافته و دارای انرژی و فعالیت زیادتری شده که نتیجهی آن جوانه‏زنی سریعتر و یکنواختتر و ایجاد گیاهان مقاوم به تنشها به خصوص تنش شوری است (الادجادجیان، 2007 و مارینکویچ  و همکاران، 2008). یکی از موانع عمدهی استفادهی بهینه ازگیاهان دارویی درخارج از رویشگاه طبیعی، محدودیت میزان جوانه‏زنی و طولانی  بودن خواب بذر آن‏هاست.. این امر در شرایط نامساعد رویشی سودمند می‏باشد، زیرا بذر غیرفعال است و در نتیجه بسیاری از تنشهای محیطی و شرایط نامناسب اقلیمی را بهتر تحمل کرده، تداوم نسل و بقای گونهی گیاهی تضمین می‏گردد. مشکل بذر بیشتر گونههای گیاهی، عدم توانایی در جوانهزنی و استقرار مناسب در مزرعه در شرایط غیر متعارف است (کافی و همکاران، 1381). گیاه زنیان با نام علمی Curum copticum از تیره جعفری (Apiaceae)، گیاهی علفی، یکساله و دیپلویید  است. ترکیب‌های عمده اسانس میوه این گیاه، شامل تیمول[1]، بتاپینن[2]، گاماترپینن[3] و سابینن[4] و دارای خواص دارویی فراوان است. از خواص آن میتوان به اثرات آنتیسپتیک[5]، اثر کاهندگی کلسترول خون، خلط‏ آور و ضد تهوع بودن و تسکین اسپاسم[6] اشاره کرد. اما باور عمومی بر این است که این گیاه در درمان اعتیاد نیز استفاده میشود. میزان اسانس در این گیاه 5-2 درصد است (غیبی، 1385و امیدبیگی، 1386و حجازیان، 1386و نظریان قهفرخی و همکاران، 1387و کافی و همکاران، 1381و زرین زاده، 1386 و فنایی، 1385). با توجه به مشکل بودن جوانه زنی، خروج گیاهچه و حساس بودن گیاهچه‏ها به سله بستن خاک،  تیمار بذور گیاه زنیان با امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی به‏جوانه‌زنی بهتر بذور و استقرار گیاهچه کمک میکند و همچنین عملکرد کمی و کیفی گیاهان (در این گیاه خاص، افزایش میزان و کیفیت اسانس) افزایش، و در نهایت مصرف آب و نهاده‏های شیمیایی کاهش می‌یابد. اسیتکن و همکاران (2004)، تاثیر میدان مغناطیسی را بر عملکرد و تجمع عناصر در گیاه توت‏فرنگی مورد بررسی قرار دادند. شدت میدان‏های مغناطیسی 096/0، 192/0 و 384/0 تسلا (تسلا[7]  واحد سنجش میدان مغناطیسی، هر 10000 گوس[8] برابر یک تسلا)  بود. میدان مغناطیسی با سیم‏هایی در ارتفاع 30 سانتی‏متری گیاهان ایجاد شد. در تیمار 096/0 تسلا، تعداد میوه‏ها و وزن آن‏ها و عملکرد در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت (عملکرد میوه در شاهد5/208 گرم و در تیمار میدان مغناطیسی 1/246 گرم). عملکرد با افزایش شدت میدان از 096/0 به 384/0 تسلا کاهش یافت. تعداد میوه در تیمار 096/0 تسلا، 6/27 بود که نسبت به 9/25 در تیمار شاهد افزایش نشان داد.  وزن میوه‏ها در هر 3 تیمار میدان مغناطیسی افزایش یافته بود. غلظت یون‏هایی مثل K , N , ZN ,Mn, Fe , mg , Ca   در برگ‏ها  افزایش و مقدار S و P کاهش یافته بود (اسیتکن و همکاران، 2004). در پژوهشی تاثیر میدان مغناطیسی بر رشد، نمو و عملکرد گیاه زراعی گلرنگ در مقایسه با سایر تیمارها بررسی شد. بذور گلرنگ در این آزمایش در میدان مغناطیسی با قدرت 72 میلی تسلا به مدت ده دقیقه، پرایمینگ با آب به مدت 72 ساعت و تیمار با جیبرلیک اسید با غلظت 50 پی پی ام به مدت 8 ساعت قرار گرفتند. نتایج آزمایش برتری عملکرد در تیمارهای میدان مغناطیسی و جیبرلیک اسید را نشان ‏داد. عملکرد در تیمار میدان مغناطیسی 4 برابر تیمار شاهد بود. به عبارت دیگر این نتیجه در سطح 01/0 کاملا معنی دار بود. این افزایش عملکرد ناشی از افزایش تعداد طبق و دانه در طبق بود. درصد روغن و چربی در تیمارها تفاوت معنی‏داری داشت و گیاهان تیمار شده با میدان مغناطیسی درصد روغن بیشتری داشتند. کمترین میزان روغن مربوط به گیاهان شاهد بود و این در حالی بود که میزان پروتئین در دو تیمار دیگر تفاوت چندانی نداشت. تعداد دانه در هر طبق در تیمار میدان مغناطیسی 79/1 برابر تیمار شاهد بود که این مقدار بیشتر از تاثیر سایر تیمارها بود، همچنین درصد آسیمیلاسیون مواد در تیمار میدان مغناطیسی افزایش یافته بود. وزن هزار دانه نیز در این تیمار افزایش معنی‏داری داشت و این در حالی بود که در دو تیمار دیگر تفاوت معنی‏داری نشان ندادند. در مجموع نتایج این پژوهش تایید می‏کرد که می‏توان از تیمار میدان مغناطیسی به عنوان یک تیمار پیش کشت برای گیاه گلرنگ استفاده کرد (فاکنابی و همکاران، 2009). شبرنگی و همکاران (2009)، در بررسی‏های خود تاثیر میدان مغناطیسی بر رشد و سیستم آنتی‏اکسیدانی گیاه عدس (Lens culinarisl.)  را که حاوی مقدار قابل توجهی  Fe2+ به عنوان عنصر پارامغناطیسی بود، مطالعه کردند. بذور عدس با میدان مغناطیسی به شدت‏های 06/0 تا 36/0 تسلا و در زمان‏های مختلف 5، 10 و 20 دقیقه تیمار شدند. تغییرات اسکروبات‏پراکسیداز[9] و سوپراکسیددیسموتاز[10])آنزیم‏هایی که در شرایط تنش ترشح می‏شوند)، در گیاهچه‏های 15 روزه توسط اسپکتروفتومتر[11] اندازه‏گیری شد. بیشترین میزان رشد ریشه در گیاهچه‏های 3 روزه مربوط به گیاهچه‏هایی بود که بذور آن‏ها تحت شرایط مغناطیسی 3/0 تسلا و به مدت 20 دقیقه تیمار شده بودند. بیشترین میزان رشد ساقه هم در تیمار 24/0 تسلا به مدت 20 دقیقه مشاهده شد. نتایج تایید می‏کرد که در گیاهچه‏های 15 روزه بیشترین میزان رشد و بیوماس در تیمار میدان مغناطیسی 18/0 تسلا دیده شد. تحت تاثیر میدان مغناطیسی ریشه رشد بیشتری نسبت به ساقه نشان داد. اندازه برگ‏ها و ضخامت ساقه نیز افزایش یافت همچنین این گیاهچه‏ها به تنش خشکی مقاومت بیشتری داشتند. بررسی آنزیم‏ها نشان می‏داد که فعالیت اسکروبات‏پراکسیداز   در ریشه و ساقه با افزایش قدرت میزان مغناطیسی افزایش یافته بود. میزان سوپراکسیددیسموتاز نیز در ریشه‏ها افزایش یافته بود. این پژوهشگران  نتیجه گرفتند که تیمار گیاهان با میدان مغناطیسی، گیاهان را در برابر فاکتورهای مضر محیطی مقاوم‏تر می‏کند. به طور کلی رشد گیاهچه‏های تیمار شده با میدان مغناطیسی در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت. البته تیمار میدان مغناطیسی باید در مدت زمان مناسبی اعمال شود. در تیمار 06/0 و 36/0 تسلا به مدت 5 دقیقه، میدان مغناطیسی تاثیر منفی داشته و باعث کاهش میزان گیاهچه‏ها شده است. دو آنزیم اسکروبات‏پراکسیداز   و سوپراکسیددیسموتاز رادیکال‏های آزاد را اشغال می‏کنند و دارای مکانیزم آنتی‏اکسیدانی هستند. در حقیقت آنزیم‏های استرس، میزان استرس اکسایشی[12] را کاهش می‏دهند. در برخی پژوهش‏ها اشاره شده‏است که تحت‏تاثیر میدان مغناطیسی هم مقدار و هم نوسانات رادیکال‏های آزاد افزایش می‏یابد میدان مغناطیسی باعث جفت شدن رادیکال‏های آزاد و افزایش رادیکال‏های آزاد اکسیژن در سلول‏های زنده می‏شود. استرس اکسیداتیو نوعی پاسخ ایمنی در برابر بروز میدان مغناطیسی و الکترومغناطیسی می‏باشد و به معنای افزایش میزان، غلظت و طول عمر گونه فعال اکسیژن است. گونه‏های فعال اکسیژن طی متابولیسم طبیعی موجودات زنده نیز تولید می‏شوند. استرس اکسیداتیو می‏تواند سبب تغییر در فعالیت آنزیم‏ها، بیان ژن، آزاد شدن کلسیم از فضاهای سلولی تخریب غشا، کاهش رشد و در نهایت مرگ سلولی گردد (رجب‏بیگی و همکاران، 1385).

