می رسد شاخص های مناسبی برای شناسایی ژنوتیپ های ارزن متحمل به تنش خشکی باشند. در این آزمایش اکوتیپ گلباف پتانسیل عملکرد زیادتر و تحمل نسبی بیشتری نسبت به تنش خشکی نشان داد و می تواند به عنوان اکوتیپ امید بخش در معرفی ارقام جدید متحمل به خشکی به کار رود.
کلمات کلیدی: ارزن – تنش خشکی- شاخص های تحمل- عملکرد و اجزای عملکرد
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1-فصل اول مقدمه و کلیات
1-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………2
1-2 – اهمیت غلات در تغذیه انسان ……………………………………………………………………………………2
1-3- معرفی ارزن ……………………………………………………………………………………………………………3
1-3-1- دلایل اهمیت ارزن در بین گیاهان زراعی ………………………………………………………….4
1-3-2- ترکیبات شیمیایی دانه ارزن ………………………………………………………………………..6
1-3-3- موارد مصرف ارزن ……………………………………………………………………………………6
1-3-4- سطح زیرکشت و عملکرد ارزن ………………………………………………………………….7
1-3-5- خاستگاه تاریخچه ارزن ……………………………………………………………………………..8
1-3-5-1- موطن اصلی ارزن ……………………………………………………………………………..8
1-3-5-2- تاریخچه ورود ارزن به ایران ………………………………………………………………8
1-3-6- گیاه شناسی ارزن …………………………………………………………………………………………..9
1-3-6-1- جایگاه ارزن در رده بندی گیاهی ……………………………………………………………9
1-3-7- مورفولوژی ارزن ……………………………………………………………………………………………9
1-3-7-1- ریشه ……………………………………………………………………………………………………9
1-3-7-2- ساقه …………………………………………………………………………………………………..10
1-3-7-3- برگ …………………………………………………………………………………………………10
1-3-7-4- گل آذین ……………………………………………………………………………………………11
1-3-7-5- دانه ……………………………………………………………………………………………………11
1-3-8- طبقه بندی ارزن …………………………………………………………………………………………..12
1-3-8-1- ارزن های جنس پانیکوم ……………………………………………………………………….14
1-3-9- اکولوژی ارزن ……………………………………………………………………………………………16
1-3-9-1- پراکندگی جغرافیایی ……………………………………………………………………………16
1-3-9-2- گرما) درجه حرارت( …………………………………………………………………………..16
1-3-9-3- رطوبت ……………………………………………………………………………………………..17
1-3-9-4- نور …………………………………………………………………………………………………..17
1-3-9-5- خاک ……………………………………………………………………………………………….17
1-3-9-6- مواد غذایی مورد نیاز ارزن . ………………………………………………………………….18
1-3-9-7- تناوب یا گردش زراعی ………………………………………………………………………..18
1-3-9-8- آماده کردن زمین ………………………………………………………………………………..19
1-3-9-9- شرایط انتخاب بذر ………………………………………………………………………………19
1-3-9-10-کاشت ……………………………………………………………………………………………..19
1-3-9-11- عمق بذر ………………………………………………………………………………………….21
1-3-9- 12- دوره رشد و نمو ……………………………………………………………………………….21
1-3-9-13- عملیات زمان داشت …………………………………………………………………………..21
1-3-9-14- برداشت ارزن ……………………………………………………………………………………22
1-3-9-14-1- تعیین زمان برداشت ارزن دانه ای از نظر زراعی …………………………….22
1-3-9-14-2- رسیدن فیزیولوژیک دانه ارزن …………………………………………………….23
1-3-10- امراض وآفات ارزن …………………………………………………………………………………….23
1-3-11- نقش آب در گیاه ……………………………………………………………………………………….23
1-4- توزیع و گسترش مناطق خشک ……………………………………………………………………………….24
1-5 -تنش …………………………………………………………………………………………………………………..25
1-5-1- تنش خشکی ……………………………………………………………………………………………….26
