Investigating the Effect of Titanium Dioxide Nanoparticles Interaction and Water Management on Weeds and Physiological and Biochemical Characteristics of Corn (Zea mays L.)
Ehsan olah jalili
1
(
Ph.D. Department of Agriculture, Expert responsible for the Department of Education and Promotion of Jihad Agriculture Management, Eshtehard, Alborz
)
Farnaz Ganjabadi
2
(
Ph.D., Department of Agriculture, Shahr-e-Quds, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
)
Mir saeid Valiahdi
3
(
Faculty of Agriculture, Agricultural Mechanization Department, Deputy Director for Development and Human Resources, Agriculture Organization of Agriculture, Alborz Province
)
Morteza Ghavami
4
(
expert in plant products management, Estehard Agricultural Jahad, Alborz
)
Keywords: Yield, water management, Proline, weed, Malondialdehyde,
Abstract :
This experiment was conducted in Karaj in 2017 and split plot in a randomized complete block design with 3 replications. The experimental treatments included irrigation management at three levels: irrigation with surface brush, sub surface (15 cm depth), and atmospheric and backyard in the main plot and irrigation management at three levels: 50, 100 and 150 mm evaporation from the pan in sub plots And application of titanium dioxide nanoparticles in three levels: zero (control), 2 and 4 mg / lit in sub-sub plots. The results of this study indicated that divergence method (sub surface type) can be used to optimize the use of water resources to reduce irrigation losses and achieve high yield in corn production. Application of irrigation management of subsurface ribbon barrels along with titanium dioxide nanoparticles of four milligrams per liter in corn fields reduced 85 percent of weeds. As a result, corn and weed competition reduced tissue texture and allocated photosynthetic sources to seed more than stems and corn leaves. Also, the use of titanium dioxide nanoparticles increased the activity of antioxidant enzymes and corn yields. The highest yield in this treatment was obtained at 10450 kg ha-1.
مطالعه برهمکنش نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و مدیریت آب بر علف‌های هرز و خصوصیات فیزیولوژیک و بیوشیمیایی ذرت دانه‌ای(Zea mays L.)
چكيده
این آزمایش در سال زراعي 1396 در کرج و به صورت کرت دو بار خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار انجام شد. عوامل آزمایشی شامل مدیریت آبیاری در سه سطح: آبیاری با نوارهای تیپ سطحی، زیر سطحی (عمق 15 سانتی‌متری) و جوی و پشته‌ای در کرت اصلی و تنش کمبود آب در سه سطح: 50، 100 و 150 ميلی‌متر تبخير از تشتک در کرت‌های فرعی و کاربرد نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در سه سطح: صفر (شاهد)، 2 و 4 ميلي‌گرم در لیتر در کرت‌های فرعی فرعی قرار گرفتند. يافته‌هاي اين تحقيق نشان داد به منظور استفاده‌ی بهینه از منابع آب، جهت کاهش تلفات آبیاري و دست‌یابی به عملکرد بالا در تولید ذرت دانه‌اي، از روش آبیاري قطره‌اي (تیپ زیر سطحی) می‌توان استفاده کرد. اعمال مديريت آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم در لیتر در مزارع ذرت دانه‌ای سبب کاهش 85 درصدی علف‌های‌هرز شد. در نتيجه رقابت ذرت و علف‌های‌هرز کاهش یافت و اختصاص منابع فتوسنتزي به سمت دانه بيشتر از ساقه و برگ ذرت بود. همچنین استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم سبب افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و عملکرد ذرت شد. به‌طوری‌که بیشترین عملکرد در این تیمار با 10450 کیلوگرم در هکتار به‌دست آمد.
واژه‌هاي كليدي: پرولین، علف‌هرز، عملکرد، مالون دی آلدهید، مدیریت آب
مقدمه
تغییر در فناوری‌های مربوط به صنعت کشاورزی، مهمترین عامل در ایجاد کشاورزی مدرن است. در این میان فناوری نانو، زمينه‌ي مناسبي را در تولید محصولات غذایی و کشاورزی فراهم آورده است. همچنين گسترش نانو ابزار و نانو مواد مختلف، کاربردهای جدیدی را در زيست فناوري گیاهی و کشاورزی ايجاد نموده است. ابزارهای نانو مقیاس با خصوصیات ویژه، سیستم‌های کشاورزی را متحول می‌کنند (Remya et al., 2010). امروزه فناوري نانو در كليه عرصه‌ها از جمله كشاورزي در حال گسترش مي‌باشد. نانو ذرات داراي ابعادی بين ١ تا ١٠٠ نانومتر هستند كه ويژگي‌هاي متفاوتي نسبت به فرم اوليه خود دارند (Monica & Cremonini, 2009). به تازه‌گي مطالعه تأثير تغذيه عناصر مورد نياز به فرم نانو ذرات بر رشد و نمو گياهان مورد توجه قرار گرفته و نتايج مثبتي نيز در اين رابطه بدست آمده است (Fathi & Zahedi, 2014). به‌طورکلی مزایای استفاده از نانوکودها در افزایش کارآیی و کیفیت منابع غذایی به واسطهی سرعت جذب بالاتر، عدم اتلاف کودها توسط آبشویی و جذب کامل کود توسط گیاه به دلیل رهاسازی عناصرغذایی کود با سرعت مطلوب در تمام طول فصل رشد، کاهش قابل توجه آلودگی خاک، ذخایر آبی و محصولات غذایی به واسطه کاهش آبشویی کودها، کاهش فشردگی خاک و سرعت از دست رفتن کیفیت آن، کاهش مسمومیت گیاهی و تنش ناشی از وجود غلظت‌های بسیار بالای موضعی نمک در خاک، افزایش عملکرد به واسطه وضعیت تغذیه‌ای مطلوب گیاه و بهبود خواص انبارداری و سهولت جابه‌جایی کود (Cui et al., 2006) می‌باشد. در آزمایشی ترکیبی از ذرات نانو SiO2و TiO2 فعالیت نیترات ردوکتاز را در سویا افزایش داد و توانایی جذب و استفاده از آب و کود را تشدید نمود (Lu et al., 2002) همچنین تیمار نانو ذرات نقره (50 پی‌پی‌ام) باعث افزایش درصد جوانه‌زنی، طول ساقه‌چه و ریشه‌چه و در نهایت بهبود استقرار گندم گردید (Salehi & Tamaskani, 2008). امروزه نقش