ارزیابی عملکرد و اجزای عملکرد برنج رقم طارم هاشمی در دو سامانه فشرده بوم‌شناختی و رایج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد زراعت، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه تهران

2 استادیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه تهران

3 گروه زراعت، پژوهشکده ژنتیک و زیست‌فناوری کشاورزی طبرستان، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

چکیده
اهداف: استفاده از کود‌های آلی، تراکم کمتر بذر در خزانه و کم‌آبیاری به عنوان یک ضرورت در ایجاد سامانه فشرده بوم‌شناختی به شمار می‌آید. این پژوهش نیز به منظور ارزیابی تأثیر برخی از مؤلفه‎های این سامانه بر عملکرد و اجزای عملکرد برنج رقم طارم هاشمی انجام گردید.
 
مواد و روش: آزمایش در فصل زراعی 1397 به صورت کرت‎های دوبار خرد شده در قالب طرح بلوک‎های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. عامل اصلی آبیاری در دو سطح غرقاب و کم‌آبیاری تنظیم شده، عامل فرعی نوع کود در سه سطح شاهد، کود شیمیایی متداول و کود ورمی‌کمپوست و عامل فرعی فرعی تراکم بذر در خزانه در سه سطح ۳۰۰، ۲۰۰ و ۱۰۰ گرم در متر‌مربع بود.
 
یافته­ها: با توجه به نتایج تجزیه واریانس و معنی‌داری برهمکنش بین عوامل مورد بررسی، استفاده از تیمار ‌بوم‌شناختی (کود ورمی‌کمپوست به همراه تراکم ۲۰۰) توانست با بهبود صفاتی مانند تعداد پنجه در متر‌مربع و پنجه بارور میزان عملکرد شلتوک حدود ۴۰/۴۶۱۳ کیلوگرم در هکتار را داشته باشد که با تیمار کود شیمیایی تفاوت معنی‌داری نداشت. همچنین، نتایج نشان داد عملکرد زیستی در تیمار ‌بوم‌شناختی (کود ورمی‌کمپوست به همراه تراکم ۲۰۰) با میانگین 60/12335 کیلوگرم در هکتار از نظر آماری تفاوتی با کود شیمیایی به همراه تراکم ۲۰۰ ندارد. استفاده از رژیم کم‌آبیاری در مقایسه با آبیاری غرقاب چهار درصد عملکرد شلتوک کمتری داشت.
 
نتیجه ­گیری: بنابراین، به منظور کاهش مشکلات زیست محیطی ناشی از مصرف بی‌رویه کود شیمیایی، کاهش تراکم بذر و کاهش مصرف آب استفاده از  سامانه فشرده بوم‌شناختی با به کارگیری کود ورمی‌کمپوست، تراکم بذر ۲۰۰ گرم در خزانه و کم‌آبیاری تنظیم شده توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Yield and Yield Components of Rice cv. ‘Tarom Hashemi’ in System of Rice Intensification (SRI) and Conventional Systems

نویسندگان [English]

  • Shayan Hosseinpour 1
  • Hossein Moghadam 2
  • Hemmatollah Pirdashti 3
1 MSc Student, Dept. of Agronomy and Plant Breeding, University of Tehran, Iran.
2 Assist. Prof., Dept. of Agronomy and Plant Breeding, University of Tehran, Iran
3 Department of Agronomy, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
چکیده [English]

Abstract
Background and Objective: Application of organic fertilizer, reduced plant density in nursery and adjusted water deficit are needed in the system of rice intensification (SRI). The present research was conducted to evaluate the effect of some attributes of this system in term of the yield and yield components of rice cv. ‘Tarom Hashemi’.
 
Materials and Methods: The present research was conducted in a split split plot experiment based on randomized complete block design with three replications in 2018. The main plots included the irrigation method in two levels (flooding and deficit irrigation regimes), the sub plots were fertilizer types at three levels (control, chemical and vermicompost fertilizers) and sub sub plots were seedling density in nursery at three levels (100, 200 and 300 gram of seed per square meter).
 
Results: According to the results of variance analysis and significant interaction between factors, application of SRI (vermicompost + 200 g seed.m-2) improved paddy yield (4613.40 kg.ha-1) nearly similar to chemical fertilizer throughout improving plant characteristics such as number of tillers per square meter and fertile tiller. The results also, showed that biological yield in SRI treatment (vermicompost + 200 g seed per square meter) with average of 12335.60 kg.ha-1 was not statistically different from chemical fertilizer + 200 g seed per square meter. Furthermore, using adjusted water deficit irrigation decreased the paddy yield by only four percentage as compared to the conventional irrigation.
 
Conclusion: In general, to avoid environmental problems caused by overusing of chemical fertilizer and, to reduce seed density in nursery and to improve water productivity, SRI i.e. integration of vermicompost fertilizer + 200 g seed per square meter + adjusted water deficit irrigation could be recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rice
  • Ecological
  • irrigation
  • Nutrition
  • seed density
  • nursery

 

برنج با نام علمی (Oryza sativa (L. در ۸۹ کشور کشت و کار شده و غذا‌ی اصلی بیش از نیمی از جمعیت جهان را تشکیل می‌دهد (بوده و رای ۲۰۱۵). این گیاه همراه با گندم و ذرت از محصولات غذایی مهم کشور به شمار می‌رود (تورمینایی و همکاران ۲۰۱۷). تولید بهینۀ محصول برنج همانند دیگر گیاهان زراعی توسط برخی از عوامل محیطی و مدیریتی محدود می‌شود (فرجی و همکاران ۲۰۱۴).

