غلظت کاروتنوئيد ژنوتيپ‌هاي برنج 69
شکل4-14- کارايي مصرف نيتروژن در سطوح مختلف نيتروژن محلول غذايي در شرايط معمول و غني شده دي اکسيد کربن 74
شکل 4-15- پاسخ وزن خشک اندام هوايي ژنوتيپ هاي مورد آزمايش به سطوح مختلف نيتروژن محلول غذايي در شرايط معمول (360 ميکرومول در مول) و غني شده دي اکسيد کربن (700 ميکرومول در مول) در برداشت دوم. 76

چکيده
برنج نقش مهمي در تغذيه نيمي از مردم جهان که بيشتر آنها در کشورهاي در حال توسعه از جمله ايران زندگي مي‌کنند، دارد. اين محصول يک سوم سطح زيرکشت غلات دنيا را اشغال کرده است و 35 تا 60 درصد کالري مورد نياز 7/2 ميليارد نفر از جمعيت جهان را تامين مي‌کند. براساس گزارش مجمع بين دول تغييراقليم، تا پايان قرن 21 غلظت دي اکسيد کربن جو به 700 ميکرومول در مول خواهد رسيد. تحقيقات مختلف نشان داده است که پاسخ برنج به افزايش غلظت دي اکسيد کربن وابسته به برهمکنش دي اکسيد کربن با ژنوتيپ و کود نيتروژن است. بنابراين در اين تحقيق ابتدا آزمايشي جهت ارزيابي 28 ژنوتيپ برنج منتخب اصلاحي شمال، محلي شمال و مرکزي ايران در دو سطح نيتروژن شامل 85/2 (غلظت نيتروژن محلول يوشيدا) و 42/1 (نصف غلظت نيتروژن محلول يوشيدا) ميلي‌مولار از منبع آمونيوم نيترات به صورت فاکتوريل در قالب طرح کاملا تصادفي اجرا گرديد. در اين آزمايش تعداد پنجه، سطح برگ، شاخص سبزينگي، ارتفاع گياه، طول ريشه و وزن خشک ريشه، اندام هوايي و کل، به طور معني‌داري تحت تاثير ژنوتيپ، غلظت نيتروژن محلول غذايي و نيز برهمکنش بين آنها قرار گرفت. تنوع ژنتيکي قابل توجهي از نظر پاسخ به غلظت کاهش يافته نيتروژن محلول غذايي در بين ژنوتيپها مشاهده شد. در بين ارقام اصلاح شده شمال، بالاترين کارايي نيتروژن به ارقام فجر و خزر و کمترين آن به ارقام نعمت و شيرودي تعلق داشت. در حالي که در بين ارقام محلي شمال ارقام حسني و کاظمي بيشترين و ارقام طارم منطقه و اهلمي طارم کمترين کارايي نيتروژن را به خود اختصاص دادند. ارقام زاينده رود و لاين 2 فيروزان نيز کمترين و بيشترين کارايي را در بين ارقام مرکزي دارا بودند. در آزمايش دوم چهار ژنوتيپ انتخاب شده بر اساس نتايج آزمايش اول (فجر، حسني، شيرودي و طارم منطقه) در چهار سطح غلظت نيتروژن محلول غذايي شامل 712/0، 42/1، 85/2 (شاهد) و 79/3 ميلي‌مولار از منبع آمونيم نيترات محلول يوشيدا و در دو محيط با غلظت معمول (حدود 360 ميکرومول) و غني‌شده (حدود 700 ميکرومول برمول) دي اکسيدکربن هوا به صورت آزمايش فاکتوريل در قالب طرح کاملا تصادفي با سه تکرار ارزيابي شدند. در آزمايش دوم برداشت گياهان در طي دو مرحله انجام گرفت. در برداشت اول 30 روز بعد از اعمال تيمار، افزايش غلظت دي اکسيد کربن باعث افزايش غلظت کلروفيل، سطح برگ و سهم ريشه از وزن خشک کل شد. برهمکنش اثر دي اکسيد کربن و ژنوتيپ بر وزن خشک اندام هوايي، غلظت کلروفيل و غلظت کاروتنوئيد معنيدار بود. وزن خشک اندام هوايي در ژنوتيپهاي شيرودي، حسني و فجر افزايش يافت، گرچه افزايش وزن خشک اندام هوايي ژنوتيپ فجر از لحاظ آماري معني دار نبود. در حالي که ژنوتيپ طارم منطقه کاهش معني داري در وزن خشک اندام هوايي نشان داد. در برداشت دوم 60 روز بعد از اعمال تيمار، افزايش غلظت دي اکسيد کربن باعث کاهش سطح برگ، غلظت و محتواي نيتروژن اندام هوايي و باعث افزايش کارايي مصرف نيتروژن و غلظت نيتروژن ريشه شد که با افزايش نسبت غلظت نيتروژن ريشه به اندام هوايي همراه بود. اثر برهمکنش غلظت دي اکسيد کربن و ژنوتيپ نشان داد که کاهش سطح برگ در اثر افزايش غلظت دي اکسيد کربن فقط در ژنوتيپهاي شيرودي و طارم منطقه معني‌دار بود. همچنين، در اثر افزايش غلظت دي اکسيد کربن غلظت کلروفيل در ژنوتيپهاي حسني و فجر افزايش و در ژنوتيپهاي طارم و شيرودي کاهش يافت. بيشترين کارايي مصرف نيتروژن به رقم فجر تعلق داشت. در برداشت دوم وزن خشک گياه تحت تاثير افزايش غلظت دي اکسيد کربن قرار نگرفت. همبستگي بين وزن خشک اندام هوايي با غلظت نيتروژن اندام هوايي مثبت ولي با کارايي مصرف نيتروژن منفي بود. از تنوع ژنتيکي مشاهده شده در بين ارقام برنج از نظر پاسخ به سطوح مختلف نيتروژن و دي‌اکسيد کربن مي‌توان در برنامه‌هاي اصلاحي جهت افزايش توليد نظام‌هاي زراعي متاثر از تغيير اقليم بهره برداري کرد.
کلمات کليدي: برنج، تنوع ژنتيکي، دي اکسيد کربن، نيتروژن، کارايي مصرف نيتروژن.

