Document Type : Original Article
Authors
1 MSc. Former Student, Department of Agronomy, Payame Noor University of Urmia, Urmia. Iran.
2 Assistant Professor, Department of Agronomy, Payame Noor Universityof Tehran, Tehran, Iran.
Abstract
تغییرات فنوتیپی و کیفی ذرت علوفهای (Zea mays L.) در اثر مصرف پتاسیم و عناصر کم مصرف تحت شرایط تنش خشکی
Phenotype and quality variation of forage maize (Zea mays L.) with potassium and micronutrient application under drought stress conditions
آسیه مجلسی*1، اسماعیل قلینژاد2
1–کارشناس ارشد زراعت، گروه علمی علوم کشاورزی، دانشگاه پیام نور ارومیه
2 - استادیار گروه علمی علوم کشاورزی- دانشگاه پیام نور تهران
*نویسنده مسئول : asieh.majlesy@yahoo.com
تاریخ دریافت: 18/05/92 تاریخ پذیرش: 30/08/92
چکیده
بهمنظور بررسی تاثیر پتاسیم و عناصر کم مصرف بر شاخصهای رشد ذرت علوفهای بهصورت کشت دوم در شرایط تنش خشکی، آزمایشی بهصورت کرتهای دو بار خرد شده در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در روستای ساریبگلو از توابع شهرستان ارومیه در سال زراعی 1389 اجرا شد. آبیاری بهعنوان فاکتور اصلی در دو سطح (آبیاری کامل و قطع آبیاری)، مصرف پتاسیم بهعنوان فاکتور فرعی در دو سطح (عدم مصرف و مصرف 200 کیلوگرم در هکتار) و عناصر کم مصرف (آهن، روی و منگنز) بهعنوان فاکتور فرعی- فرعی در سه سطح (عدم مصرف، مصرف خاکی و محلول پاشی) در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که مصرف خاکی عناصر کم مصرف و پتاسیم تحت شرایط تنش خشکی باعث افزایش مقدار پرولین و درصد پروتئین بلال شد. بیشترین مقدار محتوای آب نسبی برگ در تیمار شاهد و بیشترین مقدار پروتئین برگ در زمان مصرف خاکی عناصر کم مصرف و پتاسیم تحت شرایط آبیاری کامل بهدست آمد. تحت شرایط مصرف پتاسیم، مصرف خاکی عناصر کم مصرف باعث افزایش ارتفاع بوته و طول بلال و عدم مصرف عناصر کم مصرف سبب افزایش درصد پروتئین ساقه شد. در شرایط تنش خشکی، محلول پاشی عناصر کم مصرف موجب افزایش سطح برگ پرچم، طول و قطر بلال و درصد پروتئین ساقه گردید. در شرایط تنش خشکی استفاده از پتاسیم درصد پروتئین بلال، برگ و ساقه کاهش، ولی سایر صفات افزایش معنیداری پیدا کردند. بنابراین میتوان نتیجه گرفت در شرایط تنش خشکی، مصرف پتاسیم همراه با عناصر کم مصرف شاخصهای رشد را بهبود میبخشد.
واژههای کلیدی: آهن، تنش رطوبتی، روی، کمبود آب، منگنز
مقدمه
ذرت یک گیاه علوفهای با عملکرد ماده خشک بالا است که از آن میتوان به عنوان سیلو جهت تغذیه دام استفاده کرد. خصوصیات تغذیهای و علوفهای در این گیاه به دلیل مقدار پروتئین بالای در حد مطلوبی قرار دارد (Curran & Posch, 2000).
خشکی یکی از مهمترین تنشهای غیرزیستی میباشد که تولید محصولات کشاورزی و بازده استفاده از اراضی خشک و نیمهخشک را کاهش میدهد (Taiz & Ziger, 2006). در شرایط بروز تنش خشکی نقش یک عنصر غذایی زمانی در تغذیه گیاه به خوبی نمایان میشود که سایر عناصر مورد نیاز گیاه (کم مصرف و پر مصرف) به صورت متعادل در اختیار گیاه قرار گیرد. از سوی دیگر عناصر غذایی کم مصرف باعث افزایش مقاومت گیاه به برخی آفات و بیماریها و تنشهای محیطی میگردد (Khold Barin & Eslamzade, 2006). گیاهان در پاسخ به تنشهای غیرزنده محیطی از روشهایی مانند دهیدراتاسیون و حفظ فشار اسمزی استفاده میکنند. چنین مکانیزمهایی تطابق نامیده میشوند و شامل یکسری تغییرات فیزیولوژیکی و بیولوژیکی میباشند که طی آن تجمع برخی مواد محلول در پاسخ به تنشها صورت میگیرد در این ارتباط میتوان به تجمع پرولین در غلات و بتائین در چغندرقند اشاره نمود (Mohammadkhani & Heidari, 2008).
قهفرخی و همکاران (Ghahfarohki et al., 2004) در آزمایشی با بررسی اثر تنش خشکی بر ذرت دانهای دریافتند که با بروز تنش خشکی در مرحله گلدهی قطر و طول بلال کاهش یافت. فرشاد و ملکوتی (Farshad & Malakooti, 2003) بیان کردند که مصرف پتاسیم و عناصر کم مصرف درصد پروتئین دانه، طول بلال، قطر بلال و ارتفاع بوته ذرت را افزایش داد. ساجدی و همکاران (Sajedi et al., 2009) مقادیر مختلف آهن، روی و نیتروژن را بر روی شاخصهای فیزیولوژیکی و عملکرد ذرت علوفه ای 704 بررسی نموده و نتیجه گرفتند که با اضافه نمودن کودهای عناصر کم مصرف به ویژه روی، خصوصیاتی مانند شاخص سطح برگ، سرعت رشد گیاه و تجمع ماده خشک به طور معنیداری افزایش یافت و دریافتند که بخش عمدهای از افزایش عملکرد به بهبود شاخصهای فیزیولوژیک مربوط میباشد.
