امکان سنجی بهبود عملکرد گندم با اصلاح روش ها و مقادیر مختلف کاربرد کودهای نیتروژن و فسفر

مقدمه

حدود 60 درصد سطح مزارع جهان را غلات تشکیل می‌دهند که از این مقدار 33 درصد آن به کشت گندم اختصاص دارد (3). گندم از حدود 8000 سال پیش به عنوان اصلی ترین منبع تامین غذا برای انسان بوده و در حال حاضر نیز به عنوان مهمترین منبع غذایی اغلب نقاط دنیا است که به عنوان ماده زندگی نیز شناخته می شود (3 و 13). با توجه به روند رو به افزایش جمعیت جهانی، نیاز به افزایش تولید محصولات کشاورزی بویژه گندم برای تامین غذای جهانی افزایش یافته است (8). در این ارتباط در دهه های اخیر کاربرد کود از مهمترین عوامل موثر در تولید محصولات کشاورزی بویژه گندم است (19). از آنجا که عناصر غذایی از جمله فسفر و نیتروژن از مهمترین و پر کاربردترین نهاده هایی هستند که کشاورزان به منظور افزایش عملکرد، آنها را در مزرعه بکار می برند (9 و 12). از اینرو به نظر می رسد مدیریت کاربرد آنها نقش مهمی در افزایش تولید گیاهان زراعی داشته باشد (9). نظر به اهمیت این نهاده ها در تولید گیاهان زراعی، مطالعات مختلفی از دیدگاههای متنوع از جمله تاثیر مقدار کاربرد (3، 5، 6 و 15)، زمان کاربرد(10)، روش کاربرد (1، 7، 9 و 10) و نوع منبع (11 و 20) آنها بر بهبود تولید و عملکرد گیاهان زراعی مختلف انجام شده است و نتایج آنها، نشان از تاثیر مثبت روش های مدیریت تغذیه و کوددهی در افزایش تولید گیاهان زراعی دارند. این روش ها می توانند به عنوان راهکارهایی مفید در جهت افزایش تولید گیاهان زراعی باشند و در این ارتباط مطالعات انجام شده نشان می دهند که روش و مقدار کاربرد کود نیتروژن و فسفر می تواند نقش مهمی در بهبود تولید گیاهان زراعی داشته باشد.