آب به عنوان یک ماده حیاتی با ارزش و عامل محرک در توسعه اجتماعی و اقتصادی جوامع بشری و نیز به عنوان عامل کلیدی در حفاظت زیست‌بوم، روشن و آشکار است. با عنایت به این مسأله که از یک‌سو بخش زیادی از حجم آب‌های برداشت شده در کشور به مصرف کشاورزی می‌رسد (Moradi Boldaji, 2006) و از سوی دیگر با توجه به روند سریع رشد جمعیت و در پی آن نیاز به تأمین امنیت غذایی مردم (Jin & Young, 2001)، شاهد آن هستیم که بخش کشاورزی نسبت به سایر بخش‌های مصرف کننده آب با مشکلات بیشتری مواجه می‌باشد. استفاده از رژیم‌های کم آبیاری با صرفه‌جویی در مصرف آب می‌تواند به عنوان نوعی مدیریت آب در مزرعه، به افزایش سطح زیر کشت و الگوی کشت بهینه کمک کند(Ghamarnia et al., 2015). آبياري و زهكشي خاك از جمله مواردي هستند كه در توليد محصولات زراعي و به منظور بهبود وضعيت رطوبتي خاك نقش قابل توجهي ايفا مي‌كنند. برعكس اثرات مثبتي كه مديريت آبياري و زهكشي بر توليد محصولات زراعي دارد، اتخاذ روش‌هاي صحيح مديريتي (افزايش يا كاهش آب) مي‌تواند از جوانه‌زني علف‌هاي‌هرز جلوگيري به عمل آورده و يا در اثر ايجاد تنش موجب مرگ آن‌ها شود. در مناطق خشك انجام عمليات آبياري به روش قطره‌اي، فرصت‌هاي مناسبي براي مديريت علف‌هاي‌هرز بوجود مي‌آورند. در اين روش آب صرفاً در محدوده توسعه ريشه گياه زراعي قابل دسترس است و بدين ترتيب استفاده از آب توسط علف‌هاي‌هرز موجود در بين رديف‌هاي كاشت به حداقل مي‌رسد (Najafi et al., 2011). چنان‌چه روش آبياري به ترتيبي باشد كه در مراحل قبل از كاشت گياه زراعي، لايه‌هاي مختلف خاك را مرطوب كند قابليت دسترسي بذر به خاك مرطوب بيشتر خواهد شد. بدين ترتيب گياه زراعي با سرعت بيشتري جوانه‌زده و قدرت رقابت آن افزايش مي‌يابد. اگر چه در اكثر كشورها كنترل شيميايي علف‌هاي‌هرز در حال انجام است، ولي كاهش كيفيت گياهان زراعي، هزينه بالاي كنترل علف‌هاي‌هرز، خطرات زيست محيطي و از طرفي افزايش مقاومت علف‌هاي‌هرز به علف‌كش‌ها بيانگر ضرورت تجديد نظر در روش‌هاي كنترل علف‌هاي‌هرز است (Tafti et al., 2011). این آزمایش با هدف بررسی اثر برهمکنش نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و مدیریت آب در کنترل و کاهش خسارت علف‌های‌هرز در مزرعه ذرت دانه‌ای انجام گردید.
مواد و روش
اين آزمايش به صورت کرت دوبار خرد شده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار در بهار سال 1396 در اراضي آب و خاک پارس واقع در جاده مشکین دشت کرج در استان البرز با عرض جغرافيايی 35/31 تا 36/32 و طول جغرافيايی 50/18 تا 51/26 با ارتفاع 1236 متر از سطح دريا اجرا گرديد. عوامل آزمایش مدیریت آبیاری، شامل روش‌های آبیاری در سه سطح: آبیاری به‌صورت نوارهای تیپ سطحی، زیر سطحی (عمق 15 سانتی‌متری) و به منظور بررسی و مقایسه این روش آبیاری مدرن، تیمار آبیاری جوی و پشته‌ای در کرت اصلی به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. زمان آبیاری در سه سطح: 50، 100 و 150 ميلی‌متر تبخير از تشتک در کرت فرعی (مقدار تبخير از تشتک تبخیر واقع در ایستگاه هواشناسی روزانه اخذ گردید) و نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در سه سطح: صفر (شاهد)، 2 و 4 ميلي‌گرم در لیتر (محلول پاشی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در مرحله 8 برگی ذرت صورت گرفت) در کرت فرعی فرعی قرار گرفتند. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم مورد استفاد ه در این تحقیق ساخت کمپانی داگوسا (Deguusa P-25) بود. نانوذرات به شکل کریستالی با قطر متوسط 5/24 نانومتر و سطح ویژه 55 متر مربع در گرم بود. درصد خلوص این نانوذره 999/99% می‌باشد. در پانزدهم اردیبهشت 96 پس از انجام عمليات تهيه زمين و بستر بذر، كرت‌هاي آماده شده كشت گرديد. ابعاد هر كرت آزمايش عرض 3 و طول 8 متر که 2 متر انتهایی همه کرت‌ها با روبان جدا شده که طی دوره رشد، علف‌های‌هرز هر چهارده روز یک بار به صورت وجین دستی حذف (زمین مورد آزمایش به‌طور طبیعی و قابل قبول آلوده به علف‌های‌هرز بود) و به عنوان شاهد آن کرت لحاظ گردید. تراكم ذرت (رقم سینگل کراس 704) به فاصله 20×75 سانتی‌متر در نظر گرفته شد. ساير عمليات كاشت و داشت بر اساس عرف منطقه صورت گرفت و ميزان كود مورد نياز بر اساس آزمايش خاك و توصيه‌هاي آزمايشگاه خاك شناسي، كود نيتروژن از منبع اوره به ميزان 200 كيلوگرم در هكتار و تمامی كودهای فسفات آمونیوم و سولفات پتاسیم، به ترتیب بر اساس 200 و 70 كيلوگرم در هكتار همراه با دیسک قبل از کاشت به خاک اضافه شد. مابقی (120 كيلوگرم در هكتار) کود نیتروژن در هشت برگی ذرت به صورت سرک مصرف شد. دور آبیاری تابع میزان تبخير از تشتک تبخیر بود. بنابراین دور آبیاری به طور یکسان رعایت نشد. قابل ذكر است كه براي هر بلوك يك زه‌كش در نظر گرفته شد تا زه‌آب بلوك بالا وارد بلوك زيردست نشود. نمونه برداری علف‌های هرز طی دو مرحله چهل و پنجاه روز پس از کاشت انجام گردید و براي تعيين وزن خشك، در آون الكتريكي در دماي 75 درجه سانتي‌گراد به مدت 72 ساعت قرار داده و سپس توزين با ترازوی دیجیتال با دقت 1/0 گرم صورت پذیرفت و نهایتاً به صورت درصد کاهش وزن خشک علف‌های‌هرز به تفکیک گونه تشریح شد. پیش از آبیاری سوم، تعداد دو بوته برای اندازه‌گیری مالون دی آلدهید، پراکسیداز، پرولین و کاتالاز نمونه‌برداری تخریبی صورت گرفت؛ و در پایان دوره رشد به منظور بررسی تأثیر تیمارها بر صفات مورد بررسی، از هر کرت آزمایشی با رعایت حاشیه از سطحي معادل یک متر مربع به طور تصادفی انتخاب و پس از برداشت اقدام به ارزیابی صفاتي از قبيل عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، وزن هزار دانه، تعداد دانه در ردیف و تعداد ردیف در بلال مورد محاسبه قرار گرفت. اطلاعات جمع‌آوری شده پس از انجام تجزیه آماری مناسب در نرم افزار SPSS Statistics 22 مورد تحلیل قرار گرفته و ميانگين‌ها با آزمون چند دامنه‌ای دانکن (Duncan) در سطح احتمال5% انجام شد.