مدیریت کشت برنج از قالب سنتی به سیستم نوین مدیریت فشرده کشت برنج (SRI)[1] در سال ۱۹۸۳ برای اولین بار توسط یک مورج فرانسوی در مادگاسکار به اجرا در آمد (اوپوف 2015). در واقع می‌توان آن را به عنوان یک سامانه فشرده بوم‌شناختی[2] مورد توجه قرار داد (موسوی طغانی و همکاران، ۲۰۱۴). این روش مبتنی استقرار نشاء‌های زود، سریع و سالم، بهبود شرایط خاک با استفاده از مواد آلی و کاهش کاربرد کود‌های شیمیایی است (SRI-RICE، ۲۰۱۵). سامانه فشرده بوم‌شناختی باعث افزایش بهره‌وری آب و کود نیتروژن می‌شود (ژاو و همکاران ۲۰۰۹). از مزایای استفاده از این شیوه بهبود در مصرف آب و بهره‌وری آب (اوپوف و همکاران، ۲۰۱۳) و کاهش میزان مصرف کود‌های شیمیایی (چودهری و همکاران ۲۰۱۴) می‌باشد. باغی‌تبار و همکاران (۲۰۱۹) نیز گزارش کردند استفاده از سامانه کشت فشرده (کم‌آبیاری و سن سه هفتگی نشاء) بهبود عملکرد دانه را به همراه داشت. در این شیوه هدف مرطوب بودن خاک شالیزار‌ها به معنای غرقاب دائمی خاک نیست. در پژوهشی در همین زمینه نشان داده شد که روش آبیاری تناوب خشکی و رطوبت (AWD)[3] توانست تا حدود ۳۸ درصد در مصرف آب آبیاری شالیزار بدون کاهش عملکرد صرفه‌جویی کند و همچنین سود کشاورزان را افزایش دهد (رودریک و همکاران ۲۰۱۱). از فواید کاربرد سامانه بوم‌شناختی در مقایسه با سامانه مرسوم کاهش بذر مصرفی، صرفه‌جویی در مصرف آب ، کاهش کود شیمیایی، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش عملکرد عنوان شده است (هوتابارت ۲۰۱۱).

نیتروژن به عنوان یک ماده موثر در رشد گیاه، ماده اصلی تشکیل دهنده اسید آمینه و کلروفیل است. اگر­­چه مصرف نیتروژن در اغلب خاک­ها برای دریافت عملکرد مناسب برنج ضروری است، اما استفاده از کود شیمیایی و شستشوی آن ضمن ایجاد آلودگی­های زیست‌محیطی (موسیر وهمکاران ۲۰۰۴)، به ویژه در دراز‌مدت باعث افزایش هزینه تولید می­شود (بهمنی وهمکاران ۲۰۰۹). اثرات مخرب زیست‌محیطی کشاورزی متداول که ناشی از مصرف بی‌رویه نهاده‌های شیمیایی است، روز به روز بر اهمیت کشاورزی جایگزین می‌افزاید. یکی از ارکان اصلی کشاورزی پایدار استفاده از کود‌های آلی در اکوسیستم‌های زراعی با هدف حذف کاربرد کود‌های شیمیایی است. لاریجانی و حسینی (۲۰۱2) گزارش کردند تحت سامانه بوم‌شناختی بیشترین عملکرد مربوط در تیمار ترکیب کود آلی (BIOL555) + کاربرد ۵۰ کیلوگرم در هکتار کود اوره مشاهده شد. استفاده از کود کمپوست و منابع آلی به خاطر در اختیار گذاشتن تدریجی و مداوم عناصر غذایی به ویژه در دوره پر شدن دانه، همراه با افزایش حجم ریشه و جذب بیشتر مواد غذایی خاک بر اثر آبیاری تناوب خشکی و رطوبت تحت سامانه بوم شناختی، سبب افزایش عمکرد دانه در مقایسه با استفاده از کود شیمیایی و آبیاری غرقابی گردید (بریسون ۲۰۰۳). در مقایسه، کود ورمی‌کمپوست نیز کاهش مصرف کود شیمیایی، افزایش مواد مغذی مورد نیاز گیاه و بهبود ظرفیت نگهداری آب را به همراه داشت (تجادا و گوزالر ۲۰۰۹). خیری (۲۰۱۷) گزارش کرد کاربرد ده تن در هکتار ورمی‌کمپوست و تقسیط سه مرحله سبب بهبود صفات زراعی و عملکرد برنج شد. میزان بذر مصرفی در خزانه از عوامل مؤثر بر استقرار و رشد گیاهچه در خزانه محسوب می‌شود. هر چند در کشاورزی مرسوم کشاورزان رشد بهتر خزانه برنج را در استفاده بیشتر از میزان بذر در خزانه می‌دانند اما، کاهش تراکم به گیاهچه اجازه رشد بهتر با کمترین رقابت برای نور، آب و مواد‌غذایی را می‌دهد (سرور و همکاران ۲۰۱۱). هر چند در گزارشی کاربرد ۳۰۳ گرم بذر در متر‌مربع با افزایش ارتفاع و تعداد پنجه در متر‌مربع منجر به افزایش عملکرد دانه شد (ادهیکاری و همکاران ۲۰۱۳). اما نتایج  نشان داد که با افزایش میزان مصرف بذر در خزانه، طول و عرض برگ‌ها کاهش یافت (هری و همکاران ۱۹۹۷). در همین راستا، مصرف ۲۰۰ گرم بذر در هر متر مربع سبب تولید گیاهچه‌های قوی شد (اوپریس و همکاران ۲۰۱۳).

از آنجایی که اجرای سامانه فشرده بوم‌شناختی در مناطقی که دچار کمبود آب و استفاده مداوم از کود شیمیایی هستند راهکاری مناسب جهت حل این مشکلات پیشنهاد شده است؛ پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کارایی این سامانه در مقایسه با سامانه متداول از نظر عملکرد و اجزای عملکرد با استفاده از رقم طارم هاشمی طراحی و اجرا شد.

