The effects of plant density and irrigation interval on forage yield and some physiological traits of Kochia, Quinoa and Forage sorghum in Golestan province
Alireza Saberi
1
(
1Assistant Professor, Agronomy and Garden Research Department, Golestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Gorgan, Iran
)
Alireza Kiani
2
(
Agricultural engineering department, ,Golestan Agricultural and Natural Resources Research and education Center
)
Keywords: Salinity, Forage yield, Chlorophyll, Irrigation frequency,
Abstract :
The productivity of plants is strongly influenced by environmental stresses. Scientists consider soil salinity as one of the major factors that reduce plant growth in many regions of the world (McCarty and Dudeck, 1993; Murdoch, 1987). Sodium chloride (NaCl) is the predominant component contributing to salinity in soils (Jungklang et al., 2003). To overcome this problem, the search for salt tolerant forages has increased (Harivandi et al., 1992). Salt tolerant plants have the capability to minimize these detrimental effects by a series of morphological, physiological and biochemical processes (Jacoby, 1999). Under the variable saline environments, plants have developed different adaptive mechanisms (Rhodes et al., 2002 and Borsani, et al., 2003).Sorghum has tillering characteristics that enable it to completely regenerate the above-ground portions of the plant. Individual sorghum plants have been kept alive for as long as 7 years where the climate is mild enough to avoid winterkill and disease and insect protection have been provided. These important features of sorghum have allowed producers to seek a second crop within the same growing season. This decision, however, must be made at or soon after harvest of the main crop, and re-growth should be managed in the same manner as the main crop (Teutsch, 2006). A new generation of salt-tolerant forage varieties would allow for landscape development in saline environments and where salt water usage is a problem, or where fresh water is limited or not available for irrigation. Forage sorghum development in these areas often requires the use of brackish water from affected wells or other secondary sources. The effect of salinity and water deficit on kochia, quinoa and forage sorghum is not known. Hence, studies are needed to improve understanding on yield of these crops under influence of salt and water stresses. In addition, many factors need to be considered when addressing the suitability of irrigation water with respect to salinity. To our knowledge, there are no published studies on drought and salt water tolerance among these forage varieties. The specific objectives of this study were:To determine yield, biomass partitioning, and morphological responses of kochia, quinoa and forage sorghum varieties to different levels of salinity and irrigation frequency.It is predicted that at least 10 million people will be hungry and malnourished in the world by the end of this century (FAO 2003). Thus, to reduce the food insecurity, crop production will have to be doubled, and produced in more environmentally sustainable ways (Borlaug and Dowswell 2005). This can be achieved by expanding the area of crop production, increasing per hectare yield and improving crop quality. Furthermore, during the second half of the past century, rise in per hectare crop productivity was due to improved or high yield potential (Arous et al. 2004).The relationship between growth of Kochia, Quinoa and forage sorghum under different irrigation frequency and plant density is not well understood. Many changes take place in plants to enable them to compete and maintain photosynthetic activity. Works in the late 1980s demonstrated that yields can be raised two to three-fold by using available improved varieties and appropriate agronomic techniques. These include in the aspects of to what extent of irrigation frequency and plant density affect the yield and morpho-pysiological parameters of Kochia, Quinoa and forage sorghum. In addition, no comprehensive database is available on sorghum under combination of pattern and density in northern Iran. Thus, studies are still needed to improve our understanding of the effects of pattern and density for Kochia, Quinoa and sorghum. Hence, the present study was to design with the following objectives:Objectives1. To determine the performance of Kochia, Quinoa and forage sorghum at different levels of plant density. 2. To study the effect of irrigation frequency on yield and physiological parameters of Kochia, Quinoa and forage sorghum. 3. To identify how interaction irrigation frequency and plant density affect yield and yield components of Kochia, Quinoa and forage sorghum. In order to study irrigation frequency and plant density of Kochia, Quinoa and forage sorghum, a field experiment was conducted during 2015 and 2016 at Salinity Station. The experiment was laid out in a randomized complete block design in form of split plot factorial experiment and replicated four times. At this research effects of irrigation frequency at four levels (irrigation after 5, 10, 15 and 20 days), and plant density at three levels (11.1, 16.7 and 33.3 plants per m2) on Koshia (Birjand and Sabzevar bulks), Quinoa (Santa Maria and Sajama Iranshahr) and verities of KFS3 and Speed feed sorghums were investigated. Sowing date was the time of soil temperature reaching to 12 °C and the harvesting date was the time of 5% flowering of each plot. Each variety was planted in four lines, the length of planting lines were 6 meters and inter row spacing was 60 cm. the seeds were planted in series, then distance of 5, 10 and 15 considered for plant densities of D1, D2 and D3. For yield estimation, after removing borders, 6 m2 harvested. For measurements physiological treats, 10 bushes randomly sampled. Chlorophyll content was estimated using the method of Witham et al. (1986). Free proline concentration was determined by means of a rapid colorimetric method using an acid ninhydrin procedure developed by Bates et al. (1973). Data were analyzed using SAS software. Quantitative experiment results showed that; Sabzevar bulk at irrigation every 5 days interval and 33.33 plants per m2 with yield of 33.99 ton ha-1 had the highest yield and chlorophyll content. With increasing low irrigation stress, amount of proline had increasing trend and Sabzevar bulk had the most amount of proline on its leaves.
