تغییرات دمای سایه ‏انداز و برخی صفات فیزیولوژیک شاهدانه (Cannabis sativa) تحت تنش کم ‏آبی و سطوح زئولیت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی گیاهان زراعی، گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

2 دانشیار گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

3 استادیار گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

4 استاد گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

چکیده

مقدمه
 شاهدانه از گیاهان زراعی قدیمی است که در صنایع روغن‏کشی و نساجی به کار گرفته می‏شود. این گیاه خواص دارویی متعددی دارد. تنش خشکی مهم‏ترین تنش محیطی در دنیا بوده و یک سوم زمین‏ های قابل کشت دچار کمبود رطوبت هستند. یکی از راه‏های مقابله با تنش خشکی، استفاده از گیاهان متحمل به خشکی و کاربرد مواد نگه‏دارنده رطوبت است. زئولیت، به دلیل ظرفیت تبادل کاتیونی و انعطاف‏پذیری قوی خود، در شرایط بروز تنش خشکی بکار گرفته می‏شود. برخی پژوهشگران اثرات مثبت کاربرد زئولیت بر ویژگی‏های فیزیولوژیک و عملکرد دانه گیاهان زراعی را گزارش کردند.
 
مواد و روش‏ ها
به منظور بررسی اثر تنش آبی و زئولیت بر ویژگی‏های فیزیولوژیک و عملکرد شاهدانه، آزمایشی در سال 1393 به صورت کرت‏های خرد شده در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی با سه تکرار در دانشگاه شهرکرد اجرا شد. عامل اصلی آبیاری در چهار سطح (100، 80، 60 و 40 درصد نیاز آبی) و عامل فرعی زئولیت در سه سطح (صفر، 5 و 10 تن در هکتار) بود. کاشت بذور شاهدانه با تراکم 30 بوته در متر مربع انجام شد. به منظور محاسبه تبخیرتعرق روزانه، از روش پنمن-مانتیث و با ضرب کردن ضریب گیاهی در آن استفاده شد. زمانی که میزان رطوبت خاک در تیمار شاهد به میزان 50 درصد رطوبت خاک در ظرفیت زراعی رسید، آبیاری انجام شد. سپس، به منظور اعمال تیمارهای 80، 60 و 40 درصد نیاز آبی گیاه، با استفاده از کنتور حجمی آبیاری کرت‏ها انجام شد. اعمال تیمارهای آبیاری پس از باز شدن چهارمین برگ گیاه (کد 1008 در مراحل رشدی گیاه شاهدانه) صورت گرفت و تا زمان رسیدگی و برداشت ادامه داشت. به منظور محاسبه محتوای رطوبت نسبی برگ و نشت الکترولیت‏ها، جوان‏ترین برگ کاملا توسعه یافته در مرحله گلدهی استفاده شد. تجزیه و تحلیل نتایج و مقایسه میانگین‏ها به ترتیب با استفاده از نرم‏ افزار SAS و آزمون کمترین اختلاف معنی‏ دار (LSD) در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.
 
