Document Type : Research Paper
Authors
1 Department of Agronomy and Plant Breeding-Faculty of Agricultural Sciences-Guilan University-Rasht-Iran
2 Assistant Professor-Department of Agronomy and Plant Breeding-Faculty of Agricultural Sciences- Guilan University
3 Department of Water Enginiering- Faculty of Agricultural Sciences-Guilan University-Rasht-Iran
4 Department of Soil Science , Faculty of Agricultural Science, University of Guilan, Rast, Iran
5 Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, PO Box 14115-336, Tehran, Iran
Abstract
Keywords
مقدمه
برنج یکی از مهم‌ترین محصولاتی است که غذای بیش از نیمی از مردم دنیا را تشکیل داده و در حال حاضر، با دو چالش اساسی روبروست؛ از یک سو، تولید پایدار برای یک جمعیت در حال رشد و از سویی دیگر، این افزایش باید در شرایط کمبود منابع آب حاصل شود (عبداللطیف و عبدالله 2018). یکی از راهکارهای اصلی در کشاورزی پایدار، استفاده از سیستم‌های کشت بهینه در اکوسیستم‌های زراعی با هدف افزایش دامنه سازگاری برنج با عمق غرقابی و درجه کنترل رطوبت (ورگارا و همکاران 1965) و کاربرد اردک به‌همراه کنترل علف‌های هرز به‌منظور کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از علف‌کش‌ها و توسعة کشاورزی سازگار با محیط‌زیست در جهت افزایش درآمد کشاورز در واحد سطح است (لو و همکاران 2005).
سطح زیر کشت برنج در ایران، 580000 هکتار و عملکرد آن 0/3431 کیلوگرم شلتوک در هکتار گزارش شده، در حالی که متوسط عملکرد برنج در دنیا 9/4678 کیلوگرم شلتوک در هکتار بوده است (فائو 2018). قطب تولید برنج ایران استان-های گیلان، مازندران، گلستان، خوزستان و فارس است. سطح زیر کشت برنج در استان گیلان 197078 هکتار و عملکرد آن 4628 کیلوگرم در هکتار گزارش شده است (وزارت جهاد کشاورزی 2018).
با توجه به این‌که سیستم‌های کشت سنتی و متداول از یک سو با مشکلاتی نظیر غرقاب نگه داشتن دائم شالیزار، افزایش فرسایش خاک، افزایش مقاومت آفات و عوامل بیماری‌زا و علف‌های هرز به سموم شیمیایی، افزایش آلودگی محیط‌زیست با مصرف بی‌رویه سموم و کودهای شیمیایی، کاهش تنوع زیستی و به خطر افتادن سلامت انسان مواجه بوده (فاروق و همکاران 2009)، و از سویی دیگر نیازمند به نیروی کارگری زیاد، آب فراوان و انرژی بالا هستند که این موضوع ضرورت توجه به روش‌ها و سیستم‌های جدید کشت را بیشتر کرده است (ساین و همکاران 2009). در آزمایشی که به‌منظور بررسی پارامترهای فیزیولوژیکی LAI، CGR،RGR و NAR واریته‌های مختلف برنج در سیستم‌های مختلف کشت SRI در هندوستان انجام شد، گزارش شد که شاخص‌های رشدی در سیستم کشت SRI با عمق نشاکاری سطحی، بهبود یافت. به اعتقاد این پژوهشگران علت بهبود شاخص‌های رشدی در سیستم کشت سطحی SRI مربوط به بهبود ویژگی‌های مورفولوژیک و فیزیولوژیک برنج در این سیستم بود. نتایج بررسی کارآیی سیستم کشت SRI در شاخص‌های رشدی، اجزای عملکرد و سوددهی برنج نشان داد که در سیستم کشت SRI، پارامترهای LAI،DMA و CGR بهترتیب 2/24، 27 و 6/69 درصد بهبود داشت (نیار علی و ایزهار 2017). بررسی نتایج تحقیقات نشان داد که کاربرد روش‌های مؤثر در بهره‌وری آب، از جمله؛ سیستم کشت SRI با توجه به بهبود مدیریت آبیاری در مزرعه از نظر جلوگیری از آب زهکشی و کاهش نفوذپذیری، کاهش پی‌آمدهای کشت متداول و افزایش حاصلخیزی خاک (وجود اردک) می‌توانند به‌میزان قابل‌توجهی بهره‌وری آب را افزایش دهند (دونی و همکاران 2015). پژوهشگران در بررسی روش‌های مختلف کشت توأم برنج از جمله برنج- اردک دریافتند که کاربرد اردک موجب بهبود DMA،CGR و فتوسنتز گیاه برنج از طریق تحرک مداوم اردک در مزرعه و هوادهی متناوب خاک شالیزار به‌منظور افزایش اکسیژن و در نتیجه افزایش حجم ریشهها و فراهمی عناصر غذایی که منجر به جذب بهتر و بیشتر عناصر غذایی گردید (پرنولت و همکاران 2015). نتایج آزمایش پاسخ‌های زراعی و فیزیولوژیک برنج به سیستم‌های مختلف مدیریتی آب، کود و سن نشاء نشان داد که سن پایین نشاء جهت انتقال به مزرعه تحت شرایط بدون غرقاب و با اعمال کود شیمیایی، موجب بهبود TDM، LAI،CGR و NAR گردید (گاریجو و همکاران 2017). متوسط دامنه بهره‌وری آب برای برنج بین 74/0 تا 10/1 کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شده است (احمد و همکاران 2014). پژوهشگران در تحقیقات خود گزارش دادند که بهره‌وری آب در کشت توأم ماهی- ذرت و ماهی- سبزی، 13/2 و 46/8 کیلوگرم بر متر مکعب است، اگرچه بهره‌وری آب در کشت توأم برنج- ماهی مستند نیست اما تصور بر این است که بهره‌وری آب را حداقل 10 درصد افزایش دهد (عبدالرحمان و همکاران 2011). از سویی دیگر، بهره‌وری آب در کشت‌های توأم به نوع سیستم‌های کشت وابسته بوده و از این رو، بهره‌وری آب در کشت توأم برنج- ماهی بین 05/0 تا 1 کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شده است (مولدن و همکاران 2010).
