دانلود پایان نامه

2 – 6 – 8- اثر مالچ بر رشد گیاهان زراعی
مالچ ها بر روی گیاهان از طریق تاثیر بر آب خاک،درجه حرارت،ساختمان،شوری و فرسایش،موثر واقع می شوند. سایر عوامل که در مقدمه به انها اشاره شد ،نیز تحت تاثیر مالچ ها قرار گرفته و نیز بر روی گیاهان اثر می گذارند. البته،ان عده که در اینجا مورد بحث است،جزو مهمترین عوامل محسوب می شوند. یکی از بحرانی ترین مراحل در دوره زندگی یک گیاه،مرحله جوانه زنی ،سبز شدنو استقرار گیاهچه است. برای اینکه یک بذر جوانه بزند ،بایستی از خاک خارج شده و مستقر شود. گیاهچه به علت تردی و کوچکی اندازه آن اگر در محیط نامناسب قرار گیرد،به آسانی می تواند صدمه ببیند،مالچ ها با تعدیل یا اصلاح خاک و محیطی که بذور و گیاهچه ها با ان مواجه هستند،می توانند جوانه زدن،سبز شدن و رشد گیاهچه کمک کنند. محتوای آببیشتر در خاک و کاهش تبخیر،که توسط مالچ ها حاصل شود،از دلایل عمده افزایش جوانه زدن،سبز شدن و رشد گیاهچه هستند. کاه،مواد نفتی،سنگ ریزه،و ورقه پلاستیک جوانه زنی و رشد اولیه را افزایش میدهند،اما جهت ادامه رشد گیاه بایستی ورقه های پلاستیکی را سوراخ کرده ویاآنها را از سطح خاک برداشت.افزایش درجه حرارت خاک که به علت استفاده از مالچ حاصل می شود،جوانه زدن،سبز شدن و رشد گیاهچه را نیز افزایش میدهد.درجه حرارت بالاتر به تنهایی یا توام با محتوای آب بیشتر،نیز جهت رشد گیاه در مراحل بعدی و زودرسی ان موثر می باشند. در ازمایشی ملاحظه شده گیاهجه ذرت شیرین که در خاکی پوشیده از مالچ پلاستیک شفاف استقرار یافته بود،دو هفته زودتر از گیاهانی که در خاک بدون پوشش کاشته شده بودند اماده برداشت شدند.حصیر های سطحی که در مقایسه با مواد دیگر ،درجه حرارت خاک را پس از آبیاری پایینتر ولی ثابت تر نگه می دارند،جهت افزایش رشد اولیه سیب زمینی solanumtuberosum بسیار مناسبند. در موارد دیگر،حرارت کمتری که به علت استفاده از مالچ ها حاصل شده است ،جوانه زنی ورشد اولیه گیاه را کاهش داده است،البته بعضی اوقات رشد بعدی گیاه در خاک مالچ دار نسبت به خاک بدون مالچ،به علت افزایش رطوبت زیر مالچ بهتر بوده است،اکثر گزارشات موید این است که عملکرد گیاهان به علت استفاده از مالچ در مقایسه با خاک بدون مالچ ،افزایش یافته و غالب مواد مالچی در افزایش عملکرد موثر بودند. گرچه افزایش عملکرد در واحد سطح عموما زیاد نبوده است ،ولی برخی از محققین ان را قابل توجه گزارش کرده اند،افزایش عملکرد در این مطالعات حداقل حدود 50و حداکثر 300 درصد بوده است.گرچه واکنش محصول نسبت به مالچ ها عمدتا در ارتباط باآب و خاک و درجه حرارت می باشد،ولی ناشی از افزایش جمعیت گیاهی ،تقلیل پوسیدگی ریشه و تقلیل شوری خاک نیز می باشد. بدون تردید مالچ ها به علت تاثیر ساختمان خاک،عناصر غذایی،فعالیت میکروب ها،توزع ریشه و غیره،نقش مهمی در ازدیاد عملکرد به عهده دارند.کاهش عملکرد گیاهان زراعی در اثر استفاده از مالج ها ،به علت شرایط بخصوص و عموما درجه حرارت خاک بوده است.ذرت ظاهرا نسبت به درجه حرارت پایین زیر مالچ کاه در ابتدای فصل رشد،که معمولا مانع رشد،گیاه میشود،بسیار حساس است. اثرات نامطلوب درجه حرارت پایین،که موجب عملکرد کمتر شده است،در مناطق شمالی تر مشاهده شده است یک مالچ سیاه عملکرد ذرت در کیک (کانادا)را افزایش داد. این افزایش ظاهرا به علت افزایش درجه حرارت خاک بوده است ،البته یک مالچ کاه در ابرتا (کانادا)به علت تقلیل درجه حرارت،افزایش سایه اندازی و گاهی تولید نیترات کمتر،رسیدن محصول گندم را به تاخیر و عملکرد آن را کاهش داده است .یک مالچ سنگریزه در تگزاس (امریکا)،عملکرد ذرت خوشه ای را تقلیل داد،ولی کاهش عملکرد به علت محتوای آب خاک کمتر یا درجه حرارت پایینتر نبود. در حالتی که آب به مقدار کافی موجود بود،یک مالچ کاه درجه حرارت خاک را در مقایسه با سنگریزه بیشتر کاهش داد. اما عملکرد در مالچ کاه بیشتر از مالچ سنگریزه بود.