بطورکلی اعتقاد بر این است که کاربرد نواری و کاشت نیتروژن و بویژه فسفر که از تحرک کمتری در خاک برخوردار می باشد نسبت به روش پراکنش سراسری آن ها در بهبود تولید گیاهان زراعی مفید تر است (1، 9 و 10). جایگذاری و زمان بندی کاربرد کودها می تواند در بهبود عملکرد، کارایی مصرف عناصر غذایی و به تبع آن افزایش درآمد خالص تولیدکنندگان موثر باشد (7). بر اساس گزارش های موجود قرار دادن کود در مجاورت ریشه گیاه زراعی برای بهینه سازی عملکرد گیاه زراعی ضروری به نظر می رسد (7). مطالعات انجام شده در این ارتباط نشان داده است که گندم به کاربرد نواری کود نیتروژن در مقایسه با کاربرد سراسری آن عکس العمل بهتری نشان می دهد. بطوری که عملکرد گندم و کارایی مصرف نیتروژن را در آن بطور معنی داری افزایش می دهد (1، 18 و 23). در مطالعه ای که به منظور بررسی اثرات روش کاربرد، مقدار و زمان کاربرد نیتروژن بر عملکرد گندم انجام شده، مشخص شده است که روش کاربرد نیتروژن نسبت به سایر عوامل تاثیر بیشتری را در افزایش تولید گندم دارد. بطوریکه عملکرد گندم در کاربرد نواری نیتروژن نسبت به کاربرد سراسری آن 23 درصد بهبود یافته است (10). موسوی و همکاران (1390) در آزمایشی که به منظور ارزیابی اثرات روش های مختلف عرضه کود نیتروژن بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم در شرایط آبی انجام دادند، گزارش داده اند که بیشترین تولید زیست توده گندم، به میزان 19090 کیلوگرم در هکتار، در تیمار پخش سراسری کود نیتروژن تحقق یافت که نسبت به تیمار کاربرد نواری کود پایه نیتروژن تفاوت معنی داری نداشت (7). حال اینکه در مطالعه انجام شده توسط  ایزدی و همکاران(1391) گزراش شده است که کاربرد کود نیتروژن بصورت نواری منجر به بهبود 15 درصدی عملکرد دانه گندم شد. گولیک و همکاران (2005) مشاهده کرده اند که با افزایش مقدار کاربرد نیتروژن از 220 به 300 کیلوگرم در هکتار عملکرد دانه و ماده خشک گندم بترتیب 17 و 26 درصد افزایش یافت  (16). در آزمایشی که به منظور بررسی اثر مقدار و نوع کود نیتروژن بر رشد گندم انجام شده، مشاهده شده است که با افزایش مصرف کود نیتروژن از 30 به 90 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار، عملکرد دانه گندم در حدود 890 کیلوگرم در هکتار افزایش می یابد (22). لک و مدحج (1390) نیز در مطالعه ای که به منظور بررسی اثر سطوح کود نیتروژن بر عملکرد دانه و صفات وابسته به رشد دانة ژنوتیپ های گندم در شرایط تنش گرمای پس از گرده افشانی انجام داده اند، گزارش داده اند که کاهش مقدار کاربرد کود نیتروژن باعث کاهش معنی دار (p<0.01) عملکرد دانه شد. بر اساس گزارش نامبردگان، عملکرد دانه گندم  در کاربرد 50 و 100 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار به ترتیب 27 و 13 درصد نسبت به تیمار کاربرد 150 کیلوگرم نیتروژن (باعملکرد 4950 کیلوگرم در هکتار) کاهش یافت (4). در ارتباط با فسفر نیز مطالعات متعدد نشان از تاثیر مقدار و روش کاربرد آن بر عملکرد گندم دارند. گزارش شده است که عملکرد دانه، زیست توده و تعداد پنجه گندم در روش کاربرد نواری کود فسفر بطور معنی داری بیشتر از روش کاربرد سراسری آن بوده است (25). جونز و همکاران (2003) در بررسی اثرات مقدار و روش کاربرد کود فسفر بر عملکرد گندم مشاهده کرده اند که عملکرد دانه گندم در روش کاربرد نواری کود فسفر به طور معنی داری (535 کیلوگرم در هکتار) بیشتر از روش کاربرد سراسری آن(420 کیلوگرم در هکتار) می باشد (24). در سایر مطالعات انجام شده در این ارتباط، مشاهده شده است که افزایش مقدار کاربرد فسفر نیز اثرات مطلوبی بر زیست توده و عملکرد دانه گندم داشته است (17). در آزمایشی افزایش مصرف کود فسفر از صفر تا 34 کیلوگرم در هکتار عملکرد دانه گندم را 53 درصد افزایش داد (14). همچنین گزارش کرده اند که با افزایش سطح فسفر از صفر تا 100 درصد مقدار مورد نیاز فسفر بر اساس نتایج آزمون خاک، عملکرد دانه، وزن هزار دانه و زیست توده گندم بطور معنی داری(p<0.05) افزایش یافت (2).

کاربرد نواری یا کاشت کود در زیر لایه کاشت بذر به همراه دستکاری در مقدار کاربرد آن از مهمترین روش های مدیریت تغذیه گیاهان زراعی است (1، 6، 7) که به دلیل افزایش دسترسی گیاه زراعی به  عناصر غذایی مورد نیاز در بهبود و افزایش عملکرد گندم مفید است و از آنجایی که مطالعاتی در ارتباط با تاثیر توام مقدار و روش کوددهی در مورد نیتروژن و فسفر در کشور کمتر انجام شده است این بررسی به منظور ارزیابی تاثیر روش و مقدار کاربرد کود های نیتروژن و فسفر بر عملکرد گندم اجرا شد.

