اثر تغذیه بر روی گیاه ذرت

ذرت (Zea mays L.) یک محصول مهم در سراسر جهان است (گراهام، 2008). تولید و کاشت ذرت می تواند تحت تأثیر عوامل متعدد (زیستی و/یا محیطی) قرار گرفته و اثرات نا مطلوب و منفی کیفی و کمی بر عملکرد داشته باشد. (ولش، 1995). ژنوتیپ، اندازه و وزن بذر و تنش های محیطی مانند تنش خشکی، دمای بالا، عوامل بیماری زا، سوء تغذیه، سمیت مواد معدنی، شوری، اسیدیته خاک و  شرایط بی هوازی، عواملی هستند که مستقیماً بر رشد و تغذیه بوته ی مادری تأثیر می گذارند. این شرایط نامطلوب تأثیر مستقیمی بر رشد بذر، ذخایر مواد مغذی بذر و کیفیت نهایی بذر دارند (ولش، 1986). از آنجایی که شرایط محیطی بر کیفیت بذر در طول تشکیل بذر تأثیر می گذارد، این امر بر استقرار گیاهچه  های حاصل، در فصل رشد بعدی نیز تأثیر می گذارد (Zakaria et al., 2009). کمبود نیتروژن، رشد و توسعه همه اندام ها از جمله  ریشه، ساقه، برگ، گل و میوه (از جمله بذر ها) را محدود می کند (بارکر و بریسون، 2007). محلول پاشی نیتروژن باعث افزایش اندام های زایشی می شود که می تواند عملکرد بذر را افزایش دهد (ولش، 1995). همانطور که ساوان و همکاران (1989) گزارش کردند که افزایش نیتروژن در پنبه از 108 به 216 کیلوگرم در هکتار باعث افزایش زنده مانی بذر و سرعت جوانه زنی و جوانه زنی کل و همچنین قدرت گیاهچه ها در استقرار شد. منیزیم  نقش فیزیولوژیکی و مولکولی عمده ای در گیاهان دارد. منیزیم بخشی  از مولکول کلروفیل، یک فاکتور حیاتی و کمکی برای بسیاری از فرآیندهای آنزیمی مرتبط با فسفوریلاسیون و هیدرولیز ترکیبات مختلف، و همچنین یک تثبیت کننده ساختاری(استحکام بخشیدن) برای  اسید نوکلئوتیدها است (Merhaut، 2007). گزارش های معتبری در مورد اثر منیزیم بر بنیه بذر موجود نیست. مطالعات Welch 1986)) بر روی جو  نشان داد که گیاهچه های رشد یافته از یک بوته مادری که با مقادیر کم منیزیم تغذیه شده بودند در مقایسه با گیاهچه های رشد یافته از بوته های مادری که به اندازه کافی تغذیه شده بودند، کلروفیل کمتری داشتند. روی ، با توجه به نیاز گیاه به راحتی از بافت رویشی به بافت زایشی منتقل می شود. با این حال، انتقال از اندام رویشی به اندام زایشی زمانی که منبع روی ناکافی باشد کاهش می یابد (ولش، 1995). افزایش محتوای روی در بذر گندم نان از 355 نانوگرم به 1465 نانوگرم در یک عدد بذر  منجر به افزایش عملکرد بعدی می شود (Yilmaz et al., 1998). گانگلوف و همکاران (2002) دریافتند که کاربرد سولفات روی در گیاه مادری ذرت باعث افزایش ماده خشک و تجمع روی در برگ و بذر شد. منگنز در بسیاری از عملکردهای بیوشیمیایی نقش دارد. این ماده در درجه اول به عنوان کو آنزیم ، نقش در تنفس، سنتز اسیدهای آمینه و لیگنین و محتوای  هورمونی عمل می کند (Humphries et al., 2007). محلول پاشی منگنز (25 میلی گرم منگنز در لیتر به عنوان MnEDTA) روی پنبه کشت شده در خاک فقیر از منگنز باعث افزایش عملکرد بذر، وزن بذر، زنده مانی بذر و بنیه گیاهچه از نظر طول هیپوکوتیل، ریشه چه و وزن تر و خشک گیاهچه(ساوان و همکاران، 1993).

کمبود بور می تواند باعث کاهش کمی و کیفی عملکرد نهایی شود (گوپتا، 2007). کمبود بور در بوته مادری باعث می‌شود که برگ‌های لپه ای زرد شوند  ویا با رسیدن به مرحله زایشی، زرد، نوک تیز دندانه‌دار با رنگ‌های متمایز مانند زرد یا خرمایی تبدیل شوند. علاوه بر این باعث می شود نسبت بالایی از سلول های ذخیره ای در بذور با کمبود  بور پوک شوند یا از بین بروند (ولش، 1986). با این حال، در طول دوره رشد و نمو بذر نیاز به بور بیشتر از دوره رشد رویشی است (Marschner, 1995). کمبود بور در پایه مادری منجر به کاهش زنده مانی بذر تولید شده می شود. غلظت 6 میلی گرم بور در کیلوگرم  وزن خشک بذر ماش سیاه یا گاودانه به عنوان سطح بحرانی برای زنده ماندن در نظر گرفته می شود (Bell et al., 1989).

از محلول پاشی متانول برای افزایش تثبیت CO2 در محصولات کشاورزی استفاده می شود (نادالی و همکاران، 2010). گزارش شده است که استفاده از محلول پاشی متانول مایع  باعث افزایش عملکرد و تسریع  در بلوغ و خشک شدن بذرو کاهش اثرات تنش خشکی می شود. (رامیرز و همکاران، 2006؛ داونی و همکاران، 2004). میراخوری و همکاران (2009) نشان دادند که محلول پاشی محلول متانول 21% (v/v ) بیشترین تأثیر را بر عملکرد و سایر صفات فیزیولوژیکی در سویا دارد. محلول پاشی بهترین روش برای تغذیه گیاهانی است که به دلیل pH نامناسب خاک دچار اختلال در رشد می باشند (Ishii et al., 2002). در مناطق خشک و نیمه خشک ایران، به دلیل سطح بالای PH خاک، جذب عناصر ریز مغذی در حداقل میزان خود است. برای استفاده بهینه از کودهای شیمیایی، ضروری است که کود از طریق محلول پاشی اعمال شود. هدف از این مطالعه بررسی اثرات ترکیبات مختلف و متفاوت محلول پاشی ها و عناصر بر روی بوته های  مادری ذرت در عملکرد نهایی و محتوای عناصر تیمار شده در بذرهای تولید شده.

نتایج و بحث

نتایج تجزیه واریانس نشان داد  که بین محلول پاشی ها و ترکیب آنها  در مراحل مختلف بر محتوای  ذخیره ای عناصر N، Mg، Zn، Mn، B و عملکرد بذر نسل بعدی در سطح یکدرصد معنی دار تفاوت معنی داری وجود دارد (جدول 2). همچنین تجزیه واریانس بین تیمارها و شاهد تفاوت معنی داری را نشان داد (جدول 5).

محتوای نیتروژن بذر ذرت

داده‌های مقایسه میانگین‌ها نشان داد که محلول‌پاشی با مخلوطی از همه ترکیب‌ها در تمام فاز های رشدی  بیشترین محتوای نیتروژن را داشت(45/1 درصد ماده خشک بذر). علاوه بر این غلظت نیتروژن در تیمارهای محلول پاشی با NFA در پرکردن بذر، MgFA در ظهور تاسل، ZnFA در پرکردن بذر، BFA در تمام فاز ها و MFA در تمام فاز های رشدی تفاوت معنی‌داری نشان نداد. همچنین اثر متقابل تیمارها با شاهد تفاوت معنی داری نشان داد (جدول 3). بر اساس این نتایج، محتوای نیتروژن به دلیل محلول پاشی با همه ترکیب ها در تمام مراحل رشد نسبت به شاهد 26 درصد افزایش نشان داد. نتایج این مطالعه نشان داد که BFA در تمام مراحل بر جذب نیتروژن تأثیر می‌گذارد که به نوبه خود باعث افزایش غلظت نیتروژن در بذر می‌شود. پروتئین و ترکیبات نیتروژنی محلول در بوته های دارای کمبود بور کاهش می یابد (گوپتا، 2007).

برای آشنایی با کود کلات سه گانه کلیک کنید.

کمبود بور به طور قابل توجهی بر ترکیب نسبی اسید آمینه تأثیر نمی گذارد (داگر، 1983)، اما نسبت نیتروژن معدنی، به ویژه نیترات، در بافت های گیاهی و مایعات جابجایی را افزایش می دهد (شلپ، 1990). تعدادی از محققان افزایش غلظت نیترات و همچنین کاهش متناظر در فعالیت نیترات ردوکتاز در گیاهان چغندرقند، گوجه فرنگی، آفتابگردان و ذرت را به دلیل کمبود بور گزارش کرده اند (گوپتا، 2007؛ کاستوری و پتروویچ، 1989).

اثر مثبت کود نیتروژن در بوته مادری می تواند به مشارکت آن در به تاخیر انداختن چرخه پیری و فراهم کردن زمان کافی برای به تولید و ذخیره و انتقال مواد فتوسنتزی و در نتیجه وزن بیشتر و محتوای بیشتر در بذر کمک کند Delouch, 1980). ) کاربرد محلول پاشی روی در مرحله پر شدن بذر منجر به افزایش تجمع نیتروژن شد. نقش روی و منیزیم در سنتز پروتئین مدت هاست شناسایی شده (Storey, 2007؛ Marschner, 1995). سنتز پروتئین زمانی مداوم انجام می شود که روی همیشه در دسترس باشذ تامین شود زیرا روی یک جزء ساختاری ریبوزوم ها است و در یکپارچگی ساختار آنها نقش دارد (Storey, 2007). از آنجایی که بخش عمده نیتروژن در گیاهان در ساختارهای پروتءینی موجود است، با افزایش سنتز پروتئین، نیتروژن در بذر ها ذخیره می شود و منجر به افزایش غلظت نیتروژن خواهد شد. میکلسن (2000) استدلال کرد که افزایش روی بر تولید نیتروژن و جذب آن تأثیر می گذارد. گوپتا و سینگ (1985) معتقدند که افزایش محتوای نیتروژن در نتیجه کاربرد عنصر روی به دلیل افزایش در بیومس کل می باشد. همچنین گزارش شده است که جذب نیتروژن در ذرت از 4/53 میلی گرم در گیاه شاهد به 2/206 میلی گرم ،در نتیجه ی تیمار 5/2 میلی گرم روی در کیلوگرم خاک افزایش یافته است. ابوحسین و فیاض (1995) گزارش کردند که افزودن 60 کیلو گرم روی و 8 کیلو گرم بور در هکتار  باعث افزایش محتوای نیتروژن در گیاهان از  1.2به 2 درصد شد. مطالعه انجام شده توسط واحدی (1390) نشان داد که استفاده از بور منجر به افزایش غلظت نیتروژن بذر می شود.

محلول پاشی متانول می تواند فعالیت آنزیم نیترات ردوکتاز را در برگ ها افزایش دهد (Zbieć و همکاران، 2003). بنابراین، محلول پاشی متانول ممکن است علت افزایش جذب نیتروژن در برگ ها باشد که در نتیجه باعث افزایش تجمع نیتروژن در بذر می شود. علاوه بر این، محلول پاشی منگنز  در تمام مراحل از جمله مرحله پر شدن بذر (02/1 درصد) دارای کمترین ذخیره نیتروژن در بذر بود (جدول 4 و شکل 1). نتایج این مطالعه با نتایجChoudhury and Khanif  (2001) در تضاد است چرا که آنها گزارش کردند که تیمار منیزیم  همراه با کاربرد فرم اوره در برنج در مقایسه با کنترل با عث افزایش محتوای نیتروژن دانه شد.

غلظت منیزیم در بذر ذرت

داده های مقایسه میانگین ها نشان داد که محلول پاشی با منیزیم در تمام فاز های رشدی (172/0 میلی گرم در کیلوگرم) بیشترین مقدار غلظت منیزیم و محلول پاشی در مرحله پر شدن بذر و محلول پاشی با متانول در مرحله 8 تا 10 برگی (121/0 میلی گرم در کیلوگرم) دارای کمترین غلظت منیزیم در دانه بود. (جدول 4 و شکل 2). اثر متقابل  تیمارها و شاهد در مورد ذخیره منیزیم تفاوت معنی داری را نشان دادند (جدول 3). بر اساس این نتایج، منیزیم ذخیره شده در بذر به دلیل محلول پاشی در تمام مراحل در مقایسه با شاهد رشد به طور متوسط 33 درصد افزایش نشان داد. منیزیم از نظر فیزیولوژیکی در بوته متحرک است. بنابراین، منیزیم میتواند از نقاط دیگر گیاه( در زمان کمبود) از طریق آوند آبکش به مخزن اصلی یعنی بذر منتقل شود. (Merhaut، 2007). در این تحقیق محلول‌پاشی بوته مادری با منیزیم و انتقال این عنصر به بذر به‌عنوان فعال ترین مخزن در گیاه باعث افزایش محتوای منیزیم بذر شده است. نیتروژن ممکن است بسته به نوع ترکیب آن، تجمع منیزیم را در گیاهان مهار یا برقرار کند: با استفاده از فرم آمونیمی جذب منیزیم سرکوب و با استفاده از فرم نیتراته جذب منیزیم فعال می شود.(Lasa et al., 2000). با توجه به این نتایج، NFA محتوای منیزیم بذر را افزایش داده است. بر اساس نتایج همبستگی ها (جدول 6)، غلظت منیزیم دانه با غلظت منگنز دانه همبستگی مثبت و معنی داری داشت (**363/0 = r). در پوانستیا (بذر) رشد یافته در محیط هیدروپونیک، غلظت منیزیم در برگها با افزایش نسبت نیتروژن نیتراتی به نیتروژن آمونیمی افزایش یافت، حتی اگر همه تیمارها مقادیر یکسانی از نیتروژن کل دریافت کردند (Scoggins and Mills, 1998). در گل کلم، افزایش کود نیتروژن نیتراتی از 90 به 270 کیلوگرم در هکتار باعث افزایش عملکرد شد که این افزایش در پاسخ به افزایش میزان محلول پاشی منیزیم (22/5 تا 90 کیلوگرم در هکتار) بود( Batal et al. .، 1997).

غلظت روی در بذر ذرت

مقایسه میانگین‌ها نشان داد که   محلول پاشی عنصر روی در مرحله تاسل دهی بیشترین تأثیر را بر محتوای روی  بذر داشت(44 میلی‌گرم در کیلوگرم) ، در حالی که محلول پاشی متانول در مرحله تاسل دهی (5/23 میلی‌گرم در کیلوگرم) کمترین تأثیر را داشت (جدول 4 و شکل 3). ). اثر متقابل  بین تیمارها و شاهد تفاوت معنی داری را از نظر غلظت روی بذر نشان داد (جدول 3). بر اساس این نتایج، ذخیره روی در بذر با توجه به ZnFA در مرحله تاسل دهی در مقایسه با شاهد.  به طور متوسط 83 درصد افزایش نشان داد .در حالی که روی می تواند با توجه به ظرفیت و نیاز گیاه از بافت رویشی به بافت زایشی منتقل شود(Welch, 1995) بنابراین به دلیل محلول پاشی روی و انتقال آن به بذر، محتوای روی دانه افزایش می یابد.

این نتایج حاکی از آن است که  اثر محلول پاشی متانول در تمام مراحل رشدی مثبت بوده است اثر مثبت و در مرحله 8 تا 10 برگی بر جذب و تجمع روی در بذر اثر منفی داشت. یلماز و همکاران (1998) گزارش کردند که کاربرد  محلول پاشی کود می تواند غلظت روی دانه را تا سه یا چهار برابر افزایش دهد. گانگلوف و همکاران (2002) مشخص کرد که در گیاهان ذرت و کاربرد سولفات روی باعث افزایش ماده خشک و تجمع روی در برگ و دانه شد. نتایج مشابهی توسط مارالیان (2009) گزارش شده است.

غلظت منگنز دانه

مقایسه میانگین ها نشان داد که محلول پاشی منگنز درمرحله  8 تا 10 برگی (12 میلی‌گرم در کیلوگرم) بالاترین محتواو ZnFA  در مرحله ظهور تاسل  (33/2 میلی گرم در کیلوگرم) کمترین تاثیر در محتوای منگنز را داشت(جدول 4 و شکل 4). اثر متقابل  بین تیمارها و شاهد از نظر محتوای منگنز بذر تفاوت معنی داری نشان داد (جدول 3).افزایش سه برابری محتوای منگنز بذر نسبت به شاهد به دلیل محلول پاشی منگنز در مرحله 8 تا 10 برگی می باشد. همچنین یک اثر سینرژیکی (افزاینده) بین محلول پاشی منیزم و منگنز وجود دارد. به بیان دیگر،غلظت منگنز بذر در محلول پاشی منگنز در فاز ظهور تاسل و غلظت منیزم در محلول پاشی در فاز پر شدن بذر افزایش یافت. این مهم می تواند مربوط به محل اتصال منیزیم و منگنز در غشای بیولوژیکی گیاه در هر فاز باشد. واحدی در سال 2011 نشان داد که بیشترین غلظت منگنز در تیمار گیاه سویا با روی مشاهده شد.همچنین تیمار گیاه با روی و بور باعث افزایش سطح منگنز در بذر می گردد.

غلظت بور در بذر ذرت

مقایسه میانگین‌ها نشان داد که محلول پاشی با بور در تمام فاز های رشد (1/9 میلی‌گرم در کیلوگرم) بیشترین تأثیر را بر محتوای بور دانه نسبت به  تیمار مخلوط همه ترکیب‌ها و MnFA در تمام فازهای رشدی (7/0 و 8/0میلی‌گرم در کیلو گرم) ، MgFA در مرحله 8 تا 10 برگی (0/8 میلی گرم در کیلوگرم)، MFA در مرحله تاسل دهی (0/8 میلی گرم در کیلوگرم) و در تمام فازهای رشدی (0/0 8 میلی گرم کیلوگرم)داشت . ZnFA و BFA در مرحله پر شدن بذر (9/0 و 9/0 میلی گرم در کیلوگرم) کمترین اثر را بر محتوای بذر داشتند (جدول 4 و شکل 5). اثر متقابل  بین تیمارها و شاهد تفاوت معنی داری را از نظرمحتوای بور در بذر نشان داد (جدول 3). با توجه به این نتایج، ذخیره بور در بذرها به دلیل محلول پاشی بور در تمام مراحل نسبت به شاهد 8 برابر افزایش یافت. نتایج اثر محلول پاشی بور بر محتوای نیتروژن نشان داد که عناصردارای اثر افزاینده بر روی یکدیگر می باشند. کمبود بور در تنباکو (Nicotiana tabacum L.) منجر به کاهش غلظت نیتروژن برگ و کاهش فعالیت نیترات ردوکتاز شد (Camacho and Gonzales، 1999). در گزارش دیگری رجایی و همکاران (2009) مشخص کردند که کاربرد روی در lime plants  به محتوای بور در ریشه گیاه کمک می کند.

( Mikkelsen 2000) در گزارشی  مشابه به تأثیر روی در افزایش سطوح جذب بور  و نیتروژن اشاره می کند. مطالعه بر اثرات روی و بور  بر ذرت نشان داد که مقادیر بالای روی و بور در خاک به افزایش عملکرد بذر و جذب نیتروژن کمک می کند. بر این اساس غلظت روی بذر با غلظت بور در بذر (r = 0.202*)  همبستگی مثبت و معنی‌داری داشت (جدول 6).

عملکرد دانه

مقایسه میانگین داده ها  نشان داد که ترکیب تمام عناصر در تمام فاز های رشدی بالاترین اثر را بر عملکرد بذر نسل بعدی داشتند (1309 گرم در متر مربع) (33 درصد افزایش در مقایسه با شاهد). در مرحله تاسل دهی کمترین اثر گذاری را داشت(713 گرم در متر مربع). نتایج نشان نشان می‌دهد که بین تیمارهایی که محلول‌پاشی با ترکیبی از همه ی عناصر در تمام فاز های رشد صورت گرفت و کاربرد محلول پاشی متانول در مراحل 8 تا 10 برگی، مرحله تاسل دهی، مرحله پر شدن بذر و در تمام فازهای رشد، تیمار NFA در مرحله 8 تا 10 برگی و مرحله پر شدن بذر،تیمار ZnFA در مرحله پر شدن بذر و در تمام فازهای رشد و ترکیب تمام عناصر در مرحله پر کردن بذر تفاوت معنی‌داری وجود ندارد (جدول 4 و شکل 6). مقایسه اثر متقابل  تیمارها و شاهد از نظر عملکرد دانه تفاوت معنی داری را نشان داد (جدول 3). این را می توان به عنوان یک نتیجه گیری از اثر مثبت MFA بر عملکرد دانه در هر چهار مرحله تیمار تفسیر کرد. افزایش مقدار عناصر ریز مغذی ذخیره شده در بذر ها و دانه های خوراکی، زمانی که در خاک فقیر از این عناصر کشت می شوند پتانسیل عملکرد این محصولات را افزایش می دهد. تأثیر غنی سازی بذر ها  و دانه‌های خوراکی با ریز مغذی‌ها بر عملکرد محصول  نهایی در تعدادی از بررسی‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است (گراهام و همکاران، 1999). به طور خلاصه، این بررسی‌ها مشخص کرده‌اند که افزایش ذخایر ریزمغذی‌ها در بذر ها، بنیه، عملکرد و زنده‌مانی گیاهچه ها زمانی که بذرها در خاک فقیر از ریزمغذی‌ها کاشته می‌شوند، افزایش می‌دهد.عاملی که تحت این شرایط باعث افزایش بنیه، عملکرد و قدرت گیاهچه می شود ، امکان تولید و توسعه  ریشه‌های  این گیاهان در شرایط کمبود ریزمغذی‌هاست و به گیاهچه‌ها اجازه می‌دهد تا حجم بیشتری از خاک را برای جذب ریزمغذی‌ها و آب در مراحل ابتدایی رشد مورد استفاده و استخراج قرار دهد، این مزیتی است که می‌تواند منجر به بهبود عملکرد گیاهچه در مقایسه با بذرهایی که تحت تاثیر استرس کمبود ریز مغذی ها در طول رشد قرار می گیرد و محتوای ریزمغذی‌های کمی دارند، شود (ولش، 2002). پری و هریسون (1973) نشان دادند که اگر گیاهان مادری تحت تنش دمایی بالا قرار گیرند، اختلالات فیزیولوژیکی در بذرها ایجاد می شود که همراه با تاخیر در جوانه زنی باعث کاهش رشد و سبز شدن گیاهچه می شود و عملکرد پایینی در مزرعه ایجاد می کند. شرایط محیطی، به ویژه شرایط نیتروژن خاک بر محتوای نیتروژن بذر تأثیر می گذارد و می تواند عملکرد و شاخص های اجزای عملکرد را افزایش یا کاهش دهد (اسکویی و دیوسالار، 2011). یلماز و همکاران (1998) نشان داد که افزایش محتوای روی در بذر گندم نان از 355 نانوگرم به 1465 نانوگرم در یک دانه، منجر به افزایش عملکرد در برداشت دانه می شود. بر اساس نتایج همبستگی ها (جدول 6)، عملکرد دانه با غلظت نیتروژن بذر همبستگی مثبت و معنی داری داشت (**205/0 = r)

نتیجه‌گیری

با توجه به اینکه بوته های ی مادری ذرت هیبرید رقم  KSC 704 با منیزیم و بور در تمام فاز های رشدی ، در مرحله گلدهی با  روی  و در مرحله 8 تا 10 برگی  با منگنز محلول‌پاشی شد، ذخیره منیزیم، بور، روی و منگنز بذر در مقایسه با شاهد به ترتیب بیش از 043/0، 8، 20 و 8 میلی گرم بر کیلوگرم بود. افزایش ترکیبات میکرو و ماکرو المنت ها در تغذیه بوته مادری و بذرها باعث افزایش محتوی ترکیبات مغذی در بذرهای نسل بعدی می شود. بسیاری از کشورهایی که کمبود عناصر ریز مغذی برای انسان مشکل‌ساز است، دارای مناطق وسیع با خاک فقیر و خالی از مواد معدنی می باشند. بهبود بنیه بذر از لحاظ بهبود محتوای تغذیه ای بذر برای تولیدات کشاورزی در این کشورها بسیار ارزشمند خواهد بود (ولش، 2002).