به نظر می رسد که گیاهان کرتی که از مالچ سنگریزه پوشیده شده بودند،دارای کمبود ازت بودنداما میزان ازت خاک در این آزمایش تعیین نشد،کمبود ازت نیتراته خاک ممکن است یکی از عوامل بوده باشد،ولی کیفیت وشدت تشعشع منعکس شده توسط سنگریزه ،نیز ممکن است از جمله عواملی بوده باشد که در کاهش عملکرد موثر بوده اند،علائم ظاهری کمبودازت و در ذرت خوشه ای علوفه ای ،که در ترک های دارای پوشش مالچ سنگریزه کاشته شده بودند،نیز ملاحظه نمود این علائم پس از مصرف کود نیترات امونیم از بین رفت.در برخی ازمایشها ملاحظه شده است که سیستمهای شخصی که مقادیر زیادی بقایای گیاهی در سطح خاک باقی می گذرند،موجب واکنشهای متفاوتی از نقطه نظر عملکرد در غرب امریکا شده اند،در مناطقی مالچ کلشی عموما موجب افزایش عملکرد گندم در مقایسه با شخم با گاو اهن شده است،در حالی که در مناطق مرطوب،عموما عکس ان اتفاق افتاده است. صرفه نظر از اینکه چه روشی موجب افزایش عملکرد می شود. نتایجحاصله از شخم یکطرفه که بقایای گیاهی را زیر خاک می کند،حدواسط شخم با مالچ کلشی و شخم با گاو اهن برگرداندار بود.شخم یکطرفه و شخم مالچ کلشی به ترتیب 685-585 کیلوگرم در هکتار در سیستم کشت مداوم گندم و 1055 کیلو گرم در هکتار در سیستم آیش گندم بوده است ودر مناطق خشکتر،افزایش عملکرد گندم در شخم مالچ کلش،به علت محتوای بیشتر اب خاک در زمان بذر افشانی بوده است. در بعضی از مناطق گریت پلینز امریکا،سهم متوسط یک سانتیمتر آب ذخیره شده در زمان بذر افشانی در افزایش عملکرد گندم بهاره و پائیزه به ترتیب 6/46 و 5/72 کیلو گرم در هکتار بوده است. این ارقام بر اساس این فرض به دست امده است که عملیات مدیریت،تنها از طریق تاثیر بر اب خاک بر عملکرد موثر واقع می شوند. کاهش عملکرد در اثر استفاده از شخم مالچ کلش در مناطق مرطوبتر،ناشی از کاهش حاصلخیزی خاک،کنترل علف های هرز و مسایل مربوط به مدیریت در مورد بقایای گیاهی بوده است.در بعضی از مناطق،آیش شیمیایی پس از به بازار امدن علف کش های شیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفته است. گرچه این سیستمها بقایای گیاهی بیشتری را نسبت به مواقعی که برای کنترل علف هرز به کار می رود ،در سطح خاک باقی می گذارندولی بنابر این از خاک در حال فرسایش بهتر محافظت می کنند،ولی عملکرد گیاهان در این سیستمها عموما افزایش نیافته و غالبا کاهش نشان میدهد،(ارمی و همکاران،1961،برک و پاور،1965 ،ویزو ارمی،1958 ،ویز همکاران،1960 و 1967)مقدار بقایای گیاهی در ابتدای آیش جهت افزایش نفوذ پذیری و کاهش تبخیر در مراحل بعدی به ویژه در گریت پلینز جنوبی،بسیار کم بود و بنابر این ذخیره آب افزایش نیافت. در مطالعات اولیه ذخیره آب کم توام با کنترل ناقص علفهای هرز و گیاهان ناخواسته،از عوامل عمده و عموما موثر در حصول نتایج نامطلوب از آیش شیمیایی در دیمزار ها بوده اند.با معرفی وسایل مناسب جهت بذر کاری و مواد شیمیایی موثر تر کنترل علفهای هرز و گیاهان ناخواسته، سیستمهای زراعت بدون شخم و شخم کم،در غرب امریکا طرفدار پیدا کرده است. در کریت پلینز مرکزی،استفاده از آیش شیمیایی جهت کنترل علف هرز موجب ذخیره آب بیشتر در مقایسه با شخم که به منظور فوق انجام شد ،گردید.همچنین با استفاده از آیش شیمیایی،عملکرد گندم و ذرت خوشه ای مساوییا بیشتر از عملکرد حاصله با استفاده از آیش توام با شخم بود. ظاهرا مقدار بقایای گیاهی تولید شده در گریت پلیتز مرکزی و شمالی جهت افزایش نفوذپذیری و کاهش تبخیر،کافی است. همچنین کاه سر پای گندم جهت افزایش ذخیره آب در طول آیش به علت نگهداری برف،موثر است. در گریت پلیتز جنوبی،مقدار بقایای گیاهی تولید شده در زراعت های دیم غالبا کمتر از مناطق شمالی تر است و ذخیره آب در طول آیش نیز کمتر است. البته در زراعت فاریاب (گندم،ذرت خوشه ای) که به مقیاس وسیعی در گریت پلینز جنوبی انجام می شود ،مقدار زیادی بقایای گیاهی تولید می شود. این بقایای گیاهی وقتی می توانند موجب افزایش ذخیره آب در طول آیش شوند،که در سطحی خاک به صورت مالچ حفظ شوند و علفهای هرز و گیاهان ناخواسته با علف کشها کنترل شوند. آب اضافی که بدین طریق در خاک ذخیره می شود. در کاهش مقدار آب لازم جهت آبیاری قبل از کشت یا آبیاری فصلی محصولات فاریاب بعدی موثر است و یادرافزایش عملکرد زراعت دیم بعدی موثر خواهد بود.
