گروه زراعت و اصلاح نباتات
پایان نامه
برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی کشاورزی- زراعت
عنوان:
اثر تنش کمبود آب و نیتروژن در دوران رویشی و زایشی بر رشد و عملکرد دو رقم ذرت
اساتید راهنما
دکتر علی سپهری
دکتر گودرز احمدوند
استاد مشاور
دکتر جواد حمزهئی
زمستان ۱۳۸۸
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
مقدمه.۱
فصل اول: بررسی منابع
۱-۱- تاریخچه، تولید و مصرف گیاه ذرت.۴
۱-۲- سطح زیر کشت ذرت در ایران و استان همدان۴
۱-۳- رده بندی و ریخت شناسی۵
۱-۴- مراحل رشد گیاه ذرت . .۶
۱-۵- آب و گیاه ذرت. ۷
۱-۵-۱- پتانسیل آب در گیاه ۸
۱-۵-۲- پتانسیل آب در خاک. .۸
۱-۵-۳- ذرت در شرایط تنش خشکی.۹
۱-۶- نیتروژن و گیاه ذرت.۱۳
۱-۷٫- اهداف . ۲۳
فصل دوم: مواد و روش‌ها
۲-۱- موقعیت محل اجرا ی طرح۲۴
۲-۲- طرح آزمایشی ۲۴
۲-۳- آمادهسازی زمین و کوددهی.۲۵
۲-۴- کاشت و مراقبتهای زراعی۲۵
۲-۵- آبیاری و تعیین نیاز آبی.۲۵
۲-۶- نمونه برداری در طول فصل رشد ۲۶
۲-۷- اندازه گیری عملکرد و اجزای عملکرد ۲۶
۲-۸- محاسبات۲۷
۲-۸-۱- درجه روزهای رشد۲۷
۲-۸-۲- آنالیزهای رشد .۲۷
۲-۸-۳- کارایی مصرف آب و شاخص برداشت .۲۹
۲-۸-۴- سرعت و دوره پرشدن دانه . ۲۹
۲-۸-۵- دریافت و کارایی مصرف نور. .۳۰
۲-۸-۶- اعداد کلروفیل متر (اسپاد) و جذب نور .۳۰
فصل سوم: نتایج و بحث
۳-۱- مراحل فنولوژیکی . ۳۲
۳-۲- شاخصهای رشد.۳۵
۳-۲-۱- روند شاخص سطح برگ۳۵
۳-۲-۲- بیشینه شاخص سطح برگ.۳۵
۳-۲-۳- دوام سطح برگ کل.۳۹
۳-۲-۴- دوام سطح برگ بعد از کاکلدهی.۳۹
۳-۲-۵- روند تغییرات سرعت رشد محصول.۴۰
۳-۲-۶- سرعت خطی رشد محصول.۴۱
۳-۲-۷- سرعت رشد گیاه در گلدهی۴۳
۳-۲-۸- سرعت رشد گیاه در گلدهی به ازای دانه.۴۴
۳-۲-۹- سرعت رشد گیاه در زمان پر شدن دانه به ازای دانه۴۷
۳-۲-۱۰- سرعت جذب خالص۵۰
۳-۲-۱۱- روند تجمع ماده خشک۵۲
۳-۲-۱۲- عملکرد بیولوژیک.۵۴
۳-۲-۱۳- عملکرد دانه ۵۶
۳-۲-۱۴- شاخص برداشت.۵۹
۳-۳- سایر صفات مرفولوژیکی.۶۰
۳-۳-۱- ارتفاع بلال از سطح زمین۶۰
۳-۳-۲- قطر ساقه.۶۲
۳-۳-۳- ارتفاع گیاه.۶۳
۳-۴- همبستگی صفات و شاخصهای رشد با عملکرد دانه۶۴
۳-۵- صفات مرفولوژیکی بلال.۶۶
۳-۵-۱- طول بلال۶۶
۳-۵-۲- قطر بلال.۶۸
۳-۶- اجزاء عملکرد دانه .۶۹
۳-۶-۱- تعداد ردیف دانه در بلال۶۹
۳-۶-۲- تعداد دانه در ردیف بلال۶۹
۳-۶-۳- تعداد دانه در بلال ۷۱
۳-۶-۴- وزن دانه.۷۳
۳-۷- روند پر شدن دانه .۷۵
۳-۷-۱- سرعت پرشدن دانه ۷۵
۳-۷-۲- دوره موثر پرشدن دانه .۷۶
۳-۸- قرائت عدد اسپاد.۷۸