 

مواد و روش‌ها                                                                                                                                      

         این آزمایش در مزرعه پژوهشی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری واقع در کیلومتر نه جاده دریا با مختصات جغرافیایی ۳۶ درجه و ۳۹ دقیقه عرض شمالی و ۵۳ درجه و ۴ دقیقه طول شرقی از نصف‌النهار گرینویچ، در ارتفاع ۱۴ متر پایین‌تر از سطح دریا در سال زراعی ۹۷-۱۳۹۶ اجرا گردید. در این پژوهش تاثیر سه عامل سطوح آبیاری، کود‌های شیمیایی و آلی و تراکم بذر در خزانه در قالب کرت‌های دوبار خرد شده با طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. آبیاری مرسوم با ارتفاع آب پنج سانتی‌متر بالای سطح خاک و کم‌آبیاری با ارتفاع آب پنج سانتی‌متر زیر سطح خاک در کرت‌های اصلی، کود در سه سطح شاهد، کود شیمیایی مرسوم و کود آلی ورمی‌کمپوست در کرت‌های فرعی و تراکم بذر در خزانه در سه سطح ۱۰۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ گرم در متر­مربع در کرت‌های فرعی فرعی قرار کرفتند. کود شیمیایی متداول برای رقم طارم هاشمی براساس نتایج تجزیه و تحلیل خاک (جدول ۱) کود اوره، سوپر فسفات تریپل و سولفات پتاسیم به ترتیب به میزان ۱۰۰، ۵۰ و ۵۰ کیلوگرم در هکتار در نظر گرفته شد. تمام سوپر فسفات تریپل و سولفات پتاسیم به صورت پایه و ۵۰٪ کود اوره به صورت پایه، ۲۵٪ آن هنگام پنجه‌زنی و ۲۵٪ آن هنگام تشکیل اولین خوشه به زمین داده شد. همچنین برای جایگزینی کود شیمیایی در سامانه فشرده بوم‌شناختی از کود آلی ورمی‌کمپوست (جدول ۲) به میزان ده تن در هکتار (خیری ۲۰۱۷) در سه مقدار مساوی به صورت کود پایه، زمان پنجه‌زنی و خوشه‌دهی استفاده شد. رقم مورد استفاده در طرح، طارم هاشمی بود. این رقم از ارقام بومی با کیفیت مطلوب بوده و متوسط عملکرد دانه این رقم حدود ۳۸۵۰ کیلوگرم در هکتار، شلتوک‌های آن دارای ریشک بوده و میانگین ارتفاع بوته 140 سانتی متر است (غلامی و عبدالملکی 2010). برای ایجاد خزانه، پشته‌ای به عرض ۶/۲ و طول ۵/۱۱ متر به منظور ایجاد تراکم بذر در خزانه ایجاد شد. در قسمت اول ۳۰۰ گرم در متر‌مربع، در قسمت دوم ۲۰۰ گرم در متر‌مربع و در قسمت آخر ۱۰۰ گرم در متر‌مربع در نظر گرفته شد. زمین اصلی به مساحت ۶۰۰ متر مربع پس از آبیاری و دوبار شخم توسط تیلر به عمق ۳۰-۲۵ سانتی‌متر، تسطیح، مرزبندی و ماله‌کشی گردید. نشاء‌کاری زمانی که گیاهچه‌ها در مرحله ۳-۴ برگی، در تاریخ 28/۲/۱۳۹۷ در کرت‌هایی به اندازه ۲×۲ متر، فاصله بوته روی هر خط ۲۵ سانتی‌متر و تعداد گیاهچه سه عدد در هر کپه در نظر گرفته شد. آرایش بوته‌ها در داخل کرت‌ها به حالت مربعی و فاصله بین بلوک‌ها یک متر در نظر گرفته شد. کرت‌های اصلی با نایلون پوشش داده و با فاصله مناسب از هم ایجاد شدند تا از تداخل تیمار‌های آبی جلوگیری شود. به منظور استقرار نشاء‌ها پس از نشاء کاری به مدت هفت روز تمام کرت‌ها به صورت غرقاب بوده و بعد از آن  تیمار آبیاری اعمال گردید. به منظور اعمال تیمار آبیاری از لوله شاخص که شامل یک لوله پولیکا به قطر ۲۰ و ارتفاع ۵۵ است که ۳۰ سانتی‌متر بخش پایین آن با سوراخ‌هایی به قطر ۵ میلی‌متر با فاصله ۲۰ میلی‌متر به صورت مشبک در می‌آید (بانک دانش موسسه تحقیقات بین‌المللی برنج ۲۰۱۸) استفاده شد. برای مبارزه شیمیایی با کرم ساقه‌خوار برنج از سم دیازینون پنج درصد و مبارزه شیمیایی با علف‌های هرز نیز قبل از نشاء‌کاری به مدت پنج روز زمین غرقاب و علفکش ساترن با غلظت سه لیتر در هکتار استفاده گردید. سپس در دو مرحله 20 و 35  روز پس از نشاء‌کاری هم وجین علف‌های هرز به صورت دستی انجام شد. برای تعیین اجزای عملکرد پس از رسیدن فیزیولوژیک محصول تعداد ده بوته در هر کرت، کف بر شده و صفات، تعداد پنجه در متر‌مربع، تعداد پنجه‌بارور در بوته، تعداد دانه کل، پر و خالی در خوشه، وزن هزار دانه، عملکرد شلتوک، عملکرد زیستی و شاخص برداشت (رابطه ۱) اندازه‌گیری شدند. تجزیه واریانس داده‌ها با استفاده از نرم افزار آماری SAS  نسخه 9/4 انجام و میانگین داده‌ها با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد مقایسه شدند.