با توجه به این که پتاسیم در افزایش کارآیی مصرف آب و جبران کاهش اثرات کمی و کیفی ناشی از تنش خشکی نقش موثری دارد و همچنین نقش عناصر کم مصرف در بهبود عملکرد آنزیمها در شرایط بروز تنش خشکی و افزایش کیفیت گیاه ذرت بسیار مهم میباشد، لذا هدف از این آزمایش بررسی تاثیر همزمان مصرف پتاسیم و عناصر کم مصرف آهن، روی و منگنز بر عملکرد کمی و همچنین مقادیر پروتئین و پرولین ذرت علوفهای 704 تحت شرایط تنش خشکی میباشد.
مواد و روشها
این آزمایش در سال زراعی 1389 به صورت کشت دوم و با هدف تولید علوفه در روستای ساریبگلو از توابع شهرستان ارومیه با ارتفاع 1323 متر از سطح دریا با طول جغرافیایی 37 درجه،41 دقیقه و 27 ثانیه شمالی و عرض جغرافیایی 45 درجه، 8 دقیقه و 33 ثانیه شرقی اجرا شد. این منطقه دارای آب و هوای منطقهای خشک و نیمهخشک و با میانگین بارندگی سالیانه 300 میلیمتر، میانگین کمترین دمای هوا 17- درجه سانتیگراد و میانگین بیشترین دمای هوای منطقه 35 درجه سانتیگراد میباشد. جدول 1 مشخصات فیزیکو شیمیایی خاک محل اجرای طرح را نشان میدهد.
آزمایش به صورت کرتهای دو بار خرد شده در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. فاکتور اصلی شامل آبیاری در دو سطح (آبیاری کامل و قطع آبیاری)، فاکتور فرعی شامل مصرف کود پتاسیم در دو سطح (عدم مصرف پتاسیم و مصرف 200 کیلوگرم در هکتار) و فاکتور فرعی– فرعی شامل مخلوط کودهای کم مصرف آهن، منگنز و روی در سه سطح (عدم مصرف، مصرف خاکی و محلول پاشی) بودند.
جدول 1- مشخصات خاکشناسی محل اجرای طرح.
.Table 1. Some of the physicochemical properties of the experimental site
)%درصد ( |
میلیگرم بر کیلوگرم (mg/kg) |
اسیدیته خاک pH |
هدایت الکتریکی (دسیزیمنس بر متر) EC(ds/m) |
)%درصد ( |
بافت خاک Soil texture |
|||||||||
نیتروژن کل T.N |
کربن آلی O.C |
درصد اشباع S.P |
کل مواد خاک T.N.V |
فسفر قابل دسترس Pavailable |
پتاسیم قابل دسترس Kavailable |
روی Zn |
منگنز Mn |
آهن Fe |
رس Clay |
سیلت Silt |
شن Sand |
|||
0.12 |
1.19 |
54 |
16.1 |
28.4 |
434 |
1.7 |
3.7 |
4.5 |
8.04 |
0.68 |
57 |
26 |
17 |
رسیلومی Clay loam |
بذر مورد استفاده، هیبرید سینگلکراس 704، از شرکت دشت کبودان تحت نظارت وزارت جهاد کشاورزی تهیه گردید و به صورت خشکهکاری در 12 تیر ماه سال 1389 به صورت دستی کشت شد. فاصله بوتهها از هم روی ردیف 25 سانتی متر و فاصله بین ردیفها 50 سانتیمتر در نظر گرفته شد. کود نیتروژن به مقدار 100 کیلوگرم در هکتار از منبع اوره به عنوان کود پایه در دو مرحله هم زمان با رشد رویشی (زمان پنج تا شش برگی) و زمان ظهورگل تاجی استفاده شد. پتاسیم از منبع سولفات پتاسیم به مقدار200 کیلوگرم در هکتار به صورت خاکی و در زمان کاشت مصرف شد. سولفات آهن، منگنز و روی به ترتیب به مقدار 100، 100 و 60 کیلوگرم در هکتار به صورت خاکی و با غلظت پنج در هزار به صورت محلولپاشی استفاده شدند.
مصرف خاکی عناصر کم مصرف همزمان با کاشت و محلول پاشی این عناصر در دو مرحله قبل از ظهور گل تاجی و در زمان دانهبندی صورت گرفت. بر اساس نتایج آزمایش خاک به دلیل بالا بودن مقدار فسفر خاک نیازی به مصرف فسفر در زمین اجرای آزمایش نبود. برای اندازهگیری صفات از هر کرت 5 بوته به طور تصادفی انتخاب شد و صفات مورد نظر روی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. صفات اندازهگیری شده به شرح زیر بود:
1- ارتفاع بوته: بعد از کفبر کردن بوتهها ارتفاع آن از انتهای بوته که متصل به طوقه میباشد تا آخرین گره قابل شمارش در زیر گل تاجی اندازهگیری شد و میانگین ارتفاع 5 بوته به عنوان ارتفاع بوته بر حسب سانتیمترگزارش شد.
2– سطح برگ پرچم: در هر بوته برگ رو به روی بلال جدا گردید و طول پهنک و عریضترین بخش پهنک اندازه گیری شد و بعد از میانگینگیری از معادله (1) محاسبه گردید و بر حسب سانتیمتر مربع گزارش شد (Francis et al., 1969).
معادله (1) 75/0 × طول × عرض = سطح برگ
3– محتوای آب نسبی (RWC): با استفاده از معادله (2) محاسبه شد (Alizade, 2009).
معادله (2)
RWC = (F.W.-D.W.) / (T.W.-D.W.) × 100
در معادله2F.W. ،D.W و T.W. به ترتیب بیانگر وزن تازه، وزن خشک و وزن آماس کامل برگ بر حسب گرم میباشد.
4– طول بلال: طول بلالها توسط خط کش اندازهگیری شد و میانگین بلالهای روی 5 بوته بر حسب سانتیمتر به عنوان طول بلال در نظر گرفته شد.