مواد و روش‌ها                            

این بررسی در سال زارعی 89-1388، در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد (با طول جغرافیایی 59 درجه و 23 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 36 درجه و 15 دقیقه شمالی و ارتفاع 985 متر از سطح دریا) اجرا شد. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح آماری بلوک‌های کامل تصادفی و در سه تکرار انجام شد. تیمارهای مورد استفاده در این آزمایش، کاربرد کود نیتروژن در سه سطح (100، 200 و 300 کیلوگرم کود اوره در هکتار)، کاربرد کود فسفر در دو سطح (100 و 200 کیلوگرم سوپر فسفات تریبل در هکتار) و روش کاربرد کود در دو سطح (کاربرد نواری کود به صورت قرار دادن کود به فاصله پنج سانتی‌متر و در عمق 10 سانتی متری زیر بذر و کاربرد سراسری به صورت اختلاط سطحی آن با خاک) بودند. برای آماده سازی بستر کاشت پس از شخم، زمین مورد آزمایش دیسک زده شد و عملیات تسطیح زمین توسط لولر انجام گرفت. پشته‌هایی به فواصل 50 سانتیمتر ایجاد و روی هر پشته دو ردیف گندم به فاصله 25 سانتیمتر کشت شد. برای کاربرد سراسری کود، قبل از تهیه پشته‌ها نیمی از کود نیتروژن و کل کود فسفره، روی کرت‌های مورد نظر پاشیده و توسط شن کش با خاک سطحی مخلوط شدند. پس از تهیه پشته‌ها و قبل از کاشت گندم، در روش کاربرد نواری کود در کرت‌های مورد نظر، تمام کود فسفر و نیمی از کود نیتروژن در عمق 10 سانتی متری و به فاصله پنج سانتیمتری از طرفین محل کاشت بذر، قرار داده شد و روی آن با مقداری خاک پوشیده شد و نصف دیگر کود در مرحله ساقه‌دهی گندم و به صورت نواری و به فاصله پنج سانتی متر از گیاه و در عمق 10 سانتی متری خاک بکار برده شد. تیمار کاربرد سراسری کود نیتروژن نیز در همین مرحله در کرت‌های مورد نظر به صورت پاشش یکنواخت کود نیتروژن با دست بکار برده شد. رقم مورد بررسی گندم، رقم دیررس گاسکوژن بود، که قبل از کاشت، بذور آن توسط قارچ‌کش بنومیل به نسبت دو در هزار ضد عفونی شد و سپس کاشت آن در کرتهایی به طول 5/3 و عرض 5/2 متر با دست و بصورت خشکه‌کاری با مقدار 200 کیلوگرم بذر در هکتار در 29 آبان ماه انجام گرفت. آبیاری به شیوه سنتی (نشتی) بود که به منظور اطمینان از سبز شدن بذور گندم، اولین آبیاری دو روز بعد از کاشت گندم انجام شد.

به منظور جلوگیری از اختلاط اثرات تیمارها با هم، فاصله بین هر کرت آزمایش، 50 سانتی متر و بین هر دو بلوک دو متر در نظر گرفته شد. در پایان فصل رشد، به منظور تعیین زیست توده گندم عملکرد و اجزای عملکرد گندم در مرحله رسیدن فیزیولوژیک گندم (217 روز پس از کاشت) با حذف اثر حاشیه‌ای با حذف اثر حاشیه ای از 4 ردیف وسط و از سطحی به مساحت 2 متر مربع بوته های گندم برداشت و پس از شمارش تعداد بوته های گندم و تعداد پنجه در بوته آنها، به مدت ده روز در هوای آزاد خشکانده و پس از تعیین زیست توده آنها، عملکرد دانه و شاخص برداشت آن ها اندازه گیری شد. پس از ثبت داده‌های آزمایش برای تجزیه آماری از نرم افزار SAS ورژن 1/9 و MSTAT-C استفاده شد و مقایسه میانگین‌ها در سطح احتمال پنج درصد و بر اساس آزمون چنددامنه‌ای دانکن انجام شدند.

نتایج و بحث

با توجه به نتایج آزمایش، روش کاربرد کودهای نیتروژن و فسفر باعث افزایش معنی دار زیست توده، عملکرد دانه، تعداد پنجه و شاخص برداشت گندم شد (جدول‌1).  بر این اساس، زیست توده تولید شده گندم از 99/1 کیلوگرم در متر مربع در روش کاربرد سراسری  کود به 17/2 کیلوگرم در متر مربع در روش کاربرد نواری کود افزایش یافت. همچنین عملکرد دانه گندم در روش کاربرد نواری کود (72/0 کیلوگرم در متر مربع) نسبت به روش کاربرد سراسری (61/0 کیلوگرم در متر مربع) 15 درصد افزایش یافت و شاخص برداشت گندم در روش کاربرد نواری 32/0 بود که نسبت به روش کاربرد سراسری (29/0) 10 درصد افزایش داشت (جدول‌2). از سوی دیگر تعداد پنجه گندم نیز در روش کاربرد نواری نسبت به روش کاربرد سراسری 22 درصد افزایش داشت (شکل1).

