واکنش عملکرد و اجزای عملکرد ارقام جو به آبیاری تکمیلی در شرایط دیم

مقدمه

امروزه نزدیک به 70 درصد سطح زیر کشت محصولات کشاورزی جهان را غلات اشغال نموده­اند. تقریباً نیمی از کل نیازهای غذایی انسان به ویژه در آسیا به طور مستقیم از غلات تأمین می­گردد (خدابنده 1390). جو با نام علمی Hordeum vulgare L. یکی از قدیمی­ترین گیاهان زراعی می‌باشد که توسط انسان اهلی شده است. جو گیاهی است که دامنة انتشار و سازش اقلیمی وسیعی دارد و در عین حال ارزش تجاری آن به مراتب کمتر از گندم می‌باشد و به همین دلیل در نقاطی از مناطق خشک که میزان بارندگی بسیار اندک و غیر قابل پیش­بینی و متغیر است و تکاپوی تولید محصول رضایت بخش گندم را نمی‌کند، زراعت می­شود. به گزارش وزارت جهاد کشاورزی ایران (1389) سطح زیر کشت جو در ایران در سال زراعی 89-1388 حدود 6/1 میلیون هکتار بود که از این میزان 40 درصد آبی و 60 درصد به صورت دیم بود. میانگین عملکرد این محصول در مزارع آبی و دیم به ترتیب 5/3 و 3/1 تن در هکتار است، که پیشرفت نسبتا مناسبی نسبت به سال های پیش نشان می­دهد. سهم عمده­ای از افزایش عملکرد به علت مدیریت صحیح زراعی، روش­های کاشت مطلوب، تاریخ کاشت مناسب، استفاده از آفت کش­ها، تنظیم کننده­های رشد و کودهای نیتروژن بوده است (فیل 1992). در این میان معرفی ارقام پر محصول و متناسب با شرایط مناطق مورد کشت محصول، سهم به سزایی در این افزایش محصول داشته است (فیل 1992 و رمضانی و آساد، 1387).

بخش اعظم اراضی کشور ایران جزء مناطق خشک و نیمه خشک طبقه بندی می­شود و در این نواحی مهمترین منبع محدود کننده برای افزایش عملکرد تولیدات کشاورزی، کمبود آب می­باشد. از این رو، افزایش بهره­وری آب در مقایسه با محصول تولیدی در واحد سطح بهترین راهکار برای سامانه­های زراعی دیم می­باشد. در زراعت دیم، بسیاری از پدیده ها و عوامل علیرغم تاثیر گذار بودن آن­ها در زراعت، غیر قابل کنترل یا تعدیل هستند (توکلی 1382). تغییرات بارندگی در سال های مختلف، تغییرات مقدار و نحوه پراکنش نزولات جوی، تغییرات درجه حرارت و عدم وقوع بارندگی در بخشی از سال زراعی که از ویژگی­های خاص زراعت دیم است، سبب شده که میزان خطرپذیری در زراعت دیم بالا بوده و ضریب اعتماد و درجه ثبات و پایداری تولید اندک باشد. لذا، ابزارها و شیوه های مختلفی که در کاهش ریسک و ایجاد ثبات و پایداری عملکرد محصولات دیم موثر باشند مورد توجه است. از شیوه­ها و راهبردهای مدیریتی زراعی موثر، می­توان اعمال مدیریت آبیاری تکمیلی را نام برد که تعیین رقم مناسب، میزان آب مصرفی، زمان کاشت و میزان افزایش عملکرد با آبیاری تکمیلی از جمله مسائل مرتبط با آن است (توکلی 1380 و  توکلی و همکاران 1379).