_||_
اثرات تراکم بوته و مدیریت آبیاری بر عملكرد و برخی صفات فیزیولوژیکی کوشیا، کینوا و سورگوم علوفهاي در استان گلستان
چكيده
به منظور مطالعه تراکم بوته و دور آبیاری کوشیا، کینوا و سورگوم علوفهای، آزمایشی طی سالهای 94 و 95 بصورت فاکتوریل کرتهای خرد شده در قالب طرح بلوكهاي كامل تصادفي در چهار تكرار در ایستگاه شوری آق قلا اجرا شد. در اين تحقيق اثرات تیمار تراکم بوته (1/11، 7/16 و 3/33 بوته در متر مربع) و همچنین تیمار دور آبياری با چهار سطح (5 ، 10 ، 15 ، 20 روز) بر عملکرد و برخی صفات فیزیولوژیکی دو توده کوشیا (توده های بومی بیرجند و سبزوار) و کینوا ( Santa Mariaو Sajama Iranshahr) و ارقام اسپید فید و KFS3 سورگوم علوفهای مورد بررسی قرار گرفت. آب آبیاری از انتهای سد وشمگیر تهیه شد که شوری آن 15 دسی زیمنس بر متر بود. نتایج نشان داد توده سبزوار در تـراكم 33/33 بوتـه در متـر مربـع و آبیاری 5 روز یکبار با عملکرد 34 تن درهکتار بيـشترين عملكـرد علوفه تر و کلروفیل را دارا بود. میزان پرولین با افزایش تنش روند افزایشی نشان داد. توده سبزوار بیشترین میزان پرولین را در برگ های خود تولید کرد.
واژههاي كليدي: تناوب آبیاری، شوری، عملكرد علوفه، کلروفیل
Abstract
In order to study irrigation frequency and plant density of Kochia, Quinoa and forage sorghum, a field experiment was conducted during 2015 and 2016 at Aghghala Salinity Station. The experiment was laid out in a randomized complete block design in form of split plot factorial experiment and replicated four times. At this research effects of irrigation frequency at four levels (irrigation after 5, 10, 15 and 20 days), and plant density at three levels (11.1, 16.7 and 33.3 plants per m2) on Koshia (Birjand and Sabzevar bulks), Quinoa (Santa Maria and Sajama Iranshahr) and verities of KFS3 and Speed feed sorghums were investigated. Mainwaile the needed irrigation water aplayed from water of behind the Voshmgir dam (EC=15 dS m-1). Quantitative experiment results showed that; Sabzevar bulk at irrigation every 5 days interval and 33.33 plants per m2 with yield of 34 ton ha-1 had the highest yield and chlorophyll content. With increasing low irrigation stress, amount of proline had increasing trend and Sabzevar bulk had the most amount of proline on its leaves.
Key Words: Irrigation frequency, Salinity, Forage yield, Chlorophyll
مقدمه
سطوح شوری بالا میتواند به طور قابل توجهی و غیرقابل برگشت تنوع زیستی را کاهش دهد، زیرا بسیاری از محصولات قادر به رشد در شرایط شور نیستند. اما گیاهان شورزیست مقاوم به نمک مانند کینوا میتوانند به عنوان جایگزین مناسب برای محصولات اصلی فعلی برای حفظ تولیدات کشاورزی، به ویژه تحت آبیاری با آب شور در نظر گرفته شوند (Hussain et al., 2020). کینوا با توجه به ارزش غذایی آن و ظرفیت آن برای تامین امنیت غذایی جهان و مقاومت آن نسبت بسیاری از تنشهای محیطی از جمله شوری مورد توجه ویژهای در سرتاسر جهان قرار گرفته است Bouras et al., 2020)). گزارشات در ایران حکایت از این دارد که گونههای مختلفی از هالوفیتها در کشور وجود دارد، بطوریکه برآوردها بیش از 400 گونه هالوفیت عمدتا از خانواده اسفناجیان (حدود 44درصد) را نشان میدهد (Koocheki and Mahlati, 2002). در رابطـه بـا اثـر تـراكم بوتـه بـر عملكرد علوفه كوشيا Fischer و همکاران مشاهده كـردند كـه بـا افـزايش تـراكم تـا 20 بوتـه در متر مربع بـر ميـزان عملكـرد مـاده خشك، وزن خشك ساقه و برگ افزوده شد (Fischer et al., 2000). كوشيا اغلب نيازمند تنك كردن جهت جلـوگيري از رقابـت شديد و خودتنكي است(Soleimani et al., 2012) . برگها و سرشاخههاي اين گياه، علوفهاي ارزشمند بـراي دام به شمار ميآيد (Madrid et al., 1996). کوشیا در مقایسه با سورگوم علوفهای قادر به تحمل دماهای پایین تر بوده و رشد آن تا دمای 8- درجه سانتیگراد متوقف نمیشود و موجب افزایش چین برداری آن میشود (Kafi et al.,2011).
سه سطح شوری آب آبیاری (4، 9 و 12 دسی زیمنس بر متر) به همراه هفت سامانه شامل تک کشتی و مخلوط ( دو یا سه گانه) از کوشیا، کینوا و گوار طی دو سال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داده است که بیشترین نور جذب شده در کشت مخلوط سه گانه بدست آمد. عملکرد کل علوفه در کشت مخلوط سه گانه در شوری 4 و 9 دسیزیمنس بر متر نسبت به تیمار تک کشتی به ترتیب در حدود 5 و 1/4 درصد افزایش و نسبت به تیمار 14 دسی¬ریمنس بر متر در حدود 5/1 درصد کاهش داشت(Ghaffarian et al., 2021) .
