3-2-3- تجزیه گیاه ……………………………………………………………………………………. 44
3-2-4- تجزیه خاک پس از برداشت گیاه …………………………………………………………… 45
3-3- تجزیه و تحلیل آماری ……………………………………………………………………………. 46
فصل چهارم- نتایج و بحث
4-1- آزمایش جوانهزنی بذر ………………………………………………………………………… 47
4-1-1- اثر نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) بر شاخصهای جوانهزنی بذر ……………………… 47
4-1-2- اثر سطوح اکسیدروی بر شاخصهای جوانهزنی بذر ……………………………………. 48
4-1-3- اثر متقابل نوع اکسیدروی و سطوح آنها بر شاخصهای جوانهزنی بذر ………………… 49
4-1-4- اثر نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) بر صفات مورد ارزیابی روی لوبیا …………………. 54
4-1-5- اثر سطوح مختلف اکسیدروی بر صفات مورد ارزیابی روی لوبیا ………………………… 55
4-1-6- اثر متقابل نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و سطوح آنها بر صفات مورد ارزیابی روی لوبیا….56
4-2- آزمایش گلخانهای …………………………………………………………………………….. 59
4-2-1- اثر تیمارهای آزمایشی بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه لوبیا …………………………. 59
4-2-1-1- اثر نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) بر شاخصهای رشدی لوبیا ……………………. 59
4-2-1-2- اثر قارچ گلوموس اینترارادیسس بر شاخصهای رشدی لوبیا ………………………….60
4-2-1-3- اثر سطوح اکسیدروی بر شاخصهای رشدی لوبیا ………………………………………62
4-2-1-4- اثر متقابل نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و قارچ گلوموس اینترارادیسس بر شاخصهای رشدی لوبیا….63
4-2-1-5- اثر متقابل سطوح اکسیدروی و قارچ گلوموس اینترارادیسس بر شاخصهای رشدی لوبیا….65
4-2-1-6- اثر متقابل نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و سطوح آنها بر شاخصهای رشدی لوبیا….68
4-2-1-7- اثر متقابل نوع اکسیدروی، سطوح آنها و قارچ گلوموس اینترارادیسس بر شاخصهای رشدی لوبیا…72
4-3- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر غذایی پر مصرف در گیاه لوبیا ……………………… 75
4-3-1- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم گیاه …………………. 75
4-4- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر کم مصرف گیاه ……………………………………… 83
4-4-1- عناصر روی، مس و آهن در گیاه ………………………………………………………… 83
4-5- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر خصوصیات خاک پس از برداشت گیاه لوبیا ……………….90
4-5-1- pH خاک پس از برداشت گیاه …………………………………………………………… 90
4-5-2- هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک پس از برداشت گیاه ………………………….. 94
4-6- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر کم مصرف در خاک پس از برداشت گیاه ………….. 99
4-6-1- تأثیر تیمارهای آزمایشی بر عناصر روی، مس و آهن در خاک ……………………….. 99
فصل پنجم- نتیجه گیری نهایی و پیشنهادات
5-1- نتیجه گیری نهایی ………………………………………………………………………… 106
5-2- پیشنهادات ………………………………………………………………………………….. 108
پیوست …………………………………………………………………………………………….. 110
منابع………………………………………………………………………………………………… 116
