ارزیابی کارایی باکتری های افزاینده رشد گیاه بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج در شرایط کم‌آبی و مقادیر کاهش یافته نیتروژن

مقدمه

برنج (Oryza sativa L.) پس از گندم مهم‌ترین و قدیمی‌ترین محصول زراعی بوده و عمده‌ترین ماده غذایی  کشورهای در حال توسعه به شمار می‌رود (Nasiri and Niknejad, 2011). بر اساس آخرین آمار منتشر شده از سوی سازمان خوار و بار کشاورزی ملل متحد، سطح زیر    کشت برنج در دنیا حدود 156 میلیون هکتار و در ایران 564 هزار هکتار (حدود 4 درصد از کل اراضی زیر  کشت برنج جهان) است. استان‌های مازندران و گیلان جمعاً 3/70 درصد از سطح زیرکشت و تولید شلتوک را به خود اختصاص داده و مهم‌ترین مناطق کشت برنج در ایران به شمار می‌آیند (Agricultural statistics, 2011).. برنج در مقایسه با سایر محصولات زراعی به آب بیشتری نیاز دارد به طوری که میزان آب مورد نیاز تا رسیدن کامل حدود 8 تا 11 هزار متر مکعب آب در هر هکتار (حدود 70 لیتر آب) برای تولید یک کیلوگرم ماده خشک است (Rezaei and Nahvi, 2007; Ghorbanli et al., 2007). کاهش بارندگی همراه با بروز خشکسالی در سال‌های اخیر و در نتیجه آن کاهش سطح آب‌های زیرزمینی امکان تداوم کشت به صورت آبیاری غرقابی را به مخاطره انداخته است، لذا توجه به روش عملی که ضمن کاهش میزان آب مورد نیاز گیاه از ایجاد تنش در مراحل رشد و عملکرد برنج جلوگیری کند امری ضروری به نظر می‌رسد. گزارش شده است که تنش آبی در مرحله رشد رویشی برنج موجب کاهش کل بیوماس از طریق کاهش سرعت فتوسنتز و وزن ماده خشک می گردد (Tahmasebi Sarvestani et al., 2008). سایر محققان (Pirdashti et al., 2004) در بررسی اثر تنش کمبود آب در مراحل مختلف رشد برنج، اظهار نمودند که تنش آبی در مرحله رشد رویشی به طور معنی داری باعث کاهش ارتفاع بوته و تعداد پنجه‌ها گردید و در مرحله زایشی و پر شدن دانه، تعداد دانه در خوشه،  وزن هزار دانه و عملکرد شلتوک به طور معنی داری کاهش یافت. همچنین گزارشات حاکی از آن است که تنش آبی طی مرحله رویشی باعث کم شدن تعداد پنجه‌ها و تنش در مرحله زایشی و پر شدن دانه باعث کاهش تعداد دانه و وزن هزار دانه گردید (Rahman et al., 2002). آبیاری غرقابی در برنج یک روش مدیریتی مناسب جهت دسترسی آسان به مواد غذایی و جلوگیری از تنش آبی می‌باشد نه یک ضرورت برای گیاه برنج، ضمن اینکه بکارگیری این روش نیاز به مصرف مقادیر زیاد آب دارد (Arabzade and Tavakoli, 2005). تلاش‌های بسیاری جهت کاهش مصرف آب در اراضی شالیزاری کشور صورت گرفته است و نتایج متعددی درباره تأثیر آبیاری تناوبی در کاهش   مصرف آب و افزایش بهره وری مصرف آب برنج منتشر شده است (Salemi and Mosharaf, 2006; Pirmoradian et al., 2004; Gilani and Absalan, 2003). محققان (Taghizadeh et al., 2008) با بررسی تأثیر دور آبیاری بر عملکرد برنج رقم طارم هاشمی گزارش نمودند که با اعمال آبیاری متناوب برنج به صورت 10 روز یکبار می‌توان بدون کاهش معنی‌دار عملکرد، در مصرف آب صرفه‌جویی به عمل آورد. گروه دیگری از پژوهشگران (Miri et al., 2012) بیان داشتند که با تیمار آبیاری غرقابی تا مرحله گلدهی و پس از آن اعمال آبیاری تناوبی، کاهش قابل توجهی در عملکرد بیولوژیک مشاهده نشد و کاهش عملکرد دانه نیز در مقایسه با تیمار آبیاری غرقابی تنها 4 درصد بود که با پذیرش کاهش درصدی از عملکرد می‌توان بهره‌وری آب را افزایش داد. محققان با بررسی برخی ارقام و لاین‌های برنج به این نتیجه دست یافتند که دوره‌های آبیاری 4 روزه پس از پنجه‌زنی و همچنین 4 روزه پس از تشکیل جوانه اولیه خوشه، بدون کاهش عملکرد معنی‌داری می‌تواند به عنوان راه‌کاری برای مقابله با سال‌های کم‌آبی در مورد ارقام شیرودی، خزر و لاین 843 مد نظر قرار گرفته شود (Mohammadi et al., 2015). در همین زمینه در پژوهشی نتیجه گرفته شده که روش کم آبیاری تناوب خشکی و رطوبت¹ (AWD) در حدود 38% مصرف آب آبیاری شالیزار را بدون کاهش عملکرد و سود کشاورزان، کاهش  داده است (Rejesus et al., 2011). تغییر شیوه آبیاری از غرقابی به تناوبی می‌تواند بدون کاهش عملکرد و یا کاهش حداقل عملکرد، در مصرف آب صرفه‌جویی نموده و بازده کاربرد آب را به مقدار قابل توجهی افزایش دهد (Hafeez et al., 2007; Asadi et al., 2004; Bouman et al., 2005). مصرف بی رویه کود ها، به ویژه کود‌های نیتروژنی موجب آلودگی خاک‌ها و آلودگی نیتراتی آب های زیر زمینی شمال کشور شده است (Sokouti et al., 2010). در صورت مصرف بهینه و زمان مناسب مصرف، حدود 50 تا 70 درصد کل نیتروژن مصرفی توسط گیاه جذب خواهد شد (Kamkar et al., 2011). در این خصوص، استفاده از میکروارگانیسم هایی نظیر آزوسپیریلوم که با ایجاد کلونی در اطراف ریشه ضمن تثبیت نیتروژن وکمک به کاهش آلودگی زیست محیطی، مقاومت به خشکی در برنج را به همراه دارد می‌تواند به  عنوان یک راهکار عملی جهت دستیابی به حداکثر میزان جذب مطرح باشد (Gholami et al., 2009). توانایی میکروارگانیسم ها در تولید و رها سازی متابولیت های مختلف مؤثر بر رشد و سلامت گیاه به عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل در حاصلخیزی خاک در نظر گرفته می  ‌شود (Lifshitz et al., 1987). از مزایای تلقیح گیاه با باکتری‌های محرک رشد می توان به افزایش شاخص‌های متعددی مانند سرعت جوانه زنی، رشد ریشه، میزان تولید در واحد سطح، کنترل عوامل بیماری زا، سطح برگ، محتوای کلروفیل، مقاومت به خشکی، مقاومت به بیماری بلاست (Lucas et al., 2009)، وزن ریشه و اندام هوایی (Lucy et al., 2004) اشاره نمود. محققان با بررسی تأثیر باکتری سودوموناس با توانایی حلالیت فسفات بر خصوصیات مرفولوژیکی و فیزیولوژیکی دو رقم برنج طارم بیان نمودند که تلقیح بذور برنج با باکتری سودوموناس منجر به افزایش رشد و نمو و اختصاص مواد فتوسنتزی بیشتر به دانه شده که این امر سبب افزایش تعداد دانه در خوشه، تعداد خوشه در بوته، وزن هزار دانه و در نتیجه افزایش عملکرد دانه گردید (Abbaszadeh, 2009). مطالعات دیگردر همین زمینه نشان داد که جدایه‌های بومی آزوسپیریلوم ضمن توانایی حل فسفاتهای آلی  و معدنی می تواند با تثبیت نیتروژن اثرات بسیار مثبتی در برنج از جمله افزایش سطح برگ پرچم، ارتفاع گیاه، بیوماس کل، تعداد دانه و عملکرد دانه داشته باشد (Hammad, 1994 ).

