گیاه‌شناسی ارزن و اثر تنش خشکی بر ارزن

مقدمه و کليات

1-1- مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………2

1-2 – اهميت غلات در تغذيه انسان ……………………………………………………………………………………2

1-3- معرفي ارزن ……………………………………………………………………………………………………………3

1-3-1- دلايل اهميت ارزن در بين گياهان زراعي ………………………………………………………….4

1-3-2- ترکيبات شيميايي دانه ارزن ………………………………………………………………………..6

1-3-3- موارد مصرف ارزن ……………………………………………………………………………………6

1-3-4- سطح زيرکشت و عملکرد ارزن ………………………………………………………………….7

1-3-5- خاستگاه تاريخچه ارزن ……………………………………………………………………………..8

1-3-5-1- موطن اصلي ارزن ……………………………………………………………………………..8

1-3-5-2- تاريخچه ورود ارزن به ايران ………………………………………………………………8

1-3-6- گياه شناسي ارزن …………………………………………………………………………………………..9

1-3-6-1- جايگاه ارزن در رده بندي گياهي ……………………………………………………………9

1-3-7- مورفولوژي ارزن ……………………………………………………………………………………………9

1-3-7-1- ريشه ……………………………………………………………………………………………………9

1-3-7-2- ساقه …………………………………………………………………………………………………..10

1-3-7-3- برگ …………………………………………………………………………………………………10

1-3-7-4- گل آذين ……………………………………………………………………………………………11

1-3-7-5- دانه ……………………………………………………………………………………………………11

1-3-8- طبقه بندي ارزن …………………………………………………………………………………………..12

1-3-8-1- ارزن هاي جنس پانيکوم ……………………………………………………………………….14

1-3-9- اکولوژي ارزن ……………………………………………………………………………………………16

1-3-9-1- پراکندگي جغرافيايي ……………………………………………………………………………16

1-3-9-2- گرما) درجه حرارت( …………………………………………………………………………..16

1-3-9-3- رطوبت ……………………………………………………………………………………………..17

1-3-9-4- نور …………………………………………………………………………………………………..17

1-3-9-5- خاک ……………………………………………………………………………………………….17

1-3-9-6- مواد غذايي مورد نياز ارزن . ………………………………………………………………….18

1-3-9-7- تناوب يا گردش زراعي ………………………………………………………………………..18

1-3-9-8- آماده کردن زمين ………………………………………………………………………………..19

1-3-9-9- شرايط انتخاب بذر ………………………………………………………………………………19

1-3-9-10-کاشت ……………………………………………………………………………………………..19

1-3-9-11- عمق بذر ………………………………………………………………………………………….21

1-3-9- 12- دوره رشد و نمو ……………………………………………………………………………….21

1-3-9-13- عمليات زمان داشت …………………………………………………………………………..21

1-3-9-14- برداشت ارزن ……………………………………………………………………………………22

1-3-9-14-1- تعيين زمان برداشت ارزن دانه اي از نظر زراعي …………………………….22

1-3-9-14-2- رسيدن فيزيولوژيک دانه ارزن …………………………………………………….23

1-3-10- امراض وآفات ارزن …………………………………………………………………………………….23

1-3-11- نقش آب در گياه ……………………………………………………………………………………….23

1-4- توزيع و گسترش مناطق خشک ……………………………………………………………………………….24

1-5 -تنش …………………………………………………………………………………………………………………..25

1-5-1- تنش خشکي ……………………………………………………………………………………………….26

1-5-2- اثرات تنش خشکي بر روي گياه ……………………………………………………………………..28

1-5-3- علت پيدايش تنش آب …………………………………………………………………………………29

1-5-4-پاسخ گياه به خشکي …………………………………………………………………………………….29

1-5-4-1- سازگاري و تطابق ……………………………………………………………………………….29

1-5-4-2- مقاومت به خشکي ………………………………………………………………………………29