 

رابطه (۱)

 

 

جدول ۱- ویژگی‌های خاک مزرعه تحقیقاتی

بافت‌ خاک

ماده آلی

نیتروژن

 

پتاسیم

فسفر

هدایت الکتریکی

(dS.m-1)

اسیدیته

خاک

 

(%)

 

(Mg.Kg-1)

 

pH

رسی-سیلتی

۱۷/۱

۰۷/۰

 

۲۶۴

۱۹

۴۴/۰

۶۸/۷

                 

 

جدول ۲- خصوصیات شیمیایی ورمی‌کمپوست مورد استفاده در آزمایش

اسید هیومیک

فلویک اسید

نیتروژن آلی

پتاسیم اکسید

آمینو اسید

ماده آلی

 

اسیدیته

(%)

 

pH

۱۲

۷

۳

۶

۱۵

۳۲

 

۱۰

 

 

نتایج و بحث

            نتایج تجزیه واریانس نشان داد صفاتی از قبیل تعداد پنجه در متر‌مربع، تعداد پنجه‌بارور در بوته، وزن هزار دانه، تعداد دانه پر، عملکرد شلتوک، عملکرد زیستی و شاخص برداشت تحت تأثیر تیمار‌هایی آبیاری، کودی و تراکم بذر قرار گرفتند. علاوه بر این، برهمکنش تیمار‌های کودی در تراکم برای صفات تعداد پنجه در متر‌مربع، تعداد پنجه‌بارور در بوته، عملکرد شلتوک و عملکرد زیستی معنی‌دار شد (جدول۳).

نتایج حاصل از تجزیه واریانس بر اساس نتایج حاصل از مقایسه میانگین برهمکنش کودی و تراکم بذر نشان داد در تیمار کود ورمی‌کمپوست در تراکم ۲۰۰ گرم بذر تعداد پنجه در مترمربع با میانگین ۵۳/۲۴۰ عدد در متر‌مربع به دست آمد تیمار کود شیمیایی در همین تراکم تنها توانسته حدود پنج درصد نسبت به تیمار کود ورمی‌کمپوست این صفت را افزایش دهد. کمترین میزان پنجه در متر‌مربع در تیمار شاهد در تراکم ۱۰۰ گرم بذر با میانگین ۷۸/218 عدد در متر‌مربع، تراکم ۳۰۰ گرم بذر با میانگین 63/217 عدد در متر‌مربع و تراکم ۲۰۰ گرم بذر با میانگین 73/211 عدد در متر‌مربع مشاهده شد  که نسبت به همین تیمار‌ها در کود ورمی کمپوست و شیمیایی به ترتیب حدود  ۳، ۵ و ۱۲ و ۳، ۹ و ۲۰ درصد کمتر بود (جدول ۵). افزایش تعداد پنجه در بوته در اثر کاهش میزان تراکم بذر پیش‌تر نیز گزارش شده بود (یوسف و گبر ۲۰۱۳). به نظر می‌رسد سرعت رشد بالا در اوایل رشد رویشی، موجب توسعه سریع برگ شده و در نتیجه پنجه بیشتری تولید می‌گردد (تاکانو و همکاران ۲۰۰۸).

بررسی برهمکنش تیمار‌ها نشان داد تعداد پنجه بارور در تیمار کود ورمی‌کمپوست و تیمار تراکم بذر ۲۰۰ گرم در خرانه با میانگین ۵۰/۱۴ بود که از نظر آماری با  کود شیمیایی و تراکم ۲۰۰ تفاوت معنی‌داری نداشت. کمترین میزان این صفت در تیمار شاهد در تراکم بذر ۳۰۰ با میانگین ۷۷/۱۱، تراکم بذر ۲۰۰ با میانگین ۶۷/۱۱ و تراکم ۱۰۰ با میانگین ۱۷/۱۱ بود که نسبت به همین تیمار‌ها در کود ورمی‌کمپوست به ترتیب حدود ۱۲، ۲۰ و ۱۸ درصد و در تیمار کود شیمیایی به ترتیب حدود ۱7، ۲۳ و ۱۵ درصد کمتر بود (جدول ۶). همچنین تعداد پنجه‌بارور در تیمار کم‌آبیاری با میانگین ۰۲/۱۳ عدد در بوته بود که آبیاری غرقاب نسبت به کم‌آبیاری تنها یک درصد این صفت را افزایش داد (جدول ۵). نیتروژن از طریق افزایش دوام سطح برگ، شاخص سطح برگ، مقدار کلروفیل a و b و همچنین افزایش میزان فتوسنتز سبب تحریک پنجه‌زنی گیاه می‌گردد و منجر به افزایش تعداد پنجه بارور در بوته گردیده است. افزایش پنجه‌های بارور نیز در عملکرد نهایی محصول تاثیر به‌سزایی دارد. نیتروژن، تشکیل دهنده پروتئین پروتوپلاسمی لازم برای افزایش ساقه، پنجه و سطح برگ می‌باشد (سلیمانی و امیری لاریجانی ۲۰۰۴). مالویا و همکاران (۲۰۱۲) گزارش کردند که تعداد پنجه بارور در متر‌مربع با تأمین ۱۰۰ درصد نیتروژن مورد نیاز برنج از طریق ورمی‌کمپوست در مقایسه با شاهد آن به ترتیب حدود ۵ و ۷ درصد طی سال‌های ۲۰۰۷ و ۲۰۰۸ افزایش یافت. خیری (۲۰۱۷) گزارش کرد بیشترین تعداد پنجه بارور با میانگین ۱۷/۱۳ عدد در بوته مربوط به استفاده از ده تن در هکتار  کود ورمی‌کمپوست است. تراکم بذر ۲۰۰ به دلیل کاهش رقابت گیاهچه‌ها برای مواد مغذی، نور و فضا در نتیجه باعث افزایش قدرت گیاهچه و در نتیجه بهبود تعداد پنجه بارور می‌شود (سرور و همکاران ۲۰۱۱). هر چند گزارش بومن و همکاران (۲۰۰۶) نشان می‌دهد تعداد پنجه بارور در تیمار آبیاری غرقاب بیشتر از کم‌آبیاری است اما به نظر می‌رسد دسترسی محدود به آب در مرحله‌ی گلدهی تا حد زیادی بر نا‌باروری پنجه تاثیر می‌گذارد (اکانایاک و همکاران ۱۹۸۹).