در حال حاضر یکی از مؤثرترین روش‌های کنترل علف‌های هرز در برنج، وجین دستی است (وی و همکاران 2019). وجین دستی یکی از مهم‌ترین اجزای مدیریت علف‌های هرز بوده و با توجه به این‌که دست‌کاری خاک در هنگام اجرای شخم، امکان جوانه‌زنی گونه‌های زیادی از علف هرز را فراهم می‌کند، از این رو لزوم وجین مکانیکی یا وجین دستی برای از بین بردن گیاهچه‌های باقی مانده را آشکار می‌سازد. اما در بسیاری از کشورها انجام وجین دستی هزینه‌بر بوده و دسترسی به نیروی کار برای انجام آن مشکل است (لامور و لوتز 2007). در سیستم کشت برنج و پرورش اردک، برنج نقش اصلی را دارد و اردک یک جزء بسیار مهم است (لانگ و همکاران 2013). بررسی‌ها نشان داد که استفاده از اردک به‌عنوان عامل بیولوژیک در بهبود شرایط اکولوژیک رشد برنج، افزون بر افزایش تنوع زیستی، فعالیت موجودات زنده خاک، کارآیی انرژی و رشد رویشی برنج، باعث بهبود عملکرد برنج نیز می‌گردد (لوپز و همکاران 2011). اردک بسیاری از علف‌های هرز کوچک و در حال رشد را که در زیر سطح آب قرار دارند به همراه بذر آن‌ها در خاک، می‌خورد و با گل‌آلود نمودن آب، مانع از رسیدن نور کافی به سطح خاک شالیزار شده و در نتیجه از جوانه‌زنی و رشد مجدد علف‌های هرز در این مزارع به طور چشم‌گیری جلوگیری می‌کند (فلوهر و همکاران 2011). نتایج پژوهش‌ها نشان داده است که اثر کنترلی روی علف‌های هرز با تعداد اردک چرانیده رابطه دارد و تعداد بیشتری از اردک‌ها موجب می‌شود که تراکم علف‌های‌هرز کاهش داشته باشد که مفهوم آن اثر معنیدار کنترل علف هرز است (کو 2010). نتایج تحقیق دیگر بیان‌گر آن بود که زیست‌توده کل علف‌های هرز در کرت‌های کشت برنج و حضور اردک نسبت به کرت‌هایی که مواد شیمیایی اعمال شد، بهتر کنترل گردید (لانگ و همکاران 2013).
از آنجایی که از یک سو، اعمال اردک در شرایط شالیزاری موجب کاهش هزینه‌های تولید می‌گردد و از سویی دیگر، استفاده از سیستم‌های نوین کشت از جمله SRI، موجب افزایش شاخص‌های فیزیولوژیک رشد و کاهش مصرف آب می‌شود، بنابراین، بررسی تأثیر کاربرد اردک در کنترل علف‌های هرز در سیستم‌های مختلف کشت شالیزاری به‌منظور افزایش عملکرد و بهره‌وری آب هدف تحقیق حاضر بود.
مواد و روش‌ها
به‌منظور بررسی تأثیر کاربرد اردک در سیستم‌های مختلف کشت برنج رقم هاشمی به‌منظور بهبود شاخص‌های رشدی و بهره‌وری آب و کنترل علف‌های هرز، پژوهشی به‌صورت آزمایش اسپلیت فاکتوریل اسپلیت در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی، با سه تکرار طی دو سال زراعی97-1396 و 98-1397 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده علوم کشلورزی دانشگاه گیلان با موقعیت عرض جغرافیایی 37 درجه و 12 دقیقه عرض شمالی، طول جغرافیایی 49 درجه و 39 دقیقه طول شرقی و با ارتفاع 26 متر از سطح دریا اجرا شد. تیمارها شامل سه سیستم مختلف کشت (متداول، بهبودیافته و SRI) به‌عنوان عامل اصلی، و ترکیب دو سطح اردک (شاهد و 750 قطعه در هکتار) و سه سطح کنترل علف‌هرز (شاهد، یک و دو بار وجین) به‌صورت فاکتوریل به‌عنوان عامل فرعی بودند. جهت اجرای آزمایش، ابتدا شخم زمین زراعی تا عمق 20 الی 25 سانتی‌متر با دستگاه روتیواتور و عملیات گل‌خرابی با تیلر مطابق عرف کشاورزان منطقه انجام شد. جهت تعیین مقدار کود مصرفی، قبل اجرای آزمایش ویژگی‌های شیمیایی خاک مزرعه با نمونه‌برداری از عمق صفر الی 30 سانتی‌متری تعیین شد (جدول 1).
|
جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد مطالعه در آزمایش |
||||||||||||||||||
|
بافت خاک |
|
اسیدیته |
|
هدایت الکتریکی |
|
کربن آلی |
نیتروژن کل |
نیتروژن معدنی |
مواد مغذی کل |
|
گوگرد |
پتاسیم |
فسفر |
منیزیم |
کلسیم |
|||
|
- |
|
- |
|
dS.m-1 |
|
% |
|
mg.kg-1 |
||||||||||
|
رسی |
|
51/6 |
|
465/0 |
|
42/2 |
12/0 |
35 |
2/9 |
|
12/0 |
4/169 |
4/3 |
3/4 |
2/10 |
|||
نحوه پیاده‌سازی سیستم‌های مختلف کشت در جدول 2 آمده است. در تمام کرت‌های مورد آزمایش، 80 درصد کود توصیه شده و در سیستم SRI پس از کسر مقادیر کود گاوی (نیتروژن: 16؛ فسفر: 64 و پتاسیم: 40 کیلوگرم در هکتار) اعمال گردید. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کود دامی مورد استفاده در جدول 3 آمده است. طول هر کرت آزمایشی 5/4 متر و عرض 4 متر بود. فاصله بین کرت‌ها و بین تکرارها بهترتیب یک و دو متر در نظر گرفته شد. خزانه‌گیری در هر سه سیستم بهطور هم‌زمان با استفاده از رقم بومی هاشمی برنج انجام شد.
جهت اعمال تیمار اردک، تعداد 750 قطعه جوجه اردک در هکتار در نظر گرفته شد. زمان رهاسازی جوجه اردک‌ها در مزرعه، 20 روز پس از انتقال گیاهچهها در شالیزار بود. در زمان رهاسازی، جوجه اردک‌ها 20 روزه بوده و در مرحله ظهور خوشه از مزرعه خارج شدند. برای حفاظت از اردک‌ها و همچنین برای جداسازی بلوک‌ها و کرت‌ها، اطراف شالیزار و کرت‌ها با توری پلاستیکی محصور و از یکدیگر جدا شد. در پایان مرحله رسیدگی فیزیولوژیکی عملیات برداشت صورت گرفت و بر حسب رطوبت 14 درصد، عملکرد اندازه‌گیری شد.
