Authors
1 (Corresponding Author ), University of Guilan
2 University of Guilan
3 Rice Research Institute of Iran
4 Agriculture and Natural Resources Research Center of Guilan
Abstract
Keywords
مقدمه
برنج مهم‌ترین منبع غذایی برای تمامی جمعیت جهان به شمار می‌آید. برنج با سطح زیر کشت حدود 150 میلیون هکتار و میانگین تولید 5/3 تن در هکتار، از مهم‌ترین غله مناطق گرمسیری است (پوستینی و همکاران، 1384). با تولید و مصرف 90 درصد برنج جهان در آسیا و میانگین مصرف سرانه بیش از 80 کیلوگرم در سال، انتظار می‌رود تقاضا برای تولید برنج تا سال 2015 به بیش از 38 میلیون تن برسد (Pandy، 2008؛ Lestari و همکاران، 2010).
تأمین کمبود برنج از طریق کاشت و برداشت ارقام بومی دست‌یافتنی نمی‌باشد، زیرا ارقام بومی عمدتاً پابلند، با خاصیت کودپذیری کم و حساس به بیماری‌ها و خوابیدگی بوته بوده و عموماً عملکرد پائینی دارند (رحیم سروش و همکاران، 1386). افزایش تقاضا به علت افزایش جمعیت از یک‌سو و کاهش منابع آب و زمین موجود در زراعت برنج از سوی دیگر، اهمیت گسترش و استفاده از شیوه‌های نوین در دستیابی به عملکرد بیشتر در واحد سطح را افزایش داده است (Wilson و همکاران، 1996). از این رهیافت‌ها می‌توان به استفاده از ارقام جدید و پربازده، از جمله ارقام دورگ اشاره کرد که با توجه به پتانسیل عملکرد بالا، پاسخی مناسب به تقاضای روزافزون این محصول و راهکار مناسبی برای بهبود امنیت غذایی در کشور به‌نظر می‌رسد و می‌تواند در کنار اجرای مدیریت زراعی درست، به تولید بیشتر محصول منجر شود. ارقام دورگ در مقایسه با ارقام خودگشن حدود 20 درصد بازده بیشتری در واحد سطح دارند (Longping، 2004). انتظار می‌رود که با بهبود کیفیت بذر این نوع برنج و کاهش طول دوره رشد آن، سطح زیر کشت آن در 20 سال آینده در حدود پنج تا 10 درصد افزایش یابد (Balasubramanian، 2003).
کود نیتروژن پس از هزینه نیروی کارگر، دومین و مهم‌ترین نهاده پرهزینه در تولید برنج است. پتاسیم نیز، به عنوان یکی از کاتیون‌های مهم در فیزیولوژی و متابولیسم گیاهان، نقش تعیین‌کننده‌ای در رشد و افزایش عملکرد برنج دارد (Dobermann و همکاران، 2003). بنابراین، مدیریت مصرف این عناصر موجب کاهش مصرف، افزایش کارایی و کاهش تلفات آن‌ها می‌شود (Balasubramanian و همکاران، 2000؛ Dobermann و همکاران، 2003).
افزایش روزافزون قیمت کودهای شیمیایی در جهان، ضرورت اقتصادی بودن تولید، آلودگی آب‌های زیرزمینی و همچنین، تخریب ساختمان خاک در اثر مصرف بی‌رویه و ناآگاهانه‌ی کودهای شیمیایی، از جمله مشکلاتی هستند که باید با شیوه‌های مناسب برطرف شوند. تغذیه برگی روشی است که برای کاهش مصرف کودهای شیمیایی و استفاده مؤثرتر از آن‌ها در دنیا مطرح شده است. از مزایای این روش می‌توان، به جذب و استفاده سریع کود بوسیله گیاه، کاهش مصرف خاکی کود، و کاهش آلودگی‌های محیطی اشاره کرد (Finck، 1982). با این‌حال، تغذیه برگی در زمان درست، می‌تواند رشد برنج را افزایش داده و استفاده از کودهای شیمیایی را کاهش دهد (Sharief و همکاران، 2006).