آبیاری تکمیلی مصرف مقدار محدودی آب در گیاه زراعی در زمان نبود بارندگی می باشد تا آب کافی برای رشد گیاه به منظور افزایش و ثبات عملکرد تامین شود. این مقدار آب داده شده به تنهایی برای تولید گیاه زراعی کافی نیست. بنابراین، از ویژگی­های ضروری سیستم آبیاری تکمیلی، استفاده از آب باران به همراه کاربرد آبیاری می­باشد (اویس و هاچوم 2004). به طور کلی، اثر مهم آبیاری تکمیلی شامل بهبود عملکرد، ثبات تولید در سال­های مختلف و بهبود شرایط جهت استفاده از ارقام اصلاح شده، کودهای شیمیایی و علفکش­ها بدون توجه به پراکنش بارندگی­های فصلی می­باشد (اویس و سالکینی 1992). در بعضی سال­ها، به علت عدم تکافوی بارندگی، سطوح زیادی از زراعت های دیم کشور، قابل برداشت نبوده و یا عملکرد پایینی دارند که میزان تولید کل محصولات دیم مانند گندم و جو را تحت تاثیر قرار می­دهد.

(جلیلیان و همکاران 1384) اعلام کردند که آبیاری تکمیلی باعث افزایش تعداد شاخه فرعی، تعداد غلاف در بوته، وزن صد دانه و عملکرد دانه در نخود گردید. مقایسه عملکرد گندم تحت سیستم­های آبیاری تکمیلی و شرایط دیم نشان می­دهد که آبیاری تکمیلی، می­تواند تولید گندم را در مقایسه با شرایط دیم 128 درصد افزایش دهد (ایکاردا 2003). آبیاری در مرحله حساس رشد گندم مانند مرحله حجیم شدن غلاف برگ پرچم گندم موجب افزایش عملکرد تا 23 درصد گردید (کالیاندرو و بوری 1992). تحقیقات (اویس و همکاران 1999) نشان داد که در آبیاری تکمیلی با مصرف یک متر مکعب آب در هکتار, عملکرد گندم ممکن است به طور متوسط 3-2 کیلوگرم بیشتر از شرایط دیم باشد. (سلطانی و همکاران 2001) گزارش کردند که عملکرد دانه نخود زراعی با انجام آبیاری محدود در مقایشه با شرایط دیم افزایش معنی­داری یافت.

با توجه به حساسیت مراحل گلدهی و پر شدن دانه، این مراحل رشدی گیاهان گندم و جو برای انجام آبیاری تکمیلی توصیه می گردند. تعداد دانه و وزن هزار دانه به عنوان معیار انتخاب ارقام دیم توصیه شده است (آسانا 1962). در حالتی که رطوبت خاک کافی باشد، تعداد سنبله در واحد سطح بیشترین اثر را در تولید محصول دارد و در شرایط تنش خشکی، تعداد دانه در سنبله و گاهی متوسط وزن دانه سهمی مساوی تعداد سنبله ها در عملکرد کل دارد (سرمدنیا و کوچکی 1374 و  کوچکی 1376).

هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تاثیر آبیاری تکمیلی در دو مرحله گلدهی و پر شدن دانه بر عملکرد و اجزای عملکرد ارقام جو در شرایط اقلیمی همدان بود.

مواد و روش­ها

آزمایش در سال زراعی 90-1389 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان انجام گرفت. محل اجرای آزمایش در 49 درجه و 27 دقیقه طول شرقی، 34 درجه و 35 دقیقه عرض شمالی و 1850 متر ارتفاع از سطح دریا قرار دارد. نتایج آزمون خاک، بافت خاک را شنی رسی وpH  آن را 21/7 نشان داد. ویژگی­های خاک محل آزمایش در جدول 1 ارایه شده است. میزان کل بارندگی در طول اجرای آزمایش 266 میلی­متر بود که نحوه توزیع بارندگی و همچنین دیگر ویژگی­های آب و هوایی محل اجرای آزمایش در شکل 1 آورده شده است.

آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک­های کامل تصادفی در 3 تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل آبیاری تکمیلی در سه سطح بدون آبیاری، یک بار آبیاری تکمیلی در مرحله گلدهی و یک بار آبیاری تکمیلی در دوره پر شدن دانه­ها به همراه پنج رقم جو (رقم محلی، آبیدر، والفجر، بهمن و ماکویی) بود.

