نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران
2 دانشیار و عضو هیات علمی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود
3 دانشیار و عضو هیئت علمی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Background & Objective:
The study was performed to investigate the nutritional effects of elemental sulfur with Thiobacillus on morphophysiological and agronomic responses of mung bean.
Materials and methods:
The experiment was conducted in the form of a randomized complete block design with three replications in two experimental farms in Karaj city (Alborz province) and Shahriyar city (Tehran province) in the 2017 crop year. This experiment consisted of three treatments of sulfur fertilizer (control (S0), sulfur at 100 kg/ha with 2 kg of thiobacillus (S1), sulfur at 300 kg/ha with 6 kg of thiobacillus (S2)).
Results:
The results showed that all studied traits were significantly affected by sulfur fertilizer so that the highest amount of all tested traits was obtained in (S2) treatment in mung bean. The results also showed that all the studied traits except the number of seeds per pod, 1000-seed weight, protein percentage were significantly affected by the main effect of location so that the highest amount of all traits the test was obtained in the Shahriar area. The interaction of sulfur fertilizer and location also had a significant effect on the number of pods per plant, number of seeds per pod, grain yield, biological yield, harvest index, plant height, and total chlorophyll.
Conclusion:
Therefore, it can be concluded that the nutritional effect of the combined application of sulfur and thiobacillus has improved the morphophysiological and agronomic characteristics of mung bean.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
بقولات نقش مهمی در جیره غذایی انسان، تغذیه دام و افزایش حاصلخیزی خاک دارند (لنگهام و همکاران 2007). ماش گیاهی یک ساله، از خانواده حبوبات، روز کوتاه، گرماپسند، دارای دورهی رشدی کوتاه و تابستانه است. مانند اکثر خانواده حبوبات قابلیت تثبیت نیتروژن بالایی دارد (200 تا 300 کیلوگرم در هکتار) همچنین، به عنوان یک از منابع غنی گیاهی پروتئین (حدود 25 درصد پروتئین) میباشد. این گیاه بومی هندوستان است، اما مرکز آسیا هم به عنوان منشاء در برخی منابع ذکر شده است (مجنون حسینی 2004).
فلات ایران به دلایل مختلفی مانند بارندگی کم، تبخیر و تعرق بالا و وجود مواد مادری با مقادیر بالای کربنات کلسیم، دارای خاکهای آهکی و با pH نسبتا بالا است (سوری و همکاران 2019). در این نوع خاکها به علت بالا بودن pH، فسفر و عناصر کم مصرف خاک تثبیت شده و قابلیت جذب این عناصر کاهش یافته و از دسترس گیاه خارج میشوند (سوری و همکاران b 2018). بنابراین همواره راهکارهایی برای رفع این مشکلات بسته به منطقه، فصل کشت و نوع گیاه مورد نیاز است (سوری و همکاران a 2018).
بالا رفتن قیمت نهادههای شیمیایی، تخریبهای زیست محیطی، ضرورت صرفه اقتصادی تولید و افزایش آلودگی منابع آب و از بین رفتن خاکهای کشاورزی در اثر مصرف بیرویهی کودهای شیمیایی معضلی است که باید به سرعت برطرف گردد. از جهتی دیگر، بهبود شرایط تولیدات کشاورزی نیازمند انتخاب آگاهانه جهت رفع نیازهای گیاهان است. نیازهای غذایی گیاه دارای جنبههای گوناگونی است که مهمترین آنها شناخت دقیق نیازها و مورد دیگر چگونگی مدیریت این نیازها میباشد؛ تعیین نوع نیاز، مقدار نیاز، زمان نیاز و نحوه مصرف میباشد (طباطبایی 2014).
استفاده از موادی با pH اسیدی مانند اسید سولفوریک و گوگرد که توانایی کاهش pH خاک در محدوده ریشه گیاهان را داشته باشند و دسترسی و جذب عناصری نظیر فسفر و عناصر کم مصرف را افزایش میدهند، یکی از روشهای موثر و کاربردی پیشنهاد شده توسط محققین برای کاهش اسیدیته خاک و دسترسی و جذب بهتر عناصری مانند فسفر و ریز مغذیها است (بشارتی 2016). گوگرد عنصری ضروری و پر مصرف برای گیاهان زراعی است و از این حیث، در برخی از گیاهان در رتبه چهارم پس از عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم قرار دارد. گوگرد بهدلیل ظرفیت اکسیداسیون و تولید اسید سولفوریک، پتانسیل لازم برای انحلال ترکیبات غذایی نامحلول و آزاد شدن عناصر ضروری در خاکهای آهکی را دارا میباشد (کایا و همکاران 2009). عدم استفاده از کودهای دارای گوگرد در سالهای اخیر، کشت پی در پی و متراکم در اراضی کشاورزی، سدیمی و شور سدیمی بودن اکثر زمینهای کشاورزی و در دسترس بودن و قیمت پایین گوگرد از دلایل اصلی روی آوردن به مصرف گوگرد در ایران میباشد. گوگرد یک بخش تشکیل دهنده در ساختمان اسیدهای آمینه لیستین، سیستئین، متیونین و برخی از پروتئینها است که نقشی کلیدی در ساخت بعضی از ویتامینها و کوفاکتورها دارند. بنابراین در صورت کمبود این عنصر رشد و نمو گیاهان دچار اختلال شده که این موضوع، سبب کاهش کمی و کیفی محصولات میشود (موتیور و همکاران 2011).
