نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
چکیده
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Rice is one of the most important agricultural crops in Iran that needs much water and mainly cultivated in waterlogged conditions. In order to increase water use efficiency and yield of rice, reduce environmental pollution with chemical fertilizers and increase organic matter of paddy soils application of organic fertilizers is recommended. This investigation was conducted to study the effects of soil water conditions, sewage sludge, poultry manure and chemical fertilizers on the growth characteristics and water use efficiency of rice plant (Oryza sativa L. cv. Ali Kazemi) in a calcareous clay loam soil under greenhouse conditions. The study was performed as a factorial experiment in a randomized complete blocks design including soil water conditions at three levels (continuous submergence, alternate submergence and alternate saturation) and source and amount of organic and chemical fertilizers in 10 levels (control, 100% chemical fertilizers (456.5 mg urea, 66.4 mg Ca(H2PO4)2.H2Oand 22 mg ZnSO4.7H2O /kg of soil), 6g sewage sludge per kg of soil with and without 50% chemical fertilizers, 20g sewage sludge per kg of soil with and without 50% chemical fertilizers, 3g poultry manure per kg of soil with and without 50% chemical fertilizers and 6g poultry manure per kg of soil with and without 50% chemical fertilizers) with three replications. Results showed that the tiller and leaf number per plant, leaf area index and shoot and root dry matter in continuous submergence and alternate submergencewere greater than alternate saturation. The effect of soil water conditions on water use efficiency of rice plant was not significant. Application of organic and chemical fertilizers increased the above mentioned characteristics and water use efficiency as compared to the control treatment. With increasing the level of sewage sludge, tiller and leaf number per plant, stem length, shoot and root dry matter, the ratio of shoot dry matter to that of root, leaf area index, leaves chlorophyll index and water use efficiency increased but by increasing amount of poultry manure from 3 to 6 g per kg of soil the above mentioned plant characteristics decreased. In general, alternative submergence with application of 20 g sewage sludge per kg of soil to achieve the optimum growth of rice and increase water use efficiency in greenhouse conditions is recommended.
کلیدواژهها [English]
مقدمه
برنج از گیاهان زراعی مهم قارۀ آسیا بوده و آب مورد نیاز آن از سایر غلات بیشتر است. دانه برنج و فرآوردههای حاصل از آن نزدیک به 40 درصد غذای مورد نیاز نیمی از مردم جهان را تشکیل میدهد و از لحاظ تولید جهانی میتواند با گندم برابری کند (کاظمی اربط 1374). برنج از نظر مورفولوژیکی یک گیاه غیرآبزی است که میتواند هم در شرایط غرقاب و هم در شرایط غیرغرقاب رشد نماید (چادری و مک لین 1963). با این حال، بررسیها نشان میدهند که عملکرد این گیاه در شرایط غرقاب عموماً نسبت به شرایط غیرغرقاب بهطور قابلملاحظه بیشتر است (چادری و مک لین 1963، چریان و همکاران 1968، پاتریک و فونتنوت 1976). سنگ و همکاران (1999) مشاهده کردند که در هر دو خاک رسی و شنی در شرایط غرقاب دایم، مقدار نیتروژن و فسفر جذب شده توسط گیاه و همچنین مقدار ماده خشک بخش هوایی گیاه برنج نسبت به دو تیمار غرقاب متناوب و غیرغرقاب بیشتر بود.
با توجه به اقلیم کشور و توزیع نامناسب بارندگی، کمبود آب عامل اصلی محدودکنندة تولید محصولات کشاورزی در ایران است. لذا، آبیاری شالیزار از مهمترین عملیاتی است که در زراعت برنج باید بهدقت انجام شود (سلحشور و همکاران 1388). غرقاب دایم و با عمق آب ایستابی 7-2 سانتیمتر در کرت در تمام طول دوره رشد در مقایسه با شرایط غیرغرقابی، شرایط مناسبی برای رشد گیاه برنج است؛ چون با این روش آبیاری نه تنها آب و عناصر غذایی کافی در اختیار گیاه قرار خواهد گرفت بلکه از نظر کنترل علفهای هرز نیز خیلی مؤثر است؛ اما این روش آبیاری وقتی امکانپذیر است که آب کافی، مناسب و مطمئن و ارزان فراهم گردد. یکی از راهکارهای موجود برای کاهش مصرف آب در کشت برنج تغییر روش مرسوم آبیاری غرقاب دایم به روش آبیاری تناوبی با دور مناسب است. غرقاب دایم در آبیاری برنج نهتنها یک ضرورت نیست، بلکه در مناطق خشک و نیمهخشک که دستیابی به حداکثر کارایی مصرف آب دارای اهمیت فراوان است، مقرون بهصرفه نمیباشد (پورعزیزی و مهدوی 1385). بومان و تونگ (2001) بیان داشتند که با کاهش ارتفاع آب غرقاب تا حد اشباع یا آبیاری متناوب میتوان آب مصرفی برنج غرقاب را کاهش داد. آنان مشاهده کردند که میزان آب مصرفی در شرایط اشباع نسبت به غرقاب دایم بهطور میانگین 23 درصد کمتر بود درحالیکه، عملکرد تنها شش درصد کاهش یافت.
کودهای شیمیایی از جمله منابعی هستند که بهسرعت میتوانند عناصر غذایی را در اختیار گیاه قرار دهند ولی مصرف زیاد و مداوم آنها خطرات زیست محیطی مثل آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی و غنیشدن آبها را به دنبال دارد (ماهاجان و گوپتا 2009). لذا، بهتر است بخشی از کودهای شیمیایی با کودهای آلی جایگزین شود. با توجه به کمبود مواد آلی در اغلب خاکهای ایران، مصرف انواع مواد آلی از قبیل کود دامی، کود مرغی و لجن فاضلاب شهری در خاک ضروری بهنظر میرسد ولی این کودها بهتنهایی نمیتوانند تمامی نیاز گیاه را به عناصر غذایی تأمین کنند (ماهاجان و گوپتا 2009). ساتیانارایانا و همکاران (2002) گزارش کردند که حداکثر عملکرد برنج با مصرف تلفیقی ton/ha 10 کود دامی و کودهای شیمیایی NPK با نسبتkg/ha 45: 60: 12 بهدست آمد. کویین و همکاران (2002) گزارش کردند که در شرایط مزرعه کاربرد 100 درصد کودهای شیمیایی NPK (kg/ha 40: 60: 120) سبب افزایش معنیدار عملکرد گیاه برنج نسبت به شاهد شد که مشابه با مقادیر بهدست آمده از کاربرد تلفیقی ton/ha10 کود دامی بههمراه 50 درصد کودهای شیمیایی NPK (kg/ha 60:30:20) بود. یادووانیش (2003) در شرایط مزرعه مشاهده کرد که میانگین عملکرد گیاه برنج در تیمارهایی که ton/ha10 کود سبز یا کود دامی به همراه 50 درصد کودهای شیمیایی NPK (kg/ha 60:13:21) دریافت کرده بودند با عملکرد بهدست آمده از تیمار 100 درصد کودهای شیمیایی NPK مشابه بود. بنابراین، وی گزارش کرد که با مصرف کود سبز یا کود دامی میتوان kg N/ha 60 و kg P/ha 13 در مصرف کودهای شیمیایی برای گیاه برنج صرفهجویی کرده و آنها را با کودهای آلی جایگزین نمود. با توجه به مطالب فوق هدف از انجام این آزمایش، بررسی اثر شرایط آب خاک و مقادیر مصرف لجن فاضلاب، کود مرغی و کودهای شیمیایی بر ویژگیهای رشد و کارایی مصرف آب گیاه برنج در یک خاک آهکی با بافت لوم رسی بود.
