مقدمه

افزایش جمعیت و نیاز به غذا از یک طرف و محدودیت استفاده از منابع آب متعارف و توسعه تدریجی شوری منابع آب و خاک از طرف دیگر سبب شده است که راهکارها و اقدامات پایدار تولید در منابع آب و خاک نامتعارف اهمیت دوچندان پیدا کنند. گیاه کینوا (Chenopodium quinoa) از هزاران سال قبل کشت می‌شده و دانه­های آن به‌عنوان یک منبع غذایی مهم مورد استفاده قرار می‌گرفته است (کوجا و همکاران 2017). کینوا از خانواده  Chenopodiaceaeبوده و یک گیاه امیدبخش برای تأمین کالری موردنیاز بشر از طریق کشت در اراضی کم بازده و شور می‌باشد. طبق مستندات موجود، کینوا یک گیاه شورزیست اختیاری می­باشد که کشت آن تا سطح شوری آب دریا امکان‌پذیر است (آدولف و همکاران 2013). دانه‌های این گیاه مسطح و گاهی بیضی‌شکل که معمولاً به رنگ زرد کم­رنگ بوده و دامنه تغییرات رنگ‌های آن می‌تواند صورتی، سیاه و سفید نیز باشد (فائو 2015). گیاه کینوا بیشتر در کشورهای آمریکای جنوبی، آمریکا (کلرادو و کالیفرنیا)، چین، کشورهای اروپایی، کانادا و هند نیز کشت می­شود (یاکوبسن و همکاران 2009). کینوا به دمای پایین (ºC 8-) (یاکوبسن و همکاران 2005؛ یاکوبسن و همکاران 2007)، خشکی (یاکوبسن و همکاران 2009) و شوری (رافینو و همکاران 2010؛ هاریادی و همکاران 2010؛ روزا و همکاران 2009) متحمل می­باشد. کینوا یکی از گیاهانی است که در بین شورزیست‌ها دارای خصوصیات برجسته اقتصادی و زراعی بوده و علاوه بر تولید دانه‌های روغنی و پروتئین، از نظر تولید علوفه نیز حائز اهمیت است (فائو 2011). این گیاه دارای توانایی تنظیم پتانسیل آب برگ توسط تجمع یون­های نمکی در بافت­های خود بوده که گیاه را قادر به حفظ فشار تورژسانس سلولی و کاهش تعرق در شرایط شور می­سازد (یاکوبسن و همکاران 2001؛ گومز-پاندو و همکاران 2010).

 یکی از مهم‌ترین و اساسی‌ترین سؤالات در زمینه کشت کینوا، دوره آبیاری و حجم آبیاری مطلوب برای این گیاه می­باشد. در نواحی که آب عامل محدودکننده هست، افزایش بهره‌وری آب برای کشاورز بسیار مفیدتر از افزایش محصول می­باشد (انگلیش 1999)، به عبارت دیگر هدف کم آبیاری، ایجاد پایداری تولید محصول و رسیدن به بالاترین بهره‌وری نسبت به افزایش تولید محصول می‌باشد(ژانگ و اویس 1999). گریتس و همکاران (2006) مشاهده نمودند که کم آبیاری یک انتخاب ارزشمند برای پایداری در تولید محصول کینوا در نواحی مختلف بولیوی با دوره‌های خشک درون فصلی است. هیریچ و همکاران (2014) آزمایشات مختلفی طی سال‌های 2010 و 2011 برای بررسی اثر کم آبیاری با استفاده از فاضلاب بر روی چند گیاه از جمله کینوا بررسی نمودند. آنان 6 سطح آبیاری از 100 درصد آبیاری کامل تا 50 درصد آبیاری کامل را اعمال نمودند و در تمامی گیاهان بیشترین بهره‌وری آب و محصول با اعمال کم آبیاری در مرحله رشد رویشی، مشاهده گردید. ال­گسیبی و همکاران (2017) اثر دور‌های مختلف آبیاری (دو بار در هفته، یک‌بار در هفته و یک‌بار در دو هفته) را بر روی رشد و عملکرد محصول کینوا در مصر مورد بررسی قرار دادند. نتایج آنان نشان داد که با افزایش دور آبیاری، صفات زراعی مانند شاخص برداشت، تعداد دانه و عملکرد محصول (دانه و علوفه) افزایش یافت. این تحقیق با هدف بررسی تأثیر دورهای مختلف آبیاری (3، 7، 10، 14، 17 و 20) بر ارتفاع گیاه، طول و عرض پانیکول، تعداد پانیکول در بوته، قطر ساقه، وزن هزار دانه، عملکرد کل، عملکرد دانه و شاخص برداشت کینوا در کشت بهاره بررسی شد.