۳-۸-۱- قرائت عدد اسپاد پس از تنش کم آبی در مرحله رویشی۷۸
۳-۸-۲- قرائت عدد اسپاد پس از تنش کم آبی در مرحله زایشی.۷۹
۳-۹- صفات و شاخصهای مرتبط با نور۸۱
۳-۹-۱- دریافت نور .۸۱
۳-۹-۲- دریافت تششع فعال فتوسنتزی در محدوده گلدهی۸۳
۳-۹-۳- جذب نور.۸۴
۳-۹-۴-کارایی مصرف نور۸۶
۳-۱۰- کارایی مصرف آب.۸۸
۳-۱۱- همبستگی صفات با عملکرد دانه۹۰
۳-۱۲- نتیجه گیری نهایی۹۴
۳-۱۳- پیشنهادات.۹۵
منابع۹۶
| جدول ۱-۱- مراحل رشد گیاه ذرت بر اساس تقسیم بندی امام و ثقه الاسلامی . | ۶ |
| جدول ۱-۲- مراحل رشد و نمو گیاه ذرت بر اساس تقسیمبندی ریچی و همکاران | ۷ |
| جدول ۳-۱- مراحل مهم رشد و نمو گیاه ذرت براساس روزهای پس از کاشت | ۳۴ |
| جدول ۳-۲- خلاصه تجزیه واریانس بیشینه شاخص سطح برگ، دوام شاخص سطح برگ کل و دوام شاخص سطح برگ بعد از کاکلدهی . | ۳۶ |
| جدول ۳-۳- ضرایب معادله شاخص سطح برگ ارقام ذرت در سطوح مختلف مصرف نیتروژن و آبیاری . | ۳۷ |
| جدول ۳-۴- خلاصه تجزیه واریانس شاخصهای سرعت خطی رشد محصول، سرعت رشد گیاه در گلدهی، سرعت رشد گیاه در گلدهی به ازای دانه و سرعت رشد گیاه در پرشدن دانه به ازای دانه در ارقام ذرت در شرایط متفاوت نیتروژن و آبیاری | ۴۲ |
| جدول ۳-۵-ضرایب معادله سرعت جذب خالص ارقام ذرت در سطوح متفاوت نیتروژن و آبیاری | ۵۱ |
| جدول ۳-۶- ضرایب معادله روند تجمع ماده خشک ارقام ذرت در سطوح متفاوت نیتروژن و آبیاری . | ۵۴ |
| جدول ۳-۷- خلاصه تجزیه واریانس صفات عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و شاخص برداشت ارقام ذرت در سطوح متفاوت نیتروژن و آبیاری . | ۵۵ |
| جدول ۳-۸- خلاصه تجزیه واریانس صفات ارتفاع بلال، قطر ساقه و ارتفاع گیاه ارقام ذرت در سطح متفاوت نیتروژن و آبیاری . | ۶۱ |
| جدول ۳-۹- ضرایب همبستگی بین صفات و شاخصهای مورد ارزیابی . | ۶۵ |
| جدول ۳-۱۰- خلاصه تجزیه واریانس صفات طول بلال، قطر بلال، تعداد ردیف دانه در بلال و تعداد دانه در ردیف بلال ارقام ذرت در سطح متفاوت نیتروژن و آبیاری . . | ۶۶ |
| جدول۳-۱۱- خلاصه تجزیه واریانس صفات و شاخصهای تعداد دانه در بوته، وزن دانه، سرعت پرشدن دانه و دوره موثر پرشدن دانه ارقام ذرت در سطوح متفاوت نیتروژن و آبیاری . . | ۷۱ |
| جدول۳-۱۲- خلاصه تجزیه واریانس عدد اسپاد پس از تنش در مرحله رویشی، عدد اسپاد پس ازتنش در مرحله زایشی و دریافت نور در محدوده گلدهی ارقام ذرت در سطوح متفاوت نیتروژن و آبیاری | ۷۸ |
| جدول ۳-۱۳- ضرایب معادله دریافت نور در تیمار های مورد بررسی . | ۸۲ |