مواد و روشها
در این آزمایش خاکی با بافت لوم رسی از مزرعهای در اطرف روستای اسپیران تبریز انتخاب گردید و از عمق 25-0 سانتیمتری نمونهبرداری شد. کودهای آلی مورد استفاده شامل لجن فاضلاب و کود مرغی بهترتیب از تصفیهخانه فاضلاب شهر میانه و شرکت آذر طویوق میانه تهیه گردید. بعد از هواخشک کردن و عبور از الک دو میلیمتری، ویژگیهای مهم خاک شامل کربنات کلسیم معادل با روش ریچاردز (1969)، درصد رطوبت اشباع و بافت با روش دن و تاپ (2002)، pH، EC، درصد کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز، روی، مس، کادمیوم و سرب قابلجذب با روش پیج و همکاران (1982) اندازهگیری شدند و نتایج در جدول 1 ارائه شد. همانطور که نتایج نشان میدهد خاک مورد استفاده آهکی بوده و دارای کمبود N، P و Zn است. هازلتون و مورفی (2007) نشان دادند که خاکهای آهکی معمولاً با کمبود عناصر کممصرف مواجه هستند. انتخاب خاک آهکی به این دلیل بود که قسمت عمده خاکهای زیر کشت برنج را این نوع خاکها تشکیل میدهد (به استثنای بخشی از شمال کشور) و انتخاب خاک با بافت لوم رسی نیز بهدلیل رشد بیشتر برنج در این نوع خاکها بود. برای کودهای آلی (کود مرغی و لجن فاضلاب) نیز ویژگیهایی از قبیل کربن آلی، نیتروژن کل، فسفر، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز، روی، مس، کادمیوم و سرب قابلجذب با روش پیج و همکاران (1986)، pH، EC، فسفر، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن، منگنز، روی، مس، کادمیوم و سرب کل با روش پیترز (2003) تعیین گردیدند و نتایج در جدول 2 ارائه شد. سه کیلوگرم خاک داخل گلدانها ریخته شد. آزمایش بهصورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار، شامل فاکتور اول شرایط رطوبتی خاک در سه سطح (غرقاب دایم، غرقاب متناوب و اشباع متناوب)، فاکتور دوم منبع و مقدار کودهای آلی و شیمیایی در 10 سطح ( :T1شاهد، :T2100% کودهای شیمیایی (52/456 میلیگرم اوره، 37/66 میلیگرم Ca(H2PO4)2.H2Oو98/21 میلیگرم ZnSO4.7H2O بر کیلوگرم خاک)، :T3 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم، :T4 T3+50% کودهای شیمیایی، :T5 لجن فاضلاب 20 گرم بر کیلوگرم، :T6 T5+50% کودهای شیمیایی، :T7 کود مرغی 3 گرم بر کیلوگرم، :T8 T7+ 50% کودهای شیمیایی، :T9 کود مرغی 6 گرم بر کیلوگرم، :T10 T9+50% کودهای شیمیایی) در شرایط گلخانهای انجام شد. لجن فاضلاب و کود مرغی بر اساس مقادیر ذکر شده به تیمارهای مذکور افزوده شد. کودهای شیمیایی بر اساس نتایج آزمون خاک و توصیه کودی مؤسسه تحقیقات خاک و آب برای گیاه برنج (ملکوتی و همکاران 1379) بهصورت محلول و قبل از کشت به تیمارهای مورد نظر اضافه شدند. کود اوره در سه نوبت به خاک اضافه شد. یکسوم قبل از کشت گیاه، یکسوم یک ماه پس از کشت و یکسوم دوماه پس از کشت و با سرنگ 50 میلیلیتری و بهصورت محلول به داخل خاک (عمق حدود پنج سانتیمتر) تزریق شد تا اثربخشی آن افزایش یابد. خاک داخل گلدانها برای رسیدن به تعادل نسبی به مدت دو هفته به حالت غرقاب (با حدود یک سانتیمتر آب در سطح خاک) نگه داشته شد. برای آمادهسازی بذور برنج (Oryza sativa L.) رقم علی کاظمی، ابتدا بذرهای سالم برنج بهوسیله محلول کلرید سدیم پنج درصد از بذرهای ناسالم جدا شدند، سپس بذرها بهخوبی با آب معمولی و با آب مقطر شسته و لای پارچه متقالی تمیز و مرطوب قرار داده شدند و به مدت چهار تا پنج روز در دمای 27-25 درجه سلسیوس نگهداری شدند تا جوانه بزنند. تعداد 10 عدد بذر جوانهدار شده برنج انتخاب و در هر گلدان با خاک اشباع کاشته شد. بعد از اطمینان از استقرار گیاهچهها، گیاهان به چهار عدد در هر گلدان تنک شدند و شرایط رطوبتی خاک شامل غرقاب دایم، غرقاب متناوب و اشباع متناوب اعمال شد. در تیمارهای غرقاب دایم ارتفاع آب در سطح خاک به پنج سانتیمتر رسانده شد و تا پایان دوره رشد با افزودن روزانه آب در همین سطح نگهداشته شد (توفیقی و نجفی 1380). در غرقاب متناوب پس از اینکه ارتفاع آب در سطح خاک به صفر میرسید مجدداً ارتفاع آب به پنج سانتیمتر رسانده میشد (عربزاده و توکلی 1384). در حالت اشباع متناوب با توزین روزانه گلدانها و افزودن آب (دو تا سه بار در روز) سعی شد رطوبت خاک در حالت نزدیک اشباع نگه داشته شود. در این آزمایش از نسبت 1:1 آب شهری و آب مقطر برای آبیاری گلدانها استفاده شد. برای افزایش رطوبت نسبی هوای گلخانه چند لایه از پارچه چتایی در کف گلخانه پهن شد و هر روز خیس گردید. رطوبت گلخانه حدود 55-45 درصد و دمای آن بین 32-18 درجه سلسیوس در طول شبانه روز نوسان داشت. پس از سه ماه رشد، ویژگیهای گیاه از قبیل تعداد پنجه و برگ در بوته، ارتفاع و قطر ساقه، طول و حجم ریشه، وزن خشک ریشه و بخش هوایی و نسبت آنها، شاخص کلروفیل و سطح برگها اندازهگیری شدند. برای تعیین طول ریشه، توده ریشه بر روی یک کاغذ تمیز پهن شد و بیشترین طول آن با استفاده از متر تعیین گردید. برای اندازهگیری حجم ریشه از استوانههای یک لیتری استفاده شد. ابتدا تا حجم معینی داخل استوانهها آب ریخته شد سپس ریشه بهداخل استوانه وارد و تغییر حجم آب استوانه بهعنوان حجم ریشه در نظر گرفته شد (برای ریشههای کمحجم از استوانه مدرج کوچکتر استفاده شد). برای تعیین شاخص کلروفیل برگها از دستگاه کلروفیلسنج مدل CL-01 ساخت شرکت Hansatech انگلستان استفاده گردید. چهار برگ سالم از هر بوته (جمعاً 16 برگ در هر گلدان) انتخاب شد. پس از پاک کردن برگ، پهنترین بخش برگ میان انبرک دستگاه قرار گرفت سپس، شاخص کلروفیل آنها اندازهگیری شد و میانگین آنها برای هر گلدان محاسبه گردید. مقدار آب مصرفی نیز بهطور روزانه یادداشت شد و در پایان کارایی مصرف آب در تیمارهای مختلف محاسبه شد. برای محاسبه کارایی مصرف آب مقدار ماده خشک برنج در هر گلدان به مقدار آب مصرف شده آن (مجموع تبخیر و تعرق) تقسیم گردید (کرامر 1983). با توجه به اینکه گلدانها فاقد زهکش و روانآب بودند، آب مصرف شده در هر گلدان برابر مجموع آب تبخیر و تعرق شده بود. تجزیه آماری دادهها با استفاده از نرمافزار MSTATC و مقایسه میانگینها با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد انجام گردید.