     استفاده از امواج فراصوت یکی از روش‏های موجود در بررسی فرآیند‏های فیزیولوژیک و مورفولوژیک جوانه‌زنی بذور می‏باشد. در مطالعه‏ای تاثیر امواج فراصوتی بر سرعت و درصد جوانه‏زنی بذور فلفل دلمه‏ای (Capsicum annuum) و تربچه (Raphanus sativus) مورد آزمایش قرار گرفت. نمونه‏های آماده شده در معرض امواج فراصوتی با شدت 42 کیلو هرتز در زمان‏های 8،6،4،2،0 دقیقه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که درصد و سرعت جوانه‏زنی فلفل دلمه‏ای در تیمار 4 دقیقه نسبت به شاهد افزایش یافته است. بهترین تیمار برای تربچه تیمار 6 دقیقه بود و تاثیر تیمار 8 دقیقه در بذور این گیاه کاهش شدید جوانه‏زنی را نشان داد (فاریابی و همکاران، 1387).  یلداگرد و همکاران (2008)، در بررسی‏های خود تاثیر تیمار امواج فراصوتی را بر جوانه‏زنی و همچنین فعالیت آلفا- آمیلاز[13] در بذور جو مطالعه کردند. آزمایشات با فرکانس 20 کیلو هرتز امواج فراصوتی در سه قدرت متفاوت امواج (100،60،20 درصد) و توان الکتریکی 460 وات در سه زمان 15،10،5 دقیقه صورت گرفت. به منظور بررسی تاثیر تیمارها بر  فعالیت آنزیم آلفا – آمیلاز، میزان قند آزاد شده از نشاسته در اثر فعالیت آنزیم اندازه‏گیری شد. نتایج نشان می‏داد که در بذور تیمار شده فعالیت آنزیم به شدت افزایش یافته بود که این امر در نتیجه افزایش درصد جوانه‏زنی بود. بیشترین تاثیر معنی‏دار بر نتایج کلی، تحت‏ تاثیر تیمارهای قدرت امواج و مدت زمان اعمال تیمارها بود (به ترتیب 456/48 و 273/45 درصد).  همچنین تاثیر این دو تیمار بر جوانه‏زنی بذور مثبت بود و بنابراین فعالیت آنزیمی نیز در بالاترین مقدار تیمار‏ها افزایش نشان می‏داد. فعالیت آنزیم آمیلاز با افزایش شدت امواج فراصوتی افزایش یافت. به این ترتیب در اثر تیمار با امواج فراصوتی نفوذ پذیری پوسته جو نسبت به آب افزایش می‏یابد که نتیجه آن افزایش حجم دانه است و آب به راحتی و در حجم بیشتری در اختیار دانه قرار می‏گیرد در نهایت جوانه‏زنی بهتر، سریع‏تر و بیشتر صورت می‏گیرد.. افزایش سیالیت دیواره سلولی در نتیجه حرکت عناصر غذایی موجود در آندوسپرم، احتمالا یکی از دلایل افزایش جوانه‏زنی و افزایش فعالیت آنزیم   آمیلاز می‌باشد. یلداگرد بیان می‏کند که تیمار امواج فراصوتی می‏تواند در کشاورزی و باغبانی برای افزایش جوانه‏زنی، خشک کردن بذور و انبارداری برای مدت طولانی و ضدعفونی کردن مواد استفاده قرار گیرد. لازم به ذکر است که بذور تیمار شده را می‏توان انبار کرد و بعد از مدت طولانی بدون کاهش قوه نامیه مورد کشت قرار داد.

