Document Type : Research article
Authors
1 M.Sc. Graduate, Faculty of Agronomy, Azad University, Garmsar Branch, I.R. Iran
2 Assistant Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, I.R. Iran
3 Assistant Professor, Faculty of Agronomy, Azad University, Garmsar Branch, I.R. Iran
4 Research Expert, Agriculture and Natural Resources Research Center of Semnan province, Semnan, I.R. Iran
Abstract
Keywords
فصلنامة علمی - پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران
جلد 21 شمارة 1، صفحة 125-115، (1392)
بررسی ویژگیهای رویشی و فیزیولوژیک پروونانسهای پده (Populus euphratica) در عرصه شور ایستگاه بیابان گرمسار
امیر محمدی1، محسن کلاگری 2*، علیرضا لادنمقدم3 و رسول میرآخوری4
1- دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد، واحد گرمسار
2*- نویسنده مسئول، استادیار پژوهش، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، تهران. پستالکترونیک: calagari@rifr-ac.ir
3- استادیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد گرمسار
4- کارشناس، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان سمنان، سمنان
تاریخ دریافت: 25/4/91 تاریخ پذیرش: 12/10/91
چکیده
گونه پده (Populus euphratica Oliv.) از درختان بومی ایران با گسترش وسیع اکولوژیکی میباشد. از خصوصیات مهم این گونه تحمل آن نسبت به دامنه زیاد دما و شوری خاک است. این گونه بهدلیل مقاومت به شرایط اقلیمی گرم و خشک و شوری خاک از قابلیتهای بسیار بالایی برای توسعه جنگلکاری و فضای سبز در مناطق بیابانی برخوردار است. این بررسی با هدف ارزیابی ویژگیهای رویشی، مورفولوژیک و فیزیولوژیک پروونانسهای مختلف پده بهمنظور معرفی مناسبترین آنها برای کشت در اراضی شور و بیابانی انجام شد. تعداد 16 پروونانس پده با مبدأهای مختلف جغرافیایی که در ایستگاه بیابان گرمسار در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1390 کاشته شده بودند، انتخاب شد. نمونهبرداری از برگ تیمارهای مختلف برای اندازهگیری کلروفیلa و b، کاروتنوئیدها، قند، پرولین و پروتئین کل انجام گردید. همچنین ویژگیهای رویشی شامل قطر یقه، ارتفاع نهال، سطح ویژه برگ و ماده خشک برگ نیز اندازهگیری گردید. آنالیز واریانس ویژگی فیزیولوژیک برگ اختلاف معنیداری را برای مشخصههای پرولین، کلروفیلa، کلروفیلb، کاروتنوئید، قند و پروتئین کل میان پروونانسهای مختلف نشان داد. مقایسه میانگینها نشان داد که اغلب پروونانسها بهلحاظ میزان پرولین در گروه اول قرار داشتند. نتایج گروهبندی ویژگی رویشی نشان داد که پروونانسهای گلستان، خجیر، کرمان، زابل، کاشان و دزفول از رشد قطری (95/1-15/1 سانتیمتر) و ارتفاعی (51/1-15/1 متر) مناسبی برخوردار بوده و بهلحاظ آماری همگی در یک گروه قرار گرفتند. همچنین شوری خاک روی رشد ارتفاع اثر منفی داشت. در نهایت پروونانسهای معرفی شده برای توسعه جنگلکاری و فضای سبز منطقه، مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
واژههای کلیدی: دما، شوری، پرولین، کلروفیل، قند، پروتئین کل
مقدمه
شوری 7% از زمینهای دنیا معادل 930 میلیون هکتار را تحت تأثیر قرار داده است و روز به روز این مناطق شور در حال گسترش میباشند. مطالعات نشان داده که بهرهبرداری بی رویه از زمینها طی نیم قرن گذشته باعث شور شدن حدود 6% از اراضی جهان شده است (Kafi, 2009).
کشور ایران بهدلیل تکیه بر کشاورزی فاریاب برای تولیدات کشاورزی بهطور جدی تحت تأثیر شور شدن اراضی است. از کل 65/1 میلیون کیلومترمربع تقریباً 90% کل مساحت کشور در اقلیم خشک و نیمهخشک قرار دارد. بیشتر مناطق کشور مستعد شوری هستند و بزرگترین مناطق مستعد شوری در مرکز ایران قرار دارند. از 12 رودخانه کشور سالانه بیش از 6/7 میلیارد مترمکعب آب شور جاری میشود (Qureshi et al., 2007). بهطور کلی هر سال حدود 4/2 میلیون هکتار از اراضی زراعی بهدلیل شوری بهرهوری خود را از دست میدهند. (Kafi, 2009). شور شدن خاکها و آبهای زیرزمینی از طریق تخریب جنگلها، آبیاری با آب شور بدون زهکشی و بدون آبشویی کافی و چرای بیش از حد دام از مرتع صورت میگیرد که ناشی از عوامل انسانی است.