5– قطر بلال: قطر بلالهای موجود بر روی بوتهها توسط کولیسورنیه از قسمت وسط بلال اندازهگیری شد و میانگین قطر بلالهای پنج بوته به عنوان قطر بلال بر حسب سانتی متر گزارش شد.
6– عملکرد علوفه تازه: با نمونهبرداری از دو خط وسطی هر کرت و اندازهگیری وزن کل بوتهها عملکرد علوفه تازه اندازه گیری شد و بعد از محاسبه بر حسب کیلوگرم در هکتار گزارش شد.
7- درصد پروتئین بلال، برگ و ساقه: مقدار نیتروژن با استفاده از دستگاه کجلدال اندازهگیری شد (Bremner & Breitenbeck, 1983) و با استفاده از ضریب (ضریب متفاوت برای هر گیاه) مقدار پروتئین به دست آمد
(Cox & Cherney, 2001). در نهایت از معادله (3) برای اندازه گیری مقدار پروتئین در گیاه ذرت استفاده شد.
معادله (3) 25/6 × درصد نیتروژن = درصد پروتئین
8- پرولین: با استفاده از روش Battes و همکاران محاسبه گردید (Battes et al., 1973). در این روش ابتدا 5/0 گرم از بافت تازه گیاهی وزن شد و 5 میلیلیتر اسید سولفوریک 3 درصد به آن افزوده شده و خوب ساییده شد. سپس از کاغذ صافی واتمن شماره 2 عبور داد شد تا محلول کاملا صافی به دست آید. 5/1 میلیلیتر از محلول صاف شده درون لوله آزمایش ریخته شد و 1 میلیلیتر محلول نینهیدرین و 1 میلیلیتر اسید استیک خالص به آن افزوده شد. لولههای آزمایش در بن ماری به مدت یک ساعت در دمای 100 درجه سانتیگراد قرار داده شد. بعد از گذشت مدت زمان مورد نظر لوله آزمایش بر روی یخ قرار گرفت تا محلول درون آن سرد شود، سپس 4 میلیلیتر تولوئن به لوله آزمایش افزوده و به مدت 20 ثانیه بر روی شیکر قرار گرفت. نهایتا از مایع رویی درون لوله آزمایش نمونه گرفته شد و در سل اسپکتوفتومتر ریخته شد تا در طول موج 520 نانومتر قرائت شود. بعد از رسم نمودار استاندارد، اعداد قرائت شده با استفاده از منحنی به میلیگرم پرولین در گرم بافت تازه تبدیل شد.
دادههای به دست آمده با استفاده از نرم افزار آماری MSTATC تجزیه واریانس شد و مقایسه میانگینها نیز با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام گردید.
نتایج و بحث
ارتفاع بوته
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر متقابل بین پتاسیم و آبیاری و مصرف پتاسیم و عناصر کم مصرف بر ارتفاع بوته معنیدار بود (جدول 2). مصرف پتاسیم در ذرتهای تحت تنش خشکی باعث افزایش 10 درصدی ارتفاع گیاه نسبت به عدم مصرف پتاسیم در همان شرایط شد (جدول 4). تاثیر متقابل مصرف عناصر کم مصرف و پتاسیم در افزایش ارتفاع گیاه موثر بود به خصوص زمانی که عناصر ریزمغذی به صورت خاکی مصرف شد (جدول 6). زیرا پتاسیم اثرات ناشی از تنش خشکی را کاهش داده و کارآیی مصرف آب را از طریق کنترل روزنههای برگ افزایش میدهد (Alizade, 2009). فرشاد و ملکوتی (Farshad, & Malakooti, 2003) در آزمایشی گزارش کردند که مصرف پتاسیم و عناصر کم مصرف در شرایط تنش خشکی ارتفاع بوته را افزایش داد.
سطح برگ پرچم
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر متقابل بین آبیاری و کاربرد عناصر کم مصرف بر سطح برگ پرچم معنیدار بود (جدول 2). مقایسه میانگینها نشان داد تنش خشکی سطح برگ پرچم را تا 10 درصد کاهش داد (جدول 3)، زیرا فرآیندهای رشد و توسعه برگ تحت تاثیر هر گونه کمبود آب میباشد. بنابراین اگر چه آب اثر کمی در توسعه و ظهور برگ دارد، اما به طور قابل توجهی کل سطح برگ را از طریق افزایش پیری برگ کاهش داد (Cakir, 2004). در شرایط تنش خشکی محلول پاشی عناصر کم مصرف به دلیل جذب و اثر بخشی سریع عناصر غذایی بیشترین تاثیر را در افزایش سطح برگ پرچم داشت و این صفت را نسبت به مصرف خاکی عناصر کم مصرف در شرایط تنش خشکی 12 درصد افزایش داد (جدول 5).
محتوای آب نسبی (RWC):
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر متقابل سه جانبه فاکتورهای آزمایشی بر محتوای آب نسبی برگ معنیدار بود (جدول 2). نتایج میانگینها نشان داد مصرف پتاسیم در شرایط تنش خشکی باعث افزایش 9 درصدی RWC نسبت به عدم مصرف پتاسیم در همان شرایط شد که با نتایج آتیا (Atteya, 2003) مطابقت داشت (جدول 4). در شرایط تنش خشکی، عدم استفاده از کودها در مقایسه با شاهد محتوای نسبی آب برگ را تا 18 درصد کاهش داد.
جدول 2- نتایج تجزیه واریانس برخی ویژگیهای مورفولوژیک ذرت تحت تاثیر سطوح مختلف آبیاری، پتاسیم و عناصر کم مصرف.
