دانلود بررسی اثرات تنش خشکی و راههای مقابله با آن در گیاه ذرت

بررسی اثرات تنش خشکی و راههای مقابله با آن در گیاه ذرت پایان نامه بررسی اثرات تنش خشکی و راههای مقابله با آن در گیاه ذرت در 56 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	علوم پایه
فرمت فایل	doc
حجم فایل	144 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	56

بررسی اثرات تنش خشکی و راههای مقابله با آن در گیاه ذرت

مقدمه

خشکی، خطری جدی برای تولید موفق ذرت در سراسر جهان محسوب می شود. منابع آب شیرین در جهان محدوده بوده، و با افزایش جمعیت جهان نیاز به استفاده از آب بیشتر می شود و لذا منابع آب بطور فزآینده ای مورد تهدید قرار گرفته، و از آنجاکه بخش کشاورزی عمده ترین مصرف کننده آب بشمار میرود، هر گونه صرفه جویی در این بخش کمک مؤثری به تولید بهینه محصولات زراعی خواهد کرد . با در نظر گرفتن روند افزایش جمعیت جهان که طبق پیش بینی های سازمان ملل، این جمعیت در سال 2050 میلادی به 4/14 میلیارد نفر خواهد رسید  . بنابراین ضرورت تولیدات غذایی جهت تامین نیازهای مرتبط امری اجتناب ناپذیر است.

ذرت گیاهی است گرمسیری که بدلیل ویژگیهای زیاد از جمله قدرت سازگاری با شرایط اقلیمی گوناگون مورد توجه تولید کنندگان قرار گرفته بطوریکه ذرت از نظر سطح زیر کشت مکان، زراعت آن بعنوان یک گیاه پر محصول جهت تأمین کالری مورد نیاز بشر بطور مستقیم و غیر مستقیم از اهمیت ویژه ای برخوردار است . تولید ذرات در جهان در سال 2002 ، 589/189/602 تن بود . حدود 17 درصد سطح زیر کشت جهانی ذرت آبیاری می شود که از این مقدار حدود 40 درصد مواد غذایی حاصل می شود .

در ایران تقریباً 70 درصد مساحت کشور را اقلیم خشک و نیمه خشک شامل می شود که متوسط بارندگی سالیانه آنها کمتر از 300 میلیمتر است

از آنجائیکه مرحله گلدهی ذرت به عنوان حساسترین مرحله رشد و نمو ذرت با گرم ترین ماه سال ( تیرماه ) مطابقت دارد و معمولاً نزولات آسمانی در این موقع از سال رخ نمی دهد و از طرفی حداکثر نیاز آبی محصولات رایج منطقه ( پنبه ، چغندر قند ، گوجه ) به همین زمان ارسال مربوط می شود و ظرفیت شبکه های آبیاری ، زراعت را در وضعیتی قرار داده که فواصل آبیاری ذرت طولانی شده و عملکرد کاهش می یابد . ذرت در آب و هوای نیمه خشک مدیترانه ای برای نیل به عملکرد دانه بالا نیاز به آبیاری تکمیلی دارد .

خصوصیات مورفولوژی و فیزیولوژی زیادی ، در مقاومت به خشکی موثر هستند که به عنوان شاخص های مورد انتخاب توصیه شده اند . برای مثال بسته شدن روزنه ها ، کاهش سطح برگ ، افزایش کارایی فتوسنتز ، رسوب چربیها ، توسعه سیستم ریشه ای ، مقاومت در برابر انتشار گازها ، تغییر در مقدار ترکیبات آلی ، قندی و ازته ،اسید آمینه پرولین ، تنظیم پتانسیل اسمزی ، تغییرات سرعت رشد نسبی ، و سرعت رشد محصول از این جمله می باشند.

با توجه به خصوصیت اصلی زراعت در مناطق با محدودیت منابع آبی و لزوم گسترش سطح زیر کشت با هدف افزایش محصولات زراعی در این مناطق ، و با توجه به اینکه آبیاری یکی از نیازهای مهم تولیدات کشاورزی محسوب می شود . دستیابی به ژنوتیپ های محتمل به شرایط دشوار با کارایی بالای مصرف آب ضروری بنظر می رسد .