چکیده:
این مطالعه به منظور بررسی اثرات اکسیدروی (نانو و معمولی) و قارچ میکوریزا بر خصوصیات خاک، جوانهزنی بذر و ویژگیهای رشد گیاه لوبیا با دو آزمایش کاملا تصادفی به صورت فاکتوریل به طور جداگانه انجام شد. در بخش اول، فاکتورهای آزمایش شامل دو نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و چهار سطح اکسیدروی (0، 50، 100 و 200 میلیگرم بر لیتر) با سه تکرار بودند: در بخش دوم، فاکتورهای آزمایش شامل دو سطح Glomus intraradices (با و بدون) و دو نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) و چهار سطح اکسیدروی (0، 50، 100 و 200 میلیگرم بر کیلوگرم) با سه تکرار بودند. آزمایشات اول و دوم به ترتیب در شرایط آزمایشگاه و گلخانه انجام شد. نتایج نشان داد که نانوذرات اکسیدروی در غلظت کم (50 میلیگرم بر لیتر) و غلظتهای زیاد (100و 200 میلیگرم بر لیتر) به ترتیب اثرات تحریک کنندگی و بازدارندگی در جوانهزنی بذر و رشد گیاهچه لوبیا داشته است. غلظتهای زیاد نانوذرات اکسیدروی، اثرات منفی در همه پارامترهای جوانهزنی بذر داشتند. حداقل طول ریشهچه، طول ساقهچه، طول گیاهچه، وزن خشک ریشهچه، وزن خشک ساقهچه و وزن خشک گیاهچه در غلظتهای زیاد نانوذرات اکسیدروی مشاهده شد. تیمار (50 میلیگرم بر لیتر) نانوذرات اکسیدروی، بهترین و مناسبترین غلظت برای تحریک رشد ریشه بذور لوبیا در شرایط آزمایشگاهی بود. در آزمایش گلخانهای تیمار (100 میلیگرم بر کیلوگرم) نانوذرات اکسیدروی با Glomus intraradices تاثیر معنیداری در رشد و عملکرد داشتند. دو نوع اکسیدروی (نانو و معمولی) افزایش معنیداری در روی، مس و آهن قابل دسترس در نمونههای خاک داشتند اما تیمار نانوذرات اکسیدروی در مقایسه با اکسیدروی معمولی برتر بود. زمانی که غلظتهای بیشتر اکسیدروی به نمونههای خاک اضافه شد، غلظت روی، مس و آهن در گیاه و وزن خشک ریشه و ساقه در گلدان، طول ریشه و ساقه در گلدان، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف در بوته، تعداد دانه در بوته، وزن دانه در بوته، وزن صد دانه و عملکرد دانه در بوته افزایش یافت. تیمارهای نانوذرات اکسیدروی، همه پارامترهای اندازهگیری شده را نسبت به تیمارهای اکسیدروی معمولی بهبود بخشید. همچنینGlomus intraradices تأثیر معنیدار مثبتی در غلظت روی، مس و آهن در گیاه لوبیا داشت.
فصل اول: مقدمه
1- مقدمه
در طی پنجاه سال گذشته، پیشرفت فناوری تولید مواد شیمیایی، انقلابی را در تولید محصولات کشاورزی به وجود آورده است (واسیلیسکی، 2003). با شروع کشاورزی صنعتی که دو عامل مهم آن استفاده از ارقام پر محصول و کود پذیر گیاهان زراعی و بکارگیری کودهای شیمیایی بودند، تولید محصولات کشاورزی دگرگون و رشد فزایندهای ایجاد شد. تغییرات ایجاد شده در طبیعت در اثر دخالتهای انسان در خاک، آب و جو به دلیل استفاده از مواد شیمیایی مختلف برای افزایش بهرهوری گیاهان از یک طرف و مصرف حدود 10 برابر انرژی برای تولید یک واحد از محصول نسبت به قرن گذشته از طرف دیگر، منجر به جستجو جهت دستیابی به روشهای جدید در تولید محصولات کشاورزی شده است (آلاجاجیان، 2007; واسیلیسکی، 2003).