جدول 1- برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده در آزمایش گلخانهای |
|||||||
گروه بافت |
شن (%) |
رس (%) |
آهک (%) |
کربن آلی (%) |
SP |
pH(1:1) |
EC(1:1) (dS/m) |
لوم رسی |
39 |
5/22 |
3/15 |
58/0 |
4/44 |
7 |
47/0 |
ادامه جدول 1-غلظت نیتروژن کل و عناصر قابلجذب خاک
N (%) |
P |
K |
Na |
Ca |
Mg |
Fe |
Mn |
Zn |
Cu |
Cd |
Pb |
mg/kg)) |
|||||||||||
04/0 |
7/8 |
4/556 |
7/325 |
7/7234 |
8/797 |
4 |
7 |
5/0 |
2/2 |
04/0 |
ناچیز |
جدول 2- برخی ویژگیهای شیمیایی کود مرغی و لجن فاضلاب مورد استفاده در آزمایش گلخانهای |
||||||
|
کربن آلی (%) |
نیتروژن کل (%) |
pH(1:5)(w/v) |
pH(1:2)(v/v) |
EC(1:5) (dS/m)(w/v) |
EC(1:2) (dS/m)(v/v) |
کود مرغی |
30 |
5/5 |
07/7 |
94/6 |
89/11 |
38/18 |
لجن فاضلاب |
8/21 |
4 |
63/6 |
26/6 |
25/3 |
58/5 |
ادامه جدول 2- غلظت کل عناصر در دو کود آلی مورد استفاده |
||||||||||||
|
P |
K |
Na |
Ca |
Mg |
|
Fe |
Mn |
Zn |
Cu |
Cd |
Pb |
(mg/g) |
(mg/kg) |
|||||||||||
کود مرغی |
4/10 |
3/20 |
8/4 |
7/11 |
9/3 |
6/211 |
4/703 |
4/418 |
4/29 |
9/10 |
7/7 |
|
لجن فاضلاب |
6/11 |
9/2 |
8/0 |
7/26 |
2/5 |
4/7124 |
808 |
2723 |
5/186 |
1/12 |
4/51 |
ادامه جدول 2- غلظت عناصر قابلجذب در دو کود آلی مورد استفاده |
||||||||||||
|
P |
K |
Na |
Ca |
Mg |
|
Fe |
Mn |
Zn |
Cu |
Cd |
Pb |
(mg/g) |
(mg/kg) |
|||||||||||
کود مرغی |
4/1 |
8/9 |
5/2 |
2/3 |
4/3 |
4/26 |
6/6 |
7/93 |
9/27 |
4/0 |
5/0 |
|
لجن فاضلاب |
5/0 |
4/0 |
3/0 |
9/8 |
2/1 |
3/42 |
2/52 |
9/531 |
5/121 |
9/0 |
7/5 |
نتایج و بحث
تعداد پنجه در بوته
اثر اصلی شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر تعداد پنجه در بوته در سطح احتمال یک درصد معنیدار ولی اثر متقابل آنها غیرمعنیدار بود (جدول 3). تعداد پنجه در بوته در شرایط غرقاب دایم و غرقاب متناوب بهطور معنیداری بیشتر از اشباع متناوب بود. در میان سطوح کودی، 100% کودهای شیمیایی و 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک بیشترین و تیمار شاهد کمترین تعداد پنجه را داشتند. مصرف 50% کودهای شیمیایی در سطح 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک و در هر دو سطح 3 و 6 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک باعث افزایش تعداد پنجه نسبت به تیمارهای کودی بدون50% کودهای شیمیایی شد (جدول 4).تقیزاده و همکاران (1387) مشاهده کردند که اثر مصرف کود نیتروژن و دورهای مختلف آبیاری بر تعداد کل پنجه در بوته معنیدار بود. عثمان و همکاران (2003) گزارش کردند که کاربرد کودهای شیمیایی NPK به همراه ton/ha20 کود مرغی و کودهای شیمیایی با همان نسبت به همراه کود دامی باعث افزایش تعداد پنجه در بوته برنج نسبت به سایر تیمارها شد. آنان دلیل افزایش تعداد پنجه در بوته با مصرف این سطح کودی را افزایش قابلیت جذب نیتروژن ذکر کردند که نقش مهمی در تقسیم سلولی دارد و علت دیگر را بهبود ویژگیهای فیزیکی خاک پس از افزودن ماده آلی گزارش نمودند. کاویتها و سوبرامانیان (2007) مشاهده کردند که تعداد پنجه در بوته برنج بهطور معنیداری تحت تأثیر کاربرد کمپوست غنی شده به همراه کودهای شیمیایی NPK قرار گرفت. آنان بیان کردند که افزایش عناصر غذایی قابلجذب گیاه سبب تولید بیشترین تعداد پنجه در بوته گردید. از نظر تعداد پنجه در بوته میان 6 و 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک با و بدون 50% کودهای شیمیایی تفاوت معنیداری وجود نداشت. با توجه به نتایج تجزیه کود مرغی و لجن فاضلاب (جدول 2) غلظت سدیم و پتاسیم قابلجذب در کود مرغی نسبت به لجن فاضلاب بالا بوده و باعث افزایش غلظت این عناصر در خاک شده و جذب آب و سایر عناصر غذایی را تحت تأثیر قرار میدهد. بههمین علت مصرف این کود مانند مصرف لجن فاضلاب نمیتواند بر ویژگیهای رویشی گیاه تأثیر بگذارد. افزایش بیشتر رشد گیاه با مصرف تلفیقی50% کودهای شیمیایی و آلی ممکن است بهدلیل فراهمی و رهاسازی سریعتر عناصر غذایی نسبت به کودهای آلی باشد؛ چون تجزیه کودهای آلی در شرایط غرقاب کند بوده و مدتی طول میکشد عناصر غذایی آزاد شده از تجزیه کود در اختیار گیاه قرار گیرد ولی کودهای شیمیایی بهسرعت این عناصر را در زمان رشد در اختیار گیاه قرار میدهند (ماهاجان و گوپتا 2009). همچنین مصرف 50% کودهای شیمیایی در سطوح پایین کودهای آلی میتواند کمبود عناصر غذایی را جبران کند و رشد گیاه از جمله تعداد پنجه در بوته را بهبود بخشد.
جدول 3- تجزیه واریانس اثر شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر تعداد پنجه و برگ در بوته، ارتفاع ساقه در محل طوقه، قطر ساقه و طول ریشه |
||||||
میانگین مربعات |
درجه آزادی |
منبع تغییر |
||||
طول ریشه |
قطر ساقه در محل طوقه |
ارتفاع ساقه |
تعداد برگ در بوته |
تعداد پنجه در بوته |
||
** 76/1119 |
* 03/0 |
** 88/1038 |
** 69/0 |
** 25/8 |
2 |
شرایط رطوبت خاک |
** 50/246 |
** 02/0 |
** 91/308 |
** 63/0 |
** 05/3 |
9 |
کود |
n.s58/52 |
n.s01/0 |
n.s 78/73 |
n.s 16/0 |
n.s 66/0 |
18 |
شرایط رطوبتی × کود |
97/44 |
01/0 |
91/41 |
09/0 |
40/0 |
58 |
خطای آزمایشی |
41/23 |
26/9 |
76/6 |
75/7 |
02/12 |
|
ضریب تغییرات (%) |
n.s، * و ** بهترتیب غیرمعنیدار، معنیدار در سطح احتمال 5 و 1 درصد |
تعداد برگ در بوته
اثر اصلی شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر تعداد برگ در بوته در سطح احتمال یک درصد معنیدار ولی اثر متقابل شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی غیرمعنیدار بود (جدول 3). تعداد برگ در بوته در دو تیمار غرقاب دایم و متناوب بهطور معنیداری بیشتر از تیمار اشباع متناوب بود. تعداد برگ در بوته با مصرف لجن فاضلاب و افزایش سطح آن بهطور معنیداری نسبت به شاهد افزایش یافت. با مصرف 3 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک تعداد برگ افزایش یافت ولی با افزایش سطح آن به 6 گرم بر کیلوگرم خاک دوباره کاهش یافت و با تیمار شاهد تفاوت معنیدار نداشت. بنابراین، بیشترین تعداد برگ در بوته در تیمار
کودی 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک و کمترین آن در تیمارهای شاهد و 6 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک مشاهده گردید (جدول 4). کاهش تعداد برگهای گیاه با افزایش سطح کود مرغی ممکن است بهدلیل افزایش شوری محلول خاک بر اثر مصرف این کود و بهدنبال آن کاهش جذب آب و عناصر غذایی و کاهش رشد گیاه باشد. مطابق جدول 2، EC کود مرغی حدود سه برابر لجن فاضلاب بود.