بر اساس نتایج وزن هزار دانه، افزودن کود ورمی‌کمپوست با میانگین ۹۴/۲۴ تفاوتی معنی‌داری با کود شیمیایی نداشت. کمترین میزان وزن هزار دانه مربوط به تیمار شاهد با میانگین ۱۸/۲۴ بود (جدول ۴). بسیاری از محققان در نتایج خود اثر معنی‌دار مصرف کود‌های نیتروژنه بر صفت وزن هزار دانه را گزارش نمودند (مهدسی و همکاران ۲۰۱۰؛ فرجی و همکاران ۲۰۱۱). همچنین بررسی‌ها نشان داده که کاربرد چهار تن در هکتار ورمی‌کمپوست سبب افزایش ۳/۴ درصدی وزن هزار دانه در مقایسه با شاهد گردید (محمود و همکاران ۲۰۱۶) افزایش اجزای عملکرد دانه می‌تواند به این دلیل باشد که دسترسی به مواد مغذی کم‌مصرف و پر‌مصرف مانند نیتروژن، بیشتر شده و در نتیجه تولید و انتقال ماده خشک از منبع به مخزن افزایش یافته است (اباید و الرفایی ۲۰۰۷). کمپوست دارای نیتروژن آلی است؛ از طرف دیگر بقایای آلی و کمپوست موجب بهبود ساختمان خاک و در نتیجه افزایش قابلیت دسترسی عناصر مورد نیاز گیاه می‌شوند.

بررسی مقایسه میانگین اثرات ساده نشان داد بالا‌ترین تعداد دانه پر در خوشه در تراکم بذر ۲۰۰ با میانگین ۸۶ دانه در خوشه و کمترین مقدار در تراکم بذر ۳۰۰ با میانگین ۸۲ دانه در خوشه به دست آمد (جدول ۴). در همین راستا آزمایش‌های انجام شده توسط کامروپ (۲۰۱۸) و پائول (۲۰۱۸) نشان داد کاهش تراکم بذر در خزانه باعث افزایش تعداد دانه پر در خوشه همراه با کاهش درصد نا‌باروری در مقایسه با تراکم بالا شده شد.

 

 

 

 

جدول ۳-  تجزیه واریانس میانگین مربعات مربوط به عملکرد و اجزای عملکرد برنج

شاخص برداشت

عملکرد زیستی

عملکرد

شلتوک

تعداد دانه پر

تعداد دانه خالی

تعداد دانه در خوشه

وزن هزار دانه

تعداد پنجه‌ باور

طول خوشه

تعداد پنجه در مترمربع

درجه آزادی

منابع تغییر

۰/89

49/1095531

11/189709

68/22

11/06

16/25

0/42

3/98

1/67

3595/95

2

بلوک

۰/10ns

16/3109399**

03/421374**

1/50ns

68/91ns

07/50ns

1/37ns

1/07*

0/12ns

100/31ns

1

آبیاری

3/67

68/11394

94/1825

16/22

20/69

91/7

1/50

0/02

1/62

439/37

2

خطای اصلی

68/50**

۲۱/21387448**

35/4607411**

18/50ns

22/89ns

72/1ns

2/59*

36/23**

1/15ns

3209/10**

2

کود

0/68ns

10/1126965ns

68/148182ns

13/72ns

4/52ns

80/11ns

1/21ns

1/22ns

1/23ns

610/04ns

2

اثر متقابل آبیاری×کود

3/20

۱۵/۱۲۰۰۱۵۰

54/118741

8/83

14/45

43/14

0/86

1/00

0/91

503/85

8

خطای فرعی

68/0 ns

۱۱/8240033**

63/1224194**

80/17*

3/56ns

72/51ns

1/59 ns

99/5**

4/23ns

۱۱۴۴/۰۴*

2

تراکم بذر

۰/80ns

04/110714ns

40/6397ns

5/06ns

35/19ns

57/13ns

0/52ns

0/45ns

1/69ns

۳۲۲/۱۸ns

2

اثر متقابل آبیاری×تراکم

۰/40ns

39/1659102**

65/273333**

15/92ns

0/94ns

44/9ns

1/04ns

1/57*

0/65ns

۸۵۳/۶۲*

4

اثر متقابل کود×تراکم

0/35ns

39/616455ns

25/87599ns

29/03 ns

6/30

30/26ns

1/05ns

0/65ns

3/87ns

۸۰/۱۱ns

4

اثر متقابل آبیاری×کود×تراکم

12/1

73/316814

82/48190

30/19

09/12

38/23

48/0

49/0

81/1

61/299

24

خطا آزمایشی

2/89

12/5

46/5

5/25

17/24

66/4

2/83

5/31

5/54

7/52

 

ضریب تغییرات (%)

ns ، *  و **: به ترتیب غیرمعنى دار بودن و معنى‌دار در سطح احتمال 5 و 1 درصد می باشد.

 

 

بر اساس نتایج حاصل از مقایسه میانگین اثر متقایل کود و تراکم، کود ورمی‌کمپوست در تراکم ۲۰۰ با میانگین 40/۴۶۱۳ کیلوگرم در هکتار، همراه با کود شیمیایی در تراکم ۲۰۰ با میانگین ۶۰/۴۸۵۰ کیلوگرم در هکتار عملکرد شلتوک بیشتری نسبت به بقیه تیمار‌ها داشت. همچنین کمترین میزان این صفت مربوط به تیمار بدون کودی در تراکم ۱۰۰ با میانگین 80/۳۳۶۱، تراکم ۳۰۰ با میانگین 10/۳۴۶۳ و  تراکم ۲۰۰  با میانگین 20/۳۴۸۱ کیلوگرم در هکتار بود که نسبت به همین تیمار‌ها در کود ورمی‌کمپوست و شیمیایی به ترتیب (۲۳، ۱۸ و ۳۳) و (۱۸، ۲۱ و ۳۹) درصد کاهش یافت (جدول ۵). مطابق انتظار کمترین عملکرد شلتوک در تیمار بدون کود حاصل شد، که می‌توان به عدم فراهمی نیتروژن مورد نیاز برای بهبود مرتبط با افزایش عملکرد مرتبط دانست. صفاتی که به افزایش عملکرد منتهی می‌شوند در بیشتر موارد مربوط به واکنشی است که نسبت به نیتروژن ایجاد می‌شود (دیداتا و سوراج ۱۹۸۱). مصرف مقادیر بالای ورمی‌کمپوست از طریق افزایش تخلخل خاک موجب رها‌سازی عناصر غذایی مورد نیاز گیاه در طول دوره رشد و در نتیجه افزایش عملکرد می‌شود (محمدخانی و روزبهانی ۲۰۱۵). اشرفی اصفهانی و همکاران (۲۰۱۹) گزارش کردند بیشترین عملکرد در رقم طارم هاشمی مربوط به تیمار ۸ و ۱۰ تن در هکتار ورمی‌کمپوست بود