از آنجا که نیتروژن مورد استفاده در خاک می‌تواند از طریق آبشویی و یا تصعید از دسترس گیاه خارج شود و عرضه نیتروژن از خاک، ریشه، گره‌ها یا ساقه‌ها به خاطر تنش‌های محیطی یا پیری محدود می‌شود، لذا پاشیدن اوره به عنوان منبع نیتروژن بر روی شاخ و برگ گیاه می‌تواند عامل مؤثری در افزایش کیفیت و احتمالاً کمیت غلات دانه‌ای باشد (,Zhao 2006). Maitlo و همکاران (2006) با انجام محلولپاشی پیش از گلدهی مقادیر مختلف کود اوره (1، 2 و 5/2 درصد) همراه با کاربرد خاکی 75 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بر گندم، افزایش مقدار نیتروژن در دانه و کاه و کلش گندم را با محلولپاشی 5/2 درصد اوره در مرحله غلاف‌رفتن گزارش کردند. برتری محلولپاشی پتاسیم در مقایسه با کاربرد خاکی آن از نظر کاهش مصرف پتاسیم، در گزارش Abou El-Nour (2002) مورد اشاره قرار گرفته است.Jayaraj و Chandrasekharan (1997) هم بیان کردند که محلولپاشی گیاه برنج با کلرور پتاسیم در سه مرحله آغاز تشکیل پانیکول، غلاف‌رفتن و 50 درصد گلدهی، موجب افزایش عملکرد شلتوک و بهبود کیفیت آن شده است. Narang و همکاران (1997) نیز، در مطالعه خود با کاربرد 95 کیلوگرم در هکتار کلرید پتاسیم (KCL)، یک سوم در موقع کاشت، یک سوم به صورت محلولپاشی در مرحلة ظهور برگ پرچم و یک سوم به صورت محلولپاشی در مرحله نمو دانه، افزایش عملکرد شلتوک برنج (8500 کیلوگرم در هکتار) را نسبت به کاربرد خاکی آن در زمان کاشت (7850 کیلوگرم در هکتار) گزارش کردند.
در کنار تأمین عناصر غذایی، افزایش کارآیی استفاده از آن‌ها نیز، برای حفظ محیط زیست و کاهش هزینه‌های تولید اهمیت به‌سزایی دارد. متوسط جهانی کارایی مصرف نیتروژن در غلات، 18 کیلوگرم دانه به ازاء هر کیلوگرم نیتروژن مصرفی و درصد بازیافت نیتروژن آن 33 درصد می‌باشد (Raun و Johnson، 2008). این ارقام در ایران به دلایل مختلف از جمله نوع، مقدار و زمان مصرف کودهای نیتروژن پایین می‌باشد. Raun و Johnson (2008) تقسیط هر چه بیشتر کود نیتروژن طی دوره رشد و مطابق با نیاز گیاه، کاربرد کود در آب آبیاری و محلولپاشی را از راه‌های افزایش کارایی نیتروژن دانستند. در بین ژنوتیپ‌های برنج، تفاوت معنی‌داری در کارایی مصرف نیتروژن1 در ارتباط با عملکرد شلتوک وجود دارد (Samonte و همکاران، 2006). Norman و همکاران (1992) با مصرف کود نیتروژن در 27 و یا 55 روز پس از سبز شدن برنج، کارایی مصرف نیتروژن را بین 72 تا 79 درصد به‌دست آوردند. با این‌حال، Craswell و Godwin (1984) کارایی عناصر غذایی را به سه گروه کارایی زراعی2، کارایی فیزیولوژیک3 و بازیافت ظاهری4 طبقه‌بندی کردند.
در این‌راستا، اگرچه بررسی‌های چندی در این زمینه انجام شده ولی، اطلاعات مناسبی در مورد اولین رقم دورگ در کشور فراهم نیست. لذا، این آزمایش با هدف بررسی تأثیر محلولپاشی کودهای نیتروژن و پتاسیم در مراحل پیش از گلدهی بر مقدار تجمع عناصر در شلتوک برنج و تعیین کارایی نیتروژن در دورگه بهار-1 انجام شد.
مواد و روش‌ها
این پژوهش در سال زراعی 88-1387، در مزرعه‌ی پژوهشی مؤسسه تحقیقات برنج کشور (رشت) با عرض جغرافیایی ˚37 و ΄19 شمالی، طول جغرافیایی ˚49 و ΄39 شرقی و ارتفاع 7- متر از سطح دریای آزاد اجرا شد. میانگین 30 ساله بارندگی و دما در نیمه‌ی اول سال در محل انجام آزمایش به‌ترتیب 420 میلی‌متر و3/21 درجه سلسیوس بود. سه ماه پیش از اجرای آزمایش، شخم اول انجام شد. خزانه‌گیری از بذرها در ابتدای اردیبهشت ماه با تراکم 100-50 گرم بذر برای هر متر مربع خزانه انجام شد و شخم دوم، مرزبندی، کانال‌کشی و تسطیح زمین اصلی در نیمه‌ی دوم اردیبشهت صورت گرفت. رقم برنج مورد استفاده در این آزمایش، برنج دورگ بهار-1 با میانگین عملکرد حدود 8-5/7 تن در هکتار و طول دوره رشد 130-125 روز در مؤسسه تحقیقات برنج کشور در رشت (1386) بود که جزو گروه برنج‌های دانه بلند با آمیلوز متوسط و مقاوم به بیماری بلاست است.