اندازه‌گيري مالون دي آلدهيد (MDA): بر اساس اين روش 2/0 گرم از بافت تازه برگي توزين شد و در هاون چيني با 5 ميلي‌ليتر اسيد تري‌كلرواستيك (TCA) 1/0% ساييده شد. عصاره حاصل با استفاده از دستگاه سانتريفوژ به مدت 5 دقيقه سانتريفوژ شد. به يك ميلي‌ليتر از محلول رويي (Supernatant) حاصل از سانتريفوژ 5/4 میلی‌لیتر محلول TCA 20% که دارای 5 گرم اسید تيوباربيتوريك (TBA) در 100 گرم بود اضافه شد. مخلوط حاصل به مدت 10 دقيقه با 4000 دور سانتريفوژ گرديد. شدت جذب اين محلول با استفاده از اسپكتروفتومتر در طول موج 532 نانومتر خوانده شد. اندازه‌گيري فعاليت آنزيم كاتالاز: پس از آماده‌سازي عصاره پروتئيني به منظور سنجش فعاليت سينتيكي آنزيم كاتالاز 5/2 ميلي ليتر بافر فسفات (7pH=) و 3/0 ميلي‌ليتر آب اكسيژنه 3% را در حمام يخ با يكديگر مخلوط كرده بلافاصله 2/0 ميلي ليتر عصاره آنزيمي به آن افزوده شد. منحني تغييرات جذب در طول موج 240 نانومتر با استفاده از دستگاه اسپكتروفتومتر خوانده شد. فعاليت آنزيمي برحسب تغييرات واحد جذب در دقيقه به ازاي هر ميلي گرم پروتئين براساس تغييرات واحد جذب در دقيقه به ازاي هر گرم وزن تر بافت گياهي محاسبه گردید (Aebi, 1974). استخراج آنزيمها: براي استخراج و سنجش پروتئين از روش بناویدس وهمكاران (Benavides et al., 2000) استفاده شد، 5 گرم بافت‌تر در يك هاون چيني محتوي 5 ميلي ليتر بافر تريس HCL 05/0 مولار با 5/7=pH به مدت 30 دقيقه در حمام يخ كاملاً ساييده شد. سپس مخلوط همگن حاصل در لوله سانتريفوژ ريخته و 10 دقيقه به حالت سكون نگهداري شد. سپس به مدت 20 دقيقه در دور 13000 و دماي 4 درجه سانتي‌گراد با استفاده از دستگاه سانتريفوژ يخچال‌دار، عمل سانتريفوژ نمونه‌ها انجام شد. اندازه‌گيري آنزيم پراکسیداز: برای اندازه‌گیری فعاليت کمی پراکسیداز از روش کار و میشرا (Kar and Mishra, 1976) استفاده گردید. بدین منظور محلول‌های بافر تریس یک مولار، آب اکسیژنه 50 میلی‌مولار، پیروگالل 100 میلی‌مولار تهیه شد و سپس از هر یک مواد ذکر شده، 10 میلی‌لیتر برداشته و محلول حاصل را به حجم 100 میلی‌لیتر رساندیم و در نهایت 5/2 میلی‌لیتر از محلول فوق با 50 میکرولیتر عصاره آنزیمی مخلوط شد. منحنی تغییرات جذب در طول موج 425 نانو متر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر قرائت گردید. اندازه‌گيري آنزيم پرولین: استخراج پرولین از برگ با استفاده از روش بتس و همکاران (Bates et al., 1973) انجام گرفت. جذب نمونه‌ها با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 520 نانومتر قرائت گردید.
نتايج و بحث
بر اساس نتايج حاصل از تجزيه واريانس آزمايش، اثرات ساده تیمارها و اثرات دوگانه برروی تمام صفات مورد بررسی در سطوح مختلف معنی‌دار گشت، اما اثر متقابل سه گانه آن‌ها معنی‌دار نبود. از آنجایی که مقایسه میانگین‌ها در جداول مربوطه ارائه می‌شود، از آوردن جدول تجریه واریانس (ANOVA) خوداری شد. علف‌های‌هرز غالب مزرعه ذرت دانه‌ای شامل یولاف، خردل وحشی، تاج‌خروس ریشه قرمز، تاج‌خروس خوابیده، سلمه‌تره و دم‌روباهی بود که در جدول 1 نشان داده شده است. علف‌های‌هرز دیگری همچون پیچک، شیرین بیان، خارشتر، تاجریزی و پنیرک به صورت پراکنده و اندک مشاهده گردید.
جدول 1. نام انگلیسی و علمي علف هاي هرز غالب منطقه | ||
نام فارسی | نام انگلیسی | نام علمی |
یولاف | Wild Oat | Avena ludoviciana L. |
خردل وحشی | Wild mustard | Sinapis arvensis L. |
تاج خروس ریشه قرمز | Red root pigweed | Amaranthus retreflexus L. |
تاج خروس خوابیده | Prostrate pigweed | Amaranthus blitoides S.wantson |
سلمه تره | Common lambsquarter | Chenopodium album L. |
دم روباهی | Green foxtail | Setaria viridis L. |
درصد کاهش وزن خشک علف‌های‌هرز
نتايج حاصله از برهم‌كنش روش‌های آبیاری به همراه زمان آبیاری بر درصد کاهش وزن خشک علف‌های‌هرز نشان داد كه کمترين درصد کاهش وزن خشک علف‌های هرز در تيمار آبیاری معمول به همراه زمان آبیاری50 ميلی‌متر تبخير از تشتک کلاس A وجود داشت. عدم كنترل، سبب افزايش وزن خشک علف‌های‌هرز در كرت‌هاي آزمايشي شد و علف‌های‌هرز جهت رقابت با گياه زراعي، زيست توده‌ی توليدي را افزايش دادند. در مقابل بیشترين مقدار درصد کاهش وزن خشک علف‌های هرز در تيمار آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه زمان آبیاری150 ميلی‌متر تبخير از تشتک کلاس A به دست آمد (جدول2). عمليات آبياري به روش قطره‌اي، فرصت‌هاي مناسبي براي مديريت علف‌هاي‌هرز بوجود مي‌آورند. در اين روش آب در محدوده توسعه ريشه گياه زراعي قرار گرفته و بدين ترتيب استفاده از آب توسط علف‌هاي‌هرز موجود در بين رديف‌هاي كاشت به حداقل مي‌رسد. در تحقیقی مشاهده گردید که در كرت‌هايي كه از علف‌كش استفاده نشده بود، زيست توده توليدي علف‌هاي‌هرز موجود در حد واسط بين رديف‌هاي كاشت محصول گوجه فرنگي، در دو روش آبياري باراني و نشتي بيشتر از 3500 كيلوگرم در هكتار بود و عملكرد گوجه فرنگي در رقابت با علف‌هاي‌هرز كاهش يافت. برعكس، هنگامي كه از سيستم آبياري قطره‌اي استفاده شد (حتي زمانی‌كه علف‌كش مورد استفاده قرار نگرفت) زيست توده توليدي توسط علف‌هاي‌هرز كمتر از 200 كيلوگرم در هكتار بود؛ در اين تيمار عملكرد گوجه فرنگي تحت تأثير رقابت با علف‌هاي‌هرز قرار نگرفت (Grattan et al., 1988). نتايج بدست آمده از مقايسه ميانگين داده‌هاي حاصل از اثرات متقابل روش‌های آبیاری به همراه نانو بر درصد کاهش وزن خشک علف‌های هرز نشان داد كه بيشترين مقدار درصد کاهش وزن خشک علف‌های هرز در تيمار آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم در لیتر به دست آمد (جدول2). با توجه به اين نتايج مي‌توان بيان داشت كه مديريت مناسب اين تيمارها، بر علف‌های‌هرز موجود در كرت‌هاي آزمايشي سبب شد كه ميزان رقابت بين ذرت دانه‌ای با علف‌های هرز كاهش يافته و آشيانه‌هاي اكولوژيك بيشتري در اختيار ذرت قرار گيرد. در اين حالت منابع بيشتري در اختيار ذرت قرار گرفته و شرايط را براي رشد مناسب‌تر آن فراهم می‌سازد. با اعمال مديريت آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه محلول‌پاشی با انو ذرات دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم در لیتر در مزارع ذرت دانه‌ای سبب كاهش 85 درصدی زيست توده علف‌های هرز شده است (جدول 2).