| جدول ۳-۱۴- خلاصه تجزیه واریانس شاخصهای جذب نور پس از تنش کمآبی درمرحله رویشی، جذب نور پس از تنش کمآبی در مرحله زایشی، کارایی مصرف نور و کارایی مصرف آب در ارقام ذرت در سطوح متفاوت نیتروژن و آبیاری | ۸۴ |
| جدول ۳-۱۵- ضرایب همبستگی بین صفات مورد مطالعه . | ۹۳ |
| شکل ۲-۱- ساعتهای آفتابی و بارندگی، تبخیر و تعرق گیاه مرجع، نیاز آبی ذرت و متوسط دمای هوا . | ۲۴ |
| شکل ۳-۱- مقایسه میانگین بیشینه شاخص سطح برگ | ۳۶ |
| شکل۳-۲- روند شاخص سطح برگ ارقام ذرت در سطوح مختلف مصرف نیتروژن و آبیاری . . | ۳۷ |
| شکل ۳-۳- مقایسه میانگین دوام سطح برگ کل . | ۳۹ |
| شکل ۳-۴- مقایسه میانگین دوام شاخص سطح برگ بعد از کاکلدهی . | ۴۰ |
| شکل ۳-۵- روند سرعت رشد محصول ارقام ذرت در سطوح مختلف نیتروژن و آبیاری . | ۴۱ |
| شکل ۳-۶- مقایسه میانگین سرعت خطی رشد محصول . | ۴۳ |
| شکل ۳-۷- مقایسه میانگین سرعت رشد گیاه در گلدهی | ۴۴ |
| شکل ۳-۸- مقایسه میانگین سرعت رشد گیاه در گلدهی به ازای دانه | ۴۶ |
| شکل ۳-۹- مقایسه میانگین سرعت رشد گیاه در محدوده شیری شدن تا رسیدگی دانه | ۴۹ |
| شکل۳-۱۰- روند شاخص سرعت جذب خالص ارقام ذرت در سطوح مختلف نیتروژن و آبیاری . | ۵۰ |
| شکل ۳-۱۱- روند تجمع ماده خشک کل ارقام ذرت در سطوح مختلف مصرف نیتروژن و آبیاری . . | ۵۳ |
| شکل ۳-۱۲- مقایسه میانگین عملکرد بیولوژیک . | ۵۵ |
| شکل ۳-۱۳- مقایسه میانگین عملکرد دانه | ۵۷ |
| شکل ۳-۱۴- مقایسه میانگین شاخص برداشت | ۶۰ |
| شکل ۳-۱۵- مقایسه میانگین ارتفاع بلال از سطح زمین | ۶۱ |
| شکل ۳-۱۶- مقایسه میانگین قطر ساقه . | ۶۲ |
| شکل ۳-۱۷- مقایسه میانگین ارتفاع گیاه | ۶۳ |
| شکل ۳-۱۸- مقایسه میانگین طول بلال | ۶۷ |
| شکل ۳-۱۹- مقایسه میانگین قطر بلال . | ۶۸ |
| شکل ۳-۲۰- مقایسه میانگین تعداد دانه در ردیف بلال | ۷۰ |
| شکل ۳-۲۱- مقایسه میانگین تعداد دانه در بلال . | ۷۲ |
| شکل ۳-۲۲- مقایسه میانگین وزن هزار دانه . | ۷۴ |
| شکل ۳-۲۳- مقایسه میانگین سرعت پرشدن دانه . | ۷۵ |
| شکل ۳-۲۴- مقایسه میانگین دوره موثر پرشدن دانه | ۷۷ |
| شکل ۳-۲۵- مقایسه میانگین قرائت عدد اسپاد پس از تنش کمآبی در مرحله رویشی . | ۷۹ |
| شکل ۳-۲۶- مقایسه میانگین قرائت اسپاد درمرحله خمیری دانه . | ۸۰ |
| شکل ۳-۲۷- روند دریافت نور ارقام ذرت در شرایط مختلف مصرف نیتروژن و آبیاری | ۸۲ |
| شکل ۳-۲۸- مقایسه میانگین نور دریافتی در محدوده کاکلدهی ذرت | ۸۳ |