چرخه گوگرد در طبیعت دارای چهار بخش میباشد که این چهار بخش عبارت از معدنی، آلی، احیا و اکسید شدن میباشند. اکسید شدن با اهمیتترین بخش از چرخه گوگرد است. طیف بزرگی از ریزجانداران توانایی اکسیداسیون گوگرد در خاک را دارا میباشند که باکتری Halothiobacillus، در این بین مهمترین آنها میباشد. این باکتری قادر است گوگرد عنصری را به صورت یون سولفات قابل جذب برای گیاهان تبدیل کند (راوی چاندار و همکاران 2007). برای اکسیداسیون گوگرد توسط این باکتری نیاز به وجود جمعیت قابل توجهی از Halothiobacillus میباشد؛ که معمولا این موجودات در خاکهایی با مواد آلی کم و رطوبت پایین به شدت کم جمعیت هستند به طوری که تاثیر معنیدار و قابل توجهی ندارند (بشارتی و همکاران 2017).
سعیدی نژاد و همکاران (2020) گزارش کردند که استفاده از کود گوگرد موجب افزایش معنیدار صفات کمی و کیفی کنجد گردید. دلیل این موضوع علاوه بر اثرات مثبت تغذیهای کود گوگردی، کاهش اسیدیته خاک و افزایش معنیدار جذب فسفر بیان گردید. زینالی و همکاران (2018) در پژوهشی روی گیاه کرچک نشان دادند که کود گوگرد سبب افزایش صفات عملکرد دانه، شاخص برداشت، درصد و عملکرد روغن بذر شد. همچنین در پژوهشی احمدی و همکاران (2016) در بررسی تاثیر ورمیکمپوست، گل گوگرد و Halothiobacillus روی عملکرد ذرت دانهای، بیان کردند که اثر متقابل کاربرد گل گوگرد و Halothiobacillus به طور معنیداری عملکرد دانه ذرت را افزایش داد. بشارتی و همکاران (2016) نیز با بررسی اثر Halothiobacillus، گوگرد و فسفر بر شاخصهای رشد ذرت، گزارش کردند که کاربرد گوگرد و Halothiobacillus و فسفر و مصرف توام آنها به طور معنیداری عملکرد دانه، عملکرد زیستی و وزن تر ذرت را افزایش داد. اردم و همکاران (2016) گزارش کردند که استفاده از کود گوگرد با توجه به مقدار سولفاتی که در خاک وجود دارد و دیگر خصوصیات خاک سبب بهبود شرایط رشد و افزایش عملکرد گیاه گندم شده است این موضوع به ویژه در خاکهایی که سولفات در دسترس کمتری داشتند چشمگیر بود (اردم و همکاران 2016). فلاحتگر و همکاران (2013) در پژوهشی روی دو رقم سویا نشان دادند که استفاده تلفیقی گوگرد و باکتری Halothiobacillus موجب افزایش معنیدار میزان کلروفیل و عملکرد گردید (فلاحتگر و همکاران 2013).
با توجه به اینکه دلیل اصلی استفاده از گوگرد در زمینهای زراعی ایران، کاهش اسیدیته و کم کردن مشکلات تغذیهای در گیاهان میباشد در این راستا زمینهسازی برای مصرف گوگرد، در ابتدا نیازمند وجود دلایل علمی کافی است که نتایج مثبت پیشبینی شده از استفاده کود گوگرد را در آزمایشهای مزرعهای تایید کند (بشارتی 2016). ضمن اینکه اطلاعات کمی درباره نیازهای تغذیهای و پاسخهای مورفوفیزیولوژیک و زراعی ماش به اثرات تلفیقی گوگرد و Halothiobacillus و بهبود شرایط اسیدیته خاک در دسترس میباشد (خواجهپور 2010). اشد.سترسی مییک و زراعی کنجد اتقابل هدف از اجرای این مطالعه بررسی اثرات تلفیقی گوگرد عنصری همراه با باکتری Halothiobacillus بر پاسخهای مورفوفیزیولوژیک و زراعی ماش (Vigna radiata L.) بود.
مواد و روشها
این آزمایش شامل سه تیمار کود گوگردی (شاهد بدون کاربرد گوگرد (S0)، گوگرد به میزان 100 کیلوگرم در هکتار همراه با دو کیلوگرم Halothiobacillus (S1) و گوگرد به میزان 300 کیلوگرم در هکتار همراه با شش کیلوگرم Halothiobacillus (S2))، در سه تکرار و در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی در استان تهران شهرستان شهریار با عرض جغرافیایی 35 درجه و 76 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 51 درجه و 03 دقیقه شرقی و ارتفاع 1024 متر از دریا و استان البرز در شهرستان کرج با عرض جغرافیایی 35 درجه و 48 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 50 درجه و 94 دقیقه شرقی و ارتفاع 1320 متر از دریا در سال زراعی 97-1396 اجرا گردید. باکتری HaloThiobacillus neapolitanus به صورت پودری از موسسه تحقیقات خاک و آب تهیه شد. در این آزمایش به ازای هر 100 کیلوگرم گوگرد به میزان دو کیلوگرم Halothiobacillus استفاده شد (بشارتی و همکاران 2017).