کینوا (Quinoa) در مناطق با میزان بارش 80 تا 600 میلیمتر قابل کشت است. این گیاه عضو خانواده چغندر و اسفناج و غازایاقی است و به خاطر رشد خوب در بدترین و دشوار ترین شرایط آب و هوایی مشهور است و برای بیابان زدایی میتواند کاشته شود. از برگهای جوان به عنوان سبزی تازه یا به صورت پخته در ترکیب غذایی استفاده می شود (Oelk et al., 1992 ). هزینههای پایین کشت کینوا و قیمت به نسبت بالای آن از یکسو و نیاز به آب کم و سازگاری با شرایط دشوار آب و هوایی از سوی دیگر باعث شده تا کشت این محصول به لحاظ اقتصادی بسیار بهصرفه باشد. دوره کشت این گیاه کم توقع حدود پنج ماه است و به دلیل مزیتهای فراوانی که کشت این گیاه را به لحاظ اقتصادی بهصرفه میکند سازمان خواربار جهانی (فائو) سال ۲۰۱۳ را سال کینوا نامگذاری کرد.
سورگوم با اسم علمی .Sorghum bicolor L “شتر گياهان” گياهي است از خانواده غلات كه خاستگاه آن آفريقا و جنوب آسيا است(Koocheki et al., 1987) . نتایج بررسی 5 رقم سورگوم از جمله اسپیدفید تحت تاثیر 5 سطح شوری (غیرشور، 4 ،8 ، 12 و 16 دسیزیمنس بر متر) نشان داد که رقم اسپیدفید از تحمل به شوری بیشتری نسبت به دیگر ارقام برخوردار بوده و برای کشت در شرایط آب و خاک شور توصیه شد (Seilsepour, 2022).
با توجه به اهمیت تولید علوفه در کشور و کمبود منابع آبی، بخشهای شمالی استان که هم دارای آب و هوای خشک و هم منابع آبی محدودی دارد و خاک های منطقه دارای درجات مختلفی از شوری و سدیمی هستند امکان تولید با استفاده از منابع آب و خاک شور برای برخی از گیاهان متحمل به شوری را دارد. به همین دلیل این پژوهش با هدف بررسی امکان تولید این نوع گیاهان در آب و خاک شور استان مورد بررسی قرار گرفته است.
به منظور مطالعه اثر تراکم بوته و دور آبیاری کوشیا، کینوا و سورگوم علوفهای،اين تحقيق بصورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوكهاي كامل تصادفي در چهار تكرار طی سالهای 94 و 95 در ایستگاه تحقیقات شوری آق قلا اجرا شد. ايـن مكـان در طـول و عـرض جغرافيايي بـه ترتيـب ́ 42° 54 شرقی و ́12° 37 شمالی و 5 متر زير سطح دريـا قرار گرفته است. میانگین بارندگی سالانه آن 330 ميليمتر است كه بـيش از 80% آن در پـاييز و زمــستان دريافــت مــيشــود. مجمــوع ميــزان بارندگي در طول دوره كشت در سال اول 172 ميليمتر و در سال دوم 315 ميليمتر بود. حـداكثر دمـاي هـوا در طول فصول کشت و کار 41 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی ايـن منطقـه در سال اول 71 % و در سال دوم 78 % بود. در اين تحقيق اثرات تیمار تراکم بوته (1/11، 7/16 و 3/33 بوته در متر مربع) و همچنین دور آبياری با چهار سطح (5 ، 10 ، 15 ، 20 روز) بر عملکرد و اجزای عملکرد علوفهای و صفات فیزیولوژیکی دو توده کوشیا (توده های بومی بیرجند و سبزوار)، کینوا (Santa Maria و Sajama Iranshahr) و ارقام اسپید فید و KFS3 سورگوم علوفهای مورد بررسی قرار گرفت. تعداد تيمار در هر تکرار برابر 72= 6×4×3T= تيمار بود که در مجموع 288 کرت را شامل ميشد. با عنایت به وجود زهکش در اراضی مکان اجرای پروژه، شوری خاک قطعه زمین مد نظر با آب تخت یکنواخت شد، قطعه زمین شور (dS m-1 EC=14-16) در ایستگاه شوری آق قلا انتخاب شد. ضمنا آب مور نیاز آبیاری از پشت سد وشمگیر تهیه شد که EC آن 15 دسی زیمنس بر متر بود. بافت خاک منطقه سیلتی رسی لومی است، سایر مشخصات فیزیکی- شیمیایی خاک محل آزمایش قبل و بعد از اجرا تعیین شد (جداول 1 و 2). كود مورد نياز بر اساس آزمون خاك و با محاسبه كمبود آن بر مبناي 250 كيلو گرم در هكتار فسفات آمونيوم به زمين داده شد سپس ديسك نموده و با فاروئر پشته هايي به فاصله 60 سانتیمتر از هم ديگر ايجاد گردید. در زمان كاشت 100 كيلو گرم اوره به زمين داده شد (ضمناً در مرحله 4 تا 6برگي و قبل از گلدهي نيز دو مرحله كود سرك ( اوره) همزمان با آبياري پاشيده شد. کاشت زمانی صورت گرفت که درجه حرارت خاک به 12 سانتیگراد رسیده(21ادیبهشت ماه) بود. كاشت در هر تكرار در چهار خط بطول 6 متر انجام شد و يك پشته خالي (نكاشت ) جهت انجام عمليات داشت و يادداشت برداري منظور گردید. کاشت بصورت سري انجام شد، بعد از سبز شدن در مرحله 4 تا 6 برگي طوري تنك شدند كه فاصله بوته ها روي رديف براي تراكم هاي D1، D2 