با توجه به اهمیت عنصر نیتروژن در زراعت برنج از یک سو و همچنین مواجهه با کمبود آب در سالهای آینده از سویی دیگر، این پژوهش به منظور تعیین کارآیی باکتری‌های افزاینده رشد به عنوان کود بیولوژیک به منظور افزایش عملکرد دانه برنج در شرایط کم‌آبی و مقادیر کاهش یافته نیتروژن اجرا شد.

مواد و روش ها:

این پژوهش در سال زراعی 91-1390 در محل مؤسسه تحقیقات برنج کشور- معاونت مازندران (آمل) با مختصات جغرافیایی 36 درجه و 28 دقیقه شمالی و 52 درجه و 23 دقیقه شرقی با 8/29 متر ارتفاع از سطح دریا اجرا شد. آزمایش به صورت کرت‌های دوبار خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. آبیاری به عنوان عامل اصلی در 3 سطح: آبیاری مرسوم تا زمان رسیدن محصول (شاهد)، قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول و پر شدن دانه، مقدار مصرف نیتروژن به عنوان عامل فرعی  در سه سطح: مقدار توصیه شده (100 کیلو گرم نیتروژن خالص در هکتار)، 75 و 50 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار و باکتری‌های افزاینده رشد به عنوان عامل فرعی فرعی در 4 سطح: شاهد (عدم کاربرد)، آزوسپیریلوم لیپوفروم²، سودوموناس فلورسنس³ و ترکیب آزوسپیریلوم و سودوموناس بودند. باکتری‌های محرک رشد مورد نظر ابتدا در آزمایشگاه بیولوژی مؤسسۀ تحقیقات خاک و آب گرگان تهیه گردیدند. سایر مواد غذایی شامل سوپر فسفات تریپل و سولفات پتاسیم هر کدام به مقدار 100 کیلوگرم در هکتار قبل از کشت مصرف ‌گردید. داده‌های هواشناسی از جمله بارش، درجه حرارت، رطوبت نسبی، سرعت باد و تبخیر از نزدیک ترین ایستگاه هواشناسی جمع آوری و ثبت گردید  (جدول 1).