برای ارزیابی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، قبل از عملیات آمادهسازی زمین، نمونهبرداری از عمق 30-0 سانتیمتری خاک هر دو مزرعه انجام گردید (جدول 1). کود گوگرد به شکلپودری (گوگرد تجاری پودری پالایشگاهی دارای 99 درصد گوگرد عنصری از شرکت تعاونی روستایی کرج) به همراه مایه تلقیح باکتری پودری Halothiobacillus مطابق مقادیر تعیین شده برای هر تیمار به صورت نواری یک ماه پیش از کاشت در عمق 10 سانتیمتری به کرتهای مورد نظر اضافه و بهطور کامل با خاک مخلوط شد (بشارتی و همکاران 2016). ابعاد کرتها 2×8 متر، فاصله بین هر کرت نیم متر و فاصله بین تکرارها نیز دو متر در نظر گرفته شد. عملیات کاشت در هر دو مزرعه در تاریخ 01/04/1396 بهصورت دستی انجام شد. فاصله بین بوتهها روی خطوط کشت 5 سانتیمتر و فاصله بین خطوط کشت (پشتهها) 50 سانتیمتر در نظر گرفته شد. آبیاری هر هفت روز یکبار در هر دو منطقه کشت انجام شد. وجین علفهای هرز به صورت دستی انجام گرفت. برداشت بوتهها در تاریخ 20/06/1396 در هر دو منطقه کشت انجام گرفت. برای کاهش اثر حاشیهای، خطوط کناری و دو متر ابتدا و انتهای خطوط میانی کشت حذف، و پس از آن نمونهبرداری انجام گردید و از هر تیمار سه تکرار و از هر تکرار پنج نمونه برداشت شد. سپس تعداد نیام در بوته، تعداد دانه در نیام، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، عملکرد زیستی، شاخص برداشت، ارتفاع بوته و درصد پروتئین اندازهگیری شد. شایان ذکر است که برای اندازهگیری عملکرد دانه و عملکرد زیستی با احتساب حذف حاشیه از ابتدا و انتهای کرت، از مساحت یک مترمربع استفاده شد. برای اندازهگیری عملکرد زیستی و عملکرد دانه نمونهها به مدت 48 ساعت در آون در دمای 75 درجه سانتیگراد قرار گرفتند تا خشک شوند، سپس به وسیله تراوزی دقیق وزن شدند و عملکرد زیستی و عملکرد دانه در هر کرت بهدست آمد و پس از آن به هکتار تعمیم داده شد (بشارتی و همکاران 2016). جهت تعیین درصد پروتئین دانه به روش کجلدال، مقدار یک گرم نمونه بذر خشک و آرد شده بهوسیله ترازوی دقیق وزن شد (بورش و همکاران 1982). سپس داخل شیشه میکروهضم ریخته و به آن 15 میلیلیتر اسید سولفوریک غلیظ و پنج گرم کاتالیزور اضافه شد و درون اجاق هضم (تکاتور) با دمای 300 درجه سانتیگراد قرار گرفت. سه ساعت پس از هضم به صورت مایعی کاملا شفاف درآمد. پس از خنک شدن 75 میلیلیتر آب مقطر به محلول اضافه گردید و مقدار نیتروژن آن توسط دستگاه کجلدال (Tecator Kjeltec Auto 1030 Analyzer) ساخت کشور سوئد اندازهگیری شد. مقدار نیتروژن بهدست آمده در فرمول زیر قرار داده شد و درصد پروتئین هر نمونه محاسبه گردید.
درصد پروتئین= (N × 6.25/W) × 100
N در این فرمول نشاندهنده مقدار نیتروژن خوانده شده توسط دستگاه، W وزن نمونه استفاده شده (یک گرم) و 25/6 ضریب تبدیل نیتروژن به پروتئین در گیاه ماش میباشد (ماریوتی و همکاران 2008).
برای تعیین محتوی کلروفیل در مرحله شروع پر شدن دانه از برگهای توسعه یافته انتهایی گیاه (بر مبنای مقیاس BBCH71 از مرحله هفتم یا ظاهر شدن میوه) نمونهبرداری انجام شد. 2/0 گرم از برگ تر گیاه با پنج میلیلیتر استون 80% به خوبی ساییده شد. محلول موجود درون هاون با عبور از صافی مخصوص مجددا با 10 میلیلیتر دیگر استون مخلوط گردید و به حجم 15 میلیلیتر رسید. سه میلیلیتر از محلول در کووت ریخته شد و جذب آن در طول موجهای 663 و 646 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر (Alpha 1900S Double Beam; South Korea) در مقابل بلانک استون خوانده شد (لیختنتالر 1987). پس از آن با استفاده از روابط زیر میزان رنگدانههای فتوسنتزی محاسبه شدند.
Chlorophyll a= (19.3×A663-0.86 × A646) V/100W
Chlorophyll b= (19.3×A646-3.6 × A663) V/100W
Total chlorophyll= Chlorophyll a + Chlorophyll b
A در این روابط طول موج جذب دستگاه میباشد.
تجزیه واریانس مرکب و مقایسات میانگین دادهها (در سطح احتمال پنج درصد و بر اساس آزمون LSD) با استفاده از نرم افزار SAS (Ver. 9.4) انجام شد. برای رسم نمودارها نیز از نرم افزار Excel استفاده شد.