و D3 به ترتيب 5، 10 و 15 سانتي متر شد. عملیات داشت یکسان از قبیل وجین مکانیکی بعنوان شاخص های ثابت در این تحقیق مد نظر بود. جهت اندازه گيری صفات مورد نظر ده بوته به طور تصادفی در هرکرت برداشت شد. مقدار کلروفیل بـا روش Witham و همكاران(1986) اندازهگيـري شـد. براي این منظور 100 میلیگرم برگ تازه از برگهاي جوان کاملاً توسعه یافته جدا و استخراج با استفاده از اتانول 31 درصد انجام شد. قرائت میزان جذب در طول موج با استفاده از اسپکتروفتومتر Model Spectrophotometer Visible-UV Jenway ) انجام شد. ميـزان پـرولين بـا روش Bates و همكاران (1970) اندازهگيـري شـد. 2/0 گـرم از نمونـهي برگ تر به همراه 10 سيسي اسيد سولفوساليسيليك 3% كوبيده شـده و از كاغذ صافي عبور داده شدند. به 2 سيسي از اين محلول، 2 سي سي اسيد استيك گلاسيال و 2 سيسي اسيد ناينهيدرين اضافه و به مدت يك ساعت در حمام آب جوش در دمـاي 100 درجـه قـرار داده شدند. 4 سيسي تولوئن به نمونه اضافه شد. در نهايـت ميـزان جذب نوری در 520 نانومتر توسط دسـتگاه اسـپكتروفتومتر Model Spectrophotometer Visible-UV Jenway قرائـت گرديـد. ميزان پرولين استخراجي بر اساس ميكرومول بر گرم وزن تر از جدول 2 استاندارد به دست آمد. اندازه گیری در مرحله گلدهی از برگهای فوقانی صورت گرفت. برای اندازهگيري محتواي نسبي آب برگ 100 ميلـي گـرم بـرگ تـوزين و درون آب مقطر در دماي 4 درجه سانتيگراد به مدت 24 سـاعت قـرار داده شد، سپس وزن آماس برگها اندازهگيري شـد. جهـت تعيـين وزن خشك، برگها به مدت 24 ساعت در دماي 80 درجه سانتيگراد قرار گرفتند. بـا اسـتفاده از (وزن خشك – وزن آماس)/(وزن خشك – وزن تر( درصـد محتـواي نسـبي تعيين شد. برداشت زمانی شروع شد که 5 درصد بوته ها در هر کرت در مرحله آغاز گلدهی بودند. برداشت نهايي بعد از حذف حاشيهها از سطح 6 متر مربع در هر كرت انجام شد و ميزان عملکرد علوفه تر از آن بصورت یک چینه (چین اول) و نسبت برگ به ساقه اندازهگیری شد. در پايان هر سال تجزيه واريانس داده ها با نرم افزار آماري SAS نسخه 9 انجام شده و در پايان سال دوم دادههاي دو ساله مورد تجزيه واريانس مركب قرار گرفتند. در خاتمه تيمارهاي مناسب از طريق آزمون مقايسه ميانگينها به روش LSD ذر سطح احتمال 1٪ و 5٪ معرفي شد.
جدول 1. خصوصیات شیمیایی خاک مزرعه قبل از اجرای آزمایش (عمق 60-0 سانتیمتر) | |||||||
پتاسیم قابل جذب (%) | فسفر قابل جذب (%) | ازت کل | مواد خنثی شونده(%) | گوگرد قابل جذب(%) | pH | هدايت الكتريكي (dS/m) | بافت خاک |
3/32 | 8/18 | 18% | 0/2 | 8/4 درصد | 7/7 – 6/7 | 3/16 تا 8/16 | سیلتی کلی لوم |
جدول 2. بعضی از خواص فیزیکی خاک محل آزمایش
عمق خاک (cm) | % وزنی رطوبت در حد ظرفیت زراعی | % وزنی رطوبت در حد پژمردگی | جرم مخصوص ظاهری g.cm-3 | بافت خاک |
30-0 60-30 | 5/25 25 | 4/13 2/13 | 38/1 42/1 | سیلتی کلی لوم ( |
نتايج
جدول تجزیه واریانس 3 نشان داد که تیمارهای آبیاری و رقم و اثرات متقابل رقم در تراکم روی تمام صفات مورد مطالعه در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. تیمار تراکم بجز روی مقدار پرولین روی تمام صفات مورد بررسی در سطح 5% ولی صفات عملکرد تر و نسبت برگ به ساقه در سطح 1% معنی دار شد. اثرات متقابل آبیاری در تراکم روی صفات عملکرد تر و نسبت برگ به ساقه در سطح 1% معنی دار شد.
آبیاری 5 روز یکبار موجب افـزايش عملكـرد شد و با ایجاد و تشدید تنش آبیاری بتدریج عملکرد نیز کاهش یافت، بطوری که در مدار آبیاری 20 روز عملکرد 38 درصد کمتر از تیمار شاهد بود. این روند کاهشی برای صفات نسبت برگ به ساقه، محتوای آب نسبی و مقدار کلروفیل همین منوال را داشت ولی برای مقدار پرولین روند افزایشی داشت(جدول4). جدول 4همچنین حاکی از برتری تراکم متوسط نسبت به سایر تراکمهاست. بررسی و مقایسه ارقام نشان میدهد توده سبزوار کوشیا، توده بیرجند کوشیا، رقمSanta Maria کینوا، رقم Sajama Iranshahr کینوا، سورگوم رقم KFS4 و سورگوم هیبرید Speed feed بترتیب حائز بیشترین عملکرد علوفه تر بودند روند تغییر مقادیر سایر صفات مورد ارزیابی در جدول شماره 4 ملاحظه می گردد. مثلا توده سبزوار کوشیا با نسبت 15/1 بیشترین و هیبرید اسپیدفید با نسبت 89/. کمترین نسبت برگ به ساقه را داشت.