مواد و روش‏ها

      پژوهش حاضر در دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین ملاثانی واقع در 35 کیلومتری شهر اهواز در سال زراعی 89-1388 در محل مزرعه آزمایشی دانشگاه صورت گرفت. آب و هوای منطقه با توجه به اقلیم نمای آمبروژه به صورت بیابانی و معتدل می‏باشد (جدول 3). دستگاه مولد امواج فراصوتی یا اولتراساوند که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت مدل   hielscher, up 200  بود که این دستگاه قادر است امواجی با فرکانس 22 کیلو هرتز تولید نماید. برای اعمال تیمارهای مربوط به میدان مغناطیسی از دو عدد آهن‏ربای مغناطیسی قوی که قادر بودند میدانی با قدرت نهایی 5000 گوس ایجاد کند، استفاده شد. بذور قبل از تیمار به وسیله دستگاه، 48ساعت خیسانده و به مدت 2 دقیقه توسط هیپوکلریدسدیم 2 درصد ضدعفونی و سپس توسط آب مقطر شسته شدند. تیمار بذور در آزمایشگاه ابررسانایی گروه فیزیک در دانشکده علوم دانشگاه شهید چمران اهواز اعمال شد. تیمار مربوط به امواج فراصوتی با فرکانس 22 کیلوهرتز در 2 زمان 2 و 5 دقیقه (U2,U3) و تیمار مربوط به میدان مغناطیسی در 3 زمان 15،30،45 دقیقه (M2,M3,M4) در دمای 30 درجه سانتی‏گراد اعمال شد. آزمایش به‏صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی و با 4 تکرار در نظر گرفته شد. تعداد کرت‏ها در آزمایش 48 عدد و ابعاد کرت‏ها 2×2 متر در نظر گرفته شد. کرت‏ها به وسیله پشته‏های 30 سانتی‏متری و تکرارها به وسیله نهرهای 1 متری از هم جدا و ایزوله شدند. بذر زنیان از توده مبارکه با قوه‏نامیه 96 درصد و درجه‏خلوص 85 درصد تهیه شد. کشت در تاریخ 1و2 آذر ماه 1388 به صورت دستی انجام شد. بذور تیمار شده ابتدا با ماسه نرم مخلوط و سپس توسط دست بر روی نوارهایی با فاصله 35 سانتی‏متر و در شیارهایی به عمق 5/0 سانتی‏متر ریخته شد. در مجموع در هر کرت 5 خط کشت شد میزان مصرف بذر حدود 4-5/3 کیلو گرم در هکتار برآورد شد. در این پژوهش، از نرم افزار آماری  MSTAT-C برای تجزیه واریانس استفاده شد. از آزمون Duncan برای مقایسه میانگین در سطح آماری 5 درصد استفاده گردید. از نرم افزار  Excel  برای رسم نمودارها استفاده شد.