قبل از کاشت، نمونه‌ای مرکب از خاک تهیه و برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مهم آن تعیین گردید (جدول 2).

رقم  مورد استفاده در این آزمایش، رقم پرمحصول کشوری بود که میانگین عملکرد آن حدود 8 تن شلتوک در هکتار می‌باشد. این رقم دارای راندمان تبدیل بالاتر به برنج سفید همراه با کیفیت مطلوب تر نسبت به سایر ارقام پر‌محصول بوده که در سال 1390 توسط مؤسسه تحقیقات برنج کشور معاونت مازندران معرفی گردید. بذر پاشی در خزانه، فروردین ماه 1391 انجام گرفت و انتقال نشاء به محل اجرای طرح اردیبهشت ماه انجام شد. قبل از نشا کاری بوته‌ها از خزانه جدا، ریشه‌های آن به طور کامل و با دقت توسط آب شستشو گردید و سپس برای تلقیح با توجه به تیمار باکتری‌های آزوسپیریلوم و سودوموناس، در سوسپانسیونی که حاوی 5/17 میلی‌لیتر باکتری به ازای هر لیتر آب بود (بر اساس تجارب تحقیقاتی محققین آزمایشگاه بیولوژی خاک) به مدت 24 ساعت خیسانده شدند. نشاکاری با فاصله 25×25 سانتی متر مربع و به صورت تک بوته در 108 کرت با  اندازه هر کرت 3 × 4 متر و 16 خط کاشت انجام ‌شد. آبیاری بر اساس تیمارهای تعریف شده در پلات‌های اصلی انجام و میزان آب مصرفی توسط کنتور اندازه گیری و ثبت گردید. یک سوم از کود نیتروژن با توجه به تعریف تیمارها از منبع اوره به صورت پایه و مابقی در دو مرحله پنجه‌دهی و ابتدای ساقه‌دهی به صورت سرک مصرف گردید. وجین به صورت دستی در دو مرحله (20 و 38 روز پس از نشاکاری) انجام و مبارزه با آفات برنج بر اساس دستورالعمل فنی مؤسسه تحقیقات برنج کشور انجام شد. به دلیل مقاومت رقم کشوری به بیماری‌های رایج (آلودگی کم) و همچنین به منظور جلوگیری از تأثیر منفی قارچ‌کش بر باکتری، در مراحل رشد برنج از قارچ‌کش استفاده نگردید. پس از رسیدن محصول، با در نظر گرفتن اثرات حاشیه، 10 بوته به طور تصادفی جهت تعیین اجزای عملکرد از قبیل تعداد کل دانه در خوشه، تعداد دانه پر و پوک در خوشه، وزن هزار دانه و وزن شلتوک  در  خوشه ، انتخاب و برای شاخص برداشت  چهار بوته کف‌بر شده  به مدت 48 ساعت در دمای 72 درجه سانتی گراد در آون قرار گرفت و پس از خشک شدن توزین شدند. سپس دانه‌ها خرمنکوبی و به صورت جداگانه توزین گردیدند. شاخص برداشت با تقسیم عملکرد اقتصادی (دانه) بر عملکرد بیولوژیک (دانه + کاه و کلش) محاسبه شد. جهت تعیین عملکرد دانه نیز دو متر مربع (32 بوته) از داخل هر کرت بعد از حذف حاشیه برداشت و عملکرد آن بر اساس رطوبت 14%  محاسبه‌ گردید.

داده‌های بدست آمده با نرم افزار SAS نسخه 1/9 مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفت. برای مقایسه میانگین از آزمون حداقل تفاوت معنی دار (LSD) در سطح 5 درصد استفاده شد.

نتایج و بحث

تعداد کل دانه در پانیکول

 بر اساس نتایج به دست آمده از جدول تجزیه واریانس (جدول 3)، اعمال تیمار های مختلف آبیاری، نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد و هم‌چنین اثر متقابل دوگانه تمام تیمارها تاثیر معنی‌داری (p<0.01) بر تعداد کل دانه در پانیکول نشان داد ولی اثر متقابل سه گانه نیتروژن، آبیاری و باکتری‌های افزاینده رشد بر صفت یاد شده معنی‌دار نگردید.