عملیات کاشت به صورت دستی و در تاریخ دو و سه خرداد ماه با نشاهای سه تا چهار برگی انجام شد. عملیات نشاکاری براساس نقشه آزمایش در فاصله 25 سانتی‌متر روی ردیف در کرت‌هایی با ابعاد 5×5 متر به‌صورت تک‌‌نشاء انجام شد. هر کرت شامل 20 ردیف کاشت به فاصله 25 سانتی‌متر بود. برای مبارزه با علف‌های هرز، علاوه بر استفاده از علف‌کش بوتاکلر 60 درصد با ماده مؤثره 600 گرم در لیتر (درصد ماده مؤثره در فرمولاسیون/100× مقدار ماده مؤثره توصیه شده در هکتار =مقدار سم) در پنج روز پس از نشاکاری، سه نوبت وجین دستی در فاصله 15،25 و 35 روز پس از نشاکاری نیز، صورت گرفت. برای کنترل آفت کرم ساقه‌خوار، در 15، 35 و 55 روز پس از نشاکاری از آفت‌کش گرانول 10 درصد دیازینون در نسل اول به میزان 15 کیلوگرم در هکتار، 5 درصد دیازینون در نسل دوم به میزان 30 کیلوگرم در هکتار و محلول یک در هزار دیازینون 60 درصد برای نسل سوم این آفت استفاده شد.
آزمایش به‌صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار اجرا شد. تیمارهای آزمایشی، شامل محلولپاشی کودهای نیتروژن و پتاسیم در سه مرحله رشد (بصورت محلولپاشی نیتروژن در مرحله حداکثر پنجه‌زنی (RGS 2) – بدون و با محلولپاشی پتاسیم (T2,T3)، محلولپاشی نیتروژن در مرحله آبستنی (RGS 4) - بدون و با محلولپاشی پتاسیم (T4,T5)، و محلولپاشی نیتروژن در هر دو مرحله حداکثر پنجه‌زنی و آبستنی - بدون و با محلولپاشی پتاسیم (T6,T7)) بود. تیمار پاشش آب خالص به عنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد (T1). برای تعیین مراحل رشد برنج، از کلید مراحل رشد برنج (International Rice Research Institute ،1988) استفاده شد.
پیش از آغاز آزمایش با توجه به نتایج آزمون خاک (جدول 1) و کودپذیری رقم مورد استفاده، به خاک تمام کرت‌های آزمایشی 120 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص از منبع اوره، 45 کیلوگرم در هکتار P2O5 از منبع سوپر فسفات تریپل و 100 کیلوگرم در هکتار K2O از منبع سولفات پتاسیم افزوده شد. برای اعمال تیمارهای محلولپاشی، از محلول پنج درصد نیتروژن خالص از منبع اوره و سه درصد اکسید پتاسیم از منبع سولفات پتاسیم به میزان 5/2 لیتر در هر کرت و به کمک سمپاش پشتی تنظیم‌شده، در سپیده‌دم استفاده شد.
عملیات برداشت برای تعیین عملکرد نهایی از شش متر مربع میان هر کرت و با رعایت اثر حاشیه انجام شد و عملکرد شلتوک بر مبنای 14 درصد رطوبت با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد (Dobermann and Fairhurst, 2000).
رابطه (1)
پس از قرار دادن شلتوک و کاه وکلش برداشت شده در دستگاه خشک‌کن (آون) در دمای 75 درجه سلسیوس به مدت 72 ساعت، وزن خشک آن‌ها با استفاده از ترازوی دقیق با دقت 001/0 گرم اندازه‌گیری شد. اندازه‌گیری نیتروژن به روش کجلدال5 با استفاده از دستگاه کجل تک و پتاسیم گیاه به روش نشر شعله‌ای6 با استفاده از دستگاه فلیم فتومتر در آزمایشگاه شیمی خاک مؤسسه تحقیقات برنج کشور انجام گرفت (امامی، 1375). سپس، مقدار جذب نیتروژن و پتاسیم در شلتوک و کاه و کلش از حاصل‌ضرب درصد غلظت عناصر در شلتوک و کاه و کلش در وزن خشک آن‌ها محاسبه و برحسب کیلوگرم در هکتار تعیین شد.
پس از اندازه‌گیری میزان پروتئین شلتوک با استفاده از رابطه درصد نیتروژن شلتوک × 7/5= میزان پروتئین شلتوک (Fowler و همکاران، 1989)، عملکرد پروتئین شلتوک از حاصل‌ضرب عملکرد شلتوک در درصد پروتئین آن محاسبه و بر حسب کیلوگرم در هکتار اندازه‌گیری شد. با استفاده از عملکرد شلتوک و نیتروژن برداشت شده توسط شلتوک و کاه و کلش، کارایی زراعی(AEN)، کارایی فیزیولوژیک (PEN) و بازیافت ظاهری (REN) نیتروژن در تیمارهای مختلف به ترتیب با استفاده از روابط 2، 3 و 4 اندازه‌گیری شدند (Dobermann and Fairhurst, 2000):
معادلات 2-5------
که در آن‌ها و به ترتیب عملکرد شلتوک در کرت تیمارشده و شاهد (کیلوگرم در هکتار)، و میزان جذب کل نیتروژن شلتوک در کرت تیمارشده و شاهد (کیلوگرم در هکتار) و مقدار نیتروژن کودی مصرف‌شده (کیلوگرم در هکتار) می‌باشد. شاخص برداشت نیتروژن7 از نسبت نیتروژن تجمع‌یافته در شلتوک به نیتروژن تجمع‌یافته در اندام‌های هوایی در مرحله رسیدگی برنج محاسبه شد. کارایی جذب نیتروژن8 هم، از نسبت نیتروژن کل گیاه (شلتوک + اندام‌های هوایی) به نیتروژن مصرف‌شده در مرحله رسیدگی برنج محاسبه شد (Van و Macrown، 1987).