1-5-4-2- 1- فرار از خشکي …………………………………………………………………………..30

1-5-4-2-2- مقاومت حقيقي به خشکي ……………………………………………………………30

1-5-4-2-2-1- اجتناب از تنش و کمبود آب ………………………………………………30

1-5-4-2-2-2- تحمل خشکي ……………………………………………………………………30

2-فصل دوم  بررسي منابع

2-1- اثر تنش خشکي بر ارتفاع گياه …………………………………………………………………………………32

2-2- اثر تنش خشکي بر تعداد برگ ………………………………………………………………………………..33

2-3 -اثر تنش خشکي  بر تعداد پنجه ………………………………………………………………………………..34

2-4- اثر تنش خشکي بر تعداد شاخه فرعي ………………………………………………………………………..34

2-5- اثر تنش خشکي بر تعداد پانيکول ……………………………………………………………………………..34

2-6- اثر تنش خشکي بر طول و قطر پانيکول ……………………………………………………………………..35

2-7- اثر تنش خشکي بر ميزان نشت يوني ………………………………………………………………………….35

2-8- اثر تنش خشکي بر محتواي آب نسبي ( RWC ) ………………………………………………………..36

2-9- اثر تنش خشکي بر عملکرد علوفه تر …………………………………………………………………………38

2-10- اثر تنش خشکي بر عملکرد بيولوژيک …………………………………………………………………….39

2-11- اثر تنش خشکي بر شاخص برداشت ……………………………………………………………………….41

2-12- اثر تنش خشکي بر وزن هزار دانه …………………………………………………………………………..42

2-13- اثر تنش خشکي بر عملکرد دانه ……………………………………………………………………………..43

2-14- اثر تنش خشکي بر قند هاي احياء کننده …………………………………………………………………..45

2-15- اثر تنش خشکي بر رنگيزه هاي فتوسنتزي ………………………………………………………………..48

2-16- اثر تنش خشکي بر شاخص کلروفيل ……………………………………………………………………….50

2-17- شاخص  هاي مقاومت و حساسيت به تنش خشکي ……………………………………………………50

منابع

معرفي ارزن

کاشت ارزن در ايران و ديگر کشورهاي گرم که سابقه تاريخي زيادي در امر زراعت دارند، وجود داشته است. در چين قديم حدود 2600 تا 2700 سال قبل از ميلاد ارزن، برنج، گندم و ديگر غلات از گياهان زراعي درجه اول بوده اند. تاريخچه زراعت ارزن در چين، يونان و روم حتي به بيش از 2600 سال قبل ازميلاد مي رسد. در حال حاضر ارزن به مقدار زياد در آفريقا، هندوستان، چين و بعضي از کشورهاي آمريکاي جنوبي کاشته مي شود و در ايران نيز زراعت ارزن از قرن سيزدهم متداول بوده است(راشد محصل و همکاران، 1380). ارزن در بعضي از کشورهاي اروپايي براي تغذيه انسان، حيوانات و پرندگان به مقدار زياد کاشته مي شود(امام،1382  و خدابنده،84).

دلايل اهميت ارزن در بين گياهان زراعي

گياه ارزن در نواحي وسيعي از جهان کشت مي شود. رشد سريع، قابليت تطابق بالا با نواحي گرمسيري، مقاومت نسبي بالا به خشکي و شوري، درصد بالاي پروتئين، پربرگي و خوش خوراکي و عدم وجود اسيد پروسيک، چهار کربنه بودن و در نتيجه توانايي توليد بالاي آن در نواحي گرم و خشک و بالا بودن بازده مصرف آب نسبت به گونه هاي سه کربنه همگي باعث شده است که به صورت گياه ايده آلي براي کشت در نواحي گرم وخشک مطرح گردد(ناخدا، 1379).

گونه هاي مختلف ارزن به دليل کوتاه بودن فصل رشد و داشتن برخي خصوصيات ويژه، در مقايسه با گياهان ديگر به آب کمتري نياز دارند و مي توانند در شرايط کمبود آب نسبت به ساير گياهان محصول قابل قبولي توليد کنند(کاظمي اربط،1374). با توجه به اين موضوع و همچنين از آنجايي که ارزن جيرۀ غذايي مناسبي براي طيور و جايگزين مطمئني براي ذرت است(et al., 1996 Baltensperger ; ,1999 Myers)، اين گياه مي تواند گياهي مناسب براي کاشت در مناطق کم آب باشد.