جدول 1- برخی خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک مزرعههای آزمایشی (عمق 30-0 سانتیمتری)
|
مکان |
درصد ماده آلی |
نیتروژن (%) |
کربنات کلیسم ((CaCO3 (%) |
پتاسیم (mg.Kg-1) |
فسفر (mg.Kg-1) |
گوگرد (mg.Kg-1) |
EC (dS.m-1) |
pH |
بافت |
|
کرج |
07/0 |
05/0 |
33 |
235 |
56/8 |
13 |
18/2 |
97/7 |
رسی - سیلت |
|
شهریار |
58/0 |
07/0 |
19 |
189 |
35/10 |
61/8 |
54/2 |
16/8 |
شنی - لومی |
جدول 2- شرایط اقلیمی مناطق آزمایش در طول دوره رشد
|
مکان |
ماههای دوره زراعی |
میانگین کمترین دما (°C) |
میانگین بیشترین دما (°C) |
کمترین دمای مطلق (°C) |
بیشترین دمای مطلق (°C) |
میانگین دمای خاک (°C) |
تبخیر (mm) |
بارش (mm) |
|
کرج |
تیر |
3/20 |
7/35 |
9/14 |
1/39 |
1/16 |
350 |
41/0 |
|
مرداد |
3/21 |
4/38 |
2/18 |
3/40 |
6/17 |
3/360 |
0 |
|
|
شهریور |
1/19 |
6/35 |
21 |
9/28 |
5/15 |
9/298 |
0 |
|
|
شهریار |
تیر |
24/20 |
5/36 |
5/15 |
9/39 |
7/18 |
1/390 |
32 |
|
مرداد |
9/22 |
4/38 |
21 |
4/41 |
1/19 |
2/369 |
0 |
|
|
شهریور |
2/21 |
6/35 |
4/15 |
2/38 |
15 |
3/270 |
0 |
نتایج و بحث
تعداد نیام در بوته
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثرات کود گوگرد و مکان و اثر متقابل این دو در سطح یک درصد معنیدار گردید (جدول 2). مقایسات میانگین اثر متقابل گوگرد و مکان نشان داد بیشترین تعداد نیام در بوته در شهریار و مصرف گوگرد به میزان 300 کیلوگرم در هکتار (S2) و کمترین مقدار هم در منطقه شهریار و از تیمار شاهد (S0) بهدست آمد، که اختلاف بین این دو ترکیب تیماری 51 درصد است (شکل 1).
به نظر میرسد به دلیل پایینتر بودن میزان آهک موجود و سولفات قابل جذب در منطقه شهریار نسبت به کرج، گیاه ماش بیشتر تحت تاثیر مصرف کود گوگرد واقع شده است. تاثیر مثبت استفاده از کود گوگرد به همراه باکتری Halothiobacillus به علت اثر مستقیم تغذیهای گوگرد در گیاه، کاهش اسیدیته خاک و در دسترس قرار گرفتن عناصری که معمولا در خاکهای آهکی به علت تثبیت شدن قابلیت جذب پایینتری دارند میباشد (قادری و همکاران 2017). هر عاملی مانند رطوبت بیشتر و مواد غذایی مناسب که موقعیت رشد بیشتری در اختیار گیاه قرار میدهد، سبب بهوجود آمدن مکانهای بالقوهی نیام بیشتر روی گیاه از طریق افزایش رشد طولی و تعداد انشعابات فرعی میشود. ضمن اینکه مصرف گوگرد به تنهایی موجب کاهش اسیدیته خاک در محدوده کوچکی در اطراف خود خواهد شد اما ترکیب این ماده با Halothiobacillus موجب افزایش بیواکسیداسیون گوگرد و دسترسی و جذب بالاتری از عناصر غذایی کم مصرف شده است (رحیمیان 2011). سوری عبدالهزاده و همکاران (2018) در پژوهشی روی گیاه پنبه نشان دادند مصرف همزمان گوگرد و Halothiobacillus موجب افزایش تعداد غوزه در گیاه شد. موسوی نیک (2012) نیز در پژوهشی در ارتباط با کاربرد گوگرد بر گیاه اسفرزه، نشان داد که تعداد سنبله بهطور معنیداری تحت تاثیر مصرف همزمان کود گوگرد و Halothiobacillus قرار گرفت. چایبی و همکاران (2000) گزارش کردند که در گیاه بادام زمینی تعداد نیام در گیاه، وزن صد دانه و ارتفاع بوته بهطور معنیداری با مصرف گوگرد افزایش یافت.
جدول 3- نتایج تجزیه واریانس برخی صفات مورفولوژیک و زراعی ماش تحت تاثیر سطوح مختلف گوگرد و مکان
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
نیام در بوته |
دانه در نیام |
وزن هزار دانه |
عملکرد دانه |
عملکرد زیستی |
شاخص برداشت |
ارتفاع بوته |
|
مکان |
1 |
22/430** |
13/0 |
67/5 |
22/27222** |
56/44005** |
29/8** |
31/15* |
|
خطای a |
4 |
22/17 |
54/0 |
44/11 |
22/1182 |
89/460 |
01/1 |
51/6 |
|
گوگرد |
2 |
39/345** |
08/5** |
31/536** |
82/82817** |
39/113347** |
82/26** |
28/211** |
|
گوگرد×مکان |
2 |
06/330** |
01/12** |
12/0 |
39/6328** |
52/853839** |
55/2** |
41/4* |
|
خطای b |
8 |
72/2 |
57/0 |
41/2 |
14/185 |
22/962 |
17/0 |
84/0 |
|
ضریب تغییرات (%) |
|
24/4 |
7 |
92/2 |
21/3 |
78/6 |
38/1 |
91/4 |
* و ** به ترتیب معنیدار در سطح احتمال 5 و 1 درصد میباشد.