نتایج

بررسی تاثیر امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر اجزای عملکرد

     امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی،  بر ارتفاع گیاه زنیان در سطح احتمال 1 درصد، تاثیر معنی‌داری گذاشتند. بیشترین میانگین ارتفاع مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (89/54 سانتی‌متر) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (51/33سانتی‌متر) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 30 دقیقه (72/49سانتی‌متر) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (39سانتی‌متر) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل این دو تیمار بر ارتفاع، در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار شد. بالاترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (06/65) و پایین‌ترین میانگین مربوط به تیمار شاهد (96/29سانتی‌متر) می‌باشد (شکل1).

      امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی، بر تعداد برگ در هر بوته گیاه زنیان در سطح احتمال 1 درصد، تاثیر معنی‌داری از نظر آماری گذاشتند. بیشترین میانگین تعداد برگ مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (11برگ) و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (9برگ) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (5برگ)و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (6برگ) ارزیابی شد. همچنین اثر متقابل این دو تیمار برتعداد برگ، در سطح احتمال 1درصد معنی‌دار شد. بالاترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (13برگ)و پایین‌ترین میانگین مربوط به تیمار شاهد(4برگ) می‌باشد (شکل2).

       امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی، بر تعداد چتر در هر بوته گیاه زنیان در سطح احتمال 1 درصد، تاثیر معنی‌داری از نظر آماری گذاشتند. بیشترین میانگین تعداد چتر مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (10چتر) و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (10چتر) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (6چتر)و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (6چتر) ارزیابی شد. اثر متقابل این دو تیمار بر ارتفاع، در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار شد. بالاترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (12چتر) و پایین‌ترین میانگین مربوط به تیمار شاهد (4چتر) ‌بود. با استناد به تاثیر مثبت این دو تیمار بر جوانه‌زنی و رشد گیاه، و استقرار و مقاومت بهتر و بیشتر گیاهان تیمار شده در مزرعه، عملکرد و اجزای عملکرد تحت تاثیر تیمارها افزایش یافت. با افزایش بیوماس کل، تعداد چتر در هر بوته نیز افزایش یافت (شکل3).

      تجزیه واریانس نشان داد که در زنیان بین تیمارها از لحاظ تعداد چترک در چتر اختلاف معنی‌دار وجود دارد.گیاه زنیان تحت ‌تاثیر تیمارهای مختلف امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، تعداد چترک بیشتری داشت. بیشترین میانگین تعداد چترک مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (96چترک) و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (85چترک) و  کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (54چترک)و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (53چترک) ارزیابی شد. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر تعداد چترک در چتر تاثیر معنی‌داری نشان ‌داد. بیشترین میانگین اثزات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (116چترک) و کمترین میانگین مربوط به تیمارشاهد (40چترک) بود. این جزء از عملکرد نیز مانند سایر اجزا تحت تاثیر تیمارهای اعمال شده افزایش یافت (شکل4).

     بررسی‌ها نشان داد که در زنیان بین تیمارها از لحاظ تعداد دانه در چترک اختلاف معنی‌دار وجود دارد.گیاه زنیان تحت‌ تاثیر تیمارهای مختلف امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، تعداد دانه بیشتری داشت. بیشترین میانگین تعداد دانه مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (27دانه) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (20دانه) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 15 دقیقه (25دانه) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (20دانه) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر تعداد دانه در چترک تاثیر معنی‌داری نشان می‌داد. بیشترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (30دانه) و کمترین میانگین مربوط به تیمارشاهد (16دانه) بود. این جز از عملکرد نیز مانند سایر اجزا تحت تاثیر تیمارهای اعمال شده افزایش یافت (شکل5).

      امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی، بر وزن هزار دانه زنیان در سطح احتمال 1 درصد، تاثیر معنی‌داری از نظر آماری گذاشتند. بیشترین میانگین وزن هزار دانه مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه ( 7/2 گرم) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (0/2گرم) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 15 دقیقه (5/2گرم) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (0/2گرم) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل این دو تیمار بر وزن هزار دانه، در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار شد. بالاترین میانگین مربوط به تیمار شاهد (095/1 گرم) و پایین‌ترین میانگین مربوط به تیمار امواج فراصوتی 2 دقیقه و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (168/0 گرم) ‌بود (شکل6).