جداول 1-2--------------------

در مطالعات انجام شده در این ارتباط توسط سایر محققین نیز به اهمیت روش کاربرد کودهای نیتروژن و فسفر در افزایش تولید محصول گیاهان زراعی مختلف اشاره شده است (1، 7، 11، 18 و 23). در بررسی اثرات جای گذاری کود و شخم بر جذب نیتروژن توسط گندم مشاهده شد که کاربرد نواری کود نیترات آمونیوم در مقایسه با کاربرد سراسری آن موجب افزایش کارایی مصرف این کود در گندم می شود (23). ایزدی و همکاران (1391) نیز در بررسی تاثیر روش کاربرد کود های نیتروژن و فسفر بر  بهبود توان رقابتی گندم با علف های هرز ضمن اشاره به نقش تعیین کننده کاربرد نواری کودهای مذکور در بهبود عملکرد گندم، کاربرد کودهای فسفر و نیتروژن را بصورت نواری یک روش مفید و سودمند در مدیریت علف های هرز گندم اشاره کرده اند.

شکل 1

براساس نتایج این آزمایش علاوه بر روش کاربرد، مقدار کاربرد کودهای نیتروژن و فسفر نیز تاثیر معنی داری (p≤0.01)  بر عملکرد دانه، زیست توده، تعداد پنجه و شاخص برداشت گندم داشتند(جدول‌1)، بطوریکه عملکرد دانه و زیست توده گندم برای کود فسفر، در مقدار کاربرد 200 کیلوگرم در هکتار به ترتیب 7/0 و 14/2 کیلوگرم در متر مربع بود که نسبت به مقدار کاربرد 100 کیلوگرم آن در هکتار (63/0 و 02/2 کیلوگرم در متر مربع) به ترتیب 10 و شش درصد افزایش داشت. همچنین در کود نیتروژن عملکرد دانه و زیست توده گندم در مقدار کاربرد  300 کیلوگرم در هکتار بترتیب 86/0 و 39/2 کیلوگرم در متر مربع بود که نسبت به مقدار کاربرد  100 کیلوگرم در هکتار (4/0 و 72/1 کیلوگرم در متر مربع)  به ترتیب 54 و 28 درصد افزایش داشت (جدول‌2). از آنجایی که مصرف کود نیتروژن بر فعل و انفعالات بیوشیمیایی، فتوسنتز، افزایش طول دوره رویش و تجمع ماده خشک موثر است به نظر می رسد با افزایش امکان دسترسی گیاه زراعی به آن و جذب بیشتر آن می تواند نقش موثری در بهبود عملکرد گیاه داشته باشد(21 و 22) که در تطابق نتیجه این آزمایش نیز می باشد. از سوی دیگر، بیشترین شاخص برداشت گندم در کاربرد کود فسفر، در مقدار کاربرد  200 کیلوگرم در هکتار (32/0)مشاهده شد که نسبت به مقدار کاربرد 100 کیلوگرم در هکتار (3/0) شش درصد افزایش داشت و در کود نیتروژن بیشترین شاخص برداشت در مقدار کاربرد  300 کیلوگرم در هکتار (36/0) بدست آمد(جدول‌2). همینطور تعداد پنجه گندم برای کود فسفر، در مقدار کاربرد  200 کیلوگرم در هکتار 05/3 پنجه در هر بوته بود که نسبت به مقدار کاربرد  100 کیلوگرم در هکتار (66/2) 13 درصد افزایش داشت (شکل2).

شکل 2--------------

همچنین در کاربرد کود نیتروژن بیشترین تعداد پنجه گندم در مقدار کاربرد  300 کیلوگرم آن در هکتار  حاصل شد که نسبت به مقدار کاربرد  100 کیلوگرم در هکتار آن حدود 25 درصد افزایش نشان داد (شکل3). نظر به اینکه تعداد پنجه در هر بوته از اجزای مهم عملکرد گندم محسوب می شود (4، 7، 13 و 25) به نظر می رسد افزایش آن توانسته است نقش مهمی در بهبود عملکرد دانه گندم داشته باشد.

شکل 3-----------------

نتایج بدست آمده در این آزمایش با یافته های سایر مطالعات در این ارتباط مطابقت دارد که نشان می دهد افزایش مقدار کاربرد کودهای فسفر و نیتروژن، در افزایش شاخص های رشدی گندم از جمله وزن خشک، ارتفاع، سطح برگ و سرعت رشد تاثیر مهمی دارند (2، 3، 4، 16 و 22).