جدول 2- مقايسه ميانگين برهم‌كنش فاکتورهای آزمایش بر درصد کاهش وزن خشک علف‌های‌هرز | |||||||
تیمار | یولاف (%) | خردل وحشی (%) | تاج خروس ریشه قرمز (%) | تاج خروس خوابیده (%) | سلمه تره (%) | دم روباهی (%) | |
آبیاری | تبخیر |
|
|
|
|
|
|
تیپ سطحی | 50 میلی‌متر | 00/30e | 00/26d | 00/32e | 00/28 d | 00/27 e | 00/25 e |
100 میلی‌متر | 00/36ed | 00/32 c | 00/33 e | 00/34 c | 00/33 d | 00/31 d | |
150 میلی‌متر | 67/39 d | 67/36 c | 67/38 d | 67/38 c | 67/37 c | 67/35 d | |
تیپ زیر سطحی | 50 میلی‌متر | 44/55 c | 67/45 b | 22/45 c | 67/57 b | 67/46 b | 67/44 c |
100 میلی‌متر | 89/74 ab | 33/71 a | 67/76 b | 11/73 a | 22/72 a | 44/70 b | |
150 میلی‌متر | 22/79 a | 67/75 a | 78/80 a | 44/77 a | 56/76 a | 78/74 a | |
معمول | 50 میلی‌متر | 44/6 g | 78/3 f | 00/8 f | 11/5 f | 44/4 g | 11/3 g |
100 میلی‌متر | 67/9 g | 11/6 f | 89/7 f | 67/7 f | 89/6 g | 33/5 g | |
150 میلی‌متر | 67/11 f | 67/10 e | 56/9 f | 67/12 e | 67/11 f | 67/9 f | |
آبیاری | نانو تیتانیوم |
|
|
|
|
|
|
تیپ سطحی | شاهد | 67/31 ed | 67/27 f | 67/29 de | 33/27 f | 67/28 e | 67/26 e |
2 میلی‌گرم در لیتر | 33/35 d | 33/31 e | 33/35 d | 00/35 e | 33/32 e | 33/30 de | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 66/42 d | 67/38 d | 67/42 cd | 33/42 d | 67/40 d | 67/37 d | |
تیپ زیر سطحی | شاهد | 33/52 c | 33/48 c | 33/50 c | 67/55 c | 33/49 c | 33/47 c |
2 میلی‌گرم در لیتر | 67/80 b | 67/76 b | 67/78 b | 00/63 b | 67/77 b | 67/75 b | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 56/90 a | 67/87 a | 22/89 a | 33/67 a | 44/88 a | 89/86 a | |
معمول | شاهد | 78/9 fg | 44/6 gh | 33/8 f | 33/15 h | 22/7 f | 67/5 f |
2 میلی‌گرم در لیتر | 67/9 fg | 33/6 gh | 67/11 f | 00/18 g | 11/7 f | 56/5 f | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 33/14 f | 78/9 g | 67/16 f | 33/25 f | 67/8 f | 89/6 f | |
نانو تیتانیوم | تبخیر |
|
|
|
|
|
|
شاهد | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 11/16 f | 56/21 d | 00/18 f | 33/24 d | 44/13 e | 67/21 f |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 00/37 d | 44/33 c | 00/39 d | 22/35 c | 33/34 c | 56/32 d | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 78/42 c | 44/39 b | 56/44 b | 22/41 b | 33/40 b | 56/38 c | |
2 میلی‌گرم در لیتر | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 00/31 e | 22/27 c | 00/33 e | 00/29 d | 11/28 d | 33/26 e |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 33/42 c | 56/38 b | 33/44 c | 33/38 c | 44/39 bc | 67/37 c | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 22/47 b | 67/43 b | 00/49 b | 44/43 b | 56/44 b | 78/42 b | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 67/36 d | 67/32 c | 67/38 d | 67/34 c | 66/33 c | 67/31 d |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 33/46 b | 33/42 b | 11/48 b | 33/44 b | 33/43 b | 33/41 b | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 56/51 a | 00/58 a | 33/57 a | 78/65 a | 89/61 a | 11/66 a | |
ميانگين‌هايي كه حداقل داراي يك حروف مشترك هستند فاقد تفاوت معني‌دار آماري در سطح 5% مي‌باشند.
| |||||||
به نظر می‌رسد در آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی، سطح خاك خشك، اما لايه‌هاي زيرين خاك مرطوب می‌باشند. در اين شرايط رطوبت كافي در اطراف ریشه براي گياه زراعي نسبت به علف‌هاي‌هرز وجود دارد. همچنین محلول‌پاشی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم باعث افزایش رشد رویشی شده است. پيوندي و همکاران (Peyvandi et al., 2011) با بررسي تأثير نانو کلات آهن بر گياه ريحان دريافتند که نانو کلات آهن در مقايسه با کلات آهن معمول تأثير مثبت بيشتري بر رشد کمي اين گياه دارد. بدين ترتيب گياه زراعي از فضاي به‌دست آمده استفاده كامل نمود و مواد فتوسنتزي بيشتري را صرف توليد اندام رویشی و زايشي كرد که نقش اساسي در افزايش قدرت رقابت با علف‌هاي‌هرز ايفا نمود. طبق نظر گراتان (Grattan et al., 1988) هر چند هزينه وسايل و نصب سيستم آبياري قطره‌اي بالاست اما اين هزينه‌ها در سال بعد و از طريق كاهش حجم فعاليت‌هاي زراعي، كاهش هزينه كارگري، راندمان بالاتر آب مصرفي و كنترل خوب بسياري از گونه‌هاي هرز يك‌ساله جبران مي‌شود. مقايسه ميانگين برهمکنش زمان آبیاری و نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم نشان داد كه کمترين درصد کاهش وزن خشک علف‌های‌هرز (19 درصد) در تيمار زمان آبیاری50 ميلی‌متر تبخير از تشتک کلاس A در عدم مصرف نانو بود. در مقابل بیشترين درصد کاهش وزن خشک علف‌های‌هرز در تيمار زمان آبیاری150 ميلی‌متر تبخير از تشتک کلاس A در نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم در لیتر با 60 درصد کاهش وزن خشک علف‌های هرز به دست آمد (جدول2).
