مقدمه

کشور ما دارای آب و هوای خشک و نیمه خشک است و کمبود آب یکی از مشکلات اساسی در تولید محصولات کشاورزی به شمار می­رود، از اینرو وقوع تنش خشکی در دوره های مختلف رشد گیاهان امری اجتناب ناپذیر است (Babaeian et al., 2009). واﻛﻨﺶ ﮔﻴﺎهان ﺑﻪ ﺗﻨﺶ ﺧﺸﻜﻲ ﻣﻲ­ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﭘﺎﺳﺦ‌ﻫﺎی ﻓﻴﺰﻳﻮﻟﻮژیکی متعددی ﺑﺎﺷﺪ. از آن جمله می­توان به تغییر در غلظت ﻛﻠﺮوﻓﻴﻞ، میزان هدایت روزنه ای برگها و نیز ﺗﻐﻴﻴﺮدر ﻣﺤﺘﻮای رﻃﻮﺑﺘﻲ نسبی آب برگها اشاره کرد (Heidari, 2016).

آفتابگردان (Helianthus annuus L.) گیاهی است یکساله از خانواده  Asteraceae که بصورت بوته­ای استوار رشد می­کند. آفتابگردان پس از سویا، کلزا و بادام زمینی نقش مهمی در تولید روغن گیاهی دارد. Jafarzadeh-Kenadsari & Postini (1998) گزارش کردند که بروز تنش خشکی در مرحله گلدهی و گرده افشانی باعث کاهش عملکرد دانه آفتابگردان می‌شود.(2004)  Khomri ﮔﺰارش کرد ﻛﻪ ﻣﺤﺪودﻳﺖ آب ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﻛﺎﻫﺶ ﺗﻌﺪاد ﮔﻠﭽﻪ های ﺑﺎرور و ﺑﻪ دﻧﺒﺎل آن ﻛﺎﻫﺶ ﺗﻌﺪاد دانه­ﻫﺎی ﭘﺮ در ﻃﺒﻖ ﺷﺪه و در ﻧﻬﺎﻳﺖ ﻣﻮﺟﺐ کاهش ﻋﻤﻠﻜﺮد آفتابگردان ﻣﻲﺷﻮد. بروز تنش خشکی باعث بالا رفتن غلظت املاح محلول در محیط ریشه و در نتیجه افزایش پتانسیل اسمزی خاک می‌شود. این امر تا حدی موجب کاهش میزان جذب عناصر غذایی می­شود (Grattan & Grieve, 1999). لذا با مصرف مقادیر مناسبی از عناصرغذایی چه از طریق خاک یا محلول­پاشی می­توان تا حدی شرایط رشد و نمو را بهبود بخشید و از بروز اثرات سوء تنش بر گیاهان کاست.

براساس مطالعات Flagella et al. (2002) مراحل گلدهی و پر شدن دانه در آفتابگردان بیشترین حساسیت به تنش خشکی را دارند. در این مراحل تعداد دانه، وزن صد دانه و کیفیت روغن تا حد زیادی تحت تأثیر خشکی قرار می‌گیرند. نتایج بررسی آنها نشان داد که در  طی بروز تنش خشکی در مرحله پر شدن دانه­ها از عملکرد دانه، وزن دانه در طبق، وزن صد دانه و قطر طبق گیاه آفتابگردان کاسته شد. امروزه با توجه به ملاحظات زیست محیطی، استفاده از انواع اسیدهای آلی برای بهبود خصوصیات کمی و کیفی محصولات زراعی و باغی رواج پیدا کرده است. اسید هیومیک یکی از این ترکیبات است. مقادیر بسیار کمی از این اسید اثرات قابل ملاحظه‌ای در بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و نیز بیولوژیکی خاک داشته، به سبب وجود ترکیبات شبه هورمونی در آن اثرات مفیدی در افزایش تولید محصولات کشاورزی دارد. باروری خاک به شدت به مواد آلی وابسته است. اسید هیومیک با کلات کردن عناصری از جمله فسفر و نیتروژن سبب افزایش جذب این عناصر غذایی شده و باروری خاک و تولید گیاهان را افزایش می­دهد (Harper et al., 2000).

Taher et al. (2011) در مطالعه­ای به بررسی اﺛﺮات ﺳﻄﻮح ﻣﺨﺘﻠﻒ اﺳﻴﺪ ﻫﻴﻮﻣﻴﻚ ﺑﺮ روی ﮔﻨﺪم پرداختند. آنها گزارش کردند ﺳﻄﻮح ﻣﺨﺘﻠﻒ اﺳﻴﺪ ﻫﻴﻮﻣﻴﻚ موجب اختلاف ﻣﻌﻨﻲداری در وزن ﺳﺎﻗﻪ، ارﺗﻔﺎع ﺑﻮﺗﻪ و نیز ﻣﻴﺰان ﺟﺬب ﻧﻴﺘﺮوژن در ﮔﻨﺪم شد. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﻧﺘﺎﻳﺞ آﻧﻬﺎ ﻧﺸﺎن داد اﺳﻴﺪ ﻫﻴﻮﻣﻴﻚ ﻣﻮﺟﺐ ﺑﻬﺒﻮد اﻓﺰاﻳﺶ عناصر ﻣﺲ و روی، ﻓﺴﻔﺮ، ﭘﺘﺎﺳﻴﻢ و ﻣﻨﻴﺰﻳﻢ ﮔﺮدید. همچنین کاربرد اسید هیومیک سبب افزایش عملکرد در گیاهان سویا، بادام زمینی، ذرت و گلرنگ شده است (Kamsefidi & Arvin, 2011). مواد هیومیکی به سبب افزایش جذب نیتروژن، پتاسیم، فسفر، کلسیم و منیزیم موجب بهبود رشد و همچنین سبب کاهش اثرات تنش خشکی در گیاهان می‌شوند. لذا بر رشد آنها در شرایط تنش خشکی اثر گذار است (Taghadosi et al., 2012). Ayas & Gulser (2005) گزارش کردند که هیومیک اسید از طریق افزایش در محتوای نیتروژن گیاه سبب افزایش رشد، ارتفاع و به تبع آن عملکرد بیولوژیک در اسفناج می­شود. هیومیک اسید باعث افزایش جذب عناصر غذایی، نفوذپذیری سلولی و سرعت بخشیدن به فرآیندهای تنفس در بسیاری از گونه­های گیاهان عالی می­شود. همچنین جوانه­زنی بسیاری از گونه­های گیاهی به وسیله آن تحریک می­شود ( Shahsavan Markadeh & Chamani, 2014). اسید هیومیک می‌تواند بطور مستقیم اثرات مثبتی بر رشد گیاهان بگذارد. رشد بخش هوایی و ریشه گیاهان توسط اسید هیومیک تحریک می‌شود ولی اثر آن روی ریشه برجسته تر است. در مطالعه­ای کاربرد سطوح مختلف اسید هیومیک منجر به اختلاف معنی­داری در وزن ساقه و ارتفاع بوته در گیاه گندم شد (Bulent Asik et al., 2009). از مزایای مهم اسید هیومیک می­توان به کلات کنندگی عناصر غذایی مختلف همانند سدیم، پتاسیم، منیزیم، روی،کلسیم، آهن، مس و سایر عناصر در جهت غلبه بر کمبود عناصر غذایی اشاره کرد که سبب افزایش طول و وزن ریشه و نیز آغازش ریشه­های جانبی می‌شود (Aiken et al., 1985). اسید هیومیک و اسید فولویک از منابع مختلف نظیر خاک، هوموس، پیت، لیگنیت اکسید شده، زغال سنگ و غیره استخراج می‌شوند که در اندازه مولکولی و ساختار شیمیایی متفاوت­اند. اسید هیومیک سبب افزایش رشد، افزایش جذب عناصر، تولید ریشه، افزایش مقاومت به تنش خشکی و شوری و بهبود تنفس و نیز افزایش آنتی اکسیدانت‌ها می­شود (Cacco et al., 2000).