گونههای جنس صنوبر بهدلیل تنوع و پراکنش وسیع جغرافیایی در دنیا واجد تغییرات ژنتیکی، مورفولوژی و رویشی شدهاند و همین امر سبب بررسیهایی بهمنظور تولید ارقامی که دامنه شوری خاک را بهخوبی تحمل کنند و از رشد مناسبی نیز برخوردار باشند، شده است. از میان گونههای جنس صنوبر بیشترین تحمل به دامنه شوری مربوط به گونه پده (Populus euphratica) است. گونه پده از درختان بومی ایران با گستره وسیع اکولوژیک میباشد. از خصوصیات مهم این گونه تحمل آن نسبت به دامنه زیاد درجه حرارت و شوری خاک است (Calagari, 2004). همچنین مناطق بیابانی و حاشیه کویر ایران در مناطق کاشان و جنوب شهرستان گرمسار از رویشگاههای مهم این گونه بهلحاظ تثبیت شن و جلوگیری از فرسایش خاک بهشمار میرود.
شناخت میزان تحمل به تنش شوری پروونانسهای مختلف گونه پده در مناطق خشک و نیمهخشک با خاک شور، اهمیت زیادی دارد، بنابراین تعیین میزان مقاومت به تنش شوری و نیز ارزیابی رشد این پروونانسها بهمنظور شناسایی و معرفی مناسبترین آنها برای کشت در اراضی شور با تعیین میزان پرولین، کلروفیل، پروتئین کل و میزان هیدروکربورهای موجود در برگ و نیز ویژگیهای رشد از اهداف اصلی این بررسی میباشد که برنامهریزان توسعه فضای سبز و سازمانهای خصوصی و دولتی و بهرهبرداران بهویژه شهرهای مناطق خشک، نیمهخشک و بیابانی را برای انتخاب پروونانسهای مناسب این گونه در ترکیب و طراحی فضای سبز و یا جنگلکاری در اقلیمهای یاد شده راهنمایی خواهد کرد.
مواد و روشها
این تحقیق در ایستگاه تحقیقات بیابان گرمسار در جنوب شهرستان گرمسار در حاشیه دشت کویر در طول جغرافیایی 52 درجه و 25 دقیقه شرقی و عرض 35 درجه و 10 دقیقه شمالی با ارتفاع 800 متر از سطح دریا انجام شد. متوسط بارندگی سالیانه 104 میلیمتر و اقلیم منطقه بیابانی میباشد.
تعداد 16 پروونانس پده که از مناطق مختلف اکولوژیک کشور توسط مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور جمعآوری شده بود (جدول 1) در اسفندماه سال 1389 در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار و 20 قلمه در هر تکرار و در مجموع برای هر پروونانس 60 قلمه با فاصله بین ردیفهای کاشت 5/1 متر و داخل ردیفها 30 سانتیمتر کاشته شد.
اندازهگیری صفات فیزیولوژیک برگ در شهریورماه انجام شد. برای نمونهبرداری از هر تکرار حدود 5 گرم برگ تازه جمعآوری و بلافاصله به آزمایشگاه برای اندازهگیری پرولین، کلروفیل، کارتنوئیدها، قند و پروتئین منتقل گردید. اندازهگیری میزان قند با استفاده از روش Irigoyen et al. (1992) انجام شد. مقدار پرولین موجود هر نمونه وزن تر با استفاده از محلول اتانول و ناینهیدرین اندازهگیری شد (Bates et al., 1973). مقدار کلروفیل و کاروتنوئیدها بعد از استخراج عصارهها و اندازهگیری میزان جذب عصارهها توسط اسپکتروفتومتر UV-VIS در طول موجهای 470، 645 و 663 نانومتر انجام شد. سپس غلظت کلروفیل a و کلروفیل b و کاروتنوئیدها با استفاده از رابطههای زیر محاسبه شد.
Ca = (12.7* A 663) –( 2.6* A 645)
Cb = (22.9* A 645) –(4.68* A 663)
C (x+c) = [(1000 A 470 –(1.9 Ca – 63.14 Cb)]/198
در این رابطهها Ca، Cb و C(x+c) بهترتیب غلظت کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئیدها و A مقدار جذب در طول موج با اسپکتروفتومتر هستند. اندازهگیری پروتئین کل پس از استخراج عصاره نمونه تر مطابق روش برادفورد (Bradford, 1976) و استانداردسازی با دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 595 نانومتر انجام شد.
بررسی ویژگیهای رشد شامل قطر یقه با کولیس با دقت میلیمتر و ارتفاع با شاخص مدرج چهار متری در پایان فصل رویش انجام گردید. از هر تکرار 10 نهال و در مجموع 30 نهال برای هر پروونانس اندازهگیری شد. برای تعیین ماده خشک برگ ابتدا نمونههای تر برگ برای هر تکرار توزین شده، سپس در داخل آون در دمای 80 درجه سانتیگراد بهمدت 48 ساعت نگهداری شد تا کاملاً خشک شود. سپس درصد ماده خشک برگ برای هر پروونانس محاسبه گردید. سطح ویژه برگ (SLA) از طریق نسبت سطح برگ به وزن خشک برگ محاسبه شد.
دادههای حاصل از اندازهگیری صفات با استفاده از آنالیز واریانس طرح بلوکهای کامل تصادفی با نرمافزار SAS تجزیه و تحلیل گردید. آزمون مقایسه میانگین دادههای فیزیولوژیک و رویشی برای گروهبندی پروونانسها بهروش آزمون چنددامنهای دانکن در سطح احتمال 5% انجام شد.