ارتفاع ساقه
اثر شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر ارتفاع ساقه در سطح احتمال یک درصد معنیدار ولی اثر متقابل آنها غیرمعنیدار بود (جدول 3). از نظر ارتفاع ساقه میان سه سطح رطوبتی تفاوت معنیداری وجود داشت و غرقاب دایم بیشترین و اشباع متناوب کمترین ارتفاع ساقه را داشت. پارک و همکاران (1978) گزارش کردند که در هر سه تیمار رطوبتی (غرقاب، 8/1pF و 5/2pF) که کود شیمیایی بیشتری دریافت کرده بودند، ارتفاع گیاه برنج بیشتر از تیمارهایی بود که کود شیمیایی کمتری دریافت کرده بودند. همچنین ارتفاع گیاه در تیمار غرقاب با کود شیمیایی بالا، بیشتر از دو تیمار رطوبتی دیگر بود. جورایمی و همکاران (2009) نتایج مشابهی گزارش کردند. ارتفاع گیاه برنج مستقیماً تحت تأثیر عمق آب در کرت قرار دارد بهطوری که ارتفاع گیاه با افزایش عمق آب در کرت افزایش مییابد. همچنین تحقیقات نشان داده که حداکثر محصول زمانی بهدست خواهد آمد که خاک شالیزار در شرایط غرقاب یا اشباع باشد ولی در بعضی از مراحل رشد، کم کردن تدریجی رطوبت خاک باعث افزایش عملکرد میشود، بهشرطی که خاک از مرحله تشکیل خوشه اولیه تا مرحله رسیدن در حد اشباع یا غرقاب باشد (پورعزیزی و مهدوی 1385).
جدول 4- مقایسه میانگینهای تعداد پنجه و برگ در بوته، ارتفاع ساقه، قطر ساقه و طول ریشه برنج تحت اثر اصلی شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی |
||||||
فاکتور |
سطوح |
تعداد پنجه در بوته |
تعداد برگ در بوته |
ارتفاع ساقه (cm) |
قطر ساقه در محل طوقه (cm) |
طول ریشه (cm/pot) |
شرایط رطوبت خاک |
غرقاب دایم |
a 67/5 |
a 09/15 |
a 06/101 |
a 90/0 |
a 33/34 |
غرقاب متناوب |
a 40/5 |
a 33/15 |
b 82/96 |
b 85/0 |
b 43/29 |
|
اشباع متناوب |
b 66/4 |
b 17/13 |
c 43/89 |
a 91/0 |
c 18/22 |
|
کودهای آلی و شیمیایی |
شاهد |
f 28/4 |
d 33/11 |
e 61/83 |
e 82/0 |
bc 50/31 |
100% کودهای شیمیایی |
a 94/5 |
a 50/17 |
abc 31/97 |
a 97/0 |
bcd 61/30 |
|
لجن فاضلاب (g/kg 6) |
bcd 29/5 |
bc 94/13 |
cd 97/92 |
a-d 90/0 |
a 11/39 |
|
لجن فاضلاب (g/kg 6)+50% کودهای شیمیایی |
abc 47/5 |
ab 76/15 |
abc 56/97 |
b-e 88/0 |
b-e 22/28 |
|
لجن فاضلاب (g/kg 20) |
a 00/6 |
a 81/16 |
abc 03/99 |
ab 95/0 |
ab 88/33 |
|
لجن فاضلاب(g/kg 20)+50% کودهای شیمیایی |
ab 81/5 |
ab 44/15 |
a 19/103 |
b-e 88/0 |
de 42/24 |
|
کود مرغی (g/kg 3) |
cde 08/5 |
bc 25/14 |
ab 42/100 |
de 83/0 |
cde 94/25 |
|
کود مرغی (g/kg 3)+50% کودهای شیمیایی |
bcd 22/5 |
ab 39/15 |
abc 97/98 |
abc 91/0 |
cde 22/27 |
|
کود مرغی (g/kg 6) |
ef 61/4 |
d 89/11 |
de 69/88 |
cde 83/0 |
e 61/23 |
|
کود مرغی (g/kg 6)+50% کودهای شیمیایی |
def 74/4 |
cd 97/12 |
bc 91/95 |
b-e 88/0 |
e 94/21 |
|
در هر ستون، میانگینهای دارای حداقل یک حرف لاتین مشترک، در سطح احتمال پنج درصد با آزمون LSD تفاوت معنیداری ندارند. |
افزودن کودهای آلی و شیمیایی باعث افزایش ارتفاع ساقه گردید (جدول 4). با مصرف لجن فاضلاب و افزایش مقدار آن به 20 گرم بر کیلوگرم خاک، ارتفاع ساقه افزایش یافت و با مصرف 3 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک نیز ارتفاع گیاه به حداکثر رسید ولی با افزایش مقدار آن به 6 گرم ارتفاع ساقه کاهش یافت. مصرف 50% کودهای شیمیایی باعث افزایش بیشتر ارتفاع ساقه شد بهطوریکه بیشترین ارتفاع ساقه در 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک + 50% کودهای شیمیایی مشاهده گردید (جدول 4). عثمان و همکاران (2003) در بررسی اثر مصرف تلفیقی کودهای آلی و شیمیایی بر رشد و عملکرد برنج نتایج مشابهی مشاهده کردند. افزایش ارتفاع گیاه با مصرف تلفیقی کودهای آلی و شیمیایی میتواند بهدلیل افزایش عناصر غذایی پرمصرف و کممصرف قابلجذب گیاه باشد (جدولهای 1 و 2).
قطر ساقه در محل طوقه
اثر اصلی شرایط رطوبتی بر قطر ساقه در سطح احتمال پنج درصد و اثر کودهای آلی و شیمیایی بر آن در سطح احتمال یک درصد معنیدار بودند ولی اثر متقابل آنها غیرمعنیدار بود (جدول 3). میان تیمارهای غرقاب دایم و اشباع متناوب از نظر قطر ساقه تفاوت معنیداری وجود نداشت ولی بهطور معنیداری بیشتر از تیمار غرقاب متناوب بودند. علت افزایش قطر ساقه در محل طوقه در شرایط غرقاب را میتوان به تشکیل ایرانشیم (پارانشیم هوایی) نسبت داد. در شرایط غرقاب دایم با تجمع گاز اتیلن در خاک تشکیل پارانشیم هوایی در ساقه تحریک شده و همین امر باعث افزایش قطر ساقه در محل طوقه میشود (مارشنر 2003). بررسی اثر کودهای آلی و شیمیایی بر قطر ساقه نشان داد که بیشترین قطر ساقه در تیمار 100% کودهای شیمیایی و کمترین آن مربوط به تیمار شاهد بدون کود بود. با مصرف لجن فاضلاب و افزایش سطح آن به 20 گرم بر کیلوگرم خاک قطر ساقه افزایش یافت ولی افزودن 50% کودهای شیمیایی باعث کاهش قطر ساقه نسبت به مصرف تنهای لجن فاضلاب گردید؛ این روند در مورد کود مرغی برعکس بود و با افزایش سطوح کود مرغی از 3 به 6 گرم بر کیلوگرم قطر ساقه کاهش یافت و مصرف 50% کودهای شیمیایی باعث افزایش قطر ساقه نسبت به مصرف تنهای کود مرغی شد (جدول 4). یانگ و همکاران (2004) گزارش کردند که مصرف کودهای شیمیایی و ماده آلی بهویژه کاه برنج باعث افزایش معنیدار قطر، ضخامت دیواره و وزن ساقه و در نتیجه کاهش ارتفاع ساقه برنج شد که تمام این عوامل باعث افزایش مقاومت ساقه به ورس میشود. همچنین، تأثیر مثبت مصرف کودهای آلی و شیمیایی بر مقاومت به ورس گیاه برنج در شرایط خشک و مرطوب کردن متناوب و آبیاری (غیرغرقاب) بیشتر از شرایط غرقاب دایم بود. آنان دلیل افزایش قطر و ضخامت ساقه و در نتیجه مقاومت به ورس را افزایش غلظت K2O و SiO2در ساقه برنج ذکر کردند (یانگ و همکاران 2004).