برای تجزیه داده‌ها، از رویه‌های نرم‌افزار SAS نسخه نه (SAS Institute، 2002)، استفاده شد. پس از انجام آزمون نرمال‌بودن توزیع خطاهای آزمایشی داده‌ها به روش تبدیل لگاریتمی، مقایسه میانگین‌ها برای ویژگی‌های مورد‌ارزیابی با استفاده از آزمون چند دامنه‌ای دانکن (DMRT) و روش مقایسه‌های گروهی تعیین شد.
نتایج و بحث
الف- عملکرد شلتوک
نتایج تجزیه واریانس داده‌ها (جدول 2) نشان داد که محلولپاشی نیتروژن و پتاسیم در مراحل مختلف رشد برنج، اثر معنی‌داری بر عملکرد شلتوک در سطح احتمال پنج درصد دارد. مقایسه میانگین‌ها نشان داد که عملکرد شلتوک در تیمارهای محلولپاشی پیش از گلدهی نیتروژن به تنهایی و در کاربرد توأم نیتروژن با پتاسیم نسبت به تیمار پاشش آب خالص با کمترین مقدار عملکرد، افزایش داشت. با توجه به نتایج مقایسات گروهی نیز، استفاده از محلولپاشی پیش از گلدهی نیتروژن و پتاسیم بر استفاده از پاشش آب خالص برتری دارد و در بین گروه‌های تیماری تفاوتی مشاهده نشد (جدول 4). با این وجود، بیشترین مقدار عددی عملکرد شلتوک (معادل 3/10256 کیلوگرم در هکتار) در تیمار محلولپاشی نیتروژن در مرحله حداکثر پنجه‌زنی به‌دست آمد اما، به لحاظ آماری تفاوتی در بین مراحل پیش از گلدهی برنج دیده نشد. علت این امر احتمالاً حاکی از آن است که محلولپاشی در مراحل حداکثر پنجه‌زنی و غلاف‌رفتن تا مرحله گلدهی برنج، با افزایش تعداد و دوام برگ، تولید پنجه‌های مؤثر، افزایش تجمع نیتروژن، ساخت و انتقال مواد فتوسنتزی و افزایش تعداد خوشه و درصد باروری خوشه‌ها، موجب افزایش تولید کربوهیدرات و عملکرد شلتوک شده در حالی‌که، اگر محلولپاشی تا مرحله گلدهی و پس از آن به تعویق افتد، افزایش اندازه دانه و میزان پروتئین را به دنبال خواهد داشت (Bly و Woodard، 2003). از طرفی، این امکان وجود دارد که مصرف نیتروژن و پتاسیم به تنهایی در این مراحل، پاسخگوی تأمین مواد لازم و کافی برای افزایش عملکرد بیشتر در برنج دورگ نباشد و برای افزایش عملکرد نیاز باشد که سایر عناصر نیز جهت تغذیه متعادل در اختیار گیاه قرار گیرد. در مطالعه Strong (1986) نشان داده شد که کاربرد نیتروژن پس از کاشت و طی مرحله پنجه‌زنی در مقایسه با کودپاشی پس از پنجه‌زنی یا چند مرحله کودپاشی به صورت سرک بین مراحل پنجه‌زنی و گلدهی در افزایش عملکرد گندم مؤثرتر بود. با این وجود خلیلی (1387) و فلاح (1384) در بررسی اثر محلولپاشی نیتروژن در مقایسه با کاربرد خاکی آن در مراحل مختلف رشد برنج، تأثیر مثبت و معنی‌دار محلولپاشی را بر عملکرد شلتوک گزارش کرده‌اند. Sharief و همکاران (2006) و Arif و همکاران (2006) نیز، در مطالعات خود بیان داشتند محلولپاشی نیتروژن در 45 روز پس از نشاکاری (اواسط مرحله پنجه‌زنی)، عملکرد شلتوک برنج را در مقایسه با 15 روز پس از نشاکاری افزایش داده است. همچنین در آزمایشی، محلولپاشی پیش از گلدهی کود اوره در چهار سطح صفر، 10، 20 و 40 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار در مرحله غلاف‌رفتن گندم مورد بررسی قرار گرفت، نتایج آزمایش بیانگر افزایش معنی‌دار عملکرد دانه با محلولپاشی اوره در مقادیر 20 کیلوگرم و بالاتر نیتروژن خالص در هکتار بود به طوری‌که بیشترین مقدار عملکرد دانه (7/563 گرم بر متر مربع) در تیمار 40 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار نشان داده شد (برجیان و امام، 1379). با توجه به مقدار پتاسیم قابل دسترس و موجود در خاک (جدول 1)، محلولپاشی پتاسیم بر عملکرد شلتوک تأثیر معنی‌داری نداشته است. از آنجا که یکی از عوامل مؤثر در استفاده از کود نیتروژن، برهم‌کنش نیتروژن با دیگر عوامل مؤثر در رشد گیاه است، کاربرد کافی و به‌هنگام کود نیتروژن زمانی عملکرد بهینه را در پی خواهد داشت که کمبود یا بیشبود
سایر عوامل و عناصر به ویژه پتاسیم محدود کننده نباشد. De Datta و Gumez (1990) هم معتقدند که واکنش ارقام پرمحصول برنج به پتاسیم خاک به شدت تحت تأثیر میزان نیتروژن قرار دارد.