2 -6 – 9- اثر مالچ بر عملکرد دانه لوبیا
به منظور بررسی کارآرایی مصرف آب و عملکرد لوبیا در شرایط آبیاری و مالچ کاه ، آزمایش کرت های خرد در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار در شهرستان آستانه اشرفیه در سال زراعی 1391 اجرا گردید . در این تحقیق مدیریت آبیاری شامل بدون آبیاری و آبیاری با دورهای 6، 12 ، 18 روز و مقادیر مختلف مالچ کاه شامل 0 ، 1 ، 2 ، 3 سانتی متر در هر پلات انتخاب شد . نتایج تحقیق نشان داد که مدیریت آبیاری و سطوح مختلف مالچ بر عملکرد دانه معنی دار بود . ولی اثر متقابل آن ها بر عملکرد دانه معنی دار نشد و عملکرد دانه در سطوح مختلف مالچ با تولید 1585.6 کیلوگرم در هکتار بیتر از سایر تیمار ها بود ( خنک و همکاران ، 1392 ) . به منظور ارزیابی اثرات مالچ زنده لوبیا چشم بلبلی بر وزن خشک علف های هرز و عملکرد ذرت دانه ای پژوهشی مزرعه ای در سال 1388 به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح پایه بلوک های تصادفی اجرا گردید . با توجه به نتایج نتیجه گیری شد که برای دستیابی به بهترین عملکرد دانه ذرت و سرکوبی رشد علف های هرز کاربرد لوبیا بلبلی با تراکم 75 درصد به عنوان مالچ زنده و سرکوبی رشد آن در مرحله 10 برگی ذرت توصیه شده است .
2 – 6 – 10- اثر مالچ در کنترل علف های هرز
تحقیقات نشان می دهد که کاربرد بقایای گیاهان زراعی به عنوان مالچ بر تعدیل نوسانات دمای خاک ، کاهش رواناب ، افزایش نفوذپذیری و بهبود ساختمان خاک می توان باعث افزایش عملکرد گیاه زراعی گردند و با خواص آللوپاتی بالا می توانند باعث کاهش خسارت علف های هرز شوند ( بیلالیس و همکاران ، 2003 ، هیما و همکاران ف 2005 ، ماچادو ، 2007 ) گزارش شده است که استفاده از کاه و کلش به عنوان مالچ در زمین های زراعی موجب افزایش عناصر غذایی به صورت قابل استفاده برای گیاهان زراعی بوده و در نهایت باعث کاهش مصرف کودهای شیمیایی می گردد ( اوانس ف 2000 ) . بنا بر گزارش برخی محققین کاربرد مالچ کاه در خاکی که ذرت کشت شده باعث کاهش رشد گیاهچه های علف هرز شده که این امر عمدتا به خاطر کاهش نفوذ نور است که با تولید یک لایه خفه کننده موجب کاهش فتوسنتز می شود ( آتور رحمان و همکاران ، 2005 ) . مالچ سیاه به خوبی علف هرز را کنترل می کند اما پلاستیک شفاف نیاز به یک علف کش یا ضد عفونی کننده دارد .اغلب علف های هرز بین مناطق فاقد مالچ می تواند به وسیله علف کش کنترل شود . مالچ سیاه و پلاستیک وقتی با مالچ های سیاه ، سفید رو سیاه ، قرمز ، انتخاب کننده یا دیگر مالچ های مات استفاده شود کنترل می کند . خیلی کم اتفاق می افتد که علف هرزی در زیر مالچ رشد کند. مالچ ها از ورود نور جلوگیری می کنند وگیاه را از طول موج های مشخص نور که برای جوانه زنی لازم است محروم می سازد، در نتیجه علف هرز از بین می رود( هوماس و همکاران ، 2000 ) . یک محصول که با مالچ پلاستیکی پوشیده می شود می تواند رشد علف های هرز را کاهش دهد و بعضی از علف کش ها در زیر پلاستیک برای کاهش رشد علف های هرز می تواند به کار رود . مالچ های انتخاب کننده طول موج از رشد بیشتر علف های هرز جلوگیری می کنند . اما مقدار معدودی گونه های علف هرز می توانند در زیر ان ها رشد کنند.