طول ریشه
اثر شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر طول ریشه در سطح احتمال پنج درصد معنیدار ولی اثر متقابل آنها غیرمعنیدار بودند (جدول 3). طول ریشه در تیمار غرقاب دایم بهطور معنیداری بیشتر از دو تیمار رطوبتی دیگر بود. مصرف 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک باعث حداکثر رشد ریشه شد ولی با افزایش مقدار لجن فاضلاب و همچنین مصرف 50% کودهای شیمیایی طول ریشه کاهش یافت. نتیجه مشابهی با مصرف کود مرغی نیز مشاهده شد با این تفاوت که رشد طولی ریشه در تیمارهای دارای لجن فاضلاب بیشتر از تیمارهای دارای کود مرغی بود. بنابراین، بیشترین طول ریشه در تیمار 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک و کمترین آن در تیمارهای 6 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک با و بدون 50% کودهای شیمیایی مشاهده شد (جدول 4). ابراهیم و همکاران (2010) گزارش کردند که مصرف کود دامی و کمپوست باعث افزایش طول ریشه در برنج و گندم شد. آنان این افزایش را به بهبود ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک و افزایش قابلیت جذب عناصر غذایی بر اثر مصرف کودهای آلی نسبت دادند.
جدول 5- تجزیه واریانس اثر شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر حجم ریشه، وزن خشک بخش هوایی، وزن خشک ریشه و نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی برنج
میانگین مربعات |
درجه آزادی |
منبع تغییر |
|||
نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی |
وزن خشک ریشه |
وزن خشک بخش هوایی |
حجم ریشه |
||
** 07/0 |
** 26/1 |
** 41/3 |
** 82/1 |
2 |
شرایط رطوبت خاک |
**03/0 |
** 35/0 |
** 90/1 |
** 32/0 |
9 |
کود |
n.s 01/0 |
n.s12/0 |
n.s 33/0 |
* 12/0 |
18 |
شرایط رطوبتی × کود |
01/0 |
08/0 |
26/0 |
06/0 |
58 |
خطای آزمایشی |
78/18 |
99/26 |
08/17 |
36/20 |
|
ضریب تغییرات (%) |
n.s ، * و ** بهترتیب غیرمعنیدار و معنیدار در سطح احتمال 5 و 1 درصد |
رشد ریشه به روشهای گوناگون تحت تأثیر مواد آلی محلول خاک قرار میگیرد. اگر غلظت اسیدهای آلی با جرم مولکولی بالا در محلول خاک کم باشد، ممکن است تشکیل ریشه و رشد طولی ریشه در حضور آنها افزایش یابد ولی در غلظتهای بیشتر، مواد آلی با جرم مولکولی اندک در جلوگیری از رشد ریشهها نقش دارند. همچنین در شرایط غرقاب، اسید استیک و اسیدهای چرب فرار، ممکن است در غلظتهای سمی در رایزوسفر انباشته شوند و از رشد ریشه و ساقه حتی در گونههای سازش یافته با غرقاب جلوگیری کنند. توزیع ریشهها در خاک با مصرف کودهای شیمیایی میتواند تغییر کند. ریشهزایی در ناحیهای که غلظت مواد غذایی بهویژه نیتروژن بالاست، به چند برابر افزایش مییابد. همچنین افزایش رطوبت خاک آسیب ناشی از مقاومت مکانیکی خاک بر رشد طولی ریشه را کاهش داده و فراهمی عناصر غذایی را از راه انتشار و حرکت تودهای افزایش میدهد (مارشنر 2003).
حجم ریشه
اثر شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر حجم ریشه در سطح احتمال یک درصد و اثر متقابل آنها در سطح احتمال پنج درصد معنیدار بودند (جدول 5). حجم ریشه در شرایط رطوبتی غرقاب دایم بهطور معنیداری بیشتر از دو سطح رطوبتی دیگر بود (جدول 6). زانگ و همکاران (2009) نیز نتایج مشابهی گزارش کردند. مصرف کودهای شیمیایی و آلی، بهویژه سطوح اولیه لجن فاضلاب باعث افزایش حجم ریشه شد ولی با افزایش مقدار لجن فاضلاب بهخصوص با مصرف 50% کودهای شیمیایی حجم ریشه کاهش یافت که در تیمار کود مرغی نیز همین نتیجه مشاهده شد. بیشترین حجم ریشه در تیمارهای 100% کودهای شیمیایی، 6 و 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک و 3 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک + 50% کودهای شیمیایی و کمترین مقدار در تیمارهای 6 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک با و بدون50% کودهای شیمیایی مشاهده شد (جدول 6). بیشترین حجم ریشه مربوط به تیمار غرقاب دایم و مصرف 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک بود. افزودن 50% کودهای شیمیایی در هر دو سطح لجن فاضلاب باعث کاهش حجم ریشه نسبت به تیمارهای بدون کودهای شیمیایی شد. همچنین در اکثر تیمارهایی که کود مرغی نسبتاً پوسیده اضافه شده بود حجم ریشه کاهش یافت ولی با مصرف لجن فاضلاب و افزایش سطح آن حجم ریشه در تیمار رطوبتی غرقاب متناوب و اشباع متناوب بهطور معنیداری نسبت به تیمار شاهد و کودهای شیمیایی در همین شرایط رطوبتی افزایش یافت (شکل1) که علت آن ممکن است بهبود تغذیه گیاه در این شرایط رطوبتی باشد. به نظر میرسد کاهش حجم ریشه با مصرف کود مرغی بهدلیل افزایش غلظت نمکهای محلول و EC آن (جدول 2) میباشد. افزایش حجم ریشه با مصرف لجن فاضلاب ممکن است بهدلیل افزایش فراهمی عناصر غذایی مورد نیاز گیاه (جدولهای 1 و 2) و بهبود ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک باشد (لی و همکاران 2009).
جدول 6- مقایسه میانگینهای حجم ریشه، وزن خشک بخش هوایی، وزن خشک ریشه و نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی برنج تحت اثر اصلی شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی |
|||||
فاکتور |
سطوح |
حجم ریشه (cm3/pot) |
وزن خشک بخش هوایی (g/pot) |
وزن خشک ریشه (g/pot) |
نسبت وزن خشک ریشه به بخشهوایی |
شرایط رطوبت خاک |
غرقاب دایم |
a 17/33 |
a 11/11 |
a 31/2 |
a 20/0 |
غرقاب متناوب |
b 33/22 |
a 95/9 |
a 80/1 |
a 17/0 |
|
اشباع متناوب |
c 27/9 |
b 12/7 |
b 84/0 |
b 11/0 |
|
کودهای آلی و شیمیایی |
شاهد |
bc 72/17 |
f 77/4 |
cd 01/1 |
b 20/0 |
100% کودهای شیمیایی |
a 28/27 |
ab 92/12 |
ab 38/2 |
bcd 17/0 |
|
لجن فاضلاب (g/kg 6) |
a 22/35 |
cd 80/8 |
ab 48/2 |
a 26/0 |
|
لجن فاضلاب (g/kg 6)+50% کودهای شیمیایی |
ab 11/21 |
bcd 82/9 |
abc 72/1 |
bcd 15/0 |
|
لجن فاضلاب (g/kg 20) |
a 44/31 |
a 15/13 |
a 64/2 |
bc 18/0 |
|
لجن فاضلاب (g/kg 20)+50% کودهای شیمیایی |
ab 00/18 |
abc 23/11 |
abc 49/1 |
cde 14/0 |
|
کود مرغی (g/kg 3) |
bc 00/15 |
cd 01/9 |
bcd 20/1 |
de 13/0 |
|
کود مرغی (g/kg 3)+50% کودهای شیمیایی |
a 50/31 |
a-d 42/10 |
abc 95/1 |
bcd 15/0 |
|
کود مرغی (g/kg 6) |
c 61/9 |
ef 29/6 |
d 78/0 |
de 11/0 |
|
کود مرغی (g/kg 6) + 50% کودهای شیمیایی |
c 00/9 |
de 56/7 |
d 83/0 |
e 10/0 |
|
در هر ستون، میانگینهای دارای حداقل یک حرف لاتین مشترک، در سطح احتمال پنج درصد با آزمون LSD تفاوت معنیداری ندارند. |