جدول 1- مشخصات جغرافیایی و آب و هوایی مبدأ پروونانسهای مورد بررسی پده (Calagari, 2010)
منطقه |
طول جغرافیایی (شرقی) |
عرض جغرافیایی (شمالی) |
ارتفاع از سطح دریا (متر) |
میانگین بارندگی (میلیمتر) |
میانگین دما (سانتیگراد) |
بافت خاک |
اسیدیته |
هدایت الکتریکی |
سرخس |
΄10 ˚61 |
΄15 ˚36 |
260 |
3/203 |
6/17 |
شنی لوم |
6/7 |
86/3 |
گلستان |
΄56 ˚54 |
΄46 ˚37 |
50 |
9/201 |
1/17 |
سیلت لوم |
1/8 |
17/6 |
خجیر |
΄45 ˚51 |
΄39 ˚35 |
1320 |
9/231 |
6/17 |
لوم |
8/7 |
57/4 |
منجیل |
΄12 ˚49 |
΄48 ˚36 |
350 |
4/196 |
3/17 |
سیلت لوم |
9/7 |
7 |
آذربایجان شرقی |
΄35 ˚45 |
΄26 ˚38 |
1070 |
2/342 |
12 |
شنی لوم |
8/7 |
8/30 |
دزفول |
΄20 ˚48 |
΄15 ˚32 |
140 |
3/444 |
24 |
شنی لوم |
3/8 |
2/2 |
گتوند |
΄52 ˚48 |
΄08 ˚32 |
80 |
9/295 |
8/24 |
سیلت لوم |
5/7 |
3/6 |
خمین |
52 ˚48 |
΄08 ˚32 |
1600 |
2/294 |
8/12 |
لومی شنی |
1/8 |
28/1 |
تفرش |
΄25 ˚48 |
΄30 ˚31 |
1700 |
9/325 |
3/13 |
شنی لوم |
6/7 |
96/3 |
کرمان |
΄45 ˚56 |
΄58 ˚28 |
1870 |
165 |
6/15 |
لومی شنی |
5/8 |
23/0 |
کاشان |
΄23 ˚51 |
΄12 ˚34 |
900 |
3/134 |
8/18 |
شنی لوم |
8/8 |
54/0 |
اصفهان |
΄34 ˚51 |
΄31 ˚32 |
912 |
8/123 |
6/16 |
شنی |
1/8 |
44/0 |
مریوان |
΄24 ˚46 |
΄13 ˚35 |
1280 |
8/911 |
3/13 |
لومی شنی |
6/7 |
40/0 |
سنندج |
΄57 ˚46 |
΄03 ˚35 |
1300 |
3/325 |
4/14 |
لومی شنی |
8/7 |
23/0 |
زابل |
΄38 ˚61 |
΄50 ˚30 |
380 |
4/65 |
2/22 |
شنی |
5/8 |
21/0 |
گرمسار |
΄30 ˚52 |
΄07 ˚35 |
800 |
104 |
2/15 |
لومی شنی |
8/7 |
5/7 |
نتایج
ویژگیهای فیزیولوژیک برگ پروونانسهای پده
برای اندازهگیری ویژگیهای فیزیولوژیک، در مجموع 7 صفت از نمونههای برگ پروونانسهای پده مورد اندازهگیری قرار گرفت. همزمان سه روز بعد از آبیاری تعداد دو نمونه خاک از عمق 30-0 سانتیمتری که در واقع عمق ریشهدوانی برای جذب آب و مواد غذایی است تهیه شد که نتیجه آزمایش خاک مقدار هدایت الکتریکی (Ec) را بهترتیب 3/6 و 7/13 دسیزیمس بر متر و اسیدیته (pH) را 8 و 8 ؟ را برای تکرار اول و سوم نشان داد. از آنجا که نمونههای برگ تکرار سوم بهدلیل افزایش شوری چروکیده و زرد شده بودند، نتایج محاسبه میانگین و تجزیه آماری پارامترهای فیزیولوژیک مربوط به پروونانسها با دو تکرار انجام شد. البته میزان کلروفیل a و b اختلاف معنیداری را بهترتیب در سطح 5% و 1% داشته است. همچنین مجموع کلروفیل، پرولین، قند، کاروتنوئیدها و پروتئین کل نیز تفاوت معنیداری را در سطح 5% احتمال داشته است (جدول 2).
همچنین آزمون مقایسه میانگینها بهروش دانکن نشان داد که پروونانسهای خجیر، دزفول، گتوند و آذربایجان شرقی برحسب میزان کلروفیل a همگی در یک گروه قرار گرفتند. بیشترین مقدار کلروفیل a مربوط به پروونانس خجیر با مقدار 936/0 میلیگرم بر گرم و کمترین آن مربوط به پروونانسهای تفرش و مریوان بهترتیب با مقدار 446/0 و 465/0 میلیگرم بر گرم بود (جدول 3). همچنین در مقایسه میانگینها برای کلروفیل b، پروونانسهای خجیر، کاشان، زابل، سنندج، گلستان و کرمان همگی در یک گروه قرار گرفتند. بیشترین مقدار کلروفیل b مربوط به پروونانس خجیر با مقدار 604/0 میلیگرم بر گرم و کمترین آن مربوط به پروونانسهای مریوان و تفرش بهترتیب با مقدار 116/0 و 158/0 میلیگرم بر گرم بود. بیشترین مقدار کلروفیل a و b مربوط به پروونانس خجیر با 54/1 و کمترین آن مربوط به پروونانس مریوان با مقدار 63/0 میلیگرم بر گرم بود (جدول 3).