بررسی تاثیر امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر عملکرد

      برای تعیین عملکرد بیولوژیکی ابتدا بوته‏هایی که عملکرد دانه آن‏ها تعیین شده بود، توزین گردید و سپس به آزمایشگاه منتقل و در آون با حرارت 70 درجه سانتی‏گراد خشک گردید و بعد وزن خشک کل بوته‏ها بر حسب گرم در مترمربع محاسبه و از مجموع آن با عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی حاصل شد. برای تعیین عملکرد نهایی دانه در هر کرت پس از حذف اثرات حاشیه در مساحتی معادل یک متر مربع و به منظور جلوگیری از ریزش دانه، دانه‏های رسیده را برداشت و در پایان پس از بوجاری آن‏ها عملکرد دانه در واحد سطح تعیین گردید (تعداد و وزن دانه). شاخص برداشت از تقسیم عملکرد دانه در واحد سطح بر ماده خشک کل در واحد سطح بدشت آمد.

     تجزیه واریانس  نشان داد که در زنیان بین تیمارهای مختلف، عملکردهای مختلفی دیده شد. گیاه زنیان تحت‌ تاثیر تیمارهای مختلف امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، عملکرد اقتصادی بیشتری داشت. بیشترین میانگین عملکرد اقتصادی (عملکرد میوه) مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (12/626 کیلوگرم در هکتار) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (024/224 کیلوگرم در هکتار) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 15 دقیقه (169/605 کیلوگرم در هکتار) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (971/187 کیلوگرم در هکتار) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر عملکرد اقتصادی تاثیر معنی‌داری نشان ‌داد. بیشترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (227/612 کیلوگرم در هکتار) و کمترین میانگین مربوط به تیمار امواج فراصوتی 2 دقیقه و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (048/157 کیلوگرم در هکتار) بود (شکل 7).

      تجزیه واریانس نشان داد که در زنیان بین تیمارهای مختلف، عملکردهای مختلفی دیده شد. گیاه زنیان تحت‌ تاثیر تیمارهای مختلف امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، عملکرد بیولوژیکی بیشتری داشت. بیشترین میانگین عملکرد بیولوژیکی مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (498/1365کیلوگرم در هکتار) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (822/466کیلوگرم در هکتار) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 30 دقیقه (082/1173کیلوگرم در هکتار) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (406/541کیلوگرم در هکتار) کمترین میانگین را داشتند. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر عملکرد بیولوژیکی تاثیر معنی‌داری نشان ‌داد. بیشترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (178/1554 کیلوگرم در هکتار) و کمترین میانگین مربوط به تیمار امواج فراصوتی 2 دقیقه و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (473/542 کیلوگرم در هکتار) بود (شکل8).

     با توجه به متفاوت بودن عملکردها در تیمارهای مختلف، تجزیه واریانس  نشان داد که در زنیان، شاخص برداشت‌های مختلفی دیده شد. بین شاخص برداشت در گیاه زنیان تحت‌ تاثیر تیمارهای مختلف میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، اختلاف آماری معنی‌داری وجود داشت. میدان مغناطیسی 15 دقیقه (93/52%) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (71/29%) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر شاخص برداشت تاثیر معنی‌داری نشان می‌داد. بیشترین میانگین در اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 15دقیقه (68/43%) و کمترین میانگین مربوط به تیمار امواج فراصوتی 2 دقیقه و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (28/24%) بود (شکل 9).

 بحث

    گیاهان دارای سلول‏های حاوی عنصر آهن هستند که مشخصا در رشد گیاه تاثیر فراوانی دارند. آخرین مدار مغناطیسی اتم آهن که با میدان مغناطیسی اعمال شده از خارج از سیستم درگیر می‏شود، یک نوسان در سیستم ایجاد می‏کند. در نتیجه در سلول‏های حاوی عنصر آهن نیرویی ایجاد می‏شود. این نوسان ایجاد شده انرژی خود را به کار گرفته و سپس بعد از مدتی در مسیر میدان مغناطیسی قرار می‏گیرد. علت تفاوت در عکس‏العمل به میدان مغناطیسی در گیاهان نه تنها به دلیل تفاوت در شدت میدان مغناطیسی می‏باشد بلکه به مرحله فیزیولوژیکی رشد که گیاه مورد آزمایش در آن قرار دارد نیز بستگی دارد. نتیجه گرفته می‌شود که میدان مغناطیسی می‏تواند از طریق افزایش عناصری مثل mg , ca باعث افزایش رشد شود. افزایش میزان یون‏ها می‏تواند باعث افزایش ارزش غذایی گیاهان شود. میدان مغناطیسی بر انتشار ذرات بیولوژیکی در حلال از طریق نیروی لورنتس و ماکسول تاثیر می‏گذارد. نیروی لورنتس بر انتشار و باردار شدن ذراتی مثل پروتئین‏های پلاسما تاثیر می‏گذارد. جهت‏گیری ذرات فرو مغناطیسی و نوسانات رادیکال‏های جفت شده، به عنوان مکانیسم تاثیرگذاری میدان مغناطیسی در نظر گرفته می‌شوند. تحت تاثیر امواج فراصوتی به دلیل تولید حرارت تغییرات بیوشیمیایی زیادی در بافت‏ها ایجاد می‏شود از جمله بالا رفتن سرعت واکنش‏های شیمیایی، افزایش سرعت انتشار مواد، شکسته شدن مواد مثل آنزیم‏ها و  از بین رفتن میکروارگانیسم‏ها. نتیجه این امر افزایش ارتفاع گیاهان می‌باشد. یافته‌های این پژوهش با یافته‌های لی و همکاران (2005)، مجد و همکاران (2009)، کانتور و همکاران (2002)، جیاوالی (2008) مطابقت و با نتایج کورداس و همکاران (2002) مغایرت دارد. تیمار با میدان مغناطیسی رشد و نمو گیاه را از طریق رادیکال‏های آزاد دخیل در واکنش‏های شیمیایی و افزایش فعالیت پروتئین‏ها و آنزیم‌ها، افزایش می‏دهد. افزایش تعداد برگ در هر بوته، با افزایش رشد و نمو سریع سلول‌ها توجیه می‌شود. پژوهش‌ها نشان داده است که میدان مغناطیسی باعث افزایش یون‏ها می‏شود که در نتیجه ارزش تغذیه‏ای و رشد گیاه افزوده می‌شود و از این پدیده می‌توان به عنوان جایگزینی برای تیمارهای شیمیایی استفاده کرد. بدلیل تاثیر مثبت امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی  بر سایر اجزای عملکرد ( تعداد چتر در بوته، تعداد چترک در چتر و تعداد دانه در چترک ) و با توجه به رابطه عکس سایر اجزای عملکرد با وزن هزار دانه، تاثیر این دو تیمار بر وزن هزار دانه کاهشی بوده است. این نتایج با یافته‌های جیاوالی (2008)، فاکنابی و همکاران (2009)، ریبینسکی و همکاران (2003)، پودلسنی (2004) مطابقت دارد.