|
جدول 2- مقایسه سیستم‌های مختلف کشت از نظر پیاده‌سازی |
|
|||
|
خصوصیات سیستم‌ها |
سیستم‌های کشت |
|||
|
کشت متداول |
کشت بهبود یافته |
SRI |
||
|
بذر مصرفی (کیلوگرم بر متر مربع) |
2/1 |
12/0 |
04/0 |
|
|
زمان جوانه‌زنی تا انتقال (روز بعد از جوانه‌زنی) |
25 |
20 |
15 |
|
|
زمان انتقال تا نشاکاری (دقیقه) |
بیشتر از 300 |
کمتر از 100 |
کمتر از 30 |
|
|
تعداد گیاهچه در کپه |
15-12 |
6-4 |
1 |
|
|
فاصله کپه (سانتی‌متر) |
متغییر |
25 × 25 |
25 × 25 |
|
|
عمق نشاکاری (سانتی‌متر) |
بیشتر از 5 |
5-3 |
2-1 |
|
|
روش نشاکاری |
روش J |
روش J |
روش L |
|
|
روش آبیاری |
غرقاب 1 |
غرقاب 2 |
متناوب |
|
|
کود شیمیایی (کیلوگرم بر هکتار) |
80:64:80 NPK |
80:64:80 NPK |
16:64:40 NPK |
|
|
زمان کوددهی نیتروژن و پتاسیم |
3/1 در صفر و 25 روز پس از انتقال نشا و 95 روز پس از جوانه‌زنی |
3/1 در صفر و 25 روز پس از انتقال نشا و 95 روز پس از جوانه‌زنی |
3/1 در صفر و 25 روز پس از انتقال نشا و 95 روز پس از جوانه‌زنی |
|
|
زمان کوددهی فسفر |
7 روز قبل از انتقال نشا |
7 روز قبل از انتقال نشا |
7 روز قبل از انتقال نشا |
|
|
کود دامی ( تن در هکتار) |
- |
- |
6 |
|
|
زمان کوددهی دامی |
- |
- |
شخم اول |
|
|
روش J: گیاهچهها بهطور مستقیم در زمین اصلی قرار داده شده، نوک ریشه ها در امتداد سطح زمین قرار گرفته و ریشه رو به بالا خم می‌شود؛ روش L: گیاهچهها را بهطور مستقیم در زمین اصلی نشاکاری نشده، بلکه هر گیاهچه از پهلو، بسیار ملایم و نزدیک به سطح، بهدرون خاک وارد شده و بدین ترتیب ریشهها بهطور افقی در خاک مرطوب قرار میگیرند؛ غرقاب 1: در تمام طول فصل رشد به صورت غرقاب (5-3 سانتی‌متر عمق آب) تا 15 روز قبل از برداشت؛ غرقاب 2: در تمام طول فصل رشد به صورت غرقاب (5-3 سانتی‌متر عمق آب) تا 15 روز قبل از برداشت، همراه با یک دوره خشکی تا رسیدن به ترک‌های موئین در زمان حداکثر پنجه‌زنی؛ متناوب: تا 15 روز پس از نشاکاری به‌صورت غرقاب دائم و پس از آن تا زمان گلدهی به صورت آبیاری متناوب و پس از گلدهی به میزان یک سانتی‌متر آب تا 15 روز قبل از برداشت. |
|
|||
|
جدول 3- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کود دامی اعمال شده در آزمایش مزرعه‌ای |
|||||||||||||||
|
کود گاوی |
|
اسیدیته |
|
هدایت الکتریکی |
|
کربن آلی |
نیتروژن کل |
نیتروژن معدنی |
ارزش غذایی کل |
|
گوگرد |
پتاسیم |
فسفر |
منیزیم |
کلسیم |
|
- |
|
- |
|
dS.m-1 |
|
% |
|
mg.kg-1 |
|||||||
|
گاوی |
|
37/7 |
|
6/3 |
|
37/50 |
35/1 |
184 |
5/28 |
|
2300 |
8900 |
500 |
4/40 |
50 |
در این پژوهش، آب آبیاری از کانال آبیاری متصل به شبکه آبیاری سپیدرود با به‌کارگیری سیستم انتقال تحت فشار تأمین گردید. مقدار آب آبیاری در هر نوبت به‌وسیله کنتور با دقت 1/0 لیتر اندازه‌گیری شد. میزان بارندگی با استفاده از داده‌های ایستگاه هواشناسی کشاورزی رشت لحاظ گردید.
|
جدول 4- میانگین حجم آب مصرفی در طول دوره رشد گیاه در تیمارهای مورد نظر در سال 1397 و 1398 (در سطح تیمارهای کنترل علف‌های هرز حجم آب مصرفی یکسان بود). |
||||
|
سیستم‌های کشت |
اردک |
کنترل علف‌های هرز |
حجم آب مصرفی (m3.ha-1) (آبیاری+بارندگی) |
|
|
1397 |
1398 |
|||
|
کشت متداول |
بدون اعمال اردک |
شاهد |
08/12748 |
11/12738 |
|
یکبار وجین |
||||
|
دوبار وجین |
||||
|
750 قطعه در هکتار |
شاهد |
79/10746 |
52/10740 |
|
|
یکبار وجین |
||||
|
دوبار وجین |
||||
|
کشت بهبود یافته |
بدون اعمال اردک |
شاهد |
74/12533 |
67/12341 |
|
یکبار وجین |
||||
|
دوبار وجین |
||||
|
750 قطعه در هکتار |
شاهد |
77/10585 |
69/10570 |
|
|
یکبار وجین |
||||
|
دوبار وجین |
||||
|
SRI |
بدون اعمال اردک |
شاهد |
97/8830 |
06/8819 |
|
یکبار وجین |
||||
|
دوبار وجین |
||||
|
750 قطعه در هکتار |
شاهد |
51/7929 |
7/7925 |
|
|
یکبار وجین |
||||
|
دوبار وجین |
||||
ارتفاع آب در طول دوره رشد گیاه 2 الی 5 سانتی‌متر تنظیم می‌شد و به‌وسیله نشانک در کرت‌ها کنترل می‌گردید. میانگین حجم آب مصرفی در طول دوره رشد گیاه در تیمارهای مورد نظر (در سطح تیمارهای کنترل علف‌های هرز حجم آب مصرفی یکسان بود) در سال اول و دوم آزمایش در جدول 4 آمده است. مجموع میزان بارندگی در طول دوره رشد گیاه در سال اول و دوم آزمایش بهترتیب برابر با 5/160 و 20/254 میلی‌متر بود و میزان بارندگی در طی مرحله گلدهی در سال اول و دوم آزمایش به ترتیب برابر با صفر و 6/53 میلی‌متر بود (ایستگاه هواشناسی کشاورزی، رشت). برای اندازه‌گیری شاخص سطح برگ (LAI)، سرعت رشد گیاه (CGR) و سطح ویژه برگ (SLA) از روابط زیر استفاده شد (حق‌جو و بحرانی 2015).
رابطه (1) LAI=(LA2-LA1)/2×(1/GA)
رابطه (2) CGR=(W2-W1)/(T2-T1)
رابطه (3) SLA=(LA2/W2+LA1/W1)/2
در این روابط،LA2: سطح برگ در زمان نمونه‌گیری دوم (متر مربع)، LA1: سطح برگ در زمان نمونه‌گیری اول (متر مربع)، GA: سطح زمین (متر مربع)، W2: وزن خشک کل زیست‌توده در زمان نمونه‌گیری دوم (گرم)، W1: وزن خشک کل زیست‌توده در زمان نمونه‌گیری اول (گرم)، T2: زمان نمونه‌گیری دوم وT1: زمان نمونه‌گیری اول است. فتوسنتز گیاه با استفاده از سیستم تبادل گاز قابل حمل (Li-Cor 6400, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA) اندازه‌گیری گردید. نمونه‌برداری‌ها برای شاخص‌های رشدی گیاه هر 10 روز یکبارو برای فتوسنتز گیاه در مراحل پنجه‌زنی، طویل شدن ساقه، گلدهی و مرحله خمیری دانه انجام گردید. به‌منظور تعیین بهره‌وری آب آبیاری و بارندگی، با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد (سپاس‌خواه و همکاران 2006).