شکل 1- اثر متقابل شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر حجم ریشه برنج
وزن خشک بخش هوایی
اثر اصلی شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر وزن خشک بخش هوایی در سطح احتمال یک درصد معنیدار ولی اثر متقابل آنها غیرمعنیدار بودند (جدول 5). وزن خشک بخش هوایی در دو تیمار غرقاب دایم و متناوب با تیمار اشباع متناوب تفاوت معنیداری داشتند (جدول 6). شیخ (1973) گزارش نمود که ویژگیهای رشد گیاه برنج از قبیل ماده خشک در تیمار غرقاب بیشتر از تیمارهای دیگر بود. وی بیان داشت که غلظت N، K، Ca، Na و Fe در بخش هوایی گیاه برنج در تیمار غرقاب بیشتر از تیمارهای دیگر بود. علم و انصاری (2001) نشان دادند که در شرایط غرقاب نسبت به شرایط غیرغرقاب تعداد پنجهها، ارتفاع گیاه، عملکرد ماده خشک و غلظت آهن، منگنز و فسفر در گیاه برنج افزایش یافت. میرلوحی و همکاران (1383) نیز نشان دادند که که در شرایط غرقاب بعضی عناصر غذایی به شکل محلول و قابلجذب گیاه تبدیل میشود؛ در نتیجه، باعث رشد بهتر گیاه و افزایش وزن خشک آن میگردد. با مصرف کودهای شیمیایی و آلی بهویژه سطوح بالای لجن فاضلاب و سطح پایین کود مرغی وزن خشکبخش هوایی افزایش یافت ولی با افزایش سطح کود مرغی وزنخشک بخش هوایی کاهش یافت که با مصرف تلفیقی کود مرغی و 50% کودهای شیمیایی این کاهش تا حدی جبران گردید. بیشترین وزن خشک بخش هوایی در تیمار 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک مشاهده شد (جدول 6). شو (2005) بیان کرد که مصرف کمپوست بقایای گیاهی به میزان g/kg 135 باعث افزایش ارتفاع گیاه، تعداد پنجه، عملکرد کاه و کل گیاه برنج در هر دو مرحله خوشهدهی و رسیدگی نسبت به دو تیمار کودهای شیمیایی (mg/kg 233:83:117 NPK) و کمپوست کود گاوی (g/kg127) شد. لی و همکاران (2009) و مانیوانان و سریراماچاندراسخاران (2009) نیز نتایج مشابهی گزارش کردند. مصرف کود آلی باعث بهبود ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک، افزایش فراهمی عناصر غذایی پرمصرف و کممصرف در خاک و در نتیجه افزایش وزن خشک گیاه میشود (لی و همکاران 2009). رسولی و مفتون (1387) گزارش کردند که مصرف کمپوست و کود دامی سبب افزایش وزن خشک گیاه برنج گردید. همچنین بیشترین وزن خشک برنج با مصرف چهار درصد کمپوست و mgN/kg150 بهدست آمد. رشد برنج با مصرف کود دامی تا سطح دو درصد افزایش و با مصرف بیشتر کود دامی، احتمالاً بهدلیل افزایش املاح محلول خاک کاهش یافت. میرزایی و همکاران (1388) بیان کردند که با مصرف کودهای آلی میزان ماده خشک بخش هوایی و ریشه گوجه فرنگی نسبت به حالت بدون مصرف کود افزایش یافت. بیشترین وزن خشک بخش هوایی در تیمارهای ورمیکمپوست و کود شیمیایی و کمترین مقدار آن در تیمار شاهد مشاهده شد. با مصرف کودهای آلی، میزان مواد آلی خاک افزایش یافته و موجب بهبود فعالیتهای میکروبی و فراهمی عناصر غذایی کممصرف و پرمصرف مورد نیاز گیاه میشود که میتوان ضمن دستیابی به عملکرد مطلوب تداوم آن را در خاک حفظ کرد (میرزایی و همکاران 1388).
وزن خشک ریشه
اثر شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر وزن خشک ریشه در سطح احتمال یک درصد معنیدار ولی اثر متقابل آنها غیرمعنیدار بودند (جدول 5). وزنخشک ریشه در تیمار غرقاب دایم و غرقاب متناوب بهطور معنیداری بیشتر از تیمار اشباع متناوب بود. مصرف کودهای شیمیایی و لجن فاضلاب باعث افزایش وزن خشک ریشه شد ولی با افزایش سطوح لجن فاضلاب وزنخشک ریشه کاهش یافت. مصرف 50% کودهای شیمیایی نیز باعث کاهش وزنخشک ریشه نسبت به مصرف تنهای لجن فاضلاب شد ولی این تفاوت معنیدار نبود. با مصرف کود مرغی بهویژه سطح بالای آن (6 گرم بر کیلوگرم خاک) وزنخشک ریشه نسبت به تیمار شاهد (بدون کود) کاهش یافت ولی مصرف 50% کودهای شیمیایی با کمترین سطح کود مرغی باعث افزایش معنیدار وزنخشک ریشه شد. بیشترین وزنخشک ریشه در تیمارهای 100% کودهای شیمیایی، 6 و 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک و کمترین آن در تیمارهای 6 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک با و بدون 50% کودهای شیمیایی مشاهده گردید (جدول 6). قانیم (2008) بیان کرد که ارتفاع گیاه، وزن خشک کاه و ریشه برنج با مصرف هر دو تیمار کودهای شیمیایی (kg/ha 80:80:80 NPK) و بقایای آلی پوسیده (با kg N/ha80) افزایش یافت. نجفی و مردمی (1390) و پال و همکاران (2008) نیز نتایج مشابهی گزارش کردند. عملکرد وزن خشک ریشه رابطه مستقیمی با بهبود وضعیت عناصر غذایی خاک و بهبود ساختمان خاک دارد. همچنین افزایش عملکرد ماده خشک ممکن است بهدلیل افزایش نیتروژن و کربن آلی خاک باشد که بهدنبال آن رشد ریشه گیاه و در نتیجه تولید افزایش مییابد (میرزایی و همکاران 1388).
نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی
اثر اصلی شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی در سطح احتمال یک درصد معنیدار ولی اثر متقابل آنها غیرمعنیدار بودند (جدول 5). از نظر نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی، غرقاب دایم و غرقاب متناوب با اشباع متناوب تفاوت معنیداری داشتند. مصرف 100% کودهای شیمیایی، سطوح بالای لجن فاضلاب و هر دو سطح کود مرغی باعث کاهش نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی نسبت به شاهد گردید. علت کاهش این نسبت با مصرف سطوح بالای لجن فاضلاب میتواند رشد بیشتر بخش هوایی نسبت به ریشه بهدلیل فراهمی عناصر غذایی مورد نیاز گیاه از جمله نیتروژن (جدول 2) باشد. مارشنر (2003) بیان داشت که مصرف کود نیتروژن نسبت ماده خشک بخش هوایی به ریشه را افزایش میدهد. کاهش نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی با مصرف کود مرغی نیز ممکن است به کاهش بیشتر رشد ریشه بهویژه در سطوح بالای کود مرغی بهدلیل افزایش نمکهای محلول و EC آن (جدول 2) مربوط باشد. تلفیق کودهای آلی با 50% کودهای شیمیایی در هر دو سطح لجن فاضلاب و در سطح 6 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک، نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی را نسبت به مصرف تنهای آنها افزایش داد. بیشترین نسبت وزن خشک ریشه به بخش هوایی در سطح 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک و کمترین آن در سطح 6 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک + 50% کودهای شیمیایی مشاهده گردید (جدول 6). آسقی و همکاران (2007) گزارش کردند که نسبت وزن خشک بخش هوایی به ریشه در تیمار لجن فاضلاب بهطور معنیداری بیشتر از دو تیمار شاهد و کود شیمیایی بود.