در بین سطوح مختلف آبیاری، شاهد با 169 عدد، بیشترین و قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول با 145 عدد، کمترین تعداد دانه در پانیکول را دارا بودند (جدول 4). کاهش تعداد کل دانه در پانیکول با قطع آبیاری در مراحل مختلف رشد زایشی مشاهده شد که کاهش بیشتر در مرحله آغازی‌های پانیکول به دلیل حساسیت این مرحله به نیاز آبی می‌باشد و در مراحل بعد تنش آبی بیشتر بر وزن دانه تأثیرگذار بود.

با کاهش مقدار نیتروژن نسبت به مقدار توصیه شده (شاهد)، تعداد کل دانه در پانیکول نیز کاهش یافت به طوری که شاهد با 173 عدد، بیشترین و تیمار 50 درصد نیتروژن توصیه شده با 146 عدد، کمترین تعداد دانه را به همراه داشتند (جدول 5). محققان (Mousavi et al., 2015) بیان نمودند که با افزایش مصرف کود نیتروژن به 90 کیلوگرم در هکتار، تعداد دانه در پانیکول به میزان 7/1 درصد در مقایسه با شاهد (عدم مصرف نیتروژن) کاهش یافت، که با نتایج این آزمایش مطابقت دارد.

تلقیح گیاه با باکتری‌های افزاینده رشد موجب افزایش 20 درصدی در تعداد کل دانه در پانیکول نسبت به تیمار عدم کاربرد باکتری‌های افزاینده رشد گردید (جدول 6). گزارش شده که با مصرف سویه  Dolباکتری آزوسپیریلوم، تعداد دانه در سنبله گندم به میزان 12 درصد نسبت به عدم کاربرد باکتری افزایش یافت (Amo-Aghaei et al., 2003). مطالب فوق با یافته‌های محققان دیگر نیز مطابقت دارد (Arabzade and Tavakoli, 2005; Rahman et al., 2002; Tahmasebi Sarvestani et al., 2008).

بررسی مقایسه اثرات متقابل آبیاری و نیتروژن نشان داد که بیشترین تعداد کل دانه در پانیکول در تیمار آبیاری غرقاب دائم (شاهد) و سطح کودی 100 کیلوگرم در هکتار با 191 عدد و کمترین آن در تیمار قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول و سطح کودی 50 کیلوگرم با 137 عدد به‌دست آمد (جدول 7). تنش خشکی   در دوره پر شدن دانه می‌تواند تا 40 درصد عملکرد را کاهش دهد که این آسیب شدید ناشی از کاهش اجزای عملکرد می‌باشد (Pirdashti et al., 2004). گروهی از پژوهشگران (Belder et al., 2006) سیستم آبیاری غرقاب دائمی را با سیستم آبیاری متناوب و غیر غرقاب در چین و فیلیپین در سطوح مختلف کود نیتروژن بررسی و میزان عملکرد برنج را بین 5-1/4 تن در هکتار در شرایط عدم مصرف نیتروژن و 2/9-8/6 تن در هکتار در شرایط مصرف نیتروژن به مقدار 180 کیلو  گرم در هکتار گزارش نمودند. میزان صرفه‌جویی آب در آبیاری متناوب غرقاب و غیر‌غرقاب 18 – 15 درصد نسبت به شرایط آبیاری ممتد غرقابی بیشتر بود.

مقایسه میانگین اثر متقابل آبیاری و باکتری‌های افزاینده رشد بر صفت تعداد کل دانه در پانیکول نشان داد که تیمار قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه و ترکیب باکتری‌های آزوسپیریلوم و سودوموناس با 185 عدد، بیشترین و تیمار قطع آبیاری در مرحله آغازی‌های پانیکول و عدم مصرف باکتری با 133 عدد، کمترین تعداد دانه در پانیکول را دارا بودند (جدول 8).

بر اساس نتایج حاصل از جدول اثرات متقابل نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد ، بیشترین تعداد کل دانه در پانیکول با 183 عدد زمانی به‌دست آمد که از 100 و 75 درصد کود نیتروژن همراه با  ترکیب دو باکتری استفاده شد. همچنین تیمار 50  درصد نیتروژن مصرفی در زمانی که هیچ گونه باکتری استفاده نشد، کمترین دانه در پانیکول (130 عدد دانه) را به همراه داشت. (جدول 9). محققان (Maleki et al., 2010) گزارش نمودند که بیشترین تعداد دانه در سنبله گندم زمانی حاصل شد که تیمار کودی مصرف 25 درصد کود نیتروژنه و کود زیستی ازتوباکتر استفاده گردید.