1-5-2- اثرات تنش خشکی بر روی گیاه ……………………………………………………………………..28
1-5-3- علت پیدایش تنش آب …………………………………………………………………………………29
1-5-4-پاسخ گیاه به خشکی …………………………………………………………………………………….29
1-5-4-1- سازگاری و تطابق ……………………………………………………………………………….29
1-5-4-2- مقاومت به خشکی ………………………………………………………………………………29
1-5-4-2- 1- فرار از خشکی …………………………………………………………………………..30
1-5-4-2-2- مقاومت حقیقی به خشکی ……………………………………………………………30
1-5-4-2-2-1- اجتناب از تنش و کمبود آب ………………………………………………30
1-5-4-2-2-2- تحمل خشکی ……………………………………………………………………30
2-فصل دوم بررسی منابع
2-1- اثر تنش خشکی بر ارتفاع گیاه …………………………………………………………………………………32
2-2- اثر تنش خشکی بر تعداد برگ ………………………………………………………………………………..33
2-3 -اثر تنش خشکی بر تعداد پنجه ………………………………………………………………………………..34
2-4- اثر تنش خشکی بر تعداد شاخه فرعی ………………………………………………………………………..34
2-5- اثر تنش خشکی بر تعداد پانیکول ……………………………………………………………………………..34
2-6- اثر تنش خشکی بر طول و قطر پانیکول ……………………………………………………………………..35
2-7- اثر تنش خشکی بر میزان نشت یونی ………………………………………………………………………….35
2-8- اثر تنش خشکی بر محتوای آب نسبی ( RWC ) ………………………………………………………..36
2-9- اثر تنش خشکی بر عملکرد علوفه تر …………………………………………………………………………38
2-10- اثر تنش خشکی بر عملکرد بیولوژیک …………………………………………………………………….39
2-11- اثر تنش خشکی بر شاخص برداشت ……………………………………………………………………….41
2-12- اثر تنش خشکی بر وزن هزار دانه …………………………………………………………………………..42
2-13- اثر تنش خشکی بر عملکرد دانه ……………………………………………………………………………..43
2-14- اثر تنش خشکی بر قند های احیاء کننده …………………………………………………………………..45
2-15- اثر تنش خشکی بر رنگیزه های فتوسنتزی ………………………………………………………………..48
2-16- اثر تنش خشکی بر شاخص کلروفیل ……………………………………………………………………….50
2-17- شاخص های مقاومت و حساسیت به تنش خشکی ……………………………………………………50
3- فصل سوم مواد و روش ها
3-1- مزرعه …………………………………………………………………………………………………………………55
3-1-1- مشخصات محل و زمان اجرای آزمایش ……………………………………………………………55
3-1-2- ویژگی های طرح مورد آزمایش …………………………………………………………………….55
3-1-3- مشخصات کرت ها ………………………………………………………………………………………55
3-1-4- ژنوتیپ های ارزن ………………………………………………………………………………………..55
3-1-5- مراحل اجرای آزمایش …………………………………………………………………………………56
3-1-5-1- عملیات تهیه زمین ……………………………………………………………………………….56
3-1-5-2 – داشت ……………………………………………………………………………………………….56
3-1-5-3- نحوه آبیاری کرت های اصلی ……………………………………………………………….56
3-1-5-4- برداشت ……………………………………………………………………………………………..57
3-1-6- اندازه گیر ی صفات کمی مورد مطالعه …………………………………………………………..59
3-1-6-1- اندازه گیری صفات مورفولوژیکی گیاه ………………………………………………….59
3-1-7- اندازه گیری صفات فیزیولوژیکی گیاه ………………………………………………………….. 59
3-1-7-1- اندازه گیری محتوای نسبی آب برگ ( RWC) ………………………………………59
3-1-7-2-اندازه گیری نشت یونی ………………………………………………………………………….60
3-1-7-3- اندازه گیری رنگیزه های فتوسنتزی ………………………………………………………….60
3-1-7-4- اندازه گیری شاخص کلروفیل(Spad) …………………………………………………….61
3-1-7-5- اندازه گیری قند های احیا کننده ……………………………………………………………..61
3-1-7-5-1 تهیه عصاره گیاهی …………………………………………………………………………61
