پایان نامه بررسی پایداری عملکرد ارقام مختلف گندم تحت شرایط متغیر رطوبتی

پایان نامه بررسی پایداری عملکرد ارقام مختلف گندم تحت شرایط متغیر رطوبتی

سپاسگزاری

حمد و سپاس خدای را که در سایه عنایت بی انتهایش ، توفیق آموختن را میسر ساخت تا به اقتضای وسع و توانم قطره ای نا چیز از دریای بی کران دانش و ره توشه ای از معلومات گسترده اساتید گرانقدر برگیریم.

اکنون خود را ملزم میدانیم بدین وسیله از زحمات و محبت های کلیه اساتید و سرورانی که در طول تحصیل به بنده عنایت داشته با کمال احترام و خضوع قدردانی و سپاسگذاری نماییم.و در این میان از جناب دکتر حمید مدنی در مقام استاد راهنما که با گشاده رویی و حوصله چه در طول دوره تحصیلی و چه در باب راهنمایی پایان نامه بنده را مورد افتخار شاگردی خود پذیرفتند بدین خاطر یک عمر بر خود می بالم کمال تشکر و امتنان را دارم. همچنین از جناب دکتر عباس ملکی و مهدی پورسیانبدی  به خاطر مشاوره و راهنمایی های دلسوزانه و با محبت های بی دریغ در خصوص اجرای طرح مورد نظر پایان نامه تشکر فراوان دارم. در پایان از کلیه اساتید گرانقدر و مدیریت محترم گروه زراعت و کلیه پرسنل دانشکده کشاورزی و همچنین دوستان دوران تحصیلم همواره به نیکی یاد کرده و همکاری و همدلی و زحمات ایشان را تا ابد ارج می گذارم.

 مقدمه

رشد و نمو گیاهان زراعتی و تولید آنها دائماً تحت تاثیر عوامل محیطی مختلف است. در این میان تنش های محیطی مهمترین عامل کاهنده تولید در محصولات کشاورزی هستند. در صورتی که عوامل تنش زا نباشد قاعدتاً عملکرد واقعی گیاهان بایستی با عملکرد بالقوه برابر باشد در صورتی که میزان عملکرد عملی گیاهان زراعتی در شرایط مزرعه بین 10 تا 20 درصد کمتر از عملکرد مورد انتظار آنهاست (17.24) . در برخی از نقاط زمین بنا به موقعیت خاص جغرافیایی ، عوامل تنش زا در تولید محصولات زراعی ، تاثیر منفی بیشتری دارند و انجام امورات کشاورزی در اینگونه مناطق با هزینه بیشتر و بازده کمتری صورت می گیرد. کشور ما نیز از جمله مناطق است و در غالب مناطق آن عوامل تنش زا بویژه خشکی و شوری از جمله عوامل اصلی محدود کننده عملکرد بوده و حتی در مواردی باعث عدم امکان ادامه کشاورزی در این مناطق می باشند(34.9) معمولاً خشکی یک عامل کاهنده عملکرد است و این میزان کاهش به شدت تنش خشکی ، مرحله نموی گیاه و مدت تنش بستگی کامل دارد(24.16) رشد و نمو گیاهان زراعتی و تولید آنها دائماً تحت تاثیر عوامل محیطی مختلف است. در این میان تنش های محیطی مهمترین عامل کاهنده تولید در محصولات کشاورزی هستند. در صورتی که عوامل تنش زا نباشد قاعدتاً عملکرد واقعی گیاهان بایستی با عملکرد بالقوه برابر باشد در صورتی که میزان عملکرد عملی گیاهان زراعتی در شرایط مزرعه بین 10 تا 20 درصد کمتر از عملکرد مورد انتظار آنهاست (17.24) . در برخی از نقاط زمین بنا به موقعیت خاص جغرافیایی ، عوامل تنش زا در تولید محصولات زراعی ، تاثیر منفی بیشتری دارند و انجام امورات کشاورزی در اینگونه مناطق با هزینه بیشتر و بازده کمتری صورت می گیرد. کشور ما نیز از جمله مناطق است و در غالب مناطق آن عوامل تنش زا بویژه خشکی و شوری از جمله عوامل اصلی محدود کننده عملکرد بوده و حتی در مواردی باعث عدم امکان ادامه کشاورزی در این مناطق می باشند(34.9) معمولاً خشکی یک عامل کاهنده عملکرد است و این میزان کاهش به شدت تنش خشکی ، مرحله نموی گیاه و مدت تنش بستگی کامل دارد(24.16) خسارت وارده به گیاهان زراعتی در اثر تنش های محیطی گسترده بوده و همین موضوع منجر به انجام مطالعات و بررسی های فراوان در این رابطه شده است . پر واضح است که میزان تولید در گیاهانی که تحت شرایط تنش رطوبتی رشد می کنند کمتر از میزان عملکرد آنها در شرایط رطوبتی مطلوب خواهد بود(4)