بنابراین شناسایی مراحلی از رشد که در آنها به آب کمتری نیاز است و حذف آبیاریهای غیر ضروری و نیز تعیین مراحل حساس به قطع آب و همچنین یافتن ژنوتیپ های محتمل به تنش آبی باعث افزایش کارایی مصرف آب همراه با افزایش سطح زیر کشت و نهایتاً عملکرد اقتصادی خواهد شد . مطالعات جدی پیرامون شرایط نامساعد محیطی و عکس العمل گیاهان نسبت به آنها از سال 1941 در دنیا شروع شده است.

-ذرت :

1-1-تاریخچه ذرت :

مبداء اولیه ذرت به طور دقیق مشخص نیست . زیرا اجداد وحشی آن شناخته نشده است.

فرضیه های زیادی در باره طرز پیدایش ذرت وجود دارد . یکی از این فرضیه ها این است که ذرت ممکن است از یک گونه یک ساله وحشی بنام تئوسینت یا تریپساکم به وجود آمده باشد . فرضیه دیگر اینکه ذرت احتمالاً از تلقیح طبیعی تئوسینت با تریپساکم بوجود آمده است و تئوری جدید این است که این گیاه از ذرت غلاف دار به دست آمده باشد .

منشاء اولیه ذرت آمریکای مرکزی است . قبل از کشف قاره جدید ذرت اصلی ترین زراعت جهت تأمین مواد غذایی در آمریکای مرکزی و شمالی و جنوبی بوده است . بررسی های سنگواره ای نشان داده است که ذرت حدود 4500 سال قبل از میلاد مسیح به صورت یک گیاه زراعی در مکزیک مکشت گردیده است . والدن سه مبداء اولیه برای ذرت ذکر کرده است( پرو ، مکزیک ، گواتمالا ).

و ایلوف مبداء اولیه ذرت را جنوب مکزیک ، آمریکای مرکزی ، آمریکای جنوبی ذکر کرده است .

ذرت به دلیل ویژگیهای زیاد از جمله قدرت سازگاری با شرایط اقلیمی گوناگون در دنیا گسترش یافت . در حال حاضر بیش از 140 میلیون هخکتار از اراضی دنیا به کشت ذرت اختصاص یافته است . از نظر سطح زیر کشت رتبه سوم و از نظر تولید و عملکرد رتبه او ل را در بین غلات به خود اختصاص داده است .

هم اکنون ایالات متحده آمریکا ، کشورهای اروپای شرقی ، روسیه ، چین ، و آرژانتین کشورهای عمده تولید ذرت در جهان محسوب می شوند . ایالات متحده آمریکا مهمترین صادر کننده و ژاپن و کشورهای اروپای غربی عمده ترین وارد کننده آن هستند .

2-1- اهمیت محصول ذرت

ذرت بـه دـلیل ویژگیهای بسیار زیاد خود ، به دویژه به دلیل قدرت سازی با شرایط اقلیمی گوناگون ، بسیار زود در تمام دنیا گسترش یافت و مکان سوم را بعد از گندم و برنج از نظر سطح زیر کشت به خود اختصاص داد . ذرت علاوه بر آنکه یک علوفه مطلوب برای گندم می باشد . از نظر تامین انرژی نیز بی نظیر است و به همین دلیل امروزه در تغذیه مرغ به عنوان یک غذای پر انرژی دارای اهمیت بسیار زیاد است ذرت در صنایع کاغذ سازی ، مقوا سازی ، استفاده می شود . و همچنین از چوب بلال در تهیه اسید استیک ، قطران و فورفورال که در صنایع رنگ و لاستیک سازی به کار می رود استفاده می شود .ذرت به دلیل اهمیت آن در تغذیه طیور و تولید مرغ و تخم مرغ مورد توجه وزارت کشاورزی بوده و تولید آن طی سالهای 1380 –1371 از رشد خوبی برخوردار بوده ، بطوریکه سطح زیر کشت از 60 هزار هکتار به 218 هزار هکتار افزایش چشمگیری داشته است . از جمله پتانسیل های دیگری که باعث گردیده است که این گیاه به مقدار بسیار زیادی گسترش یابد . عبارت است از سازگاری وسیع کـه بـه مـوجب آن، امروزه ذرت در سطح وسیعی از مناطق پست تا مناطق مرتفع ( تا ارتفاع 3960 متری در سلسله جبال آند ) و عرض های جغرافیایی متفاوت ( حدود 35 درجه جنوبی در شیلی و 58 درجه شمالی در روسیه و سوئد ) کاشته می شود . همچنین ذرت به دلیل عملکرد قابل توجه (هر بذر ذرت در شرایط مساعد قادر است بین 400 تا 1000 عدد دانه تولید کند ) ، مقاومت نسبت به خشکی و ورس ، قدرت پذیرش کامل مکانیزاسیون در مراحل مختلف کاشت، داشت و برداشت، پذیرش کشت های متوالی، پوشش بلال ( هر بلال بوسیله پوشش های خود به خوبی از صدمات باران، پرندگان و ریزش محافظت می شود)، کارایی مصرف آب در ذرت بالاست)، سهم عمده و روز افزون در تامین مواد غذایی انسان، و دام، و مصارف صنعتی از دلایل عمده توسعه کشت ذرت در دنیا می باشد.