       به طور کلی  نتایج این پژوهش حاکی از این است که این دو تیمار اعمال شده باعث افزایش عملکرد گیاه شدند. افزایش عملکرد ناشی از افزایش تعداد چتر در بوته، چترک و دانه ارزیابی شد.  همچنین افزایش عملکرد احتمالا بدلیل کاهش مرگ گیاهچه‌ها و استقرار بهتر آن‌ها در مزرعه می‌باشد زیرا یکی از اثرات مفید استفاده از این دو تیمار، افزایش مقاومت گیاهان به بیماری‌ها و آفات و ویگور بهتر است. اقزایش عملکرد بیولوژیکی با توجه به افزایش رشد رویشی گیاه (افزایش ارتفاع و تعداد برگ) و اجزای عملکرد اقتصادی قابل توجیه می‌باشد. با افزایش فالیت آنزیم‌ها و افزایش سنتز پروتیین در سلول‌های گیاهی بیوماس کل در گیاه به سرعت و به شدت افزایش می‌یابد که نتیجه آن افزایش عملکرد بیولوژیکی می‌باشد. شاخص برداشت از تقسیم عملکرد اقتصادی بر عملکرد بیولوژیکی بدست می‌آید، بنابراین با افزایش عملکرد اقتصادی، شاخص برداشت نیز افزایش می‌یابد. این نتایج با نتایج فاکنابی (2009)، ریبینسکی و همکاران (2003)، پودلسنی (2004) مطابقت دارد.

تشکر و قدردانی

     از کلیه اعضای گروه زراعت دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین و گروه فیزیک دانشکده علوم که در انجام این پژوهش  نهایت همکاری را داشتند و همچنین از اساتید عزیزم آقایان دکتر اسفندیار فاتح و دکتر موسوی، کمال سپاس را دارم.

 

 

 

-جدول 1- میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه در گیاه زنیان

(gr)وزن هزاردانه

تعداد دانه در چترک

تعداد چترک

تعداد چتر

تعداد برگ

)cm)ارتفاع

درجه آزادی

منابع تغییر

007/0ns

**306/36

**688/136

**278/4

**576/4

870/78**

3

بلوک

0/421**

**813/186

**583/7016

**000/73

**938/111

352/1996**

2

Aفاکتور

0/363**

**417/67

**410/2740

**833/37

**076/22

164/277**

3

Bفاکتور

0/432**

**813/22

**972/413

**000/4

**493/10

833/129**

6

اثر متقابل A×B

0/009

806/1

369/24

566/0

546/0

552/1

33

خطا

14/25

75/5

60/6

12/9

17/9

70/2

 

(%)cv

**= معنی‌دار در سطح احتمال 1%، *= معنی‌دار  در سطح احتمال 5% و ns عدم اختلاف معنی‌دار

 

 

 

 

 

 

 

-جدول 2- میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس  صفات مورد مطالعه در گیاه زنیان

شاخص برداشت

(kg/hec)عملکرد بیولوژیکی

(kg/hec) عملکرد اقتصادی

درجه آزادی

منابع تغییر

302/446**

128961/288*

99511/252**

3

بلوک

16/872ns

3315606/689**

652307/386**

2

Aفاکتور

1195/495**

1140016/384**

474440/302**

3

Bفاکتور

630/432**

518830/384**

218667/422**

6

اثر متقابل A×B

49/285

33198/611

17616/360

33

خطا

15/95

20/85

32/04

 

(%)cv

**= معنی‌دار در سطح احتمال 1%، *= معنی‌دار  در سطح احتمال 5% و ns عدم اختلاف معنی‌دار

 

 

 

 

-جدول 3خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک محل آزمایش

عمق نمونه‏برداری

(سانتی‏متر)