اگرچه تاکنون تحقیقات وسیعی در رابطه با تأثیر تنش خشکی بر خصوصیات موفولوژی، فیزیولوژیکی و نیز عملکرد گیاهان زراعی از جمله آفتابگردان صورت گرفته (Babaeian et al., 2009) اما رفتار آنها در شرایط تنش خشکی و در طی استفاده از مقادیر مختلف اسید هیومیک به دو صورت خاک مصرف و محلول پاشی بصورت همزمان تا حدی مشخص نیست. لذا هدف از این تحقیق، مطالعه تأثیر تنش خشکی و کاربرد اسید هیومیک به دو صورت محلول پاشی و خاک مصرف بر عملکرد کمی و برخی خصوصیات کیفی گیاه آفتابگردان، رقم هیبرید فرخ در شرایط آبیاری نرمال و کم آبیاری بود.

مواد و روش‌ها

این آزمایش در خرداد ماه 1394 در مرکز تحقیقات کشاورزی شاهرود واقع در کیلومتر 3 جاده شاهرود - بسطام با عرض جغرافیایی 36 درجه و 25 دقیقه شرقی و طول جغرافیایی 54 درجه و 57 دقیقه شمالی و ارتفاع 1349 متر از سطح دریا اجرا گردید. از نظر اقلیمی شاهرود جزء مناطق گرم و خشک و با زمستانی سرد است. براساس آمار ایستگاه هواشناسی میانگین بارندگی سالانه آن بین 160-150 میلی متر، که معمولا در فصل پاییز و بهار به وقوع می‌پیود. نتایج تجزیه شیمیایی خاک محل آزمایش در جدول 1 ارائه شده است.

این آزمایش به صورت کرت‌های یکبار خرد شده و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل تنش خشکی در سه سطح شاهد (W₁ = 100درصد نیاز آبی)، تنش ملایم (=W₂ 80 درصد نیاز آبی) و تنش شدید (=W₃اعمال 60 درصد نیاز آبی) به عنوان عامل اصلی و کاربرد اسید هیومیک در پنج سطح شامل: H₁ = شاهد (عدم مصرف)، H₂  = مصرف به صورت محلول پاشی با غلظت 5/1 گرم در لیتر آب، H₃ = مصرف به صورت محلول پاشی با غلظت 3 گرم در لیتر،= H₄  مصرف به صورت خاکی به میزان 15 کیلوگرم در هکتار مطابق توصیه تولید کننده و = H₅ مصرف به صورت خاکی به میزان 30 کیلوگرم در هکتار (دو برابر میزان توصیه شده) به عنوان عامل فرعی لحاظ شدند. در این آزمایش از اسید هیومیک 80 درصد با نام هیومکس، ساخت شرکت کشاورزی هامون استفاده شد.

مزرعه آزمایشی از سه سال قبل بصورت آیش بود، در زمان آماده سازی ابتدا توسط گاو آهن برگرداندار شخم و سپس برای نرم کردن کلوخه‌ها دوبار دیسک زده شد. در پایان توسط فارو، جوی و پشته‌هایی به فاصله 60 سانتی  متر در مزرعه ایجاد گردید. عملیات کاشت در 20 خرداد ماه 1394 بصورت کپه ای انجام گرفت. جهت اطمینان از پوشش سبز مناسب، در هر کپه تعداد 3 عدد بذر قرار داده شد. بعد از سبز شدن در مرحله چهار برگی تنک و به یک بوته در هر کپه رسانده شدند. ابعاد هر کرت 4×3 متر، فاصله روی ردیف‌ها 20 سانتیمتر و فاصله بین ردیف‌ها 60 سانتیمتر در نظر گرفته شدند. در این آزمایش رقم هیبرید فرخ مورد بررسی قرار گرفت. جهت اعمال تیمار اسید هیومیک بصورت خاک مصرف، مقادیر مورد نیاز براساس تیمارهای آزمایش برای هر کرت براساس نقشه طرح محاسبه و قبل از کاشت با خاک مخلوط شدند. اما برای محلول پاشی، اولین مرحله محلول پاشی در مرحله 10- 8 برگی گیاه و دومین مرحله، 45 روز.

جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش در عمق 30ـ 0 سانتیمتری

Table 1. Some physico-chemical properties of the soil in the depth of 0-30 cm

بعد از مرحله اول در اوایل صبح بین ساعت 8- 6 صبح صورت گرفت. سیستم آبیاری در این پژوهش به روش قطره­ای با نوارهای آبیاری تیپ (Tape) بود. لوله­های تیپ با فاصله خروجی 30 سانتی­متر و آبدهی هر روزنه 5/1 لیتر در ساعت انتخاب شدند. اولین آبیاری بلافاصله بعد از اتمام عملیات کاشت و همچنین اتمام شبکه آبیاری که مجموعاً سه روز به طول انجامید، صورت گرفت. پس از جوانه­زدن بذر و استقرار گیاه در مرحله چهار برگی، تنک مزرعه انجام و با برآورد نیاز آبی گیاه و با توجه به پارامترهای مختلف و استفاده از نرم افزار OPTIWAT اندازه گیری مقدار آب آبیاری محاسبه گردید و با استفاده از کنتور حجمی و شیر فلکه های فرعی ابتدای خط کاشت، اعمال تنش انجام شد.

پس از رسیدگی نهایی و برداشت، برای تعیین عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی، وزن هزار دانه، ارتفاع بوته، قطر ساقه و طبق، بوته های واقع در یک متر مربع وسط هر کرت برداشت و اندازه­گیری های لازم بر روی آنها صورت گرفت. جهت تعیین درصد عناصر فسفر و پتاسیم دانه از روش خاکسترگیری خشک استفاده شد. مقادیر پتاسیم (Edward, 1999) با استفاده از دستگاه فلم­فتومتر و فسفر (Jackson, 1962) با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر اندازه­گیری شدند. درصد نیتروژن دانه نیز از روش کجلدال اندازه­گیری شد. همچنین درصد روغن دانه با دستگاه سوکسله اندازه­گیری شد.

جهت سنجش مقادیر کلروفیل برگ، در مرحلۀ پایان دوره گلدهی، نمونه‌هایی از بافت سبز جوان‌ترین برگ‌ها ‌برداشت و از روش Arnon (1967) و با استفاده از روابط زیر مقادیر کلروفیل a و b و کارتنوئید محاسبه شدند.

Chlorophyll a = (19.3 _* A663 - 0.86 _* A645) V/100W

Chlorophyll b = (19.3 _* A645 - 3.6 _* A663) V/100W

Carotenoids = 100(A470) – 3.27(mg chl. a) - 104(mg chl. b)/227

V = حجم محلول صاف شده (محلول فوقانی حاصل از سانتریفوژ)

A = جذب نور در طول موج های 663 ، 645 و 470 نانومتر

W = وزن تر نمونه بر حسب گرم

در پایان داده­های حاصل با استفاده از نرم افزارSAS تجزیه و مقایسه میانگین­ها براساس آزمون LSD در سطح  احتمال 5% انجام و  برای رسم نمودارها و جداول از برنامه EXCEL  استفاده گردید.

نتایج و بحث

 عملکرد دانه

نتایج تجزیه واریانس داده­‌ها در جدول 2 نشان داد تنش خشکی و تیمار اسید هیومیک تأثیر معنی­داری بر عملکرد دانه آفتابگردان داشتند. اما اثر متقابل آنها معنی­دار نبود. مقایسه میانگین داده­ها نشان داد، با بالا رفتن سطح تنش از W₁ به W₃، عملکرد دانه به میزان 5/45 درصد کاسته شد، بالاترین عملکرد به مقدار 5246 کیلوگرم در هکتار مربوط به تیمار شاهد و مقادیر 5/3028 و 5/2804 کیلوگرم در هکتار به ترتیب مربوط به تیمار W₂ و W₃ بودند (جدول 3).

Human et al. (1990) اعلام کردند بروز تنش خشکی در مراحل گلدهی، گرده‌افشانی و دانه ‌بندی باعث بیشترین کاهش عملکرد دانه در آفتابگردان می­شود. اعمال تنش خشکی در مرحله دانه‌بندی با ایجاد اختلال در روند پر شدن دانه­ها، سبب کاهش عملکرد دانه می‌شود. Gomes-Sanchez et al. (2000). گزارش کردند تنش خشکی در مراحل رشد رویشی منجر به کاهش سطح برگ و میزان فتوسنتز در آفتابگردان می‌شود اما عمده کاهش عملکرد در طی بروز تنش خشکی در مرحله گلدهی رخ می­دهد. Yegappan et al. (1996) گزارش کردند تنش خشکی سبب پیری زودرس برگها، کاهش تعداد برگ، قطر طبق، سطح برگ، وزن هزار دانه و در نتیجه کاهش عملکرد در دانه آفتابگردان می‌شود.

در این آزمایش تیمار اسید هیومیک نیز تأثیر معنی‌داری بر عملکرد دانه داشت. در این میان بالاترین عملکرد دانه در درجه اول از مصرف خاکی 30 کیلوگرم اسید هیومیک در هکتار و در درجه دوم از محلول‌پاشی 5/1 گرم اسید هیومیک در لیتر آب حاصل شد و به ترتیب از افزایشی معادل 2/34 و 7/25 درصد نسبت به تیمار شاهد برخوردار بودند (جدول 3). اسید هیومیک از طریق اثرات مثبت فیزیولوژیکی از جمله تأثیر بر متابولیسم سلول‌های گیاهی و نیز افزایش غلظت کلروفیل برگ باعث بهبود فتوسنتز و در نهایت افزایش عملکرد گیاهان می‌شود (Nardi et al., 2002). Sabzevary et al. (2009) در بررسی اثر محلول­پاشی مقادیر مختلف اسید هیومیک بر گندم، بیان کردند با افزایش مقدار مصرف این ماده، عملکرد دانه نیز افزایش می‌یابد. به طوری که بیشترین مقدار این صفت با کاربرد 300 میلی گرم در لیتر بدست آمد.

Rahimi et al. (2016) در بررسی محلول پاشی اسید هیومیک بر عملکرد و اجزای عملکرد کلزا گزارش کردند که محلول پاشی اسید هیومیک تا 500 میلی گرم در لیتر و در سه مرحله استقرار گیاه، ساقه رفتن و نیز شروع گلدهی با بهبود اجزای عملکرد دانه همانند تعداد خورجین در گیاه، تعداد دانه در خورجین، وزن هزار دانه و نیز میزان بیوماس تولیدی سبب افزایش عملکرد دانه شد.