3-1- طبقه بندی ذرت :

 ذرت گیاهی متعلق به خانواده Panicoideae  و طایفه Maydeae می باشد گونه زراعی آن همان ذرت ( Zea mays L) با 20=2n است (8 و 23) .

ذرت گیاهی یک پایه ، یک ساله ، دارای سیستم ریشه افشان می باشد . که این سیستم ریشه ، شامل ریشه اولیه ریشه های دائمی (تاجی) می باشد . ذرت همچنین دارای ریشه های هوایی نیز می باشد .

برگ ذرت به صورت متناوب در هر گره قرار می گیرد که از دو قسمت غلاف و پهنک تشکیل شده است . طول برگ ها 80-50 و عرض آنها 12-4 سانتیمتر است تعداد برگ ها از 48- 8 عدد متغیر است .

ذرت دارای یک ساقه استوانه ای است که در مقطع عرضی بیضوی است . ارتفاع ساقه بسیار بوده و بسته به شرایط اقلیمی 3-5/1 متر طول دارد . ساقه ذرت دارای 8 الی 21 گره است که پر از مغز است .

گل آذین نر در انتهای ساقه به صورت خوشه ای مرکب است شامل یک شاخه اصلی وتعدادی شاخه های فرعی می باشد . سنبلچه ها به صورت جفت هستند که یکی از آنها بدون دمگل و دیگری پایه دار است هـر سنبلچه دارای دو گلچه ، هر گلچه دارای یک لما و یک پالتا ، سه پــرچم ، یـک مـادگی غـیر فعال و دو لودیکل  است . لودیکل ها به هنگام گرده افشانی متورم می شوند و خروج پرچم ها و آزاد شدن گرده ها را میسر می سازند.

گل آذین ماده به صورت سنبله است که از رشد و تمایز جوانه های جانبی گره های میانی ( گره ششم تا هفتم زیر گل تاجی ) به وجود می آیند . پوشش بلال برگ های تغییر شکل یافته ای است که اندام های ماده را در خود حفظ می کند . بلال دارای محوری به نام چوب بلال ویاراکید است که سنبلچه ها به صورت جفت در کنار هم در روی این محور قرار دارند .

هر سنبلچه دارای دوگل که فقط یکی از گل ها بارور می شود . هر گل دارای تخمدانی است که از آن رشته ابـریشمی خـارج مـیشود کـه مـجموع آنها خامه و کلاله گویند که گرده ها را جذب می کنند.

عمل گرده افشانی در ذرت توسط باد انجام می گیرد . حدود 95 درصد گل های ماده دگرگشن و حدود 5 درصد آنها به صورت خود گشن هستند .

آزاد شدن دانه های گرده در ذرت یک تا سه روز قبل از خروج تارهای ابریشمی شروع و تا چند روز ادامه می یابد . هر دانه گرده پس از تماس با تارهای ابریشمی رشد کرده و عمل باروری را انجام می دهد.در شرایط مناسب عمر دانه گرده 18 تا 47 ساعت به طول می انجامد .

14-1-تنش خشکی در مرحله رشد رویشی گیاه ذرت:

در طول تنش خشکی رشد متوقف شده، و پس از رفع تنش ادامه می یابد. تنش خشکی بر روی جنبه های مختلف رشد و نمو اثرات متفاوتی دارد . چرخه زندگی گیاهان یک ساله از چهار مرحله جوانه زنی و رویشی، رشد زایشی، و رسیدن محصول تشکیل یافته است. وقتی که بذر در خاک قرار گرفت، در شرایط رطوبت مناسب جذب آب شروع، و ئبه موازات آن فرآیند آبگیری در دیواره سلولی و پروتوپلاسم آغاز و با افزایش فعالیت های متابولیکی بذر متورم و رویان، ریشچه را به داخل خاک وارد می سازد.میزان آب خاک از عوامل اصلی جوانه زنی بوده و سرعت جوانه زنی را کنترل می کند. جوانه زنی و استقرار دیر هنگام و ناکافی گیاهچه ها از معضلاتی هستند، که گیاهان زراعی مناطق خشک و نیمه خشک با آنها روبرو هستند  . اثر خشکی در مرحله رشد رویشی گیاه ذرت شامل تغییرات فتوتیپی و مورفولوژیکی است:

1-   سطح برگ ها کوچک (لوله ای) می شود .

2-   ارتفاع بوته کاهش می یابد .

3-   برگ های مسن می ریزند  .

4-   رشد ریشه ها افزایش می یابد .

5-   فعالیت روزنه ها و فتوسنتز متاثر می‌شود .

هسیائو در سال 2000 بررسی خود روی ذرت نشان داد، رشد غیر قابل بازگشتو تغییرناپذیر سلولهای برگ و ریشه ها با استفاده از منابع، متناسب با رشد این دو عضو بوده، به نحوی که اگر عـوامل کـافی در اخـتیار ایـن اعضاء قرار نگیرد، یکی کاهش رشد و دیگری افزایش رشد نشان می دهد. مخصوصاً در مورد تنش آب برگ ها از رشد بازمانده و ریشه ها به دنبال آب به اعماق خاک نفوذ می کنند  .عامل اصلی که رشد یا بزرگ شدن سلول را تحت تاثیر قرار می دهد، کاهش و از دست دادن تورژسانس می باشد، که ممکن است با تقلیل اندازه سلولی و کاهش سطح برگ همراه باشد.

کاهش سطح برگ به عنوان نتیجه تنش خشکی و کاهش سطح تابش، دارای اثرات ثانویه است. بطوریکه همراه با آن،کاهشی در مقدار فرآورده های فتوسنتزی تولید شده به چشم می خورد، که به نوبه خود به کاهش رشد برگ و ساقه کمک می کند . بنابراین تنش خشکی، عامل اصلی کوتاه ماندن گیاه در مزرعه می باشد .

گزارشات  اولیه حاکی از آن است، که توسعه برگ نسبت به کمبود آب حساس است. به طور مثال در گیاه ذرت در یک شرایط تحت کنترل، بزرگ شدن برگدر پتانسیل آب 2-بار بهسرعت کاهش و در پتانسیل های 7-و9- بار متوقف می گردد. علاوه بر اینکه کمبود آب در توسعه برگ موثر است، می تواند از طریق ریزش و مرگ برگها در طول مراحل مختلف رشد در شاخص سطح برگ موثر می باشد .

سوروار (1999)در آزمایش، اثرات تنش خشکی در ارقام مختلف ذرت را مورد بررسی قرار داد. در تمامی ارقام تعداد برگ ثابت بود، ارتفاع بوته کاهش یافت. قطر ساقه کمتر شده، و مدت دوره رشد نیز کوتاه گردیده است  .

تنش خشکی در ذرت موجب توسعه ریشه در اعماق پایین تر شده،‌و به این طریق بر نحوه توزیع سیستم ریشه اثر می گذارد  . اقبال و مارانویل (1993)گزارش نمودند که تنش خشکی طول ریشه را افزایش و بر کارایی مصرف آب می افزاید. گیاه ذرت در زمان تنش آبی با توسعه ریشه به طرف آب قابل دسترس در عمق خاک، موجب استفاده بهینه از آب و مواد غذایی در جهت تولید بیشتر بیوماسو شاخص برداشت می‌شود .