 همچنین عملکرد شلتوک در شرایط کم‌آبیاری با میانگین 15/۳۹۱۹ کیلوگرم در هکتار تنها چهار درصد کمتر از عملکرد تیمار آبیاری غرقاب بود (جدول ۴). کاهش رطوبت در مرحله تشکیل خوشه و گل‌دهی باعث می‌گردد تا عمل تلقیح به خوبی انجام نشود و عملکرد کاهش یابد. همچنین تبدیل سیستم برنج غرقاب به کم‌آبیاری باعث صرفه‌جویی در مصرف آب و در نتیجه منجر به کاهش عملکرد برنج می‌شود (چودهوری و همکاران، ۲۰۰۷؛ کادیالا و همکاران، ۲۰۱۲).

عملکرد زیستی نیز در تیمار کود ورمی‌کمپوست در تراکم ۲۰۰ با میانگین 60/12335 کیلوگرم در هکتار همراه با کاربرد کود شیمیایی در تراکم ۲۰۰ بیشترین مقدار را به خود اختصاص دادند. کم‌ترین میزان عملکرد زیستی در تیمار شاهد در تراکم‌های ۱۰۰ با میانگین 7۰/9543، در تراکم ۳۰۰ با میانگین 4۰/9770 و در تراکم ۲۰۰ با میانگین 5۰/9905  کیلوگرم در هکتار ثبت شد، که نسبت به تیمارهای ‌ورمی‌کمپوست و کود شیمیایی به ترتیب 14، 13 و 20 و 11، 15 و 24 کمتر بود (جدول ۵). به نظر می‌رسد در شرایطی که نیتروژن در اختیار گیاه باشد، فعالیت‌های فتوسنتزی افزایش یافته و عملکرد زیستی به واسطه رشد رویشی (ارتفاع بوته بالا‌تر، سطح برگ و پنجه‌زنی بیش‌تر) و زایشی (عملکرد دانه بالا) افزایش می‌یابد. خیری (۲۰۱۷) گزارش کرد کاربرد ده تن در هکتار کود ورمی‌کمپوست عملکرد زیستی را ۲۶ درصد نسبت به عدم مصرف افزایش داد. همچنین نتایج نشان داد کاهش تراکم بذر منجر به افزایش عملکرد زیستی شد (سرور و همکاران ۲۰۱۱، پائول و همکاران ۲۰۱۸).

همچنین عملکرد زیستی در شرایط کم‌آبیاری با میانگین 08/10755 کیلوگرم در هکتار بود که تنها چهار درصد کمتر از آبیاری مرسوم بود (جدول 4).

 

 

جدول ۴- مقایسه میانگین اثرات ساده سطوح آبیاری، کودی و تراکم بذر در خزانه بر عمکرد و  اجزای عملکرد

درصد شاخص برداشت

عملکرد بیولوژک

عملکرد شلتوک

وزن هزار دانه

تعداد دانه در خوشه

تعداد پنجه‌بارور

تیمار‌ها

(%)

(Kg.ha-1)

(Kg.ha-1)

(g)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آبیاری

72/36a

00/11235a

94/4106a

۲۴/۷۴a

۸۳/۷۸a

30/13a

غرقاب

63/36a

08/10755b

26/3930b

۲۴/۴۲a

۸۳/۴۴a

02/13b

کم‌آبیاری

 

 

 

 

 

 

کودی

82/34b

90/9739b

40/3435b

۲۴/۱۸b

۸۲/۴۴a

53/11b

شاهد

13/37a

0۰/11704a

40/4339a

۲۴/۶۲ab

۸۴/۲۸a

12/14a

شیمیایی

08/38a

20/11541a

10/4281a

۲۴/۹۴a

۸۳/۱۱a

83/13a

ورمی‌کمپوست

 

 

 

 

 

 

تراکم بذر در خزانه (گرم بر متر‌مربع)

58/36a

90/10440b

۶۲/۳۸۲۴b

۲۴/۹۰a

۸۲/۸۳b

63/12b

100

58/36a

00/11749a

۰۶/۴۳۱۵a

۲۴/۵۳ab

۸۶/۰۰a

77/13a

200

54/36a

20/10795b

۱۱/۳۹۱۶b

۲۴/۳۱b

۸۲/۰۰b

07/13b

300

در هر ستون و تیمار میانگین‌های دارای حرف یا حروف مشترک تفاوت معنی‌داری از نظر آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح پنج درصد ندارند.

 

بر اساس نتایج تجزیه واریانس تنها اثر ساده کود بر شاخص برداشت معنی‌دار بود (جدول ۳). شاخص برداشت با استفاده از کود ورمی‌کمپوست به میانگین 08/38 درصد رسید که نسبت به تیمار کود شیمیایی تفاوت نداشت. کمترین میزان شاخص برداشت در تیمار شاهد با میانگین 82/34 درصد مشاهده شد (جدول ۴). کود ورمی‌کمپوست از طریق جذب آب و عناصر غذایی توانست سبب بهبود میزان فتوسنتز و انتقال آن به دانه گردد. در همین راستا، خیری (۲۰۱۷) گزارش کرد افزودن پنج تن در هکتار ورمی‌کمپوست باعث افزایش شاخص برداشت شد.