فصل اول
مقدمه

1-1- گياه برنج
برنج يکي از سه محصول غذايي اصلي جهان و جز اصلي رژيم غذايي نيمي از جمعيت جهان محسوب ميشود [11]. سالانه حدود 730 ميليون تن شلتوک از 163 ميليون هکتار زمين برنج کاري در جهان برداشت ميشود. بيش از 90% توليد و مصرف برنج جهان در آسيا صورت ميگيرد. در آينده با افزايش جمعيت، تقاضا براي برنج نيز افزايش مييابد و اين امر برنج را از لحاظ امنيت غذايي در آسيا حايز اهميت ميکند [4]. کشت برنج در ايران از 2000 سال پيش متداول بوده است [17]. هم اکنون استانهاي گيلان و مازندران از مناطق مهم توليد برنج در کشور هستند و استانهاي خوزستان، گلستان و فارس در رتبههاي بعدي قرار دارند. در ايران سالانه در حدود 7/2 ميليون تن شلتوک از 574 هزار هکتار زمين برنج کاري برداشت ميشود [23]. برنج از عمده ترين منابع غذايي در کشور است [4]، و در حال حاضر براي تامين نياز مصرف کنندگان سالانه 5/1 ميليون تن برنج وارد کشور ميشود [40].
1-2- نيتروژن
نيتروژن يک عنصر ضروري براي رشد گياه و توليد محصول است. با افزايش مصرف نيتروژن افزايشي خطي در عملکرد دانه ديده ميشود. کاهش و يا افزايش مصرف نيتروژن هر دو ميتوانند مسايل مهمي در سطح جهاني به وجود بياورند. کاهش اين عنصر موجب به خطر انداختن امنيت غذايي شده و افزايش مصرف آن آلودگيهاي زيست محيطي را به همراه دارد [45]. نيتروژن يکي از عناصر بسيار مهم براي برنج بوده و در صورت کمبود مانع رشد شده و عملکرد کاهش مييابد. همچنين مصرف بيش از اندازه سبب رشد بي رويه و در نتيجه خوابيدگي، بيماري بلاست، شيت بلايت و افزايش شيوع آفات را به دنبال دارد [11]. معمولا به ازاي هر يک تن محصول برنج نزديک به 20 کيلوگرم نيتروژن در هکتار نياز است [4].
1-3- گاز دي اکسيد کربن
پيامدهاي اقليمي مرتبط با افزايش مداوم غلظت دي اکسيد کربن و ساير گازهاي فعال جو در دهههاي اخير، نگرانيهايي را به همراه داشته و توجه دانشمندان و سياست گذاران را به خود جلب کرده است. تغييراتي که در مقياس جهاني انتظار آن ميرود، به صورت تغيير شرايط آب و هوايي و فصل رشد در مقياس منطقه اي و محلي بروز کرده و مستقيما بر کشاورزي و پوششهاي طبيعي تاثير ميگذارد [24]. براساس گزارش مجمع بين دول تغيير اقليم، تا پايان قرن 21 غلظت دي اکسيد کربن جو به 800-700 ميکرومول در مول خواهد رسيد ]6.[ اين افزايش غلظت دي اکسيد کربن ميتواند باعث بهبود فتوسنتز و کارايي مصرف آب و نيتروژن شود. همچنين افزايش عملکرد ناشي از غلظت دي اکسيد کربن ميتواند براي پاسخ به افزايش جهاني تقاضا براي غذا در آينده مهم باشد [70].
1-4- اهداف انجام تحقيق
دي اکسيد کربن يکي از الزامات غير زنده و ضروري براي رشد گياه مانند نور، آب و مواد غذايي است. هرگونه تغيير در دسترسي به اين پارامتر به ويژه در مقياس جهاني علاوه بر بيولوژي گياه بر تمامي سيستمهاي زنده تاثير ميگذارد. دادههاي مبتني بر افزايش غلظت دي اکسيد کربن نشان دهنده نياز مبرم براي تحقيق در درک اساسي ما از چگونگي پاسخ بيولوژيک گياهي به افزايش دي اکسيد کربن محيط است [59]. برنج با توجه به سيستم فتوسنتزي سه کربنه پاسخ مثبتي به افزايش دي اکسيد کربن ميدهد [71]. تحقيقات مختلف نشان داده است که پاسخ برنج به افزايش غلظت دي اکسيد کربن وابسته به برهمکنش دي اکسيد کربن با ژنوتيپ و کود نيتروژن است [46 و 52]. در اين تحقيق ابتدا پاسخ ژنوتيپ‌هاي مختلف گياه برنج نسبت به نيتروژن مورد ارزيابي قرار گرفت. سپس واکنش ژنوتيپ‌هايي با پاسخهاي متفاوت به کمبود نيتروژن، نسبت به افزايش غلظت دي اکسيد کربن هوا مورد شناسايي قرار گرفت.