نتایج و بحث
نتایج نشان داد برهمکنش آبیاری و زئولیت بر همه صفات به جز دمای کانوپی معنی‏دار بود. هم‏چنین نتایج نشان داد تیمار 100 درصد نیاز آبی و کاربرد 10 تن زئولیت در هکتار بیشترین عملکرد دانه، شاخص سطح برگ و رطوبت نسبی برگ را به خود اختصاص داد، در حالی که تیمار 40 درصد نیاز آبی و عدم کاربرد زئولیت، بیشترین درصد نشت الکترولیت‏ها از برگ را نشان داد. پژوهشگران بیان کردند کاهش سطح برگ در اثر بروز تنش خشکی، مربوط به اندازه سلول، هم‏چنین پیری و ریزش برگ‏ها بود. وزن برگ در تیمار 100 درصد نیاز آبی و کاربرد 5 تن زئولیت در هکتار، به مقدار 24.31 درصد بیشتر از تیمار تنش شدید بود. زمانی که نخستین علایم کمبود رطوبت در گیاه بروز می‏کند، گیاه با بستن روزنه‏های سطح برگ از هدرروی رطوبت در برگ‏های خود جلوگیری می‏کند. این موضوع ممکن است موجب بالارفتن دمای برگ در گیاه گردد. هم‏چنین سبب انعکاس نور مادون قرمز بیشتری از کانوپی به بیرون در مقایسه با شرایط تامین رطوبت می‏گردد. وجود رابطه مستقیم بین کاهش دمای کانوپی و عملکرد دانه در شرایط تنش رطوبتی گزارش شده است. با توجه به وجود همبستگی مثبت معنی‏دار بین عملکرد دانه و وزن برگ در پژوهش حاضر، احتمالا بهبود در صفاتی نظیر وزن برگ بویژه در گیاه روغنی-پروتئینی شاهدانه، موجب شد تا گیاه را در جذب بیشتر نور و دی‏اکسید کربن و تولید عملکرد دانه بیشتر یاری کند. تنش خشکی شدید موجب بروز خسارت در غشای سلول‏های برگ و به دنبال آن افزایش در میزان نشت‏ پذیری و محتوای الکترولیت‏های برگ می‏گردد. از طرف دیگر، زئولیت با حفظ آب در اطراف ریشه و جلوگیری از تولید و انتقال سیگنال‏های کمبود رطوبت از ریشه به اندام هوایی، خسارت در غشاهای سلول‏های برگ و نشت الکترولیت‏ها را کاهش می‏دهد. مطابق با نتایج بدست آمده، پژوهشگران دیگر نیز نشان دادند که بیشترین نشت الکترولیت‏ها در شرایط تنش شدید رخ داد. تنش خشکی شدید از طریق بسته شدن روزنه‏ های برگ و کاهش ورود گازکربنیک ب درون برگ به عنوان ماده اصلی تولید در گیاه، سبب کاهش عملکرد شد. دیگر پژوهش‏ها نیز وجود اثر مثبت زئولیت بر عملکرد دانه را گزارش کردند و دلیل آن‏را حفظ رطوبت در اطراف ریشه گیاه بیان کردند. به نظر می‏رسد در شرایط کمبود رطوبت، نقش زئولیت در حفظ و تسهیل انتقال رطوبت در فضای اطراف ریشه گیاه بیشتر نمایان بود.
 
نتیجه ‏گیری
مطالعه صفات مورد بررسی نشان داد که جاذب‏ الرطوبه‏ های معدنی مانند زئولیت، در شرایط کمبود رطوبت نقش مهمی داشتند. به عنوان مثال، شاخص سطح برگ در شرایط 40 درصد نیاز آبی و کاربرد زئولیت، برابر با شرایط 60 درصد نیاز آبی و عدم کاربرد زئولیت بود. به دیگر سخن، امکان تولید عملکرد دانه و سطح برگ در شرایط کمبود رطوبت در حضور زئولیت وجود داشت. به عنوان نتیجه‏ گیری کلی، با توجه به همبستگی مثبت معنی‏دار بین سطح و وزن برگ، استفاده از زئولیت در شرایط تنش خشکی، موجب افزایش تولید و کاهش اثرات منفی تنش نظیر نشت الکترولیت‏ها و افزایش دمای کانوپی شد.

کلیدواژه‌ها


Alizadeh, A., 2008. Plant, Soil and Water Relationship. Emam reza publication. Mashhad, Iran. [In Persian].

Bahador, M., Abdali Mashhadi, A.R., Siadat, A., Fathi, Gh., Lotfi Jalal-abadi, A., 2015a. Effect of Zeolite and seed priming on grain nitrogen content, leaf chlorophyll and traits dependent to grain yield of Mung bean (Vigna radiata L.) cultivars. Journal of Plant Process and Function. 4(11), 137-147. [In Persian with English Summary].