2-7- آهن
آهن یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان است . در صورت کمبود آن ، سبزینه ( کلروفیل ) به مقدار کافی در سلول ها یافت نمی شود و برگ ها رنگ پریده به نظر می آیند . زردی برگ ناشی از آهک ، شکل خاصی از کمبود آهن در گیاه است که در بخش وسیعی از کشور ما را فرا گرفته است ( زرین کفش ، 1376 ) اولین بار در سال 1860 ضرورت وجو آهن برای گیاهان توسطVan Sachs و Knop کشف شد و از آن زمان تا کنون تحقیقات بی شماری در این رابطه انجام گرفته است . البته این تحقیقات در ایران از دهه 40 آغاز شده و رشد کندی نیز داشته است و عمدتاً بر روی درختان میوه بوده است . بر اساس نتایج این مطالعات ، زرد برگی ناشی از آهک ( Lime induced chlorious ) بخش وسیعی از کشور ما را فرا گرفته است که علت اصلی آن کمبود آهن در گیاه است . ( سالاردینی ، 1382 ) آهن در خاک از طریق انتشار و حرکت توده ای و عمدتاً به صورت آهن فریک ( Fe3+ ) منتقل و زمانی که وارد ریزو سفر گیاهی می شود ، به فرم آهن فرو ( Fe2+ ) احیا و سپس توسط ریشه جذب می گردد ( محمودی و حکیمیان ، 1380 ) .به طور کلی از دو استراتژی مشخص برای محلول نمودن و جذب آهن از خاک استفاده می کنند : دسته ای از گیاهان شامل گیاهان دو لپه ای و تک لپه ای های غیر گرمینه ای در عکس العمل به کمبود آهن یک سری واکنش ها و تغییرات از لحاظ شکل و وظیف فیزیولوژیکی در ریشه هایشان صورت می دهند که در این تغییرات موجب افزایش توانایی گیاه برای حل و جذب نمودن آهن از محیط می گردد . گیاهان این دسته برای جبران کمبود آهن ، در داخل ریشه خود پروتون ( احیا کننده ) ایجاد کرده که این پروتون به خارج از ریشه پمپ شده و در نتیجه آهن فریک به آهن فروس تبدیل می گردد که بیشتر قابل جذب گیاه است . و یا اینکه ریشه یک مقداری مواد کلات کننده ایجاد می کند که این مواد کلات کننده هم آهن دو و هم آهن سه را می توانند کلات کرده و در اختیار گیاه قرار دهد ( سالار دینی ، 1382 ) . دسته دیگر از گیاهان که شامل گرامینه ها و گراس ها می باشند ، می توانند از طریق ترشح لیگاندهای آلی با وزن مولکولی کم ، به نام سیدروفور که یک آمینو اسید غیر پروتئینی است . یون های Fe3+را حل نموده و برای جذب آماده سازند لازم به ذکر است که این استراتژی ها در صورتی بروز می کنند که گیاه دچار کمبود باشد ( سالار دینی ، 1382 ) . آهن نقش تاثیر گذاری را در گیاهان دارد . دو گروه از پروتئین های حاوی آهن ، به نام های پروتئین های غیر هم در گیاهان وجود دارد . پروتئین های هم شامل سیتوکروم های مختلف هستند . علاوه بر این دیگر پروتئین های هم شامل اکسیداز سیتوکروم ، کاتالاز پراکسیداز و لگ هموگلوبین هستند که در گروه های ریشه غلات دیده می شوند . معروف ترین پروتئین آهن – گوگرد ( پروتئین غیر هم ) ، فرودکسن است . پروتئین های آهن – گوگرد در فرآیند های سوخت و ساز نظیر فتوسنتز ، احیا سولفات ( So4– ) به سولفیت ( So3- ) ، تنفس و تثبیت N2 دخالت دارند . آهن تعدادی از آنزیم ها را فعال ساخته و نقش مهمی در سنتز RNA دارد . در اثر کمبود آهن غلضت کلروفیل و دیگر رنگیزه های گیاهی نظیر کاروتن و گزانتوفیل کاهش می یابد . آهن در فعال ساختن حامل های الکترون هر دو فتوسیستم ( I و II ) موثر است . در اثر کمبود آهن فتوسنتز شدیداً کاهش می یابد در حالی که کمبود آن اثری بر تنفس ندارد . در اثر کمبود آهن به علت کاهش فرودکسن و در نتیجه کاهش احیاء نیتریت ، نیترات در گیاه تجمع می یابد . در لگوم های که از کمبود آهن رنج می برند ، احتمالاً به علت صدمه دیدن تکثیر باکتری ها در طی تشکیل اولیه گره بندی توسط ریزوبیوم ها مختل می گردد ( زرین کفش ، 1376 ). به طور کلی در برگ های تمام گونه های گیاهی علامت اصلی کمبود آهن جلوگیری از رشد کلوپلاست است ( فتحی ، 1378 ) . همچنین در مورد تاثیر آهن گزارش شده است که کمبود دومین کمبود مهم در بین عناصر غذایی میکرو می باشد که به وسیله خاک های آهکی و بازی ، رطوبت بالا و دمای پایین تشدید می شود ( راشید و رایان ، 2004 ) . لذا کلروز در ارتباط با کمبود آهن به طور معمول نتیجه مستقیم کمبود قطعی این عنصر در خاک نمی باشد . بلکه ناشی از اثرات ثانوی تداخل آهن با سایر عناصر غذایی ، خاک های مختلف و عوامل محیطی می باشد . ( اردل و همکاران ، 2004 ) .