جدول 2- نتایج تجزیه واریانس عملکرد، وزن هزار دانه، درصد روغن، رنگدانه­های فتوسنتزی و مقادیر عناصر غذایی در آفتابگردان تحت تنش خشکی و مصرف اسید هیومیک

Table 2.The Analysis of variance for grain yield, the thousand seed weight, essential oil, photosynthesis pigments and nutrient content in sunflower under drought stress and humic acid application

ns, * and **: Non- significant, Significant at the 5% and 1% probability levels, respectively

عملکرد بیولوژیکی

نتایج تجزیه آماری داده­ها نشان داد که تیمار تنش خشکی تأثیر معنی­داری بر عملکرد بیولوژیکی و وزن هزار دانه داشت. در این بین تیمار اسید هیومیک به تنهایی تأثیر معنی داری بر عملکرد بیولوژیکی داشت. در دو صفات مورد بررسی فوق، اثر متقابل این دو تیمار معنی­دار نبودند (جدول 2). نتایج مقایسه میانگین داده­ها نشان داد، با افزایش سطح تنش از W₁ به W₃ از میزان عملکرد بیولوژیکی و وزن هزار دانه کاسته شد. این میزان کاهش در سطح W₃ نسبت به تیمار شاهد به ترتیب معادل 6/44 و 7/26 درصد بودند (جدول 3).

Lebaschy & Sharifi Ashorabadi (2003) در بررسی تأثیر تنش خشکی بر گیاهان دارویی اسفرزه، بومادران، مریم گلی، همیشه بهار و بابونه گزارش کردند که با کاهش میزان قابلیت دسترسی این دسته از گیاهان به آب، از وزن اندام­های هوایی، ارتفاع بوته­ها و عملکرد دانه آنها کاسته می­شود. Sreevalli et al. (2001)   نیز اظهار کردند کاهش میزان عملکرد تولیدی در طی بروز تنش خشکی می­تواند مربوط به کاهش ارتفاع گیاه، کاهش سطح برگ و افزایش اختصاص مواد فتوسنتزی به ریشه نسبت به بخش هوایی باشد.

جدول 3- مقایسه میانگین­های اثرات تنش خشکی و اسید هیومیک بر عملکرد و وزن هزار دانه، درصد روغن، رنگدانه‌های فتوسنتزی و مقادیر عناصر غذایی در آفتابگردان

Table 3.The Mean comparisons for the effects of drought stress and humic acid application on grain yield, the thousand seed weight, essential oil, photosynthesis pigments and nutrients content in the sunflower

Means, in each column and for each treatment, followed by at least one similar letter are not significantly different at 5% probability level- using LSD Test

کاربرد اسید هیومیک در این آزمایش با تأثیر مثبت بر عملکرد بیولوژیکی، سبب افزایش آن شد. در بین تیمار اسید هیومیک، بیشترین میزان افزایش در درجه اول مربوط به مصرف خاکی 30 کیلوگرم اسید هیومیک در هکتار و در درجه دوم محلول پاشی 5/1 گرم اسید هیومیک لیتر آب بود (جدول 3). Ahmad & Jabeen (2009) گزارش کردند که کاربرد کود آلی باعث افزایش ارتفاع گیاه، قطر ساقه و عملکرد بیولوژیکی آفتابگردان شد. (2002) . Dursun et al نشان دادند کاربرد اسید هیومیک به صورت خاک مصرف و محلول­پاشی قادر است عملکرد گیاه گوجه فرنگی را به طور معنی­داری افزایش دهد. Ayas & Gulser (2005) گزارش کردند که اسید هیومیک از طریق افزایش در محتوای نیتروژن گیاه سبب افزایش رشد، ارتفاع و به تبع آن عملکرد بیولوژیکی اسفناج می­شود.
et al. (2010) Ghorbani نیز بیان کردند که با افزایش مصرف اسید هیومیک عملکرد بیولوژیکی ذرت افزایش می­یابد.

وزن هزار دانه

نتایج تجزیه آماری داده­ها نشان داد در بن تیمارهای آزمایش، تنها تیمار تنش خشکی تاثیر معنی­داری بر وزن هزار دانه داشت (جدول 2)، با افزایش سطح تنش از W₁ به W₃ از وزن هزار دانه کاسته شد این میزان کاهش معادل 7/26 درصد بود (جدول 3).
 Omid Ardali & Bahrani (2011) بیان کردند تنش خشکی با کوتاه کردن طول دوره پر شدن دانه، سبب کاهش عملکرد دانه و وزن هز ار دانه در آفتابگردان می‌شوند. محققان به کاهش وزن هزار دانه ناشی از تنش رطوبتی در گیاه آفتابگردان اشاره داشه اند که با نتایج این تحقیق مطابقت دارد (Heidari & Karami, 2013).

ارتفاع بوته، قطر ساقه و طبق

تیمار تنش خشکی بجز ارتفاع بوته، تأثیر معنی­داری بر قطر ساقه و قطر طبق داشت. در این بین، تیمار اسید هیومیک به تنهایی تأثیر معنی داری بر قطر طبق داشت. اثر متقابل این دو تیمار نیز تأثیر معنی­داری بر هیچکدام از صفات نداشت (جدول 2). با افزایش سطح تنش از 100 درصد نیاز آبی (W₁) به 60 درصد نیاز آبی (W₃) از میزان قطر ساقه و طبق کاسته شد. این میزان کاهش در سطح W₃ نسبت به تیمار شاهد به ترتیب معادل 9/25 و 3/23 درصد بودند (جدول 3).

کاربرد اسید هیومیک در این آزمایش با تأثیر مثبت بر صفات ارتفاع بوته و قطر طبق، سبب افزایش آنها شد. در بین تیمار اسید هیومیک، بیشترین میزان افزایش در درجه اول مربوط به مصرف خاکی 30 کیلوگرم اسید هیومیک در هکتار و در درجه دوم محلول­پاشی 5/1 گرم اسید هیومیک لیتر آب بود (جدول 3).