رابطه (4) CPDi+p=Y/Wi+p
در این رابطه، CPDi+p: بهره‌وری آب آبیاری و بارندگی، Y: عملکرد زیست‌توده بر حسب کیلوگرم بر هکتار و Wi+p: حجم آب مصرفی (آبیاری و بارندگی) بر حسب متر مکعب در هکتاراست. در زمان برداشت برنج، جهت تعیین میانگین وزن خشک کل علف‌های هرز از کوآدرات 25/0 متر مربع (5/0 × 5/0 متر) استفاده گردید و در هر کرت جمعیت انواع علف‌های هرز شمارش شد. برای اندازه‌گیری وزن خشک نمونه‌های علف‌هرز تا رسیدن به وزن ثابت در آون با دمای 72 درجه سلسیوس قرار گرفت و وزن آن‌ها بر حسب گرم محاسبه شد. داده‌های به‌دست آمده با استفاده از نرم‌افزار SAS نسخه 4/9 تجزیه شد. قبل از تجزیه واریانس داده‌ها، تست نرمال بودن داده‌ها انجام گرفته و پس از اطمینان از توزیع نرمال باقیمانده‌ها، تجزیه واریانس از طریق مدل خطی عمومی (GLM) انجام شد. برای مقایسه میانگین‌ها از آزمون حداقل تفاوت معنیدار (LSD) در سطح پنج درصد احتمال استفاده شد. در مواقعی که اثر متقابل دوگانه معنیدار شد، برای تفسیر بهتر نتایج و برای جلوگیری از مقایسه میانگین‌های طولانی و پیچیده، برش‌دهی فیزیکی برای اثرات دو و سه‌گانه انجام شد.
نتایج
شاخص سطح برگ و سطح ویژه برگ
نتایج حاصل از تجزیه واریانس مرکب داده‌ها نشان داد که شاخص سطح برگ و سطح ویژه برگ تحت‌تأثیر سیستم‌های مختلف کشت، کنترل علف‌های هرز، زمان نمونه‌برداری، برهمکنش‌های زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های مختلف کشت، زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های مختلف کشت × اردک، زمان نمونه‌برداری × اردک × کنترل علف‌های هرز و زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های مختلف کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز، شاخص سطح برگ از نظر اردک، برهمکنش‌های سیستم‌های مختلف کشت × کنترل علف‌های هرز، اردک×کنترل علف‌های هرز، سیستم‌های مختلف کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز، زمان نمونه‌برداری × اردک و زمان نمونه‌برداری × کنترل علف‌های هرز و سطح ویژه برگ از نظر برهمکنش اردک × سیستم‌های مختلف کشت در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود (جدول 5). در 30 و 40 روز پس از جوانه‌زنی تفاوت معنی‌داری در شاخص سطح برگ از نظر تیمار اردک و کنترل علف‌هرز بین سیستم‌های مختلف کشت دیده نشد (شکل 1). در 50 روز پس از جوانه‌زنی برنج، شاخص سطح برگ از نظر تیمارهای یک و دوبار کنترل علف‌هرز در شرایط عدم کاربرد اردک و اعمال 750 قطعه اردک در هکتار در کلیه سیستم‌های کشت از برتری بیشتری برخودار بودند (شکل 1). در 60 روز پس از جوانه‌زنی برنج، شاخص سطح برگ در شرایط عدم کاربرد اردک در کلیه سیستم‌های کشت، 2 بار کنترل>یکبار کنترل>شاهد بود، در حالی که در شرایط کاربرد 750 قطعه اردک در هکتار، در سیستم‌های کشت متداول و بهبود یافته تفاوت معنی‌داری از نظر شاخص سطح برگ بین سطوح مختلف کنترل علف‌های هرز دیده نشد اما در SRI، شاخص سطح برگ، در 2 بار کنترل>یکبار کنترل>شاهد بود (شکل 1). در 70 و 80 روز پس از جوانه‌زنی برنج، شاخص سطح برگ در کلیه سیتم‌های کشت 2 بار کنترل>یکبار کنترل>شاهد بود در حالی که در شرایط کاربرد 750 قطعه اردک در هکتار تفاوت معنی‌داری از نظر شاخص سطح برگ بین سطوح مختلف کنترل علف‌های هرز در کلیه سیستم‌های کشت دیده نشد (شکل 1). در 90 و 100 روز پس از جوانه‌زنی برنج، شاخص سطح برگ در کلیه سیستم‌های کشت 2 بار کنترل>یکبار کنترل>شاهد بود در حالی که در شرایط کاربرد 750 قطعه اردک در هکتار در سیستم‌های کشت متداول و بهبود یافته تفاوت معنی‌داری از نظر شاخص سطح برگ بین تیمارهای مختلف کنترل علف‌هرز دیده نشد اما در SRI، در 2 بار کنترل>یکبار کنترل>شاهد بود (شکل 1). بهطور کلی، در ابتدای دوره رشد، کلیه ترکیبات تیماری از نظر شاخص سطح برگ تفاوت معنی‌داری داشتند. با افزایش طول دوره رشد افزایش شاخص سطح برگ در شرایط اعمال 750 قطعه اردک در هکتار در سیستم کشت SRI ملموس بود. پس از حداکثر مقادیر شاخص سطح برگ (7/4) در مرحله گلدهی، شیب کاهش سطح برگ در سیستم کشت SRI در کلیه تیمارهای اعمال شده نسبت به سایر سیستم‌های کشت کمتر بود (شکل 1). بهطور کلی، در 50 روز پس از جوانه‌زنی برنج، بین تیمارهای مختلف علف‌های هرز از نظر سطح ویژه برگ در سیستم‌های کشت متداول و SRI و تیمار اردک تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد در حالی که در سیستم کشت بهبود یافته اعمال 750 قطعه اردک در هکتار روند سطح ویژه برگ را از حالت نزولی در شرایط عدم کاربرد اردک به حالت صعودی با اعمال یک و دو بار کنترل علف‌های هرز تغییر داد (شکل 2). در ادامه دوره رشد، در کلیه سیستم‌های کشت و اردک تفاوت معنی‌داری از نظر سطح ویژه برگ بین سطوح مختلف کترل علف‌هرز دیده نشد اما بهطور کلی، مقادیر سطح ویژه برگ در سیستم‌های مختلف کشت به‌صورت متداول>بهبود یافته>SRI بود (شکل 2). برای تغذیه جمعیت در حال افزایش جهان، بالا بردن میزان تولید برنج در واحد سطح یک ضرورت اجتناب ناپذیر است. هر چند ارقام پرمحصولی که بخوبی به نهاده‌ها پاسخ می‌دهند در دسترس هستند، ولی بین عملکرد مزارع کشاورزان و ایستگاه‌های تحقیقاتی به ویژه در کشورهای در حال توسعه فاصله زیادی وجود دارد. برای کاهش این فاصله، وجود آب آبیاری به اندازه کافی و تأمین متعادل عناصر غذایی پرمصرف و کم مصرف یک امر حیاتی است (حسین 2006). به‌زراعی در جهت افزایش تولید ارقام پاکوتاه برنج انجام می‌شود تا به این ترتیب، شرایطی فراهم گردد که ماده خشک بیشتری در دانه و مقدار کمتری در کاه و کلش ذخیره شود (باریسون و آپوف 2011). مطالعات نشان داده است که در برنج نیمه پاکوتاه و گندم، شاخص سطح برگ، سرعت رشد گیاه و سطح ویژه برگ ممکن است فتوسنتز کانوپی و تولید بیوماس را محدود نماید (کاسام و همکاران 2011). پژوهشگران در مطالعات خود در ارقام جدیدی از برنج دریافتند که بالا بودن شاخص سطح برگ و پایین بودن سطح ویژه برگ موجب افزایش معنیدار عملکرد شلتوک گردید (جینینگ و همکاران 2003). با کاهش میزان سطح ویژه برگ بر ضخامت برگ افزوده شده که موجب افزایش غلظت کلروپلاست، افزایش تراکم پارانشیم نردبانی نسبت به اسفنجی، افزایش کارآیی استفاده از نور و در نتیجه افزایش بهره‌وری آب می گردد (زو و همکاران 2020).