امروزه یکی از مهمترین خصوصیات خاک که باعث ایجاد مشکل در تغذیه آهن می شود کربنات کلسیم و منیزیم می باشد که 30 درصد از زمین های زراعی جهان مسئله ساز می باشد ( تاگلیاوینی و همکاران ، 2001 و اردل و همکاران، 2004 ) . لذا کلروز ناشی از کمبود آهن عمدتاً در مناطقی با خاک های آهکی و بازی اتفاق می افتد(آلورز فرناندز و همکاران،2005 ).هلال و همکاران ( 2006 ) بیان کردند که شرایط قلیایی خاک از جذب آهن به وئسیله تداخل با ریزوسفر اسیدی اطراف ریشه ها جلوگیری می کند . علاوه بر قلیاییت بالا ، سطح بالای نیترات نیز کلروز آهن افزایش می دهد . در هرحال محققین بیان داشته اند محلول پاشی آهن نیز یک روش اقتصادی برای کلروز ناشی از کمبود آهن می باشد . البته مطالعات اخیر نشان داده است که کارایی محلول پاشی بسته به گونه گیاه و شرایط مورد آزمایش می تواند متفاوت باشد ( فرناندز و ابرت ، 2005 و فرناندز و همکاران ، 2005 ) . همچنین محققان بیان داشته اند بعضی ز اثرات کلروز القا شده در اثر زیاد بودن آهک را می توان با کاشت بذوری که دارای مقادیر زیادی آهن هستند اصلاح کرد . ( مورگان و همکاران ، 2002 ).طبق گزارش های چاک ماک و همکاران ( 2010 ) به خاطر دخالت مستقیم آهن در سنتز پروتئین ، کمبود آهن ، میزان کل پروتئین ها را کاهش می دهد . یک ارتباط مثبت و نزدیک بین غلظت پروتئین دانه ، روی و آهن در ذرت شناسایی شده است و ژن های کنترل کننده غلظت پروتئین ، روی و آهن ، احتمالاً با هم تفریق می یابند . هم مکان روی ، آهن ، پروتئین و آمینو اسیدها و ارتباط خیلی مثبت بین پروتئین ، روی و آهن نشان می دهد که پروتئین های دانه یک مخزن برای روی و آهن هستند . در جنین روی در اشکال پروتئینی به میزان کمتر یا مساوی 600 میلی گرم در کیلوگرم تجمع پیدا می کند . طبق مطالعات فرج زاده و همکاران ( 2009 ) استفاده مطلوب آهن و روی در کندم باعث افزایش میزان پروتئین دانه می گردد . آهن در ساخته شدن رنگیزه های گیاهی چون کلروفیل ، کاروتن و گزانتوفیل در گیاهان ضروریست . پروتئین های آهن – گوگرد که معروف ترین آن ها فرودکسین است در فرآیندهای سوخت و ساز نظیر فتوسنتز ، احیاء سولفات به سولفیت ، تنفس و تثبیت نیتروژن دخالت دارند . افزایش فتوسنتز باعث افزایش تعداد دانه می شود ( ضیائیان ، 1382 )اسمیت ( 1984 ) گزارش داد آهن نقش مهمی در سوخت و ساز گیاهی به خصوص در سنتز کلروفیل که برای فتوسنتز گیاه ضروری است ، بازی می کند . ملکوتی و طهرانی ( 1378 ) بیان کردند که کمبود عنصر آهن می تواند اثرات نامطلوبی بر رشد غلات و به دنبال آن سلامت افراد جامعه داشته باشد . از این رو تامین غلظت مناسب از این عنصر در دانه گندم از اهمیت خاصی برخوردار است ( اگراوال ، 1992 ) . ضمن مطالعه نیاز گندم به عناصر کم مصرف و از جمله آهن ، حد بحرانی آهن در خاک را که با روش DTPA عصاره گیری شده بود ، 5 میلی گرم بر کیلوگرم خاک تعیین نمود . در حالی که ( لیندسی و نورول ، 1978 ) حد بحرانی آهن در خاک را توسط این روش 5/2 تا 5/4 میلی گرم به ازای هر کیلوگرم خاک گزارش نمودند.