اقتصاد آبیاری و ارتباط آن با تولید محصول از اهمیت زیادی بر خوردار است و انتخاب و اصلاح برای مقاومت به خشکی و کارایی بیشتر و کارایی بیشتر مصرف آب و گزینش ارقام مقاوم به خشکی در کاهش هزینه هیا آبیاری و افزایش سطح قابل کشت در مناطق خشک و نیمه خشک نیز اهمیت زیادی در این خصوص دارد(23.20)

یافتن ژنوتیپ هایی با سازگاری ویژه که در مراحل گلدهی و دانه بستی آنها با دوره های مطلوب آب و هوایی انطباق داشته و از مقاومت فیزیولوژیکی و ژنتیکی لازم در برابر کاهش عملکرد ناشی از تنش برخوردار باشند. می تواند موجب افزایش و پایداری عملکرد گردد. برای مقابله با تنش خشکی لازم است که ارقام پر محصول و مقاوم به خشکی شناسایی و انتخاب شوند(15.5.1)

پایین بودن میزان ترولات سالیانه و پراکنش نامناسب و نوسانات زیاد آن در سال ها و ماه ها و حتی روزهای مختلف و اینکه بیش از 75% ترولات کشور در مناطق شمال ، غرب و خوزستان که مجموعاً 25% از مساحت کشور را شامل می شود سبب شده که سایر نقاط کشور با کمبود شدید آب مواجه باشد به همین علت از مجموع 51 میلیون هکتار اراضی متعدد کشاورزی  کشور حدود 18 میلیون هکتار بصورت آبی و دیم مورد استفاده قرار می گیرد(34.23)

در شرایط فعلی با بهبود راندمان آبیاری از 30 به 50 درصد سالانه 5/12 میلیارد متر مکعب آب در کشور صرفه جویی می گردد. که در این صورت امکان تامین آب برای یک میلیون هکتار دیگر فراهم می آید. امروزه بخش کشاورزی بیشترین میزان آب مصرفی را بخود اختصاص داده است. از اینرو نه تنها تامین آب مورد نیاز اهمیت دارد بلکه بایستی استفاده بهینه آب در کشاورزی مورد توجه قرار گیرد. تحقیقات نشان داده است که با به کارگری روش های نوین آبیاری و زراعتی و استفاده از ارقام مقاوم و ارقام نیمه پا کوتاه می توان کارایی مصرف آب را در بخش های کشاورزی افزایش داد(82.23)

عقیده بر این است که برای بازدهی بیشتر باید صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیكی را که در شرایط کم آبی در افزایش عملکرد موثرند را مورد بررسی قرار داده و آنها را علاوه بر عملکرد دانه بعنوان معیار انتخاب ژنوتیپ های مقاوم در نظر گرفت . از این رو ارزیابی ژنوتیپ های بر اساس عملکرد آنها در دو محیط تنش و بدون تنش می بایست مورد توجه و ارزیابی قرار گیرد(72.15.7). 