الف- دلايل  اهميت مورفولوژيکي ارزن

1-  از نظرمورفولوژي، ارزن تنوع فنوتيپي نسبتاً زيادي دربين غلات دارا است که به شرح زير    مي باشند:

الف- ارتفاع گياه به طور متوسط از 100 تا 300 سانتي متر و در برخي ارقام از 200 تا 500 سانتي متر متفاوت است.

ب- تعداد برگ از 10 تا 20 عدد متفاوت است که در ارقام علوفه اي تعداد برگ بيشتر از ارقام دانه اي مي باشد.

ج- طول برگ بيش از 50 سانتي متراست.

د- پهناي برگ 2 تا 5 سانتي متر فرق مي کند.

ه- ساقه ارزن قوي و ممکن است قطور يا نازک، ساده يا منشعب و معمولاً داراي شاخه هاي فرعي اوليه و ثانويه باشد. تعداد ساقه ها (پنجه ها يا پاجوش(که از يک بذر منشأ مي گيرند از 1 تا بيش از

7 عدد متغيير است، در ارزن نوتريفيد اين تعداد بيشتر مي باشد( Yadav et al., 2001و خدابنده، 1384).

2- از نقطه نظر آرايش، گياه ارزن خصوصيات مطلوب بسيار زيادي دارد:

الف- ازهرگره يک غلاف برگ منشأ مي گيرد. آنچه بيشتر معمول است وجود 9 ميانگره  مي باشد. ميانگره ها در مجاور سطح زمين کوچکترند و هرچه به انتهاي ساقه نزديکتر مي شويم فاصله شان بيشترمي شود(يوسف زاده،1387). اين حالت منجر مي شود ترتيب برگ به صورتي باشد که بتواند حداکثر نور خورشيد را جذب کند و حداقل سايه اندازي را داشته باشد. همين دليل باعث مي شود جريان آزادانه هوا وتبادل دي اکسيدکربن برقرار شود، در نتيجه قابليت مؤثري براي فتوسنتز گياه و توليد ماده خشک بالاتر درمناطق گرم و خشک مي باشد.

در بالاي هر گره يک شيار سطحي وجود دارد که جوانه جانبي داخل آن قرارگرفته است. در گره انتهايي جوانه وجود ندارد و به ساقه گل دهنده ختم مي شود. جوانه هاي موجود در هر شيار به برگها منتهي مي گردند(امام، 1374 و  et al., 2011  Rostamza).

ب- برگها روي ساقه ها محکم قرار دارندکه باعث افزايش مقاومت گياه به ورس که معمولاً ناشي از باد يا باران است مي شوند(امام، 1374).

ج- اندامهاي زايشي: گل آذين ارزن داراي سنبله هاي فشرده، مستقيم يا خميده بطول 35-10 سانتي متر مي باشند. سنبله ها روي يک پايه قرار گرفته اند(ايران نژاد وشهبازيان ،1384).

ب- دلايل اهميت فيزيولوژيکي ارزن

گونه هاي مختلف ارزن به دليل کوتاه بودن فصل رشد و داشتن برخي خصوصيات ويژه، در مقايسه با گياهان ديگر به آب کمتري نياز دارند و مي توانند در شرايط کمبود آب نسبت به ساير گياهان محصول قابل قبولي توليد کنند(کاظمي، 1374). سيستم ريشه اي عميق و گسترده ي ارزن باعث مقاومت مطلوب اين گياه به تنش خشکي مي شود(امام ،1382). ارزن غله اي چهار کربنه است که کارايي فتوسنتزي و کارايي استفاده از آب در ارزن در مقايسه با غلات سه کربنه چون گندم و جو بسيار زيادتر است (امام،1382 وet al.,2004 Diouf).