 

 

جدول ۵- مقایسه میانگین ترکیبات تیماری کود و تراکم بذر در خزانه برای عملکرد و اجزای عملکرد

تیمار‌ها

 

تعداد پنجه در متر‌مربع

تعداد خوشه بارور

عملکرد شلتوک

عملکرد بیولوژک

 

 

(no.m-2)

(no.m-2)

(Kg.ha-1)

(Kg.ha-1)

کودی

تراکم بذر در خزانه (g.m-2)

 

 

 

 

 

100

68/218bc

17/11e

80/3361c

70/9543d

شاهد

200

73/211c

67/11e

20/3481c

50/9905d

 

300

60/217bc

77/11e

10/3463c

40/9770d

 

 

 

 

 

 

 

100

07/225bc

10/13d

60/3975b

50/10669c

شیمیایی

200

53/264a

17/15a

60/4850a

00/13006a

 

300

87/237b

10/14bc

90/4191b

۶۰/11436b

 

 

 

 

 

 

 

100

23/226bc

63/13bcd

40/4136b

30/11109bc

ورمی‌کمپوست

200

53/240b

50/14ab

40/4613a

60/12335a

 

300

87/229bc

37/13cd

30/4093b

۶۰/۱۱۱۷۸bc

             

در هر ستون و تیمار میانگین‌های دارای حرف یا حروف مشترک تفاوت معنی‌داری از نظر آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح پنج درصد ندارند.

 

 

نتیجه‌گیری

      در این پژوهش استفاده از مولفه‌های سامانه بوم‌شناختی (کم‌آبیاری، کود ورمی‌کمپوست و تراکم کمتر بذر در خزانه) باعث بهبود عملکرد و اجزای عملکرد دانه همانند تیمار‌های سامانه رایج (آبیاری غرقاب، کود شیمیایی و تراکم زیاد بذر در خزانه) شد. بنابراین به دلیل عملکرد متعادل شلتوک، مصرف آب کمتر و همچنین به دلیل جلوگیری از مسائل زیست‌محیطی ناشی از مصرف کود شیمیایی، استفاده از کم‌آبیاری، استفاده از ۱۰ تن در هکتار ورمی‌کمپوست و تراکم بذر کمتر از مرسوم (۲۰۰ گرم در متر‌مربع) به عنوان بهترین تیمار برای کشت در شرایط دارای محدودیت آب و عناصر غذایی توصیه می‌شود. در مجموع سامانه فشرده بوم‌شناختی توانست جایگزینی مناسبی برای سامانه مرسوم باشد.

 

سپاسگزاری

     به این وسیله از پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران و دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری به دلیل حمایت‌های مالی جهت انجام این پژوهش سپاسگزاری می‌شود.

 

[1] System of Rice Intensification

[2] System of Ecological Intensification

[3] Alternative Wet and Dry

 