شکل 1- اثر برهمکنش کود گوگرد و مکان بر تعداد نیام در بوته در گیاه ماش
حروف متفاوت نشان دهنده تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5% با آزمون LSD میباشد.
تعداد دانه در نیام
همانطور که در جدول 3 مشاهده میگردد اثر کود گوگرد و اثر متقابل گوگرد و مکان (p ≤ 0.01) روی تعداد دانه در نیام معنیدار شد. مقایسه میانگین برهمکنش گوگرد و مکان نشان داد که بیشترین تعداد دانه در نیام از منطقه شهریار و تیمار (S2) و کمترین مقدار این صفت نیز از منطقه شهریار و تیمار شاهد (S0) حاصل شد که بین این دو تیمار اختلاف 43/43 درصدی مشاهده گردید (شکل 2). همچنین به نظر میرسد کاهش تعداد دانه در نیام در مزرعه کرج بهدلیل بالاتر بودن میزان آهک موجود و سولفات قابل جذب در منطقه کرج باشد که موجب شده است اضافه کردن گوگرد به خاک اثر عکس داشته است.
رحیمی و صدرآبادی حقیقی (2013) بیان کردند یکی از عوامل اصلی تغییر در میزان عملکرد تغییرات در اجزای عملکرد مانند تعداد دانه در نیام است که میتواند عملکرد اقتصادی و زیستی را تحت تاثیر قرار دهد. گوگرد یکی از عناصر حیاتی در تغذیه گیاهان و موثر در افزایش عملکرد است که در صورت فراهم بودن سایر عوامل حائز اهمیت در رشد گیاه موجب افزایش در تعداد گل، نیام و باروری آنها خواهد شد (رحیمی و صدرآبادی حقیقی 2013). لذا عواملی که در تولید نیام موثر هستند در پر شدن نیام نیز تاثیر گذار خواهند بود (آل برزینجی و همکاران 2003). بهطور کلی تعداد دانه در نیام نشاندهنده میزان ظرفیت مخزن گیاه میباشد و هر عاملی نظیر گوگرد اگر سبب افزایش تعداد دانه در نیام در گیاه شود موجب افزایش عملکرد نیز میشود.
اکسیداسیون زیستی گوگرد، معمولا به وسیله Halothiobacillus انجام میگردد میزان جمعیت این باکتریها در خاکهای ایران بهدلیل پایین بودن میزان مواد آلی و عدم استفاده از مایه تلقیح آنها، بسیار کم است (کریمینیا و شهرستانی 2003). بلویی (2008) بیان کرد که استفاده از Halothiobacillus به طور معنیداری موجب افزایش عملکرد و اجزای عملکرد میشود. در اغلب مطالعات عنوان شده است که اثر کمبود کود گوگرد ابتدا روی تعداد دانه در نیام مشاهده خواهد شد. صفاری و همکاران (2011) در پژوهشی که روی مصرف گوگرد در گلرنگ داشتند نشان دادند که استفاده از کود گوگرد موجب افزایش معنیدار تعداد دانه در کلاپرک شد. موسوی نیک (2012) نیز گزارش کرد که کاربرد گوگرد بر تعداد دانه در سنبله اسفرزه معنیدار بود. جشنی و همکاران (2015) بیشترین میزان دانه در خورجین کلزا را در تیمار Halothiobacillus گزارش کردند.
شکل 2- اثر برهمکنش کود گوگرد و مکان بر تعداد دانه در نیام در گیاه ماش
حروف متفاوت نشان دهنده تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5% با آزمون LSD میباشد.
وزن هزار دانه
نتایج نشان داد که گوگرد بر وزن هزاردانه گیاه تاثیر معنیداری (p ≤ 0.01) داشته است (جدول 3). مقایسه میانگین دادهها نشان داد که بیشترین وزن هزاردانه به میزان 4/61 گرم مربوط به تیمار مصرف 300 کیلوگرم گوگرد در هکتار (S2) است و کمترین وزن هزاردانه در تیمار شاهد (S0) به مقدار 83/42 گرم حاصل شد (جدول 4).
هر عاملی که سبب تغییر در میزان وزن هزار دانه شود، موجب تغییر در عملکرد دانه نیز میگردد. در این میان، به نظر میرسد گوگرد اضافه شده به خاک سبب افزایش زمان پر شدن دانه، افزایش مقدار مواد فتوسنتزی و در نهایت وزن هزار دانه میشود. قادری و همکاران (2017) در مطالعهای افزایش معنیدار وزن هزار دانه گندم آبی در بالاترین سطح مصرفی کود گوگرد نسبت به تیمار شاهد را گزارش کردند (قادری و همکاران 2017). نخزری مقدم و همکاران (2016) گزارش کردند که بیشترین میزان وزن هزار دانه آفتابگردان از تیمار مصرف 30 کیلوگرم در هکتار Halothiobacillus به دست آمد که نسبت به تیمار شاهد افزایش هفت درصدی نشان داد.
جدول 4- مقایسه میانگین سطوح مختلف گوگرد برای صفات وزن هزار دانه و درصد پروتئین ماش
|
گوگرد |
وزن هزار دانه |
پروتئین (%) |
|
S0 |
83/42c |
25/19c |
|
S1 |
22/55b |
55/20b |
|
S2 |
4/61a |
39/21a |
عملکرد دانه
تجزیه واریانس دادهها نشان داد که عملکرد دانه بهطور معنیداری تحت تاثیر اثر گوگرد و مکان و همچنین اثر متقابل آنها (p ≤ 0.01) قرار گرفت (جدول 3). بیشترین عملکرد دانه از منطقه شهریار و مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد (S2) به میزان 33/1192 کیلوگرم در هکتار و کمترین مقدار از منطقه کرج و عدم مصرف کود گوگرد (S0) به میزان 891 کیلوگرم در هکتار بدست آمد که اختلاف بین این دو تیمار 27/35 درصدی بود (شکل 3).