| شکل ۳-۲۹- مقایسه میانگین درصد جذب نور پس از تنش رویشی | ۸۵ |
| شکل ۳-۳۰- مقایسه میانگین درصد جذب نور پس از تنش کمآبی در مرحله زایشی . | ۸۶ |
| شکل۳-۳۱- مقایسه میانگین کارایی مصرف نور . | ۸۸ |
| شکل۳-۳۲- مقایسه میانگین کارایی مصرف آب | ۸۹ |
چکیده
به منظور ارزیابی اثر نیتروژن و تنش کمآبی در دوران رشد رویشی و زایشی بر رشد و عملکرد دو رقم ذرت، آزمایشی به صورت فاکتوریل اسپلیت پلات در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه پژوهشی دانشگاه بوعلیسینا در سال زراعی ۱۳۸۷ انجام گرفت. سطوح نیتروژن (۱۰۰ و ۲۰۰ کیلوگرم در هکتار) و سطوح آبیاری (تنش کمآبی در مرحله ۱۰-۸ برگی، تنش کمآبی در مرحله شیری تا خمیری دانه و آبیاری کامل) بصورت فاکتوریل در کرتهای اصلی و ارقام ذرت (سینگلکراس ۵۰۰ و ۶۴۷) در کرتهای فرعی قرار گرفتند. بیشینه شاخص سطح برگ، دوام شاخص سطح برگ از کاکلدهی تا رسیدگی، دوام شاخص سطح برگ، سرعت خطی رشد محصول، سرعت رشد گیاه در گلدهی و در گلدهی به ازای دانه، سرعت رشد گیاه در دوره پرشدن دانه، سرعت جذب خالص، عملکرد بیولوژیک، عملکرد اقتصادی و شاخص برداشت، عدد اسپاد پس از ۱۰ برگی و خمیری دانه، کارایی مصرف آب و نور اندازه گیری شد. همچنین، اجزاء عملکرد شامل تعداد ردیف بلال، تعداد دانه در ردیف بلال، تعداد دانه در بلال و وزن دانه اندازه گیری شد. کمترین مقادیر شاخصهای رشد در دورۀ رشد رویشی با مصرف ۱۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار و تنش کمآبی در مرحله رویشی بدست آمد. ضمن اینکه منجر به افزایش فاصله زمانی کاشت تا کاکلدهی و کاهش سرعت رشد گیاه در گلدهی گردید و بصورت کاهش دوره پرشدن دانه ادامه یافت. بیشترین مقادیر سرعت رشد گیاه در گلدهی و سرعت رشد گیاه در گلدهی به ازای دانه با مصرف ۲۰۰ کیلوگرم در هکتار نیتروژن و هر دو آبیاری کامل و تنش درمرحله زایشی بدست آمد. ضمن اینکه بیشترین مقدار سرعت رشد گیاه در دوره پرشدن دانه به ازای دانه درهر دو رقم مورد مطالعه با مصرف ۲۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار و تنش کمآبی در مرحله رویشی بدست آمد. تعداد دانه بیشتری با مصرف ۲۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار و هر دو آبیاری کامل و تنش کمآبی درمرحله زایشی بدست آمد و سینگل کراس ۶۴۷ در این صفت بر سینگلکراس ۵۰۰ برتری داشت. مصرف ۲۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار و همچنین آبیاری کامل وزن دانه بیشتری نسبت به سایر سطوح مصرف نیتروژن و آبیاری نشان دادند. بیشترین