بهطورکلی از مقدار رنگیزههای گیاهی ازجمله کاروتنوئیدها با افزایش مقدار نمک در خاک کاسته میشود. ازاینرو عملکرد پروونانسهای مختلف با یکدیگر متفاوت بوده است. مقایسه میانگینها نشان داد که پروونانسهای خجیر، دزفول، سنندج، گلستان، گتوند، آذربایجان شرقی، زابل، کرمان، سرخس، کاشان، خمین و گرمسار همگی در یک گروه قرار داشتند. بهنحویکه بیشترین مقدار کاروتنوئید مربوط به پروونانس خجیر با مقدار 427/0 میلیگرم بر گرم و کمترین آن مربوط به پروونانس تفرش با مقدار 211/0 میلیگرم بر گرم بود.
میزان پرولین در برگ پروونانسهای پده متفاوت بود و دامنهای بین 0002/0 تا 087/0 میلیگرم در گرم را داشت. مقایسه میانگینها نشان داد که اغلب پروونانسها نظیر خمین، گرمسار، خجیر، دزفول، منجیل، اصفهان، سنندج، تفرش، مریوان و کرمان همگی در یک گروه قرار گرفتند. البته افزایش غلظت پرولین در این پروونانسها برای مقابله با تنش شوری بوده است.
اصولاً گیاهان برای مقابله با تنش شوری بر مقدار قند خود همانند مقدار پرولین میافزایند. مقایسه میانگینها نشان داد که پروونانسهای زابل، کرمان، خمین و دزفول در یک گروه قرار دارند. بیشترین مقدار قند مربوط به پروونانس زابل با مقدار 1/136 میلیگرم بر گرم و کمترین مقدار مربوط به پروونانس تفرش با مقدار 9/81 میلیگرم بر گرم بود (جدول 3).مقدار پروتئین کل اختلاف معنیداری را در سطح 5% میان پروونانسها نشان داد (جدول 2). همچنین آزمون مقایسه میانگینها نشان داد که پروونانسهای گتوند، خمین و منجیل در یک گروه قرار دارند. بهطوریکه بیشترین مقدار پروتئین کل مربوط به پروونانس گتوند با مقدار 3/35 میکروگرم بر گرم و کمترین مقدار مربوط به پروونانس زابل با مقدار 4/19 میکروگرم بر گرم بود.
جدول 2- نتایج تجزیه واریانس ویژگیهای فیزیولوژیک پروونانسهای پده در منطقه بیابان گرمسار
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
||||||
کلروفیل a |
کلروفیل b |
کلروفیل a و b |
پرولین |
قند |
کاروتنوئید |
پروتئین کل |
||
پروونانس |
15 |
*046/0 |
**027/0 |
*114/0 |
*002/0 |
*4/582 |
*009/0 |
*3/79 |
بلوک |
1 |
ns031/0 |
ns009/0 |
ns074/0 |
ns003/0 |
ns293 |
ns005/0 |
ns6/28 |
خطا |
15 |
017/0 |
007/0 |
05/0 |
001/0 |
2/348 |
003/0 |
3/34 |
** و *: بهترتیب معنیداری در سطح 1 و 5 درصد و ns: عدم معنیداری
جدول 3- مقایسه میانگین ویژگیهای فیزیولوژیک (میلیگرم بر گرم) برگ پروونانسهای پده
در ایستگاه بیابان گرمسار با آزمون چند دامنهای دانکن
پروونانس |
کلروفیل a |
کلروفیل b |
کلروفیل a و b |
پرولین |
قند |
کاروتنوئید |
پروتئین کل |
سرخس |
886/0 a |
402/0 b |
29/1 a |
007/0 b |
2/116 abcd |
406/0 a |
7/25 abc |
گلستان |
891/0 a |
411/0 ab |
3/1 a |
008/0 b |
9/122 abcd |
414/0 a |
7/31 abc |
خجیر |
936/0 a |
604/0 a |
54/1 a |
05/0 ab |
8/102 abcd |
427/0 a |
7/19 c |
منجیل |
772/0 a |
290/0 bc |
06/1 abc |
04/0 ab |
128 abc |
380/0 a |
6/33 ab |
آذربایجان شرقی |
903/0 a |
405/0 b |
31/1 a |
003/0 b |
119 abcd |
411/0 a |
31 abc |
دزفول |
923/0 a |
400/0 b |
33/1 a |
044/0 ab |
3/129 abc |
421/0 a |
9/32 abc |
گتوند |
912/0 a |
367/0 b |
28/1 a |
0002/0 b |
1/112 abcd |
413/0 a |
3/35 a |
خمین |
854/0 a |
369/0 b |
22/1 ab |
087/0 a |
9/131 abc |
400/0 a |
1/34 ab |
تفرش |
446/0 b |
158/0 c |
73/0 bc |
022/0 ab |
9/81 d |
211/0 b |
7/22 abc |
کرمان |
878/0 a |
410/0 ab |
29/1 a |
01/0 ab |
134 ab |
409/0 a |
2/30 abc |
کاشان |
885/0 a |
486/0 ab |
37/1 a |
001/0 b |
6/113 abcd |
400/0 a |
8/29 abc |
اصفهان |
797/0 A |
301/0 bc |
1/1 abc |
028/0 ab |
3/106 abcd |
365/0 a |
1/21 bc |
مریوان |
465/0 b |
116/0 c |
63/0 c |
013/0 ab |
1/101 abcd |
220/0 b |
21 bc |
سنندج |
883/0 a |
448/0 ab |
33/1 a |
022/0 ab |
1/90 bcd |
419/0 a |
4/20 bc |
زابل |
902/0 a |
472/0 ab |
37/1 a |
003/0 b |
1/136 a |
410/0 a |
4/19 c |
گرمسار |
851/0 a |
324/0 bc |
18/1 ab |
071/0 ab |
5/89 cd |
387/0 a |
4/22 abc |
حروف متفاوت بیانگر وجود تفاوت معنیدار در سطح 5 درصد میباشد.