منابع تغییرات Source of Variation |
درجه آزادی df |
میانگین مربعات (Mean of square) |
|
|
|||||||
ارتفاع بوته Plant height |
سطح برگ پرچم Flag leaf area
|
محتوای آب نسبی RWC |
طول بلال Ear length |
قطر بلال Ear diameter
|
عملکرد علوفه تازه Yield of fresh forage |
پروتئین بلال Ear protein |
پروتئین برگ Leaf protein |
پروتئین ساقه Stem protein |
پرولین Prolin
|
||
(Repetition) تکرار |
2 |
131.672 |
1810.716 |
5.916 |
0.147 |
0.034 |
282235291.361 |
0.174 |
3.483 |
1.634 |
0.00002 |
(Irrigation)آبیاری |
1 |
5372.890** |
40434.499** |
97.351ns |
20.250** |
0.267ns |
1197321472.111* |
3.423ns |
4.067ns |
11.788* |
2.495** |
(Error 1)اشتباه 1 |
2 |
7.851 |
230.602 |
24.708 |
0.092 |
0.077 |
22350260.028 |
0.223 |
0.270 |
0.235 |
0.001 |
(Potassium)پتاسیم |
1 |
1456.695** |
943.514ns |
68.007ns |
0.751** |
0.902** |
77833565.444ns |
1.914* |
0.007ns |
0.284ns |
0.127** |
آبیاری × پتاسیم Irrigation × Potassium |
1 |
463.684* |
1856.174ns |
213.452* |
7.840** |
0.722** |
6320196.000ns |
20.703** |
6.674** |
1.521** |
0.187** |
(Error 2)اشتباه 2 |
4 |
4.887 |
1371.994 |
15.077 |
0.028 |
0.018 |
14315968.139 |
0.232 |
0.212 |
0.064 |
0.0001 |
عناصر کم مصرف Micronutrients |
2 |
132.225* |
3005.862ns |
81.458* |
1.641* |
0.275* |
3247202.194ns |
25.109** |
2.297* |
0.184ns |
0.021** |
آبیاری × عناصر کم مصرف Irrigation× Micronutrients |
2 |
4.301ns |
14292.751** |
23.456ns |
1.440* |
0.252* |
1308417.194ns |
0.438ns |
2.694** |
0.654* |
0.003ns |
پتاسیم × عناصر کم مصرف Potassium × Micronutrients |
2 |
169.837** |
296.501ns |
295.248** |
1.151* |
0.51ns |
5282605.528ns |
3.945ns |
2.210ns |
0.674* |
0.003ns |
آبیاری×پتاسیم× عناصر کم مصرف Irrigation×potassium× Micronutrients |
2 |
62.530ns |
1417.348ns |
216.059** |
0.030ns |
0.041ns |
9867891.083ns |
13.001** |
3.317** |
0.108ns |
0.023** |
(Error 3) اشتباه 3 |
16 |
21.918 |
1501.509 |
20.449 |
0.248 |
0.069 |
39733164.458 |
1.146 |
0.373 |
0.178 |
0.001 |
CV (%) ضریب تغییرات |
- |
2.18 |
6.05 |
5.65 |
2.47 |
5.42 |
7.69 |
7.10 |
4.50 |
14.94 |
0.03 |
Table2- The results of variance analysis of some morphological characteristics of maize under different levels irrigation, potassium and micronutrients.
**، * و n.s به ترتیب معنیدار در سطح احتمال یک درصد، پنج درصد و غیر معنیدار.
**, * and ns. Significant at 1% and 5% levels of probability, non significant, respectively.
جدول 3 –مقایسه میانگین صفات سطح برگ پرچم، طول بلال و عملکرد علوفه تازه گیاه ذرت در شرایط مختلف آبیاری.
Table3. Means comparison of traits of flag leaf area, ear length and yield of fresh forage of maize under different irrigation conditions.
تیمارها Treatments |
سطح برگ پرچم (سانتیمتر) Flag leaf area (cm) |
طول بلال (سانتیمتر) Ear length (cm) |
عملکرد علوفه تازه (کیلوگرم در هکتار) yield of fresh forage (Kg/ha) |
(Irrigation) آبیاری |
|
|
|
(Optimum irrigation) آبیاری مطلوب (شاهد) |
673.7a |
22.3a |
87784a |
(Drought stress)تنش خشکی |
606.7b |
20.84b |
76250b |
میانگینهای دارای حروف مشترک در هر ستون، اختلاف معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد ندارند.
Means with same letters in each column are not significantly different based on Duncan’s multiple range test P≤0.05
جدول 4 – مقایسه میانگین اثر متقابل آبیاری و مصرف کود پتاسیم بر صفات ارتفاع بوته، طول و قطر بلال و میزان پروتئین بلال و ساقه ذرت.
Table4. Means comparison of interaction effects of irrigation and potassium application on traits of plant height, ear length, ear diameter and ear and stem protein of maize.
تیمارها Treatments |
ارتفاع بوته (سانتیمتر) Plant height (cm) |
طول بلال (سانتیمتر) Ear length (cm) |
قطر بلال (سانتیمتر) Ear diameter (cm) |
پروتئین ساقه (%) Stem protein (%) |
آبیاری× پتاسیم (Irrigation× Potassium) |
|
|
|
|
آبیاری× عدم مصرف پتاسیم Irrigation×Potassium non- application آبیاری× مصرف پتاسیم |
223.9a |
22.6a |
4.92a |
1.95c |
Irrigation×Potassium application تنش خشکی× عدم مصرف پتاسیم |
229.4a |
22/0b |
4.95a |
2.24b |
Drought stress × Potassium non-application تنش خشکی× مصرف پتاسیم |
192.3c |
20.2d |
4.46b |
3.51a |
Drought stress× Potassium application |
212.2b |
21.4c |
5.05a |
3.27a |
میانگینهای دارای حروف مشترک در هر ستون، اختلاف معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد ندارند.
Means with same letters in each column are not significantly different based on Duncan’s multiple range test P≤0.05
جدول 5 - مقایسه میانگین اثر متقابل آبیاری و کاربرد عناصر کم مصرف بر سطح برگ پرچم، طول و قطر بلال و میزان پروتئین ساقه ذرت.
Table 5. Means comparison of interaction effects of irrigation and micronutrients application on flag leaf area, ear length, ear diameter and stem protein of maize.
