Authors
1 , M.Sc student of Islamic Azad University - Qaem Shahr , Iran
2 Scientific Staff of Islamic Azad University - Qaem Shahr , Iran
3 (Corresponding Author ), M.Sc student of Agricultural Machinery, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
Abstract
Keywords
مقدمه
برنج به‌عنوان دومین غله مهم جهان بعد از گندم، یکی از مهم‌ترین محصولات غذایی در جهان است. این محصول غذای اصلی مردم کشورهای آسیای جنوب‌شرقی می‌باشد و در حال حاضر بیش از نیمی از مردم جهان به این محصول وابسته هستند (Manzoor et al., 2006). سطح زیر کشت برنج در ایران بیش از 600 هزار هکتار بوده (FAO, 2010) و بیش از 75 درصد از مزارع برنج کشور در استان‌های شمالی مازندران و گیلان قرار گرفته است (Ministry of Agriculture, 2009). برنج زمانی به خوبی رشد می‌کند و محصول تولید می‌کند که مواد غذایی را به‌صورت مطلوب در اختیار داشته باشد. برنج نمی‌تواند مواد غذایی اصلی (پرمصرف) را به مقدار زیاد جذب کند و این امر به آن جهت است که در دانه برنج مواد پروتئینی کمتری وجود دارد (Nourmohammadi et al., 1997).
در بین عناصر غذایی، نیتروژن مهم‌ترین عنصر موردنیاز برنج بوده و کمبود آن در تمامی نقاط دنیا مشاهده می‌شود. تحقیقاتی که در ژاپن صورت گرفته نشان داده است که واکنش برنج به نیتروژن بسیار بیشتر از پتاسیم و فسفر است (Hoseini, 1997). کود نیتروژنه موجب سرعت رشد، افزایش ارتفاع و یا تعداد پنجه، افزایش در اندازه برگ‌ها و دانه، افزایش درصد خوشه‌چه های پر شده در خوشه، سهولت تنفس، شادابی رنگ بوته و بالارفتن مقدار پروتئین می‌گردد (Khodabandeh, 2002). عموما بیش از نصف نیتروژنی که توسط محصول برنج جذب می‌شود از نیتروژنی تامین می‌گردد که به‌طور طبیعی در خاک موجود می‌باشد، لذا از مصرف زیاد از حد عنصر مزبور باید خودداری شود، زیرا سبب رشد سبزینه‌ای زیاد از حد، تشدید خوابیدگی ساقه‌ها و کاهش عملکرد می‌گردد (Erfani, 1994). محدودکننده‌ترین عنصر برای گیاه برنج نیتروژن است. نیتروژن در مراحل رشد رویشی به‌ویژه پنجه‌زنی از طریق افزایش تولید اسیمیلات‌ها، سبب افزایش فتوسنتز و سطح برگ گیاه می‌شود. همچنین نیتروژن در مرحله پرشدن دانه نقش به‌سزایی دارد (Erfani & Salehi, 2001). نیتروژن در اغلب اوقات برای غلات یک عنصر محدودکننده تولید است (Manneh, 2004)، که بیشتر از مواد غذایی دیگر مورد نیاز است (Buresh, 2007). در برنج اغلب کود نیتروژن (50 تا 70 درصد) از محیط به‌صورت گاز از دسترس خارج شده که باعث آلودگی محیط زیست می‌شود (Chaudhary, 2000)، بخشی در خاک باقی‌مانده و تنها یک سوم کود مصرفی توسط گیاه جذب می‌شود. لذا کاربرد کمتر یا بیشتر از حد مطلوب کود نیتروژن بر روی کمیت و کیفیت برنج موثر است (Shaiful Islam et al., 2009., Manzoor et al., 2006)، باید یک روش مناسب اقتصادی برای افزایش عملکرد کمی و کیفی به‌کار گرفته شود (Manzoor et al., 2006). اگر بین نیاز گیاه به نیتروژن در مراحل مختلف رشد و مصرف این کود هماهنگی نباشد، نه‌تنها عملکرد بالا به‌دست نخواهد آمد، بلکه باتوجه به‌وجود تبخیر و شستشوی زیاد نیتروژن در شالیزارها، این عنصر می‌تواند از دسترس گیاه خارج شود و باعث آلودگی‌های زیست محیطی گردد (Faraji et al., 2000). محققان در چین و فیلیپین، سطوح مختلف کود نیتروژن را مورد بررسی و مقایسه قرار دادند، نتیجه تحقیق آن‌ها نشان داد که میزان تولید دانه برنج با افزایش مقدار نیتروژن افزایش یافت (Belder et al., 2005). عملکرد دانه در غلات تا حد زیادی به پنجه‌های بارور در هر گیاه بستگی دارد