بررسی تأثیر تنش خشکی بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم با استفاده از مدل ET-HS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیارگروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران.

چکیده

مقدمه                      
خشکی علت اصلی کاهش عملکرد گیاه گندم است. این واقعیت وجود دارد همواره تقاضای آب برای محصولات کشاورزی افزایش می‌یابد و سؤال اساسی آن است که چگونه می‌توان تولیدات کشاورزی را همراه با استفاده پایدار از منابع آبی و حفاظت از آن افزایش داد (Dugan and Flower, 2006). یک تکنیک برای مدیریت کار آمد منابع آب آبیاری استفاده از مدل‌های جدید در تعیین نیاز آبی و زمان‌بندی آبیاری در کنار فعالیت‌هایی در راستای اصلاح گیاهان، از مدیریت‌های کارآمد در زمینه توسعه پایدار منابع آب در کشاورزی می‌باشد. بر این اساس مدل هارگرویز- سامانی که از رابطه اصلاح شده فائو بر گرفته شده از جمله مدل‌هایی است که به طور رضایت‌بخشی برای برآورد پتانسیل تبخیر و تعرق در مناطق خشک و نیمه خشک مورد استفاده قرار می‌گیرد (Hargraves and Samani, 1985). با توجه به اعتبار جهانی مدل هارگریوز و سامانی در میان سایر مدل‌های تخمین نیاز آبی، نجفی و طباطبایی (Najafi and Tabatabaei, 2004) با استفاده از معادله اصلاح شده هارگرویوز و سامانی مدل ET-HS را برای تخمین تبخیر و تعرق ارائه کردند. لذا هدف از این مطالعه بررسی تأثیر تنش خشکی بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم رقم سپاهان با استفاده از مدل ET-HS و ارزیابی مدل در تخمین نیاز آبی گیاه گندم در مقایسه با روش آبیاری معمول در شرایط آب و هوایی اصفهان می‌باشد.
مواد و روش‌ها                          
به منظور ارزیابی مدل ET-HS جهت تخمین نیاز آبی گیاه گندم تحت شرایط اصفهان آزمایشی در سال زراعی 91-90 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 6 تیمار آبیاری و 3 تکرار بر روی گیاه گندم رقم سپاهان اجرا شد. شش تیمار آبیاری عبارت بودند از آبیاری بر اساس تأمین 50 (تنش شدید)، 75(تنش ملایم)، 100 (عدم تنش)، 125 و 150 درصد نیاز آبی گیاه گندم بر اساس مدل ET-HS در طول فصل رشد و آبیاری بر اساس 70 میلی متر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A در طول فصل رشد به عنوان تیمار شاهد در نظر گرفته شد. مدل ET-HS از رابطه اصلاح شده سامانی-هارگریوز حاصل شده است (Najafi and Tabatabei, 2004). برای تحلیل آماری از نرم افزار MSTAT-C استفاده شد و مقایسه میانگین صفات مورد بررسی بر اساس آزمون چند دامنه‌ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد صورت پذیرفت.
یافته‌ها                    
نتایج نشان داد که اثر تیمار های آبیاری بر روی تعداد سنبله، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی، شاخص برداشت، میزان آب مصرفی، کارایی مصرف آب ماده خشک کل و کارایی مصرف آب دانه معنی دار بود. بیشترین تعداد سنبله باور در متر مربع، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیکی توسط تیمار آبیاری 100 درصد نیاز آبی بر اساس مدل ET-HS حاصل شد. تیمار شاهد اختلاف معنی داری در خصوصیات مورد بررسی با تیمار 100 نیاز آبی نشان نداد. تیمار های 50 و 75 درصد نیاز آبی کمترین تعداد سنبله بارور در متر مربع، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی را حاصل کردند که اختلافشان با یکدیگر معنی دار نبود. بنابراین با کاهش میزان آب و افزایش شدت تنش خشکی کلیه خصوصیات مورد بررسی کاهش یافتند. این عکس‌العمل توسط لیو و همکاران (Liu et al., 2016) نیز تایید شده است. بیشترین راندمان مصرف آب برای ماده خشک کل و عملکرد دانه در تیمار آبیاری 50 درصد نیاز آبی حاصل شد که اختلاف آن با تیمار شاهد معنی دار بود. با افزایش مقدار آب آبیاری کارایی مصرف آب برای عملکرد دانه به طور معنی داری کاهش یافت. کمترین کارایی مصرف آب ماده خشک کل و عملکرد دانه در تیمار آبیاری 150 درصد نیاز آبی حاصل شد.
نتیجه­ گیری                              
تیمار آبیاری بر اساس 100 درصد نیاز آبی طبق مدل ET-HSدر طول فصل رشد به طور نسبی بیشترین، تعداد سنبله بارور، تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه را دارا بود که در نهایت منجر به تولید بالاترین میزان عملکرد دانه و شاخص برداشت شد و در صورت اعمال تنش خشکی بهترین نتیجه در تیمار آبیاری در 75 درصد نیاز آبی بر اساس مدل ET-HS حاصل شد، زیرا به نسبت کاهش آب مصرفی از عملکرد بهتری نسبت به سایر تیمارها برخوردار بود. تیمار 100 درصد نیاز آبی در مقایسه با تیمار شاهد از کارایی مصرف آب مطلوب‌تری برخور دار بود. لذا بر اساس نتایج بدست آمده از مطالعه حاضر به نظر می‌رسد که مدل ET-HSمی‌تواند از طریق برآورد پتانسیل تبخیر و تعرق نیاز آبی گیاه را با دقت بالایی تخمین زده و برای مناطق خشک و نیمه خشک ایران که آب عامل محدود کننده به حساب می‌آید کارایی خوبی داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