نتایج حاصل از تحقیقات بلالی و همکاران( 1380 ) در مورد کاربرد آهن نشان داد که اگر هدف از کود دهی افزایش عملکرد باشد ، کاربرد خاکی و اگر هدف افزایش غلظت باشد ، روش محلولی پاشی توصیه می گردد و زمانی که هر دو فاکتور مورد نظر باشد روش توام خاکی و محلول پاشی توصیه می گردد.بلالی و ملکوتی ( 2002 ) در آزمایش های خود در مزارع گندم 10 استان ایران ، به این نتیجه رسیدند که با مصرف سکوسترین آهن ، علاوه بر افزایش 20 درصدی عملکرد ، غلظت آهن در دانه و کلش گندم ، افرایش و درصد پروتئین نیز بهبود می یابد . دمیرکیران ( 2009 ) در آزمایشات خود بر روی روش های مصرف آهن در گندم در یک خاک آهکی نشان داد که محلول پاشی آهن موجب ایجاد بالاترین غلظت و جذب آهن در اندام هوایی می شود و مصرف خاکی موجب ایجاد بالاترین عملکرد دانه می گردد . تاندون ( 2003 ) گزارش داد که در 4530 مزرعه تحت کشت گندم در هندوستان پس از مصرف کود محتوای آهن ف 780 کیلوگرم در هکتار افزایش عملکرد به دست آورده اند . همانتارانجان و گراگ ( 2008 ) ضمن مطالعات خود نشان دادند که مصرف آهن موجب افزایش معنی داری در تعداد خوشه در متر مربع ، طول خوشه ، تعداد دانه در خوشه ، وزن هزار دانه و عملکرد دانه گندم شد . ضیائیان و ملکوتی ( 2001 ) اظهار داشتند که مصرف آهن موجب تغییر در تعداد دانه در خوشه از 2/33 به 0/36 دانه و وزن هزار دانه از 7/44 به 0/48 گرم رسیده است که این تغییرات از لحاظ آماری در سطح 1 درصد معنی دار بود . توانایی ریشه گیاهان مختلف در ایجاد شرایط مناسب برای جذب آهن متفاوت است . گیاهان مقاوم به کمبود آهن ، ریشه های کارایی برای جذب آهن دارند . ریشه گیاهان حساس به کمبود آهن ، کارایی مناسبی برای جذب آهن ندارند . این خصوصیت بیشتر جنبه وراثتی دارد ( همانتارانجان و گراگ ، 2000 ).ماریوتی و همکاران ( 1996 ) در آزمایش های گلدانی روی گیاه ذرت و آفتابگردان با به کاربردن آهن در سطوح مختلف نشان دادند که کمبود آهن وزن خشک برگ ، غلظت آهن و کلروفیل آن را به طور معنی داری کاهش می دهد .
2-7-1- اهمیت آهن در تغذیه گیاهان زراعی
آهن یکی از عناصر کم مصرف مهم در گیاه است . در سیستم های هوازی که pH آن ها در محدوده فیزیولوژیکی قرار دارد ، غلظت یون های Fe3+ و Fe2+کمتر از 10 مولار است . بنابراین ، کلات های Fe3+و گاهی اوقات Fe2+، شکل های غالب آهن در محلول خاک یا محلول های غذایی می باشند . به طور کلی ، آهن دو ظرفیتی شکل اصلی آهن قابل جذب در بیشتر گیاهان است . آهن ، عنصری انتقالی بوده ویژگی اصلی آن شرکت در واکنش اکسایش و کاهش است . این عنصر توانایی بالایی برای تشکیل کمپلکس های هشت وجهی با لیگاندهای مختلف دارد . بسته به نوع لیگاندهای اکسایش و کاهش آهن به مقدار زیادی متغیر است . این تنوع در پتانسیل اکسایش در سیستم های زیستی اهمیت ویژه ای دارد .تمایل آهن برای تشکیل کمپلکس مختلف نظیر اسیدهای آلی یا فسفات های معدنی ، باعث می شود تا انتقال کوتاه یا طولانی مسیر Fe3+ و Fe2+اهمیت زیادی نداشته باشد . به علاوه در سیستم های هوازی یون های Fe3+ و Fe2+و بسیاری از کلات های آهن در تولید رادیکال های هیدروکسل و اکسیژن بسیار موثرند . این رادیکال ها مسئول اصلی اکسایش اسیدهای چرب غیر اشباع سلولی می باشند . برای کاهش خسارت ناشی از اکسایش ، آهن به پروتئین های (( هم )) و (( غیر هم )) متصل می شود تا امکان برگشت پذیری این واکنش ها فراهم شود ( خوش گفتار منش ، 1386 ) بخش زیادی از آهن موجود در گیاهان در پورفیرین قرار دارد . پورفیرین های حاوی آهن در گیاهان بیشتر به صورت سیتوکروم ها می باشد . سیتوکروم ها بخش کلیدی سیستم های فتوسنتز و تنفسی هستند . نقش اصلی آهن در گیاهان در واکنش های کاهشی در کلوپلاست و میتومندری است.آهن همچنین در بسیاری از سیستم های آنزیمی یافت می شود . به طور کلی ، وظایف آهن در گیاه را در موارد زیر می توان خلاصه کرد ( 1999 ، Mendo ).