تعداد دانه  پوک در پانیکول

نتایج نشان داد که تیمارهای آبیاری، نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد بر صفت تعداد دانه پوک در پانیکول در سطح احتمال 1 درصد (p<0.01) اثر معنی‌داری داشت (جدول 3). در بین سطوح مختلف آبیاری، قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی پانیکول با 42 عدد، بیشترین دانه پوک در پانیکول را دارا بود (جدول 4). گزارشات حاکی از آن است که با افزایش فواصل آبیاری، درصد پوکی دانه افزایش می‌یابد (Mohammadi et al., 2015). در بین مقادیر مختلف کود نیتروژن، تیمار 50 درصد نیتروژن توصیه شده با  44 عدد دانه پوک، بیشترین و شاهد با  30 عدد، کمترین دانه پوک را به همراه داشتند (جدول 5). کمبود نیتروژن باعث افزایش درصد پوکی دانه می‌شود (Mohaddesi, 2001)، که با نتایج آزمایش پیش روی مطابقت دارد. اعمال تیمار باکتری‌های افزاینده رشد نیز بر تعداد دانه پوک تاثیرگذار بود به طوری که بیشترین و کمترین تعداد دانه پوک را به ترتیب شاهد با 48 و ترکیب دو نوع باکتری با 26 عدد دارا بودند (جدول 6). اثر متقابل سطوح آبیاری و نیتروژن، آبیاری و باکتری‌های افزاینده رشد و همچنین نیتروژن  و باکتری‌های افزاینده رشد بر صفت تعداد دانه پوک در پانیکول در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار بود.  بررسی مقایسه میانگین اثر متقابل تیمارهای آبیاری و نیتروژن بر تعداد دانه پوک در پانیکول نشان داد که تیمارهای قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه با مصرف 75 درصد نیتروژن و همچنین شاهد (تیمار آبیاری مرسوم و نیتروژن توصیه شده)، کمترین تعداد دانه پوک  (25 عدد) را داشتند (جدول 7). بررسی اثرات متقابل تیمارهای آبیاری و باکتری‌های افزاینده رشد نشان داد که بیشترین تعداد دانه پوک در پانیکول (54 عدد) با قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی پانیکول و بدون مصرف باکتری (شاهد) حاصل شد و کمترین آن با 22 عدد دانه پوک در تیمارهای قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه و شاهد (آبیاری مرسوم) با مصرف ترکیبی دو باکتری بدست آمد (جدول 8). بر اساس نتایج حاصل از برهمکنش نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد، بیشترین تعداد دانه پوک در پانیکول (55 عدد) زمانی مشاهده شد که از 50 درصد نیتروژن توصیه شده استفاده گردید و هیچ گونه باکتری مصرف نشد. کمترین میزان صفت یاد شده (22 عدد دانه پوک) نیز از مصرف 75 و 100 درصد نیتروژن توصیه شده همراه با کاربرد ترکیبی دو باکتری بدست آمد (جدول 9). گزارش شده که با افزایش کاربرد کود نیتروژن از 0 تا 100 کیلوگرم در هکتار، میزان عقیم‌شدن دانه‌ها از 21 تا 42 درصد افزایش یافت (Mannan et al., 2010).

تعداد دانه  پر در پانیکول:

نتایج حاصل از تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که استفاده از تیمارهای آبیاری، نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد توانسته اثر معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد بر صفت تعداد دانه پر در پانیکول داشته باشد (جدول 3).  در بین سطوح مختلف آبیاری، قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه با 136 عدد، بیشترین و تیمار قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول با 102 عدد، کمترین تعداد دانه پر را داشتند (جدول 4). نتایج به دست آمده توسط سایر محققان (Taghizadeh et al., 2008)  نیز نشان داد که با تیمار دور آبیاری 5 روز یک بار، تعداد دانه پر در پانیکول بیشتری در مقایسه با آبیاری مرسوم (غرقاب دائم) حاصل شد که با نتایج این آزمایش مطابقت دارد. بین تیمارهای کود نیتروژن، شاهد (100 درصد نیتروژن توصیه شده) با 142 عدد، بیشترین تعداد دانه پر و تیمار 50 درصد نیتروژن توصیه شده با 101 عدد، کمترین تعداد دانه پر در پانیکول را دارا بود (جدول 5). گزارش شده که با افزایش نیتروژن مصرفی تعداد دانه‌های پر شده به طور معنی‌داری افزایش می‌یابد (Talcukdar et al., 2002). اعمال تیمارهای باکتری‌های افزاینده رشد تأثیر معنی‌داری بر تعداد دانه پر در پانیکول به همراه داشت به طوری که ترکیب دو باکتری با 149 عدد، بیشترین و شاهد با 93 دانه، کمترین تعداد دانه پر را داشتند (جدول 6). استفاده از کودهای زیستی نظیر آزوسپیریلوم به دلیل تثبیت نیتروژن، آزادسازی تدریجی عناصر و بهره‌‌گیری گیاه از آن در مراحل مختلف رشد سبب افزایش معنی‌دار تعداد دانه پر در پانیکول می‌گردد که با نتایج دیگر محققان نیز مطابقت دارد (Banayo et al., 2012).اثر متقابل سطوح آبیاری و نیتروژن، آبیاری و باکتری‌های افزاینده رشد و همچنین نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد بر صفت تعداد دانه پر در پانیکول در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار بود. بررسی مقایسه میانگین اثر متقابل تیمارهای آبیاری و نیتروژن بر تعداد دانه پر در پانیکول نشان داد که تیمار قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول با مصرف 50 درصد نیتروژن نسبت به شاهد، 54 درصد و تیمار قطع آبیاری در مرحله پرشدن دانه همراه با 75 درصد کود مصرفی نسبت به شاهد، 7 درصد کاهش داشته است (جدول 7). اثرات متقابل تیمارهای آبیاری و باکتری‌های افزاینده رشد نشان داد که بیشترین تعداد دانه پر در پانیکول به ترتیب با میانگین‌های 162 و 160 عدد در تیمارهای قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه و آبیاری مرسوم با مصرف ترکیبی باکتری‌های آزوسپیریلوم و سودوموناس حاصل شد.کمترین تعداد دانه پر در پانیکول با 79 عدد دانه در تیمار قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی پانیکول و شاهد (عدم مصرف باکتری) بدست آمد (جدول 8). بر اساس نتایج حاصل از جدول اثرات متقابل نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد ، بیشترین تعداد دانه پر در پانیکول به ترتیب با میانگین‌های 161 و 160 عدد، زمانی مشاهده شد که از 100 و 75 درصد نیتروژن توصیه شده همراه با مصرف دو باکتری استفاده گردید. کمترین میزان دانه پر در پانیکول (74 عدد دانه پر) نیز از مصرف 50 درصد نیتروژن توصیه شده و عدم مصرف باکتری حاصل شد (جدول 9). آبیاری مناسب تأثیر مثبتی بر درصد دانه‌های پر شده در برنج دارد و تحمیل خشکی از طریق عقیم کردن دانه‌های گرده سبب کاهش درصد دانه‌های پر شده در پانیکول می گردد (Mohammadi et al., 2015). تحقیقات نشان داده که تعداد دانه پر در پانیکول تحت تأثیر مقادیر مختلف کود نیتروژنه (Mostafavi Rad and Sarvestani, 2003) قرار می‌گیرد که با نتایج آزمایش حاضر مطابقت دارد.

وزن هزار دانه

نتایج به‌دست آمده از جدول تجزیه واریانس نشان داد که اعمال تیمار های مختلف آبیاری، نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد تاثیر معنی‌داری بر وزن هزار دانه داشته است (جدول 3). در بین تیمارهای آبیاری، با قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول  با 1/24 گرم کمترین وزن هزار دانه و با قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه با 5/25 گرم بیشترین وزن هزار دانه مشاهده شد که با تیمار شاهد (آبیاری مرسوم) با 2/25 گرم وزن دانه اختلاف آماری معنی‌داری نداشت (جدول 4). تنش آبی در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول باعث تسریع در رسیدن گیاه و کاهش وزن دانه و در نهایت کاهش عملکرد می‌گردد. گزارش شده که کلیه تیمارهای آبیاری تناوبی باعث کاهش وزن هزار دانه در مقایسه با آبیاری غرقابی در کل فصل شدند (Miri et al., 2012). همچنین در بین تیمارهای نیتروژن، تیمار 50 درصد نیتروژن توصیه شده  با 24 گرم کمترین و شاهد با 6/25 گرم بیشترین وزن هزار دانه را دارا بودند (جدول 5). مصرف کود نیتروژن تا یک حد معین باعث افزایش وزن هزار دانه و متعاقب آن عملکرد دانه برنج می گردد (Pramanik and Bera, 2013)، که با نتایج آزمایش حاضر مطابقت دارد. پژوهشگران گزارش نمودند که با مصرف 125 کیلوگرم نیتروژن در هکتار، وزن هزار دانه به طور معنی‌داری افزایش یافت (Mohamadian Roshan et al., 2011). بیشترین و کمترین وزن هزار دانه در بین تیمارهای مختلف باکتری‌های افزاینده رشد به ترتیب به ترکیب دو باکتری با 1/26 گرم و شاهد (عدم کاربرد باکتری) با 9/22 گرم تعلق داشت (جدول 6). به نظر می‌رسد که کاربرد کودهای زیستی باعث توسعه ریشه شده و شرایط را برای جذب عناصر غذایی فراهم می‌کنند که این به نوبه خود باعث افزایش فتوسنتز می‌گردد. زمانی که گیاه به دوران رسیدگی نزدیک می‌شود مواد حاصل از فتوسنتز را به اندام‌های زایشی (دانه‌ها) منتقل می‌کند. کودهای زیستی از طریق تسریع و تقویت این عمل سبب افزایش وزن هزار دانه می‌گردند. اثرات متقابل تیمارهای آبیاری و نیتروژن بر وزن هزار دانه در سطح احتمال یک درصد معنی‌دار گردید ولی صفت یاد شده تحت تأثیر اثرات متقابل دوگانه آبیاری و باکتری‌های افزاینده رشد و همچنین نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد قرار نگرفت. وزن هزار دانه، یکی از اجزای مهم عملکرد می‌باشد و به عنوان یک ویژگی ژنتیکی در ارقام، مقدار آن تا اندازه ای متأثر از شرایط دوره رسیدگی می‌باشد (Teimoorian et al., 2009). نتایج مشابهی توسط سایر محققان گزارش شده است (Taghizadeh et al., 2008). بررسی مقایسه میانگین اثرات متقابل آبیاری و نیتروژن نشان داد که بیشترین وزن هزار دانه به ترتیب با میانگین‌های 4/26 و 3/26 گرم در تیمارهای آبیاری غرقاب دائم (شاهد) و سطح کودی 100 کیلوگرم د ر هکتار و همچنین قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه و سطح کودی 75 کیلوگرم در هکتار به‌دست آمد، اگرچه با تیمار قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه و مصرف 100 درصد نیتروژن توصیه شده (26 گرم) اختلاف آماری معنی‌داری نشان ندادند (جدول 7).