ویژگیهای رویشی پروونانسهای پده
ویژگیهای رویشی با اندازهگیری چهار مشخصه رشد شامل قطر یقه، ارتفاع، سطح ویژه برگ و ماده خشک برگ انجام شد. نتایج تجزیه واریانس قطر یقه و ارتفاع نهالها در پایان دوره رویش نشان داد که اختلاف معنیداری در سطح 1 درصد میان پروونانسها وجود دارد (جدول 4). همچنین آزمون مقایسه میانگینها نشان داد که پروونانسهای گلستان، خمین، کاشان و زابل در یک گروه قرار دارند. بیشترین مقدار قطر یقه مربوط به پروونانسهای گلستان و خمین بهترتیب با 95/1 و 90/1 سانتیمتر و کمترین مقدار مربوط به پروونانس مریوان با مقدار 75/0 سانتیمتر بود. همچنین پروونانسهای گلستان، زابل و گتوند بهلحاظ رشد ارتفاعی در یک گروه قرار گرفتند. بیشترین مقدار ارتفاع مربوط به پروونانس گلستان با 51/1 متر و کمترین مقدار مربوط به پروونانس مریوان با 70/0 متر بوده است (جدول 5).
سطح ویژه برگ (SLA) اختلاف معنیداری را در سطح 5 درصد میان پروونانسها نشان داد (جدول4). محاسبه میانگین سطح ویژه برگ میان پروونانسها دامنهای بین 3/53 تا 6/90 سانتیمترمربع بر گرم داشت. همچنین آزمون مقایسه میانگینها نشان داد که اغلب پروونانسها با دامنه 5/68 تا 6/90 سانتیمترمربع بر گرم در گروه اول و سه پروونانس تفرش و خمین در استان مرکزی و خجیر در استان تهران در گروه بعدی قرار گرفتهاند (جدول 5). بیشترین مقدار سطح ویژه برگ مربوط به پروونانسهای گلستان و آذربایجانشرقی بهترتیب با مقدار 6/90 و 6/78 سانتیمترمربع بر گرم و کمترین مقدار نیز مربوط به پروونانس تفرش با مقدار 3/53 سانتیمترمربع بر گرم بود.
مقایسه میانگینها نشان داد که بیشترین مقدار ماده خشک مربوط به پروونانس زابل با مقدار 8/42 درصد و کمترین مقدار مربوط به پروونانسهای تفرش، سنندج، منجیل و مریوان بهترتیب با مقدار 1/24، 5/24، 9/24 و 9/23 درصد بود (جدول 5).
جدول 4- نتایج تجزیه واریانس ویژگیهای رویشی پروونانسهای پده در منطقه بیابان گرمسار
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
|||
قطر یقه |
ارتفاع |
سطح ویژه برگ |
ماده خشک |
||
پروونانس |
15 |
**32/0 |
**132/0 |
*1/207 |
**1/66 |
بلوک |
2 |
**34/0 |
ns07/0 |
*6/593 |
ns49/8 |
خطا |
30 |
054/0 |
037/0 |
1/157 |
9/17 |
** و *: بهترتیب معنیداری در سطح 1 و 5 درصد و ns: عدم معنیداری
جدول 5- مقایسه میانگین ویژگیهای رویشی پروونانسهای پده در ایستگاه بیابان گرمسار با آزمون چند دامنهای دانکن
پروونانس |
قطر یقه (سانتیمتر) |
ارتفاع (متر) |
سطح ویژه برگ (سانتیمترمربع بر گرم) |
ماده خشک برگ (درصد) |
سرخس |
57/1 abc |
25/1 abcd |
5/68 abc |
6/30 bc |
گلستان |
95/1 a |
51/1 a |
6/90 a |
6/29 bc |
خجیر |
51/1 abcd |
15/1 abcd |
5/68 bc |
3/33 b |
منجیل |
3/1 bcde |
07/1 cd |
5/62 abc |
9/24 c |
آذربایجان شرقی |
04/1 ef |
98/0 cde |
6/78 ab |
6/31 bc |
دزفول |
25/1 abce |
23/1 abcd |
1/76 abc |
3/29 bc |
گتوند |
19/1 cde |
1/1 bcd |
1/61 bc |
5/25 bc |
خمین |
9/1 a |
34/1 abc |
2/69 abc |
9/25 bc |
تفرش |
15/1 cdef |
93/0 de |
3/53 c |
1/24 c |
کرمان |
5/1 abcd |
35/1 abc |
9/68 abc |
6/28 bc |
کاشان |
69/1 ab |
26/1 abcd |
3/72 abc |
8/29 bc |
اصفهان |
38/1 bcde |
17/1 abcd |
6/71 abc |
6/29 bc |
مریوان |
75/0 f |
7/0 e |
4/75 abc |
9/23 c |
سنندج |
2/1 def |
95/0 de |
73 abc |
5/24 c |
زابل |
68/1 ab |
47/1 ab |
2/73 abc |
8/42 a |
گرمسار |
17/1 cdef |
08/1 cd |
2/75 abc |
2/27 bc |
حروف متفاوت بیانگر وجود تفاوت معنیدار در سطح 5% احتمال میباشد.