مقدار کارایی مصرف نور به مقدار ۸۷/۳ گرم بر مگاژول در سینگل کراس ۶۴۷ با مصرف ۲۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار و آبیاری کامل بدست آمد. بیشترین کارایی مصرف آب با مصرف ۲۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار و تنش کمآبی در مرحله زایشی بدست آمد. بیشترین عملکرد دانه به تیمار مصرف ۲۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار با آبیاری کامل تعلق داشت. در مقابل، مصرف ۱۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار و تنش کمآبی در مرحله رویشی کمترین عملکرد دانه را نشان داد. مصرف ۲۰۰ کیلوگرم نیتروژن در هکتار و تنش کمآبی در مرحله زایشی متحمل کمترین کاهش عملکرد در اثر تنش کمآبی شد. رقم سینگلکراس ۵۰۰ در کلیه تیمارها عملکرد بیشتری نسبت به رقم سینگلکراس ۶۴۷ داشت که به خاطر برتری در عملکرد بیولوژیک، وزن دانه و شاخص برداشت بیشتر نسبت به سینگل کراس ۶۴۷ بود.
کلمات کلیدی: تنشکمآبی، نیتروژن، ذرت، شاخصهایرشد، عملکرد و اجزاء عملکرد، ،کارایی مصرف آب و نور.
مقدمه
در سطح جهانی ۷۳% از کل آب شیرین برای آبیاری استفاده میگردد، ۲۱ و ۵ درصد نیز به ترتیب مورد استفاده بخش صنعت و بخش خانگی قرار میگیرد (گونزالز[۱]، ۱۹۹۸). دسترسی به آب یکی از مهمترین عوامل محیطی است که تولید گیاهان زراعی را محدود می کند. در مقیاس جهانی حدود نیمی از اراضی دنیا به کمبود آب دچار هستند (کرامر و بویر[۲]، ۱۹۹۵). به خاطر گوناگونی در دسترسی به آب و تقاضای تعرق از سالی به سال دیگر، در طی یک فصل زراعی، یا در طی یک روز، گیاهان ممکن است دچار تنش آب به خاطر از دست دادن آب در فرایند تعرق گردند. مدت زمان کمبود ممکن است از ساعتها تا روزها متفاوت باشد. بسته شدن روزنهها در وسط روز و کاهش جذب دیاکسیدکربن در پاسخ به نرخ بالای تعرق در شرایط مزرعه، معمول است (مانتیث[۳]، ۱۹۹۵). تولید تجاری واقعی گیاهان زراعی اصلی به طور متوسط ۳۳ درصد کمتر از تولید پتانسیل است (بویر، ۱۹۸۲). در بین عوامل مختلف که می توانند تولید گیاهان زراعی را کاهش دهند، تنش آبی گیاهان است که با عرضه ناکافی آب ایجاد میشود (ونجورا و آپچرچ[۴]، ۲۰۰۲). آبیاری راهکاری ضروری و موثر برای بهبود تولید گیاهان زراعی است. به طوری که، افزایش تولید در درجه اول به توسعه اراضی آبی نسبت داده شده است. اگر چه فقط حدود ۲۰ درصد از زمین های زراعی دنیا آبی است، تخمین زده میشود این نسبت، ۴۰ درصد از تولید کشاورزی جهان را در اختیار داشته باشد (بویر، ۱۹۸۲).