مواد و روش­ها

این پژوهش در مزرعه تحقیقاتی در شهرستان اشکذر استان یزد با مختصات جغرافیایی  شمالی و  شرقی انجام گرفت. ابتدا خصوصیات عمومی فیزیکی و شیمیایی در خاک مورد نظر اندازه‌گیری شد (جدول 1). تیمار آبیاری شامل دورهای آبیاری 3، 7، 10، 14، 17 و 20 روز و با در نظر گرفتن نیاز آبشویی بود که در قالب 6 تیمار مختلف و با 3 تکرار به‌صورت طرح بلوک­های کامل تصادفی (جمعاً 18 کرت) انجام شد. آب آبیاری مورد استفاده دارای شوری 10 دسی زیمنس بود که با استفاده از سیستم تیپ در کرت­ها اعمال و خصوصیات شیمیایی آن اندازه­گیری و در جدول 2 آورده شده است. فاصله خطوط تیپ از هم 50 سانتی­متر بود و در بین هر دو ردیف کشت یک لوله تیپ تعبیه و کرت‌های آزمایشی در ابعاد سه در هفت متر طراحی شدند. شروع کشت اول اسفند 1396 و تاریخ برداشت 15 خرداد 1397 بود. کشت کینوا (رقم تیتیکاکا) به­صورت بذری و فاصله خطوط کشت 25 سانتی‌متر (فاصله روی ردیف 5 سانتی­متر) بود. برای سهولت کنترل و دقت در اندازه‌گیری میزان آب مصرفی، آبیاری‌ها از طریق لوله‌گذاری و نصب هیدرانت در ابتدای هر کرت انجام شد. حجم آب محاسبه شده برای هر تیمار، از طریق کنتورهای حجمی کنترل و به تفکیک اعمال شدند. میزان عناصر غذایی مورد نیاز گیاه بر اساس آزمون خاک و علائم کمبود به­خصوص از نظر نیتروژن، فسفر و پتاسیم به­صورت کودی به خاک اضافه شد. نیتروژن (150 کیلوگرم اوره در هکتار به­صورت تقسیط در سه مرحله از فصل رشد یعنی قبل از کشت، مرحله غنچه­دهی و ابتدای مرحله گرده افشانی) و فسفر (سوپرفسفات تریپل) و پتاسیم (سولفات پتاسیم) 100 کیلوگرم در هکتار) قبل از کشت به خاک اضافه شدند. برداشت کینوا به‌صورت دستی در کوادرات­های یک متر مربعی در سه تکرار از هر تیمار انجام و ارتفاع بوته، طول و عرض پانیکول، تعداد پانیکول در بوته و قطر ساقه اندازه­گیری و پس از خشک شدن، وزن دانه، وزن کل اندام هوایی و شاخص برداشت اندازه­گیری شد. تجزیه و تحلیل داده­ها با استفاده از نرم­افزاز SPSS16 و مقایسه میانگین با استفاده از آزمون دانکن در سطح 5 درصد صورت گرفته­ است.

جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مورد مطالعه

جدول 2- خصوصیات شیمیایی آب آبیاری

نتایج و بحث

نتایج تجزیه واریانس داده­ها (جدول 3) نشان داد که دور آبیاری موجب اختلاف معنی­دار در تمامی صفات مورد مطالعه به‌جز عرض پانیکول و تعداد پانیکول در بوته شد (05/0P<). ال­گسیبی و همکاران (2017) نیز در تحقیقات خود اثر دوره‌های مختلف آبیاری (دوبار در هفته، یکبار در هفته و یکبار در دوهفته) را بر تغییرات رشد و عملکرد محصول کینوا با شوری آب آبیاری 95/1 دسی­زیمنس بر متر در مصر را گزارش نمودند. آنان در تحقیق خود افزایش در میزان زیست توده با افزایش فاصله آبیاری از یکبار در هفته به یکبار در دو هفته را مشاهده و بیان نمودند که بیشترین عملکرد دانه مربوط به تمار آبیاری یکبار در هفته بود. جمالی و همکاران (2016) نیز در تحقیق خود گزارش نمودند که کاهش مقدار آب آبیاری و افزایش شوری سبب تغییر معنی­دار عملکرد و اجزا عملکرد گیاه کینوا می­شود.

نتایج مقایسه میانگین نشان داد که دور آبیاری 14 و 10 روز دارای بیشترین ارتفاع بوته در کشت بهاره بودند و سایر دورهای آبیاری (3، 7، 17 و 20 روز) با کمترین ارتفاع بوته، تفاوت معنی‌داری با یکدیگر نداشتند، به‌طوری‌که دور آبیاری 14 روز با افزایش 24 درصد نسبت به دور آبیاری 7 روز از بالاترین ارتفاع بوته برخوردار بود (شکل 1-A). طول پانیکول گیاه به­جز دور آبیاری 17 و 20 روز کمترین مقدار را داشت و در سایر دورهای آبیاری (3، 7، 10 و 14 روز) بدون اختلاف معنی­دار سبب تولید بیشترین طول پانیکول شد. دور آبیاری هفت روز با تولید 8/15 سانتی­متر از بالاترین مقدار طول پانیکول برخوردار بود. با افزایش دور آبیاری به 20 روز، کاهش 13 درصدی طول پانیکول نسبت به بالاترین مقدار آن مشاهده شد (شکل 1-B).

 جدول 3- نتایج تجزیه واریانس (میانگین مربعات) اثر دور آبیاری بر اجزای عملکرد کینوا در کشت بهاره سال زراعی 97-96.

Ns,*,** به ترتیب معادل معنی دار در سطح احتمال 1 و 5 درصد و غیر معنی دار می باشد.

 از نظر قطر ساقه، گیاهان تحت تیمار دورهای آبیاری 7، 10، 14 و 17 روز اختلاف معنی­دار نداشته و بالاترین قطر ساقه را دارا بودند و تیمارهای 3 و 20 روز دور آبیاری پایین­ترین قطر ساقه را داشتند (شکل 1-C). در خصوص وزن هزار دانه، دور آبیاری 3 روز با 62/2 گرم از بالاترین مقدار برخوردار بود و در دور آبیاری 20 روز، 21 درصد کاهش نسبت به دور آبیاری 3 روز مشاهده شد (شکل 1-D). ال­گسیبی و همکاران (2017) نیز در تحقیقات خود به تغییرات معنی­دار اجزاء عملکرد کینوا در اثر دورهای مختلف آبیاری اشاره نموده­اند. به نظر می­رسد آبیاری بیش‌ازحد در دورهای آبیاری 3 روز باعث شستشوی عناصر غذایی در خاک شده و موجب کاهش رشد رویشی (ارتفاع کل و وزن کل اندام هوایی) شد (مک دونالد و دیویس 1996). با توجه به اینکه این گیاه یک گیاه خشکی‌پسند است (بهارگاوا و همکاران 2007) در دورهای آبیاری بیشتر رشد رویشی بهتری داشته است. با این وجود در دورهای آبیاری بالاتر از 10 و 14 روز با ایجاد تنش آبی، موجب کاهش وزن زیست‌توده و ارتفاع گیاه در دورهای آبیاری 17 و 20 روز شده است. ینسن و همکاران (2000) و یاکوبسن و همکاران (2003) بیان نمودند که مکانیسم‌های متفاوتی از مقاومت به خشکی شامل فرار از خشکی، تحمل و اجتناب از خشکی در گیاه کینوا وجود دارد. در این تحقیق به نظر می­رسد که در دورهای آبیاری 10 و 14 روز گیاه هم به تنش خشکی مقاومت نشان داده و همچنین عناصر غذایی بیشتری بر خلاف دورهای آبیاری 3 و 7 روز، در دسترس گیاه بوده است. در دورهای 17 و 20 روز به علت تنش خشکی مقدار عملکرد و صفات مورفولوژیک تا حدی کاهش یافته است. وزن هزار دانه با افزایش فاصله دورهای آبیاری از 3 به 20 روز کاهش داشته است (شکل D1). (سزن و همکاران 2016) نیز در تحقیقات خود کاهش وزن هزار دانه در اثر کم­آبیاری را گزارش و بیان کردند که تیمار آبیاری کامل بیشترین وزن هزار دانه را تولید نمود.

شکل 1- مقایسه میانگین اثر دور آبیاری (به روش تیپ) بر ارتفاع بوته (A)، طول پانیکول (B)، قطر ساقه (C) و وزن هزار دانه (D) کینوا در کشت بهاره (میانگین­های دارای حرف مشترک در هر شکل، بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد تفاوت معنی­دار ندارند.)

در بین دورهای آبیاری بیشترین وزن زیست‌توده در دور آبیاری 10 روز مشاهده شد. با افزایش و کاهش دور آبیاری نسبت به دور 10 روز، میزان وزن زیست‌توده کاهش یافت (شکل 2). به نظر می‌رسد علت کاهش وزن زیست‌توده در دورهای پایین­تر از دور 10 روز شستشوی عناصر غذایی و در نتیجه کاهش رشد رویشی بود (مک دولاند و دیویس 1996). کمترین میزان وزن زیست‌توده در دور آبیاری 20 روز مشاهده گردید که دلیل آن می­تواند ایجاد تنش در اثر افزایش فاصله آبیاری باشد، اما بین تیمارهای 7، 10، 14 و 17 روز از نظر وزن زیست‌توده اختلاف معنی­دار (در سطح 5 درصد) مشاهده نشد. ال­گسیبی و همکاران (2017) نیز افزایش در وزن زیست‌توده تا دور آبیاری 14 روز را در تحقیقات خود گزارش نمودند. در مقایسه آبیاری کامل با کم­آبیاری می­توان گفت که، با توجه به خشکی­پسند بودن کینوا، آب مورد نیاز این گیاه کم بوده و می‌تواند تحت تنش آب بدون تأثیر قابل توجه بر عملکرد، رشد کند. مطالعات قبلی نشان داد که گیاه کینوا دارای چندین سازوکار مقاومت به خشکی می‌باشد: فرار از خشکی (از جمله افزایش طول چرخه رشد در پاسخ به خشکی در مراحل اولیه رشد و بلوغ زودرس در پاسخ به خشکی در مراحل بعدی رشد)، تحمل (از طریق ارتجاع­پذیری بالای بافت­ها و پتانسیل اسمزی پایین) و اجتناب (از طریق سیستم ریشه‌ای عمیق متراکم، کاهش سطح برگ، غدد ویزیکولار، سلول‌های کوچک و ضخیم دیواره که حفظ ترژسانس و رفتار پویای سلول­های روزنه) (ینسن و همکاران 2000؛ یاکوبسن و همکاران 2003) که آن را مناسب برای کشت با منابع کم‌آبی می­کند که ویژگی برجسته در مناطق مورد مطالعه است.

شکل 2- مقایسه میانگین وزن زیست توده کینوا در سطوح دور آبیاری (به روش تیپ) در کشت بهاره