کاربرد نانوتکنولوژی در کشاورزی حتی در سطح جهانی، در مرحله ظهور است. علوم نانو منجر به توسعه و بهبود کاربردهای ارزان نانوتکنولوژی برای پیشبرد رشد گیاهان شده است. نانوذرات[1] و نانوکپسولها ابزاری کارا برای توزیع آفت کش ها و کودها در شکل کنترل شده با مکان هدف مشخص هستند، بنابراین خسارت زیست محیطی را کاهش میدهند. نانوتکنولوژی نقش مهمی در بهبود روشهای موجود مدیریت گیاهان زراعی بازی میکند. مواد شیمیایی زراعی از طریق آبشویی، تجزیه توسط نور، هیدرولیز و تجزیه میکروبی، بخش یا درصد خیلی کمی از آنها در محل هدف قرار میگیرند. از این رو کاربردهای مکرر برای داشتن یک کنترل موثر مورد نیاز است که باعث برخی اثرات نامطلوب نظیر آلودگی آب و خاک میگردد (نایر و همکاران، 2010).
یک مطلب دیگر :
تغییرات در فناوری، عامل اصلی شکل گیری کشاورزی نوین شده است. در بین آخرین خط نوآوریهای فناوری، نانوتکنولوژی موقعیت برجستهای در تحول کشاورزی و تولید غذا اشغال نموده است. توسعه وسایل و مواد نانو میتواند کاربردهای جدیدی را در بیوتکنولوژی گیاهی و کشاورزی باز نماید. اخیراً تمرکز اصلی در تحقیقات روی کاربرد نانوتکنولوژی در زمینه الکترونیک، انرژی و پزشکی میباشد. تجربیات بدست آمده از این موضوعات، توسعه گیاهان تغییر یافته ژنتیکی، حفاظت گیاه، مواد شیمیایی محافظ گیاه و تکنیکهای کشاورزی دقیق را آسان ساخته است. نانوتکنولوژی پیشرفتهای وسیعی در تحقیقات کشاورزی نظیر علوم و فناوری تولید مثلی، تبدیل ضایعات کشاورزی و غذایی به انرژی و دیگر محصولات ثانویه از طریق فرایند زیستی- نانوآنزیمی، جلوگیری از بیماری و تیمار در گیاه با استفاده از رهاسازی نانوذرات مختلف شبیه به آنچه که در مصرف نانو داروها در انسان استفاده میشود، ایجاد نموده است (نایر و همکاران، 2010). از ویژگیهای منحصر به فرد نانوذرات، نسبت سطح به حجم زیاد آنها است که باعث افزایش درصد اتمهای موجود در سطح شده (پرماناتان، 2011) که هم میتوانند به عنوان منبع غذایی مفید و هم به عنوان خطرات زیست محیطی مطرح شوند. بنابراین، درک کاملی از مسیرهای اصلی واکنش در تشکیل این مواد در خاک برای کاربرد مواد نانوذرات پایدارتر و ایمنتر در کشاورزی حایز اهمیت است (میلانی، 2010).
در حال حاضر عناصر کم مصرف برای گیاهان زراعی به عنوان مواد غذایی لازم و ضروری بوده به طوری که رشد و عملکرد گیاهان در خاکهایی با کمبود این عناصر کاهش مییابد. عنصر روی یکی از هفت عنصر کم مصرف ضروری برای رشد محصول بوده و نقش اساسی آن مشارکت در ساختمان 200 نوع آنزیم و پروتئین است و کمبود آن فعالیت چندین آنزیم مهم از جمله فسفاتاز، الکل دی هیدروژناز، دیمیدین کیناز، کربوکسی پپتیداز DNA و RNA را کاهش میدهد (پراساد، 1984). از دیگر نقشهای عنصر روی، نقش آن در ایجاد یک سیستم دفاعی سلولی در برابر گونههای واکنش دهنده با اکسیژن[2] (ROS) میباشد. به نحوی که در شرایط کمبود عنصر روی بروز این خسارتهای اکسیداتیو ناشی از تهاجم رادیکالهای آزاد مانند ROS ها با ایجاد اختلال در عملکرد غشاهای سلولی و تولید رادیکالهای هیدروکسیل و سوپراکسیداز به سلول خسارت وارد مینماید (مورای، 1989).