Abbasi, F., Sohrab, F., 2011. Evalyating irrigation efficiency and iso-efficiency maps in Iran.p. 213-220. In Proceedings of the 21th International Congress on Irrigation and Drainage, 15-23 Oct. 2011. Tehran, Iran.

Ali, M., Jensen, C.R., Mogensen, V.O., Anderson, M.N., Henson, M., 1999. Root signaling and osmotic adjustment during intermittent soil drying sustain grain yield of field grown wheat. Field Crop Research. 62, 35-52.

 Cone, A.E., Slafer, G.A., Halloran, G.M., 2004. Effects of moisture stress on leaf appearance, tillering and other aspects of development in Triticum tauschii. Euphytica. 86, 55-64.

 Dehghanzadeh, H., 2006. Effect of drought stress on wheat in Isfahan condition. Ph.D dissertation, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Ahvaz Branch, Iran. [In Persian with English Summary].

Dencic, S., Kastorni, R., Kobilijski, B., Duggan, B., 2000. Evaluation of grain yield and its components in wheat cultivars and landraces under near optimal and drought conditions. Euphytica. 113, 43-52.

Duggan, B.L., Fowler, D.B., 2006. Yield structure and kernel potential of winter wheat on the Canadian prairies. Crop Science. 46, 1479-1488.

Emam, Y., 2007. Cereal Crops. Shiraz University Press, 190p. [In Persian].

Emam, Y., Ranjbaran, A.M., Baharani, M.J., 2007. Evaluation of yield and yield components in wheat genotypes under post-anthesis drought stress. Journal of Science Technology Agriculture Nature Resources. 11, 1-3.

Engel, R.E., Long, D.S., Carlson, G.R., 2003. Predicting straw yield of hard red spring wheat. AgronomyJournal. 95, 290-293.

Esmaelili, R., 2013. Evaluation of ET-HS  Model  in Water Requirements Estimation of Safflower in Esfahan Condition. MSc dissertation, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Isfahan, Iran Branch. [In Persian with English Summary].

Fowler, D.B., 2002. Growth stages of wheat. Agronomy Sustain Development. 17, 87-92.

Gajri, P.R., Prihar, S.S., 1983. Effect of small irrigation amounts on the yield of wheat. Agriculture Water Management. 6, 31-41.