میزان گوگرد مورد نیاز برای گیاهان به نوع گونه گیاهی و میزان ماده خشک تولیدی، بستگی دارد و در این بین کمترین مقدار مورد نیاز گوگرد برای غلات و بیشترین مقدار مورد نیاز برای دانههای روغنی و پروتئینی گزارش شده است (کومار سینگ و کومار سینگ 2013). احتمال داده میشود مصرف کود گوگرد علاوه بر اثرات مستقیم تغذیهای روی گیاه، سبب کاهش اسیدیته خاک و انحلال مواد معدنی تثبیت شدهای که مورد نیاز گیاه است شده، که این موضوع موجب تاثیر معنیدار در افزایش میزان عملکرد دانه میشود (اورمان و کاپلان 2007). مصرف کود گوگرد به علت تاثیر روی تشکیل آنزیمها و برخی ترکیبات دیگر که در ساخت و ساز مواد تولیدی موثر هستند، میتواند موجب افزایش عملکرد دانه شود (صفآرا و همکاران 2015). باکتریهای Halothiobacillus با ترشح مواد محرک رشد قادر هستند دسترسی گیاه به فسفر تثبیت شده خاک را افزایش دهند. این موضوع سبب افزایش عملکرد دانه میشود (درودیان و همکاران 2010).
صفآرا و همکاران (2015) در پژوهشی که روی گیاه گلرنگ داشتند با توجه به معنیدار شدن عملکرد دانه بیان داشتند که اثرات مثبت گوگرد بر ساخت و ساز و تقویت بنیه گیاه در مرحله زایشی سبب افزایش میزان عملکرد میشود (صفآرا و همکاران 2015). جشنی و همکاران (2015) گزارش کردند استفاده از باکتری Halothiobacillus عملکرد دانه در کلزا را نسبت به تیمار شاهد 25 درصد افزایش داد.
|
عملکرد دانه (Kg.ha-1) |
شکل 3- اثر برهمکنش کود گوگرد و مکان بر عملکرد دانه در گیاه ماش
حروف متفاوت نشان دهنده تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5% با آزمون LSD میباشد.
عملکرد زیستی
نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر گوگرد و مکان و اثر متقابل گوگرد و مکان روی عملکرد زیستی در سطح یک درصد معنیدار گردید (جدول 3). مقایسه میانگین اثر برهمکنش گوگرد و مکان نشان داد بیشترین میزان عملکرد زیستی از منطقه شهریار و استفاده از 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد (S2) (33/3650 کیلوگرم در هکتار) و کمترین مقدار از منطقه کرج و شاهد (S0) (67/3256 کیلوگرم در هکتار) بهدست آمد، که اختلاف بین این دو تیمار 18/10 درصد است (شکل 4).
معنیدار شدن تاثیر مصرف گوگرد به عواملی نظیر پایین بودن آهک و رطوبت خاک، سولفات قابل جذب و میزان کربن آلی خاک در ارتباط است و همچنین عدم تاثیر معنیدار استفاده از گوگرد میتواند بهدلیل اکسیداسیون نامناسب در خاک باشد (بشارتی و مطلبیفرد 2015). اسیدی کردن موضعی خاک، افزایش قابلیت انحلال عناصر، افزایش جذب مواد افزایش راندمان گیاهان در فرآیندهای فتوسنتز، تنفس و دوام بیشتر برگهای گیاه سبب بهبود عملکرد میشود (مومن و همکاران 2011). باکتریهای Halothiobacillus با تسریع در اکسایش گوگرد، تغییر اسیدیته خاک، بهبود شرایط خاک برای جذب عناصر ریز مغذی و پر مصرف مورد نیاز گیاهان مختلف در خاکهای آهکی و قلیایی موجب افزایش عملکرد گیاهان میشوند (شعبانی و همکاران 2016). سعیدینژاد و همکاران (2020) در پژوهشی به تاثیر مصرف گوگرد و کود دامی روی ارقام کنجد پرداختند. آنها بیان داشتند که استفاده از کود گوگرد بر عملکرد زیستی گیاه کنجد تاثیر مثبت و معنیداری داشت. همچنین صفآرا و همکاران (2015) گزارش کردند مصرف 200 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد نسبت به تیمار شاهد موجب افزایش 36/8 درصدی عملکرد زیستی گیاه گلرنگ شد (صفآرا و همکاران 2015). دباغیان و همکاران (2015) بیان داشتند که بیشترین عملکرد زیستی گیاه سویا از تیمار مصرف همزمان 50 کیلوگرم گوگرد و باکتری Halothiobacillus حاصل شد که نسبت تیمار شاهد افزایش 41 درصدی داشته است.
|
عملکرد زیستی (Kg.ha-1) |
|
|
گوگرد (Kg.ha-1) |
|
شکل 4- اثر برهمکنش کود گوگرد و مکان بر عملکرد زیستی در گیاه ماش
حروف متفاوت نشان دهنده تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5% با آزمون LSD میباشد.