3-1-7-5- 2- تهیه محلولهای مورد نیاز ………………………………………………………………62
3-1-7-5-2- 1 الف) تهیه محلول سولفات مس ………………………………………………62
3-1-7-5-2-2 – ب) تهیه محلول اسید فسفومولیبدیک …………………………………….62
3-1-7-5-3- روش کار …………………………………………………………………………………..62
3-1-7-5-4- رسم منحنی استاندارد …………………………………………………………………..62
3-1-8- ارزیابی شاخص های مقاومت وحساسیت به خشکی ……………………………………………63
3-1-9- محاسبات آماری ……………………………………………………………………………………………..64
4- فصل چهارم نتایج و بحث
4-1- عملکرد دانه …………………………………………………………………………………………………………66
4-2- شاخص برداشت …………………………………………………………………………………………………..67
4-3- وزن هزار دانه ……………………………………………………………………………………………………….68
4-4- عملکرد بیولوژیک ………………………………………………………………………………………………..70
4-5- عملکرد علوفه تر …………………………………………………………………………………………………..72
4-6- تعداد پانیکول در هر گیاه ……………………………………………………………………………………….73
4-7- قطر پانیکول در هر گیاه ………………………………………………………………………………………….74
4-8- طول پانیکول در هر گیاه ………………………………………………………………………………………..75
4-9- ارتفاع بوته …………………………………………………………………………………………………………..77
4-10- تعداد برگ در هر گیاه …………………………………………………………………………………………78
4-11- تعداد پنجه در هر گیاه ………………………………………………………………………………………….79
4-12- تعداد شاخه فرعی در هر گیاه ………………………………………………………………………………..80
4-13- نشت یونی …………………………………………………………………………………………………………81
4-14- قندهای احیا کننده ………………………………………………………………………………………………82
4-15- محتوای آب نسبی ……………………………………………………………………………………………….84
4-16- شاخص کلروفیل (Spad) ……………………………………………………………………………………..86
4-17- کاروتنوئید …………………………………………………………………………………………………………88
4-18- کلروفیل a …………………………………………………………………………………………………………88
4-19- کلروفیل b …………………………………………………………………………………………………………89
4-20- کلروفیل کل ………………………………………………………………………………………………………90
4-21-ارزیابی 9 ژنوتیپ مورد بررسی از لحاظ تحمل به تنش خشکی …………………………………….92
4-22- نتیجه گیری ………………………………………………………………………………………………………..95
منابع ……………………………………………………………………………………………………….. ……………..103
– مقدمه
غلات در واقع گونه های مختلف گیاهان خانواده گندمیان هستند که دانه های ریز آن ها مصرف خوراکی دارد. کلمه غله به دانه حاصل از آن ها نیز گفته می شود. هزاران سال است که این گیاهان در تامین معاش و ادامه زندگی بشر نقش بسیار مهمی ایفا کرده اند. گندم، برنج، جو، چاودار، ذرت، ذرت خوشه ای، یولاف و ارزن از جمله گونه های مختلف غلات به شمار می آیند(کاظمی اربط،1374). ارزن یكی از غلات سنتی در نواحی خشك و نیمه خشك مناطق گرمسیری محسوب می شود كه از تحمل بالائی نسبت به تنش خشكی و شوری برخوردار است. ارزن ها در بین غلات پس از گندم، برنج، ذرت، جو و سورگوم در رتبه ششم اهمیت قرار دارند. با توجه به اینکه در گذشته این گیاه به عنوان یک محصول در مناطق خشک از جایگاه ویژه ای برخوردار بوده است، اما امروز کمتر مورد توجه قرار گرفته است(Kusaka et al.,2005). منشاء اصلی ارزن غرب آفریقا است. ارزن غله ای چهار کربنه است که کارایی فتوسنتزی و کارایی استفاده از آب در آن در مقایسه با غلات سه کربنه ای چون گندم وجو بسیار زیادتر است(امام،1382 و راشد محصل،1376). اگرچه ارزن محصولی دو منظوره است، ولی در بیشتر موارد هدف از کشت آن تولید دانه است(امام،1382 و Arnon,1972).