تیمارها Treatments |
سطح برگ پرچم (سانتیمتر) Flag leaf area (cm) |
طول بلال (سانتیمتر) Ear length (cm) |
قطر بلال (سانتیمتر) Ear diameter (cm) |
پروتئین ساقه (%) Stem protein (%) |
Irrigation× micronutrients آبیاری× عناصر کم مصرف |
|
|
|
|
آبیاری× عدم مصرف عناصر کم مصرف Irrigation× non-application of micronutrients |
702.6a |
21.7bc |
4.39a |
2.56b |
آبیاری× مصرف خاکی عناصر کم مصرف Irrigation× soil application of micronutrients |
666.5a |
23.0a |
4.95a |
2.25bc |
آبیاری× محلولپاشی عناصر کم مصرف Irrigation× foliar application of micronutrients |
652.1a |
22.2b |
4.93a |
1.93c |
تنش خشکی× عدم مصرف عناصر کم مصرف Drought stress× non application of micronutrients |
576.1b |
20.6d |
4.43b |
3.33a |
تنش خشکی× مصرف خاکی عناصر کم مصرف Drought stress× soil application of micronutrients |
583.2b |
20.7d |
5.00a |
3.25a |
تنش خشکی× محلولپاشی عناصر کم مصرف Drought stress× foliar application of micronutrients |
660.8a |
21.1cd |
4.86a |
3.60a |
میانگینهای دارای حروف مشترک در هر ستون، اختلاف معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد ندارند.
Means with same letters in each column are not significantly different based on Duncan’s multiple range test P≤0.05
در شرایط تنش خشکی با مصرف پتاسیم و عدم استفاده از عناصر کم مصرف، در مقایسه با عدم مصرف کود پتاسیم و عناصر کم مصرف، محتوای نسبی اب برگ 12 افزایش یافت و بیشترین مقدار RWC در تیمار شاهد بهدست آمد (جدول 7) چون کود پتاسیم باعث افزایش RWC و کاهش اثرات تنش خشکی میشود (Alizade, 2009).
طول بلال
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تمامی اثرات اصلی و اثرات متقابل دو جانبه بر طول بلال ذرت معنیدار شد (جدول 2). تنش خشکی طول بلال را 7 درصد کاهش داد (جدول 3). مصرف پتاسیم در شرایط قطع آبیاری نسبت به حالت عدم مصرف پتاسیم به طور معنیداری باعث افزایش 6 درصدی طول بلال شد (جدول 4).
در شرایط قطع آبیاری، بیشترین طول بلال از محلول پاشی عناصر کم مصرف حاصل شد، ولی بر طبق نتایج آزمایش حداکثر طول بلال از مصرف خاکی عناصر کم مصرف در شرایط آبیاری کامل بهدست آمد (جدول 5). مصرف پتاسیم و مصرف خاکی عناصر کم مصرف باعث افزایش 6 درصدی طول بلال، نسبت به شرایط عدم استفاده از عناصر کم مصرف و پتاسیم شد (جدول 6). فرشاد و ملکوتی (Farshad & Malakooti, 2003) بیان نمودند که با استفاده از پتاسیم و عناصر کم مصرف میانگین طول بلال افزایش معنی دار یافت. استانبولاوغلو و همکاران (Istanbulluoglu et al., 2002) در آزمایشات خود اثر معنیدار تنش خشکی بر کاهش طول بلال را گزارش کردند. علت اصلی کاهش طول بلال، بهدلیل کاهش رشد و تقسیم سلول در شرایط کمبود آب میباشد. ولی استفاده از پتاسیم با توجه به نقشی که در باز و بسته شدن روزنهها و افزایش کارآیی مصرف آب دارد و نیز استفاده از عناصر کم مصرف، اثرات تنش خشکی را توانست تا حدودی جبران کند و باعث افزایش طول بلال در این تحقیق شود (Taiz & Ziger, 2006).
قطر بلال
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر اصلی پتاسیم و عناصر کم مصرف و همچنین اثر متقابل آبیاری و کاربرد پتاسیم و نیز آبیاری و استفاده از عناصر کم مصرف بر قطر بلال معنیدار بود (جدول 2). مصرف پتاسیم در شرایط تنش خشکی، 11 درصد قطر بلال را نسبت به عدم مصرف پتاسیم در همان شرایط افزایش داد (جدول 4) و مصرف خاکی عناصر کم مصرف در شرایط اعمال تنش خشکی قطر بلال ذرت را 12 درصد نسبت به عدم مصرف عناصر کم مصرف در همان شرایط افزایش داد (جدول 5). نتایج مقایسه میانگینها نشان داد که بیشترین قطر بلال با مصرف پتاسیم در شرایط تنش خشکی (جدول 4) و کمترین قطر بلال در شرایط تنش خشکی و عدم مصرف هیچ کودی بهدست آمد (جدول 5). تنش خشکی بر بسیاری از فرآیندهای گیاهی مانند فتوسنتز، توسعه و تقسیم سلولی و نیز تجمع و انتقال مواد غذایی در گیاه موثر میباشد، ولی استفاده از پتاسیم و عناصر کم مصرف تا حدودی این مشکل را جبران کرده و در افزایش صفات کمی گیاه تاثیر میگذارد (Boyer & McPherson, 1998). فرشاد و ملکوتی (Farshad & Malakooti, 2003) نشان دادند که اثر پتاسیم و عناصر کم مصرف بر افزایش میانگین قطر بلال ذرت معنیدار شد. ساجدی و همکاران (Sajedi et al., 2009) طی آزمایشی افزایش قطر بلال ذرت را با استفاده از عناصر کم مصرف آهن، روی و نیتروژن گزارش دادند.
عملکرد علوفه تازه
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تاثیر آبیاری بر عملکرد علوفه تازه ذرت معنیدار بود (جدول 2). عملکرد علوفه تازه با اعمال تنش خشکی 13 درصد کاهش یافت (جدول 3). دلیل کاهش عملکرد علوفه تازه ذرت در شرایط تنش خشکی بهعلت کاهش ارتفاع بوته، طول بلال، سطح برگ پرچم و اجزای عملکرد میباشد. هاگ و دیویس (Hugh & Davis, 2003) با اعمال تنش خشکی روی گیاه ذرت نشان دادند که عملکرد علوفه
بهطور معنیداری نسبت به حالت بدون تنش کاهش یافت.