جزء ساختاری مولکول های پورفیرین، سیتوکروم ها ، هم ، هماتیت ، فری کروم ، هموگلوبین های گیاهی موثر در واکنش های موثر اکسایش – گاهش در سیستم های تنفسی و فتوسنتزی می باشد .
جزء ساختاری مولکول های بدون هم ، فریدوکسین ها ( پروتئین های حاوی گروه Fe-S ) فعال کننده برخی سیستم های آنزیمی ، سیتوکروم اکسیداز ، کاتالاز ، هیدرولاز ، نیتروژناز .
در اثر کمبود آهن ، فتوسنتز و تنفس که مهم ترین فرآیندهای زیستی در گیاه است متوقف شده و این امر سبب توقف در رشد و تکامل گیاه می شود .
2-7-2- نقش آهن در فتوسنتز
گیاهانی که دچار کمبود آهن هستند کاهش میزان فتوسنتز را نشان می دهند (Sharma et al.. 2006 ) . اثر آهن بر فتوسنتز شامل تغییرات در ساختار کلروپلاست ، انتقال الکترون های فتوسنتزی و یا تثبیت Co2 می باشد . کمبود آهن باعث تغییر در ساختار کلروپلاست می شود . برگ های گیاه ذرت که دچار کمبود آهن هستند نشان می دهد که کلروپلاست سلول های مزوفیل و غلات آوندی غیر طبیعی هستند و همچنین کلروپلاست سلول های مزوفیل ، کاهش در تعداد و اندازه گرانا تیلاکوئید را نشان می دهد . گلوپلاست سلول های باندول شیت افزایش فضای تیغه ها و حضور گلبول های اسموفلیک را نشان می دهد . میزان کاهش فتوسنتز در اثر کمبود آهن در گیاهان در گیاهان باعث ایجاد خسارت به غشاء تیلاکوئید و در نتیجه افزایش تولید گونه های فعال اکسیژن می گردد . رنگل ( Rangel,1998 ) نشان می دهد که کمبود آهن باعث اختلال و تخریب در تیلاکوئید کلروپلاست و اجزای استروما می شود که در نتیجه فتوسنتز در منطقه فعال فتوسنتزی برگ ها کاهش می یابد . آهن در فعال سازی حاملین الکترون هر دو فتوسیستم ( I و II ) موثر است . در اثر کمبود آهن فتوسنتز شدیداً کاهش می یابد . در اثر کمبود آهن به علت کاهش فرودکسین و در نتیجه کاهش احیاء نیتریت ، نیترات در گیاه تجمع می یابد . در لگوم های که از کمبود آهن رنج می برند ، احتمالاً به علت صدمه دیدن تکثر باکتری ها در طی تشکیل اولیه گره بندی توسط ریزوبیوم ها مختل می شود . به طور کلی در برگ های تمام گونه های گیاهی علامت اصلی کمبود آهن جلوگیری از رشد کلروپلاست است.
2-7-3- نقش آهن در سنتز پروتئین
آهن نقش تاثیرگذاری را در گیاهان دارد . دو گروه از پروتئین های حاوی آهن ، به نام های پروتئین های هم و پروتئین های غیر هم در گیاهان وجود دارد . پروتئین های هم شامل سیتوکروم مختلف هستند علاوه بر این دیگر پروتئین های هم شامل اکسیداژ سیتوکروم ، کاتالاز پراکسیداز و هموگلوبین هستند که در گره های ریشه غلات دیده می شوند . معروف ترین پروتئین آهن – گوگرد ( پروتئین غیر هم ) ، فرودکسن است . پروتئین های آهن – گوگرد در فرآیندهای سوخت و ساز نظیر فتوسنتز ، احیا سولفات ( -SO2- ) به سولفیت ( -SO3) ، تنفس و تثبیت N2 دخالت دارند . آهن تعدادی از آنزیم ها را فعال ساخته و نقش مهمی در سنتز RNA دارد . در اثر کمبود آهن غلظت کلروفیل و دیگر رنگیزه های گیاهی نظیر کاروتن و گزانتوفیل کاهش می یابد . به محض ورود آهن به درون برگ ها ، در یک واکنش آسیمیلاسیونی مهم دخالت دارد که طی آن آهن به ساختار پیش ماده پورفیرین گروه های هم در سیتو کروم های واقع در کلروپلاست ها و میتوکندری ها ، وارد می شود . این وامنش به وسیله آنزیم فرو کلاتاز کاتالیز می شود ( Jones,1983 ) . بیشتر آهن موجود در گیاهان در گروه های هم یافت می شود . علاوه بر این ، پروتئین های آهن – گوگرد زنجیره انتقال الکترون دارای آهن غیر هم هستند که به واسطه پیوند کووالانسی به اتم های گوگرد بقایای سیستئین در اپوپروتئینمتصل شده اند . در مرکز Fe2S2 نیز یافت می شود که دارای دو آهن ( که هر کدام با اتم های گوگرد