از آنجائی که گندم مهمترین محصول زراعتی دنیا است و در مناطق خشک بخش قابل توجهی از اراضی تحت کشت گندم و بصورت دیم است و در این مناطق میزان بارندگی کم و توزیع آن نیز کم است.

از اینرو تنش خشکی مهمترین عامل محدود کننده تولید گندم است. به همین دلیل انجام مطالعات برای شناسایی و گزینش ارقام مقاوم و پر محصول و استفاده از آنها در برنامه های اصلاحی ضروری است(19.18).

برطرف کردن عوامل محدود کننده تولید در گیاهان زراعتی بخصوص گندم در تامین مواد غذایی بشر بسیار با اهمیت است چرا که این محصول حدود 22 درصد کل سطح زیر کشت گیاهان زراعتی به خود اختصاص داده است (34.12)

اصلاح برای بهبود عملکرد دانه در گندم در شرایط محیطی خشک می تواند به روش های مختلف صورت گیرد. روش های معمولی که عملکرد دانه را به تنهایی مورد توجه قرار می دهند ممکن است تا حدودی موفق باشند(15.2)

شرایط ایده آل برای رشد گندم آب و هوای خشک در دوره رویشی ، آب و هوای معتدل در دوره تشکیل و پر شدن دانه ها و آب و هوای گرم و خشک در زمان برداشت محصول است . گندم مقاومت چندانی نسبت به خشکی ندارد و نمی تواند مدت زیادی خشکی و کم آبی را تحمل نماید. اما می تواند خود  را به شرایط خشک تا حدی تطبیق داده و با تشکیل سلولها و برگها و روزنه های کوچکتر ، سطح فوق را کاهش داده و از اثرات سوء که آبی تا حدی محفوظ بماند(34.18.6)

خشكسالی و تنش ناشی از آن رایج ترین نوع تنش محیطی است که تولید محصولات کشاورزی را در جهان با محدودیت مواجه کرده است (16) قسمت عمده اراضی قابل کشت ایران در مناطق خشك و نیمه خشك قرار گرفته است. در این مناطق علاوه بر اینکه میزان بارش کم است از سالی به سال دیگر هم متغیر است بنابراین پیش بینی آن هم مشکل است در این شرایط عملکرد دانه نیز در سال های دیگر هم متغیر است بنابراین پیش بینی آن هم مشکل است در این شرایط عملکرد دانه در سال های متوالی نوسان نشان می دهد (23.19) در مراحلی که تنش رطوبتی در مرحله پر شدن دانه رخ می دهد احتمال جبران آن خیلی کم است. چون گیاه در مراحل بعدی با افزایش دما و کاهش رطوبت روبرو می شود. در این موقع بروز تنش خشکی خسارت زیادی به بار می آورد. اعتقاد بر این است که عملکرد دانه در شرایطی که دوره رشد رویش نسبتاً طولانی بوده و مرحله زایشی با خشکی مواجه می گردد با میزان عملکرد  بیولوژیکی مرتبط باشد(37.16)

معمولاً سه حالت برای بارندگی در نظر گرفته می شود. در حالت اول که به روند مدیترانه ای موسوم است و بیشتر در مورد کشور ما صادق است قسمت عمده بارندگی در زمستان صورت می گردد . زمانی که زراعت هنوز زمین را کاملاً نپوشانده است. در این مناطق آیش موثر واقع می شود و زراعت پاییزه محصولاتی مانند غلات در این شرایط از زمان گل دهی تا رسیدن با خشکی مواجه می شود. در این گونه مناطق همراه با کاهش میزان ، زندگی در اواخر دوره رشد گندم ، گرمای هوا به طول محسوسی افزایش یافته و کاهش عملکرد به دلیل تاثیر توامان خشكی و گرما است. بنابراین سختی شرایط محیطی فقط به دلیل خشکی محیط نبوده بلکه شامل گرمای هوا نیز می شود(40.9)