اکسیدروی (ZnO) به عنوان یکی از ترکیبات معدنی عنصر روی، در حال حاضر یکی از پنج ترکیب عنصر روی بوده که توسط سازمان غذا و داروی آمریکا به عنوان یک ترکیب ایمن شناخته شده است (پراساد، 1984). اکسیدروی در مقیاس نانو ویژگیهای ضد میکروبی داشته و همچنین پایداری بیشتری در دما و فشار بالا نشان داده (ساوای، 2003) و غیر سمی بوده و حتی شامل عناصر معدنی ضروری برای بدن انسان نیز میباشد (روسلی و همکاران، 2003). اغلب مواد معدنی ضد باکتریایی، نانوذرات فلزی و نانوذرات اکسید فلزی بوده که شامل نقره (Ag)، مس (Cu)، اکسید تیتانیوم (TiO2) و اکسیدروی (ZnO) میباشد (کیوفی و همکاران، 2005؛ چادهری و همکاران، 2008؛ برادلی و همکاران، 2011). گیاهان در حضور نانو مواد (NMs) به طور طبیعی رشد کرده و روند افزایشی در تولید دارند به طوری که استفاده از نانو مواد سنتزی[3]، به عنوان ابزاری مناسب محسوب میشود (پن و همکاران،2010) و سرنوشت، انتقال و تحرک این نانوذرات سنتزی در خاک بستگی زیادی به شرایط محیطی داشته، ولی با این حال شناخت کمی از اثرات احتمالی نانوذرات در ویژگیهای شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی خاک وجود دارد (بن- موشه و همکاران، 2012).
امروزه استفاده از نانوکودها در صنایع مختلف از جمله کشاورزی مورد توجه و اقبال عمومی قرار گرفته است. نانواکسیدروی یکی از نانوکودهای مورد استفاده در کشاورزی است که گزارشات ضد و نقیضی در مورد فواید و مضرات آن برای گیاهان ارایه شده است. استفاده از این ماده در خاک با غلظت زیاد اثرات ضد باکتریایی داشته و برخی از باکتریهای خاک را از بین میبرد، از سویی گزارشاتی در دست است که نشان میدهد استفاده از این نانو کود میتواند رشد ریشه و اندامهای هوایی گیاهان را تحریک نماید (فان و لو، 2003). امروزه بشر با دخالتهای نامتعارف خود از قبیل کاربرد بیرویه کودهای شیمیایی، سموم و ادوات کشاورزی موجب خسارتهای جبران ناپذیری به محیط زیست و نظامهای کشاورزی شده است. یکی از راهکارهای مؤثر برای خروج از این معضل، حرکت به سوی کشاورزی پایدار میباشد (غلامی و کوچکی، 1380). در حال حاضر مصرف کودهای زیستی همانند قارچ میکوریزا در یک سیستم مبتنی بر کشاورزی پایدار، موجب افزایش کیفیت و ثبات عملکرد به ویژه در گیاهان زراعی میشود. قارچ میکوریزا در مقایسه با کودهای شیمیایی برتریهای چشمگیری دارد. این قارچها با ایجاد ارتباط همزیستی با گیاهان بر جنبههای مختلف فیزیولوژی و بیوشیمی گیاه میزبان تأثیر گذاشته و موجب بهبود رشد و نمو آن میشود (نادیان، 1377). قارچهای میکوریزای آربسکولار وزیکولار در بین میکروارگانیسمهایی که محیط ریزوسفر را اشغال میکنند منحصر به فرد هستند. این قارچها اجتماعات همزیستی را با ریشه اکثر گیاهان تشکیل میدهند و علاوه بر افزایش موادغذایی معدنی در گیاه میتوانند با تحریک مواد تنظیم کننده رشد، افزایش فتوسنتز، بهبود تنظیم فشار اسمزی در شرایط خشکی و شوری، باعث افزایش مقاومت گیاهان نسبت به تنشهای محیطی شوند (رابی و مدنی، 2005).