بررسی اثرات متقابل نشان میدهد بـا افـزايش تراكم و آبیاری به موقع به دليل استفاده بهتر از منابع، تا تراكم 333 هزار بوته در هکتار ماده تر کوشیا و کینوا افزايش يافـت ولـي این افزایش برای سورگوم تا تراکم 167 هزار بوته در هکتار بود پـس از آن احتمـالا بـه دليل رقابت شديد بين و درون بوتهاي سبب كاهش عملكـرد شـد.
جدول 3. تجزيه واريانس عملکرد و اجزای عملکرد کوشیا، کینوا و سورگوم علوفهای (1395-1394)
منابع تغييرات |
|
| ||||
سال((Year | 1 | وزن تر کل | نسبت برگ به ساقه | مقدار پرولین (µmolg¯¹ DM) | محتوای اب نسبی | مقدار کلروفیل (mg cmˉ2) |
سال((Y | 1 | ** 79/2209 | ** 248/0 | ** 40/573 | ** 54/3070 | ** 861/0 |
خطای سال(R×Y) | 6 | ** 81/2793 | ** 009/0 | ** 70/223 | ** 22/656 | ** 468/8 |
آبیاری(I) | 3 | ** 63/2802 | ** 144/0 | ** 79/19 | * 53/53 | ** 78/3 |
سال در آبیاری(I*Y) | 3 | ** 86/118 | ** 019/0 | ns 61/3 | ns 86/27 | ** 24/0 |
خطای اصلی | 18 | ** 486/0 | ** 005/0 | ** 74/17 | ns 20/28 | ** 60/0 |
تراکم((D | 2 | * 18/161 | * 008/0 | ns 08/1 | * 10/3304 | **98/2 |
آبیاری در تراکم(D×I) | 6 | ** 54/3 | ** 0005/0 | ns 09/0 | ns 014/0 | ns001/0 |
سال×تراکم Y)×( D | 2 | ** 08/73 | ** 007/0 | ns 04/1 | ns 18/9 | ns001/0 |
سال در آبیاری × تراكم(D×Y× (P | 6 | ** 47/1 | ** 0009/0 | ns 09/0 | ns 014/0 | ns001/0 |
رقم | 5 | ** 19/6543 | ** 45/1 | ** 57/330 | ** 12/8990 | **24/3 |
سال در رقم | 5 | ** 82/87 | ** 007/0 | ** 37/22 | ** 29/347 | **18/0 |
آبیاری دررقم | 15 | ** 38/71 | ** 025/0 | ns 09/0 | ns 01/0 | ns001/0 |
تراکم دررقم | 10 | ** 71/45 | ** 004/0 | ** 09/198 | ** 17/109 | ** 11/0 |
سال در رقم × تراكم(D×Y× (P | 10 | ** 39/33 | ** 003/0 | * 55/5 | ns 54/10 | ns013/0 |
سال در آبیاری × رقم(D×Y× (P | 15 | ns 37/2 | ns 018/0 | ns09/0 | ns 014/0 | ns001/0 |
سال×آبیاری × تراكم× رقم (D×Y× (P | 30 | ns 93/0 | ns 0009/0 | ns09/0 | ns 014/0 | ns001/0 |
آبیاری × تراكم× رقم (D×Y× (P | 30 | ns 46/0 | ns 001/0 | ns 09/0 | ns 014/0 | ns001/0 |
خطا(E) | 408 | 53/14 | 0007/0 | 53/14 | 23/27 | 054/0 |
ضريب تغييرات (%) CV |
| 78/16 | 67/2 | 89/6 | 81/6 | 83/11 |
جدول 4. مقایسه عملکرد و صفات فیزیولوژیکی کوشیا، کینوا و سورگوم علوفهای (1395-1394)
مقدار کلروفیل (mg cmˉ2) | محتوای اب نسبی | مقدار پرولین (µmolg¯¹ DM) | نسبت برگ به ساقه | وزن تر کل (ton. ha-1) | |
|
|
|
|
| آبیاری |
a 31/1 b 12/1 c02/1 d93/0 03/0 | a 64/77 ab52/76 b19/76 b90/75 20/1 | ab51/23 b48/23 a87/23 c97/22 37/0 | b 019/1 a027/1 c967/0 c970/0 006/0 | a 81/27 b 047/24 c 096/20 d 059/17 0883/0 | آبیاری هر 5 روز یکبار آبیاری هر 10 روز یکبار آبیاری هر 15 روز یکبار آبیاری هر 20 روز یکبار LSD(5%) |
|
|
|
|
| تراکم |
a 44/2 a 42/2 b 27/2 023/0 | a 33/72 b 62/80 c 73/76 04/1 | a 38/23 a 46/23 a 53/23 32/0 | a 003/1 b 995/0 c 989/0 005/0 | a 45/23 a 99/22 b 68/21 76/0 | 1/11 7/16 3/33 LSD(5%) |
|
|
|
|
| رقم |
c 97/0 d81/0 a30/1 b10/1 b10/1 a28/1 036/0 | d 31/70 e04/67 a73/91 b25/85 c26/72 c77/72 48/1 | c 09/23 a11/25 d80/21 b41/24 a46/25 e87/20 45/0 | a 15/1 b15/1 c93/0 d93/0 e90/0 f89/0 007/0 | a 99/33 b70/31 c98/20 d46/19 e02/16 f08/14 08/1 | کوشیا(توده سبزوار) کوشیا(توده بیرجند) کینوا(Santa Maria ) کینوا(Sajama Iranshahr) سورگوم((KFS4 سورگوم(Speed feed) LSD(5%) |