Bahador, M., Abdali Mashhadi, A.R., Siadat, S.A., Fathi, Gh., Lotfi Jalal-abadi, A., 2015b. Effect of seed pelleting and Priming on protein and seed yield of mung bean (Vigna radiata L.) varieties in Ahvaz. Iranian Journal of Pulses Research. 6(1), 32-41. [In Persian with English Summary].

Balota, M., Payne, W.A., Evett, S.R., Lazar, M.D., 2007. Canopy temperature depression sampling to assess grain yield and genotypic differentiation in winter wheat. Journal of Crop Science. 47, 1518–1529.

Benjamin, J., 2007. Effects of Water Stress on Corn Production. USDA Agricultural Research Service. Akron University.

Dadkhah, A., 2010. Salinity effect on germination and seedling growth of four medicinal plants. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 26(3), 358-369.[In Persian with English Summary].

Gholamhoseini, M., Agha alikhani, M., Malakouti, M.J., 2008. Effect of zeolite in decreasing nitrogen leaching on a sandy soil under forage rapeseed cultivation. Journal of Soil Research (Water and Soil Sciences), 23(1), 49-60. [In Persian with English Summary].

Gholamhoseini, M., Ghalavand, A., Jamshidi, E., 2007. The effect of irrigation regimes and fertilizer treatments on grain yield and elements concentration in leaf and grain of sunflower (Helianthus annuus L.). Journal of Pajouhesh & Sazandegi. 79, 91-100. [In Persian with English Summary].

Gholizadeh, A., Esfahani, M., Azizi, M. 2006. The study on the effect of different levels of zeolit and water stress on charactristics and quality of moldavian balm. Pajouhesh & Sazandegi. 73, 96-102. [In Persian with English Summary].

Ghoulam, C., Foursy, A., Fares, K., 2002. Effects of salt stress on growth, inorganic ions and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in five sugar beet cultivars. Environmental and Experimental Botany. 47, 39–50.

Ghoulam, C., Foursy, A., Fares, K., 2002. Effects of salt stress on growth, inorganic ions and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in five sugar beet cultivars. Environmental and Experimental Botany. 47, 39-50.

Golestani, S., Assad, M.T., 1998. Evaluation of four screening techniques for drought resistance and their relationship to yield reduction ratio in wheat. Euphytica, 103, 293-299.

Husain, M.M., Reid, J.B., Othman, H., Galiagher, J.N., 1990. Growth and water use of faba beans (Vicia faba) in a sub-humid climate. I. Root and shoot adaptations to drought stress. Field Crops Research. 23(1), 1-17.

Jones, H.G., Corlett, J.E., 1992. Current topics in drought physiology. Journal of Agricultural Science. 119, 291-296.

Karimzadeh Soureshjani, H., Emam, Y., Moori, S., 2011. Effect of post-anthesis drought stress on yield, yield components and canopy temperature of bread wheat cultivars. Journal of Plant Process and Function. 1(1), 38-56. [In Persian with English Summary].

Lawlor, D.W., Cornic, G., 2002. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants. Plant, Cell and Environment. 25, 275-294.

Levitt, J., 1980. Responses of Plants to Environmental Stresses. Vol. ΙΙ, Academic Press. 2th edition, USA.

Mediavilla, V., Jonquera, M., Schmid-Slembrouck, I., Soldati, A., 1998. Decimal code for growth stages of hemp (Cannabis sativa L.). Journal of the International Hemp Association. 5, 68-74.

Miyashita, K., Tanakamaru, S., Maitani, T., Kimura, K., 2005. Recovery responses of photosynthesis, transpiration, and stomatal conductance in kidney bean following drought stress. Environmental and Experimental Botany. 53(2), 205-214.