پروتئین بلال
با توجه به این که تنش خشکی بر قسمتهای مختلف گیاه تاثیر متفاوتی میگذارد، لذا در این تحقیق مقدار پروتئین در سه بخش بلال، برگ و ساقه گیاه به طور جداگانه اندازه گیری شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر متقابل سهگانه شرایط آبیاری، سطوح کاربرد پتاسیم و عناصر کم مصرف بر درصد پروتئین بلال معنیدار گردید (جدول 2). در بررسی اثر متقابل سهگانه فاکتورها، مصرف خاکی عناصر کم مصرف به همراه مصرف پتاسیم در شرایط آبیاری کامل، در مقایسه با شرایط عدم مصرف کودها در آبیاری کامل (تیمار شاهد) پروتئین بلال 29 درصد افزایش یافت و کمترین مقدار این صفت در شرایط تنش خشکی با مصرف پتاسیم و عدم استفاده از عناصر کم مصرف بهدست آمد (جدول 7). رحیمی و مظاهری (Rahimi & Mazaheri, 2008) در تحقیقات خود اعلام کردند که مصرف آهن و مس باعث افزایش مقدار پروتئین بلال شد، زیرا عناصر کم مصرف نقش موثری در افزایش فعالیت آنزیمها و نهایتاً پروتئینسازی دارند.
پروتئین برگ
اثر متقابل سهگانه فاکتورها، بر درصد پروتئین برگ معنیدار بود (جدول 2). در بررسی اثر متقابل سهگانه مشاهده شد که شرایط آبیاری کامل و مصرف پتاسیم و مصرف خاکی عناصر کم مصرف 25 درصد پروتئین برگ را نسبت به مصرف همان عناصر در شرایط اعمال تنش خشکی افزایش داد. بیشترین مقدار این صفت با مصرف پتاسیم و استفاده خاکی عناصر کم مصرف در آبیاری کامل به دست آمد (جدول 7).
پروتئین ساقه
تمامی اثرات متقابل دوگانه بر درصد پروتئین ساقه معنی دار بود (جدول 2). مصرف پتاسیم در شرایط تنش خشکی نسبت به مصرف آن در شرایط آبیاری کامل پروتئین ساقه را به میزان 31 درصد افزایش داد (جدول 4). مصرف برگی عناصر کم مصرف در شرایط تنش خشکی پروتئین ساقه را به میزان 29 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش داد و حداکثر مقدار پروتئین ساقه با محلولپاشی عناصر کم مصرف تحت شرایط تنش خشکی به دست آمد (جدول 5). عدم مصرف عناصر کم مصرف با کاربرد پتاسیم نسبت به مصرف خاکی عناصر کم مصرف و کود پتاسیم ، افزایش 17 درصدی پروتئین ساقه ذرت را در بر داشت (جدول 6). شرفی و همکاران (Sharafi et al., 2000) نشان دادند که با مصرف آهن و روی پروتئین ساقه افزایش معنیداری پیدا کرد.
پرولین
نتایج نشان داد که اثر متقابل سهگانه فاکتورها، بر میزان پرولین گیاه ذرت معنیدار گردید (جدول 2). مقایسه میانگینها نشان داد که تحت تنش خشکی، مصرف خاکی عناصر کممصرف به همراه مصرف پتاسیم نسبت به مصرف همان کودها در شرایط آبیاری کامل افزایش 1 درصدی پرولین را باعث گردید (جدول 7). کمترین مقدار پرولین با مصرف پتاسیم و محلولپاشی عناصر کممصرف در آبیاری کامل به دست آمد و بیشترین مقدار این صفت با مصرف پتاسیم و مصرف خاکی عناصر کم مصرف در شرایط تنش خشکی حاصل شد (جدول 7). هاگ و دیویس (Hugh & Davis, 2003) افزایش مقدار پرولین را بعد از اعمال تنش گزارش کردند. بنابراین مصرف عناصر کم مصرف تحت شرایط کمبود آب و تنش خشکی افزایش مقاومت گیاه، افزایش رشد و در نهایت بهبود عملکرد ذرت را باعث میشود. نقش پرولین در گیاه حفظ ساختار پروتئین و حفظ فشار سلولی در شرایط تنش خشکی میباشد (Moaveni, 2011).
جدول 6 - مقایسه میانگین اثرمتقابل پتاسیم و کاربرد عناصر کم مصرف بر ارتفاع بوته، طول بلال و میزان پروتئین ساقه ذرت.
Table6. Means comparison of interaction effects of potassium and micronutrients application on plant height, ear length and stem protein of maize.
تیمارها Treatments |
ارتفاع بوته (سانتیمتر) Plant height (cm) |
قطر بلال (سانتیمتر) Ear length (cm) |
پروتئین ساقه (%) Stem protein (%) |
(Potassium×micronutrients) پتاسیم× عناصر کم مصرف |
|
|
|
عدم مصرف پتاسیم× عدم مصرف عناصر کم مصرف Potassium non application×non application of micronutrients |
208.6c |
20.6b |
2.75ab |
عدم مصرف پتاسیم× مصرف خاکی عناصر کم مصرف Potassium non application×soil application of micronutrients |
207.7c |
21.9a |
2.93ab |
عدم مصرف پتاسیم× محلولپاشی عناصر کم مصرف Potassium non application×foliar application of micronutrients |
208.0c |
21.7a |
2.51b |
مصرف پتاسیم× عدم مصرف عناصر کم مصرف Potassium application×non application of micronutrients |
214.6bc |
21.6a |
3.15a |
مصرف پتاسیم× مصرف خاکی عناصر کم مصرف Potassium application×soil application of micronutrients |
228.5a |
21.8a |
2.56b |
مصرف پتاسیم× محلولپاشی عناصر کم مصرف Potassium application×foliar application of micronutrients |
219.3b |
21.7a |
3.01ab |
میانگینهای دارای حروف مشترک در هر ستون، اختلاف معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد ندارند.