بنابراین با توجه به اهمیت موضوع، این مطالعه به منظور دستیابی به اهداف زیر در دو شرایط آزمایشگاه و گلخانه بر روی جوانهزنی و رشد و عملکرد گیاه لوبیا سبز اجرا شد:
1- بررسی اکسیدروی نانو و معمولی بر شاخصهای جوانهزنی گیاه لوبیا سبز
2- بررسی اکسیدروی نانو و معمولی بر خصوصیات رشدی و عملکرد گیاه لوبیا سبز
3- بررسی اثرات متقابل اکسیدروی نانو و معمولی و قارچ میکوریزا بر خصوصیات رشدی و عملکرد گیاه لوبیا سبز
4- بررسی تاثیر اکسیدروی نانو و معمولی بر غلظت عناصر غذایی در گیاه لوبیا سبز
5- بررسی اثرات متقابل اکسید روی نانو و معمولی و قارچ میکوریزا بر غلظت عناصر غذایی در گیاه لوبیا سبز
6- بررسی تاثیر اکسیدروی نانو و معمولی بر غلظت عناصر کم مصرف در خاک
7- بررسی اثرات متقابل اکسید روی نانو و معمولی و قارچ میکوریزا بر غلظت عناصر کم مصرف در خاک
فصل دوم: بررسی منابع
1-2- نانوتکنولوژی و کشاورزی
تعاریف متفاوتی برای نانوذرات در مدارک و اسناد موجود است. اخیراً سازمان استاندارد بین المللی[1]، تعریفی جدید برای نانوذرات ارائه کرده است. طبق این تعریف نانوذرات به ذراتی گفته میشود که حداقل یکی از ابعاد آنها در مقیاس نانو باشد. منظور از مقیاس نانو در این تعریف اندازهای است که در حد 100-1 نانومتر باشد (کریلینگ، 2010). تاریخچه نانو مواد بسیار طولانی است اما با این وجود بخش اعظم پیشرفتهایی که در زمینه نانوتکنولوژی صورت گرفته است، تنها به دو دهه گذشته باز میگردد. ایده نانوتکنولوژی برای اولین بار توسط ریچارد فینمن[2] در سال 1959 مطرح گردید و در سال 1970 ناریو تانیگوچی[3] برای اولین بار اصطلاح نانوتکنولوژی را تعریف نمود (اش، 2011).
به دلیل اثرات مضری که کودهای شیمیایی در محیط زیست و کیفیت غذا ایجاد میکنند، مدتها است که استفاده از آنها مورد نکوهش قرار گرفته است. در نانوکودها به عنوان جایگزین کودهای مرسوم، عناصر غذایی کود به تدریج و به صورت کنترل شده در خاک آزاد میشوند و در نتیجه از آلودگی آب آشامیدنی جلوگیری به عمل خواهد آمد. در حقیقت با بهره گیری از فناوری نانو در طراحی و ساخت نانوکودها، فرصتهای جدیدی به منظور افزایش کارایی مصرف عناصر غذایی و به حداقل رساندن هزینههای حفاظت از محیط زیست، پیش روی انسان گشوده شده است (نادری و عابدی، 2012).
استفاده از فناوری نانو در کلیه عرصهها از جمله کشاورزی در حال گسترش میباشد. یکی از مهمترین کاربردهای فناوری نانو در جنبههای مختلف کشاورزی در بخش آب و خاک، استفاده از نانو کودها برای تغذیه گیاهان میباشد (رضایی و همکاران، 1388). ذرات کودی میتوانند با غشاهایی در مقیاس نانو پوشیده شوند که رهاسازی آهسته و مداوم عناصر غذایی را تسهیل میکنند. پوشاندن و سیمانی کردن با ذرات نانو و کوچکتر از نانو، باعث ایجاد قابلیت تنظیم رهاسازی عناصر غذایی از کپسول کودی میشود (لیو و همکاران، 2006).
[1] -ISO: International Standard Organisation
[2] -Richard Feyhman
[چهارشنبه 1399-07-30] [ 01:28:00 ق.ظ ]
|