استفاده از اسید هیومیک در شرایط تنش خشکی باعث افزایش ظرفیت فتوسنتز و محتوای آب برگ و افزایش متابولیسم ترکیبات آنتی اکسیدانی در گندم می­شود. این امر موجب بهبود رشد و افزایش ارتفاع بوته و نیز صفات مرتبط با رشد گیاه می­شود (Fu Jiu et al., 1995)

عناصر معدنی دانه

نتایج تجزیه آماری داده_­ها در جدول 2 نشان داد، تیمار تنش خشکی بجز نیتروژن و پتاسیم تنها تأثیر معنی­داری بر میزان فسفر دانه داشت و تیمار اسید هیومیک تنها، تأثیر معنی داری برای مقادیر پتاسیم و فسفر دانه داشت. اما عناصر معدنی دانه و اثر متقابل دو تیمار بر هیچکدام تأثیر معنی­داری نداشتند.

مقایسه میانگین داده­های فسفر دانه در سطوح مختلف تنش خشکی نشان داد با افزایش سطح تنش از W₁ به W₃، از میزان فسفر دانه کاسته شد. اعمال تنش خشکی باعث کاهش فسفر دانه شد، به طوری که بالاترین مقدار7140/1 درصد متعلق به تیمار شاهد و کمترین آن به میزان 4353/1 درصد مربوط به تیمار W₃ بود که از کاهش معادل 26/16درصد برخوردار بود.

مکانیسم­های جذب و انتقال عناصر غذایی در گیاهان، همانند جریان توده­ای، انتشار و یا جذب و انتقال به وسیله پدیده اسمز همگی، تابعی از مقدار رطوبت موجود در خاک است. در صورت کاهش رطوبت، شدت و مقدار جذب عناصر غذایی دستخوش تغییر می­شود Taiz & Ezeiger,1998)). برخی از سیستم­های انتقالی عناصر همانند انتشار، به مقدار رطوبت کمتری جهت جذب عناصر غذایی نیازمند بوده، حتی با کاهش رطوبت تا آستانه بحرانی نیز روند جذب و انتقال بعضی از عناصر غذایی در این سیستم می­تواند ادامه یابد. اما مکانیسم های دیگر جذب از جمله جریان توده ای، وابستگی زیادی به مقدار رطوبت دارند. در صورت کاهش رطوبت، عناصری که به وسیله این جریان انتقال می‌یابند، روند جذب منفی خواهند داشت (Taiz & Ezeiger,1998). در بررسی واکنش گیاه لوبیا به خشکی در شرایط تنش خشکی، مشخص شد توانایی جذب فسفر توسط ریشه های این گیاه کاهش می­یابد. دلیل این کاهش، کم شدن قابلیت تحرک فسفر در خاک‌هایی با محتوای پایین آب است Hadidi, 1999)). مقایسه میانگین داده­های این آزمایش نشان داد با کاربرد اسید هیومیک مقادیر فسفر و پتاسیم دانه به طور معنی­داری افزایش یافت (جدول 3). با افزایش مصرف اسید هیومیک در هر دو صورت کاربرد آن، مقادیر فسفر و پتاسیم دانه افزایش یافت. در این بین بیشترین افزایش در مورد این دو عنصر از مصرف خاکی 30 کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک در درجه اول و محلول­پاشی 3 گرم اسید هیومیک در لیتر آب در درجه دوم حاصل شد. میزان افزایش پتاسیم در مصرف خاکی 3 کیلوگرم اسید هیومیک در هکتار نسبت به تیمار شاهد برای پتاسیم و فسفر به ترتیب معادل 6/36 و 1/33 درصد و در روش محلول­پاشی 3 گرم اسید هیومیک در لیتر به ترتیب معادل 2/22 و 8/20 درصد بودند (جدول 3).

پتاسیم یکی از عناصر ضروری برای گیاه است که در بسیاری از فعالیت­های گیاه همانند جذب آب و حفظ پتانسیل اسمزی سلول نقش دارد. مطالعات نشان از اثرات مثبت اسید هیومیک بر جذب عناصر غذایی و محتوای فسفر، منیزیم، آهن و پتاسیم در گیاهان دارد
(Jones et al., 2004). Laila & Elbordiny (2009) بیان کردند که جذب نیتروژن، فسفر و پتاسیم کاه و دانه گندم با محلول پاشی اسید هیومیک در مقایسه با شاهد افزایش یافت. براساس تحقیقات
 (2013) Osman et al. محلول­پاشی اسیدهای آلی (اسید هیومیک و اسید فولویک) به طور قابل توجهی محتوای عناصر دانه برنج (نیتروژن، فسفر و پتاسیم) را افزایش داد. اسید هیومیک به دلیل اسیدی بودن مستقیمـا می­تواند عناصر مختلف را از مواد معدنی آزاد کرده، به خود جذب کرده و در زمان مناسب در اختیار ریشه قرار دهد. به علاوه اسید هیومیک محرک رشد میکروارگانیسم های مفید خاک نظیر قارچ‌ها نیز هست که قادر به هوادیده کردن فازهای معدنی و آزاد سازی عناصر غذایی از جمله پتاسیم هستند
(Glowa et al., 2003). بنابراین به نظر می­رسد در مصرف اسید هیومیک به علت افزایش سطح ریشه گیاه و همچنین افزایش پتاسیم محلول در خاک از طریق تحریک فعالیت های میکروبیولوژیکی به خاطر مصرف اسید هیومیک و ثانیاً افزایش طول ریشه، محتوای پتاسیم دانه افزایش یابد
(Anderson et al., 1984).