1-2 – اهمیت غلات در تغذیه انسان
مقدار غله ای که در جیره غذایی انسان مورد استفاده قرار می گیرد به روشنی می تواند ما را نسبت به اهمیت غیر قابل انکار آنها آگاه کند. در بسیاری از کشورهای آفریقایی و آسیایی بیش از 80% جیره غذایی به طور مستقیم از غلات تامین می شود. سهم غلات در جیره غذایی مردم اروپای مرکزی و غربی بین 45 تا 55 درصد و ایالات متحده آمریکا تقریبا 20 تا 30 درصد است. بطوری که نزدیک 70 درصد سطح زیر کشت یک میلیارد هکتاری جهان را غلات اشغال می کنند و در درجه اول نزدیک به نیمی از کل نیازهای غذایی انسان، به ویژه آسیا مستقیما از غلات تامین می شود. غلات در تولید سایر فراورده های دامی مانند گوشت، تخم مرغ، شیر و غیره ، نیز در مقایسه با دیگر محصولات زراعی سهم فوق العاده زیادی دارند(کاظمی اربط،1374). هم اکنون مصرف غلات بطور تقریب بر اساس سرانه مصرف در سال بالغ بر 390-370 کیلوگرم است، یعنی 1 کیلوگرم به ازای هر فرد در روز و مصرف مستقیم روزانه انسان حدود این مقدار است. مصرف سالانه غلات در هندوستان 170 کیلوگرم، در ایران حدود 300 کیلوگرم و در آمریکا 675
کیلوگرم برآورد شده است که عمدتا به صورت غیر مستقیم در تغذیه دام مصرف و پس از تبدیل به پروتئین حیوانی توسط انسان مصرف می گردد(امام و همکاران،1384).
گیاهان در طول دوره رشد خود پیوسته توسط عوامل نامساعد محیطی تحت تاثیر قرار می گیرند. بعضی از این عوامل نامساعد مانند تنش خشکی، رشد و نمو را در گیاهان محدود می کنند(Azizinia et al., 2005 ). تنش خشکی جزء تنش های عمومی می باشد كه آثار بسیار نامطلوبی بر رشد و تولید گیاهان زراعی می گذارد(, 2005 Blum). شدیدترین اثرات تنش خشكی موقعی مشاهده می شوند كه كمبود آب در دوره گلدهی یا پر شدن دانه رخ دهد. در مرحله رشد زایشی گیاه، تنش آب فرایند گلدهی و رسیدن میوه را تسریع می كند(et al.,2005 Sinaki ). تنش خشکی مهمترین عامل محدود کننده رشد و نمو گیاهان در سرتاسر دنیا می باشد، به طوری که کاهش رشد در اثر تنش خشکی به مراتب بیشتر از سایر تنش های محیطی دیگر است(Blum,2011). اقلیم خشک و نیمه خشک، بیشتر مناطق ایران را تحت تأثیر خود قرار داده و خشکسالی های اخیر برمشکل کم آبی افزوده است. متوسط بارندگی در ایران 241 میلیمتر است که کمتر از متوسط بارندگی جهان می باشد(قمصری و همکاران،1388 ). بر اساس آمار موجود بیش از 95 درصد آبی که در کشور مصرف می شود در بخش کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. لذا بیشترین حجم تلفات آب نیز در این بخش رخ می دهد (غلامحسینی و همکاران، 1387). با این حال با اعمال مدیریت صحیح و بکارگیری تکنیک های پیشرفته به منظور حفظ ذخیره رطوبت خاک و افزایش ظرفیت نگهداری آب، می توان راندمان آبیاری را افزایش داد. از جمله راه های مقابله با تنش خشكی، اصلاح گیاهان متحمل و زودرس است و شناخت این موضوع كه هر یك از گیاهان یا ژنوتیپ ها چگونه با تنش مقابله می كنند، حائز اهمیت می باشد (., 2007 et al Koocheki).