|
جدول 5- تجزیه واریانس شاخص‌های فیزیولوژیک برنج تحت‌تأثیر سیستم‌های مختلف کشت، اردک و کنترل علف‌های هرز |
|||
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
شاخص سطح برگ |
سطح ویژه برگ |
|
سال |
1 |
ns0004/0 |
ns50/3647 |
|
خطای سال |
4 |
15/0 |
55/12597 |
|
سیستم‌های کشت |
2 |
**69/0 |
**44/796400 |
|
سال × سیستم‌های کشت |
2 |
ns01/0 |
ns65/1433 |
|
خطای عامل اصلی |
8 |
04/0 |
82/2786 |
|
اردک |
1 |
**75/81 |
ns15/964 |
|
اردک × سیستم‌های کشت |
2 |
ns06/0 |
**52/31046 |
|
کنترل علف‌های هرز |
2 |
**51/36 |
**47/49023 |
|
سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
4 |
**88/0 |
ns68/5634 |
|
اردک × کنترل علف‌های هرز |
2 |
**15/13 |
ns05/1215 |
|
سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
4 |
**30/1 |
ns42/1747 |
|
سال × اردک |
1 |
ns01/0 |
ns29/428 |
|
سال × سیستم‌های کشت × اردک |
2 |
ns008/0 |
ns56/1655 |
|
سال × کنترل علف‌های هرز |
2 |
ns001/0 |
ns70/40 |
|
سال × سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns01/0 |
ns83/402 |
|
سال × اردک × کنترل علف‌های هرز |
2 |
ns01/0 |
ns17/24 |
|
سال × سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns02/0 |
ns29/323 |
|
خطای عوامل فرعی |
60 |
05/0 |
03/4337 |
|
زمان نمونه‌برداری |
7 |
**20/194 |
**00/5139511 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری |
7 |
ns01/0 |
ns40/659 |
|
زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت |
14 |
**18/1 |
**61/145646 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت |
14 |
ns01/0 |
ns82/457 |
|
زمان نمونه‌برداری × اردک |
7 |
**21/7 |
ns65/6308 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × اردک |
7 |
ns005/0 |
ns99/432 |
|
زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک |
14 |
**13/0 |
**25/9647 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک |
14 |
ns008/0 |
ns25/1020 |
|
زمان نمونه‌برداری × کنترل علف‌های هرز |
14 |
**35/2 |
ns39/3445 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × کنترل علف‌های هرز |
14 |
ns004/0 |
ns57/391 |
|
زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
28 |
**15/0 |
ns16/3820 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
28 |
ns01/0 |
ns31/623 |
|
زمان نمونه‌برداری × اردک × کنترل علف‌های هرز |
14 |
**23/1 |
**86/12793 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × اردک × کنترل علف‌های هرز |
14 |
ns01/0 |
ns93/896 |
|
زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
28 |
**11/0 |
**54/8965 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
28 |
ns01/0 |
ns31/1429 |
|
خطای باقی مانده |
504 |
03/0 |
24/3553 |
|
ضریب تغییرات (%) |
- |
97/9 |
26/14 |
|
* و ** بهترتیب نشاندهنده معنیدار بودن در سطح احتمال آماری پنج و یک درصد، و ns؛ غیر معنیدار می باشد. |
|||
شکل 1- تأثیر برهمکنش زمان نمونه‌برداری×سیستم‌های مختلف کشت×اردک×کنترل علف‌های هرز بر شاخص سطح برگ (برش‌دهی در سطح زمان نمونه‌برداری، سیستم‌های مختلف کشت و اردک). خطای نمونه‌برداری توسط بار نشان داده شده است. سطوح کنترل علف‌های هرز: صفر: بدون وجین، 1: یکبار وجین، 2: دوبار وجین.
شکل 2- تأثیر برهمکنش زمان نمونه‌برداری×سیستم‌های مختلف کشت×اردک×کنترل علف‌های هرز بر سطح ویژه برگ (برش‌دهی در سطح زمان نمونه‌برداری، سیستم‌های مختلف کشت و اردک). خطای نمونه‌برداری توسط بار نشان داده شده است. سطوح کنترل علف‌های هرز: صفر: بدون وجین، 1: یکبار وجین، 2: دوبار وجین.
سرعت رشد و فتوسنتز گیاه
مطابق جدول تجزیه واریانس، مقادیر سرعت رشد و فتوسنتز گیاه از نظر اردک، کنترل علف‌های هرز، زمان نمونه‌برداری، برهمکنش‌های اردک × کنترل علف‌های هرز، زمان نمونه‌برداری، زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت و زمان نمونه‌برداری × اردک، سرعت رشد از نظر برهمکنش زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک و فتوسنتز گیاه از نظر سیستم‌های کشت و برهمکنش زمان نمونه‌برداری × کنترل علف‌های هرز در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود (جدول 6). در اوایل دوره رشد گیاه مقادیر سرعت رشد در سیتم‌های کشت متداول و بهبود یافته نسبت به SRI بیشتر بود (شکل 3). با افزایش طول دوره رشد گیاه، مقادیر سرعت رشد گیاه در سیستم SRI>بهبود یافته>متداول بود (شکل 3). در اواسط دوره رشد گیاه، بین مقادیر سرعت رشد در سیستم‌های SRI و بهبود یافته تفاوت معنی‌داری دیده نشد و در مرحله گلدهی بین کلیه سیستم‌های کشت تفاوت معنی‌داری وجود نداشت (شکل 3). در اواخر دوره رشد گیاه، با افت شدید سرعت رشد محصول همچنان بیشترین مقادیر مربوط به SRI>بهبود یافته>متداول بود (شکل 3). در شرایط بدون کاربرد اردک، تیمار بدون کنترل علف‌هرز کم‌ترین مقدار سرعت رشد را به خود اختصاص داد در حالی که بین یکبار و دوبار وجین تفاوت معنی‌داری دیده نشد (شکل 4). در صورتی که در شرایط اعمال 750 قطعه اردک در هکتار، بین سطوح مختلف کنترل علف‌های هرز تفاوت معنی‌داری دیده نشد (شکل 4).
در مرحله پنجه‌زنی، بیشترین مقادیر سرعت فتوسنتز گیاه بهترتیب در سیستم‌های SRI>بهبود یافته>متداول بود و در مرحله گلدهی بیشترین مقادیر فتوسنتز گیاه در سیستم کشت SRI و کم‌ترین آن در سیستم کشت متداول به‌دست آمد در حالی که سرعت فتوسنتز در سایر زمان‌های نمونه‌برداری تفاوت معنی‌داری بین سیستم‌های کشت دیده نشد (شکل 5).