عملکرد دانه

نتایج به ‌دست آمده از جدول تجزیه واریانس نشان داد تیمار‌های آبیاری، نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد بر عملکرد دانه تأثیر معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد داشته است. اثرات متقابل دو و سه گانه تیمارها بر عملکرد دانه معنی‌دار نبود (جدول 3). نتایج حاصل از جدول مقایسه میانگین نشان داد در بین سطوح مختلف آبیاری، تیمار قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه با 11/7 تن، بیشترین و تیمار قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول با 48/6 تن، کمترین عملکرد دانه را دارا بودند (جدول 4). وقوع تنش آبی در مرحله تشکیل آغازی‌های پانیکول سبب کاهش اجزای عملکردی نظیر تعداد کل دانه و دانه پر در پانیکول، وزن هزار دانه و نهایتاً افزایش عملکرد نهایی دانه گردید که اهمیت نیاز آبی گیاه برنج در این مرحله رشدی را نشان می‌دهد. گزارش شده که با اعمال تیمار آبیاری غرقاب دائم، عملکرد دانه بیشتری در مقایسه با تیمارهای آبیاری تناوبی حاصل شد (Usefian et al., 2014). سایر محققان (Mohammadi et al., 2015) نیز تأثیر تنش و دوره‌های مختلف آبیاری در کاهش عملکرد دانه برنج را تأیید می‌کنند. در بین تیمارهای کود نیتروژن، تیمار شاهد (100 درصد مقدار توصیه شده) با 12/7 تن، بیشترین میزان عملکرد دانه و تیمار 50 درصد کود نیتروژن توصیه شده با 45/6 تن، کمترین عملکرد را دارا بود که نشان دهنده اهمیت نیتروژن برای این گیاه است (جدول 5). بررسی‌های انجام شده توسط سایر پژوهشگران  (Taghizadeh et al., 2008) نشان داده که با مصرف 60  و 90 کیلوگرم در هکتار نیتروژن می‌توان به بالاترین عملکرد دست یافت در حالی که با عدم مصرف نیتروژن، عملکرد دانه به شدت کاهش می‌یابد. گروه دیگری از پژوهشگران (Shokri Vahed et al., 2009) بیان نمودندکه عملکرد دانه در شرایط کود نیتروژنی به میزان 45 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار به همراه کود بیولوژیک (حاوی آزوسپیریلوم) بیشترین مقدار را نسبت به مصرف 60 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار بدون آزوسپیریلوم به میزان 654 کیلوگرم در هکتار (28 درصد) و نیز نسبت به مصرف 45 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار بدون آزوسپیریلوم به میزان 893 کیلوگرم در هکتار(28 درصد ) بود. استفاده از تیمارهای مختلف باکتری‌های افزاینده رشد نیز بر عملکرد دانه مؤثر بود به طوری که تیمار ترکیبی دو باکتری با 43/7 تن، بیشترین عملکرد را دارا بود و تیمارهای کاربرد جداگانه دو باکتری آزوسپیریلوم و سودوموناس در گروه آماری بعدی قرار گرفتند. کمترین عملکرد دانه نیز با میانگین 13/6 تن در هکتار در تیمار شاهد یا عدم کاربرد باکتری مشاهده شد ( جدول 6). بر اساس گزارشات (Ehteshami et al., 2010)، استفاده از باکتری سویه 136 سودوموناس در بین سایر باکتری‌ها بیشترین تأثیر را در رشد برنج داشته و باعث افزایش عملکرد دانه گردیده است. نتایج دیگری در مورد تأثیر باکتری سودوموناس و آزوسپیریلوم بر عملکرد برنج طارم نشان داد که بیشترین عملکرد برنج در تلقیح باکتری سودوموناس همراه با کود نیتروژن در مقایسه با مصرف کود نیتروژن به تنهایی بدست آمد (Rahmati Khorshidi and Ardakani, 2011). محققان (Cong et al., 2011) در پژوهشی در مورد تأثیر کودهای زیستی بر برنج دریافتند که کاربرد باکتری‌های افزاینده رشد به تنهایی، باعث افزایش عملکرد دانه برنج شد. یافته‌های این پژوهش نشان داد که باکتری‌های محرک رشد به دلیل تأثیر بر افزایش جذب عناصر غذایی می‌توانند منجر به افزایش عملکرد و اجزای عملکرد برنج گردند.