Adhikari BB, Mehera B, & Haefele SM. 2013. Impact of rice nursery nutrient management, seeding density and seedling age on yield and yield attributes. American Journal of Plant Sciences, 4: 146-155.
Ashrafi Esfahani A, Niknejad Y, Fallah H, & Dastan S. 2019. Integrated management of organic manures and chemical fertilizers for enhancing paddy yield and the nutrient content of rice cultivars. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 50(5): 570-585.
Baghitabar Firuzjaii S, Abbasi R, Mousavi Toghani S. 2019. Comparison of irrigation regimes and seedling age effects on yield and yield components of rice (Oryza sativa L. cv. ‘Tarom Hashemi’). Journal of Agriculture Science and Sustainable Production, 29(2): 67-78. (In Persian).
Bahmani A, Bromandnasab S, Behzad M and Naseri AA. 2009. Determination of nitrate and ammonium leaching potential in soil profile under water deficit condition. Iranian Water and Drainage Journal, 1 (3): 37- 44. (In Persian).
Barison J. 2003. Nutrient use efficiency and nutrient use uptake in conventional and inteive (SRI) rice cultivation system in Madagascar. M.Sc. thesis. Department of crop and Soil Science. Cornell University. Pp 88.
Bodh PC, Rai JP. 2015: Agricultural Statistics for 2014. Oxford University Press, New Delhi. – Ministry of Agriculture.
Bouman BAM. 2007. A conceptual framework for the improvement of crop water productivity at different spatial scales. Agricultural Systems, 93(1-3): 43-60.
Bouman BAM, Lampayan RM and Tuong TP. 2007. Water management in irrigated rice: coping with water scarcity. Los Baños (Philippines): International Rice Research Institute. 54 p.
Chowdhury MR, Kumar V, Sattar A, & Brahmachari K. 2014. Studies on the water use efficiency and nutrient uptake by rice under system of intensification. The Bioscan, 9(1): 85-88.
Dedata SK and Suraji TK., 1981. Principines and practies of rice production, New York, John Wiley and Sons, pp1-25.
Ebaid RA, El-Refaee IS. 2007. Utilization of rice husk as an organic fertilizer to improve productivity and water use efficiency in rice fields. In 8th African Crop Science Society Conference, El-Minia, Egypt, 27-31 October 2007 (pp. 1923-1928). African Crop Science Society.
Ekanayake IJ, Datta SD & Steponkus PL. 1989. Spikelet sterility and flowering response of rice to water stress at anthesis. Annals of Botany, 63(2): 257-264.
Faraji F, Esfahani M, Alizadeh MR & Aalami A. 2014. Evaluation of morphological characteristics related to lodging in selected local and improved rice (Oryza sativa L.) genotypes. Iranian Journal of Crop Sciences, 16(3): 250-264. (In Persian).
Faraji FM, Esfahani M, Kavoosi M, Nahvi and Rabiei B. 2011. Effect of nitrogen fertilizer application on grain yield and milling recovery of rice (Oryza sativa cv. ‘Khazar’). Iranian Journal of Crop Sciences. 13(1): 61-77. (In Persian).
Gholami M & Abdolmaleki AF. 2010. Learn more about different rice varieties, Agricultural Education. P 39. (In Persian).
Guerrero RD. 2010. Vermicompost production and its use for crop production in the Philippines. International Journal of Global Environmental Issues, 10(3-4): 378-383.
Hari OM, Katyal S and Dhiman K. 1997. Growth analysis of hybrid rice as influenced by seedling density in nursery and nitrogen levels. Haryana Agricultural University Journal of Research, 27: 107-110.
Hutabarat TR. 2011. Populasi mikrob tanah emisi metan dan produksi padi dengan kombinasi pemupukan pada budidaya padi SRI (System of Rice Intensification) [Thesis]. Bogor: Bogor Agricultural University.
Kadiyala MDM, Mylavarapu RS, Li YC, Reddy GB & Reddy MD. 2012. Impact of aerobic rice cultivation on growth, yield, and water productivity of rice–maize rotation in semiarid tropics. Agronomy Journal, 104(6): 1757-1765.
Kamrup A. 2018. Influence of seeding density on seedling growth, productivity and profitability of rice (Oryza sativa) under rainfed lowland. Indian Society of Agronomy, 63(1): 55-59.
Kheyri N. 2017. Effect of the rate and application time of vermicompost on the yield and yield components of rice (Oryza sativa L. cv. ‘Tarom Hashemi'). Applied Field Crops Research, 30(2): 91-110. (In Persian).
Kumar A & Yadav DS. 2001. Long‐term effects of fertilizers on the soil fertility and productivity of a rice–wheat system. Journal of Agronomy and Crop science, 186(1): 47-54.
Larijani BA & Hoseini SJ. 2012. Comparison of integrated chemical and organic fertilizer management on rice growth and yield under system of rice intensification (SRI). International Journal of Agronomy and Plant Production, 3(Special Issue): 726-731.
Mahmud AJ, Shamsuddoha ATM, and Nazmul Haque M. 2016. Effect of organic and inorganic fertilizer on the growth and yield of rice (Oryza sativa L.). Nature and Science, 14(2): 45-54.
Malviya P, Jha AK and Upadhyay VB. 2012. Effect of different proportions of vermicompost and fertilizers on growth and yield of scented rice and soil properties. Annals of Agricultural Research, 33(4): 228-234.
Mohaddesi A, Abbasian A, Bakhshipour S and Mohammad Salehi M. 2010. Effects of nitrogenous fertilizer and planting space on yield and yield components of 843 rice line. Journal of Crop Ecophysiology, 2(3): 198-208. (In Persian).
Mohammad Khani E, Roozbahani A. 2015. Application of vermicompost and nano iron fertilizer on yield improvement of grain corn (Zea mays L.). Journal of Plant Ecophysiology, 7(23): 123-131. (In Persian).
Mosier AR, Syers JK and Freney JR. 2004. Agriculture and the nitrogen cycle: Assessing the impacts of fertilizer use on food production and environment. SCOPE, Nr. 65, Island Press, Washington, DC.
Mousavi Toghani SY, FarahmandFar A, Miri M, Enayati F and Abdullahzadegan Z, 2014. Comparison of yield and yield components of rice in the ecological and conventional compact systems from the perspective of the time of seedling transplant and number of plants per hill. International Conference on Engineering Management and Environment, Poland, 1-12. (In Persian).
Nakano H, Morita S, Hattori I, & Sato K. 2008. Effects of planting time and cultivar on dry matter yield and estimated total digestible nutrient content of forage rice in southwestern Japan. Field Crops Research, 105(1-2): 116-123.
Paul SKK, Akter M, Sarkar SK, & Sarkar MAR. 2018. Effect of nursery seeding density, age of seedling and number of seedlings hill− 1 on the performance of short duration transplanted of rice (cv. Parija). Journal of the Bangladesh Agricultural University, 16(2): 215-220.
Roderick M, Florencia GR, Rodriguez GDP, Lampayan RM, and Bouman BAM. 2011. Impact of the alternate wetting and drying (AWD) water-saving irrigation technique: Evidence from rice producers in the Philippines. Food Policy, 36(2): 280-288.
Sarwar N, Muhammad M, Wajid SA and Anwar-ul-Haq M. 2011. Impact of nursery seeding density, nitrogen, and seedling age on yield and yield attributes of fine rice. Chilean Journal of Agricultural Research. 71(3): 343-349.
Sharma DK, Prasad K & Yadav SS. 2008. Effect of integrated nutrient management on the performance of dwarf scented rice (Oryza sativa L.) growth in rice wheat sequence. International Journal of Agricultural Sciences, 4(2): 660-662.
Soleimani A, and Amiri Larijani B. 2004. Rice production principles. Arvij Press. 303p. (In Persian).
SRI-RICE. (2015). System of Rice Intensification. Aboutsri. Retrieved June 24, 2019. From www.sri.ciifad.cornell.edu.
Tejada M & González JL. 2009. Application of two vermicomposts on a rice crop: effects on soil biological properties and rice quality and yield. Agronomy Journal, 101(2): 336-344.
Toorminaee V, Allahyari MS, Damalas CA, Aminpanah H. 2017. Double cropping in paddy fields of northern Iran: Current trends and determinants of adoption.  Land Use Policy, 62: 59−67.
Uphoff N, Kassam A and Thakur A. 2013. Challenges of increasing water saving and water productivity in the rice sector: introduction to the system of rice intensification (SRI) and this issue. Water Conservation, 61: 1–13.
Wopereis MCS, Defoer T, Idinoba P, Diack S & Dugué MJ. (2009). Curriculum for participatory learning and action research (PLAR) for integrated rice management (IRM) in inland valleys of sub-saharan Africa. Technical Manual, African Rice Center (WARDA).
Yoseph T & Gebre W. 2014. Determination of optimum seed rate for productivity of rice (Oryza sativa L.), at Woito, Southern Ethiopia. Agriculture, Forestry and Fisheries, 3(3): 199-202.
Zhao L, Wu L, Li Y, Lu X, Zhu D & Uphoff N. 2009. Influence of the system of rice intensification on rice yield and nitrogen and water use efficiency with different N application rates. Experimental Agriculture, 45(3): 275-286.