در شرایط عدم کاربرد اردک، سرعت فتوسنتز گیاه در کلیه مراحل رشد بین یکبار و دوبار کنترل علف‌هرز تقریباً دارای تفاوت معنی‌داری نبوده و کم‌ترین مقادیر آن به شاهد اختصاص داشت، این در حالی است که با اعمال 750 قطعه اردک در هکتار تفاوت معنی‌داری بین کلیه سطوح کنترل علف‌های هرز در تمام مراحل رشدی گیاه دیده نشد. بهطور کلی، میزان سرعت فتوسنتز گیاه در شرایط اعمال 750 قطعه اردک در هکتار بیش از شرایط بدون کاربرد اردک بود (شکل 6).
بازده فتوسنتز با میزان به دام‌اندازی نور توسط پوشش گیاه رابطه دارد و بهبود شاخص سطح برگ، سرعت رشد گیاه و ضخامت برگ که موجب افزایش میزان کلروپلاست و همچنین کلروفیل بیشتر و تراکم سلول‌های فتوسنتز کننده می‌شود سبب کاهش تلفات نور و بهبود فتوسنتز از طریق افزایش شاخص سطح برگ، افزایش سرعت رشد گیاه و ضخامت برگ (کاهش سطح ویژه برگ) شده و عملکرد را بهبود می‌دهد (کلجی و همکاران 2018). اردک بسیاری از علف‌های هرز کوچک و در حال رشد را که در زیر سطح آب قرار دارند به همراه بذر آن‌ها در بانک بذر خاک، مورد تغذیه قرار داده و با گل‌آلود نمودن آب به کمک منقار و شکل خاص پاهای خود، مانع از رسیدن نور کافی به سطح خاک شالیزار شده و در نتیجه از جوانه‌زنی و رشد مجدد علف‌های هرز در این مزارع به طور چشم‌گیری جلوگیری کرده و موجب افزایش شاخص سطح برگ، افزایش سرعت رشد گیاه و کاهش سطح ویژه برگ در گیاهان و در نهایت موجب افزایش عملکرد شلتوک می‌گردد (وی و همکاران 2019). در خاک غرقاب جهت کشت برنج ، بر اثر فعالیت میکرواورگانیسم‌های هوازی اختیاری و اجباری در خاک، میزان اکسیژن خاک به‌سرعت کاهش می‌یابد. در این شرایط تجزیه مواد آلی، از طریق فعالیت میکرواورگانیسم‌های بی هوازی ادامه خواهد یافت. شرایط بدون اکسیژن ناشی از حالت غرقاب، سبب محدود شدن فعالیت ریشهها، کاهش متابولیسم، کاهش سرعت فرآیند انتقال یونی و کاهش رشد شده و چنانچه مزرعه برنج به مدت طولانی زیر آب بماند، رشد طولی برگ، سرعت رشد گیاه، کارآیی جذب نیتروژن و فتوسنتز کم و یا متوقف می‌شود (دارماوان 2016). اردک در شالیزار با اکسیژن رسانی مداوم به ریشهها موجب رشد بیشتر ریشه و بهبود جذب و بهبود شرایط برای فرایند نیتریفیکاسیون و کاهش دنیتریفیکاسیون می‌گردد (یانگ و همکاران 2018). حضور اردک در شالیزاربا افزایش دسترسی به عناصر غذایی برای گیاه برنج سبب افزایش زیست توده ریشه و بهبود استقرار گیاه، افزایش نفوذپزیری غشا پلاسمایی، افزایش کلروفیل a و b، ظرفیت فتوسنتز گیاه، افزایش مقاومت به تنش‌های محیطی با افزایش در محتوای پروتیین‌های محلول و در نتیجه افزایش تولید برنج می شود (لی و همکاران 2019).
عملکرد شلتوک و بهره‌وری آب آبیاری و بارش
نتایج نشان داد عملکرد شلتوک و بهره‌وری آب آبیاری و بارش تحت‌تأثیر سیستم‌های مختلف کشت، اردک، کنترل علف‌های هرز، برهمکنش‌های اردک×سیستم‌های کشت و اردک×کنترل علف‌های هرز، همچنین تحت‌تأثیر سال و بهره‌وری آب آبیاری و بارش تحت‌تأثیر برهمکنش‌های سیستم‌های کشت×کنترل علف‌های هرز و سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز در سطح احتمال یک درصد معنیدار بود (جدول 7).
عملکرد شلتوک در سال اول آزمایش بیش از سال دوم بود (شکل 7). در برهمکنش اردک×سیستم‌های کشت، در شرایط بدون کاربرد اردک، تفاوت معنی‌داری بین سیستم‌های کشت از نظر عملکرد شلتوک دیده نشد در حالی که در شرایط اعمال 750 قطعه اردک در هکتار بیشترین عملکرد شلتوک در SRI>بهبود یافته>متداول بود (شکل 8).
در برهمکنش اردک×کنترل علف‌های هرز، در شرایط بدون کاربرد اردک، بیشترین عملکرد شلتوک در دوبار کنترل>یکبار کنترل>شاهد بود در حالی که در شرایط اعمال 750 قطعه اردک در هکتار تفاوت معنی‌داری بین سطوح مختلف کنترل علف‌های هرز از نظر عملکرد شلتوک دیده نشد (شکل 9). بهره‌وری آب آبیاری و بارش در شرایط بدون کاربرد اردک تقریباً بین سطوح مختلف کنترل علف‌های هرز در دوبار کنترل>یکبار کنترل>شاهد بود در حالی که در شرایط اعمال 750 قطعه اردک در هکتار تفاوت معنی‌داری از نظر بهره‌وری آب آبیاری و بارش بین سطوح مختلف کنترل علف‌هرز دیده نشد و بیشترین مقادیر آن در سیستم کشت SRI دیده شد (شکل 10).
افزایش عملکرد شلتوک برنج در قالب سیستم کشت SRI روشی برای تغییر مدیریت کشت، گیاه، آب و مواد غذایی بوده که راندمان تولید را از طریق تلفیق فعالیت‌های مدیریتی گیاه، آب، خاک، تغذیه، علف‌های هرز و اجرای توأم آن‌ها بهبود می‌بخشد (تاکور و همکاران 2014). در سیستم کشت SRI از طریق انتقال سریع گیاهچه‌های جوان از خزانه به زمین اصلی، کشت بر اساس الگوی مربعی، آبیاری متناوب و کنترل مکانیکی علف‌های هرز موجب افزایش حجم ریشه، افزایش میزان کلروفیل برگ، افزایش فتوسنتز و تجمع ماده خشک، افزایش سرعت نمو فیزیولوژیک و کاهش فیلوکرون، افزایش شاخص سطح برگ، کاهش ضریب استهلاک نوری، افزایش راندمان جذب و متابولیسم عناصر غذایی، افزایش مقدار پروتئین محلول، افزایش مقدار و فعالیت آنزیم نیترات رداکتاز می‌گردد (تاکور و همکاران 2010). در آزمایشی که به منظور مقایسه ویژگی‌های مورفولوژیک و فیزیولوژیک برنج در دو سیستم کشت متداول و SRI در هندوستان انجام شد، گزارش شد که عملکرد در سیستم کشت SRI در مقایسه با سیستم متداول 48 درصد بیشتر بود. به اعتقاد این پژوهشگران علت بیشتر بودن عملکرد در سیستم کشت SRI مربوط به بهبود ویژگی‌های مورفولوژیک و فیزیولوژیک برنج در این سیستم بود. به‌طوری‌که تعداد پنجه در بوته، تعداد و اندازه برگ‌ها، ارتفاع گیاه و شاخص‌های فیزیولوژیک از جمله سرعت رشد محصول، شاخص سطح برگ و وزن مخصوص برگ در این سیستم بهطور چشم‌گیری افزایش یافت (تاکور و همکاران 2013).