هدایت الکتریکی بر حسب میلی موس بر سانتی‏متر

اسیدیته کل اشباعe Ph

عناصر قابل جذب

بافت خاک

کربن آلی

(درصد)

ازت کل

(%)

فسفر

p.p.m

 

 

30-0

64/2

50/7

07/0

3/4

لوم رسی

59/0
               

 

 

 

 

a
 

 

-شکل 1  اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برارتفاع گیاه

 

 

 

 

ef
 

 

e
 

 

-شکل2 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برتعداد برگ گیاه

 

 

 

 

 

ef
 

 

ab
 

 

de
 

 

g
 

 

ef
 

 

f
 

 

g
 

 

-شکل 3  اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برتعداد چتر در بوته

 

 

 

 

 

b
 

 

b
 

 

c
 

 

d
 

 

de
 

 

-شکل 4  اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برتعداد چترک در هر چتر

 

 

 

 

b
 

 

-شکل 5  اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برتعداد دانه در چترک

 

 

 

 

ef
 

 

d
 

 

c
 

 

f
 

 

f
 

 

de
 

 

-شکل 6  اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر وزن هزار دانه

 

 

 

 

 

-شکل 7 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر عملکرد اقتصادی

 

 

 

 

 

-شکل 8 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر عملکرد بیولوژیکی

 

 

 

 

ab
 

 

a
 

 

ab
 

 

b
 

 

-شکل 9 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر شاخص برداشت


[1] Thymol

[2] β-pinene

[3] γ- terpinene

[4] Sabinene

[5] Anti-septic

[6]Spasm

[7] Tesla

[8] Gausse

[9] Ascorbate peroxidase

[10] Superoxide dismutase

[11] Spectrophotometer

[12] Oxidative stress

[13]Alpha-amylase

References

  1. امیدبیگی، ر. 1386. تولید و فراوری گیاهان دارویی. جلد سوم. انتشارات نشر. ص 68-60.
  2. حجازیان، ح.، دشتی، م.ح.، و سلامی، ا. 1386. اثر ضددردی عصاره الکلی گیاه زنیان(carum copticum) بردرد مزمن موش سوری. فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. جلد 23، صفحه476-468.
  3. خوش‌نظر مظفر، م. قناتی، ف. زارع مایوان، ح. عبدالمالکی، پ. 1385. تاثیر میدان مغناطیسی بر متابولیسم برخی از ترکیبات فنلی در گیاه کلم قرمز. مجله زراعت و باغبانی، شماره 70، صص: 63-69.
  4.  رجببیگی، ا.، قناتی، ف.، سفیدکن، ف.، عبدالمالکی، پ. 1385. بررسی تغییرات اسانس گیاه ریحان تحتتاثیر میدان‌الکترومغناطیسی . فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. جلد 22، صفحه350-341.
  5. زرین زاده، ج.، میرزا، م. و آلیاری، ه. 1386. اثرات تاریخ کاشت ورژیم‌های آبیاری برروی کمیت و کیفیت اسانس درگیاه زیره‌سبز. فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطرایران. جلد 23، صفحه 140-134.
  6. غیبی، ن.، جعفری، ح.، میری، ر.، عباسی، ا.، خلیلی نجف آبادی، م.، جهانی، ح. و یادگاری، س. 1385. اثرات تزریق گیاه زنیان درهسته مشبک پاراژیگانتوسولاریس(PGi) بر علایم کیفی سندرم ترک درموش صحرایی نر. فصلنامه گیاهان دارویی. شماره 23.
  7. فاریابی، ا.، زارعمنش، ح.، کشوری، م.، ابدالی، ن. 1387. بررسی تاثیر امواجفراصوت بر فرآیندهای فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی تنژیدن بذور فلفلدلمه و تربچه. خلاصه مقالات اولین همایش ملی علوم و تکنولوژی بذر ایران. صفحه221.
  8. فنایی، ح.، اکبری مقدم، ح.، کیخا، غ.، غفاری، م. و عالی، ا. 1385. ارزیابی سازگاری زراعی ومواد موثر گیاهان دارویی زیره‌سبز، سیاهدانه ورازیانه در شرایط منطقه سیستان. فصلنامه علمی- پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. جلد 22. صفحه 41-34.
  9. قرینه، م.ح.، بخشنده، ع.، قاسمی گلعذانی، ک. 1383. اثر قوه زیست و قدرت بذر ارقام گندم بر استقرار گیاه و عملکرد دانه در شرایط مزرعه. مجله نهال و بذر. جلد 2، شماره 3، صص:400 -383.
  10. کافی، م.، راشدمحصل، م.ح.، کوچکی، ع.ر. و ملافیلابی، ع. 1381. زیرهسبز فناوریتولید و فرآوری. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد. 195 صفحه.
  11. نظریان قهفرخی، م.، ستاری، م.، یادگاری، م.، گودرزی، غ. و سحرخیز، م. آثار ضد قارچی اسانس وعصاره الکلی‌زنیان علیه ایزوله‌های بالینی مقاوم وحساس به فلوکونازول کاندیدا آلبینکس درشرایط آزمایشگاهی. مجله علوم پزشکی مدرس. شماره1و2. صفحه 97-91.