بحث
گزارشهای زیادی وجود دارد که شوری سبب کاهش رشد و گسترش برگ و ریشه، توانایی گیاه در جذب آب و کندی رشد از طریق اثر اسمزی میشود (Munns, 1993). گیاهانی میتوانند به رشد خود ادامه دهند که بتوانند بر اثرات اسمزی و یونی از خود مقاومت نشان دهند. اثر تنش شوری بر کاهش میزان رشد گیاه از روشنترین پاسخ گیاه در برابر شوری است. وزن خشک ریشه و اندامهای هوایی و نیز ارتفاع از عواملی هستند که تحت تأثیر تنش شوری قرار میگیرند. قطر یقه و ارتفاع نهال بهعنوان شاخصهای اصلی رشد از اهمیت خاصی برای مقایسه پروونانسهای پده محسوب میشوند. رشد قطری و ارتفاعی پروونانسهای پده در عرصه شور ایستگاه بیابان گرمسار در این بررسی دارای اختلاف معنیدار در سطح 1 درصد بودند. پروونانسهای گلستان، خجیر، کرمان، زابل، کاشان و دزفول از رشد قطری و ارتفاعی مناسبی برخوردار بودند و بهلحاظ آماری در یک گروه قرار گرفتند. Calagari et al. (2010) با مقایسه پروونانسهای مختلف پده در عرصه غیرشور ایستگاه البرز کرج نشان دادند که پروونانسهای استان خوزستان شامل حمیدیه، رامهرمز و گتوند و نیز پروونانس تفرش با متوسط 2/1 سانتیمتر قطر یقه و 2 متر ارتفاع دارای بیشترین رشد نسبت به سایر پروونانسها بودند. بررسی حاضر نشان میدهد که قطر یقه در پروونانسهای برتر عرصه شور گرمسار با دامنه 95/1-6/1 سانتیمتر در مقایسه با پروونانسهای برتر عرصه غیرشور کرج که 5/1-35/1 سانتیمتر بوده عملکرد بهتری داشته است. بعکس رشد ارتفاعی پروونانسهای برتر در عرصه شور گرمسار (5/1-25/1 متر) در مقایسه با عرصه غیرشور کرج (2-85/1 متر) کمتر بود. این کاهش رشد ارتفاعی میتواند بهدلیل تأثیر تنش شوری که منجر به کاهش جذب و انتقال مواد از ریشه به برگ است باشد. در این راستا بررسی Daneshvar & Modir-Rahmati (2009) بر روی چهار کلن صنوبر کاهش رشد ارتفاعی کلنهای تحت تنش شوری را نسبت به شاهد نشان داد. بررسی Fung et al. (1998) بر روی چهار ژنوتیپ صنوبر نیز نشان داد که رشد قطری و ارتفاعی و بیوماس با افزایش غلظت NaCl کاهش داشته است.
تنش خشکی و شوری مهمترین اثر خود را از طریق کاهش رشد و در نتیجه کاهش زیستتوده و یا ماده خشک تولیدی نشان میدهد. مطالعات متعدد نشان از کاهش وزن خشک تمام اندامهای گیاه در اثر افزایش تنش خشکی دارد (Hamada, 1996). همچنین گزارش Neuman et al. (1997) و نیز Daneshvar et al. (2006) نشان داد که وزن تر و خشک اندام هوایی گیاه و نیز وزن خشک ریشه از پارامترهایی هستند که بهشدت تحت تنش شوری کاهش مییابد. در میان گونههای مختلف صنوبر گونه پده نسبت به تنش شوری تحمل بیشتری داشته و از رشد ساقه بیشتر و خسارت برگ کمتری برخوردار است. بررسی Chen et al. (2003) و همکاران در ارتباط با مقایسه دو گونه صنوبر پده و P. tomentosa نیز بیانگر این موضوع است. در تحقیق حاضر ماده خشک اختلاف معنیداری در سطح 1 درصد میان پروونانسها داشت، بهطوریکه پروونانسهای مریوان، تفرش و سنندج کمترین ماده خشک برگ را داشتند که با بررسی Rad (2008) مطابقت دارد.