Mun˜oz-Perea, C.G., Allen, R.G., Westermann, D.T., Wright, J.L., 2007. Water use efficiency among dry bean landraces and cultivars in drought-stressed and non-stressed environments. Euphytica. 155, 393–402.

Noori, M., Zendehdel, M., Ahmadi, A., 2006. Using natural zeolite for the improvement of soil salinity and crop yield. Toxicological and Environmental Chemistry. 88(1), 77–84.

Pessarakli, M., 2001. Handbook of Plant and Crop Physiology: Second Edition, Revised and Expanded, USA.

Ranjbar, M., Esfahany. M., Kavousi. M., Yazdani, M.R., 2004. Effect of irrigation and natural zeolite application on yield and quality of Tobacco (Nicotiana tabaccum var. Coker347). Journal of Agricultural Science 1(2): 63-76. [In Persian with English Summary].

Reddy, T.Y., Reddy, V.R., Anbumozhi, V., 2003. Physiological responses of groundnut (Arachis hypogaea L.) to drought stress and its amelioration: A critical review. Plant Growth Regulators. 41, 75-88.

Richard, G.A., Luis, S.P., Lisbon, P. Martin, S. 1998. FAO irrigation and drainage paper No. 56.Crop Evapotranspiration (guidelines for computing crop water requirements). FAO, Water Resources, Development and Management Service. Rome, Italy 326p.

Rigoberto, R.S., Joseu, K.S., Jorge Alberto, A.G., Carlos, T.L., Joaquin, O.C., Kelly, J.D. 2004. Biomass distribution, maturity acceleration and yield in drought-stressed common bean cultivars. Field Crops Research. 85(6), 203-211.

Rosales, M.A., Ocampo, E., Rodríguez-Valentín, R., Olvera-Carrillo, Y., Acosta-Gallegos, J. Covarrubias, A.A., 2012. Physiological analysis of common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars uncovers characteristics related to terminal drought resistance. Plant Physiology and Biochemistry. 56, 24-34.

Rosales, M.A., Ocampo, E., Rodríguez-Valentín, R., Olvera-Carrillo, Y., Acosta-Gallegos, J., Covarrubias, A.A., 2012. Physiological analysis of common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars uncovers characteristics related to terminal drought resistance. Plant Physiology and Biochemistry. 56, 24-34.

Rucker, K.S., Kevin, C.K., Holbrook, C.C., Hook, J.E., 1995. Identification of peanut genotypes with improved drought avoidance traits. Journal of Peanut Science. 22, 14–18.

Safaei, R., Shiranirad, A.H., Mirhadi, M.J., Delkhosh, B., 2008. Effect of zeolite on agronomic traits of two rape seed cultivars on drought stress. Journal of Plant and environment. 15, 63-79. [In Persian with English Summary].

Selahvarzi, Y., Tehranifar, A., Gezanchian, A., 2007. Physiomorphological changes under drought stress and rewatering in endemic and exotic turfgrasses. Iranian journal of horticultural science and technology, 9(3), 193-204. [In Persian with English Summary].

Siddique, M.R.B., Hamid, A., Islam, M.S. 2000. Drought stress effects on water relations of wheat. Botanical Bulletin of Academia Sinica. 41, 35-39.

Tsadilas, C.D. Argyropoulos, G., 2010. Effect of clinoptilolite addition to soil on wheat yield and nitrogen uptake. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 37(15), 2691-2699.

Wen-zhong, Z., Ya-dong, H., Hong-juan, D., 2007. Relationship between canopy temperature at flowering stage and soil water content, yield components in rice. Rice Science. 14(1), 67-70.

Zahedi, H., Noor-Mohamadi, Gh., Shirani Rad, A.H., Habibi, D., Akbar Boojar, M.. 2009. The effects of zeolite and foliar applications of selenium on growth, yield and yield components of three canola cultivars under drought stress. World Applied Sciences. 7, 255-262.