شاخص کلروفیل برگها
اثر اصلی شرایط رطوبتی و اثر متقابل شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر شاخص کلروفیل برگها غیرمعنیدار ولی اثر اصلی کودهای آلی و شیمیایی در سطح احتمال پنج درصد معنیدار بود (جدول 7). شاخص کلروفیل برگها در تیمار اشباع متناوب بیشتر از تیمارهای غرقاب دایم و غرقاب متناوب بود ولی از نظر آماری تفاوت معنیداری با یکدیگر نداشتند. مصرف کودهای شیمیایی و آلی باعث افزایش شاخص کلروفیل برگها شد. با افزایش سطح لجن فاضلاب نیز شاخص کلروفیل برگها افزایش یافت. همچنین، مصرف 50% کودهای شیمیایی در هر دو سطح لجن فاضلاب باعث افزایش بیشتر شاخص کلروفیل برگها نسبت به مصرف تنهای لجن فاضلاب شد. مصرف کود مرغی نیز باعث افزایش شاخص کلروفیل برگها گردید ولی با افزایش سطح آن شاخص کلروفیل برگها تغییر معنیداری نکرد. بیشترین شاخص کلروفیل برگها در تیمار20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک + 50% کودهای شیمیایی و کمترین آن در تیمار شاهد مشاهده گردید (جدول 8). قربانلی و همکاران (1385)، نجفی و مردمی (1390) و آسقی و همکاران (2007) نتایج مشابهی گزارش کردند. نیتروژن یکی از عناصر پرمصرف مهم در ساخت کلروفیل برگها میباشد. چون در شرایط غرقاب دایم هدرروی نیتروژن بهعلت نیتراتزدایی زیاد است درنتیجه در ساخت کلروفیل برگ نیز اختلال ایجاد میشود که میتوان با کاهش سطح آب غرقاب تا حد اشباع یا آبیاری متناوب نیتراتزدایی را کاهش و معدنی شدن نیتروژن را افزایش داد (ونترینک 2002). در طی مراحل اولیه رشد که نیاز محصول به نیتروژن کم است، بهعلت معدنی شدن ماده آلی خاک و بقایای محصول، آمونیوم محلول و قابلتبادل در لایه خاک احیا شده تجمع مییابد. بهدنبال انتشار آمونیوم به لایه هوازی خاک سطحی، نیتروژن آمونیومی به نیترات تبدیل شده و بر اثر انتشار به لایه احیا شده خاک برمیگردد و بر اثر فرآیند نیتراتزدایی تلف میشود (مارشنر 2003). کمبود نیتروژن در خاکهایی با مقدار ماده آلی کم و پتانسیل بالای هدرروی نیتروژن بهصورت گاز آمونیاک مشاهده میشود (دبرمن و فیرهورست 2000). بهنظر میرسد عوامل ذکر شده در بالا میتوانند از طریق اثر بر غلظت نیتروژن گیاه، شاخص کلروفیل برگها را نیز تحت تأثیر قرار دهند.
شاخص سطح برگها
اثر شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر شاخص سطح برگها در سطح احتمال یک درصد و اثر متقابل آنها در سطح احتمال پنج درصد معنیدار بودند (جدول 7). تیمارهای غرقاب دایم و متناوب از نظر شاخص سطح برگ با تیمار اشباع متناوب تفاوت معنیداری داشتند. با مصرف کودهای آلی و شیمیایی شاخص سطح برگ افزایش یافت. با افزایش سطح لجن فاضلاب شاخص سطح برگ افزایش یافت و مصرف50% کودهای شیمیایی با سطح 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک باعث افزایش شاخص سطح برگ نسبت به مصرف تنهای این سطح لجن فاضلاب شد اما با افزایش سطح کود مرغی از 3 به 6 گرم بر کیلوگرم خاک شاخص سطح برگ کاهش یافت. با مصرف 50% کودهای شیمیایی به همراه کود مرغی شاخص سطح برگ نسبت به مصرف فقط کود مرغی افزایش یافت. بیشترین شاخص سطح برگ در تیمارهای 100% کودهای شیمیایی، 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک+50% کودهای شیمیایی، 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک با و بدون 50% کودهای شیمیایی و 3 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک با و بدون 50% کودهای شیمیایی مشاهده گردید (جدول 8). قربانلی و همکاران (1385) گزارش کردند افزایش مقدار نیتروژن سبب افزایش پارامترهای رشد از قبیل سطح برگ و وزن خشک کل گیاه برنج شد. پارامترهای رشد از قبیل وزن خشک در تیمارهای غرقاب دایم نسبت به تیمار اشباع متناوب بهطور معنیداری افزایش یافتند. فراهمی عناصر غذایی مورد نیاز گیاه با مصرف کودهای آلی و شیمیایی میتواند باعث طویل شدن سلولها یا تقسیم سلولی شود که باعث افزایش اندازه برگها و در نتیجه افزایش سطح برگ میگردد (حسنالزمان و همکاران 2010). مصرف کودهای آلی و شیمیایی باعث افزایش سطح برگ در هر سه سطح رطوبتی بهویژه اشباع متناوب نسبت به تیمار شاهد شد. بیشترین شاخص سطح برگ در تیمار غرقاب دایم با 100% کودهای شیمیایی مشاهده گردید (شکل 2). افزایش سطح برگ با مصرف هر دو سطح لجن فاضلاب و کمترین سطح کود مرغی میتواند بهعلت غنی بودن این کودها از عناصر غذایی از قبیل نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز، روی و مس باشد که در طول دوره رشد گیاه آزاد شده و در اختیار گیاه قرار میگیرد (جدول 2).
شکل2- اثر متقابل شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر شاخص سطح برگهای برنج
مقدار آب مصرفی
اثر اصلی شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر مقدار آب مصرفی در سطح احتمال یک درصد معنیدار و اثر متقابل آنها غیرمعنیدار بود (جدول 7). مقدار آب مصرفی در تیمار غرقاب دایم بهطور معنیداری بیشتر از دو تیمار غرقاب متناوب و اشباع متناوب بود. مصرف کودهای شیمیایی و آلی بهویژه لجن فاضلاب باعث افزایش مقدار آب مصرفی شد که با افزایش سطح لجن فاضلاب مقدار آب مصرفی به حداکثر رسید ولی مصرف تلفیقی 50% کودهای شیمیایی باعث کاهش مقدار آب مصرفی در مقایسه با مصرف فقط لجن فاضلاب شد که علت آن کاهش رشد گیاه با مصرف 50% کودهای شیمیایی و بهدنبال آن جذب کمتر آب میباشد. همچنین با افزایش مقدار کود مرغی مقدار آب مصرفی کاهش یافت. در سطح 3 گرم کود مرغی بر کیلوگرم خاک افزودن 50% کودهای شیمیایی باعث افزایش مقدار آب مصرفی شد. بیشترین مقدار آب مصرفی مربوط به سطح کودی 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک و کمترین آن در تیمار شاهد بود (جدول 8). تنووا (2003) مشاهده کرد که آبیاری متناوب با کاهش کم عملکرد باعث کاهش 60-50 درصدی مقدار آب مصرفی نسبت به غرقاب دایم شد. تابال و همکاران (2002) نیز گزارش کردند که تیمار اشباع متناوب با کاهش پنج درصدی محصول میزان آب مصرفی را 35% کاهش داد. عربزاده و توکلی (1384) و بومان و تونگ (2001) نتایج مشابهی گزارش کردند. افزودن لجن فاضلاب باعث تأمین عناصر غذایی مورد نیاز گیاه در خاک گردید (جدول 2) که همین امر می تواند باعث افزایش رشد گیاه و افزایش جذب آب توسط گیاه گردید.