بنا به توصیه کودی، 100 کیلوگرم در هکتار اوره به صورت پایه به زمین محل کشت اضافه شد. کود اوره سرک نیز در دو مرحله و در اواخر اسفند 89  و اوایل اردیبهشت 90 و هر بار به میزان 50 کیلوگرم در هکتار استفاده گردید. کشت به صورت دستی در تاریخ 15 آبان صورت پذیرفت. ابعاد کرت های آزمایشی به طول 3 متر و عرض 2 متر بود. تراکم کشت گیاه جو 300 بوته در متر مربع در نظر گرفته شد، که هر واحد آزمایش شامل 12 خط کشت می شد. کنترل علف­های هرز به صورت دستی در طول فصل رشد انجام گرفت.

عملیات آبیاری تکمیلی در مرحله گلدهی و پر شدن دانه به ترتیب در 15 اردیبهشت و 15 خرداد انجام شد. تاریخ برداشت نیز 15 تیر ماه سال 1390 بود. برای سنجش اجزای عملکرد دانه جو، 10 بوته، و برای تعیین عملکرد نهایی دانه و عملکرد بیولوژیک 2 متر مربع از هر کرت برداشت شد. بدین صورت که بعد از حذف دو ردیف از هر طرف و نیم متر از ابتدا و انتهای تمام ردیف­ها به عنوان حاشیه، نمونه برداری از واحدهای آزمایشی به عمل آمد. صفات مورد ارزیابی نیز شامل ارتفاع بوته، تعداد سنبله در متر مربع، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و شاخص برداشت بودند.

پس از وارد کردن داده ها به کامپیوتر و تست فرضیات تجزیه واریانس و اطمینان از نرمال بودن داده ها، تجزیه واریانس داده ها توسط نرم افزار آماری SAS صورت گرفت. مقایسه میانگین­ها نیز با استفاده از آزمون LSD در سطح آماری 5% توسط نرم افزار آماری SAS انجام شد.

شکل 1- متوسط دمای حداقل و حداکثر (سانتی­گراد ) و میزان بارندگی ماهیانه (میلی­متر) در طی اجرای آزمایش.

نتایج و بحث

ارتفاع بوته

نتایج تجزیه واریانس ارایه شده در جدول 2 نشان می دهد که اثر رقم در سطح احتمال 1% بر ارتفاع بوته جو معنی دار است، ولی اثر آبیاری تکمیلی و اثر متقابل آبیاری در رقم بر این ویژگی معنی دار نشد. با توجه به جدول 3 مشخص گردید که ارتفاع بوته رقم والفجر بیش از سایر ارقام است (66/77 سانتی متر)، ولی اختلاف معنی­داری با ارقام بهمن و ماکویی نداشت.

اجزای عملکرد جو

از آنجاییکه تیمار آبیاری تکمیلی در مراحل گلدهی و پر شدن دانه اعمال گردید، به همین دلیل اثر این تیمار بر صفت تعداد سنبله در متر مربع، معنی­دار نشد، ولی این ویژگی در سطح احتمال 5% تحت تاثیر تیمار رقم قرار گرفت (جدول 2). بیشترین و کمترین تعداد سنبله در متر مربع به ترتیب در ارقام والفجر و ماکویی بدست آمد ( به ترتیب 33/451 و 00/395 سنبله در متر مربع) (جدول 3). با توجه به اعمال تیمار آبیاری تکمیلی در مراحل گلدهی و پر شدن دانه، طبیعی است که ویژگی­های ارتفاع بوته و تعداد سنبله در متر مربع تحت تاثیر این تیمار قرار نگیرند.

اثر آبیاری تکمیلی و رقم بر ویژگی تعداد دانه در سنبله جو به ترتیب در سطح احتمال 5% و 1% معنی دار شد (جدول 2). بیشترین تعداد دانه در سنبله جو (12/23 دانه در سنبله) به تیمار آبیاری تکمیلی در مرحله گلدهی و در بین ارقام نیز بیشترین تعداد دانه در سنبله (66/25 دانه در سنبله) به رقم والفجر تعلق گرفت (جدول 3). اختلاف بین تیمار آبیاری تکمیلی در مرحله گلدهی با تیمارهای آبیاری در مرحله پر شدن دانه و عدم آبیاری در این ویژگی، احتمالا می تواند ناشی از عقیمی گلچه­ها به دلیل مواجه شدن بوته­های جو با کمبود رطوبت تا این مرحله بوده باشد. تدین و امام (1386) نیز در بررسی خود روی آبیاری تکمیلی گندم به این موضوع اشاره کردند. همچنین، توکلی (1382) در تحقیق خود بر روی گندم اظهار داشت که اثر آبیاری تکمیلی بر ویژگی تعداد دانه در سنبله معنی دار است و سبب افزایش این صفت می گردد.

نتایج تجزیه واریانس موید این است که وزن هزار دانه جو به ترتیب در سطح احتمال 1 و 5 درصد تحت تاثیر تیمارهای آبیاری تکمیلی و رقم قرار می­گیرد (جدول 2). بیشترین و کمترین میزان وزن هزار دانه جو به ترتیب در تیمارهای آبیاری تکمیلی در مرحله پر شدن دانه و آبیاری تکمیلی در گلدهی بدست آمد ( به ترتیب 50/33 و 20/26 گرم) (جدول 3). این امر به دلیل تامین رطوبت کافی در زمان پر شدن دانه بوده و با نتایج گزارش شده توسط سایر پژوهشگران هماهنگ است (کریمی و فرنیا، 1388؛ تدین و امام، 1386). همچنین، در آزمایش طهماسبی سروستانی و همکاران (1380) متوسط وزن هزار دانه گندم دیم در تیمار آبیاری در مرحله پر شدن دانه بیشتر از سایر تیمارها بوده است. هر چند، اختلاف معنی­داری میان تیمار آبیاری تکمیلی در گلدهی و عدم  آبیاری تکمیلی مشاهده نگردید. دلیل کاهش وزن هزار دانه در تیمار آبیاری تکمیلی در گلدهی نسبت به عدم آبیاری را باید در تعداد دانه بیشتر در تیمار آبیاری تکمیلی در گلدهی دانست که در نتیجه آن سهم کمتری از موادی که در فتوسنتز ساخته می­شود به هر یک از دانه­ها می­رسد. محققین دیگر نیز در مطالعات خود به کاهش وزن هزار دانه در اثر وجود تعداد دانه­های بیشتر اشاره کرده­اند (کوچکی و همکاران 1388 و  دهقان نیری 1374). بیشترین و کمترین مقدار وزن هزار دانه در میان ارقام مختلف نیز به ترتیب متعلق به ارقام محلی و بهمن بود (16/32 و 73/27 گرم) (جدول 3). با این حال، در هیچکدام از ویژگی­های اجزای عملکرد جو، اثر متقابل آبیاری در رقم معنی­داری نشد.

ns،^*و^**: به ترتیب غیر معنی دار و معنی دار در سطح احتمال 5% و 1%.

جدول 3- مقایسه میانگین اثر آبیاری تکمیلی و رقم بر ارتفاع بوته، اجزای عملکرد، عملکرد دانه و شاخص برداشت جو.

عملکرد و شاخص برداشت جو

در این مطالعه عملکرد بیولوژیک جو در سطح احتمال 1% تحت تاثیر تیمارهای آبیاری تکمیلی و ارقام جو قرار گرفت. همچنین، اثر متقابل آن­ها بر عملکرد بیولوژیک جو در سطح 5% معنی­دار شد (جدول 2). در بین سطوح آبیاری، بیشترین عملکرد بیولوژیک (12/546 گرم در متر مربع) به تیمار آبیاری در مرحله پر شدن دانه تعلق گرفت. نتایج آزمایش، بیانگر افزایش عملکرد بیولوژیک در تیمارهای آبیاری تکمیلی نسبت به تیمار شاهد (بدون آبیاری) بود، بطوریکه این میزان در تیمارهای آبیاری تکمیلی در مراحل گلدهی و پر شدن دانه به ترتیب به حدود 25 و 59 درصد نسبت به تیمار شاهد رسید. کریمی و فرنیا (1388) نیز در مطالعه خود بر روی بررسی صفات زراعی نخود با آبیاری تکمیلی اعلام کردند، آبیاری تکمیلی سبب افزایش عملکرد بیولوژیک می­گردد. توکلی (1382) نیز در بررسی اثر آبیاری تکمیلی بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم دیم، اظهار داشت که آبیاری تکمیلی اثر معنی­داری در سطح احتمال ا% بر عملکرد بیولوژیک دارد، که این نتایج مطابق با نتایج تحقیق حاضر است. سایر پژوهشگران نیز در مطالعات خود این یافته­ها را تایید کرده­اند (توبابسیر و همکاران 2004،  اولاه و همکاران 2002 و پالد و همکاران 1985). در میان ارقام نیز رقم والفجر دارای بیشترین عملکرد بیولوژیک بود (96/543 گرم در متر مربع). بیشترین و کمترین میزان این ویژگی در بین تیمارهای مختلف آزمایشی به ترتیب در تیمارهای آبیاری تکمیلی در پر شدن دانه و رقم والفجر و بدون آبیاری تکمیلی و رقم آبیدر بدست آمد (به ترتیب 78/699 و 53/290 گرم در متر مربع) (شکل 2).

تجزیه واریانس داده­ها حاکی از این بود که عملکرد دانه جو در سطح احتمال 1% تحت تاثیر تیمارهای آبیاری تکمیلی و ارقام جو  قرار می­گیرد. این در حالی بود که، اثر متقابل آبیاری در رقم بر روی این ویژگی تفاوت معنی داری نشان نداد (جدول 2). بیشترین میزان عملکرد دانه نیز همانند عملکرد بیولوژیک، در تیمار آبیاری تکمیلی در مرحله پر شدن دانه و رقم والفجر بدست آمد ( به ترتیب 29/245 و 13/233 گرم در متر مربع) (جدول 3). افزایش در عملکرد دانه تیمار آبیاری تکمیلی در مرحله گلدهی و پر شدن دانه به ترتیب به حدود 45 و 90 درصد نسبت به تیمار بدون آبیاری رسید. این افزایش عملکرد عمدتا به دلیل تاثیر مثبت آبیاری بر روی تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه بود. احتمالا آبیاری تکمیلی موجب تقویت توانایی گیاه در تحمل به خشکی آخر فصل، افزایش سرعت پر شدن دانه و در نهایت سبب افزایش، بهبود و تثبیت عملکرد جو در واحد سطح می­گردد. بسیاری از محققین نیز در یافته های خود افزایش عملکرد را به سبب آبیاری تکمیلی گزارش کرده­اند (تدین و امام 1386،  توکلی 1382 و  داهیا و همکاران 1993). طلیعی و صیادیان (1379) گزارش کردند که آبیاری تکمیلی باعث افزایش 60 درصدی در عملکرد نسبت به تیمار بدون آبیاری در گیاه نخود شد. تدین و امام (1386) نیز اظهار داشتند که آبیاری های تکمیلی در مراحل ساقه رفتن، حجیم شدن غلاف برگ پرچم، گلدهی و پر شدن دانه گیاه گندم باعث افزایش عملکرد نسبت به شرایط دیم (بدون آبیاری تکمیلی) شدند.

صفت شاخص برداشت جو تحت تاثیر اثر ساده رقم و اثر متقابل آبیاری در رقم قرار نگرفت، در حالیکه اثر تیمار آبیاری تکمیلی بر این ویژگی در سطح احتمال 5% معنی دار شد (جدول 2). بیشترین شاخص برداشت (06/45%) متعلق به آبیاری تکمیلی در مرحله گلدهی بود (جدول 3). توکلی (1382) نیز در مطالعه خود بر روی گیاه گندم اعلام کرد که آبیاری تکمیلی اثر معنی داری بر شاخص برداشت دارد.

شکل 2- مقایسه میانگین اثر متقابل آبیاری در رقم بر عملکرد بیولوژیک جو.