مالون‌دی‌آلدهید، پرولین و آنتی اکسیدان‌های آنزیمی
مقايسه ميانگين برهمکنش روش‌های آبیاری به همراه زمان آبیاری بر مالون‌دی‌آلدهید نشان داد كه بیشترين میزان در تيمار آبیاری معمول و قطره‌ای نوار تیپ سطحی به همراه زمان آبیاری150 ميلی‌متر تبخير از تشتک کلاس A مشاهده شد. در مقابل کمترين میزان مالون دی‌آلدهید در تيمار آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی در زمان آبیاری50 ميلی‌متر تبخير از تشتک کلاس A به دست آمد (جدول3). افزایش تولید راديكال‌هاي آزاد و يا كاهش سطح آنتي اكسيدان‌ها ممكن است باعث تخريب اكسيداسيوني سلولي اسيدهاي چرب با چند پيوند دوگانه موجود در ساختمان غشاي سلولي شده و به عنوان پراكسيداسيون ليپيد شناخته مي‌شود در صورتي كه اين تخريب اكسيداسيوني شروع شود به طور زنجير وار ادامه يافته و مالون دي آلدهيد توليد مي‌شود. اين وضعيت در نهايت ممكن است باعث مرگ سلولي شود.گزارشات متعددی مبنی بر اثر استرس خشکی بر میزان مالون دی‌آلدهید وجود دارد. گزارش شده حتی در تنش خشکی ملایم نیز مالون دی‌آلدهید در Poa pratensis افزایش می‌یابد (Fu and Haung, 2001). نتایج این تحقیق نشان داد احتمالاً با کاربرد نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم میزان مالون‌دی‌آلدهید تحت تأثیر نانو دی اکسید تیتانیوم قرار گرفته و فعالیت آن را تا حدودی تعدیل داد به گونه‌ای که این کاهش در تیمار مديريت آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه نانو دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم در لیتر مشهود است (جدول3). گیاهان مکانیزم‌های خاصی برای مقایله با تنش خشکی دارند که یکی از آن‌ها تنظیم اسمزی است. تنظیم اسمزی از طریق تجمع مواد محلول درون سلول‌ها منجر به حفظ تورژسانس و فرآیندهای وابسته به آن در پتانسیل پایین آب می‌شود (Vinocur and Altman, 2005). اسید آمینه پرولین یکی از تنظیم کننده‌های اسمزی است که معمولاً در شرایط تنش‌های محیطی در گیاهان تجمع می‌یابد. نتايج به‌دست آمده از میزان پرولین تحت تأثير برهمکنش روش‌های آبیاری به همراه زمان آبیاری، تأييد‌كننده تأثیر این تیمارها بر پرولین بود. با مقایسه تيمار آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی در زمان آبیاری50 ميلی‌متر تبخير از تشتک کلاس A با دیگر روش‌های مدیریتی در زمان آبیاری 50 ميلی‌متر تبخير مشاهده می‌شود که در این تیمار گیاه زراعی کمتر دچار تنش خشکی شده و میزان پرولین آن کمتر است. افزايش ميزان پرولين در گياه ذرت تحت شرايط تنش خشكي در مطالعات كودسايا و همكاران (Qudsaia et al, 2013) مشاهده شد. با توجه به افزایش میزان محلول‌پاشی نانو ذرات TiO2 و برهمکنش آن با سایر تیمارها مشاهده می‌شود. افزایش میزان محلول‌پاشی نانو دی اکسید تیتانیوم توانست غلظت پرولین را کاهش دهد (جدول3). تجمع پرولین در گیاهان تحت تنش به واسطه سنتز پرولین و غیر فعال شدن تخریب آن است. افزایش محتواي پرولین در شرایط تنش باعث محافظت غشاي سلولی، پروتئین‌ها، آنزیم‌هاي سیتوپلاسمی و مهار گونه‌هاي فعال اکسیژن و حذف رادیکال‌هاي آزاد می‌گردد (Liang et al, 2013). با توجه به جدول3 مشاهده می‌شود با افزایش زمان آبیاری میزان این آنزیم نیز افزایش می‌یابد اما در مديريت آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی این میزان کاهش می‌یابد. تنش خشکی باعث افزایش فعالیت آنزیم پراکسیداز می‌شود. این آنزیم هم در سیتوزول و هم در کلروپلاست وجود دارد و می‌تواند به گونه‌ای موثر H2O2 را حذف کند. پس افزایش این آنزیم در تنش خشکی نشان دهنده تجمع H2O2 در این شرایط است (Jiang and Nhunag,2001). محلول‌پاشی نانو دی اکسید تیتانیوم باعث تنظیم فعالیت آنزیم آنتی اکسیدان و تعدیل میزان H2O2 شد (جدول3). فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی کاتالاز و پراکسیداز تحت تیمار نانو تیتانیوم افزایش یافت که با نتایج تحقیق سلطانی و همکاران (Soltani et al, 2014) مطابقت داشت. در این آزمایش فعالیت کاتالاز با افزایش تنش کاهش یافت (جدول3). کاهش فعالیت کاتالاز تحت تنش خشکی در پژوهش‌های دیگر نیز گزارش شده است (Jiang and Nhunag,2001). کاهش فعالیت این آنزیم ممکن است در اثر غیر فعال سازی نوری این آنزیم و یا بازداری سنتز آنزیم جدید در تاریکی باشد (Polle, 1997) کاتالاز با فعالیت آنتی اکسیدانی خود H2O2 را به H2O و O2تبدیل کرده و واکنش‌های زنجیره‌ای رادیکال‌های آزاد را بلوکه می‌کند (Rakmini et al., 2004). لذا آزاد شدن آن در شرایط تنش باعث کاهش اثرات زیان‌بار گونه‌های فعال اکسیژن می‌شود.