در بررسی اثرات متقابل روش و مقدار کاربرد کود فسفر، مشاهده شد که تغییر در روش و مقدار کاربرد کود فسفر تاثیر معنی داری (p≤0.05) بر زیست توده و تعداد پنجه گندم نداشت (جدول1). اما منجر به اقزایش معنی دار عملکرد دانه (p≤0.05) و شاخص برداشت گندم (p≤0.01) شد (جدول‌1). براساس نتایج حاصل، بیشترین و کمترین عملکرد دانه و شاخص برداشت به ترتیب در کاربرد نواری به همراه مقدار کاربرد 200 کیلوگرم در هکتار کود فسفر و کاربرد سراسری به همراه مقدار کاربرد 100 کیلوگرم در هکتار کود فسفر مشاهده شد که بترتیب برای عملکرد دانه 76/0 و 58/0 کیلوگرم در متر مربع و برای شاخص برداشت 33/0 و 29/0 بود (شکل های 4 و 5).

شکل 4-5---------

بر اساس نتایج آزمایش تلفیق روش و مقدار کاربرد کود نیتروژن نیز تاثیر معنی داری بر عملکرد دانه، زیست توده، تعداد پنجه(p≤0.05) و شاخص برداشت گندم(p≤0.01) داشت(جدول‌1). بیشترین و کمترین عملکرد دانه، زیست توده، تعداد پنجه و شاخص برداشت گندم بترتیب در کاربرد نواری به همراه مقدار کاربرد 300 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن و کاربرد سراسری به همراه مقدار کاربرد 100 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن مشاهده شد که بترتیب برای عملکرد دانه 91/0 و 33/0 کیلوگرم در متر مربع و برای تعداد پنجه، 4 و 16/2 و برای شاخص برداشت 37/0 و 2/0 بود (جدول2 و شکل6).

شکل 6-------------------

نتایج نشان دادند که تلفیق مقدار کاربرد کود فسفر و نیتروژن نیز تاثیر معنی داری (p≤0.01) بر عملکرد دانه، زیست توده و شاخص برداشت گندم داشت ولی در  به صورت گفته شده در صفحه آخر اثر معنی داری بر تعداد پنجه گندم نداشت(جدول1). بر اساس نتایج حاصل بیشترین و کمترین عملکرد دانه و زیست توده گندم بترتیب در مقدار کاربرد 200 کیلوگرم در هکتار کود فسفر به همراه 300 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن و مقدار کاربرد 100 کیلوگرم در هکتار کود فسفر به همراه 100 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن بود که بترتیب برای عملکرد دانه 91/0 و 35/0 کیلوگرم در متر مربع و برای زیست توده 48/2 و 66/1 کیلوگرم در متر مربع مشاهده شد(جدول2)، همچنین بیشترین(37/0) و کمترین(21/0) شاخص برداشت گندم بترتیب در مقدار کاربرد 200 کیلوگرم در هکتار کود فسفر به همراه 300 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن و مقدار کاربرد 100 کیلوگرم در هکتار کود فسفر به همراه 100 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن مشاهده شد(جدول2).

اثرات متقابل سه گانه روش کاربرد کود × مقدار کاربرد کود فسفر× مقدار کاربرد کود نیتروژن اثر معنی داری (p≤0.01) بر عملکرد دانه و شاخص برداشت گندم و در سطح آماری پنج درصد اثر معنی داری (p≤0.05) بر زیست توده گندم داشتند(جدول1). بطوری‌که بیشترین و کمترین مقادیر عملکرد دانه، زیست توده و شاخص برداشت گندم به‌ترتیب از تیمار کاربرد نواری   200 کیلوگرم در هکتار کود فسفر و 300 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن و تیمار توزیع یکنواخت   100 کیلوگرم در هکتار کود فسفر و 100 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن مشاهده شد که برای عملکرد دانه بترتیب 96/0 و 31/0 کیلوگرم در متر مربع، برای زیست توده بترتیب 52/2 و 58/1 کیلوگرم در متر مربع و برای شاخص برداشت بترتیب 38/0 و 2/0 بود (جدول2).

بطور کلی نتایج این آزمایش نشان داد که اصلاح روش کاربرد نیتروژن و فسفر که از مهمترین و پرکاربردترین عناصر غذایی در کشاورزی هستند نقش مهمی در بهبود عملکرد گندم و افزایش کارایی مصرف آنها دارد. بطوریکه کاربرد نواری و کاشت کود در زیر لایه کاشت بذر به همراه دستکاری در مقدار کاربرد آنها می تواند در بهینه سازی مصرف این کودها درکشت گندم موثر باشد. با این وجود از آنجا که عملکرد محصولات زراعی متاثر از عوامل متعددی می باشد. پیشنهاد می شود در مطالعات آتی، این آزمایش در سال ها و مکان های مختلف در شرایط مختلف اقلیمی تکرار شود.