پایان نامه محصولات کشاورزی و عملکرد اقتصادی

دانلود پایان نامه

تنش رطوبتی باعث کاهش قابل ملاحظه‌ای در عملکرد دانه لوبیا می‌شود. البته مقدار کاهش عملکرد بسته به زمان و شدت تنش و نیز ژنوتیپ مورد مطالعه، متفاوت است. فراهم و همکاران (2004) در گیاهانی مانند لوبیا اجزای عملکرد دانه را تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف و وزن متوسط دانه تشکیل می‌دهند (شنکوت و بریک، 2003). اهمیت هر یک از اجزا در تعیین عملکرد از آزمایشی به آزمایش دیگر متفاوت گزارش شده است ( سانتوز و همکاران، 2006).
چانگ و گلدن (1971) تعداد کل غلاف در بوته را مهم‌ترین خصوصیت تعیین کننده عملکرد لوبیا گزارش کردند، درحالی‌که سایر محققان علاوه بر آن، تعداد دانه در بوته و وزن صد دانه را نیز در تعیین عملکرد مهم دانسته‌اند (سینگ، 1999). آزمایشات دیگر نیز تعداد غلاف در بوته و تعداد دانه در غلاف را از مهم‌ترین اجزای عملکرد شناخته شده‌اند (خوشوقتی، 2006).
خشکی در ایران و در بسیاری از مناطق خشک و نیمه خشک جهان عامل محدود کننده رشد و نمو گیاهان زراعی است (مؤمنی،1380). تنش خشکی از عوامل بسیار مهم کاهش عملکرد محصولات زراعی در جهان و ایران می‌باشد و سالانه خسارات فراوانی در اثر تنش خشکی (کمبود بارندگی و توزیع نامتعادل آن) به محصولات زراعی کشور وارد می‌شود. یکی از مهمترین اهداف توسعه کشاورزی توسط برنامه‌ریزان، محدود کردن اثرات منفی ناشی از تنش خشکی است.
در مجموع وقوع تنش خشکی، عدم وجود عناصر غذایی، خسارت آفات و هر عامل دیگری که موجب کاهش رشد ریشه در مرحله رشد گیاهچه ای گندم شود، به رشد ضعیف گیاهچهها منجر خواهد شد. کمبود رطوبت در مرحله پنجه زنی از تعداد پنجه‌های تولید شده به ازای هر بوته کاسته و کاهش عملکرد دانه را به دنبال خواهد داشت. همچنین وقوع تنش خشکی در مرحله ساقه رفتن علاوه بر کاهش رشد طولی، تأثیر منفی روی تشکل اندام‌های زایشی بوته باقی خواهد گذاشت (دامانیا وتهیر،2002).
برگ‌های سبز منبع تولید مواد فتوسنتزی برای گیاه می‌باشند. در عین حال تعرق در گیاه هم از طریق سطوح برگی انجام می‌شود؛ بنابراین در شرایط تنش خشکی سطح برگ می‌تواند بر اساس نوع رابطه‌ای که بین فتوسنتز و تعرق وجود دارد به عنوان یک شاخص مثبت ومنفی نمود پیدا کند (جعفریان و مقصودی،1390). در بین محققین اعتقاد بر این است که از جمله مکانیسم های مرتبط با اجتناب از خشکی کاهش سطح برگ است. (سیما وهمکاران،1993) عقیده دارد که در اکثر گیاهان زراعی به ندرت تحمل خشکی به عنوان یک عامل تعیین کننده مقاومت به خشکی مطرح است. به نظر می‌رسد از جمله تغییراتی که در نتیجه تنش حاصل می‌شود؛ حجم سلولی کمتر، کاهش سطح برگ و افزایش ضخامت برگ، پرچم و عملکرد در شرایط تنش مشاهده شده است. در میان سازش های گیاهی مرتبط