در شکل 3 مشاهده می­شود که با افزایش دور آبیاری میزان عملکرد دانه کاهش یافته، به­طوری­که بیشترین عملکرد دانه در تیمار 3 روز آبیاری به میزان 2/3 تن در هکتار و کمترین عملکرد دانه در تیمار 20 روز و به میزان 7/1 تن در هکتار مشاهده شد. این افت به علت کاهش وزن هزار دانه بود که با افزایش فاصله دور آبیاری مقدار آن از 63/2 به 06/2 گرم رسید. در دور آبیاری 10 روز میزان 87 درصد عملکرد حداکثر در شرایط شور با آبیاری تیپ به دست آمد و به ازای تأخیر در هر روز آبیاری عملکرد 4/2 درصد و در نهایت در دور آبیاری 20 روز عملکرد 46 درصد کاهش یافت. با افزایش دور آبیاری شاخص برداشت کینوا در شرایط شور کاهش و از 14/39 درصد در دور آبیاری 3 روز به 22/25 درصد در دور آبیاری 20 روز رسید (شکل 4). بین دو تیمار روز آبیاری 10 و 14 روز اختلاف معنی­دار (در سطح 5 درصد) مشاهده نشد. دلیل کاهش شاخص برداشت نیز می­تواند کاهش بیشتر عملکرد دانه نسبت به وزن زیست‌توده با افزایش دور آبیاری باشد.

شکل 3- مقایسه میانگین عملکرد دانه کینوا در سطوح دور آبیاری (به روش تیپ) در کشت بهاره

شکل 4- مقایسه میانگین شاخص برداشت کینوا در سطوح دور آبیاری (به روش تیپ) در کشت بهاره

شکل 5- روند تغییرات عملکرد دانه کینوا در حجم­های متفاوت آب آبیاری با استفاده از مدل غیر خطی

نتایج تجزیه رگرسیون غیر خطی حجم آب آبیاری در مقابل عملکرد دانه نشان داد که با افزایش حجم آب آبیاری (کاهش دور آبیاری) مقدار عملکرد دانه افزایش معنی­دار (در سطح احتمال یک درصد) یافت (شکل 5). با قرار دادن مقدار حجم آب مصرفی در معادله مربوط در شکل 5 می­توان مقدار عملکرد را در مزرعه پیش­بنی نمود.

شاخص بهره­وری آب بر اساس اندازه‌گیری‌های حجم آب مصرفی و عملکرد دانه در هر دور آبیاری در شکل 6 آورده شده است. حجم آب مصرفی در تیمارهای مختلف از 3300 متر مکعب بر هکتار در دور آبیاری 20 روز تا 13600 متر مکعب بر هکتار در دور آبیاری سه روز متغیر بود. بر اساس اندازه‌گیری‌ها و محاسبات انجام شده، شاخص بهره­وری آب کینوا (WUE) بین 24/0 تا 62/0 کیلوگرم بر مترمکعب متغیر بود. شکل 5 نشان می­دهد که بیشترین کارایی مصرف آب در دور آبیاری 17 روز و کمترین میزان کارایی مصرف آب در تیمار 3 روز مشاهده گردید.

ضرایب همبستگی نشان داد که عملکرد دانه با طول پانیکول (^**71/0=r)، وزن هزار دانه (^**82/0= r) و عملکرد زیست‌توده (^*52/0=r) همبستگی مثبت داشت (جدول 4). بنابراین به­نظر می­رسد طول پانیکول در گیاه کینوا یکی از صفات مهم در افزایش عملکرد دانه می­باشد. همچنین وزن زیست‌توده دارای همبستگی مثبت با قطر ساقه (^**613/0=r)، طول پانیکول (^**60/0=r)، تعداد ساقه فرعی (^*563/0=r) و عرض پانیکول (^*48/0=r) داشت. شاخص برداشت دارای همبستگی منفی با ارتفاع گیاه (^**66/0- =r) و همبستگی مثبت با وزن هزار دانه (^**93/0=r) و عملکرد دانه (^**84/0=r) داشت. در بین صفات مورفولوژیک، ارتفاع گیاه با وزن هزار دانه همبستگی منفی (^**55/0- =r) معنی­دار داشت. قطر ساقه با طول پانیکول و تعداد ساقه فرعی دارای رابطه مثبت و معنی‌داری بود.

­

شکل 6- مقایسه میانگین بهره­وری آب در تیمارهای مختلف در کشت بهاره کینوا

جدول 4- مقادیر ضرایب همبستگی ویژگی­های مورد مطالعه کینوا