Means with same letters in each column are not significantly different based on Duncan’s multiple range test P≤0.05
جدول 7 - مقایسه میانگین اثر متقابل آبیاری و مصرف پتاسیم و عناصر کم مصرف روی صفات محتوای آب نسبی برگ، میزان پروتئین بلال و برگ و مقدار پرولین گیاه ذرت.
Table 7- Means comparisonof interaction effects of irrigation, potassium and micronutrients application on traits of RWC, ear and leaf protein and prolin of maize.
تیمارها Treatments |
محتوای آب نسبی RWC (%) |
پروتئین بلال(%) Ear Protein (%) |
پروتئین برگ (%) Leaf Protein (%) |
پرولین(میلیگرم بر وزن تازه) Prolin (mg/Fresh weight) |
(Irrigation×Potassium×micronutrients) آبیاری× پتاسیم × عناصر کم مصرف |
|
|
|
|
آبیاری× عدم مصرف پتاسیم × عدم مصرف عناصر کم مصرف Irrigation× potassium non application× non application of micronutrients |
92.09a |
12.13b |
13.53ab |
99.92fg |
آبیاری× عدم مصرف پتاسیم × مصرف خاکی عناصر کم مصرف Irrigation×potassium non application×soil application of micronutrients |
68.58d |
14.96a |
13.70ab |
99.97ef |
آبیاری× عدم مصرف پتاسیم × محلولپاشی عناصر کم مصرف Irrigation×potassium non application×foliar application of micronutrients |
87.61ab |
16.10a |
13.13 b |
99.95ef |
آبیاری× مصرف پتاسیم × عدم مصرف عناصر کم مصرف Irrigation×potassium application×non application of micronutrients |
75.59bcd |
15.66a |
14.30ab |
100.01e |
آبیاری× مصرف پتاسیم × مصرف خاکی عناصر کم مصرف Irrigation×potassium application×soil application of micronutrients |
86.54ab |
17.16a |
15.13 a |
99.89fg |
آبیاری× مصرف پتاسیم × محلولپاشی عناصر کم مصرف Irrigation×potassium application×foliar application of micronutrients |
79.78bcd |
16.30a |
13.60ab |
99.87g |
تنش خشکی × عدم مصرف پتاسیم × عدم مصرف عناصر کم مصرف Drought stress×potassium non application×non application of micronutrients |
75.92bcd |
15.10a |
13.83ab |
100.43c |
تنش خشکی × عدم مصرف پتاسیم × مصرف خاکی عناصر کم مصرف Drought stress×potassium non application×soil application of micronutrients |
71.67cd |
14.70a |
14.06ab |
100.28d |
تنش خشکی × عدم مصرف پتاسیم × محلولپاشی عناصر کم مصرف Drought stress×potassium non application×foliar application of micronutrients |
76.21bcd |
16.10a |
13.03b |
100.28d |
تنش خشکی × مصرف پتاسیم × عدم مصرف عناصر کم مصرف Drought stress × potassium application ×non application of micronutrients |
85.84ab |
10.80b |
14.33ab |
100.61a |
تنش خشکی × مصرف پتاسیم × مصرف خاکی عناصر کم مصرف Drought stress×potassium application×soil application of micronutrients |
82.11abc |
16.03a |
11.36c |
100.64a |
تنش خشکی × مصرف پتاسیم × محلولپاشی عناصر کم مصرف Drought stress ×potassium application foliar application of micronutrients |
78.71bcd |
15.90a |
12.73bc |
100.53b |
میانگینهای دارای حروف مشترک در هر ستون، اختلاف معنیداری بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد ندارند.
Means with same letters in each column are not significantly different based on Duncan’s multiple range test P≤0.05
نتیجه گیری
نتایج این تحقیق نشان داد که مصرف پتاسیم و محلول پاشی عناصر کم مصرف تحت شرایط تنش خشکی باعث افزایش صفات کمی گیاه مانند سطح برگ پرچم، طول بلال و عملکرد علوفه تازه گردید. مصرف خاکی عناصر کم مصرف باعث افزایش قطر بلال و ارتفاع بوته در شرایط تنش خشکی گردید. تحت شرایط مصرف پتاسیم، مصرف خاکی عناصر کم مصرف باعث افزایش ارتفاع بوته و طول بلال و عدم مصرف عناصر کم مصرف سبب افزایش درصد پروتئین ساقه شد. در مورد صفات کیفی از جمله میزان پروتئین موجود در بلال، پروتئین موجود در برگ و نیز مقدار پرولین تحت شرایط تنش خشکی با مصرف پتاسیم همراه با مصرف خاکی عناصر کم مصرف افزایش قابل توجهی نشان داد و محلول پاشی عناصر کم مصرف تحت شرایط تنش خشکی فقط مقدار پروتئین موجود در ساقه را افزایش داد و همچنین در شرایط تنش خشکی با مصرف پتاسیم، محتوای نسبی آب گیاه بهبود یافت. محلول پاشی به همراه پتاسیم در شرایط تنش خشکی صفات کمی را افزایش میدهد. صفات کیفی با مصرف خاکی و مصرف پتاسیم در تنش خشکی افزایش مییابد. با توجه به مطالب فوق و نیز مساله افزایش دمای کره زمین و کاهش مقدار بارندگی و کمبود آب آبیاری استفاده از کودهایی مانند پتاسیم که باعث افزایش کارایی مصرف آب توسط گیاه و نیز افزایش مقاومت گیاه نسبت به شرایط تنشزا میگردد به همراه استفاده از عناصر کم مصرف (آهن، روی و منگنز) و البته محلولپاشی عناصر مذکور حتما باید در برنامه زراعت کشاورزان قرار گیرد تا با حصول بهترین و بیشترین عملکرد، استفاده بهینه از شرایط موجود نیز صورت گیرد. بنابراین در شرایط تنش خشکی، مصرف پتاسیم همراه با عناصر کممصرف به صورت محلولپاشی و یا مصرف خاکی با توجه به تاثیرگذاری در شاخصهای رشد باعث بهبود صفات رویشی و زایشی و نیز کیفیت ذرت گشته که تحت چنین شرایطی مصرف این عناصر برای کشت ذرت علوفهای در منطقه ارومیه توصیه میگردد.