جدول 3- مقايسه ميانگين برهم‌كنش فاکتورهای آزمایش بر مالون دی آلدهید، پراکسیداز، پرولین و کاتالاز
| |||||
تیمار | مالون دی آلدهید (میکرو مول بر گرم برگ‌تر) µmol. g-1FW | پرولین (نانو مول بر گرم برگ‌تر) nmol. g-1FW | پراکسیداز (نانو مول پراکسید هیدروژن بر میلی‌گرم پروتئین در دقیقه) μmol (H2O2) mg-1 (protein min-1) | کاتالاز (نانو مول پراکسید هیدروژن بر میلی‌گرم پروتئین در دقیقه) μmol (H2O2) mg-1 (protein min-1) | |
آبیاری | تبخیر |
|
|
|
|
تیپ سطحی | 50 میلی‌متر | 071/0 d | 058/0 d | 913/0 d | 482/0 b |
100 میلی‌متر | 094/0 c | 081/0 c | 936/0 c | 421/0 e | |
150 میلی‌متر | 155/0 a | 138/0 a | 997/0 a | 397/0 f | |
تیپ زیر سطحی | 50 میلی‌متر | 069/0 d | 057/0 d | 912/0 d | 497/0 a |
100 میلی‌متر | 093/0 c | 081/0 c | 935/0 c | 454/0 d | |
150 میلی‌متر | 100/0b | 098/0 b | 945/0 b | 432/0 | |
معمول | 50 میلی‌متر | 070/0 d | 059/0 d | 911/0 d | 477/0 c |
100 میلی‌متر | 093/0 c | 081/0 c | 935/0 c | 420/0 e | |
150 میلی‌متر | 150/0a | 1143/0 a | 992/0a | 396/0 f | |
آبیاری | نانو تیتانیوم |
|
|
|
|
تیپ سطحی
| شاهد | 142/0 a | 124/0 a | 988/0 b | 398/0 d |
2 میلی‌گرم در لیتر | 102/0 c | 091/0 b | 932/0 d | 393/0 e | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 076/0 d | 065/0 d | 920/0 e | 396/0 d | |
تیپ زیر سطحی | شاهد | 140/0 a | 122/0 a | 986/0 b | 412/0 a |
2 میلی‌گرم در لیتر | 101/0c | 090/0 b | 911/0 f | 407/0 b | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 074/0 d | 066/0 d | 893/0 g | 405/0 c | |
معمول | شاهد | 138/0 b | 120/0 a | 991/0 a | 397/0 d |
2 میلی‌گرم در لیتر | 100/0 c | 089/0 c | 942/0 c | 389/0 f | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 075/0 d | 067/0 d | 937/0 d | 392/0 e | |
نانو تیتانیوم | تبخیر |
|
|
|
|
شاهد | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 093/0 e | 075/0 e | 100/1 c | 443/0 c |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 124/0 c | 106/0 c | 117/1 b | 364/0 g | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 203/0 a | 185/0 a | 159/1 a | 333/0 h | |
2 میلی‌گرم در لیتر | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 067/0 g | 056/0 f | 897/0 g | 467/0 b |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 089/0 f | 078/0 e | 919/0 e | 409/0 e | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 147/0 b | 136/0 b | 977/0 d | 378/0 f | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 050/0 h | 041/0 g | 895/0 g | 529/0 a |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 067/0 g | 058/0 f | 903/0 f | 447/0 c | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 109/0 d | 100/0cd | 910/0e | 423/0 d | |
ميانگين‌هايي كه حداقل داراي يك حروف مشترك هستند فاقد تفاوت معني‌دار آماري در سطح 5% مي‌باشند.
| |||||
با توجه به جدول 3 بر هم‌کنش مديريت آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی با سایر تیمارها نشان داد در این نوع مدیریت آبیاری، گیاهان کمتر در معرض تنش خشکی قرار می‌گیرند. هر چند فعالیت کاتالاز با افزایش تنش کاهش یافت اما نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم توانست فعالیت این آنزیم را تا حدی افزایش دهد (جدول 3). تاکنون مطالعات مختلفی در مورد محلول‌پاشی ذرات نانو روی صفات کمی و کیفی گیاهان مختلف انجام شده است(Lu et al., 2002). دراین خصوص معاونی و همکاران (Moaveni et al., 2011a) طی تحقیقاتی که بر روی گیاه Calendula officinalis انجام دادند گزارش کردند اثر نانو ذرات تیتانیوم در شرایط تنش روی شاخص‌های سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز در سطح 5 درصد معنی‌دار بود. همچنین طی تحقیقی بر روی گیاه ذرت گزارش شد اثر نانو ذرات تیتانیوم بر روی شاخص‌های سوپراکسید دیسمیوتاز، کاتالاز و در سطح 1 درصد معنی‌دار بود و بیشترین میانگین فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسمیوتاز و کاتالاز در محلول‌پاشی نانو ذرات تیتانیوم 03/0 درصد به دست آمد (Moaveni et al., 2011b).
خصوصیات زراعی ذرت دانه‌ای
مقايسات ميانگين اثرات متقابل تيمارهاي روش آبياري و زمان آبیاری نشان داد، بيشتر بودن مقادير تعداد ردیف در بلال، تعداد دانه در ردیف، وزن هزار دانه، شاخص برداشت، عملکرد دانه و بیولوژیک مي‌تواند دليل برتري آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی نسبت به دیگر روش‌های مدیریت آبیاری باشد (جدول4). آبیاري قطره‌اي با نوار‌هاي تیپ جهت آبیاري گیاهان ردیفی از جمله روش‌هاي آبیاري موفق در دنیا مطرح شده است (Akhavan Shiri,2009). با بررسي تحقيقات 10 ساله در كانزاس در خصوص استفاده از آبياري قطره‌اي زير سطحي براي كشت ذرت اين نتيجه حاصل شد كه مصرف آب آبياري براي ذرت مي‌تواند در مقايسه با ساير روش‌هاي آبياري مرسوم در منطقه از 35 تا 55 درصد كاهش پيدا كند (Lamm and Trooien, 2003). یاز و همکاران (Yazar et al., 2002) در تحقيقي اثرات سه سطح مختلف آبياري (100، 67 و 33 درصد تبخير تجمعي از تشتك كلاس A) و دو دور آبياري شامل 3 و 6 روز را بر عملكرد ذرت تحت سيستم آبياري قطره‌اي در تركيه بررسي نمودند. نتايج اين تحقيق نشان داد كه بالاترين ميزان متوسط عملكرد ذرت (11920 كيلوگرم در هكتار) از تيمار آبياري 100 درصد با دور آبياري 6 روز به دست آمد. عملكرد دانه ذرت براي دور آبياري 3 روز از 7940 تا 11330 و براي دور آبياري 6 روز از 7253 تا 11920 كيلوگرم در هكتار متغير بود. سطوح آبياري به طور معني‌داري باعث افزايش عملكرد گرديد. نتايج بدست آمده از مقايسه ميانگين داده‌هاي حاصل از اثرات متقابل روش‌های آبیاری به همراه نانو بر ذرت نشان داد
جدول 4- مقايسه ميانگين برهم‌كنش فاکتورهای آزمایش بر صفات مورد بررسی ذرت
| |||||||
تیمار | تعداد ردیف در بلال | تعداد دانه در ردیف | وزن هزار دانه (g) | عملکرد دانه (kg ha-1) | عملکرد بیولوژیک (kg ha-1) | شاخص برداشت (%) | |
آبیاری | تبخیر |
|
|
|
|
|
|
تیپ سطحی | 50 میلی‌متر | 9/12 b | 3/41 c | 3/310 ab | 5/7505 c | 3/20787 b | 9/35 f |
100 میلی‌متر | 6/12 b | 5/40 d | 2/301 c | 3/7488 c | 0/19756 c | 8/37 d | |
150 میلی‌متر | 1/12 c | 6/40 d | 9/299 d | 5/7430 c | 6/20025 c | 9/36 e | |
تیپ زیر سطحی | 50 میلی‌متر | 3/13 a | 2/42 b | 2/312 a | 2/8726 a | 4/21936 ab | 6/38 c |
100 میلی‌متر | 1/13 a | 4/41 c | 3/309 b | 5/8797 a | 9/22353 a | 1/39 b | |
150 میلی‌متر | 8/12 ab | 1/43 a | 2/311 ab | 7/8682 b | 1/20781 b | 2/41 a | |