جدول 5. مقایسه عملکرد و صفات فیزیولوژیکی کوشیا، کینوا و سورگوم علوفهای تحت تاثیر تراکم و رقم(1395-1394)
مقدار کلروفیل (mg cmˉ2) | محتوای اب نسبی | مقدار پرولین (µmolg¯¹ DM) | نسبت برگ به ساقه | وزن تر کل (ton. ha-1) | تیمار |
|
|
|
|
| تراکم × رقم |
ef05/1 h95/0 i86/0 i81/0 j71/0 j70/0 a46/1 b29/1 e07/1 c19/1 de09/1 h91/0 d12/1 fg02/1 g00/1 a46/1 b27/1 e08/1 045/0 | Bc83/62 f83/72 f33/72 j91/59 g16/68 j93/60 b71/88 a47/91 a84/90 b71/88 a63/90 c82/83 h49/65 e30/75 f43/71 g90/67 e46/74 f04/72 56/1 | g73/20 c92/24 c92/24 e77/21 a09/28 a09/28 c92/24 fg90/20 fg90/20 a46/28 d12/23 d12/23 b42/26 b42/26 b42/26 ef39/21 ef39/21 efg27/21 571/0 | a16/1 ab15/1 ab14/1 ab15/1 ab15/1 ab15/1 cd93/0 cd93/0 c94/0 df92/0 cd93/0 cd93/0 h88/0 ef92/0 g90/0 h88/0 f92/0 h18/7 041/0 | bc99/32 ab09/34 a88/34 d00/31 bc80/31 bcd30/32 fg76/19 f65/20 e54/22 g27/18 fg67/19 f45/20 f70/12 h16/16 i37/13 h37/15 g36/18 gh89/0 01/0 | تراکم1/11 کوشیا(توده سبزوار) تراکم7/16کوشیا(توده سبزوار) تراکم3/33 کوشیا(توده سبزوار) تراکم1/11کوشیا(توده بیرجند) تراکم7/16کوشیا(توده بیرجند) تراکم3/33 کوشیا(توده بیرجند) تراکم1/11 کینوا(Santa Maria ) تراکم7/16 کینوا(Santa Maria ) تراکم3/33 کینوا(Santa Maria ) تراکم1/11 کینوا(Sajama Iranshahr) تراکم7/16 کینوا(Sajama Iranshahr) تراکم3/33 کینوا(Sajama Iranshahr) تراکم1/11 سورگوم((KFS3 تراکم7/16 سورگوم((KFS3 تراکم3/33 سورگوم((KFS3 تراکم1/11 سورگوم(Speed feed) تراکم7/16 سورگوم(Speed feed) تراکم3/33 سورگوم(Speed feed) LSD(5%) |
بحث
از آنجا كه كوشيا از گياهان چهار كربنه ميباشد احتمالا افزايش درجه حرارت در حد مطلوب باعـث افـزايش ميـزان فتوسنتز و سرعت رشـد گيـاه و در نهايـت افـزايش عملكـرد ميشود. بالا بودن میزان تولید از جمله صفتهاي مناسب براي تولید علوفه جهت سیلو کردن و همچنین نگهداري آن براي فصولی از سال است که علوفه تازه براي تغذیه دام در دسترس نیست . همچنین تنوع معنیداري بین تودههاي مورد آزمایش از نظر نسبت برگ به ساقه وجود داشت. نسبت برگ به ساقه توده سبزوار کوشیا 6/22 درصد بیشتر از هیبرید اسپیدفید بود. بالا بودن نسبت برگ به ساقه از صفتهاي مطلوب در ارزیابی خصوصیات گیاهان علوفهاي، به لحاظ کیفیت بهتر برگ نسبت به ساقه میباشد. مطالعه خصوصیات علوفهاي سورگوم نشان داده که نسبت برگ به ساقه در این گیاهان کمتر از یک بوده است(Nabati, 2010). بنابراین نسبت بالاي برگ به ساقه در کوشیا که بیشتر از یک است میتواند این گیاه را بهعنوان یک گزینه مناسب براي تولید علوفه مطرح کند. اثر سال روی تیمارهای مورد مطالعه معنی دار بود و عملکرد و صفات فیزیولوژیکی صفات مورد بررسی در سال دوم بیشتر از سال اول بود که بدلیل نزولات آسمانی بیشتر و توزیع متناسبتر آن بود. بـا افـزايش تراكم و آبیاری به موقع به دليل استفاده بهتر از منابع، تا تراكم 333 هزار بوته در هکتار ماده تر کوشیا و کینوا افزايش يافـت ولـي این افزایش برای سورگوم تا تراکم 167 هزار بوته در هکتار بود پـس از آن احتمـالا بـه دليل رقابت شديد بين و درون بوتهاي سبب كاهش عملكـرد شـد. این یافته با نتایج Salehi و همكـاران (2009) مطابقت دارد. میزان پرولین با افزایش تنش روند افزایشی نشان داد.