سطح ویژه برگ با سطح برگ نسبت مستقیم و با وزن برگ و ضخامت برگ نسبت عکس دارد. در اوایل فصل رشد بهدلیل افزایش سریع سطح برگ و کاهش ضخامت برگ میزان سطح ویژه برگ افزایش مییابد. در بررسی حاضر، پروونانس تفرش با بیشترین ضخامت برگ (33/0 میلیمتر) کمترین مقدار سطح ویژه برگ (3/53 سانتیمترمربع بر گرم) را داشت.
تنش شوری بهطور معنیداری سبب کاهش مقدار کلروفیل در میان پروونانسها شده است. در این بررسی کمترین مقدار کلروفیل a و b و کلروفیل کل را پروونانسهای مریوان و تفرش داشتند و سایر پروونانسها کمتر تحت تأثیر تنش شوری قرار گرفتند. کاهش کلروفیل بهواسطه اثر کلروفیلاز، پراکسیداز و ترکیبات فنلی و در نتیجه تجزیه کلروفیل میتواند باشد (Bates et al., 1973). از این نظر بررسی حاضر با نتایج بررسی Assareh & Shariat (2009) تحت عنوان بررسی مقاومت شوری در مرحله جوانهزنی و رشد رویشی چهار گونه از اکالیپتوس و نیز با بررسی Shariat & Assareh (2008) تحت عنوان اثر تنش خشکی بر رنگریزه های گیاهی، پرولین، قندهای محلول و پارامترهای رشد چهار گونه از اکالیپتوس مطابقت دارد.
Ladan Moghadam (2007) نشان داد که افزایش میزان شوری سبب کاهش مقدار کلروفیل در درخت پسته شده است. بررسی اثر تنش شوری بر روی واکنش فتوسنتز گونه پده نیز نشان داده است که شوری سبب کاهش میزان کلروفیل b و کاروتنوئید در برگ این گونه و هیبرید آن شده است (Ma et al., 1997).
اغلب گیاهان قادرند از طریق سیستم خودتنظیمی، تنشهای خارجی متأثر از تغییرات محیطی را بهطریق سازگاری فیزیولوژیک و مورفولوژیک بهحداقل برسانند. پرولین و قندهای محلول نقش مهمی در تنظیم اسمزی تحت شرایط تنش بازی میکنند. علاوه بر گزارشهای بسیاری که بیانگر افزایش غلظت قندهای محلول در اثر تنش اسمزی میباشد، گزارشهایی نیز مبنی بر کاهش غلظت قندهای محلول در اثر تنش شوری در گیاهان مختلف وجود دارد (Doring & Ludders, 1986; Naeini et al., 2005). در بررسی حاضر میزان قند اختلاف معنیداری را در سطح 5 درصد نشان داد که با بررسی اثر تنش شوری و اسمزی در گونه پده و هیبرید (P.alba cv. Pyramidalis × P. tomentosa) که در آن گونه پده مقدار قند بیشتری نسبت به هیبرید داشت، همسویی دارد (Watanable et al., 2000). نتایج تحقیقات بر روی گیاهان مناطق بیابانی نشان داده است که تنش شوری مخصوصاً در غلظت 300 میلیمول از نمک Nacl، مقدار پروتئینها و رشد گیاه را کاهش میدهد، درحالیکه این دو پارامتر بهطور معنیداری با کاربرد پرولین خارجی افزایش مییابد (Abdelhamid et al., 2003). در بررسی حاضر کمترین مقدار پروتئین مربوط به پروونانسهای زابل، سنندج و مریوان بود که تحت تأثیر شوری قرار گرفته بودند.
منابع مورد استفاده
References
- Abdelhamid, M., Horiuchi, T. and Oba, S. 2003. Evaluation of the SPAD value in faba bean (Vicia faba L.) leaves in relation to different fertilizer applications. Plant Production Science, 6: 185–189.
- Assareh, M.H. and Shariat, A., 2009. Salinity resistance in germination stage and growth stage in some Eucalyptus species. Journal of Agriculture Sciences and Natural Resources, 15(6): 145-157.
- Bates, L.S., Waldren, R.P. and Teare, I.D., 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil, 39:205-207.
- Bradford, M.M., 1976. A rapid and sensitive for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72: 248-254.
-Calagari, M., 2004. Investigation of ecological and genetical variations of the Populus euphratica Oliv. In natural stands of Iran. PhD thesis, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modrres University, 143 p.
-Calagari, M., Ghasemi, R. and Bagheri, R., 2004. Growth comparison of Populus euphratica Oliv. Provenances in research station of Karaj, Iran. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 18(1): 69-76.
-Calagari, M., 2010. Selection of superior trees of Populus euphratica in the natural sites and establishment of collection for germplasm reservation. Final Report of Research Project, Research Institute of Forests and Rangelands, 83 p.
-Chen, S., Li, J., Wang, S., Fritz, E., Huttermann, A. and Altman, A., 2003. Effects of NaCl on shoot growth, transpiration, ion compartmentation and transport in regenerated plants of Populus euphratica and Populus tomentosa. Canadian Journal of Forest Research, 33: 967-975.
-Daneshvar, H.A., Kiani, B. and Modirrahmati, A.R., 2006. Effect of different levels of NaCl and CaCl2 on growth and leaf, branch and root elements of Populus euphratica cutting. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 14(1): 20-28.