بنابراین این مطالعه به منظور بررسی عملکرد، اجزای عملکرد و شاخص های تحمل به تنش در ژنوتیپ های مختلف ارزن تحت رژیم های متفاوت آبیاری در بهار 1391 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید باهنر کرمان اجراء شد.
1-3- معرفی ارزن
کاشت ارزن در ایران و دیگر کشورهای گرم که سابقه تاریخی زیادی در امر زراعت دارند، وجود داشته است. در چین قدیم حدود 2600 تا 2700 سال قبل از میلاد ارزن، برنج، گندم و دیگر غلات از گیاهان زراعی درجه اول بوده اند. تاریخچه زراعت ارزن در چین، یونان و روم حتی به بیش از 2600 سال قبل ازمیلاد می رسد. در حال حاضر ارزن به مقدار زیاد در آفریقا، هندوستان، چین و بعضی از کشورهای آمریکای جنوبی کاشته می شود و در ایران نیز زراعت ارزن از قرن سیزدهم متداول بوده است(راشد محصل و همکاران، 1380). ارزن در بعضی از کشورهای اروپایی برای تغذیه انسان، حیوانات و پرندگان به مقدار زیاد کاشته می شود(امام،1382 و خدابنده،84).
1-3-1- دلایل اهمیت ارزن در بین گیاهان زراعی
گیاه ارزن در نواحی وسیعی از جهان کشت می شود. رشد سریع، قابلیت تطابق بالا با نواحی گرمسیری، مقاومت نسبی بالا به خشکی و شوری، درصد بالای پروتئین، پربرگی و خوش خوراکی و عدم وجود اسید پروسیک، چهار کربنه بودن و در نتیجه توانایی تولید بالای آن در نواحی گرم و خشک و بالا بودن بازده مصرف آب نسبت به گونه های سه کربنه همگی باعث شده است که به صورت گیاه ایده آلی برای کشت در نواحی گرم وخشک مطرح گردد(ناخدا، 1379). گونه های مختلف ارزن به دلیل کوتاه بودن فصل رشد و داشتن برخی خصوصیات ویژه، در مقایسه با گیاهان دیگر به آب کمتری نیاز دارند و می توانند در شرایط کمبود آب نسبت به سایر گیاهان محصول قابل قبولی تولید کنند(کاظمی اربط،1374). با توجه به این موضوع و همچنین از آنجایی که ارزن جیرۀ غذایی مناسبی برای طیور و جایگزین مطمئنی برای ذرت است(et al., 1996 Baltensperger ; ,1999 Myers)، این گیاه می تواند گیاهی مناسب برای کاشت در مناطق کم آب باشد.
الف- دلایل اهمیت مورفولوژیکی ارزن
1- از نظرمورفولوژی، ارزن تنوع فنوتیپی نسبتاً زیادی دربین غلات دارا است که به شرح زیر می باشند:
الف- ارتفاع گیاه به طور متوسط از 100 تا 300 سانتی متر و در برخی ارقام از 200 تا 500 سانتی متر متفاوت است.
ب- تعداد برگ از 10 تا 20 عدد متفاوت است که در ارقام علوفه ای تعداد برگ بیشتر از ارقام دانه ای می باشد.
ج- طول برگ بیش از 50 سانتی متراست.
د- پهنای برگ 2 تا 5 سانتی متر فرق می کند.
ه- ساقه ارزن قوی و ممکن است قطور یا نازک، ساده یا منشعب و معمولاً دارای شاخه های فرعی اولیه و ثانویه باشد. تعداد ساقه ها (پنجه ها یا پاجوش(که از یک بذر منشأ می گیرند از 1 تا بیش از
7 عدد متغییر است، در ارزن نوتریفید این تعداد بیشتر می باشد( Yadav et al., 2001و خدابنده، 1384).