استفاده از راهكـار مـديريتي كـم آبيـاري بـا 75 درصد مصرف آب، یک برنامه مـديريتي مناسب بـويژه براي كشاورزان فقير ميباشد Saberi, 2011)). کشت و کار گياهان جديد که عملکرد بالا، کيفيت مطلوب و نياز آبي کمي دارند بایستی توسعه یابد تا تولید علوفه در استان منحصر به زراعت های اراضی پر بازده نشود و با توصیه تراکم بهینه، آبیاری مطلوب و رقم مناسب محصولات علوفهای مورد ارزيابي در این تحقیق، از آنها در تغذيه دام ها بهره برداری گردد.
نتیجه گیری نهایی و پيشنهادات
کوشیا و کینوا با داشتن ويژگي تحمل بالا به خشكي ميتوانند به عنوان گیاهی نجات بخش عمل کند و منبع ارزشمندی از علوفه در اكوسیستمهای تحت تنش خشكی تولید نمایند. به دلیل مقاومت بالای کوشیا و کینوا به خشکی و شوری و دیگر تنشهای بیابانی مانند گرما، این گیاهان توانایی آن را دارند تا به عنوان یک گیاه علوفهای مناطق نيمــه خــشك و با مديريت كمآبياري مورد استفاده قرار گیرد.
توصیه میشود با مساعدت سازمان جهاد کشاورزی کوشیا و کینوا نيز همچون گياهاني مثل چغندر قند و گوجهفرنگي که روزگاري بومی ایران نبودند در سطح وسيعي كشت و توسعه پیدا کند و به اشتغالزايي كمك نمايد، بخصوص اينكه در دهههاي اخير آب و هوای ایران گرم و خشک و خاكهاي اراضي كشور شور شده است. به محققین محترم هم پیشنهاد میشود با انگیزه هرچه بیشتر در جهت نیل به تجاریسازی این گیاه برای مصارف انسانی و تغذيه دام و طیور قدم بردارند. در آزمايشهای آتی ساير عاملهای بهزراعی از قبيل: نيازهاي كودي، مبارزه با علفهاي هرز و احتمالا آفات و بیماریهای این محصولات زراعی مورد مطالعه قرار گيرد و با محاسبه ارزش اقتصادي آن در بلند مدت، ميزان صرفهجويي آن در عاملهای بهزراعی با زراعتهای موجود مقایسه شود.
منابع مورد استفاده
Bates, L. S., Waldren, R.P. and Teare, L. D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil 39, 205–207.
Bouras, H., Choukr-Allah, R., Amouaouch, Y., Bouaziz, A., Devkota, K.P., El Mouttaqi, A., Bouazzama, B.; Hirich, A. (2022). How does Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) respond to phosphorus fertilization and irrigation water salinity? Plants, 11-216.
Fischer, A. J., Messersmith,C. G,. Nalewaja, J. D., and Duysen. M. E. (2000). Interference between spring cereals and Kochia scoparia related to environment and photosynthetic pathways. Agronomy Journal. 92:173-181.
Hussain, M.I., Muscolo, A., Ahmed, M., Asghar, M.A. and Al-Dakheel, A.J. (2020). Agro-morphological, Yield and Quality Traits and Interrelationship with Yield Stability in Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) Genotypes under Saline Marginal Environment. Plants, 9(12):1763. https://doi.org/10.3390/plants9121763.
Ghaffarian, M. R., Yadavi, A. R., Dabbagh Mohammadi Nasab, A., Salehi, M. and Movahhedi Dehnavi, M. (2021). Forage yield and quality evaluation in intercropping of Kochia, Sesbania and Guar under saline irrigation. J. Agr. Sci. Tech. Vol. 23(1): 149-165.
Kafi, M., Nabati, J., Khaninejad, S., Masomi, A. and Zare Mehrjerdi , M. (2011). Evaluation of characteristics forage in different Kochia (Kochia scoparia) ecotypes in tow salinity leves irrigation. EJCP., Vol. 4 (1): 229-238. (in Persian).
Koocheki, A., Khiyabani H. and Saemadniya, Gh. (1987). Crop production. Razavi Farhangi Publishers (Translation), Mashhad, Iran (in Persian).
Koocheki, A. and Mahalati, M.N. (1992). Feed valueof some halophytic range plants of arid regions ofIran. In Squires, V. R., and A. T., Ayoub (eds.) Halophytes as a resource for livestock and forrehabilitation of degraded lands. Kluwer Academic Publishers. Netherlands. pp. 249-253.
Madrid, J., F. Hernandez, M. A. Pulgar, and Cid. J. M. (1996). Nutritive value of Kochia scoparia L. and ammoniated barley straw for goats. Small Ruminant Research. 19: 213-218.
Nabati, J., Kafi, M., Masomi, A. and Zare Mehrjerdi, M.(2010) . Kochia scoparia a new forage and oily crop in saline agricultural. The 11th Iranian Crop Poroduction and Breeding Congress.The University of Shahid Beheshti, Tehran, Iran.
Oelk, E. A., Puntnam, D. H., Teynor, T. M., and E. S., Oplinger Feb. (1992) . Alternative Field Crops Manual, Quinoa. University of Wisconsin Extension, Cooperative Extension.
Saberi, A. R. (2011). Irrigation management under salinity and water stress for forage sorghum. Lambert Academic publishing. 278.
Salehi, M., M. Kafi, and Kiani, A. (2009). Growth analysis of kochia (Kochia scoparia (L.) schrad) irrigated with saline water in summer cropping. Pak. J. Botany, 41: 1861-1870.
SAS Institute. (2004). SAS/STAT user's guide. release. Release 9.0. 4th ed. Statistical Analysis Institute, Cary, NC.