معمول | 50 میلی‌متر | 5/12 b | 2/41 c | 8/301 c | 1/7351 d | 1/19266 c | 8/37 d |
100 میلی‌متر | 6/11 cd | 3/42 b | 2/302 c | 4/7333 d | 2/18853 d | 5/37 d | |
150 میلی‌متر | 3/11 d | 2/41 c | 5/299 d | 1/6580 e | 2/18359 d | 7/34 g | |
آبیاری | نانو تیتانیوم |
|
|
|
|
|
|
تیپ سطحی | شاهد | 9/14 a | 9/45 c | 8/323 a | 0/9233 c | 4/24649 c | 1/37 d |
2 میلی‌گرم در لیتر | 8/14 a | 3/47 b | 9/313 b | 0/9235 c | 2/24673 c | 6/36 e | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 6/14 b | 3/48 a | 1/327 a | 0/9270 c | 4/25128 b | 6/36 e | |
تیپ زیر سطحی | شاهد | 8/14 a | 8/47 b | 7/323 a | 0/9951 b | 8/25809 b | 0/39 b |
2 میلی‌گرم در لیتر | 0/15a | 1/47 b | 2/315 b | 0/9906 b | 7/26234 a | 4/38 c | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 8/14 a | 6/48 a | 7/325 a | 0/10450 a | 5/25139 b | 3/42 a | |
معمول | شاهد | 8/14 a | 3/47 b | 8/313 b | 0/8989 d | 7/23965 d | 3/37 d |
2 میلی‌گرم در لیتر | 0/15a | 4/48 a | 8/313 b | 0/8984 d | 2/23578 d | 5/37 d | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 6/14 b | 3/47 b | 6/311 b | 0/8218 e | 8/23058 d | 8/35 f | |
نانو تیتانیوم | تبخیر |
|
|
|
|
|
|
شاهد | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 5/12 cd | 3/41 f | 4/301 e | 0/5356 e | 7/15765 e | 8/33 e |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 4/12 d | 2/41 f | 9/296 f | 5/5309 e | 6/15333 e | 3/33 f | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 3/11 e | 0/40 g | 1/292 f | 9/4786 f | 4/14993 f | 5/31 g | |
2 میلی‌گرم در لیتر | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 8/12 c | 9/41 d | 5/313 bc | 1/7474 b | 9/20117 b | 9/36 a |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 6/12 cd | 5/41 e | 5/311 c | 9/6964 d | 4/19310 d | 7/35 c | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 6/12 cd | 5/41 e | 6/309 d | 9/6633 d | 2/19061 d | 7/34 d | |
4 میلی‌گرم در لیتر | 50 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 7/13 a | 6/45 a | 4/328 a | 8/8596 a | 2/23498 a | 7/36 ab |
100 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 3/13 ab | 9/44 b | 5/319 b | 2/7151 c | 7/19711 c | 4/36 b | |
150 میلی‌متر تبخیر از تشتک | 1/13 b | 4/43 c | 8/316 b | 6/7091 c | 5/19066 c | 9/36 a | |
ميانگين‌هايي كه حداقل داراي يك حروف مشترك هستند فاقد تفاوت معني دار آماري در سطح 5% مي‌باشند.
| |||||||
كه بيشترين وزن هزار دانه، عملکرد دانه و شاخص برداشت در تيمار آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم در لیتر به دست آمد (جدول4). وزن هزار دانه یکی از مهمترین اجزای عملکرد می‌باشد که نشان دهنده انتقال بیشتر مواد فتوسنتزی به دانه است (Okhovat, 1997). با توجه به جدول 4 بالاترین وزن هزار دانه بدست آمده از تیمار آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه نانو دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم در لیتر با 7/325 گرم به دست آمد. نتايج بدست آمده از مقايسه ميانگين داده‌هاي حاصل از اثرات متقابل روش‌های آبیاری به همراه نانو بر عملکرد دانه در ذرت بیانگر آن بود كه بيشترين عملکرد دانه در تيمار آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم با 10450 کیلوگرم در هکتار حاصل شد (جدول4). با توجه به اين نتايج مي‌توان بيان داشت كه مديريت مناسب اين تيمارها، بر علف‌های‌هرز موجود در كرت‌هاي آزمايشي (جدول2) سبب شد كه ميزان رقابت بين ذرت با علف‌های‌هرز كاهش يافته و آشيانه‌هاي اكولوژيك بيشتري در اختيار ذرت قرار گيرد. با افزایش محلول‌پاشی نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم در زمان‌های مختلف آبیاری تعداد ردیف در بلال، تعداد دانه در ردیف، وزن هزار دانه، شاخص برداشت، عملکرد دانه و بیولوژیک نیز افزایش یافت (جدول4). معاونی و همکاران (Moaveni et al., 2011b) بیان کردند محلول‌پاشی نانو ذرات دی‌اکسیدتیتانیوم منجر به افزایش عملکرد دانه در گیاه جو می‌شود. عملکرد دانه بسیاری از گیاهان رابطه بسیار نزدیک با تولید کل بیوماس در مقایسه با شاخص برداشت دارد (Abid et al., 2004). توزيع نهايي ماده خشك ميان دانه و قسمت‌هاي رويشي گياه، با در نظر گرفتن نسبت دانه به كاه با شاخص برداشت تعيين مي‌شود. در ذرت شاخص برداشت از نسبت وزن خشك دانه به وزن خشك كل ماده گياهي به دست مي‌آيد. بيشترين شاخص برداشت در تيمار آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم با 3/42 درصد حاصل شد. در مقابل كمترين شاخص برداشت در تيمار زمان آبیاری150 ميلی‌متر تبخير از تشتک کلاس A در عدم مصرف نانو با 5/31 درصد به دست آمد (جدول4).
نتيجه‌گیری
با توجه به مطالب ارائه شده در این پژوهش چنین استنتاج مي‌گرددكه با انجام مديريت آب و نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و برهمکنش آن‌ها به‌طور ویژه آبیاری قطره‌ای نوار تیپ زیرسطحی به همراه نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم چهار ميلي‌گرم، درصد کاهش علف‌های‌هرز افزایش داد. در پي آن ميزان رقابت ذرت و علف‌هرز كاهش يافت. در نتيجه شرايط براي رشد مناسب گياه فراهم شد. گياه با توليد اندام هوايي مناسب، توازن در توليد دانه و كاه را حفظ كرد. نهايتاً سبب افزايش شاخص برداشت شد. همچنين در شرايط كاهش رقابت ذرت و علف‌هرز، اختصاص منابع فتوسنتزي به سمت دانه بيشتر از كاه و كلش بود. همين امر سبب افزايش عملکرد و شاخص برداشت ذرت شد. اگرچه در این روش نصب و راه اندازي سیستم قطره‌اي، هزینه اولیه‌اي را به زارع تحمیل می‌کند ولی با توجه به صرفه جویی در مصرف آب و افزایش کارآیی مصرف آب وکنترل علف‌هاي‌هرز می‌توان به سود بیشتري دست یافت.
منابع مورد استفاده:
Abid, H., Chadhary, M.R., Wajid, A., Ahmad, A., Ibrahim, M.R.M, and Goheer, A.R. 2004. Influence of water stress on growth, yield and radiation use efficiency of various wheat cultivars. International Journal Agriculture Biology. 6(6): 1074-1079.
Aebi, H. 1974. Catalase: 673-677. In: Bergmeyer, H.U., (Ed.). Methods of Enzymatic Analysis. Academic Press, New York, USA, 641p.
Akhavan, K. and Shirir, M. 2009. Investigating the Different Levels of Water and Raw Plants of Sorghum Plants by Drop Strain Irrigation in Moghan Area. Final Report of Agricultural Research Institute of Agricultural Research Institute. registration number 1405. 45-88.