بقایای سیستئین کمپلکس تشکیل می دهند ) و دو سولفید معدنی هستند . آهن آزاد ( یعنی آهنی که با ترکیبات کربن کمپلکس تشکیل نداده است ) ممکن است در جهت تشکیل آنیون های سوپر اکسیداز ( -O2 ) بر همکنش نشان دهد . این آنیون ها قادرند به واسطه از بین بردن ترکیبات لیپیدی غیر اشباع به غشاها آسیب وارد کنند . ممکن است سلول های گیاهی با ذخیره آهن مازاد در یک کمپلکس آهن – پروتئین که به آن فیتو فریتن گفته می شود ، خسارت احتمالی را محدود نمایند ( Bienfait and Van der Mark , 1983 ) . فیتو فریتن دارای یک قشر ( پوسته ) پروتئینی با 24 زیر واحد مشخص است که یک کره توخالی با وزن کمولکولی حدود 480 کیلو دالتون را تشکیل می دهد . در درون این کره ، هسته ای مشتمل بر 5400 تا 6200 اتم آهن در قالب یک کمپلکس اکسید – فسفات وجود دارد . در مورد این که آهن چگونه از فیتو فریتین آزاد می شود ، نظر قاطعی وجود ندارد ، اما به نظر می رسد تجزیه قشر پروتئینی در این مورد دخالت دارد . مقدار آهن آزاد در سلول های گیاهی تنظیم کننده زیست ساختی فیتو فریتین است ( Lobreaux and Brait , 1992 ). فیتو فریتین ها علاقه مندان زیادی دارند ، چرا که احتمالاً آهن در این شکل متصل به پروتئین ، به مقادیر بسیار زیاد در اختیار انسان ها قرار دارد و غذاهای غنی از فیتوفیتین نظیر سویا ممکن است بتواند مشکلات ناشی از کم خونی تغذیه ای ( آنمی در انسان را بر طرف نماید ( Welch and Graham , 2004 ).
2-7-4-سطح بحرانی آهن در گیاه لوبیا
تلاش های زیادی جهت تعیین سطح بحرانی آهن در گیاه لوبیا انجام گرفته است . اما با این وجود منابع ثابتی در ارتباط با یک سطح ویژه بحرانی از آهن در لوبیا وجود ندارند (Robinson et al.., 1999 ). بررسی های صورت گرفته در زمینه کلروز آهن در مزارع لوبیا نشان داده اند زمانی که کربنات کلسیم خاک بیش از 20 تا 25 درصد و مقدار آهن خاک کمتر از 5/2 کیلوگرم در هکتار باشد ، بوته های لوبیا علائم زردی از خود نشان می دهند . سطح بحرانی آهن در خاک را برای گیاه لوبیا حدود 25 میلی گرم آهن در هر کیلوگرم خاک و سطح بحرانی آهن دو ظرفیتی در گیاه را حدود 6 میلی گرم در هر کیلو گرم ماده خشک تعیین کرده اند ( Volker and HORST,1983 ) .
2-7-5-عوامل موثر بر فراهمی آهن برای گیاه
مهم ترین عوامل موثر بر قابلیت استفاده آهن در خاک ، ویژگی های خاکی نظیر مقدار کل فلز در خاک ، pH ماده آلی ، محل های جذب سطحی ، فعالیت میکروبی و رژیم رطوبتی می باشد . عوامل دیگر نظیر شرایط آب و هوائی و بر همکنش با سایر عناصر پر مصرف و کم مصرف در خاک و گیاه نیز تاثیر قابل ملاحظه ای بر قابلیت استفاده آهن دارد . pH خاک مهم ترین عامل تاثیر گذار بر قابلیت استفاده آهن بر گیاه می باشد . افزایشpH خاک سبب تشدید جذب سطحی این عناصر در سطوح اجزاء خاک ، نظیر کانی های رسی و اکسیدهای فلزی می شود . جذب سطحی سبب کاهش حلالیت و در پی آن ، کاهش قابلیت استفاده آهن و برای گیاه می شود ( Brummer et al , 1998 ) . در pH بالا ، رها سازی آهن از سطوح جامد خاک کاهش یافته و قابیلت جذب آهن توسط گیاه محدود می شود.دانگ ( Dang et al,1993 ) رها سازی آهن در خاک های با pH بالا سبب کاهش قابلیت استفاده آهن برای ریشه های گیاهی می شود ( Ma and Lindsey,1993 ) . بنابراین غلظت آهن در محلول های خاک به مقدار زیادی به pH خاک بستگی دارد . در بیشتر خاک های آهکی ، غلظت آهن محلول خاک پایین تر از این محدوده بوده و همین امر سبب افزایش احتمال بروز کمبود آن ها در گیاهان می شود ( Lindsey,1993 ) . رطوبت خاک سبب کمبود آهن در گیاه می شود .
فصل سوم
مواد و روش ها
3-1- زمان و موقعیت جغرافیایی و اقلیمی محل اجرای طرح