ب- مقدار نیتروژن و پتاسیم شلتوک و کاه و کلش
بر اساس نتایج تجزیه واریانس آزمایش مشاهده شد که محلولپاشی نیتروژن و پتاسیم در مراحل مختلف پیش از گلدهی برنج باعث افزایش معنی‌دار مقدار نیتروژن تجمع‌یافته در شلتوک شد اما، میزان پتاسیم شلتوک تحت تأثیر تیمارهای محلولپاشی قرار نگرفت (جدول 2). مقایسه میانگین داده‌های نیتروژن تجمع‌یافته در شلتوک نشان داد (جدول 3) که محلولپاشی نیتروژن و پتاسیم در مراحل پیش از گلدهی برنج نسبت به تیمار پاشش آب خالص با کمترین مقدار عددی نیتروژن شلتوک (1/118 کیلوگرم در هکتار)، افزایش داشت (جدول 3). با توجه به نتایج مقایسات گروهی، در گروه‌های تیماری مقایسه‌شده استفاده از محلولپاشی نیتروژن به تنهایی و در مصرف توأم با پتاسیم در مراحل پیش از گلدهی برنج تفاوتی را از لحاظ میزان تجمع نیتروژن و پتاسیم در شلتوک و کاه و کلش نشان ندادند و تنها بر استفاده از پاشش آب خالص برتری نشان دادند (جدول 4). بیشترین سهم نیتروژن تجمع‌یافته به اندام تازه تشکیل‌شده و دارای رشد فعال تخصیص می‌یابد. پیش از شروع رشد زایشی، بیشترین مقدار نیتروژن در آخرین برگ یافت می‌شود اما، پس از ظهور خوشه یک انتقال سریع نیتروژن از برگ به سوی خوشه و دانه‌های در حال نمو رخ می‌دهد (کوچکی و همکاران، 1377). همان‌طور که نتایج آزمایش نشان داد محلولپاشی 20 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار به عنوان مکمل مصرف خاکی، توانسته نیتروژن را به خوبی به دانه‌ها انتقال دهد و تا حدودی نیاز بالای دورگه بهار-1 را به نیتروژن تأمین کند. محلولپاشی اوره به عنوان مکمل مصرف خاکی می‌تواند با کاهش تلفات نیتروژن از طریق دنیتریفیکاسیون و آبشویی، توانایی فراهمی نیتروژن در زمانی که فعالیت ریشه در شرایط شور یا خشک خاک آسیب دیده است و جذب سریع‌تر و آسان‌تر نیتروژن، باعث افزایش میزان نیتروژن دانه شود (Gooding، 2005). Thom و همکاران (1981) در مطالعه خود با محلولپاشی نیتروژن به میزان 50 کیلوگرم در هکتار همراه با یا بدون کود پتاسیم در مرحله نیمه غلاف‌دهی9 برنج (12 تا 15 سانتی‌متر میان‌گره پانیکول)، افزایش 13/0 تا 75/0 درصد مقدار نیتروژن شلتوک را گزارش کردند. محیطی (1387) هم در مطالعه خود با بررسی کارایی مصرف خاکی و برگی (به عنوان مکمل مصرف خاکی) پتاسیم بر عملکرد برنج، به تأثیر معنی‌دار و افزایشی کاربرد برگی پتاسیم بر مقدار نیتروژن شلتوک اشاره کرده است. Eagle و همکاران (2000) نیز، بیشترین جذب نیتروژن در شلتوک برنج را در 80 روز پس از کاشت (مرحله غلاف‌روی برنج) گزارش کرده‌اند. Maitlo و همکاران (2006) نیز در مطالعه خود در بررسی محلولپاشی پیش از گلدهی مقادیر 1، 2 و 5/2 درصد اوره همراه با کاربرد خاکی 75 و 50 کیلوگرم نیتروژن و پتاسیم در هکتار، بیان کردند محلولپاشی تأثیر معنی‌داری بر میزان پتاسیم دانه گندم نداشت.