References
Alizade, O. 2009. Water in relation to Soil and Plants. Aieezh publication. Iran. 149p.
Atteya, A. M. 2003. Alternation of water relation and yield of Maize genotypes in response to drought stress. J. Plant Physiol. 29(1-2): 63-76.
Bates, L. S., Walodron, R. P. and Tears, I.D. 1973. Rapid determination of free prolin for water stress studies. J. Plant Soil. 39: 205-207.
Boyer, J. S. and McPherson, H. G. 1998. Physiology water deficit in cereal crops. J. Agron. 27: 1-23.
Bremner, J. M. and Breitenbeck, G. A. 1983. A simple method for determination of ammonium in semimicro-Kjeldahl analysis of soils and plant materials using a block digester. Comm. Soil Sci. Plant Anal.14: 905-913.
Cakir, R. 2004. Effect of water stress at different development stage on vegetative and reproductive growth of Maize. J. Field Crops Res. 89(1): 1-16.
Cox, W. J. and Cherney, D. J. R. 2001. Row spacing, plant density, and nitrogen effects on Maizesilage. J. Agron. 93: 597-602.
Curran, B. and Posch, J. 2000. Agronomic management of silage for yield and quality- Silage cutting height. Crop Insights. 10(2): 1-4.
Farshad, R. and Malakooti, M.J. 2003. Effect of potassium and zinc on quality and quantity of grain maize in Karaj. J. Soil Water. 12(11): 70-75.
Francis, C. A., Rutger, J. N. and Palmer, A. F. E. 1969. A rapid method for plant leaf area estimation in maize. J. Crop Sci. 9(5): 537-539.
Ghahfarohki, A. R., Khodabandeh, N., Ahmadi, A. and Bankehsaz, A. 2004. Study of effect of drought stress in different growth stage on yield, yield components and quality of grain maize. Proc. 8th.- Cong., Crop Science, Rasht, Iran. 239(Abst.).
Hugh, J. E. and Davis, F. 2003. Effect of drought stress on leaf and whole canopy radiation efficiency and yield of maize. J. Agron. 95(3): 688-696.
Istanbulluoglu, A., Kocaman, I. and Lounkcu, F. 2002. Water use production relationship of maize under Tekriday conditions in Turkey. Pakistan. J. Biol. Sci. 5(3): 287-291.
Khold Barin, B. and Eslamzade, T. 2006. Mineral nutrition of coromophytes. Shiraz University publication. 945p.
Moaveni, P. 2011. Effect of drought stress on some antioxidant enzymes and prolin of sorghum. J. Crop Ecophysiol. 3(1): 24-30.
Mohammadkhani, N. and Heidari, R. 2008. Drought – induced Accumulation of Soluble Sugar and Proline in Two Maize Varieties. J. World Applied Sci. 3(3): 448-453.
Rahimi, M. and Mazaheri, D. 2008. Morphological reaction and Maizeyield to chemical complex of Fe and Cu. Search Construction. 78: 96-100.
Sajedi, N. A., Ardakani, M. R., Naderi, A., Madani, M. and Mashhadi Akbar Boojar, M. 2009. Response of maize to nutrients foliar application under water deficit stress conditions. American. J. Agric. Biol.Sci. 4(3): 242-248.
Sharafi, S., Tajbakhsh, M., Majidi, E., Poormirza, A. A. and Malakooti, J. 2000. The effect of Iron and Zinc fertilizer on yield and yield components of two variety of forage maize in Uremia. J. Soil Water. 12(11): 85-105.
Taize, L. and Zaiger, E. 2006. Plant Physiology. USA Sunderland (Massachusetts). Sinuer Associate. 751p.
Phenotype and quality variation of forage maize (Zea mays L.) with potassium and micronutrient application under drought stress conditions
Asieh Majlesy1*, Esmaeil Gholinezhad2
1- MSc. Former Student, Department of Agronomy, Payame Noor University of Urmia, Urmia. Iran.
2- Assistant Professor, Department of Agronomy, Payame Noor Universityof Tehran, Tehran, Iran.
*Corresponding author: asieh.majlesy@yahoo.com
Received: 2013.8.09 Accepted: 2013.11.21
Abstract
To study the effect of potassium and micronutrient application on growth indices of maize (Zea mayze cv. S.C.704) for scond cropping in drought stress condition a split-split-plot experiment was conducted based on RCBD with three replications in the village Sarybaglu of Urmia in crop year 2010. The factors were: drought stress as a main plot with two levels (normal irrigation and drought stress), potassium as a sub-plot with two levels (non-application and 200kg/ha application) and micronutrients as sub-sub-plot with three levels (non-application, soil and foliar application). Results showed that the potassium and soil application of micronutrients caused significant increase of proline and percentage of grain protein under drought stress condition. The highest significant increase of RWC was found in control treatment and the highest significant increase of protein content of the leaves (percentage) was found under potassium and soil application of micronutrients and drought stress condition. Under potassium application condition, soil application of micronutrients resulted in an increase in bushel height and maize length and lack of micronutrients application resulted in an increase in protein content of the stalk (percentage). Under drought stress condition, foliar application of micronutrients increased flag leaf area, maize length and diameter, and stalk protein but potassium application decreased leaf, stalk and grain protein. Under drought stress condition potassium application increased the whole characteristics except leaf, stalk and grain protein. It can be concluded that under drought stress condition, potassium application with micronutrients may improve growth index.
Key words: Fe, Mg, Water Deficit, Water Stress, Zn