شاخص برداشت
نتایج نشان داد که اثرات گوگرد و مکان و برهمکنش اثر متقابل این دو عامل بر شاخص برداشت گیاه در سطح یک درصد معنیدار شد (جدول 3). مقایسه میانگینها نشان داد که بیشترین شاخص برداشت در منطقه شهریار و با مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد (S2) با 67/32 درصد است و کمترین شاخص برداشت در منطقه شهریار و شاهد عدم مصرف گوگرد (S0) با 23/27 درصد بهدست آمد (شکل 5).
شاخص برداشت بیانگر تسهیم مواد فتوسنتزی بین بخشهای رویشی و زایشی است. افزایش شاخص برداشت در شرایط استفاده همزمان گوگرد و تیوباسیلوس نشاندهنده این موضوع است که علیرغم افزایش عملکرد زیستی و عملکرد دانه، میزان افزایش عملکرد دانه بیشتر از عملکرد زیستی بوده است. با توجه به افزایش تعداد نیام در بوته و دانه در نیام؛ احتمالا علت این موضوع به دلیل افزایش ظرفیت مخزن در شرایط استفاده همزمان گوگرد و تیوباسیلوس است. موسوی نیک (2012) گزارش کرد که بیشترین شاخص برداشت در گیاه اسفرزه با 77/24 درصد از مصرف 225 کیلوگرم کود گوگرد در هکتار و کمترین میزان شاخص برداشت با 35/22 درصد از تیمار شاهد حاصل شد (موسوینیک 2012). همچنین دباغیان و همکاران (2015) بیان کردند که بیشترین میزان شاخص برداشت از مصرف همزمان 50 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و باکتری Halothiobacillus بهدست آمد که نسبت به شاهد اختلاف معنیداری داشت.
|
گوگرد (Kg.ha-1) |
شکل 5- اثر برهمکنش کود گوگرد و مکان بر شاخص برداشت در گیاه ماش
حروف متفاوت نشان دهنده تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5% با آزمون LSD میباشد.
ارتفاع بوته
تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اثر گوگرد بر ارتفاع بوته در سطح یک درصد و اثر مکان و اثر برهمکنش گوگرد و مکان در سطح پنج درصد معنیدار شد (جدول 3). بیشترین ارتفاع در منطقه شهریار و از تیمار (S2) با 73/52 سانتیمتر و کمترین ارتفاع در منطقه کرج و از تیمار (S0) با 73/38 سانتیمتر مشاهده شد که دارای اختلاف 55/26 درصدی بودند (شکل 6).
رشد طولی و ارتفاع گیاه، حاصل جمع چندین ویژگی و صفت رشدی گیاه میباشد که منجر به تداوم و تشدید فرآیندهای تقسیم و مخصوصا طویل شدن سلولی میگردند (مردانلو و همکاران 2018). دسترسی گیاهان به عناصر معدنی و رطوبت، بر تقسیمات سلولی و بزرگ شدن سلولها اثرگذار است و به همین دلیل بر رشد ارتفاع گیاه موثر است. یکی از عناصر معدنی ضروری در رشد رویشی و زایشی گیاهان گوگرد میباشد و کمبود این عنصر موجب کاهش تولید رنگیزههای فتوسنتزی و در نتیجه کاهش رشد گیاه میشود. دورودیان و همکاران (2010) بیان کردند که یکی از مکانیسمهای باکتریهای Halothiobacillus تولید هورمون اکسین است. از آنجاییکه اکسین نقش مهمی در تقسیم و بزرگ شدن سلولها دارد، به نظر میرسد که افزایش ارتفاع گیاهان در حضور باکتریهای Halothiobacillus به همین علت باشد. پژوهشها نشان داده است که استفاده از کودهای گوگردی و باکتری Halothiobacillus سبب افزایش ارتفاع بوته بهطور معنیداری میشود (احمدی واوسری 1388). موسوینیک (2012) گزارش کرد که بیشترین ارتفاع بوته در گیاه اسفرزه (18/34 سانتیمتر) از تیمار مصرف 225 کیلوگرم کود گوگرد در هکتار و کمترین ارتفاع (01/19 سانتیمتر) مربوط به تیمار شاهد بود. نوربخش و همکاران (2014) در پژوهشی روی گلرنگ گزارش کردند که بیشترین ارتفاع بوته در تیمار 500 کیلوگرم گوگرد و سه کیلوگرم در هکتار باکتری Halothiobacillus مشاهده گردید که نسبت به تیمار شاهد اختلاف 43/28 درصدی داشت.
|
ارتفاع بوته (cm) |
|
|
گوگرد (Kg.ha-1) |
|
شکل 6- اثر برهمکنش کود گوگرد و مکان بر ارتفاع بوته در گیاه ماش
حروف متفاوت نشان دهنده تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5% با آزمون LSD میباشد.
کلروفیل کل
همانطور که در جدول 5 مشاهده میگردد اثرات گوگرد و مکان (p ≤ 0.01) و اثر متقابل آنها (p ≤ 0.05) روی کلروفیل کل معنیدار شد. مقایسه میانگین برهمکنش کود گوگرد و مکان نشان داد که بیشترین مقدار کلروفیل کل از منطقه شهریار و مصرف 300 کیلوگرم گوگرد درهکتار (S2) به میزان 86/1 میلیگرم بر گرم وزن تر برگ و کمترین مقدار نیز از منطقه شهریار و شاهد (عدم مصرف گوگرد) به میزان 24/1 میلیگرم بر گرم وزن تر برگ مشاهده شد که بین این دو تیمار اختلاف 33/33 درصدی مشاهده شد (شکل 7).