کمبود آب یکی از مهمترین موضوعات چالش برانگیز در سطح جهانی است. اثرات تغییر اقلیم از جمله افزایش امواج گرمایی و از طرفی کاهش بارندگی در بسیاری از نقاط جهان بویژه منطقه عرضهای میانی، دسترسی فصلی و حجم منابع آب را تغییر داده و کمبودها را تشدید کرده است (مارلند[۵] و همکاران، ۲۰۰۳). کشور ایران با قرار گرفتن در منطقه عرضهای میانی از مناطق خشک و نیمه خشک دنیا و دارای شرایط آب و هوایی مدیترانهای است. تولید محصول در چنین وضعیتی به علت کمبود نزولات آسمانی و توزیع نامتناسب آن، متکی بر آبیاری بوده و در عین حال محدودیت منابع آب مهمترین عامل محدوده کننده بویژه درخصوص محصولات تابستانه میباشد (سپاسخواه و خواجه عبدالهی، ۲۰۰۵). سهم بخش کشاورزی از مجموع آب استحصالی کشور، ۷۲ میلیارد مترمکعب (۹۴ درصد) میباشد (فرداد و گلکار، ۱۳۸۱). همچنین، از مجموع ۵/۳۷ میلیون هکتار از اراضی کشاورزی شناسایی شده و ۲۰ میلیون هکتار اراضی مستعد آبیاری کشور، تنها ۷/۷ میلیون هکتار(۲۱ درصد از اراضی کشاورزی) تحت پوشش آبیاری قرار دارد (نورجو و همکاران، ۱۳۸۵). محدودیت منابع آب موجب گردیده است که آب به عنوان مهمترین نهاده تولید تلقی شود (حمزهای و همکاران، ۱۳۸۴).
تنش کمآبی در زراعت ذرت به خاطر کمبود آب یا مشکلات سیستم آبیاری برای تامین آب (پاندی[۶] و همکاران، ۲۰۰۰) یا همزمانی رشد ذرت با سایر گیاهان زراعی (لک و همکاران، ۱۳۸۶)، در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک ممکن است حادث شود. اصولا ذرت بومی مناطق گرمسیری است ولی به خاطر دامنه وسیع سازگاری ارقام متوسطرس و زودرس، آن را میتوان در مناطق سردسیر و دارای فصل رشد کوتاه کشت کرد و محصول اقتصادی بدست آورد (کوچکی و سرمدنیا، ۱۳۸۲).
مدیریت مناسب کود نیتروژنه به خاطر دلایل اقتصادی و محیطی مهم است. مقدار ناکافی کود نیتروژنه به صورت کاهش عملکرد و بازدهی اقتصادی پایین بروز می کند، در صورتی که کوددهی بیش از اندازه اثرات منفی بر منابع آب سطحی و زیرزمینی میگذارد، و همچنین بازده خالص اقتصادی را کاهش میدهد. به علاوه، کود دهی بیش از اندازه منجر به انتشار اکسیدهای نیتروژن به عنوان اصلیترین گازهای گلخانهای میشود (کاپی و سدجو[۷]، ۲۰۰۷).
شکل گیری عملکرد در گیاهان زراعی در بردارندۀ مجموعه ای از فرآیندهاست که در یک توالی زمانی قرار دارند. موراتا[۸] (۱۹۶۹) شکل گیری عملکرد گیاهان زراعی دانهای را به سه مرحله تقسیم می کند. در مرحله اول اندامهای فتوسنتزی و جذب کننده عناصر شکل میگیرند. مرحله دوم شامل شکل گیری گلها و ظرف عملکرد میباشد و در مرحله پایانی رشد گیاه، تولید، تجمع و انتقال حجم یا محتوای عملکرد انجام میگیرد. این فرایندها به شکلی به یکدیگر مرتبط هستند به نحوی که هر نوع تنش محیطی که یکی از آنها را محدود نماید ممکن است قسمت بعدی و نهایتاً عملکرد را متاثر سازد.
با توجه به اهمیت عنصر پرمصرف نیتروژن در تولید ذرت و اهمیت آبیاری در کشت محصولات تابستانه، تعیین عکسالعمل گیاه ذرت به تنش کمآبی و مقدار مصرف عنصر نیتروژن از اهمیت خاصی برخوردار است. پژوهش حاضر به بررسی واکنش دو هیبرید ذرت به تنش کم آبی در مراحل رویشی و زایشی و مقادیر مصرف نیتروژن در همدان پرداخته است.
- ۹۹/۰۴/۰۷