کانگو همکاران (2000)، کاهش آب در مرحله طویل شدن ساقه ذرت، باعث تحریک رشد ریشه ش. با توجه به این مسئله نسبت ریشه به اندام های هوایی افزایش یافت  .همچنین پریستویا(1998)ظرفیت رشد ریشه ذرت را تحت شرایط تنش رطوبتی در زمان گلدهی بررسی و به نتیجه رسید که رشد ریشه در این شرایط افزایش نشان داد. بررسی های گلخانه ای نیز نشان دادند که تحت شرایطتنش رطوبتی، طول ریشه در میان واریته های مختلف تفاوت معنی داری داشت .

فهرست مطالب

عنوان                                                                                        صفحه

مقدمه..................................................................................................................... 1

1-   ذرت................................................................................................................. 4

1-1. منشاء و تاریخچه ذرت................................................................................ 4

2-1. اهمیت محصول ذرت................................................................................... 5

3-1. طبقه بندی ذرت............................................................................................ 6

4-1. ویژگیهای انواع ذرت.................................................................................... 8

5-1. فنولوژی ذرت.............................................................................................. 10

1-5-1. جوانه زنی و سبز کردن ذرت................................................................. 10  2-5-1. مرحله سبز کردن تا ظهور گل آذین نر.................................................................................................. 11

3-5-1. مرحله تشکیل گل آذین نر تا ظهور تارهای ابریشمی.............................. 11

4-5-1. مرحله تشکیل تارهای ابریشمی تا رسیدن دانه....................................... 12

6-1. رشد و نمو................................................................................................... 13

1-1-6-1. ریشه................................................................................................... 13

2-1-6-1. برگ.................................................................................................... 13

2-6-1. رشد اندام های زایشی............................................................................ 14

7-1. خاک مناسب ذرت........................................................................................ 15

8-1. دمای موردنیاز............................................................................................. 15

9-1. رطوبت موردنیاز.......................................................................................... 16

10-1. تنشهای محیطی.......................................................................................... 17

11-1. خشکی و تنش خشکی................................................................................ 18

12-1. اثرات عوامل طبیعی اقلیمی بر روی نیاز آبی گیاهان................................. 20

13-1.اثرات فیزیولوژیک تنش آب......................................................................... 22

14-1. تنش خشکی در مرحله رشد رویشی گیاه ذرت ........................................ 27

15-1.تنش خشکی و رشد زایشی ذرت ............................................................... 30  16-1. تنش خشکی و اثرات آن بر روی عملکرد و اجزاء عملکرد........................................................................... 32

17-1.سایر صفات مرتبط با خشکی..................................................................... 37

1-17-1.محتویات نسبی آب برگ (RWC)............................................................ 37

2-17-1. پایداری غشای سیتوپلاسمی................................................................. 38

18-1. مکانیزمهای مقابله با تنش های خشکی...................................................... 40

1-18-1. مقاومت به خشکی................................................................................. 40

2-18-1.فرار از خشکی....................................................................................... 40

3-18-1.اجتناب از خشکی.................................................................................... 41

4-18-1. صفات مرتبط با اجتناب از خشکی........................................................ 41

7-4-18-1. مکانیزم های روزنه ای.................................................................... 41

2-4-18-1. افزایش بازده فتوسنتزی.................................................................. 42

3-4-18-1. کاهش مساحت برگ......................................................................... 43

4-4-18-1. وفور ومحل روزنه ها...................................................................... 43

5-4-18-1. سیستمهای کارآمد ریشه................................................................. 43

6-4-18-1. نسبت زیاد ریشه به شاخه............................................................... 44

5-18-1. تحمل خشکی......................................................................................... 44

6-18-1. مکانیزم های تحمل خشکی.................................................................... 45

1-6-18-1. اجتناب از صدمات ناشی از کاهش رشد......................................... 45

2-6-18-1. تحمل در مقابل گرسنگی.................................................................. 45

3-6-18-1. اجتناب در مقابل از بین رفتن پروتئین ها......................................... 45

19-1. چگونگی ازریابی مقاومت به خشکی.......................................................... 45

20-1. تنش خشکی و شاخص برداشت................................................................ 47

21-1. کارایی مصرف آب.................................................................................... 48

         نتیجه گیری و پیشنهادات....................................................................... 49

         منابع و ماخذ ........................................................................................... 50