گرچه ارزن محصولي دومنظوره مي باشد اما بيشتر، هدف از کشت آن توليد دانه است. محصولاتي مانند گندم، برنج، جو تقريباً با مصرف دو برابر اين آب، يک واحد ماده خشک توليد مي کنند. راندمان مصرف آبي بالا همراه با انجام فتوسنتز به روش ₄C به اين معني است که ارزن پتانسيل بسيار بالايي جهت رشد تحت شرايط گرم و خشک دارد(ناخدا و همکاران،1379، پور ميرزا و تاج بخش،1382وامام،1382).

ارزن يكي از گونه‌هاي سازگار به خشكي است كه بررسي و مطالعه صفات ويژه آن مي‌تواند به شناسايي مكانيسم‌هاي مؤثر در مقابله با خشكي كمك نمايد. مكانيسم‌هاي متفاوتي براي تحمل خشكي در ارزن‌ها مطرح است. تحقيقات نشان داده است كه ارزن مي‌تواند از طريق گلدهي زودتر (et al., 1987 (Bidinger و عدم همزماني در نمو پنجه‌ها (et al., 1986  (Mahalakshmiاز اثرات خشكي بگريزد.

ج- دلايل اهميت فراوري و صنايع تبديلي ارزن

ارزن علاوه بر اينکه مانند ساير غلات يک غله دانه اي است اما از علوفه آن نيز به منظور تغذيه دام استفاده مي گردد. مي توان از علوفه آن به صورت چراي مستقيم دام نيز استفاده کرد( Wilson et al., 2000 و ناخدا،1379).

طبقه بندی ارزن

ارزن داراي گونه هاي زيادي است که مهمترين آنها عبارتند از:

1-ارزن معمولي(Punicum miliaceum L)

ارتفاع بوته آن نسبتاً کوتاه و حدود 150 سانتي متر بوده، تعداد برگها روي ساقه آن کم و  گل آذين آن خوشه باز )پانيکول( و سست است. دانه ها پس از رسيدن کامل در داخل پوشينه ها باقي مانده و خيلي شفاف اند. دانه ها به رنگ هاي زرد، قرمز روشن وحتي سياه بوده و نسبتاً مسطح هستند. وزن هزاردانه آن 5 تا 7 گرم مي باشد. مبدأ اين ارزن ازآسيا و بخصوص چين بوده و در اروپاي مرکزي و روسيه نيز به مقدار زياد کشت مي گردد. همچنين زراعت آن درشرق آفريقا، آمريکا، چين و ژاپن رايج است. اين ارزن به منظورتغذيه انسان و حيوانات استفاده مي گردد و داراي چند زيرگونه مي باشد (خدابنده،1384).

پانيکول باز                                                                        Panicum miliaceum ssp.efusum

پانيکول فشرده                                                           miliaceum ssp.compactum  Panicum

پانيکول نيمه فشرده                                                    Panicum miliaceum ssp.contractum

در سال 1922 دانشمندي به نام شواليه در هندوستان رقم ديگري از اين گونه به نام panicum miliaire بدست آورد که داراي دانه هاي خيلي ريز با وزن هزار دانه 2 تا 3گرم بوده و در مقابل خشکي بسيار مقاوم مي باشد. سايرگونه هاي اين ارزن عبارتند از:  Panicum antidotale Retz و maximum L Panicum .

2-  Digitaria exilis stapf (paspalum langiflorum A.chev)

ارتفاع بوته اين نوع ارزن خيلي کم و حدود 45 سانتي متر بوده و به ارزن کوچک مرسوم است. هرگل آذين آن داراي 2 تا 4 شاخه فرعي خيلي نازک مي باشدکه هريک بين 5 تا 5/12 سانتي متر طول دارند. دانه ها پوشيده و خيلي کوچکند. وزن هزار دانه آنها بين 5/0 تا 6/0گرم بوده، مرکز اصلي آن آفريقا است، اما در سودان و شمال نيجريه نيزکشت مي شود(خدابنده،1384).