یافته‌های این آزمایش نشان داد که محلولپاشی در مراحل مختلف رشد اثر معنی‌داری بر مقدار نیتروژن و پتاسیم کاه و کلش برنج داشته است (جدول 2). با توجه به داده‌های مقایسه میانگین این دو ویژگی (جدول 3)، بیشترین مقدار نیتروژن کاه و کلش (1/116 کیلوگرم در هکتار) در تیمار محلولپاشی نیتروژن در مرحله غلاف‌رفتن برنج و بیشترین مقدار پتاسیم کاه و کلش (9/164 کیلوگرم در هکتار) در تیمار محلولپاشی نیتروژن مرحله حداکثر پنجه‌زنی به‌دست آمد. کمترین مقدار نیتروژن (4/64 کیلوگرم در هکتار) و پتاسیم (1/93 کیلوگرم در هکتار) مربوط به تیمار پاشش آب خالص بود (جدول 3). در تشابه با یافته‌های این آزمایش، خلیلی (1387) با انجام محلولپاشی نیتروژن و محیطی (1387) با اعمال محلولپاشی پتاسیم در بررسی عملکرد و اجزای عملکرد برنج، افزایش نیتروژن و پتاسیم در کاه و کلش برنج را گزارش کردند که با یافته‌های این آزمایش شباهت دارد. Woolfolk و همکاران (2002) در مطالعه خود که محلولپاشی مقادیر مختلف اوره (صفر، 11، 22، 34 و 45 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) را در مراحل پیش و پس از گلدهی گندم انجام دادند، جذب نیتروژن در کاه و کلش گندم را از 31 تا 67 کیلوگرم نیتروژن در هکتار با محلولپاشی پیش از گلدهی 45 کیلوگرم نیتروژن در هکتار نسبت به استفاده از آب خالص گزارش کردند. Maitlo و همکاران (2006) در بررسی محلولپاشی پیش از گلدهی مقادیر مختلف کود اوره همراه با کاربرد خاکی 75 و 50 کیلوگرم نیتروژن و پتاسیم در هکتار، بیشترین مقدار پتاسیم کاه و کلش را در مصرف برگی 5/2 درصد اوره همراه با کاربرد خاکی 50 کیلوگرم پتاسیم در هکتار در مرحله غلاف‌رفتن گندم گزارش کردند.
پ- درصد پروتئین و عملکرد پروتئین شلتوک
بر اساس نتایج تجزیه واریانس داده‌ها، تیمارهای محلولپاشی در مراحل مختلف رشد برنج باعث ایجاد اختلاف معنی‌دار بر درصد پروتئین شلتوک شده است (جدول 2). بیشترین مقدار پروتئین شلتوک (6/11 درصد) مربوط به تیمار محلولپاشی نیتروژن در مرحله حداکثر پنجه‌زنی و غلاف‌رفتن بود که نسبت به تیمار پاشش آب خالص 10 درصد افزایش معنی‌دار نشان داد (جدول 3). در مقایسه گروه‌های تیماری در مقایسات مستقل هم، استفاده از محلولپاشی در مرحله حداکثر پنجه‌زنی بر استفاده از محلولپاشی در مرحله غلاف‌رفتن برتری دارد (جدول 4). یافته‌های آزمایش نشان می‌دهد که محلولپاشی دو کود نیتروژن و پتاسیم در پیش از گلدهی برنج، تأثیر چندانی بر مقدار پروتئین شلتوک در مقایسه با پاشش آب خالص نداشته است. با توجه به نتایج پژوهش‌های انجام‌شده در این زمینه، کاربرد نیتروژن به صورت پیش‌کاشت یا طی مراحل پنجه‌زنی، سبب افزایش تعداد پنجه شده در حالی‌که، کوددهی پس از پنجه‌زنی موجب افزایش اندازه دانه و محتوای پروتیین آن شد (Bly و Woodard (2003)، Strong (1986)). این نتایج موافق با نظر Thom و همکاران (1981) است که بیان کردند محلولپاشی اوره پیش از گلدهی برنج سبب افزایش عملکرد شلتوک می‌گردد و اگر محلولپاشی به مرحله گلدهی و پس از آن به تأخیر افتد، افزایش پروتئین شلتوک را به دنبال خواهد داشت. این افزایش احتمالاً به این دلیل است که برنج تا اواخر دوره رشد خود توانایی جذب نیتروژن و ساخت پروتئین را دارد. در طی سالیان گذشته ثابت شده است که افزایش در عملکرد و میزان نیتروژن مصرفی، منجر به کاهش درصد پروتئین شلتوک شده است. این مسئله می‌تواند به دلیل همبستگی منفی بین عملکرد شلتوک و غلظت پروتئین دانه (Heithold و همکاران، 1990؛ Loffer و همکاران، 1985) و یا کاهش مقدار پروتئین‌ها در نتیجه افزایش کربوهیدرات‌ها باشد (Kibite و ,Evans 1984) که در نتیجه، بهبود همزمان این دو صفت را مشکل می‌سازد. این نتایج همچنین، با یافته‌های Bly و Woodard (2003) مطابقت دارد؛ در آزمایش ایشان کاربرد برگی نیتروژن در مراحل پس از گلدهی گندم، به‌طور معنی‌داری غلظت پروتئین دانه را در مقایسه با استفاده از آب خالص افزایش داده است.