شاخص برداشت

بر اساس نتایج به دست آمده از جدول تجزیه واریانس، تیمارهای اعمال شده نیتروژن و باکتری‌های افزاینده رشد تأثیر معنی‌داری (در سطح احتمال 1%) بر روی صفت شاخص برداشت داشته است ولی شیوه‌های مختلف آبیاری بر شاخص برداشت تأثیر معنی‌داری نشان نداد. همچنین، صفت شاخص برداشت تحت تأثیر هیچ یک از اثرات متقابل دو گانه تیمارها قرار نگرفت (جدول 3). نتایج مقایسه میانگین نشان داد سطوح مختلف تیمار نیتروژن می تواند تأثیر متفاوتی بر روی شاخص برداشت داشته باشد. بر این اساس تیمار 50 درصد نیتروژن توصیه شده،  بیشترین درصد شاخص برداشت (77/46 درصد) و تیمار شاهد با 24/42 درصد، کمترین شاخص برداشت را به همراه داشته است (جدول 5). به نظر می‌رسد با مصرف بیشتر کود نیتروژن به دلیل افزایش عملکرد بیولوژیکی از شاخص برداشت تا حدودی کاسته گردید. محققان (Arfani and Nasiri, 2000) در بررسی اثر کود نیتروژنه و تاریخ کاشت بر رشد و عملکرد برنج گزارش دادند که اختلاف معنی‌داری بین میانگین‌های شاخص برداشت در سطوح مختلف نیتروژن مشاهده شد. جدول مقایسه میانگین نیز نشان داد مصرف ترکیبی باکتری‌های آزوسپیریلوم و سودوموناس با 15/40 درصد کمترین شاخص برداشت را به همراه داشت و عدم مصرف باکتری (شاهد) با 92/49 درصد بیشترین شاخص برداشت را به خود اختصاص داد (جدول 6). اگرچه مصرف کودهای زیستی سبب افزایش عملکرد دانه گردید ولی احتمالاً به دلیل افزایش بیشتر عملکرد کاه و به تبع آن افزایش عملکرد بیولوژیکی، نهایتاً شاخص برداشت کاهش یافت.

نتیجه‌گیری کلی

بر اساس نتایج این پژوهش، قطع آبیاری در مرحله تشکیل آغازی پانیکول منجر به کاهش اجزای عملکرد و متعاقب آن عملکرد در مقایسه با شرایط غرقاب دائم گردید. قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه، اثر منفی بر عملکرد برنج نداشت. با کاهش مصرف نیتروژن خالص به 50 کیلوگرم در هکتار، عملکرد دانه در مقایسه با مقادیر نیتروژن 75 و 100 کیلوگرم در هکتار کاهش یافت. نتایج نشان داد که تنها با کاربرد ترکیبی دو باکتری آزوسپیریلوم و سودوموناس می‌توان به حداکثر عملکرد دانه دست یافت و با مصرف تنهایی هر یک از باکتری‌ها و عدم مصرف آن‌ها، عملکرد به طور معنی‌داری کاهش می‌یابد. با توجه به نتایج اثرات متقابل تیمارها می‌توان بیان داشت که با کاربرد ترکیبی باکتری‌های آزوسپیریلوم و سودوموناس همراه با مصرف 75 و 100 درصد نیتروژن توصیه شده و در شرایط قطع آبیاری در مرحله پر شدن دانه یا غرقاب دائم، عملکرد دانه بیشترین مقدار بود که نشان دهنده نقش مثبت و مؤثر باکتری‌های افزاینده رشد در شرایط کم آبی یا مقادیر کاهش یافته نیتروژن می‌باشد