3- Echinochloa frumentaceum Link .(Panieum frunentaceum Roxb)

ارتفاع بوته حدود 200 سانتي متر، پانيکول فشرده، رنگ دانه ها قهوه اي، وزن هزار دانه 3 تا 4 گرم از مشخصات اين نوع ارزن مي باشد. اين ارزن وحشي بوده و مبدأ آن آفريقاست و در چين و هند نيز کشت مي شود. گياهي است زودرس و چون دوره زندگي دو ماهه دارد به ارزن 60 روزه معروف است. سرعت رشد آن خيلي زياد است و در بعضي از کشورها بخصوص در مصر جهت اصلاح زمين هاي شور در تناوب قبل از برنج قرار مي گيرد و مصرف آن بيشتر جهت تأمين علوفه دام است(خدابنده،1384).

4- Paspalum scorbiculatumL

اين رقم درهندوستان کشت مي شود و براي رشد و نموخود احتياج به خاک هاي قوي دارد.    دانه هاي آن نسبتاً درشت و وزن هزار دانه آن 5 تا 6 گرم است(خدابنده، 1384 و راشد محصل،1380).

5- گاورس (Setaria italica Beauv)

اين ارزن داراي ارقام مختلف است و ارتفاع بوته هاي آن دربعضي از ارقام حدود 200 سانتي متر و پاره اي از ارقام از 80 سانتي متر تجاوز نمي کند. گل آذين )پانيکول ( اين نوع ارزن فشرده و بين 3 تا 30 سانتي متر طول دارد. قطرگل آذين بين 25/1 تا 5 سانتي متر و وزن هزار دانه آنها 6/1 تا 4 گرم است. درابتدا به صورت علف هرز بوده ودر حال حاظر در اروپا و اتازوني به عنوان علوفه کشت گرديده و درهندوستان و مالزي از دانه آن براي تغذيه انسان استفاده مي شود. درهندوستان به ارزن کود و در ايران به گاورس معروف است. اين ارزن ديپلوئيد و با  18  n = 2  کروموزوم مي باشد(خدابنده،1384 و يوسف زاده،1387).

6- شمال تسبيح(Coix lacryma jobi. L)

اين ارزن خيلي سريع رشد مي کند و ارتفاع بوته آن به 120 تا 180 سانتي متر مي رسد. دانه هاي آن خيلي سخت و سفيد رنگ، گاهي اوقات رنگ دانه هاي آن ازسفيد مايل به خاکستري وحتي آبي رنگ تغيير مي نمايد. مراکز اصلي آن ايران، هندوستان و مالزي است و در مالزي و هندوستان و ژاپن به منظور استفاده از دانه آن کشت مي شود. درهندوستان علاوه برآن که از دانه آن استفاده مي شود براي تهيه علوفه حيوانات نيز زراعت مي گردد.( خدابنده،1384).

مهمترين ارزن هائي که در برخي از مناطق مستعد ايران کاشته مي شوند عبارتند از:

الف -گاورس کاشان:  ارتفاع بوته آن حدود 100 سانتي متر بوده و در مقابل آفات و بيماري ها مقاوم است، و از دانه آن براي مصارف مختلف استفاده مي شود.

ب – ارزن مازندران: گونه اي ديررس بوده، براي تهيه غذاي انسان و پرندگان کشت مي شود.

ج- ارزن معمولي : ازدانه آن به منظورتغذيه پرندگان استفاده مي شود(خدابنده،1384).

جهت مشاهده نمونه های دیگر از فصل دوم پایان نامه ارشد مهندسی کشاورزی کلیک کنید.