از آنجا که گوگرد در تولید اسیدهای آمینه سیستئین و متیونین، تولید پروتئین و کلروفیل، افزایش میزان روغن دانهها، فعال کردن برخی آنزیمها و کمک به تولید بعضی از ترکیبات فتوسنتزی (مانند دی آسیل گلیسرول کوئینوزیل که یک نوع لیپید در ساختار کلروپلاست است) نقش دارد، این عنصر قابلیت افزایش محتوی کلروفیل را دارد (جمال و همکاران 2010). حجازیراد و همکاران (2016) گزارش کردند کاربرد کود گوگرد موجب افزایش معنیدار محتوی کلروفیل گیاه سیر نسبت به تیمار شاهد گردید.
جدول 5- نتایج تجزیه واریانس محتوی کلروفیل و پروتئین ماش تحت
تاثیر سطوح مختلف گوگرد و مکان
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
کلروفیل کل |
درصد پروتئین |
|
مکان |
1 |
12/0** |
89/0 |
|
خطای a |
4 |
01/0 |
22/0 |
|
گوگرد |
2 |
32/0** |
98/6** |
|
گوگرد×مکان |
2 |
04/0* |
01/0 |
|
خطای b |
8 |
01/0 |
1/0 |
|
ضریب تغییرات (%) |
|
27/1 |
34/1 |
* و ** به ترتیب معنیدار در سطح احتمال 5 و 1 درصد میباشد.
|
کلروفیل کل (mg.g-1Fw) |
|
|
گوگرد (Kg.ha-1) |
|
شکل 7- اثر برهمکنش کود گوگرد و مکان بر کلروفیل کل در گیاه ماش (میلیگرم بر گرم وزن تازه برگ)
حروف متفاوت نشان دهنده تفاوت معنیدار در سطح احتمال 5% با آزمون LSD میباشد.
درصد پروتئین
نتایج نشان داد که اثر گوگرد روی درصد پروتئین تاثیر معنیداری (p ≤ 0.01) داشت (جدول 5). با مقایسه بین میانگینها مشاهده شد که بیشترین میزان پروتئین مربوط به تیمار مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگردی (S2) با 39/21 درصد است و با کاهش مصرف گوگرد، مقدار پروتئین دانه کاهش یافته است و کمترین مقدار این صفت مربوط به تیمار شاهد (S0) با 25/19 درصد است که اختلاف بین این دو تیمار 10 درصد میباشد (جدول 4).
تاثیر افزایشی درصد پروتئین در گیاهان در حضور گوگرد کافی بهدلیل موثر بودن این عنصر در تشکیل اسیدهای آمینهای نظیر متیونین، سیستین و سیستئین نسبت داده شده است (نوربخش و همکاران، 2014). احتمالا با افزایش سطح گوگرد و مصرف تلفیقی با باکتری Halothiobacillus، جذب عناصری نظیر فسفر افزایش پیدا کرده که همین امر موجب افزایش تولید ATP شده و با بیشتر شدن میزان تنفس سلولی میزان تولید پروتئین نیز افزایش پیدا کرده است (نوربخش و همکاران 2014). همچنین تحریک تولید اکسین یکی از مکانیسمهای باکتری Halothiobacillus است که این امر نیز سبب افزایش تنفس سلولی شده است و به همین دلیل پروتئین سازی در سلول افزایش پیدا کرده است (نوربخش و همکاران 2014). سعیدینژاد و همکاران در پژوهشی که روی ویژگیهای کمی و کیفی گیاه کنجد داشتند گزارش کردند که با مصرف هشت تن کود گوگرد در هکتار نسبت به شاهد میزان پروتئین دانه هفت درصد افزایش داشت. درودیان و همکاران (2010) گزارش کردند در پژوهشی که روی ذرت داشتند با مصرف تیوباسیلوس میزان پروتئین دانه به طور معنیداری افزایش پیدا کرده است.
نتیجه گیری کلی
نتایج این پژوهش نشان داد کاربرد همزمان گوگرد و باکتری Halothiobacillus سبب افزایش عملکرد و شاخصهای مورفوفیزیولوژیک در گیاه ماش شد، البته این افزایش عملکرد و شاخصهای مورفوفیزیولوژیک به علت تامین گوگرد مورد نیاز گیاه و همچنین سهولت جذب سایر عناصر نظیر فسفر و عناصر ریز مغذی بوده است زیرا باکتری تیوباسیلوس یک گونه آزادزی میباشد و فقط دسترسی گیاه به گوگرد را با اکسید کردن این ماده تسهیل میکند، که این موضوع بیانگر اهمیت مصرف گوگرد در بوم نظامهای زراعی میباشد. با عنایت بهمیزان آهک بالای خاکهای ایران و کمهزینه بودن گوگرد تولید شده در صنایع نفت و گاز کشورمان، برای کاهش اسیدیته خاک مصرف گوگرد و برای راحت بودن دسترسی گیاه به گوگرد، افزایش اکسایش این کود و افزایش فعالیت میکروارگانیسمهای مفید خاکزی استفاده همزمان از باکتری Halothiobacillus توصیه میگردد.
سپاسگزاری
از دانشگاه صنعتی شاهرود و موسسه تحقیقات خاک و آب کشور که در تهیه و تامین امکانات لازم و راهنماییهای مورد نیاز در انجام این پژوهش همکاری نمودهاند، تشکر و قدردانی میشود.
)