-Daneshvar, H.A. and Modirrahmati, A.R., 2009. Effect of NaCl and CaCl2 on growth characteristics and ions accumulation in the leaves of four poplar genotypes. Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 17(2): 200-209.
- Doring, J. and Ludders, P., 1986. Effect of different salt treatment on Punica granatum at different root temperatures. Gartenbauwissenschaft, 52: 92-96.
-Fung, L.E., Wang, S.S., Altman, A. and Hutterman, A., 1998. Effect of NaCl on growth, photosynthesis, ion and water relations of four poplar genotypes. Forest Ecology and Management, 107: 135-146.
- Hamada, A.M., 1996. Effects of NaCl, water stress or both on gas exchange and growth of wheat. Biologia plantarum, 3: 405-412.
-Kafi, M., 2009. Physiology of environmental stress in plants. Mashhad Jihad University, 502 p.
-Ladan Moghadam, A.R. 2007. Compensatory effects of humic acid on physiological characteristics of Pistachio seedlings under salinity stress. PhD thesis, Islamic Azad University, Science and Research Branch, 175 p.
- Ma, C., Fang, L., Wang, S. and Huttermann, A., 1997. Photosynthetic response of populus euphratica to salt stress. Forest Ecology Management, 93: 56-61.
- Irigoyen, J.J., Einerich, D.W. and Sanchez-Diaz, M., 1992. Water stress induced changes in concentrations of proline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Physiologia Plant, 84: 58-60.
-Munns, R., 1993. Physiological processes limiting plant growth in saline soil: some dogmas and hypotheses. Plant Cell and Environment, 16: 15-24.
-Naeini, M.R., Khoshgoftarmanesh, A.H., Lessani, H. and Fallahi, E., 2005. Effects of sodium chloride-Induced salinity on mineral nutrients and soluble sugars in three commercial cultivars of pomegranate. Journal of Plant Nutrition, 27(8):1319-1326.
-Neuman, I.A., Babourina, O.K. and Knowles, A.E., 1997. Chloride uptake by oat coleoptile parenchyma described by combined in –ux and e.ux transport systems. Australian Journal of Plant Physiology, 25: 929-936.
- Qureshi, A.S., Qadir, M., Heydari, N., Turral, H. and Javadi, A., 2007. A review of management strategies for salt-prone land and water resources in Iran. International Water Management Institute (IWMI working paper 125), Colombo, Sri Lanka, 30 P.
-Rad, M.H., 2007. The effects of various moisture treatments on water use efficiency (WUE) in Haloxylon plant. 10th Soil Science Congress of Iran, 1109-1110.
-Shariat, A., Assareh, M.H., 2008. Effects of drought stress on pigments, proline, soluble sugar and growth parameters on four Eucalyptus species. Pajouhesh-va-Sazandegi in Natural Resources, 21(1): 139-148.
- Watanable,S., Katsumi, K., Yuji, I. and Sasaki, S., 2000. Effects of saline and osmotic stress on proline and sugar accumulation in Populus euphratica in vitro. Plant Cell Organ Culture, 63: 199-206.
Investigation on growth and physiological characteristics of Populus euphratica Oliv. Provenances at Garmsar Desert Station
A. Mohammadi1, M. Calagari2*, A.R. Ladan-Moqaddam3 and R. Mirakhori4
1- M.Sc. Graduate, Faculty of Agronomy, Azad University, Garmsar Branch, I.R. Iran
2*- Corresponding author, Assistant Professor, Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran, I.R. Iran. Email: calagari@rifr-ac.ir
3- Assistant Professor, Faculty of Agronomy, Azad University, Garmsar Branch, I.R. Iran
4- Research Expert, Agriculture and Natural Resources Research Center of Semnan province, Semnan, I.R. Iran
Received: 15.07.2012 Accepted: 01.01.2013
Abstract
Populus euphratica is a native tree species of Iran and ecologically has a wide distribution. Its tolerance to high level of air temperature and soil salinity is one of its important characteristics. For this reason, it has a high potential for afforestation in dry lands and deserts. The aim of the study was to evaluate the growth, morphological and physiological characteristics of different provenances of this species, in order to introduce the best ones for plantation on arid and saline lands. Among the provenances which have been tested during 2011 at Garmsar Desert Station, based on a randomized complete blocks design with three replications, 16 provenances were selected for the trial. Leaf sampling from the selected provenances was made in order to measure proline, sugar, chlorophyll, carotenoides and total proteins. Growth parameters, including stem collar diameter, total height, special leaf area and dry leaf weight were also measured. Analysis of variance of the physiological characteristics showed that there were significant differences between the provenances in respect to their chlorophyll, carotenoides, sugar, proline and total protein. According to the Duncan classification, most of the provenances ranked in one group for their average proline content. The provenances of Golestan, Khojir, Kerman, Zabol, Kashan and Dezful achieved the widest stem diameter (1.15-1.95 cm.), total height (1.15-1.51 m.) and statistically ranked in one group. Soil salinity had negative effect on height growth. The outstanding provenances were introduced for plantation in sites, ecologically similar to Garmsar condition.
Key words: temperature, salinity, proline, chlorophyll, sugar, total protein