Nardi et al. (2002) بیان کردند که اسید هیومیک از طریق اثرات مثبت فیزیولوژیکی از جمله افزایش متابولیسم در درون سلول­ها و همچنین از طریق بالا بردن میزان کلروفیل در برگها سبب ماندگاری بیشتر برگها شده، از اینرو جذب عناصر غذایی را بهبود می‌دهند

درصد روغن دانه

نتایج تجزیه آماری داده­ها نشان داد، اثر متقابل تیمار تنش خشکی و اسید هیومیک تأثیر معنی­داری بر درصد روغن دانه داشت. مقایسه میانگین اثر متقابل نشان داد (شکل1)، در شرایط تنش خشکی کاربرد اسید هیومیک به دو صورت مصرف خاکی و نیز محلول­پاشی، سبب افزایش درصد روغن دانه شد. در این شرایط مصرف خاکی اسید هیومیک از تأثیر بالاتری برخوردار بوده و بیشترین درصد روغن در شرایط تنش خشکی، از مصرف 30 کیلوگرم اسید هیومیک در هکتار حاصل شد. اگر چه در بین سطوح مصرف خاکی اسید هیومیک در شرایط تنش خشکی اختلاف معنی داری مشاهده نشد، اما بیشترین درصد روغن مربوط به تیمار مصرف خاکی 30 کیلوگرم اسید هیومیک در هکتار و اعمال 60 درصد نیاز آبی( H₅W₃)  بود (شکل 1). در بین تیمار محلول­پاشی اسید هیومیک نیز به طور میانگین، سطح 3 گرم اسید هیومیک در لیتر، از افزایشی معادل 55/2 درصد نسبت به سطح سطح 5/1 گرم اسید هیومیک در آب در زمان اعمال تنش خشکی 60 درصد نیاز آبی (W₃) برخوردار بود.

اسیدهای چرب غیر اشباع لینولئیک و اولئیک حدود 90 درصد از کل اسیدهای چرب روغن آفتابگردان را تشکیل و باعث افزایش ارزش تغذیه­ای آن می­شوند. آفتابگردان با توجه به کیفیت مطلوب روغن و همچنین واکنش  مطلوبی که در شرایط نامساعد محیطی مثل تنش خشکی از خود نشان می­دهد، از جایگاه ویژه ای در تناوب های زراعی برخوردار است. در مورد تأثیر تنش خشکی بر درصد روغن گیاهان روغنی گزارش­های متفاوتی ارائه شده است. برخی از محققان کاهش درصد روغن در اثر تنش خشکی را جزئی گزارش کردند (Johnston & Wax, 1978). Farokhinia et al. (2011) نیز گزارش کردند درصد روغن تحت تأثیر تنش خشکی قرار نمی گیرد.

در این آزمایش اعمال تنش خشکی هر چند سبب تغییر در درصد روغن شد و این تغییر تا حدی با افزایش همراه بود، اما حضور اسید هیومیک نیز در شرایط تنش خشکی بر میزان و درصد آن افزود (شکل 1). یکی از دلایل آن می‌تواند مربوط به نقش مثبت اسید هیومیک در بهبود جذب عناصر معدنی باشد (Glowa et al., 2003).

رنگدانه های فتوسنتزی

نتایج تجزیه واریانس داده‌ها در جدول 2 نشان داد تیمار تنش خشکی تأثیر معنی داری بر کلروفیل a نداشت در حالیکه مقادیر کلروفیل b و کارتنوئید تحت تأثیر معنی دار تنش خشکی قرار گرفتند. در این بین تیمار اسید هیومیک به تنهایی  بر میزان کلروفیل a تأثیر معنی داری داشت. در این آزمایش، اثر متقابل تنش خشکی و اسید هیومیک نیز بر مقادیر هیچکدام از رنگیزه های فتوسنتزی برگ، معنی دار نبود.

نتایج مقایسه میانگین داده‌ها نشان داد که با افزایش سطح تنش از W₁ به W₃ کلروفیل b و کاروتنوئید به ترتیب به میزان  7/50 و 8/29 درصد کاسته شد (جدول 3).  Zarco- Tejada et al. (2000) کلروفیل برگ را یکی از مهمترین شاخص های نشان دهنده تأثیر تنش های محیطی بر گیاه دانستند و معتقدند مقدار کلروفیل در گیاهان تحت تنش کاهش می‌یابد و باعث کاهش کل جذب نور توسط گیاه می‌شود. (1992)   Ward et al. گزارش کردند پس از تنش خشکی محتوای کلروفیل در برگهای ارقام حساس کلزا کاهش، اما در ارقام مقاوم افزایش یافت.

Agastian et al. (2000) کاهش در میزان کلروفیلa، b و کارتنوئید تحت تنش خشکی و شوری را با توجه به کمبود آب و عمدتاً به دلیل آسیب به کلروپلاست توسط گونه های اکسیژن فعال می‌دانند. آنها بیان کردند در شرایط تنش خشکی گونه های فعال اکسیژن افزایش یافته، این امر سبب پراکسیداسیون و در نهایت تجزیه کلروفیل در برگها می‌شود. Manivanna et al. (2008) در بررسی تأثیر تنش خشکی بر گیاه آفتابگردان در شرایط تنش خشکی گزارش کردند که خشکی بطور قابل ملاحظه ای از میزان رنگدانه های فتوسنتزی برگ (کلروفیل a و b) می‌کاهد.

شکل 1- اثر متقابل خشکی و اسید هیومیک بر درصد روغن دانه

Figure 1. The Interaction between drought stress and humic acid application essential oil

W₁ = 100درصد نیاز آبی، W₂  و W₃= 80 و 60 درصد نیاز آبی

H₁ = شاهد، H₂   و H₃= محلول پاشی 5/1 و 3 گرم اسید هیومیک در لیتر یک آب، H₄  و H₅ = مصرف به صورت خاکی به میزان 15 و 30 کیلوگرم در هکتار

W₁= Control, W₂ and W₃= applying 80 and 60% water requirement

H₁= Control, H₂ and H₃: Foliar application with two concentrations of 1.5 and 3 g of humic acid per liter of water and H₄ and H₅ use in soil with two levels of 15 and 30 kg/ha

در بین رنگدانه های فتوسنتزی، تیمار اسید هیومیک به تنهایی تأثیر معنی داری بر میزان کلروفیل a داشت و سبب افزایش آن شد (جدول 2). نتایج نشان داد در بین تیمارهای اسید هیومیک، محلول پاشی 3 گرم اسید هیومیک در لیتر آب بیشترین تأثیر را بر میزان کلروفیل a نسبت به دیگر تیمارها داشت و سبب افزایش آن به میزان 7/42 درصد نسبت به تیمار شاهد شد. اسید هیومیک از راه تأثیر مثبت فیزیولوژیکی از جمله تأثیر بر سوخت و ساز (متابولیسم) سلولهای گیاهی و افزایش غلظت سبزینه (کلروفیل) برگ باعث افزایش عملکرد گیاهان می‌شود (et al., 2002 Nardi). Abou-Aly & Mady (2009) افزایش 33 تا 6/38 درصدی کلروفیل a را در اثر کاربرد اسید هیومیک در گندم گزارش کردند.