Ghahraman, B., Sepaskhah, A.R., 1997. Use of a water deficit sensitivity index for partial irrigation scheduling of wheat and barley. Irrigation Science. 41, 327-335.

Guttieri, M.J., Stark, J.C., O,Brien, K., Souza, E., 2001. Relative sensitivity of spring wheat gain yield and quality parameters to moisture deficit. Crop Science. 41, 327-335.

Jones, P.D., Lister, D.H., Jaggard, K.W., Pidgeon, J.D., 2003. Future climate change impact on the productivity of sugar beet (Beta vulgaris L.) in Europe. Climatic Change. 58, 93-108.

Kazemi, H., 2007. Agronomy. Centeral Press of University. p315. [In Persian].

Khodabande, N., 2005. Cereals. Tehran University Press. p538. [In Persian].

Kombaz, T.E., Saad, M.B., 2002. Projections and trends in water availability for agriculture in Egypt up to year 2020. P. 23-35. In Proceedings of 18th Congress on Irrigation and Drainage, 21-28 July. 2002. Montreal, Canada.

Majnoonhoseini, N., 2006. Cereals (Wheat, Barley, Rice and Corn), Naghsh Mehr Press, p116. [In Persian].

Liu, E.K., Mei, X.R., Yan, C.R., Gong, D.Z., Zhang, Y.Q., 2016. Effects of water stress on photosynthetic characteristics, dry mattertranslocation and WUE in two winter wheat genotypes. Agricultural Water Management. 167, 75-85.

Mugobea, F.T., Nyakatawab, E.Z., 2000. Effect of deficit irrigation on wheat and opportunities of growing wheat on residual soil moisture in southeast Zimbabwe. Agriculture Water Management. 46, 111-119.

Najafi, P., Tabatabaei, A., 2004. Effects of using subsurface drip irrigation and ET-HS model to increasing WUE in Irrigation of some crop. Land and Water Management: Decision Tools and Practice. 1, 34-41.

Najafi, P., Tabatabaei, A., 2007. Effect of using subsurface drip irrigation and ET-HS model to increase WUE in irrigation of some crops. Irrigation and Drainage. 56, 477-486.

Najafi, P., Tabatabaei, A., 2009. Comparsion of different Hargreaves-Samani methods for estimating potential evapotranspiration in arid and semi-arid regions of Iran. Research on Crops. 10, 441-447.

Pandey, R.K., Maranville, J.W., Adamou, A., 2001. Tropical wheat response to irrigation and nitrogen in a sahelian environment. I. Grain yield, yield components and water use efficiency. European Journal Academic. 15, 93-105.

Papa, D.K., Gagianas, A.A., 1991. Nitrogen and dry matter accumulation remobilization, and losses for Mediterranean wheat during grain filling. Agronomy Journal. 83, 864-870.

Salemi, H.R.,  Afyooni, V., 2005. The impact of limited irrigation on grain yield and yield components of several new wheat varieties. Journal Agricultural Science Natural and Resource. 12(3), 11-20.

Sasaleam, A., Muzammil, M., 2003. Responses of durum and bread wheat genotypes to drought stress: biomass and yield components. Asian Journal of Plant Science. 3, 290-293.

Siddique, M.R.B., Hamid, A., Islam, M.S., 1999. Drought stress effects on photosynthesis rate and leaf gas exchange of wheat Bot Bull. Academic Science. 40, 141-145.

Soleymani, A., Najafi, P., Dehnavi, M., Shahrajabian, M.H., 2012. Evaluation of ET-HS model for estimating water demand and water use efficiency of sugar beet in semi-arid condition of Isfahan, Iran. Journal of Sugar Beet. 27(2), 29-36.

Villegas, D., Apricito, N., Blanco, R., Royo, C., 2001. Biomass accumulation and main stem elongation of durum wheat grown under Mediterranean condition. Annual of Botany. 88, 617-627.

Zarei, M., Soleymani, A., 2013. Evaluation of ET-HS model for estimating water demand of barley and its influence on yield and yield components of barley in center of Iran. International Journal of Agronomy and Plant Production. 4 (4), 774-781.