جدول 6- تجزیه واریانس شاخص‌های فیزیولوژیک برنج تحت‌تأثیر سیستم‌های مختلف کشت، اردک و کنترل علف‌های هرز |
||||
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
سرعت رشد گیاه |
درجه آزادی |
فتوسنتز |
|
سال |
1 |
ns07/3 |
1 |
ns44/0 |
|
خطای سال |
4 |
33/4 |
4 |
91/5 |
|
سیستم‌های کشت |
2 |
ns81/14 |
2 |
**17/237 |
|
سال × سیستم‌های کشت |
2 |
ns23/1 |
2 |
ns58/0 |
|
خطای عامل اصلی |
8 |
05/14 |
8 |
00/4 |
|
اردک |
1 |
**79/296 |
1 |
**53/1154 |
|
اردک × سیستم‌های کشت |
2 |
ns75/2 |
2 |
ns66/5 |
|
کنترل علف‌های هرز |
2 |
**72/258 |
2 |
**73/329 |
|
سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns73/13 |
4 |
ns29/14 |
|
اردک × کنترل علف‌های هرز |
2 |
**91/111 |
2 |
**54/138 |
|
سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns62/11 |
4 |
ns92/17 |
|
سال × اردک |
1 |
ns50/0 |
1 |
ns34/0 |
|
سال × سیستم‌های کشت × اردک |
2 |
ns96/0 |
2 |
ns28/0 |
|
سال × کنترل علف‌های هرز |
2 |
ns70/0 |
2 |
ns63/1 |
|
سال × سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns78/0 |
4 |
ns18/0 |
|
سال × اردک × کنترل علف‌های هرز |
2 |
ns53/0 |
2 |
ns33/0 |
|
سال × سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns48/0 |
4 |
ns66/0 |
|
خطای عوامل فرعی |
60 |
90/5 |
60 |
27/6 |
|
زمان نمونه‌برداری |
6 |
**49/8855 |
3 |
**61/13056 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری |
6 |
ns64/21 |
3 |
ns00/1 |
|
زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت |
12 |
**77/76 |
6 |
**22/64 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت |
12 |
ns30/19 |
6 |
ns00/2 |
|
زمان نمونه‌برداری × اردک |
6 |
**79/91 |
3 |
**86/78 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × اردک |
6 |
ns30/2 |
3 |
ns20/0 |
|
زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک |
12 |
**84/41 |
6 |
ns93/4 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک |
12 |
ns44/6 |
6 |
ns69/0 |
|
زمان نمونه‌برداری × کنترل علف‌های هرز |
12 |
ns91/18 |
6 |
**73/39 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × کنترل علف‌های هرز |
12 |
ns73/4 |
6 |
ns71/0 |
|
زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
24 |
ns83/10 |
12 |
ns14/3 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
24 |
ns79/2 |
12 |
ns70/0 |
|
زمان نمونه‌برداری × اردک × کنترل علف‌های هرز |
12 |
ns17/30 |
6 |
*81/19 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × اردک × کنترل علف‌های هرز |
12 |
ns46/1 |
6 |
ns40/0 |
|
زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
24 |
ns44/9 |
12 |
ns27/6 |
|
سال × زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
24 |
ns09/5 |
12 |
ns75/0 |
|
خطای باقی مانده |
432 |
80/18 |
216 |
96/7 |
|
ضریب تغییرات (%) |
- |
31/39 |
- |
19/11 |
|
* و ** بهترتیب نشاندهنده معنیدار بودن در سطح احتمال آماری پنج و یک درصد، و ns؛ غیر معنیدار می باشد. |
||||
سیستم های مختلف کشت
شکل 3- تأثیر برهمکنش زمان نمونه‌برداری × سیستم‌های مختلف کشت×اردک بر سرعت رشد گیاه (برش‌دهی در سطح زمان نمونه‌برداری و اردک). خطای نمونه‌برداری توسط بار نشان داده شده است. سطوح کنترل علف‌های هرز: 1: کشت متداول، 2: کشت بهبود یافته، 3: SRI
شکل 4- اثر برهمکنش اردک × کنترل علف‌های هرز بر سرعت رشد گیاه. (خطای استاندارد توسط بار نمایش داده شده است).
شکل 5- تأثیر برهمکنش زمان نمونه‌برداری× کنترل علف‌های هرز بر سرعت رشد گیاه (برش‌دهی در سطح زمان). خطای نمونه‌برداری توسط بار نشان داده شده است.
شکل 6- تأثیر برهمکنش زمان نمونه‌برداری× اردک×کنترل علف‌های هرز بر سرعت رشد گیاه (برش‌دهی در سطح زمان نمونه‌برداری و اردک). خطای نمونه‌برداری توسط میله نشان داده شده است. سطوح کنترل علف‌های هرز: صفر: بدون وجین، 1: یکبار وجین، 2: دوبار وجین.
|
جدول 7- تجزیه واریانس شاخص‌های فیزیولوژیکی برنج تحت‌تأثیر سیستم‌های مختلف کشت، اردک و کنترل علف‌های هرز |
|||
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
عملکرد شلتوک |
بهره‌وری آب آبیاری و بارش |
|
سال |
1 |
**88/922312 |
ns01/0 |
|
خطای سال |
4 |
00/73896 |
006/0 |
|
سیستم‌های کشت |
2 |
**57/3145533 |
**02/2 |
|
سال × سیستم‌های کشت |
2 |
ns25/7349 |
ns0003/0 |
|
خطای عامل اصلی |
8 |
50/420593 |
005/0 |
|
اردک |
1 |
**31/31411752 |
**98/2 |
|
اردک × سیستم‌های کشت |
2 |
**00/1203303 |
**11/0 |
|
کنترل علف‌های هرز |
2 |
**19/8245936 |
**33/0 |
|
سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns38/448243 |
**02/0 |
|
اردک × کنترل علف‌های هرز |
2 |
**01/4059524 |
**15/0 |
|
سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns69/520347 |
**02/0 |
|
سال × اردک |
1 |
ns79/976 |
ns000006/0 |
|
سال × سیستم‌های کشت × اردک |
2 |
ns30/4486 |
ns0001/0 |
|
سال × کنترل علف‌های هرز |
2 |
ns22/6013 |
ns00003/0 |
|
سال × سیستم‌های کشت × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns89/1180 |
ns00002/0 |
|
سال × اردک × کنترل علف‌های هرز |
2 |
ns91/946 |
ns00005/0 |
|
سال × سیستم‌های کشت × اردک × کنترل علف‌های هرز |
4 |
ns00/974 |
ns00004/0 |
|
خطای باقی مانده |
60 |
67/217236 |
002/0 |
|
ضریب تغییرات (%) |
- |
22/12 |
31/6 |
شکل 7- اثر ساده سال بر عملکرد شلتوک. (خطای استاندارد توسط بار نمایش داده شده است).
شکل 8- تأثیر برهمکنش اردک× سیستم‌های کشت بر عملکرد شلتوک (برش‌دهی در سطح اردک). خطای نمونه‌برداری توسط بار نشان داده شده است.
شکل 9- تأثیر برهمکنش اردک× کنترل علف‌های هرز بر عملکرد شلتوک (برش‌دهی در سطح اردک). خطای نمونه‌برداری توسط بار نشان داده شده است.
شکل 10- تأثیر برهمکنش سیستم‌های کشت×اردک× کنترل علف‌های هرز بر بهره‌وری آب آبیاری و بارش (برش‌دهی در سطح سیستم‌های کشت و اردک). خطای نمونه‌برداری توسط بار نشان داده شده است.
نتایج مقایسه دو سیستم کشت متداول و کشت SRI در مطالعه دیگر نشان داد که در سیستم کشت SRI عملکرد شلتوک 9100 کیلوگرم در هکتار و در سیستم متداول 5500 کیلوگرم در هکتار بود. در این پژوهش افزایش عملکرد در سیستم متمرکز به تولید بیشتر تعداد پنجه و خوشه در متر مربع، تعداد دانه در خوشه و افزایش طول خوشه نسبت داده شد. در این مقایسه در سیستم کشت SRI، مصرف آب 10 درصد کمتر و هزینه تولید 15 درصد بیشتر و سود حاصله نیز 1/2 برابر بیشتر بود (استایگر و همکاران2011). بررسی نتایج تحقیقات نشان داد که کاربرد روش‌های مؤثر در بهره‌وری آب، از جمله؛ سیستم کشت SRI با توجه به بهبود مدیریت آبیاری در مزرعه از نظر جلوگیری از آب زهکشی ، کاهش پی‌آمدهای کشت متداول و افزایش حاصلخیزی خاک می‌توانند به میزان قابل‌توجهی بهره‌وری آب را افزایش دهند (مونکو و سالی 2018). متوسط دامنه بهره‌وری آب برای برنج بین 74/0 تا 10/1 کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شده است (احمد و همکاران2014). پژوهشگران در تحقیقات خود گزارش دادند که بهره‌وری آب در کشت توأم ماهی- ذرت و ماهی- سبزی، 13/2 و 46/8 کیلوگرم بر متر مکعب است، اگرچه بهره‌وری آب در کشت توأم برنج- ماهی مستند نیست اما تصور بر این است که بهره‌وری آب را حداقل 10 درصد افزایش دهد (عبدالرحمان و همکاران 2011). از سویی دیگر، بهره‌وری آب در کشت‌های توأم به نوع سیستم‌های کشت وابسته بوده و از این رو، بهره‌وری آب در کشت توأم برنج- ماهی بین 05/0 تا 1 کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شده است (مولدن و همکاران 2010). در کل برخی از پژوهشگران بر این باورند که در سیستم کشت SRI، بسیاری از ویژگی‌های فیزیولوژیک برنج از جمله عملکرد شلتوک افزایش می‌یابد و به علت توسعه بیشتر ریشهها و بهبود کارآیی فیزیولوژیک گیاه، میزان جذب و کارآیی مصرف نیتروژن نیز افزایش می‌یابد (تاکور و همکاران2011). بنابراین با اعمال مدیریت صحیح آب از طریق سیستم‌های جدید کشت از جمله SRI، می‌توان از یک سو مانع کاهش عملکرد شد و از سویی دیگر در مصرف آب صرفه‌جویی نمود و در نتیجه بهره‌وری آب را افزایش داد (بومان و همکاران 2007). سایر پژوهش‌ها نشان داد که روش آبیاری متناوب حدود 38 درصد مصرف آب آبیاری شالیزار را بدون کاهش عملکرد و سود کشاورزان، کاهش داده است (رودریک و همکاران 2011). بررسی‌ها نشان داد که با کاهش حدود 50 درصدی در مصرف آب در روش SRI، نه‌تنها کاهش عملکرد شلتوک به‌وجود نیامد بلکه افزایش بهره‌وری آب نیز نسبت به روش‌های کشت متداول و توصیه شده ایجاد کرد (کومار وهمکاران 2019). میزان کاهش تلفات نفوذ آب در شالیزار به درجه پادلینگ، زمان پس از پادلینگ و نوع خاک، عمق آب روی سطح خاک و شرایط مزرعه‌ای بستگی دارد (یوسفی مقدم شیخانی و همکاران 2008). هر چند نفوذ عمقی آب در اراضی شالیزاری به دلیل وجود لایه سخت (Hard pan) خیلی کم است ولی سیستم کشت توأم برنج- اردک، به دلیل تحرک اردک و نوک زدن آن، موجب گل آلود شدن آب مزارعه شالیزاری می‌شود (محمدی و همکاران2007؛ ژانگ 2013؛ رایو و همکاران 2017). ذرات معلق در آب گل آلود کرت‌های شالیزار در سطح خاک رسوب کرده و موجب مسدود شدن خلل و فرج خاک می شود و از نفوذ آب جلوگیری می‌کنند (هدایتی پور و همکاران 2007). با توجه به این‌که میزان کاهش در نفوذپذیری بستگی به زمان پس از پادلینگ دارد و با گذشت زمان میزان نفوذپذیری افزایش می‌یابد (جینز و هانساکر 1989) در این بین اردک با پادلینگ مداوم و گل‌الود کردن خاک سبب حذف تأثیر زمان بر نفوذپذیری پس از پادلینگ و افزایش بهره‌وری آب آبیاری و بارش می‌گردد.
نتیجه‌گیری نهایی
بهطور کلی، کاربرد توأم برنج- اردک و استفاده از سیستم کشت SRI و بهبود یافته موجب کاهش مشکلات موجود در کشت متداول غرقاب دائم، کاهش مصرف نهاده‌ها در سیستم کشت متداول، ارتقاء شاخص‌های رشدی گیاه، کمک به بهبود سرعت فتوسنتز گیاه و کاهش مصرف آب آبیاری می‌گردد. از این رو، کاربرد سیستم‌های کشت فوق در جهت نیل به اهداف کشاورزی پایدار، افزایش درآمد در واحد سطح برای کشاورزان ناشی از فروش اردک و محصول اصلی در شرایط بحران کمبود آب جهانی قابل استفاده به‌نظر می‌رسد.
سپاس‌گزاری
نویسندگان مقاله از تلاش‌های همه‌جانبه جناب آقای دکتر مجید قنبری در هماهنگی‌های لازم جهت تأمین دستگاه‌های مورد نیاز در اجرای طرح و مشاوره علمی لازم در این زمینه تشکر و قدردانی لازم را به‌عمل می‌آورند.
)