نتیجه‌گیری کلی

نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد استفاده از اسید هیومیک به دو صورت محلول پاشی و خاک مصرف می‌تواند اثرات مثبتی بر عملکرد و اجزاء عملکرد دانه، غلظت عناصر معدنی دانه و نیز رنگدانه های فتوسنتزی در برگ گیاه آفتابگردان رقم هیبرید فرخ در شرایط تنش خشکی داشته باشد. با مقایسه مصرف هر دو شکل اسید هیومیک (محلول پاشی و خاک مصرف) مشخص شد که کاربرد آنها سبب افزایش میزان روغن و همچنین مقادیر عناصرمعدنی فسفر و پتاسیم دانه می‌شود. در این بین تنش خشکی به عنوان یک عامل محدود کننده، به غیر از درصد روغن، از میزان عملکرد دانه، اجزاء عملکرد دانه، مقادیر عناصر پتاسم و فسفر دانه و نیز مقادیر کلروفیل b و کاروتنوئید برگها کاست. در مجموع می‌توان گفت که کاربرد هر دو شکل از اسید هیومیک در غلظت های مختلف تا حدودی اثرات سوء تنش خشکی را کاهش و عملکرد آفتابگردان را افزایش می‌دهد. اما کاربرد اسید هیومیک بصورت خاک مصرف آنهم به مقدار 30 کیلوگرم اسید هیومیک در هکتار در وهله اول و محلول پاشی 5/1 گرم اسید هیومیک در لیتر آب در وهله دوم از بیشترین تأثیر در این آزمایش در بالاترین سطح تنش خشکی یعنی اعمال 60 درصد نیاز آبی برخوردار بود.

REFERENCES

1. Abou-Aly, H. E. & Mady, M. A. (2009). Complemented effect of humic acid and biofertilizers on wheat (Triticum aestivum ) productivity. Annals of Agricultural Science, Moshtohor, 47(1), 1-12.
2. Agastian, P., Kingsley, S. J. & Vivekanandan, M. (2000). Effect of salinity on photosynthesis and biochemical characteristics in mulberry genotypes. Photosynthetica, 38, 287-290.
3. Ahmad, R. & Jabeen, N. (2009). Demonstration of growth improvement in sunflower (Hellianthus annuus) by the use of organic fertilizers under saline conditions, Pakistan Journal of Botany, 41(3), 1373-1384.
4. Aiken, G. R., McKnight, D. M., Wershaw, R. L. & MacCarthy, P.) 1985(. Humic Substances in Soil, Sediment, and Water. New York. USA: Wiley InterScience.
5. Anderson, E. L., Kamprath E. J. & Moll, R. H. (1984). Nitrogen fertility effects on accumulation, remobilization, and partitioning of N and dry matter in corn genotypes differing in prolificacy. Agronomy Journal, 76, 397-404.
6. Arnon, A. N. (1967). Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23:112-121.
7. Ayas, H. & Gulser, F. (2005). The effect of sulfur and humic acid on yield components and macronutrient content of spinach. Journal of Biological Science, 5(6), 801-804.
8. Babaeian, M., Haydari, M. & Ghanbari, A.  (2009). Effects of foliar micronutrient application on osmotic adjustments, grain yield and yield components in sunflower (Alster cultivar) under water stress at three stages. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, 12(46), 119-129. [In Farsi].
9. Bulent Asik, B., Turan A., Celik H. & Vahap Katkat, A. (2009). Effects of humic substances on plant growth and mineral nutrients uptake of wheat (Triticum durum L.) under conditions of salinity. Asian Journal of Crop Science, 1, 87-95.
10. Cacco, G., Attina, E., Gelsomino, A. & Sidari, M. (2000). Effect of nitrate and humic substances of different molecular size on kietic parameters of nitrate uptake in wheat seedlings. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 163: 313320.
11. Dursun, A., Guvenc, I. & Turan, M. (2002). Effects of different levels of humic acid on seeding growth and macro and micronutrient contents of tomato eggplant. Acta Agrobotanica, 56, 81-88.
12. Edward, A. H. (1999). Handbook of reference method for plant analysis. Soil and plant analysis Council, Inc.
13. Farokhinia, M., Roshdi, M., Pasban Eslam, B. & Sasandoost, R. (2011). Study of some physiological traits and yield in spring safflower under water deficit stress. Iranian Journal of Field Crop Science, 42(3), 545- 553. [In Farsi].
14. Flagella, Z. , Rotunno, R., Dicatarina, R. & Di Curo A. (2002). Changes in seed yield and oil faty acid composition of sunflower (Helianthus annuus L.) hybrid in relation to the sowing date and the water regime. European Journal of Agronomy, 7, 221-230.
15. Fu Jiu, C., Dao, Y. & Quing Sheng, W. (1995). Physiological effects of humic acid on drought resistance of wheat (in Chinese). Yingyong Shengtai Xuebao, 6, 363-367.
16. Ghorbani, S., Khazaei, H. R., Kafi, M. & Bannayan Aval, M. (2010). Effects of humic acid application with irrigation water on yield and yield components of corn (Zea mays). Agroecology Journal, 2(1), 111-118. [In Farsi].
17. Glowa, K. R., Arocena, J. M. & Massicote, H. B. (2003). Extraction of potassium and or magnesium form selected soil minerals by Piloderma. Acta Biomaterialia 7, 299-306.
18. Gomes-Sanchez, D., Vannozzi, G. P., Baldini, M., Tahamasebi-Enferadi, S. & Dellvedove, G. (2000). Effects of soil water availability in sunflower lines derived from interspecific crosses. Italian Journal of Agronomy, 371-387.
19. Grattan, S. R. & Grieve, C. M. (1999). Salinity-mineral nutrient relations in horticultural crops. Scientia Horticulturae, 78,127-157.
20. Hadidi, N. (1999). Germination and early growth of two common bean cultivars as affected by water stress and seed size. Journal of Agricultural Science, 26(1), 23-35.
21. Harper, S. M., Kerven, G. L., Edwards, D.G. & Ostatek-Boczynski, Z. (2000). Characterization of fulvic and humic acids from leaves of Eucalyptus camaldulesis and from decomposed hay. Soil Biology and Biochemistry, 32, 1331-1336.
22. Heidri, M. (2016). Physiological and mechanisms of resistance to environmental stress in crops. Shahroud University of Technology Press. [In Farsi].
23. Heidari, M. & Karami, A. V. (2013). Effect of drought stress and strains of mycorrhiza on yield, photosynthetic pigments sunflower. Journal of Environmental Stress on Crops, 6 (1), 17-26. [In Farsi].
24. Human, J. J., Dutoit, D., Bezuid enhout, H. D. & Bruyn, L. P. (1990). The influence of plant water stress on net photosynthesis and yield of sunflower. Journal of Agronomy and Crop Science, 164 (4), 231-241.
25. Jafarzadeh-Kenarsari, M. & Postini. K. (1998). Investigating the effect of drought stress at different growth stages on some morphological characteristics and yield components of sunflower (cv Record). Iranian Journal of Agricultural Sciences, 29, 353-362. [In Farsi].
26. Jackson, M. L. (1962). Soil chemical analysis. Prentice Hall of India, New Delhi.
27. Johnston, R. R. & Wax, M. (1978). Relationship of soybean and vigour tests to field performance. Agronomy Journal, 70, 273-278.
28. Jones, C. A., Jacobsen, J. S. & Mugaas, A. (2004). Effect of humic acid on phosphorus availability and spring wheat yield. Facts Fertilizeroff, 32. 51-53.
29. Kamsefidi, H. & Arvin S. M. J. )2011(. Effects of humic acid application on moisture preservation of some vegetative properties and fruit performance in melon cultivars. Eleventh General Irrigation Seminar and Reduction of Evapotranspiration. Shahid Bahonar University of Kerman, Iran. 1-8. [In Farsi].
30. Khomri, S. (2004). Investigating the effect of water deficit on grain filling, yield components and yield of three sunflower cultivars. M.Sc. Thesis. In Agronomy. Faculty of Agriculture, University of Tabriz.94p. [In Farsi].
31. Lebaschy, M. & Sharifi Ashorabadi, A. (2003). Growth index of medical plants in different condition of water stress. Iranian Journal of Medical and Aromatic Plants, 20(3), 249-261. [In Farsi].
32. Laila, K. M. A. & Elbordiny, M. M. (2009). Response of wheat plants to potassium humate application. Journal of Applied Sciences Research, 5, 1202-1209.
33. Manivannan, P., Jaleel C. A., Somasundaram, R. & Panneerdelvam, R. (2008). Osmoregulation and antioxidant metabolism in in drought-stressed Helianthus annuus under triadimefon drenching. Comptes Rendus Biologies, 331, 418-425.
34. Nardi, S., Pizzeghello, D., Muscolo, A. & Vianello, A. (2002). Physiological effects of humic substances on higher plants. Soil Biology and Biochemistry, 34(11), 1527-1536.
35. Nardi, S., Pizzeghello, D., Reniero, F. & Rascio, N. (2000). Chemical and biochemical properties of humic substances isolated from forest soils and plant growth. The Soil Science Society of America Journal, 64(2), 639-645.
36. Omidi Ardali, G. & Bahrani, M. J. (2011). The effects of drought, rates and times of nitrogen application on yield and yield components of sunflower at different growth stages. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, Soil and Water Sciences, 55, 199-207. [In Farsi].
37. Osman, E. A. M., EL-Masry, A. A. & Khatab, K. A. (2013). Effect of nitrogen fertilizer sources and foliar spray of humic and/or fulvic acids on yield and quality of rice plants. Advances in Applied Science Research. 4)4(, 174-183.
38. Rahimi, Z., Mozaffari, H. & Hassanpour Darvishi, H. (2016). Investigation the effect of humic acid in irrigation water on yield and yield components of rapeseed. Journal of Agronomy and Plant Breeding, 12(1), 95-106.
39. Sabzevary, S., Khazaei, H. R. & Kafi, M. (2009). Effect of humic acid on root and shoot growth of two wheat cultivars (Triticum aestivum). Journal of Water and Soil, 23(2), 53-87. [In Farsi].
40. Shahsavan, M. & Chamani, E. (2014). Effects of various concentrations and time of humic acid application on quantitative and qualitative characteristics of cut stock flower (Matthiola incana ‘Hanza’). Journal of Science and Technology of Greenhouse Culture, 5(3), 157-171. [In Farsi].
41. Sreevalli, Y., Baskaran, K., Chandrashekara, R. & Kuikkarni, R. (2001). Preliminary observations on the effect of irrigation frequency and genotypes on yield and alkaloid concentration in Petriwinkle. Medicinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology Journal. 22, 356-358.
42. Taghadosi, M., Hasani, N. & sinky, J. (2012). Disruption of irrigation and spraying stress with humic acid and algae extract on antioxidant enzymes and propylene in forage sorghum. Journal of Crop Production in Environmental Conditions, 4(4), 1-12 [In Farsi].
43. Tahir, M.M., Khurshid, M., Khan, M.Z., Abbasi, M.K. & Kazmi, H.M. (2011). Lignite-drived humic acid effect on growth of wheat plants in different soils. Pedosphere. 21, 124-131.
44. Taiz, L. & Ezeiger, H. (1998). Plant Physiology (2^nd ed). Sinaye Associates Inc. Publisher. Sonderland Massachusetts, pp 757.
45. Ward, K., Scarth, R., Daun, J. & Mcvetty, P. B. E. 1992. Effects of genotype and environment on seed chlorophyll degradation during ripening in four cultivars of oilseed rape (Brassica napus ). Canadian Journal of Plant Science, 72, 643-649.
46. Yegappan, T., Paton, M. D., Gates, C. T. & Muller, W. (1982). Water stress in sunflower (responses of cyptla size). Annuals of Botony, 49, 63-68.
47. Zarco-Tejada, P. J., Miller, J. R., Mohammad, G. H., Noland, T. L. & Sampon P. H. (2000). Chlorophyll fluorescence effects on vegetation apparent reflectance. Remote Sensing of Environment, 74, 596-608.