و همبستگی مثبت بین تعداد پنجه و عملکرد وجود دارد (Fageria & Baligar, 2001). ارقام مختلف برنج بسته به ظرفیت تولید و طول دوره رشدشان و نیز مقدار کود نیتروژنه که دریافت می‌کنند، در شرایط غیر عادی با افزایش تراکم بوته در واحد سطح، تعداد پنجه‌ها و در نتیجه تعداد خوشه‌ها در مترمربع افزایش می‌یابد.Rahman و همکاران (2007) دریافتند برای تولید موفق برنج تعداد نشاء در کپه یک واحد اساسی است زیرا جمعیت گیاه در واحد سطح را تحت تاثیر قرار می‌دهد. در یک جمعیت گیاهی متراکم، رقابت بین بوته‌های گیاهان موجب برتری عملکرد کاه نسبت به عملکرد دانه می‌شود و از طرف دیگر تراکم پایین در واحد سطح ممکن است منجر به بهره‌برداری غیر اقتصادی از منابع موجود در خاک و به دنبال آن کاهش عملکرد دانه شود. لذا با توجه به اهداف ایجاد هماهنگی در مصرف کود نیتروزن جهت بالابردن عملکرد کمی و کیفی محصول برنج، کاهش اثرات نامطلوب آلودگی‌های زیست محیطی ناشی از وجود تصعید و شستشوی زیاد کود نیتروژن در شالیزارها از طریق جذب نیتروژن توسط گیاه برنج جهت افزایش عملکرد دانه برنج، این طرح اجرا شد.
مواد و روش‌ها به‌منظور ارزیابی اثرات مقادیر مختلف کود نیتروژن و تعداد نشاء روی دو رقم برنج فجر و شیرودی، آزمایشی مزرعه‌ای در 24 کیلومتری شهرستان بابل با عرض جغرافیایی 36 درجه و 21 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 52 درجه و 43 دقیقه شرقی با ارتفاع 23 متر از سطح دریا در سال 1389 انجام شد. میانگین بارندگی در شش ماه اول 36 میلی‌متر و میانگین درجه حرارت 7/22 درجه سانتی‌گراد بود. طرح مورد استفاده اسپلیت اسپلیت پلات در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار بود. سه سطح نیتروژن شامل شاهد، 5/57 و 115 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار از منبع اوره به‌عنوان عامل اصلی، سه سطح تعداد نشاء (3، 4 و 5 بوته در هر کپه) به‌عنوان عامل فرعی و عامل فرعی فرعی شامل ارقام فجر و شیرودی بودند. مقادیر نیتروژن در سه مرحله رشد گیاه شامل؛ ابتدای نشاءکاری، اواسط پنجه‌دهی و ظهور خوشه آغازین به‌طور مساوی در کرت‌ها تقسیط شد. در اواخر بهمن ماه سال زراعی، زمین به‌وسیله گاوآهن برگرداندار شخم زده شد و در نیمه دوم اردیبهشت ماه عملیات تهیه زمین انجام شده است. بعد از آماده‌شدن زمین، طرح در زمین اصلی به مساحت 770 مترمربع با 54 کرت به ابعاد 5*2 مترمربع پیاده شد، بدین‌ترتیب که نشاءها با فاصله کاشت 25*25 سانتی‌متر با تعداد 3، 4 و 5 بوته (نشاء) در هر کپه کشت گردید. عملیات تهیه خزانه در اوایل اردیبهشت ماه انجام شد، و زمانی‌که ارتفاع نشاء به 25 سانتی‌متر رسید به زمین اصلی انتقال یافت. مبارزه با علف‌های هرز، آفات و بیماری‌ها و سایر عملیات داشت طبق دستورالعمل به‌طور یکنواخت در کرت‌ها صورت گرفت، درضمن نیازهای کودی کرت‌ها براساس آزمایش خاک صورت گرفت (جدول 1). برای بررسی تعداد پنجه بارور در هر کپه از هر کرت 5 کپه به‌طور تصادفی انتخاب و تعداد پنجه‌های بارور آن شمارش شد. برای تعیین تعداد دانه پر و پوک در خوشه و همچنین طول خوشه قبل از برداشت محصول از هر کرت 10 خوشه انتخاب شد. برای محاسبه عملکرد بیولوژیک از هر کرت با حذف حاشیه 2 مترمربع وسط هر کرت برداشت، خشک و بر مبنای رطوبت 14 درصد توزین شد. عملکرد شلتوک از وزن دانه‌های پر و عملکرد بیولوژیک از مجموع وزن خشک دانه‌ها و کاه به‌دست آمد. در این آزمایش برای محاسبات آماری صفات از نرم افزار SAS و برای مقایسه میانگین‌ها از آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح احتمال 5 درصد استفاده شد.
نتایج و بحث
طول خوشه
نتایج حاصل از جدول تجزیه واریانس نشان می‌دهد که طول خوشه در این آزمایش تحت تاثیر عامل رقم قرار گرفت (جدول 2). به‌طوری‌که رقم شیرودی طول خوشه بیشتری (56/30 سانتی‌متر) نسبت به رقم فجر داشت (جدول 3). در این آزمایش طول خوشه همبستگی معنی‌داری با عملکرد شلتوک نشان نداد (جدول 4). اثرات متقابل کود نیتروژن در رقم در سطح 5 درصد معنی‌دار شد، بدین‌صورت که رقم فجر با دریافت 115 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بیشترین طول خوشه (92/30 سانتی‌متر) را داشت (شکل 1).
تعداد پنجه بارور
اثر مقدار کود نیتروژن روی این صفت تاثیر معنی‌داری در سطح احتمال 5 درصد داشت در حالی‌که اثرات دو عامل دیگر بر این صفت معنی‌دار نشد (جدول 2). با مصرف 115 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار بیشترین تعداد پنجه بارور (42/24) مشاهده شد که مربوط به سطح کودی 5/57 کیلوگرم در هکتار بود (جدول 3). Singh و Jain (2000)، و Kobayashi (2000) هم گزارش کرده‌اند که بارزترین اثرات کود نیتروژن بر عملکرد برنج از طریق افزایش تعداد پنجه (حفظ و یا تحریک تولید آن) ظاهر می‌شود. این افزایش تعداد پنجه به‌دلیل قابل دسترس‌تر بودن نیتروژن بوده است که با افزایش میزان کود نیتروژن میزان قدرت رشد رویشی گیاه افزایش یافته است. میزان نیتروژن کمتر باعث تعداد پنجه کمتر در هر بوته می‌شود که از طریق ظرفیت کمتر متابولیسم کربن فتوسنتزی ایجاد می‌شود (Huang et al., 2011). همچنین نتایج این تحقیق با نتایج تعداد زیادی از محققین منطبق بود (Ghorbanli et al., 2007., Islam et al., 2008., Lampayan et al., 2010). گزارش شده این صفت ضریب همبستگی مثبت و معنی‌داری (68/.r=) با عملکرد شلتوک داشت (جدول 4).
تعداد خوشه
نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که مقادیر مختلف کود نیتروژن و تعداد نشاء از نظر تعداد خوشه با همدیگر در سطح احتمال 5 درصد تفاوت معنی‌داری داشتند (جدول 2). نتایج نشان داد که این صفت همبستگی مثبت و معنی‌داری با عملکرد شلتوک (64/.r=) در سطح 5 درصد داشت (جدول 4). علاوه بر این، اثرات متقابل کود نیتروژن در تعداد نشاء و نیز نیتروژن در تعداد نشاء در رقم در سطح 5 درصد و اثر متقابل کود نیتروژن در رقم در سطح یک درصد معنی‌دار شد (جدول 2)، بدین صورت که رقم فجر با دریافت 115 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار و تعداد 3 نشاء در کپه بیشترین تعداد خوشه (493) را داشت (شکل 4). تعداد خوشه به‌عنوان عامل اصلی افزایش عملکرد برنج در اثر مصرف کود نیتروژن است (Rezaei et al., 2009., Zhang et al., 2008).
تعداد دانه پر در خوشه
درصد دانه‌های پر در خوشه از نظر فیزیولوژیکی عملکرد اهمیت زیادی دارد. فیزیولوژیست‌های برنج معتقدند که چنانچه در یک خوشه، مجموع کل دانه‌های پر بیش از 85% باشد مخزن عامل محدودکننده و اگر کمتر از 80% پر باشد منبع عامل محدودکننده است و اگر بین 80 تا 85% پر باشند توازن خوبی بین منبع و مخزن وجود دارد (Ghorbanpoor et al., 2004). نتایج نشان داد که ارقام مختلف اثر متفاوتی بر این صفت داشتند اما اثرات دو عامل دیگر بر این صفت معنی‌دار نشد (جدول 2). رقم شیرودی با میانگین 54/124 تعداد دانه پر بیشتری در خوشه تولید نمود (جدول 3). نتایج تحقیقات قبلی نشان داد که تعداد دانه پر در خوشه تحت تاثیر مقادیر کود نیتروژن قرار نگرفت (Nahvi et al., 2005). Honar Nejad (2002) اثر معنی‌دار ژنوتیپ را بر دانه‌های پر شده در خوشه متذکر شد و گزارش داد که عملکرد شلتوک با تعداد دانه‌های پر شده در خوشه همبستگی مثبتی دارد.
تعداد دانه پوک در خوشه نتایج
نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که اثر هر سه عامل مقادیر کود نیتروژن، تعداد نشاء و نوع رقم بر این صفت معنی‌دار نشد (جدول 2). به‌دلیل رقابت زیادتر بین دانه‌ها در جذب اسیمیلات‌ها تعداد دانه‌های پوک نیز بالطبع بیشتر است. درصد دانه‌های پوک در خوشه برنج یکی از مهم‌ترین عوامل موثر در میزان عملکرد برنج می‌باشد. پر یا پوک بودن دانه در خوشه به شرایط آب و هوایی و عناصر موجود در خاک، ظرفیت منبع و مخزن و همچنین به خسارت آفات و بیماری‌های برنج بستگی دارد. نتایج مشابهی در زمینه بی‌تاثیر بودن مقادیر کود نیتروژنه بر صفت تعداد دانه پوک توسط (Islam et al., 2008., Rezaei et al., 2009) گزارش شده است.
وزن هزار دانهوزن
وزن هزار دانه یکی از اجزای مهم عملکرد در برنج محسوب می‌شود که یک صفت ژنتیکی بوده و در ارقام مختلف فرق دارد و مقدار آن متاثر از شرایط دوره رسیدگی است. چون اندازه دانه در برنج به‌وسیله پوسته کنترل می‌شود و به‌همین علت تغییرات این صفت زیاد نیست (Saha et al., 1998). نتایج نشان داد که ارقام مختلف در این صفت دارای اختلاف معنی داری در سطح یک درصد بودند (جدول 2). مقایسه میانگین‌ها نشان می‌دهد که رقم شیرودی دارای وزن هزار دانه (56/24) بیشتری بود (جدول 3). در مطالعه توسط (Kazemi Poshtmasari et al., 2007) نیز وزن هزار دانه تحت تاثیر نوع رقم قرار گرفت. اثر متقابل رقم در مقادیر کود نیتروژن معنی‌دار گردید که نشان‌دهنده واکنش متفاوت ارقام در مقادیر مختلف کود است (شکل 5). این نتایج با یافته‌های Mustafavi Radو Tahmasebi Sarvestani (2003) مطابقت دارد. در همین راستا نتایج نشان داد که وزن هزار دانه با عملکرد شلتوک همبستگی مثبت و غیر معنی‌داری داشت (جدول 4).
شاخص برداشت
در این آزمایش تنها دو اثر مقادیر کود نیتروژن و رقم بر این صفت به ترتیب در سطح 5 درصد و 1 درصد معنی‌دار بود (جدول 2). این نتایج با یافته‌های محققان مطابقت دارد (Kazemi Poshtmasari et al., 2007). در بین سطوح مختلف کود نیتروژن مقدار 115 کیلوگرم در هکتار باعث بالاترین شاخص برداشت شده (7/38 درصد) و دو سطح دیگر در یک گروه قرار گرفتند. بیشترین شاخص برداشت در بین ارقام مربوط به رقم شیرودی با میانگین 66/40 درصد بود (جدول 3). Ntanos و Koutroubas (2002) با بررسی ارقام مختلف برنج در طی دو سال همبستگی مثبت شاخص برداشت با عملکرد را نتیجه گرفتند. در این آزمایش شاخص برداشت همبستگی مثبت و معنی‌داری با عملکرد شلتوک (51/.r=) در سطح احتمال 5 درصد داشت (جدول 4).
عملکرد شلتوک و عملکرد بیولوژیک
نتایج حاصل از تجزیه واریانس (جدول 2) نشان داد که تاثیر مقادیر مختلف کود نیتروژن، تعداد نشاء و رقم و همچنین اثر متقابل نیتروژن در رقم بر صفت عملکرد شلتوک در سطح یک درصد معنی‌دار شد، بدین صورت که رقم شیرودی با دریافت 115 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بیشترین عملکرد شلتوک را داشت (شکل 6). از آنجا که رقم شیرودی شاخص برداشت و وزن هزار دانه بالاتر داشت می‌توان از آن عملکرد بیشتری را انتظار داشت. معنی‌دار بودن اثر متقابل کود و رقم بر عملکرد شلتوک نشان داد که نیتروژن در رشد رویشی و افزایش بیوماس بالای سطح خاک گیاه برنج نقش اساسی دارد و رفتار ارقام برنج از لحاظ صفت مذکور تحت تاثیر مقادیر مختلف کود نیتروژن متفاوت می‌باشد. کمترین عملکرد شلتوک از سطح کودی مربوط به تیمار بدون مصرف کود نیتروژن (1/5936 کیلوگرم در هکتار) بود. در مورد اثر نیتروژن بر عملکرد شلتوک در برنجLampayan و همکاران (2010) گزارش کردند که افزایش مقدار نیتروژن تا یک حد معینی عملکرد شلتوک به‌میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که عملکرد بیولوژیک تحت تاثیر مقادیر کود نیتروژن و تعداد نشاء در سطح احتمال یک درصد قرار گرفت (جدول 2). حداکثر عملکرد بیولوژیک تحت تیمار مقادیر کود نیتروژن با مصرف 115 کیلوگرم در هکتار بدست آمد و کمترین آن مربوط به تیمار بدون مصرف کود نیتروژن می‌باشد (جدول 3). Ntamatungiro و همکاران (1999) نیز گزارش کرده‌اند که حداقل عملکرد دانه برنج در همه سال‌ها برای تیمار بدون مصرف کود نیتروژن بدست آمده است. وجود ضریب همبستگی مثبت و معنی‌دار بین عملکرد بیولوژیک و عملکرد شلتوک (82/.r=) نشانگر افزایش عملکرد بیولوژیک با افزایش هر یک از این اجزا است چون که دانه سهم عمده‌ای در تجمع ماده خشک گیاه دارد (جدول 4). Fageria و Baligar (2001) با کاربرد سطوح مختلف کود نیتروژن پی بردند که کود نیتروژنه عملکرد شلتوک و عملکرد بیولوژیک را افزایش می‌دهد. در این آزمایش، عملکرد بیولوژیک بیشترین همبستگی مثبت و معنی‌دار را با عملکرد شلتوک نشان داد. همچنین، ویژگی‌هایی نظیر تعداد پنجه بارور، تعداد خوشه در واحد سطح و شاخص برداشت با عملکرد شلتوک همبستگی مثبت و معنی‌داری نشان دادند (جدول 4).
نتیجه گیری
1- در این آزمایش بیشترین عملکرد شلتوک مربوط به تیمار با مصرف 115 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار و کمترین آن در تیمار عدم مصرف کود نیتروژن بود.
2- رقم شیرودی دارای عملکرد شلتوک بیشتر نسبت به رقم فجر بود، که این برتری به‌دلیل وزن هزار دانه، تعداد پنجه بارور و تعداد دانه پر در خوشه بالاتر در رقم شیرودی بود.
3- اثرات متقابل رقم در مقدار کود نیتروژن برای صفات عملکرد شلتوک و تعداد خوشه معنی دار گردید، بدین صورت که بیشترین مقدار عملکرد در تیمار با مقدار نیتروژن 115 کیلوگرم در هکتار و رقم شیرودی مشاهده شد.
)