Seilsepour, M. (2022). Evaluation of growth and physiological responses of sorghum varieties to irrigation water salinity. Journal of Water Research in Agriculture, 63(1):1-21.(in Persion).
Soleimani, M.R., Kafi, M., Ziaei, M. and Shabahang, J. (2008). Effect of limited irrigation with saline water on forage of two local populations of Kochia scoparia L. Schrad. J. of Soil and Water, 22(2): 307-317. (in Persian).
Witham, F. H., Blaydes, D. F and Devlin, R. M. (1986). Exercises in Plant Physiology (2nd Eds). PWS Publishers, Boston, USA.
Extended Abstract
The productivity of plants is strongly influenced by environmental stresses. Scientists consider soil salinity as one of the major factors that reduce plant growth in many regions of the world (McCarty and Dudeck, 1993; Murdoch, 1987). Sodium chloride (NaCl) is the predominant component contributing to salinity in soils (Jungklang et al., 2003). To overcome this problem, the search for salt tolerant forages has increased (Harivandi et al., 1992). Salt tolerant plants have the capability to minimize these detrimental effects by a series of morphological, physiological and biochemical processes (Jacoby, 1999). Under the variable saline environments, plants have developed different adaptive mechanisms (Rhodes et al., 2002 and Borsani, et al., 2003).
Sorghum has tillering characteristics that enable it to completely regenerate the above-ground portions of the plant. Individual sorghum plants have been kept alive for as long as 7 years where the climate is mild enough to avoid winterkill and disease and insect protection have been provided. These important features of sorghum have allowed producers to seek a second crop within the same growing season. This decision, however, must be made at or soon after harvest of the main crop, and re-growth should be managed in the same manner as the main crop (Teutsch, 2006). A new generation of salt-tolerant forage varieties would allow for landscape development in saline environments and where salt water usage is a problem, or where fresh water is limited or not available for irrigation. Forage sorghum development in these areas often requires the use of brackish water from affected wells or other secondary sources. The effect of salinity and water deficit on kochia, quinoa and forage sorghum is not known. Hence, studies are needed to improve understanding on yield of these crops under influence of salt and water stresses. In addition, many factors need to be considered when addressing the suitability of irrigation water with respect to salinity. To our knowledge, there are no published studies on drought and salt water tolerance among these forage varieties.
The specific objectives of this study were:
To determine yield, biomass partitioning, and morphological responses of kochia, quinoa and forage sorghum varieties to different levels of salinity and irrigation frequency.
It is predicted that at least 10 million people will be hungry and malnourished in the world by the end of this century (FAO 2003). Thus, to reduce the food insecurity, crop production will have to be doubled, and produced in more environmentally sustainable ways (Borlaug and Dowswell 2005). This can be achieved by expanding the area of crop production, increasing per hectare yield and improving crop quality. Furthermore, during the second half of the past century, rise in per hectare crop productivity was due to improved or high yield potential (Arous et al. 2004).
The relationship between growth of Kochia, Quinoa and forage sorghum under different irrigation frequency and plant density is not well understood. Many changes take place in plants to enable them to compete and maintain photosynthetic activity. Works in the late 1980s demonstrated that yields can be raised two to three-fold by using available improved varieties and appropriate agronomic techniques. These include in the aspects of to what extent of irrigation frequency and plant density affect the yield and morpho-pysiological parameters of Kochia, Quinoa and forage sorghum. In addition, no comprehensive database is available on sorghum under combination of pattern and density in northern Iran. Thus, studies are still needed to improve our understanding of the effects of pattern and density for Kochia, Quinoa and sorghum. Hence, the present study was to design with the following objectives:
Objectives
1. To determine the performance of Kochia, Quinoa and forage sorghum at different levels of plant density.
2. To study the effect of irrigation frequency on yield and physiological parameters of Kochia, Quinoa and forage sorghum.
3. To identify how interaction irrigation frequency and plant density affect yield and yield components of Kochia, Quinoa and forage sorghum.
In order to study irrigation frequency and plant density of Kochia, Quinoa and forage sorghum, a field experiment was conducted during 2015 and 2016 at Salinity Station. The experiment was laid out in a randomized complete block design in form of split plot factorial experiment and replicated four times. At this research effects of irrigation frequency at four levels (irrigation after 5, 10, 15 and 20 days), and plant density at three levels (11.1, 16.7 and 33.3 plants per m2) on Koshia (Birjand and Sabzevar bulks), Quinoa (Santa Maria and Sajama Iranshahr) and verities of KFS3 and Speed feed sorghums were investigated. Sowing date was the time of soil temperature reaching to 12 °C and the harvesting date was the time of 5% flowering of each plot. Each variety was planted in four lines, the length of planting lines were 6 meters and inter row spacing was 60 cm. the seeds were planted in series, then distance of 5, 10 and 15 considered for plant densities of D1, D2 and D3. For yield estimation, after removing borders, 6 m2 harvested. For measurements physiological treats, 10 bushes randomly sampled. Chlorophyll content was estimated using the method of Witham et al. (1986). Free proline concentration was determined by means of a rapid colorimetric method using an acid ninhydrin procedure developed by Bates et al. (1973). Data were analyzed using SAS software. Quantitative experiment results showed that; Sabzevar bulk at irrigation every 5 days interval and 33.33 plants per m2 with yield of 33.99 ton ha-1 had the highest yield and chlorophyll content. With increasing low irrigation stress, amount of proline had increasing trend and Sabzevar bulk had the most amount of proline on its leaves.
Key Words: Irrigation frequency, Salinity, Forage yield, Chlorophyll