نتایج تجزیه واریانس آزمایش گویای این است که محلولپاشی نیتروژن و پتاسیم در مراحل مختلف پیش از گلدهی برنج تأثیر معنی‌داری بر عملکرد پروتئین شلتوک داشته است (جدول 2). نتایج مقایسه میانگین داده‌های عملکرد پروتئین شلتوک نیز برتری محلولپاشی نیتروژن و پتاسیم در مراحل پیش از گلدهی برنج را نسبت به تیمار پاشش آب خالص با کمترین مقدار عدد عملکرد پروتئین نشان داد (جدول 3). با این وجود، بیشترین عدد عملکرد پروتئین شلتوک (1/1154 کیلوگرم در هکتار) در تیمار محلولپاشی نیتروژن و پتاسیم در مرحله غلاف‌رفتن به‌دست آمد (جدول 3). در گروه‌های تیماری مقایسه‌شده در آزمون مقایسات گروهی برای عملکرد پروتئین شلتوک، برتری محلولپاشی پیش از گلدهی نیتروژن به تنهایی و در مصرف توأم با پتاسیم بر استفاده از پاشش آب خالص مشاهده شد (جدول 4). مشابه این یافته‌ها در مطالعات Simmonds (1996) و Fowler و همکاران (1989) گزارش شده است که در آن‌ها، افزایش عملکرد پروتئین دانه گندم به افزایش عملکرد دانه و پروتئین دانه نسبت داده شد. از طرفی در تناقض با نتایج این آزمایش، احمدی و همکاران (1379) در مطالعه خود با محلولپاشی اوره به میزان 20 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار در مراحل رشد (اوایل و اواخر پنجه‌زنی، ساقه‌روی، ظهور برگ پرچم و گرده‌افشانی) گندم، به عدم تأثیر معنی‌دار تیمارهای محلولپاشی بر عملکرد پروتئین دانه گندم اشاره کردند و علت آن را، ناشی از معنی‌دار نشدن عملکرد دانه و میزان پروتئین دانه در تیمارهای محلولپاشی دانستند.
ت-کارایی نیتروژن
در این آزمایش اثر تیمارهای محلولپاشی دو کود پرمصرف نیتروژن و پتاسیم در مراحل پیش از گلدهی برنج بر کارایی زراعی (کیلوگرم افزایش عملکرد شلتوک به کیلوگرم نیتروژن مصرف‌شده)، کارایی فیزیولوژیک (کیلوگرم افزایش عملکرد شلتوک بر کیلوگرم نیتروژن کودی جذب‌شده) و بازیافت ظاهری نیتروژن (مقدار عنصر غذایی جذب‌شده به ازای هر واحد عنصر غذایی مصرف‌شده ؛Fageria، 1992) از نظر آماری معنی‌دار نبود (جدول 5). نتایج مقایسات گروهی در بیان تفاوت بین تیمارها نیز، مؤید همین امر است به طوری‌که هیچ اختلافی در بین گروه‌های تیماری مقایسه‌شده، دیده نشد (جدول 6). علت عدم تفاوت معنی‌دار در بین تیمارهای محلولپاشی کود نیتروژن به عنوان مکمل مصرف خاکی، می‌تواند افزایش جذب نیترات و اشباع فرآیندهای متابولیسم نیتروژن در کاربرد زیاد کود نیتروژن باشد که منجر به کاهش نسبت C/N می شود ( Jiangو 1998 ,Hull). از مشکلات اساسی استفاده از کارایی فیزیولوژیک این است که در آن، تنها به افزایش عملکرد اقتصادی گیاه اهمیت داده شده و افزایش و یا کاهش کیفیت محصول مد‌نظر قرار نگرفته است که این نقیصه را می‌توان با استفاده از شاخص‌های بازیافت ظاهری و شاخص برداشت نیتروژن برطرف کرد (Harmsen، 1984؛ Williams و Haramein، 1982).
شاخص برداشت نیتروژن نشان‌دهنده مقدار نیتروژن تجمع‌یافته در شلتوک به مقدار تجمع این عنصر در اندام‌های هوایی است که برای مقایسه ویژگی‌های کیفی و توان انتقال نیتروژن جذب‌شده به شلتوک مورد استفاده قرار می‌گیرد (Harmsen، 1984). بالاتر بودن این ویژگی، نشان‌دهنده کارآمد بودن فرآیندهای انتقال مواد درون بافت‌های گیاهی است. یافته‌های این آزمایش نشان داد که محلولپاشی در مراحل مختلف رشد اثر معنی‌داری بر شاخص برداشت نیتروژن داشته است (جدول 2). محلولپاشی نیتروژن در مرحله غلاف‌رفتن، کمترین شاخص برداشت (4/57 درصد) را داشت که علت می‌تواند به‌دلیل افزایش مجدد رشد رویشی و رشد پنجه‌ها و انتقال کمتر نیتروژن به شلتوک باشد (جدول 3). کمترین میزان درصد باروری پنجه‌ها و تعداد خوشه در این مرحله نیز، مؤید همین امر است که می‌تواند نشان‌دهنده کاهش توانایی گیاه در انتقال نیتروژن جذب‌شده به شلتوک و یا شاخص برداشت نیتروژن باشد (داده‌ها نشان داده نشده‌اند). با مقایسات گروهی انجام‌شده در بیان تفاوت بین تیمارها (جدول 4)، در بین تیمارهای محلولپاشی و همچنین در مقایسه بین تیمارهای محلولپاشی با تیمار پاشش آب خالص تفاوتی برای شاخص برداشت نیتروژن مشاهده نشد. در نتیجه می‌توان گفت که با تقسیط نیتروژن به‌صورت محلولپاشی در پیش از گلدهی، افزایش اندکی در شاخص برداشت نیتروژن به‌دست آمده است.
نتایج تجزیه واریانس داده‌های کارایی جذب نیتروژن (نیتروژن کل گیاه تقسیم بر نیتروژن مصرف‌شده) نشان داد که محلولپاشی پیش از گلدهی برنج بر کارایی جذب نیتروژن در سطح احتمال پنج درصد معنی دار شده است (جدول 5). مقایسه میانگین داده‌های این ویژگی نشان داد که محلولپاشی نیتروژن در مرحله حداکثر پنجه‌زنی با میانگین 3/58 کیلوگرم در هکتار بیشترین کارایی جذب نیتروژن را داشته که نسبت به کمترین کارایی جذب در تیمار محلولپاشی نیتروژن در دو مرحله حداکثر پنجه‌زنی و غلاف‌رفتن، 8/14 درصد افزایش داشت (جدول 3). بر اساس نتایج آزمایش تیماری که بالاترین کارایی جذب نیتروژن را داشت، توانست بالاترین عملکرد را نیز، تولید کند (جدول 3). با مقایسات گروهی انجام‌شده در بیان تفاوت بین تیمارها (جدول 6)، محلولپاشی در مرحله حداکثر پنجه‌زنی بر محلولپاشی در مرحله غلاف‌رفتن و محلولپاشی در هر دو مرحله برتری دارد. با توجه به قانون بازده نزولی در مورد مصرف عناصر غذایی مبنی بر این‌که واحدهای اولیه کود مصرفی تأثیر بیشتری روی عملکرد دارند، هر قدر مصرف نیتروژن افزایش یابد، کارایی جذب و استفاده از آن کاهش می‌یابد. Alcoz و همکاران (1993) به این نتیجه رسیدند که کارایی جذب نیتروژن گندم با افزایش تقسیط کود نیتروژن، از 37 به 19 درصد کاهش یافت. Sinebo و همکاران (2004) در مطالعه خود دریافتند که همبستگی عملکرد دانه جو با جذب نیتروژن، قوی‌تر از ارتباط آن با مصرف نیتروژن (کارایی فیزیولوژیک) بود. این امر نشان‌دهنده اهمیت بیشتر جذب نیتروژن از خاک نسبت به انتقال آن از اندام هوایی در افزایش عملکرد دانه بود. Van و Macrown (1987) کارایی جذب نیتروژن را مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده اختلاف ارقام در تولید ماده خشک و عملکرد پروتئین شلتوک دانستند. طبق یافته‌های Alfred و همکاران (2000) کارایی جذب نیتروژن، تأثیر نسبی بیشتری نسبت به کارایی مصرف نیتروژن روی کارایی استفاده از نیتروژن (کارایی زراعی) در عملکرد دانه غلات دارد.
نتیجه‌گیری
به‌طور کلی، یافته‌های این آزمایش نشان داد که محلولپاشی دو کود نیتروژن و پتاسیم در مقایسه با پاشش آب خالص سبب افزایش چشم‌گیری در عملکرد شلتوک رقم بهار-1 شده ولی تأثیر چندانی بر پروتئین آن نداشته است. با توجه به معنی‌دار نشدن کارایی زراعی، فیزیولوژیک و بازیافت ظاهری نیتروژن و افزایش اندک کارایی جذب نیتروژن، می‌توان گفت که در شرایطی مشابه با شرایط اقلیمی و خاکی این آزمایش، محلولپاشی پیش از گلدهی نیتروژن و پتاسیم نسبت به استفاده از آب خالص، مزیتی از نظر افزایش کارایی نیتروژن در دورگه بهار-1 ندارد. در نهایت، می‌توان نتیجه گرفت که بهترین زمان پیش از گلدهی برای محلولپاشی رقم بهار-1 با کودهای نیتروژن و پتاسیم، مراحل حداکثر پنجه‌زنی و غلاف‌رفتن است.
سپاس‌گزاری
بدین‌وسیله از مؤسسه تحقیقات برنج کشور-رشت به جهت حمایت از این پژوهش تشکر و قدردانی می‌شود.
پاورقی ها:
Nitrogen Use Efficiency (NUE)
Agronomic efficiency (AEN)
Physiological efficiency (PEN)
Apparent recovery (REN)
Kjeldal
Atomic Emission Spectrometry (AES)
Nitrogen Harvest Index (NHI)
Nitrogen Uptake Efficiency (UPE)
Mid- boot
)