نمونه ای از منابع لاتین

• – Abolhassani, K. & Saeidi, G. (2006) .Evaluation of drought tolerance of  safflower lines based on tolerance and sensitivity indices to water stress. Journal  of  Science and Technology of Agriculture and Natural. Resources, 10, 407-419. (In Farsi).
• – Abrea, M.E., and S. Munne-bosch.( 2008).Salicylic acid may be involved in the regulation of drought- induced leaf senescence in perennials:A case study in field- grown Salvia officinalis L. Plant. Environmental and Experimental Botany. 1862:1-8.
• – Afuoni, D., and H. Salami.(2005). Effects of deficit irrigation on the yield and components yield new wheat cultivar. J. Agric. Sci. Natur. Resour. 3: 12. 10-20. (In Persian).
• – Ahmadi, A., and A. Ceiocemardeh. ( 2004). Effect of drought stress on soluble carbohydrate, chlorophyll and Proline in four adopted wheat cultivars with various climate of Iran. Iranian J. Agric. Sci., 35: 753-763.
• – Ahmadi, J., H. Zamani, H. Moradgani, and S. Fabriki orang. (2008). Evaluation of drought tolerance and tolerance Indexes in bread wheat cultivars, Abstracts of 10th Iranian Congress of Crop Production and Plant Breeding, Aug 18-20. Karaj- S.P.I.I. 208p.(In Persian).
• – Ahmadi, H., and B. Bajelan.(2008). Heritability of drought tolerance in wheat. Am-Euras. J. Agric. Environ. Sci. 3: 632-635.
• – Alizadeh, A., A. Majidi, H. Nadian, GH. Noormohammadi, and  M.Ameriyan. (2007).Effect of drought stress and different nitrogen levels on phenology and growth of maize. Agricultural Sciences and Natural Resources, Volume (4), Number (5).
• – Anjum, S., L. Wang, X.Xiao-yu ie, W. Long-chang , F. Muhammad Saleem, M. Chen, L. Wang. (2011). Brassinolide application improves the drought tolerance in maize through modulation of enzymatic antioxidants and leaf gas exchange. Journal of Agronomy and Crop Science 197(3): 177-185.
• – Anonymous.( 2006). Agricultural Statistics. Ministry of Jihad-e-Agriculture of Iran. (In Persian).
• – Antolin, M., J. Yoller, and M. Sanchez- Diaz. (1995). Effects of temporary drought on nitrate-fed and nitrogen-fixing alfalfa plants. Journal of Plant Science 107(2): 159-165.
• – Argenta, G., P. R. F. Silva, and L. Sangoi. (2004). Leaf relative chlorophyll content as an indicator parameter to predict nitrogen fertilization in maize. Journal of Ciência Rural 34(5): 1379-1387.
• – Arnon, I.(1972).Crop production in dry regions.vol.II:Systematic Treaments of the Principal Crops.Plant Science Monograph.Leonar Hill Books,London.683 pp.
• – Ashraf, M.Y., A.R. Azami, A.H. Khan and  S.A. Ala. (1994). Effect of water stress on total phenols, peroxidase activity and chlorophyll content in wheat. Acta physiologia plantarum.16(3): 185-191.
• – Aspinall,D.(1984). water deficit and wheat.Academic press Australia. pp: 91-11
• – Azizinia, Sh., M R. Ghanadha,  A A .Zali, B .Yazdi Samadi and A. Ahmadi.  (2005). Evaluation and assess of quantitative traits related to drought tolerance in  wheat. Agricultural Sciences. 36:281-292.
• – Bannayan, M., F. Najafi, M. Azizi, L. Tabrizi, and M. Rastgoo. (2008). Yield and seed quality of Plantago ovata and Nigella sativa under different irrigation treatments. Industrial crop production. 27: 11-16.
• – Bansal, K. C. and S. K. Sinha.(1991). Assessment of drought resistance in 20 accessions of Triticum aestivum and related species. I. Total dry matter and grain yield stability. Euphytica56:7-14.
• – Bashteni, A. (1997). Study of plant density effects on bean yield and yield components. M.Sc. Thesis, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad.82p. (In Persian)
• – Bayat ,A A., A. Sepehri,  G. Ahmadvand and  H R. Dorri. (2010). Effect of water  deficit stress on yield and yield components of pinto bean (Phaseolus vulgaris L.) genotypes. Crop Sciences. 12(1): 42- 54.
• …
• …