در روند دوم بارندگی در تابستان انجام گرفته و موفقیت در زراعت پاییزه بستگی به مقدار آبی دارد که در طول تابستان گذشته و به وسیله آیش در زمین زراعتی ذخیره شده است. در روند سوم بارندگی در هر فصلی از سال امکان پذیر است. در این روند پیش بینی بارندگی ها مشکل تر از دو روند قبای بوده و تأثیر گذاری آیش بستگی به انجام بارش یا عدم انجام آن دارد (9)در مناطق خشک و نیمه خشک گیاه در طول رشد با دوره های کوتاه کم آبی مواجه می شود و برای اینکه عملکرد قابل قبولی داشته باشد باید بتواند دوره های سخت ر تحمل کند. اگر گیاه در این شرایط بتواند سبز بماند و عمل انتقال مواد غذایی به دانه را انجام دهد عملکرد دانه کاهش نخواهد یافت. بنابراین باید سعی بر این باشد که چگونگی بقای گیاه را در شرایط  کم آبی شناخته و صفاتی را که روی این مهم اثر می گذارند شناسایی و بررسی شوند (19.6) اگر چه شناخت مکانیزم های فیزیولوژیک مقاومت در مقابل تنش خشکی ما را در شناخت گیاهان مقاوم یاری می نماید ولی مقاومت بیشتر ضرورتاً به مفهوم تولید بالاتر نیست. یک راه حل اساسی برای برطرف کردن یا کاهش اثرات تنش ها شناخت ژنوتیپ های ویژه است که دارای مجموعه ای از صفات مطلوب و با قابلیت توارث زیاد باشند(72.5) بحث مقاومت به خشکی باید شرایط کلی محیط کم آب و چگونگی سنجش شدت خشکی و میزان مقاومت ارقام به کم آبی را در نظر گرفت. خصوصیات گیاهی که می توانند در مقاومت به خشکی گندم موثر باشند و سبب افزایش عملکرد دانه شوند نیز در ارتباط با روند بارندگی در منطقه و نیز مراحل تکامل گیاه مورد ارزیابی قرار می گیرند.  برای سنجش شدت تنش خشکی باید عملکرد تولیدی در محیط خشک و یا کم آب را با حداکثر عملکرد که معمولا از کشت در محیط بدون تنش حاصل می شود مقایسه کرد(72.6) مقاومت به خشکی از طریق سه ویژگی فیزیولوژیکی مشخص می شود:

-حفظ سطح بالای آب در طول تنش خشکی در گیاه

-حفظ کارایی گیاه در سطح پایین آب

-جبران سطح آب و کارایی کم گیاه پس از رفع تنش رطوبتی(24.14.11)

مقاومت به خشکی امروزه توسط اصلاح گران و فیزیولوژیستها به دفعات مورد بررسی قرار گرفته و به عنوان یک هدف اصلاحی معتبر مورد نظر است. تغییرات ژنتیکی و صفاتی که برای مقاومت به خشکی به درستی تکامل یافته باشند یک هدف مهم از نظر اصلاح ژنوتیپ های مقاوم است (118).

در شرایط آب و هوایی کشور ما به دلیل نوسانات بارندگی عملکرد دانه نیز در سالها ی متوالی تغییرات وسیعی را نشان می دهد. توجه به چنین مسئله ای و نیز در اثر متقابل ژنوتیپ مورد نظر و محیط نشان می دهد اصلاح رقم از طریق انتخاب فقط برای عملکرد دانه چندان موفقیت آمیز نبوده است(18.6.5).