Bates, L., Waldrem, R. and Teare, I. 1973 Rapid determination of free praline for water stress studies. Plant and Soil 39: 205-207.
Benavides, F.G., Benach, J., Diez-Roux, A.V. and Roman, C. 2000. How do types of employment relate to health indicators? Finding from the second European survey on working conditions. Journal Epidem community Health. 54: 494-501.
Cui, H., Sun, C., Liu, Q., Jiang, J. and Gu, W. 2006. Applications of nanotechnology in agrochemical formulation, perspectives, challenges and strategies. P. 1-6. Institute of environment and sustainable Development in Agriculture. Chinese Academy of Agricultural Sciences. Beijing. China.
Fathi, A., and M. Zahedi. 2014. Effect of iron and zinc oxide nanoparticle spraying on growth and ionic content Two wheat cultivars under salinity stress. Journal Production and processing of crops and gardens, 4: 295-304.
Fu, J., and Haung, B. 2001. Involvement of antioxidants and lipid peroxidation in the adaptation of two cool season gresses to localized drought stress. Environmental and Experimental Botany, 45: 105-114.
Ghamarnia, H., Khosravi, H., Jalili, Z. and Bahrami naghad. 2015. Investigating different irrigation and water management methods on yield and water use efficiency of grains. Journal Water and irrigation management, Vol. 5, No. 1 55-67. (in Persian).
Grattan, S.R., I.J. Schawnkl, and W.T Lawnini. 1988. Weed control by subsurface drip irrigation. California Agric. 42: 22-24.
Jiang, R., and Hunag, N. 2001. Drought and Heat stress injure two cool season Turfgrass in relation to antiaxidant metabolism and lipid peroxidation. Crop Science Society of America, 41: 436-442.
Jin, L,. and Yong, W. 2001. Water use in agriculture in China; importance, challenges, and implications for policy. Journal of Water policy, 3, 215-228.
Kar, M., and Mishra, D. 1976 Catalase, Peroxidase, and Polyphenoloxidase activities during Rice leaf senescence. Plant Physiology 57: 315-319.
Lamm F.R., and Trooien T.P. 2003. Subsurface drip irrigation for corn production: a review of 10 years of research in Kansas, Journal of Irrigation Science, No, 22. 195–200.
Liang, X., Zhang, L., Natarajan, S.K. and Becker, D.F. 2013. Proline Mechanisms of Stress Survival. Antioxid Redox Signal 20; 19 (9): 998–1011.
Lu, C.M., Zhang, C.Y., Wu, J.Q., and Tao, M.X. 2002. Research of the effect of nanometer on germination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism. Soybean Sci. 21:168-172.
Moradi Boldaji, E. 2006. Water resources management and beard against drought, Journal of Jihad July & Agust, 272, 202-210 (In Persian).
.
Moaveni, P., Valadabadi, S.A., Aliabadi Farahani, H. and Maroufi, K. 2011a. Nanoparticles TiO2 spraying affected on calendula (Calendula Officinalis L.) under field condition. Advances in Environmental Biology. 5(8): 2242-2244.
Moaveni, P., Lotfi, M., Aliabadi Farahani, H. and Maroufi, K., 2011b. Effect of spraying TiO2 nano particles on some of physiological and chemical parameters in maize (Zea mays L.). International Journal of Biosciences. 1(4): 63-67.
Monica, R. C., and R. Cremonini. 2009. Nanoparticles and higher plants.Caryologia 62:161-165.
Najafi, H., Zand, E,. Deyanat, M. and Nosrati,E. 2011. Ecology of Weeds and Invasive Plants. No. 9. Pp. 480.
Okhovat, S., and Vakili, D. 1997. Rice (planting and harvesting). Farabi (In Persian). p 212.
Peyvandi, M., H. Parande and M. Mirza. 2011. The comparison of iron Nano chelates effect on growth parameters and antioxidant enzymes activity of OcimumBasilicum. Journal of molecular cellular biotechnology 4:19-31
Polle, A. 1997. Defense against photoxidative damage implants. p. 783-813. in: J. scandalis, ed. oxidative stress and the molecular biology of oxidative defense. Cold spring harbar laboratory press,,cold spring harboor, IVY Biologia Plantarum, 41: 387-394.
Qudsaia, B., Y. Noshinil, B. Asghari, Z. Nadia, A. Abida and H. Fayazul. 2013. Effect of Azospirillum inoculation on maize (Zea mays L.) under drought stress. J. Pakistan Boty. 45:13–20.
Rakmini, M.S., Benedicate, D.S. and Vivanads. 2004. Superoxid dismutase and catalase activities and their correlation with malondealdehyde in schizophrenic patients. Indian Journal Clinical Biochemistry, 19: 114-118.
Remya, N., Saino, H.V., Baiju, G., Nair, T.M., Yoshida, D. and Sakthi K., 2010. Nanoparticulate material delivery to plants, Plant Science , 179. 154–163
Salehi, M., and Tamaskani, F. 2008. Pretreatment effect of nanosilver on germination and seedling growth of wheat under salt stress. Proceeding of 1th Iranian Congress in Seed Sciences and Technology. Gorgan, Iran. p 358.
Soltani, M., Moaveni, P. and Nouri, H. 2014. The effect of titanium dioxide nanoparticulation on yield and yield components Activity of antioxidant enzymes in lentil. Journal Iranian Plant Ecophysiology, No. 9 78-88. (in Persian).
Tafti, M.M., R. Farhoudi, M. Rabiee and M. Rasifar. 2011. Allelopathic effect of harmel (Peganum Harmala L.) on germination and growth of three weeds. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, Vol. 27, 1: 135-146. (in Persian).
Vinocur, B., and Altman, A., 2005 Recent advances in engineering plant tolerance to abiotic stress: achievements and limitations. Current Opinion in Biotechnology 16: 123-132.
Yazar A., Sezen S.M. and Gencel B. 2002. Drip irrigation of corn in the southeast Anatolia project (GAP) area in Turkey, Irrigation and Drainage Journal, 51(4):293–300.
Investigating the Effect of Titanium Dioxide Nanoparticles Interaction and Water Management on Weeds and Physiological and Biochemical Characteristics of Corn (Zea mays L.)
Abstract
This experiment was conducted in Karaj in 2017 and split plot in a randomized complete block design with 3 replications. The experimental treatments included irrigation management at three levels: irrigation with surface brush, sub surface (15 cm depth), and atmospheric and backyard in the main plot and irrigation management at three levels: 50, 100 and 150 mm evaporation from the pan in sub plots And application of titanium dioxide nanoparticles in three levels: zero (control), 2 and 4 mg / lit in sub-sub plots. The results of this study indicated that divergence method (sub surface type) can be used to optimize the use of water resources to reduce irrigation losses and achieve high yield in corn production. Application of irrigation management of subsurface ribbon barrels along with titanium dioxide nanoparticles of four milligrams per liter in corn fields reduced 85 percent of weeds. As a result, corn and weed competition reduced tissue texture and allocated photosynthetic sources to seed more than stems and corn leaves. Also, the use of titanium dioxide nanoparticles increased the activity of antioxidant enzymes and corn yields. The highest yield in this treatment was obtained at 10450 kg ha-1.
Key words: malondialdehyde, Proline, water management, weed, yield.
