علوم آب و خاک

---

استراتژی توفق بر مشکل محدودیت منابع آب آبیاری برنج، منوط به تولید واریته‌هایی با نیاز کمتر به شرایط غرقابی است. بدین منظور و برای بررسی اثر تیمارهای مختلف آبیاری برخصوصیات رشدی، جذب عناصر غذایی و تشکیل آئرانشیم‌ها و ارتباط آنها با عملکرد بیولوژیک گیاه برنج، سه آزمایش مختلف با استفاده از ارقام برنج ایرانی انجام پذیرفت. در آزمایش اول از 5 رقم استفاده شد که تحت سه تیمار آبیاری قرار گرفتند. در این آزمایش، آناتومی ریشه‌های تحت تیمار نیز از نظر وضعیت فضاهای هوایی بررسی گردید. در آزمایش دوم دو رقم سازندگی و طارم به منظور بررسی جذب عناصر مختلف در تیمارهای غرقاب کامل و آبیاری پس از 1، 2 و 3 سانتی متر تبخیر از تشت تبخیر مورد مطالعه قرار گرفتند. در آزمایش سوم، با فراهم کردن شرایط کشت هیدروپونیک، اثر هوادهی بر خصوصیات رشدی گیاه برنج بررسی شد. در این آزمایش تنها از رقم سازندگی استفاده شد. نتایج آزمایش اول نشان داد که شرایط غرقاب دائم و یا غرقاب برای ادامه رشد، اثر معنی‌داری در رشد گیاه بخصوص افزایش وزن اندام هوایی و ریشه دارد. نتایج بررسی‌های میکروسکوپی نیز نشان داد که تیمارهای آبیاری تأثیری بر حجم فضای آئرانشیم نداشته، فضاهای آئرانشیمی بیشتر تحت تأثیر نوع واریته قرار می‌گیرند. آزمایش دوم علاوه بر این‌که نتایج آزمایش اول را تأیید نمود نشان داد که برخی عناصر همچون فسفر و منگنز و آهن با بازده بسیار بالاتری در شرایط غرقاب جذب می‌گردند. آزمایش سوم نیز حاکی از آن بود که هوادهی تأثیر قابل ملاحظه‌ای در خصوصیات رشدی برنج نخواهد داشت. براساس نتایج به دست آمده به نظر می‌رسد خصوصیات برتر رشد گیاه برنج در حالت غرقاب مربوط به جذب بهتر برخی عناصر پرمصرف و کم‌مصرف در شرایط غرقاب است که این نیاز به شرایط غرقاب پس از استقرار کامل گیاه بیشتر جلوه می‌نماید. بنابراین مدیریت منابع آب مبتنی بر تفکیک مراحل رشد گیاه برنج اعمال خواهد گردید.