در این منطقه به علت کمبود منابع آب و در نتیجه خشکی محیط ، عملکرد گندم شدیداً کاهش می یابد بهبود عملکرد دانه گندم در این مناطق از طریق به نژادی و تولید ارقام سازگار و مقاوم به خشکی چندان موفق نبوده است. زیرا صفات گیاهی و عوامل محیطی بسیاری در بروز پدیده مقاومت به خشکی و افزایش عملکرد دخالت داشته و این صفات و عوامل اثرات متقابل نشان می دهند در اغلب بررسی ها در مورد گندم فقط عملکرد دانه مد نظر بوده و به صفاتی که می توانند در مقاومت به خشکی و رد نتیجه افزایش عملکرد دانه موثر باشند توجهی نشده است. بررسی های انجام شده در محیط های کم آب و بدون تنش نشان می دهند که میزان حساسیت ارقام گندم به خشکی متفاوت بوده و این حساسیت به شدت تنش خشکی بستگی دارد.  به همین دلیل برای حصول بالا با توجه به سطح زیر کشت آن علاوه به استفاده از تکنیک ها و روشهای نوین به زراعی باید موضوع به نژادی ، یعنی گزینش ارقام مقاوم به خشکی نیز مورد مطالعه و آزمایش قرار گیرد(88.18.15) بدیهی است که عملکرد گیاهان که در شرایط تنش خشکی رشد می کنند کمتر از عملکرد گیاهانی است که رد شرایط رطوبتی کافی رشد می نمایند اما این اختلاف عملکرد در ژنوتیپ های مختلف متفاوت است(119.29.21)بهترین حالت آن است که گیاهان زراعی بتوانند رشد، تولید و پایداری عملکرد شان را در شرایط کمبود رطوبت حفظ کنند که منجر به بهبود و توسعه ی ارقام مقاوم به خشکی می شود(119.29.21) در تجزیه و تحلیل نهایی هدف باید انتخاب گیاهان و ارقام سازگاری باشد که در سالهای با رطوبت محدود و بارندگی کمتر از حد متوسط و نیز در سالهای پر باران حداکثر استفاده از آب باران را به عمل آورده و به عبارتی بایستی گیاهان با مقاومت به خشکی بالا در این شرایط انتخاب شوند. در مناطق خشک یا مناطقی که به مدت طولانی در معرض خشکی قرار گرفته اند تغییرات عملکرد دانه معمولاً اندک بوده و در عین حال اثرات صفاتی که در عملکرد دانه موثرند از سالی به سال دیگر متفاوت است لذا برای افزایش کارایی در اصلاح ارقام سازگار به خشکی در مناطق خشک و نیمه خشک بایستی صفاتی را شناخت که در این شرایط در افزایش عملکرد دانه موثر بوده و آنها را به عنوان معیار انتخاب برد(35.20.4)

دغدغه توسعه واریته های مقاوم به خشکی باعث ایجاد مطالعات و کوشش های به نژادی عملی فراوانی در جهت افزایش تولید و حفظ واریانس ژنتیکی ، توارث و تولید بیشترین میزان عملکرد دانه شده است و اصلاح گران تا توانسته اند، تا سال های اخیر به موفقیت های قابل توجهی در زمینه افزایش عملکرد و پایداری آن دست یابند(114.18). یک راه اساسی برای نیل به اهداف بالا ارزیابی مقاومت به خشکی ژنوتیپ های گیاهی توسط اصلاح گران و فیژیولوژیست ها می باشد(42.38)