 

  1. Aladjadjiyan, A. 2007.The use of physical methods for plant growing stimulation in Bulgaria. Journal of Central  European  Agricultur. Vol: 8, pp: 369-380.
  2. Aladjadjiyan, A., Kakanakova A. 2008. Physical methods in agro-food chain.journal of centeral European agriculture. Vol: 9, pp: 789-794.
  3. Esitken, A., Turan, M., 2004 . Alternating Magnetic Field Effects on Yield and Plant Nutrient Element Composition of Strawberry (Fragaria ananassa cv. Camarosa)”, Soil and plant science. Vol: 54, pp:135-139.
  4. Faqenabi, F., Tajbakhsh, M., Bernoosi, I., Saber-Rezaii, M., Taheri, F., Parvizi, S., Izadkhan, M., Hasanzadeh, A. and Sedqi, H. 2009. The effect of magnetic field on growth, development of safflower and its comparison with others treatment. Journal of biological science, vol: 4, pp: 174-178.
  5. Gyawali, SH. Design and construction of Helmholtz coil for biomagnetic studies on soybean.A thesis for the degree master of science.University of Missouri- Columbia.
  6. kordas. L., 2002. The Effect of Magnetic Field on Growth, Development and the Yield of Spring Wheat. Polish Journal of Environmental Studies. Vol:11, pp: 527-530.
  7. Lee, D. Application of combined non-thermal treatments for the processing of liquid whole egg. A thesis for degree of doctor university of berlin.
  8. Li, H. and Ramaswamy, H. 2005. Osmotic dehydration. Stewart postharvest review.p:22.
  9. Majd, A. and Shabrangi, A. 2009. Effect of seed pretreatment by magnetic field on seed germination and ontogeny of agricultural plants. Progress in electromagnetic symposium, China.
  10.  Marinkovic, B., Grujic, M., Marinkovic, D., Crnobarac,J., Marinkovic, J., Jacimovic, G. and  Mircov, V. 2008. Use of biophysical methods to improve yields and quality of agricultural productions. Jonal of Agricultural science. Vol:53, pp: 3-15.
  11. Podlesny J., Pietruszewski, S. and Podlesna A. 2003. Efficiency of the magnetic treatment of broad bean seeds cultivated under experimental plot conditions. Int. Agrophysics, vol:18, pp:65-71.
  12. Racuciu  M, Creanga, D.E., and Horga  I. 2008. plant growth under static magnetic field influence. Rom. Journ. Phys. Vol:53, pp: 353–359.
  13. Racuciu. M., Creanga  D.E., and  Calugaru Gh. 2008. The  influence  of  extremley low frequency  magnetic field on tree  seedlings. Rom. Journ. Phys., vol:53, pp: 361–367.
  14. Rochalska, M. 2008. The influence of low frequency magnetic field upon cultivable plant physiology. NUKLEONIKA, vol:53:,pp: 17-20.
  15. Rybinski, W., Pietruszewski, S. and Kornarzynski, K. 2003. Influence of magnetic field with chemomutagen and gamma rays on the variability of yielding parameters in barley (Hordeum vulgare L.). Int. Agrophysics, vol:17:,pp: 85–91.
  16. Shabrangi, A., Majd, A. 2009. Efiect of  magnetic fields on growth and antioxidant systems in agricultural plants. PIERS Proceedings, Beijing, China, March 23-27.
  17. Yaldagard, M., Mortazavi,S.A. and Tabatabaie, F. 2008. Influence of ultrasonic stimulation on the germinationof barley seed and its alpha-amylase activity. African Journal of Biotechnology, Vol: 7, pp: 2465-2471.

 

 

 

Effects of ultrasound waves and magnetic field on growth and yield of Curum copticum in field conditions

   Seed priming is a very simple method that ends in better germination and establishment of seedling. One of the priming methods, is biophysical methods. Treating seeds by ultrasound waves and magnetic field are among the biophysical methods. With proven the medicinal effects of  ajowan (Curum copticum), production and processing of the plant species in the world has a special importance. In order to study the effects of ultrasound waves and magnetic field on growth and yield of ajowan in the field conditions, increasing the percentage and speed of seed germination, increasing resistance of seedlings, and increasing resistance to environmental stresses such as drought, cold, heat, and increasing  resistance to diseases and pests, the research was carried out at the University of Agriculture and Natural Resources of Ramin during 1388-89 . Seeds were two times  treated with Ultrasound 22 KHz frequency, 2 and 5 min (U2, U3) and treatment related to the 5000 gauss magnetic field intensity in three different times, 15, 30, 45 (M2,M3&M4) at a temperature of 30°c was applied. Control treatment was also considered. Factorial experiment in Randomized complete blocks design with four replications was carried out. The results showed that, with treatments applied magnetic field and ultrasonic wave, vigure and germination of ajowan seeds improved. It seems that the magnetic field treatment at the time of 30 minutes, and in some cases 45 minutes with ultrasound waves treatment of 5 minutes had the greatest impact on the plants. Despite the high sensitivity of both plant diseases and pests, no trace of disease and pest found in field.

Keywords: Ajowan, Germination, Magnetic field,  Ultrasound,  Yield

Files

Share

How to cite

Statistics