کارایی مصرف آب
اثر شرایط رطوبتی و اثر متقابل شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر کارایی مصرف آب برنج غیرمعنیدار ولی اثر اصلی کودهای آلی و شیمیایی در سطح احتمال یک درصد معنیدار بودند (جدول 7). با مصرف کودهای شیمیایی و آلی بهویژه لجن فاضلاب کارایی مصرف آب افزایش یافت. با افزایش سطح لجن فاضلاب از 20 به 40 گرم بر کیلوگرم خاک کارایی مصرف آب بیشتر افزایش یافت. مصرف 50% کودهای شیمیایی به همراه 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک باعث افزایش معنیدار کارایی مصرف آب نسبت به مصرف تنهای این سطح کودی شد ولی با افزایش سطوح کود مرغی کارایی مصرف آب کاهش یافت و با مصرف 50% کودهای شیمیایی این کاهش تا حدودی جبران شد. بیشترین کارایی مصرف آب در تیمار 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک و کمترین آن در تیمار شاهد مشاهده گردید (جدول 8). رابطه خطی معنیداری با **782/0=rمیان وزن خشک بخش هوایی و کارایی مصرف آب وجود داشت و با افزایش وزن خشک بخش هوایی کارایی مصرف آب افزایش یافت. علیرغم اینکه از نظر کارایی مصرف آب میان سه سطح رطوبتی تفاوت معنیداری وجود نداشت ولی اشباع متناوب مقدار آب مصرفی را 56-34 درصد و وزن خشک بخش هوایی را 56-40 درصد نسبت به غرقاب دایم و غرقاب متناوب کاهش داد و میان غرقاب دایم و غرقاب متناوب از نظر ماده خشک بخش هوایی و ریشه تفاوت معنیداری وجود نداشت، بنابراین، برای دستیابی به ماده خشک بیشتر با مصرف آب کمتر، شرایط غرقاب متناوب میتواند توصیه شود. پیرمرادیان و همکاران (1382) گزارش کردند که غرقاب متناوب با توجه به عملکرد یکسان و افزایش کارایی مصرف آب نسبت به غرقاب دایم قابل توصیه بود. زاو و همکاران (2011) گزارش کردند که روش غرقاب متناوب باعث کاهش 6/25 درصدی آب مصرفی و افزایش 5/11 درصدی عملکرد دانه برنج نسبت به تیمار غرقاب دایم شد. بلدر و همکاران (2005) گزارش کردند که قابلیت بهرهوری آب در سه فصل از چهار فصل رشد و در شرایط تنش کمبود آب در تیمارهایی که kg/ha 180 کود نیتروژن دریافت کرده بودند، بیشتر از تیمارهای بدون کود بود. همچنین قابلیت بهرهوری آب در رژیمهای غرقاب- غیرغرقاب متناوب، 20- 4 درصد بیشتر از شرایط غرقاب دایم بود. علت کاهش کارایی مصرف آب در تیمارهای کود مرغی کاهش وزن خشک بخش هوایی میباشد که ممکن است بهعلت حضور نمکهای محلول زیاد در این کود آلی (غلظت زیاد سدیم و پتاسیم قابلجذب) و همچنین غلظت پایین عناصر کممصرف قابلجذب کود مرغی نسبت به لجن فاضلاب باشد (جدول 2). مصرف لجن فاضلاب کارایی مصرف آب را بیشتر از مصرف کود مرغی افزایش داد (جدول 8). مصرف مواد آلی باعث افزایش جذب مواد غذایی بهوسیله گیاه و رشد ریشهها و بخش هوایی گیاه شده (آکانی و اوجینی 2007 و مفتون و مشیری 2008) و در نتیجه کارایی مصرف آب افزایش مییابد.
جدول 7- تجزیه واریانس تأثیر شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی بر شاخص کلروفیل برگها، شاخص سطح برگ، مقدار آب مصرفی و کارایی مصرف آب برنج |
|||||
میانگین مربعات |
درجه آزادی |
منبع تغییر |
|||
کارایی مصرف آب |
مقدار آب مصرفی |
شاخص سطح برگ |
شاخص کلروفیل برگها |
||
n.s 01/0 |
** 01/4 |
** 89/624 |
n.s 87/20 |
2 |
شرایط رطوبت خاک |
** 23/0 |
** 35/0 |
** 60/382 |
* 17/102 |
9 |
کود |
n.s 03/0 |
n.s 10/0 |
* 86/120 |
n.s 12/24 |
18 |
شرایط رطوبتی × کود |
04/0 |
08/0 |
10/58 |
18/41 |
58 |
خطای آزمایشی |
33/24 |
42/8 |
49/14 |
41/27 |
|
ضریب تغییرات (%) |
n.s ، * و ** بهترتیب غیرمعنیدار و معنیدار در سطح احتمال 5 و 1 درصد |
جدول 8- مقایسه میانگینهای شاخص کلروفیل برگها، شاخص سطح برگ، مقدار آب مصرفی و کارایی مصرف آب برنج تحت اثر اصلی شرایط رطوبتی و کودهای آلی و شیمیایی
فاکتور |
سطوح |
شاخص کلروفیل برگها |
شاخص سطح برگ (cm2/pot) |
مقدار آب مصرفی(L) |
کارایی مصرف آب(g/L) |
|
شرایط رطوبت خاک |
غرقاب دایم |
a 71/14 |
a 72/56 |
a 63/13 |
a 79/0 |
|
غرقاب متناوب |
a 10/15 |
a 37/53 |
b 81/11 |
a 82/0 |
||
اشباع متناوب |
a 33/15 |
b 69/47 |
c 79/8 |
a 80/0 |
||
کودهای آلی و شیمیایی |
شاهد |
c 23/12 |
d 33/39 |
e 43/9 |
f 49/0 |
|
100% کودهای شیمیایی |
ab 44/15 |
a 36/56 |
ab 29/13 |
ab 97/0 |
||
لجن فاضلاب (g/kg 6) |
bc 87/13 |
ab 12/54 |
bcd 36/11 |
de 76/0 |
||
لجن فاضلاب (g/kg 6)+50% کودهای شیمیایی |
ab 97/14 |
a 75/58 |
cd 24/11 |
a-d 87/0 |
||
لجن فاضلاب (g/kg 20) |
ab 10/15 |
a 40/58 |
a 24/13 |
a 99/0 |
||
لجن فاضلاب(g/kg 20)+50% کودهای شیمیایی |
a 89/16 |
a 06/56 |
abc 98/11 |
abc 95/0 |
||
کود مرغی (g/kg 3) |
ab 13/16 |
a 34/55 |
cd 20/11 |
bcd 80/0 |
||
کود مرغی (g/kg 3)+50% کودهای شیمیایی |
bc 57/14 |
a 48/55 |
abc 43/12 |
a-d 83/0 |
||
کود مرغی (g/kg 6) |
ab 32/15 |
cd 43/44 |
de 94/9 |
ef 61/0 |
||
کود مرغی (g/kg 6)+50% کودهای شیمیایی |
ab 93/15 |
bc 70/47 |
de 92/9 |
cde 78/0 |
||
در هر ستون، میانگینهای دارای حداقل یک حرف لاتین مشترک، در سطح احتمال پنج درصد با آزمون LSD تفاوت معنیداری ندارند. |
|
|||||
نتیجهگیری کلی
نتایج نشان داد که اکثر ویژگیهای گیاهی مورد مطالعه بهویژه وزن خشک بخش هوایی در شرایط رطوبتی غرقاب دایم و غرقاب متناوب بیشتر از اشباع دایم بود ولی میان سه شرایط رطوبتی از نظر کارایی مصرف آب تفاوت معنیداری وجود نداشت. اشباع متناوب باعث صرفهجویی در آب مصرفی به میزان 34 تا 56 درصد گردید ولی وزن خشک بخش هوایی را به میزان 40 تا 56 درصد نسبت به غرقاب دایم و غرقاب متناوب کاهش داد. مصرف کودهای شیمیایی، لجن فاضلاب و کود مرغی باعث بهبود اکثر ویژگیهای گیاهی مورد مطالعه نسبت به شاهد گردید. اکثر ویژگیهای گیاهی مورد مطالعه و کارایی مصرف آب گیاه برنج با افزایش سطوح لجن فاضلاب افزایش یافت در حالی که سطوح زیاد کود مرغی اکثر ویژگیهای گیاهی مورد مطالعه و کارایی مصرف آب گیاه برنج را کاهش داد. مصرف تلفیقی 50 درصد کودهای شیمیایی در هر دو سطح کود مرغی و در سطح 6 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک سبب افزایش معنیدار اغلب ویژگیهای گیاهی مورد مطالعه گردید. تیمار غرقاب متناوب با مصرف 20 گرم لجن فاضلاب بر کیلوگرم خاک بهدلیل صرفهجویی در مصرف آب و عدم کاهش معنیدار وزن خشک برنج میتواند در شرایط گلخانهای توصیه شود. با توجه به تفاوتهای شرایط گلخانهای و شرایط مزرعهای، پیشنهاد میشود این آزمایش در شرایط مزرعهای نیز انجام شود و در بررسیهای بعدی از سطوح بیشتر لجن فاضلاب استفاده گردد.