امروزه روش های زیادی جهت ارزیابی مقاومت به خشکی ژنوتیپ های زراعی توسط پژوهشگران مورد استفاده قرار می گیرد و در این خصوص شاخص های زیادی جهت ارزیابی ارائه شده است و در این بین شاخص هایی نظیر GMP،STL، TOL و SSL  رایج تر می باشند . در مطالعه شیری و همکاران (20)شاخص های GMP، STL نسبت به سایر شاخص ها در پیش بینی عملکرد گندم در شرایط خشکی موثر تر بود. گل پرو (29)شاخص های MP و GMP و STLرا جهت ارزیابی مقاومت به خشکی در ژنو تیپ های گندم مورد بررسی خود گزارش کرده است. نادری (33) با مطالعه 16 ژنوتیپ گندم در شرایط دیم و آبی گزارش کرد. بین عملکرد فیزیولوژیک و عملکرد همبستگی بالایی وجود داشت ، به  پیش بینی عملکرد گندم در شرایط خشکی موثر تر بود. با مطالعه 16 ژنوتیپ گندم در شرایط دیم و آبی گزارش کرد. بین عملکرد فیزیولوژیک و عملکرد دانه همبستگی بالایی وجود داشت ، به گونه ای که ژنوتیپ هایی که هر دو شرایط تنش و بدون تنش عملکرد دانه بالاتری داشتند، ماده خشک بالاتر تولید کردند. وی اظهار داشت از بین شاخص های مورد بررسی شاخص های مقاومت به تنش (ST1) و میانگین هندسی محصول دهی (GMP) در انتخاب ژنوتیپ هایی که پتانسیل عملکرد بالاتری داشته و مقاوم به تنش نیز می باشند از سایر شاخص ها موفق ترند.

خصوصیات مورفولوژیک زیادی که در مقاومت به خشکی مو

فهرست

عنوان                                                                                    صفحه

فصل اول

مقدمه و کلیات

فصل دوم :

2-1) مبدا و تاریخچه گندم

2-2- اهمیت اقتصادی و تغذیه ای گندم

2-3 مصرف سالانه ،سطح زیر کشت و میزان تولید گندم

2-4 خصوصیات گیاه شناسی و ژنتیکی گندم

2-5 تنش های محیطی

2-6 تنش خشکی

2-7 مقاومت به خشکی

2- 8 – انتخاب و اصلاح برای مقاومت به خشکی

2-9 – شاخص های مقاومت به خشکی

2-10 – صفات مرتبط با افزایش عملکرد

2-10-1 – مبانی فیزیولوژیکی افزایش عملکرد

2-10-1-1- شاخص برداشت

2-10-1-2-اجزای عملکرد دانه

2-10-1-3- اصلاح برای افزایش عملکرد در شرایط تنش خشکی

2-11- صفات مرتبط با مقاومت خشکی

2-11-1- صفات فنولوژیک

2-11-2- زودرسی

2-11-3- قابلیت پنجه زنی

2-11-4- قدرت زیست گیاهچه

2-11-5-عادت رشد و ساختار كانوپی

2-11-6- ریخت شناسی برگ

2-11-7- ریشه و تنظیم

2-11-8- توزیع و انتقال مجدد آسیمیلات ها

2-12- شاخص های رشد

فصل سوم

مواد و روش ها

3-1- موقعیت و محل آزمایش

3-2- عملیات آماده سازی زمین

3-3- طرح آزمایشی مورد استفاده

3-4- عملیات كاشت

3-5- عملیات داشت

3-6- نمونه برداری و اندازه گیری ها

3-6-1- اندازه گیری شاخص سطح برگ

3-6-2- تعیین اجزاء عملكرد

3-6-3- تعیین عملكرد

3-6-4- شاخص های كمی مقاومت به خشكی

3-6-4-1- شاخص های حساسیت به تنش

3-6-4-2- شاخص تحمل و شاخص متوسط محصول دهی

3-6-4-3- شاخص تحمل به تنش و میانگین هندسی محصول دهی

3-6-5- آنالیز آماری داده ها

فصل چهارم

نتایج و بحث

4-1- طول سنبله

4-2- طول ریشك

4-3- شاخص سطح برگ

4-4- تعداد دانه در سنبله

4-5- تعداد سنبله در بوته

4-6- تعداد پنجه در بوته

4-7- ارتفاع بوته

4-8- وزن هزار دانه

4-9- تعداد سنبله در واحد سطح

4-10- عملكرد بیولوژیك

4-11- عملكرد دانه

4-12- فاصله برگ پرچم تا سنبله

4-13- طول میانگره آخر

4-14- همبستگی ساده بین صفات مورد بررسی

4-15- كلاسترینگ و گروه بندی ارقام مورد بررسی

4-16- شاخص های مقاومت به خشكی