با تنش خشکی تغییرات سطح برگ اهمیت ویژه ای دارد. در مناطق خشک برگ‌های کوچک‌تر و ضخیم تر از طریق کاهش سطح تبخیر، تلفات آب را کاهش می‌دهند و به بهبود روابط آبی کمک می‌کنند (پسر کلی،1993). پسر کلی و همکاران(2001) رابطه‌ای بین سطح برگ پرچم و تحمل به خشکی و عملکرد در گندم نیافتند. پالک و آسپینال(1981) معتقدند که یکی از جنبه‌های تطابقی گیاهان تحت شرایط خشکی سطح کمتر برگ نسبت به وزن خشک آن (SLA کمتر) است. خشکی به عنوان شایع‌ترین تنش غیر زنده که گیاهان زراعی با آن مواجه می‌شوند شناخته می‌شود. با توجه به کاهش بارندگی‌های سالانه و افزایش خشکی و دمای هوا، ایجاد ارقام متحمل و دارای پتانسیل عملکرد بالا برای اصلاح گران اهمیت بسیاری دارد (پاسیورا،2002). بسیاری از محققین معتقدند که تحمل به تنش خشکی به مفهوم افزایش پتانسیل عملکرد و تحمل به تنش، از طریق اصلاح صفات فیزیولوژیک امکان پذیراست. در این راستا شاخص برداشت و عملکرد بیولوژیک به عنوان مهم‌ترین صفات در این زمینه معرفی شده‌اند (کواری و همکاران،2001).
آلن(1995) گزارش کرده است که بیشترین خسارت در گیاهان که از طریق تنش‌های مختلف اعمال می‌شود، در ارتباط با خسارت اکسیداتیو در سطوح مختلف سلولی است. ارگانیسمهای فتوسنتز کننده هوازی در طول دوره زندگی در معرض میزان متفاوتی از سمومی هستند که این سمیت در گیاهان عالی از کمبود آب حادتر است (سیرام و سری واستاوا،2001). نتایج مطالعات نشان می‌دهد در شرایط تنش حتی غلظت بالای CO2 محیطی، باز هم فتوسنتز کاهش میابد که بیان کننده این امر است که دستگاه فتوسنتز صرف‌نظر از بسته شدن روزنه‌ها، تحت تأثیر قرار گرفته است. در شرایط تنش کمبود آب روزنه‌ها در گیاه بسته می‌شوند و متعاقب آن غلظتCO2 در بافت مزوفیل کاهش میابد و به دنبال این وضعیت واکنش‌های تاریکی فتوسنتز مختل شده و محصولات حاصل از واکنش‌های روشنایی که شامل ATP،NADPH است، مصرف نمی‌شود؛ و منجر به شکل‌گیری رادیکال سوپر اکسید (O2-)، پر اکسید هیدروژن (H2O2) و رادیکال هیدروکسیل (OH-) می‌گردد (سیرام و ساکسنا 2001 و ترکان و همکاران،2005).
محققین نشان داده‌اند که غلظت آنزیمهای آنتی اکسیدان در شرایط تنش دو برابر شده و لذا باعث افزایش مقاومت به تنش‌های اکسیداتیو می‌شوند و از طرفی تنش خشکی نیز میزان فعالیت آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز و سوپر اکسید دسموتاز را افزایش می‌دهد
(گامبل و بورک،2000 و لاسکانو و همکاران،2005).
(سری و همکاران،2000) نیز با قرار دادن گیاهچههای دو رقم گندم در معرض تنش خشکی گزارش کردند که رقم مقاوم به تنش از فعالیت بالاتر آنزیم اسکوربات پر اکسیداز در مقایسه با رقم حساس برخوردار بود. این محققین اظهار داشتند که تنش خشکی سبب کاهش بیشتر در مقدار آب نسبی رقم حساس گردید.
برزوئی و همکاران (1384) گزارش کردند اعمال تنش رطوبتی در زمان‌های مختلف گرده‌افشانی، سبب کاهش مقدار نسبی آب گیاه (RWC)، شاخص پایداری غشاء سلولی (MSI) و همچنین کاهش شاخص کلروفیل برگ ارقام مختلف گندم گردید. میزان فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان، سوپر اکسید دسموتاز (SOD وکاتالاز CAT) در شرایط تنش آب نیز به‌طور معنی‌دار افزایش یافتند. همچنین آن‌ها اعلام نمودند که ارقام مقاوم چمران و الوند که تحت شرایط تنش رطوبتی از شاخص پایداری غشاء بالاتر،RWC کمتر و عدد کلروفیل متر پایین‌تری برخوردار بودند، بیشترین فعالیت آنزیم سوپر اکسید دسموتاز و کاتالاز را نیز در مقایسه با رقم حساس نوید از خود نشان دادند. به نظر می‌رسد عدم افزایش کافی در میزان فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدان در رقم نوید منجر به کاهش توانایی گیاه جهت تحمل صدمات ناشی از تنش خشکی می‌گردد، لذا رقم حساس به خشکی نوید با استفاده از مکانیزمهای اجتناب از خشکی همانند حفظ مقادیر بالاتر RWC، کاهش سطح برگ و در نتیجه افزایش عدد کلروفیل متر به مقابله با تنش خشکی پرداخته است.
2-14- نقش نیتروژن در گیاهان
نیتروژن چهارمین عنصر غذایی فراوان در وزن خشک گیاهان است. این عنصر یکی از ترکیبات اصلی پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، هورمون‌ها، کلروفیل و گروهی از ترکیبات اولیه و ثانویه‌ی مهم گیاهی است. نیتروژن فراوان‌ترین ماده‌ی معدنی است که گیاهان به آن نیاز دارند؛ اما گیاهان باید برای به دست آوردن نیتروژن موجود در خاک با فرآیندهای غیر زیستی و زیستی مانند فرسایش، آب شویی و مصرف آن توسط میکروارگانیسمهای خاک رقابت نمایند. بعلاوه با برداشت محصولات گیاهی نیتروژن خاک کاهش می‌یابد. به همین دلیل گیاهان مکانیسمهایی برای به دست آوردن نیتروژن در غلظت‌های کم ایجاد کرده‌اند و از شکل‌های مختلف نیتروژن استفاده می‌کنند. شکل‌های قابل دسترس نیتروژن در خاک بسته به زیستگاه تغییر می‌کند و شامل شکل‌های معدنی (نیترات، آمونیوم و (N2 و آلی (اوره و اسیدهای آمینه) می‌باشد. گیاهان برای سازگاری با زیستگاه‌های مختلف استراتژیهای مختلفی را برای استفاده از نیتروژن ایجاد کرده‌اند که از جذب نیترات تا تثبیت نیتروژن و حتی گوشتخواری تغییر می‌کند (میرشکاری، 1380).
نیتروژن یک جزء ساختمانی اسیدهای آمینه، امیدها، بازهای نیتروژن ی نظیر پورین، پروتئین‌ها و نوکلئوپروتئین‌ها می‌باشد. آنزیمها دارای یک زنجیره طویلی هستند که متشکل از مولکول‌های پروتئین و یک گروه فعال غیر پروتئینی است (میرشکاری، 1380).
در بین مواد مغذی معدنی، نیتروژن معدنی هم به صورت آنیون () و هم به صورت کاتیون () در اختیار گیاه قرار دارد. فراوانی نسبی این دو یون در خاک‌ها بسیار متغیر است و به سرعت نسبی دو فرآیند میکروبی معدنی شدن (آزاد شدن آمونیوم از ترکیبات نیتروژن دار آلی) و شوره سازی (تبدیل آمونیوم به نیترات) بستگی دارد. در خاک‌هایی که تهویه خوبی دارند شوره سازی سریع انجام می‌شود، لذا غلظت آمونیوم در این خاک‌ها کم است و نیترات منبع عمده‌ی نیتروژن را تشکیل می‌دهد، اما در خاک‌های پر از آب یا اسیدی، از شوره سازی ممانعت می‌شود و در این خاک‌ها آمونیوم انباشته می‌شود. در زیستگاه‌های خاص مانند جنگل‌های بالغ و توندرای قطبی شکل غالب نیتروژن آمونیوم یا اسیدهای آمینه می‌باشد (غلامی و کوچکی، 1380).  
بیشتر گیاهان می‌توانند نیترات، آمونیوم، اوره و اسیدهای آمینه را به عنوان منبع نیتروژن جذب و تثبیت نمایند، اما جذب شکل خاصی از نیتروژن از گونه‌ای به گونه دیگر فرق می‌کند. مثلاً رشد بهینه‌ی  ریشه‌های گوجه‌فرنگی در خاک‌هایی با نسبت نیترات به آمونیوم 3:1 روی می‌دهد و در غلظت‌های خیلی بالای آمونیوم مهار می‌شود. بالعکس صنوبر سفید آمونیوم را ترجیح می‌دهد، درحالی‌که برخی از جگنهای نواحی قطبی آمینواسیدها را ترجیح می‌دهند. به‌طورکلی بیشتر گیاهان زراعی مخلوطی از آمونیوم و نیترات را ترجیح می‌دهند و نسبت بالاتری از آمونیوم به نیترات را از محلول خاک جذب می‌نمایند. در مطالعات زراعی یا آزمایشگاهی حتی وقتی مقدار نیترات بیش از ده برابر مقدار آمونیوم است هنوز ممکن است جذب آمونیوم بیشتر از جذب نیترات باشد (میرشکاری، 1380). در مطالعه بر روی گیاه گوجه‌فرنگی در مورد جذب نیتروژن مشخص شد که وقتی مقدار یون آمونیوم 10 درصد و یون نیترات 90 درصد باشد، 50 درصد از نیتروژن گیاه به صورت آمونیوم جذب می‌شود.
آسمیلاسیون نیتروژن معدنی به مولکول‌های آلی فرآیندی پیچیده و فوق‌العاده وابسته به انرژی است. برای مثال آسمیلاسیون نیتروژن آمونیاکی 2 تا 5 درصد از کل انرژی تولید شده توسط گیاه را مصرف می‌کند. از سوی دیگر نیترات قبل از اسمیلاسیون ابتدا باید به آمونیوم احیاء شود، بنابراین هزینه‌ی استفاده از آن نزدیک به پانزده درصد از کل انرژی تولید شده توسط گیاه می‌باشد (خاوازی و همکاران، 1384).
آسیمیلاسیون نیترات شامل مراحل جذب نیترات، احیاء شدن به نیتریت، احیاء شدن به آمونیوم و سپس اتصال به آمینواسید می‌باشد. آغاز جذب نیترات در عرض غشای پلاسمایی سلول‌های اپیدرمی و پوستی ریشه اتفاق می‌افتد. انتقال بعدی می‌تواند در عرض غشای تونوپلاست و غشای پلاسمایی سلول‌های سیستم آوندی برگ انجام شود (ملکوتی و تهرانی، 1378).
سلول‌های ریشه‌ای که هرگز در معرض نیترات قرار نگرفته‌اند ظرفیت محدودی برای جذب نیترات دارند. این مطلب نشان می‌دهد که پروتئین‌های حامل (پروتئین‌های ساختاری) کمی در غشاء وجود دارد. وقتی سلول‌ها در معرض نیترات قرار می‌گیرند سرعت جذب از دو برابر به پنج برابر افزایش می‌یابد، درحالی‌که استفاده از ممانعت کنندگان سنتز پروتئین سبب کاهش سریع سرعت جذب و برگشت آن به سطح پایه می‌شود. حساسیت جذب نیترات به ممانعت کنندگان سنتز پروتئین نشان می‌دهد که بیشتر پروتئین‌های حامل، قابل القاء هستند؛ به عبارت دیگر حضور نیترات در خاک سنتز پروتئین‌های حامل جدید را تحریک می‌کند (گلابی و همکاران، 1380).
با توجه به افزایش سریع جمعیت کشور، نیاز به تولید بیشتر مواد غذایی احساس می‌گردد. بهترین راه برای نیل به این مهم و همچنین تأمین قسمتی از مواد غذایی مورد نیاز، افزایش تولید در واحد سطح است. بر اساس پژوهش‌ها، در بین نهاده‌های کشاورزی، اضافه کردن متعادل کودهای شیمیایی بیشتر از سایر نهادهها در افزایش تولید محصولات مؤثر است (ملکوتی و طهرانی، 1378).
در قرن حاضر، کودهای شیمیایی ساخت بشر مثل کودهای شیمیایی نیتروژن ه، فسفر و پتاس جهت افزایش عملکرد محصولات کشاورزی برای تأمین نیازهای رو به افزایش جمعیت توسط انسان، به دلیل عدم دسترسی، به زمین‌های حاصلخیز زراعتی تشدید شده است. در طول سال‌های اخیر، تولید مواد غذایی و مصرف کودهای شیمیایی به تدریج افزایش یافته است (آستارایی و کوچکی، 1375).
در چند دهه اخیر، با توجه به افزایش جمعیت و تقاضای روزافزون برای مواد غذایی، از کودهای شیمیایی به عنوان ابزاری برای نیل به حداکثر تولید واحد در سطح استفاده بی‌رویه شده که از جمله زیان‌ها و پیامدهای آن علاوه بر اتلاف سرمایه و خسارات مالی، شامل آلودگی آبی و خاکی، بر هم خوردن تعامل عناصر غذایی در خاک و کاهش بازده محصولات کشاورزی می‌شود (خلیل وند و همکاران 1389).
امروزه از کودها به عنوان ابزاری برای نیل به حداکثر تولید در واحد سطح استفاده می‌شود. در صورتی که مدیریت کوددهی باید به نحوی باشد که بتواند علاوه بر افزایش تولید، کیفیت محصولات کشاورزی را ارتقاء داده و ضمن آلوده نکردن محیط زیست به خصوص آب‌های زیرزمینی، تجمع مواد آلاینده نظیر نیترات را در اندام‌های مصرفی گیاهان به حداقل ممکن تنزل دهد و علاوه بر آن ضمن افزایش راندمان کودی، سلامتی انسان و دام نیز تأمین شده باشد (سرمدنیا و کوچکی، 1384).
مصرف متعادل کود یکی از عوامل مهم افزایش تولید و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی است. بر اساس تحقیقات به عمل آمده رشد مطلوب گیاه و حصول حداکثر کیفیت و کمیت محصول مستلزم وجود مقدار کافی از عناصر کم مصرف و پر مصرف در خاک است. هر ماده‌ای که حاوی عناصر و مواد غذایی برای تغذیه گیاه باشد کود نامیده می‌شود.
نیتروژن از جمله عناصری است که گیاهان در تمام دوره‌های فعالیت خود به آن نیاز دارند. کودهای نیتروژن دار از طریق توسعه اندام‌های هوایی و تولید مواد کربوهیدراتی بیشتر با افزایش سطح کربنگیری، در افزایش عملکرد محصولات کشاورزی نقش مهمی ایفا کنند. افزایش در مقدار نیتروژن خاک نه تنها بر رشد گیاه بلکه بر الگوهای اصلی مورفولوژی گیاهی نیز تأثیر دارد (خواجه پور، 1386). گزارش نمودند که افزایش مصرف کودهای نیتروژنه در ارقام اصلاح شده کنجد اغلب سبب افزایش عملکرد دانه شده است مورث و همکاران (1998).
رئیسی و خواجه پور (1371) با بررسی اثر مقادیر مختلف کودهای نیتروژنه و فسفر بر رشد و عملکرد سیب‌زمینی دریافتند که وزن خشک اندام‌های هوایی متناسب با نیتروژن مصرفی افزایش معنی‌داری یافت. مرادی و همکاران (1389) با بررسی اثر سطوح مختلف نیتروژن بر گیاه اسفرزه دریافتند که با افزایش میزان نیتروژن عملکرد اقتصادی، بیولوژیک و میزان موسیلاژ افزایش نشان داد. اوره به عنوان کود نیتروژن دار دارای 46 درصد نیتروژن می‌باشد. اوره ماده فعالی است که به وسیله فعال نمودن آنزیم پروتولیز در برگ‌ها باعث افزایش فتوسنتز می‌شود و جریان مواد نیتروژنی از برگ‌ها به بذرها را افزایش می‌دهد و در نهایت باعث عملکرد می‌شود (هیلر، 1991).