---

قارچ‌های اندوفیت . Neotyphodium spp به طور هم‌زیست، گیاهان علوفه‌ای فسکیوی بلند Festuca arundinacea Shcreb و فسکیوی مرتعی .F. pratensis Huds را آلوده می‌سازند. شپشک مومی Phenococcus solani Ferris به برخی گیاهان علوفه‌ای حمله می‌کند. برای بررسی نقش این قارچ‌های هم‌زیست در کنترل آفت فوق، ازچهار ژنوتیپ گیاهی فسکیوی بلند و دو ژنوتیپ فسکیوی مرتعی که به طور طبیعی حاوی اندوفیت بودند، استفاده شد. ابتدا پنجه‌های گیاهی به دو قسمت تقسیم و یک قسمت با استفاده از مخلوط محلول دو قارچ‌کش شامل پروپیکونازول به مقدار دو گرم ماده مؤثر و فولیکور به میزان یک میلی‌لیتر در لیتر آب، عاری از قارچ شد. آزمایش در 12 تیمار، شامل شش ژنوتیپ و هر کدام دارای دو حالت، حاوی اندوفیت و بدون اندوفیت در سه تکرار در طرح بلوک کامل تصادفی در مزرعه کشت شد. شمارش شپشک‌ها با مشاهده اولین علائم آلودگی روی ریشه شروع شد. برای شمارش تعداد شپشک‌ها، یک کپه گیاهی که به طور میانگین شامل 200 پنجه بود از هر تکرار (کرت) به صورت تصادفی انتخاب گردید. تعداد پنجه، وزن ریشه و وزن ساقه یک کپه در هر پلات به صورت تر و خشک اندازه‌گیری شد. هم‌بستگی عملکرد علوفه خشک یعنی وزن بخش هوایی گیاهان از ارتفاع 5 سانتی‌متری سطح خاک و دیگر صفات رویشی با تعداد شپشک شمارش شده روی ریشه به عنوان معیاری در تعیین خسارت احتمالی این آفت بررسی شد. نتایج نشان داد که گیاهان بدون اندوفیت فسکیوی بلند به طور معنی داری آلودگی بیشتر یعنی تعداد زیادتری شپشک، نسبت به گیاهان حاوی اندوفیت دارد. در گیاهان حاوی اندوفیت هیچ شپشکی دیده نشد. عملکرد علوفه خشک نیز به طور معنی‌داری در گیاهان حاوی اندوفیت بیش از گیاهان بدون اندوفیت بود. ضرایب هم‌بستگی نیز نشان داد که عملکرد علوفه خشک با تعداد شپشک، هم‌بستگی منفی و معنی‌داری دارد که نشان‌دهنده خسارت شپشک مومی P. solani از طریق تغذیه از ریشه در ‌گیاهان بدون اندوفیت بود.

---

به منظور بررسی نقش قارچ‌های هم‌زیست اندوفایت (Neotyphodium coenophialum) در القای زودرسی،چهار ژنوتیپ فسکیوی بلند و دو ژنوتیپ فسکیوی مرتعی در این آزمایش استفاده گردید. پس از انتخاب گیاهان سازگار با قارچ هم‌زیست اندوفایت، پنجه‌های هر ژنوتیپ به دو قسمت تقسیم شد و قارچ اندوفایت در یک بخش از پنجه‌ها با استفاده از مخلوط قارچ کش پروپیکونازول و فولیکور حذف گردید. پنجه‌های جدید از گیاهان حاوی اندوفایت و بدون اندوفایت هر ژنوتیپ، در قالب یک طرح بلوک کامل تصادفی درسه تکرار در مزرعه کشت گردیدند. صفات تعداد روز تا ظهور اولین خوشه، تعداد روز تا 50 درصد گرده‌افشانی، تعداد روز تا شروع رسیدگی فیزیولوژیک، تعداد خوشه در هر هفته، وزن کل بذر تولید شده، وزن بذر خالص و وزن بذر پوک در هر دو هفته یک بار روی این گیاهان اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که قارچ‌های اندوفایت قادرند ظهور خوشه، شروع رسیدگی و میزان عملکرد مرحله‌ای بذر را در گیاه فسکیوی بلند و فسکیوی مرتعی افزایش دهند. قارچ‌های اندوفایت به طور متوسط ظهور اولین خوشه را 2 روز جلو انداختند. هم‌چنین قارچ‌های هم‌زیست اندوفایت، تاریخ 50 درصد گرده‌افشانی وتاریخ شروع رسیدگی فیزیولوژیک را کاهش دادند. تعداد خوشه گیاهان حاوی اندوفایت نیز در هر هفته به صورت معنی دار بیشتر از گیاهان بدون اندوفایت بود. بررسی میزان عملکرد مرحله‌ای بذر گیاهان حاوی اندوفایت و بدون اندوفایت که برای هر دو هفته به صورت جداگانه انجام شد، نشان داد که قارچ‌های هم‌زیست اندوفایت هم‌زمان میزان کل بذر در هر مرحله، میزان بذر خالص و نیز میزان بذر پوک و بقایا را افزایش می‌دهند. ظاهراً افزایش بذر خالص، نشان دهنده برخی تغییرات فیزیولوژیک از جمله تغییرات احتمالی هورمون‌ها در گیاه است که شرایط بهتر دانه‌بندی را فراهم می‌کند. بدین ترتیب براساس تحقیق حاضر به نظر می‌رسد که قارچ‌های هم‌زیست اندوفایت قادر باشند منجر به القای زودرسی در گیاه فسکیوی بلند و فسکیوی مرتعی گردند.

---

کشف رابطه هم‌زیستی قارچ‌های اندوفایت با گراس‌های سردسیری دریچه تازه‌ای به روی تحقیقات به نژادی آنها گشوده است. در زمینه تأثیر اندوفایت‌ها بر خصوصیات بذری، گزارش‌های اندکی وجود دارد. در این پژوهش نقش قارچ‌های اندوفایت در تغییر هم‌بستگی صفات بذری و تأثیر این رابطه هم‌زیستی بر اثرات مستقیم و غیر مستقیم صفات بر عملکرد بذر فستوکا مورد بررسی قرار گرفت. کلون‌های عاری از اندوفایت (^-E) ازطریق اعمال قارچکش بر روی کلون‌های حاوی اندوفایت (⁺E) ایجاد و سپس هر دو نوع کلون به مزرعه انتقال داده شدند. طی دو سال مجموعه‌ای از صفات از جمله عملکرد و اجزای عملکرد بذر روی کلون‌ها اندازه‌گیری گردید. نتایج نشان داد که قارچ اندوفایت تولید بذر را به‌طور معنی‌داری از 1/38 تا 249 درصد افزایش داد. با این حال عملکرد برخی ژنوتیپ‌ها تحت تأثیر این رابطه هم‌زیستی قرار نگرفت که حاکی از وجود اثر متقابل بین قارچ و میزبان می‌باشد. حضور اندوفایـت، هم‌بستگی صفات با یکدیگر و نیز اولویـت وارد شدن آنها در مدل رگرسیون مرحله‌ای را نیز تغییر داد. نتایج تجزیه علیت نشان داد که هم‌زیستی با قارچ‌های اندوفایت، مقدار و جهت تأثیرگذاری صفات از طریق مسیرهای   مستقیم و غیر مستقیم بر عملکرد دانه را تغییر داد. در گیاهان ⁺E  افزایش باروری خوشه به‌طور مستقیم و افزایش اندازه سیستم تولید مثلی (تعداد خوشه در بوته و تعداد دانه در خوشه) به‌طور غیر مستقیم بر عملکرد دانه تأثیر گذاشت اما در گیاهان^-E، باروری خوشه به‌طور غیر مستقیم و سایر صفات به‌طور مستقیم تأثیر خود را بر عملکرد دانه اعمال نمودند. نتایج نشان دادکه لازم است اصلاحگران قبل از شروع پروژه‌های اصلاحی از حضور یا عدم حضور اندوفایت در ژرم پلاسم مورد مطالعه اطلاع کافی کسب نمایند سپس در صورت آلوده بودن جامعه به اندوفایت، از باروری خوشه و در غیر این صورت از سایر اجزای عملکرد به‌ویژه تعداد خوشه در بوته، تعداد دانه در خوشه و وزن دانه در خوشه برای گزینش ژنوتیپ‌ها به منظور افزایش عملکرد دانه استفاده نمایند.

---

بررسی واکنش ژنوتیپ‌های مختلف گزینش شده از توده محلی گلرنگ به دما و طول روز در قالب تاریخ کاشت‌‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در سال زراعی 82-1381 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتور اصلی شامل 4 تاریخ کاشت (20/12/81، 1/2/82، 2/3/82، 3/4/82) و فاکتور فرعی شامل 20 ژنوتیپ (19 ژنوتیپ انتخاب شده از توده محلی کوسه و ژنوتیپ اراک 2811 به عنوان شاهد) بود. تعداد روز از کاشت تا سبز شدن و سبز شدن تا شروع رشد طولی ساقه با تأخیر در کاشت کاهش یافت. طول دوران شروع رشد طولی ساقه تا رویت طبق با تأخیر در کاشت تا کاشت سوم کاهش، و سپس افزایش یافت. طول دوران رویت طبق تا 50 درصد گل‌دهی و 50 درصد گل‌دهی تا رسیدگی فیزیولوژیک با تأخیر در کاشت به ترتیب تا تاریخ کاشت سوم و دوم ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. تعداد روز از کاشت تا سبز شدن، سبز شدن تا شروع رشد طولی ساقه، شروع رشد طولی ساقه تا رویت طبق و 50 درصد گل‌دهی تا رسیدگی فیزیولوژیک تحت تأثیر ژنوتیپ واقع نشد. ژنوتیپ‌ DP7 بیشترین و ژنوتیپ‌های  C111و  DP25کمترین تعداد روز از رویت طبق تا 50 درصد گل‌دهی را دارا بودند. همچنین اثرات متقابل تاریخ کاشت و ژنوتیپ بر طول دوره شروع رشد طولی ساقه تا رویت طبق معنی‌دار بود. وزن دانه در بوته با تأخیر در کاشت کاهش یافت. ژنوتیپ ISF66بیشترین و رقم اراک 2811 کمترین وزن دانه در بوته را در چهار تاریخ کاشت داشتند. طول مراحل نموی سبز شدن تا رویت طبق در ژنوتیپ‌های C128،DP5،ISF66واراک 2811 تحت تأثیر دمای حداکثر،در ژنوتیپDP7تحت تأثیر توان دوم دمای حداکثر، در ژنوتیپ‌هایDP1 ،DP17 و  C41100تحت تأثیر توان دوم دمای حداقل و در ژنوتیپ‌های  ISF28 ،ISF22 ، DP25،DP9و  C111تحت تأثیر طول روز واقع شد. براساس این نتایج دوره نموی سبز شدن تا رویت طبق در اکثر ژنوتیپ‌ها تحت تأثیر متغیرهای دمایی قرار گرفت. در تاریخ کاشت اواخر اسفند، ژنوتیپ‌ها حداکثر عکس‌العمل به دما و طول روز را نشان دادند و در تاریخ کاشت چهارم این حساسیت به حداقل میزان خود کاهش یافت. ژنوتیپ‌‌  ISF66بالاترین عملکرد دانه را در تاریخ‌ کاشت اواخر اسفند دارا بود. با استفاده از نتایج به دست آمده در این تحقیق، به نظر می‌رسد که زمان مناسب برای کشت ژنوتیپ‌های کوسه در شرایط مشابه با مطالعه حاضر، در اواخر اسفند ماه می‌باشد.

---

گیاه گلرنگ، با داشتن روغنی با اسیدهای چرب غیراشباع بسیار با ارزش می‌باشد، ولی حساسیت این گیاه به برخی آفات از جمله مگس گلرنگ(Acanthiophilus helianthi) به ویژه در شرایط تنش خشکی منجر به محدودیت تولید آن شده است. به منظور بررسی اثر تنش خشکی بر جمعیت و میزان خسارت آفات گلرنگ به ویژه مگس گلرنگ آزمایشی در شرایط مزرعه با پنج تیمار آبیاری شامل 50، 70، 90، 110و130 میلی‌متر تبخیر از تشت تبخیر کلاس A در یک طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار روی توده محلی گلرنگ به نام کوسه انجام شد. در هر سطح تنش آبیاری، نصف یک کرت با حشره کش کلرپیریفوس با غلظت 2 در هزار به صورت موضعی سمپاشی گردید تا با حالت سمپاشی نشده مقایسه گردد. در مدت هشت هفته جمعیت آفاتی مانند شته Uroleucon carthami، زنجرک Empoasca decipiens و مگس گلرنگ و نیز درصد خسارت غوزه‌های گلرنگ توسط مگس گلرنگ اندازه‌گیری گردید. نتایج نشان داد که در شرایط سمپاشی نشده حداکثر میزان جمعیت مگس گلرنگ (38/2 مگس در هر تور) و شته (57/165 شته در بوته) در شرایط تنش خشکی شدید(130 میلی‌متر تبخیر از تشت تبخیر) وجود دارد. تنش خشکی کاهش عملکرد دانه گلرنگ را نیز به همراه داشت. تنش خشکی شدید به همراه شرایط سمپاشی نشده موجب افزایش جمعیت آفات گلرنگ بخصوص مگس گلرنگ و کاهش23/30 درصدی عملکرد آن گردید. با این حال تنش اندک خشکی 70 میلی‌متر تبخیر از تشت تبخیر علاوه بر این که کاهش نسبی جمعیت حشرات را به همراه داشت، در مصرف آب نیز صرفه جویی می شد. هم‌چنین در این بررسی جمعیت زنجرک تحت تأثیر تنش خشکی کاهش یافت. حداقل خسارت مگس گلرنگ از نظر درصد آلودگی غوزه در شرایط عدم سمپاشی ( 86/15 درصد) و حداکثر عملکرد در شرایط سمپاشی شده(5/1687 کیلوگرم در هکتار) نیز در آبیاری با 70 میلی‌متر تبخیر از تشت تبخیر حاصل شد.

---

آب‌گریزی بر بسیاری از ویژگی‌های خاک از جمله پایداری خاکدانه‌ها مؤثر است. بافت خاک و ماده آلی حاصل از بقایای گیاهی و ترشحات ریشه گیاهان و ریزجانداران از منابع اصلی ایجاد پوشش‌های آب‌گریز در خاک می‌باشند. از مهم‌ترین علف‌های دائمی و سرمادوست گیاه فسکیوی بلند (Festuca arundinacea Schreb.) است که رابطه همزیستی با قارچ اندوفیت Epichloë coenophaila برقرار می‌کند و این همزیستی سبب افزایش مقاومت گیاه به تنش‌های زیستی و غیرزیستی و تغییر سرعت تجزیه بقایا و ویژگی‌های مختلف خاک می‌شود. در این پژوهش اثر بقایای گیاه فسکیوی بلند حاوی اندوفیت (E+) و عاری از اندوفیت (E−) در سه سطح صفر، یک و دو درصد بر کربن آلی، تنفس میکربی پایه، رس قابل پراکنش و شاخص آب‌گریزی (به روش جذب‌پذیری ذاتی) در چهار خاک با بافت مختلف بررسی شد. بقایای گیاهان E+ و E− با نمونه‌های خاک مرطوب مخلوط و تحت 10 چرخه تر و خشک شدن قرار گرفته و در گرم‌خانه (دمای ^°C 25) به مدت 2 ماه نگهداری شده و در پایان ویژگی‌های ذکرشده اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که با ریزشدن بافت، کربن آلی و رس قابل پراکنش افزایش و تنفس میکربی پایه  و شاخص آب‌گریزی خاک کاهش یافت. افزایش مقدار بقایا سبب افزایش کربن آلی و تنفس میکربی پایه و کاهش رس قابل پراکنش گردید. آب‌گریزی خاک با افزایش مقدار ترکیبات آب‌گریز (در سطح 1 درصد) و با افزایش تخلخل خاک (در سطح 2 درصد) به‌ترتیب افزایش و کاهش یافت. نوع بقایا (اندوفیت) اثر معنی‌داری بر جذب‌پذیری آبی و اتانول و همچنین شاخص آب‌گریزی خاک نداشت اما بقایای گیاهان E+ سبب افزایش معنی‌دار کربن آلی و کاهش معنی‌دار رس قابل پراکنش خاک شد. با توجه به نتایج این پژوهش می‌توان دریافت که بقایای گیاه فسکیوی بلند به ویژه در حضور اندوفیت با افزایش ذخیره کربن آلی، شاخص آب‌گریزی و کاهش رس قابل پراکنش (شاخص ناپایداری ساختمان) سبب بهبود کیفیت فیزیکی خاک می‌شود. این گیاهان و بقایای حاصل از آنها دارای پتانسیل زیادی برای کاربرد در طرح‌های حفاظت خاک در مراتع و زمین‌های کشاورزی می‌باشند.