فصل دوم
بررسي منابع

2-1- اهميت گياه برنج
برنج نقش مهمي در تغذيه نيمي از مردم جهان که بيشتر آنها در کشورهاي در حال توسعه مانند ايران زندگي مي‌کنند، دارد. اين محصول يک سوم سطح زير کشت غلات دنيا را اشغال کرده است و 35 تا 60 درصد کالري مورد نياز 7/2 ميليارد نفر از جمعيت جهان را تامين مي‌کند. [81]. مصرف سرانه برنج در جهان 7/56 کيلو گرم در سال ميباشد [40]. سطح زير کشت برنج در جهان 163 ميليون هکتار است که با متوسط عملکرد 48/4 تن در هکتار 2/730 ميليون تن شلتوک در سال 2012 از آن برداشت شد [40]. در بسياري از کشورها امنيت غذايي وابستگي زيادي به بوم نظامهاي کشت آبي و باراني برنج دارد [81]. بر آورد ميشود که توليد برنج بايد سالانه يک درصد افزايش يابد تا بتواند جوابگوي تقاضاي غذاي جمعيت در حال رشد باشد [40]. اين گياه منبع اصلي پروتئين در رژيم غذايي مردم بيشتر کشورهاي آسيايي به شمار ميرود [79]. حدود 90 درصد برنج جهان در آسيا توليد و مصرف ميشود که 96 درصد آن در کشورهاي در حال توسعه است [81].

شکل2-1 ميزان توليد و سطح زير کشت جهاني شلتوک [40]
کشت برنج در ايران به دوره هخامنشيان بر ميگردد [17]. مصرف سرانه برنج در ايران 37 کيلوگرم در سال تخمين زده ميشود. سطح زير کشت برنج کشور 574 هزار هکتار است که استان مازندران با دارا بودن سهم 5/38 درصدي رتبه نخست كشور را بهخود اختصاص داده است و استان گيلان با 2/31 درصد در جايگاه دوم قرار گرفته است. استانهاي خوزستان با سهم 1/10 درصد، گلستان با سهم 5/8 درصد و فارس با سهم 5/5 درصد از کل سطح برداشت اراضي شاليکاري كشور به ترتيب رتبه‌هاي سوم تا پنجم را دارا هستند. همچنين از لحاظ توليد شلتوک به همين ترتيب اين استانها از مهمترين مراکز تامين برنج داخلي ميباشند. با متوسط عملکرد 2/4784 کيلوگرم در هکتار ميزان توليد سالانه شلتوک کشور در حدود 7/2 ميليون تن ميباشد [23]. با اين حال سالانه بر اساس آمار رسمي سازمان خوار و بار کشاورزي جهان 5/1 ميليون تن برنج در کشور وارد ميشود [40].
از برنج علاوه بر مصارف غذايي، در تهيه الکل، کاغذ و در صنايع پارچه بافي استفاده ميگردد. همچنين با توجه به اين که دانه برنج حاوي مقدار زيادي نشاسته است، از آن براي تهيهي نشاسته نيز استفاده ميگردد. از کاه آن براي تغذيه دام و از پوست دانه برنج (سبوس) براي تقويت مزارع، باغات و خوراک دام و طيور استفاده ميشود [11].
2-2- ويژگي هاي گياه شناسي
برنج با نام علمي Oryza sativa L. متعلق به خانواده گرامينه (Poaceae) است. اين گياه داراي ژنوتيپهاي زودرس (طول دوره رشد 130 تا 145 روز)، متوسط رس (150 تا 160 روز) و ديررس (170 تا 180 روز) ميباشد. ريشه برنج سطحي و افشان بوده و حداکثر تا عمق 20 تا 25 سانتيمتري خاک نفوذ مينمايد. ساقه آن بند بند و توخالي است. برگ ها کشيده با رگبرگهاي موازي و بدون دمبرگ در دو طرف ساقه به صورت متناوب قرار گرفتهاند. داراي قدرت پنجه زني مناسب بوده به طوري که هر بوته برنج معمولا 4 تا 5 پنجه توليد ميکند. گل آذين برنج پانيکول بوده و گياهي خودگشن است [11].
2-3- ويژگيهاي اکولوژيکي
برنج گياهي است ويژه کشت در مناطق گرم و به طور کلي گياهي نيمه گرمسيري است. اين گياه از 53 درجه شمالي تا 35 درجه جنوبي کشت ميشود. اين گياه داراي سه تيپ زراعي اينديکا از تيپهاي گرمسيري

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید