مقدمه
از روشهای بیوفیزیکی و پرایمینگ بذر، میتوان به تیمار بذور توسط امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی اشاره کرد. امواج فراصوتی، امواج مکانیکی هستند که فرکانس آنها بیش از 20 کیلوهرتز بوده و دارای انرژی بالایی هستند و میتوانند سبب بالا رفتن دمای بافتها شوند. انرژی امواج فراصوتی قادر است قارچها، بیماریها و میکروارگانیسمهای موجود در خاک و یا روی پوستهی بذر را کاهش دهد. همچنین این امواج قادرند بذور، سبزیجات و میوهها را خشک کنند تا نگهداری و انبارداری آنها سادهتر شود. بذوری که به این روش تیمار شدهاند، قابلیت نگهداری در مدت زمان طولانیتری را دارند. (لی و همکاران، 2002و لیی و همکاران،2005). بذرهایی که از یک میدان مغناطیسی عبور داده میشوند، دچار تورم شده و در نتیجه فعالیت هورمون اکسین در این بذور افزایش مییابد. همچنین میزان تنفس در آنها افزایش یافته و دارای انرژی و فعالیت زیادتری شده که نتیجهی آن جوانهزنی سریعتر و یکنواختتر و ایجاد گیاهان مقاوم به تنشها به خصوص تنش شوری است (الادجادجیان، 2007 و مارینکویچ و همکاران، 2008). یکی از موانع عمدهی استفادهی بهینه ازگیاهان دارویی درخارج از رویشگاه طبیعی، محدودیت میزان جوانهزنی و طولانی بودن خواب بذر آنهاست.. این امر در شرایط نامساعد رویشی سودمند میباشد، زیرا بذر غیرفعال است و در نتیجه بسیاری از تنشهای محیطی و شرایط نامناسب اقلیمی را بهتر تحمل کرده، تداوم نسل و بقای گونهی گیاهی تضمین میگردد. مشکل بذر بیشتر گونههای گیاهی، عدم توانایی در جوانهزنی و استقرار مناسب در مزرعه در شرایط غیر متعارف است (کافی و همکاران، 1381). گیاه زنیان با نام علمی Curum copticum از تیره جعفری (Apiaceae)، گیاهی علفی، یکساله و دیپلویید است. ترکیبهای عمده اسانس میوه این گیاه، شامل تیمول[1]، بتاپینن[2]، گاماترپینن[3] و سابینن[4] و دارای خواص دارویی فراوان است. از خواص آن میتوان به اثرات آنتیسپتیک[5]، اثر کاهندگی کلسترول خون، خلط آور و ضد تهوع بودن و تسکین اسپاسم[6] اشاره کرد. اما باور عمومی بر این است که این گیاه در درمان اعتیاد نیز استفاده میشود. میزان اسانس در این گیاه 5-2 درصد است (غیبی، 1385و امیدبیگی، 1386و حجازیان، 1386و نظریان قهفرخی و همکاران، 1387و کافی و همکاران، 1381و زرین زاده، 1386 و فنایی، 1385). با توجه به مشکل بودن جوانه زنی، خروج گیاهچه و حساس بودن گیاهچهها به سله بستن خاک، تیمار بذور گیاه زنیان با امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بهجوانهزنی بهتر بذور و استقرار گیاهچه کمک میکند و همچنین عملکرد کمی و کیفی گیاهان (در این گیاه خاص، افزایش میزان و کیفیت اسانس) افزایش، و در نهایت مصرف آب و نهادههای شیمیایی کاهش مییابد. اسیتکن و همکاران (2004)، تاثیر میدان مغناطیسی را بر عملکرد و تجمع عناصر در گیاه توتفرنگی مورد بررسی قرار دادند. شدت میدانهای مغناطیسی 096/0، 192/0 و 384/0 تسلا (تسلا[7] واحد سنجش میدان مغناطیسی، هر 10000 گوس[8] برابر یک تسلا) بود. میدان مغناطیسی با سیمهایی در ارتفاع 30 سانتیمتری گیاهان ایجاد شد. در تیمار 096/0 تسلا، تعداد میوهها و وزن آنها و عملکرد در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت (عملکرد میوه در شاهد5/208 گرم و در تیمار میدان مغناطیسی 1/246 گرم). عملکرد با افزایش شدت میدان از 096/0 به 384/0 تسلا کاهش یافت. تعداد میوه در تیمار 096/0 تسلا، 6/27 بود که نسبت به 9/25 در تیمار شاهد افزایش نشان داد. وزن میوهها در هر 3 تیمار میدان مغناطیسی افزایش یافته بود. غلظت یونهایی مثل K , N , ZN ,Mn, Fe , mg , Ca در برگها افزایش و مقدار S و P کاهش یافته بود (اسیتکن و همکاران، 2004). در پژوهشی تاثیر میدان مغناطیسی بر رشد، نمو و عملکرد گیاه زراعی گلرنگ در مقایسه با سایر تیمارها بررسی شد. بذور گلرنگ در این آزمایش در میدان مغناطیسی با قدرت 72 میلی تسلا به مدت ده دقیقه، پرایمینگ با آب به مدت 72 ساعت و تیمار با جیبرلیک اسید با غلظت 50 پی پی ام به مدت 8 ساعت قرار گرفتند. نتایج آزمایش برتری عملکرد در تیمارهای میدان مغناطیسی و جیبرلیک اسید را نشان داد. عملکرد در تیمار میدان مغناطیسی 4 برابر تیمار شاهد بود. به عبارت دیگر این نتیجه در سطح 01/0 کاملا معنی دار بود. این افزایش عملکرد ناشی از افزایش تعداد طبق و دانه در طبق بود. درصد روغن و چربی در تیمارها تفاوت معنیداری داشت و گیاهان تیمار شده با میدان مغناطیسی درصد روغن بیشتری داشتند. کمترین میزان روغن مربوط به گیاهان شاهد بود و این در حالی بود که میزان پروتئین در دو تیمار دیگر تفاوت چندانی نداشت. تعداد دانه در هر طبق در تیمار میدان مغناطیسی 79/1 برابر تیمار شاهد بود که این مقدار بیشتر از تاثیر سایر تیمارها بود، همچنین درصد آسیمیلاسیون مواد در تیمار میدان مغناطیسی افزایش یافته بود. وزن هزار دانه نیز در این تیمار افزایش معنیداری داشت و این در حالی بود که در دو تیمار دیگر تفاوت معنیداری نشان ندادند. در مجموع نتایج این پژوهش تایید میکرد که میتوان از تیمار میدان مغناطیسی به عنوان یک تیمار پیش کشت برای گیاه گلرنگ استفاده کرد (فاکنابی و همکاران، 2009). شبرنگی و همکاران (2009)، در بررسیهای خود تاثیر میدان مغناطیسی بر رشد و سیستم آنتیاکسیدانی گیاه عدس (Lens culinarisl.) را که حاوی مقدار قابل توجهی Fe2+ به عنوان عنصر پارامغناطیسی بود، مطالعه کردند. بذور عدس با میدان مغناطیسی به شدتهای 06/0 تا 36/0 تسلا و در زمانهای مختلف 5، 10 و 20 دقیقه تیمار شدند. تغییرات اسکروباتپراکسیداز[9] و سوپراکسیددیسموتاز[10])آنزیمهایی که در شرایط تنش ترشح میشوند)، در گیاهچههای 15 روزه توسط اسپکتروفتومتر[11] اندازهگیری شد. بیشترین میزان رشد ریشه در گیاهچههای 3 روزه مربوط به گیاهچههایی بود که بذور آنها تحت شرایط مغناطیسی 3/0 تسلا و به مدت 20 دقیقه تیمار شده بودند. بیشترین میزان رشد ساقه هم در تیمار 24/0 تسلا به مدت 20 دقیقه مشاهده شد. نتایج تایید میکرد که در گیاهچههای 15 روزه بیشترین میزان رشد و بیوماس در تیمار میدان مغناطیسی 18/0 تسلا دیده شد. تحت تاثیر میدان مغناطیسی ریشه رشد بیشتری نسبت به ساقه نشان داد. اندازه برگها و ضخامت ساقه نیز افزایش یافت همچنین این گیاهچهها به تنش خشکی مقاومت بیشتری داشتند. بررسی آنزیمها نشان میداد که فعالیت اسکروباتپراکسیداز در ریشه و ساقه با افزایش قدرت میزان مغناطیسی افزایش یافته بود. میزان سوپراکسیددیسموتاز نیز در ریشهها افزایش یافته بود. این پژوهشگران نتیجه گرفتند که تیمار گیاهان با میدان مغناطیسی، گیاهان را در برابر فاکتورهای مضر محیطی مقاومتر میکند. به طور کلی رشد گیاهچههای تیمار شده با میدان مغناطیسی در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت. البته تیمار میدان مغناطیسی باید در مدت زمان مناسبی اعمال شود. در تیمار 06/0 و 36/0 تسلا به مدت 5 دقیقه، میدان مغناطیسی تاثیر منفی داشته و باعث کاهش میزان گیاهچهها شده است. دو آنزیم اسکروباتپراکسیداز و سوپراکسیددیسموتاز رادیکالهای آزاد را اشغال میکنند و دارای مکانیزم آنتیاکسیدانی هستند. در حقیقت آنزیمهای استرس، میزان استرس اکسایشی[12] را کاهش میدهند. در برخی پژوهشها اشاره شدهاست که تحتتاثیر میدان مغناطیسی هم مقدار و هم نوسانات رادیکالهای آزاد افزایش مییابد میدان مغناطیسی باعث جفت شدن رادیکالهای آزاد و افزایش رادیکالهای آزاد اکسیژن در سلولهای زنده میشود. استرس اکسیداتیو نوعی پاسخ ایمنی در برابر بروز میدان مغناطیسی و الکترومغناطیسی میباشد و به معنای افزایش میزان، غلظت و طول عمر گونه فعال اکسیژن است. گونههای فعال اکسیژن طی متابولیسم طبیعی موجودات زنده نیز تولید میشوند. استرس اکسیداتیو میتواند سبب تغییر در فعالیت آنزیمها، بیان ژن، آزاد شدن کلسیم از فضاهای سلولی تخریب غشا، کاهش رشد و در نهایت مرگ سلولی گردد (رجببیگی و همکاران، 1385).
استفاده از امواج فراصوت یکی از روشهای موجود در بررسی فرآیندهای فیزیولوژیک و مورفولوژیک جوانهزنی بذور میباشد. در مطالعهای تاثیر امواج فراصوتی بر سرعت و درصد جوانهزنی بذور فلفل دلمهای (Capsicum annuum) و تربچه (Raphanus sativus) مورد آزمایش قرار گرفت. نمونههای آماده شده در معرض امواج فراصوتی با شدت 42 کیلو هرتز در زمانهای 8،6،4،2،0 دقیقه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که درصد و سرعت جوانهزنی فلفل دلمهای در تیمار 4 دقیقه نسبت به شاهد افزایش یافته است. بهترین تیمار برای تربچه تیمار 6 دقیقه بود و تاثیر تیمار 8 دقیقه در بذور این گیاه کاهش شدید جوانهزنی را نشان داد (فاریابی و همکاران، 1387). یلداگرد و همکاران (2008)، در بررسیهای خود تاثیر تیمار امواج فراصوتی را بر جوانهزنی و همچنین فعالیت آلفا- آمیلاز[13] در بذور جو مطالعه کردند. آزمایشات با فرکانس 20 کیلو هرتز امواج فراصوتی در سه قدرت متفاوت امواج (100،60،20 درصد) و توان الکتریکی 460 وات در سه زمان 15،10،5 دقیقه صورت گرفت. به منظور بررسی تاثیر تیمارها بر فعالیت آنزیم آلفا – آمیلاز، میزان قند آزاد شده از نشاسته در اثر فعالیت آنزیم اندازهگیری شد. نتایج نشان میداد که در بذور تیمار شده فعالیت آنزیم به شدت افزایش یافته بود که این امر در نتیجه افزایش درصد جوانهزنی بود. بیشترین تاثیر معنیدار بر نتایج کلی، تحت تاثیر تیمارهای قدرت امواج و مدت زمان اعمال تیمارها بود (به ترتیب 456/48 و 273/45 درصد). همچنین تاثیر این دو تیمار بر جوانهزنی بذور مثبت بود و بنابراین فعالیت آنزیمی نیز در بالاترین مقدار تیمارها افزایش نشان میداد. فعالیت آنزیم آمیلاز با افزایش شدت امواج فراصوتی افزایش یافت. به این ترتیب در اثر تیمار با امواج فراصوتی نفوذ پذیری پوسته جو نسبت به آب افزایش مییابد که نتیجه آن افزایش حجم دانه است و آب به راحتی و در حجم بیشتری در اختیار دانه قرار میگیرد در نهایت جوانهزنی بهتر، سریعتر و بیشتر صورت میگیرد.. افزایش سیالیت دیواره سلولی در نتیجه حرکت عناصر غذایی موجود در آندوسپرم، احتمالا یکی از دلایل افزایش جوانهزنی و افزایش فعالیت آنزیم آمیلاز میباشد. یلداگرد بیان میکند که تیمار امواج فراصوتی میتواند در کشاورزی و باغبانی برای افزایش جوانهزنی، خشک کردن بذور و انبارداری برای مدت طولانی و ضدعفونی کردن مواد استفاده قرار گیرد. لازم به ذکر است که بذور تیمار شده را میتوان انبار کرد و بعد از مدت طولانی بدون کاهش قوه نامیه مورد کشت قرار داد.
مواد و روشها
پژوهش حاضر در دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین ملاثانی واقع در 35 کیلومتری شهر اهواز در سال زراعی 89-1388 در محل مزرعه آزمایشی دانشگاه صورت گرفت. آب و هوای منطقه با توجه به اقلیم نمای آمبروژه به صورت بیابانی و معتدل میباشد (جدول 3). دستگاه مولد امواج فراصوتی یا اولتراساوند که در این پژوهش مورد استفاده قرار گرفت مدل hielscher, up 200 بود که این دستگاه قادر است امواجی با فرکانس 22 کیلو هرتز تولید نماید. برای اعمال تیمارهای مربوط به میدان مغناطیسی از دو عدد آهنربای مغناطیسی قوی که قادر بودند میدانی با قدرت نهایی 5000 گوس ایجاد کند، استفاده شد. بذور قبل از تیمار به وسیله دستگاه، 48ساعت خیسانده و به مدت 2 دقیقه توسط هیپوکلریدسدیم 2 درصد ضدعفونی و سپس توسط آب مقطر شسته شدند. تیمار بذور در آزمایشگاه ابررسانایی گروه فیزیک در دانشکده علوم دانشگاه شهید چمران اهواز اعمال شد. تیمار مربوط به امواج فراصوتی با فرکانس 22 کیلوهرتز در 2 زمان 2 و 5 دقیقه (U2,U3) و تیمار مربوط به میدان مغناطیسی در 3 زمان 15،30،45 دقیقه (M2,M3,M4) در دمای 30 درجه سانتیگراد اعمال شد. آزمایش بهصورت فاکتوریل در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی و با 4 تکرار در نظر گرفته شد. تعداد کرتها در آزمایش 48 عدد و ابعاد کرتها 2×2 متر در نظر گرفته شد. کرتها به وسیله پشتههای 30 سانتیمتری و تکرارها به وسیله نهرهای 1 متری از هم جدا و ایزوله شدند. بذر زنیان از توده مبارکه با قوهنامیه 96 درصد و درجهخلوص 85 درصد تهیه شد. کشت در تاریخ 1و2 آذر ماه 1388 به صورت دستی انجام شد. بذور تیمار شده ابتدا با ماسه نرم مخلوط و سپس توسط دست بر روی نوارهایی با فاصله 35 سانتیمتر و در شیارهایی به عمق 5/0 سانتیمتر ریخته شد. در مجموع در هر کرت 5 خط کشت شد میزان مصرف بذر حدود 4-5/3 کیلو گرم در هکتار برآورد شد. در این پژوهش، از نرم افزار آماری MSTAT-C برای تجزیه واریانس استفاده شد. از آزمون Duncan برای مقایسه میانگین در سطح آماری 5 درصد استفاده گردید. از نرم افزار Excel برای رسم نمودارها استفاده شد.
نتایج
بررسی تاثیر امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر اجزای عملکرد
امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی، بر ارتفاع گیاه زنیان در سطح احتمال 1 درصد، تاثیر معنیداری گذاشتند. بیشترین میانگین ارتفاع مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (89/54 سانتیمتر) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (51/33سانتیمتر) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 30 دقیقه (72/49سانتیمتر) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (39سانتیمتر) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل این دو تیمار بر ارتفاع، در سطح احتمال 1 درصد معنیدار شد. بالاترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (06/65) و پایینترین میانگین مربوط به تیمار شاهد (96/29سانتیمتر) میباشد (شکل1).
امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی، بر تعداد برگ در هر بوته گیاه زنیان در سطح احتمال 1 درصد، تاثیر معنیداری از نظر آماری گذاشتند. بیشترین میانگین تعداد برگ مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (11برگ) و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (9برگ) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (5برگ)و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (6برگ) ارزیابی شد. همچنین اثر متقابل این دو تیمار برتعداد برگ، در سطح احتمال 1درصد معنیدار شد. بالاترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (13برگ)و پایینترین میانگین مربوط به تیمار شاهد(4برگ) میباشد (شکل2).
امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی، بر تعداد چتر در هر بوته گیاه زنیان در سطح احتمال 1 درصد، تاثیر معنیداری از نظر آماری گذاشتند. بیشترین میانگین تعداد چتر مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (10چتر) و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (10چتر) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (6چتر)و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (6چتر) ارزیابی شد. اثر متقابل این دو تیمار بر ارتفاع، در سطح احتمال 1 درصد معنیدار شد. بالاترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (12چتر) و پایینترین میانگین مربوط به تیمار شاهد (4چتر) بود. با استناد به تاثیر مثبت این دو تیمار بر جوانهزنی و رشد گیاه، و استقرار و مقاومت بهتر و بیشتر گیاهان تیمار شده در مزرعه، عملکرد و اجزای عملکرد تحت تاثیر تیمارها افزایش یافت. با افزایش بیوماس کل، تعداد چتر در هر بوته نیز افزایش یافت (شکل3).
تجزیه واریانس نشان داد که در زنیان بین تیمارها از لحاظ تعداد چترک در چتر اختلاف معنیدار وجود دارد.گیاه زنیان تحت تاثیر تیمارهای مختلف امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، تعداد چترک بیشتری داشت. بیشترین میانگین تعداد چترک مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (96چترک) و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (85چترک) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (54چترک)و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (53چترک) ارزیابی شد. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر تعداد چترک در چتر تاثیر معنیداری نشان داد. بیشترین میانگین اثزات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (116چترک) و کمترین میانگین مربوط به تیمارشاهد (40چترک) بود. این جزء از عملکرد نیز مانند سایر اجزا تحت تاثیر تیمارهای اعمال شده افزایش یافت (شکل4).
بررسیها نشان داد که در زنیان بین تیمارها از لحاظ تعداد دانه در چترک اختلاف معنیدار وجود دارد.گیاه زنیان تحت تاثیر تیمارهای مختلف امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، تعداد دانه بیشتری داشت. بیشترین میانگین تعداد دانه مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (27دانه) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (20دانه) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 15 دقیقه (25دانه) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (20دانه) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر تعداد دانه در چترک تاثیر معنیداری نشان میداد. بیشترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (30دانه) و کمترین میانگین مربوط به تیمارشاهد (16دانه) بود. این جز از عملکرد نیز مانند سایر اجزا تحت تاثیر تیمارهای اعمال شده افزایش یافت (شکل5).
امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی، بر وزن هزار دانه زنیان در سطح احتمال 1 درصد، تاثیر معنیداری از نظر آماری گذاشتند. بیشترین میانگین وزن هزار دانه مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه ( 7/2 گرم) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (0/2گرم) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 15 دقیقه (5/2گرم) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (0/2گرم) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل این دو تیمار بر وزن هزار دانه، در سطح احتمال 1 درصد معنیدار شد. بالاترین میانگین مربوط به تیمار شاهد (095/1 گرم) و پایینترین میانگین مربوط به تیمار امواج فراصوتی 2 دقیقه و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (168/0 گرم) بود (شکل6).
بررسی تاثیر امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر عملکرد
برای تعیین عملکرد بیولوژیکی ابتدا بوتههایی که عملکرد دانه آنها تعیین شده بود، توزین گردید و سپس به آزمایشگاه منتقل و در آون با حرارت 70 درجه سانتیگراد خشک گردید و بعد وزن خشک کل بوتهها بر حسب گرم در مترمربع محاسبه و از مجموع آن با عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی حاصل شد. برای تعیین عملکرد نهایی دانه در هر کرت پس از حذف اثرات حاشیه در مساحتی معادل یک متر مربع و به منظور جلوگیری از ریزش دانه، دانههای رسیده را برداشت و در پایان پس از بوجاری آنها عملکرد دانه در واحد سطح تعیین گردید (تعداد و وزن دانه). شاخص برداشت از تقسیم عملکرد دانه در واحد سطح بر ماده خشک کل در واحد سطح بدشت آمد.
تجزیه واریانس نشان داد که در زنیان بین تیمارهای مختلف، عملکردهای مختلفی دیده شد. گیاه زنیان تحت تاثیر تیمارهای مختلف امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، عملکرد اقتصادی بیشتری داشت. بیشترین میانگین عملکرد اقتصادی (عملکرد میوه) مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (12/626 کیلوگرم در هکتار) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (024/224 کیلوگرم در هکتار) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 15 دقیقه (169/605 کیلوگرم در هکتار) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (971/187 کیلوگرم در هکتار) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر عملکرد اقتصادی تاثیر معنیداری نشان داد. بیشترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (227/612 کیلوگرم در هکتار) و کمترین میانگین مربوط به تیمار امواج فراصوتی 2 دقیقه و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (048/157 کیلوگرم در هکتار) بود (شکل 7).
تجزیه واریانس نشان داد که در زنیان بین تیمارهای مختلف، عملکردهای مختلفی دیده شد. گیاه زنیان تحت تاثیر تیمارهای مختلف امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، عملکرد بیولوژیکی بیشتری داشت. بیشترین میانگین عملکرد بیولوژیکی مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 دقیقه (498/1365کیلوگرم در هکتار) و کمترین مربوط به تیمار امواج فراصوتی صفر دقیقه (822/466کیلوگرم در هکتار) ارزیابی شد. میدان مغناطیسی 30 دقیقه (082/1173کیلوگرم در هکتار) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (406/541کیلوگرم در هکتار) کمترین میانگین را داشتند. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر عملکرد بیولوژیکی تاثیر معنیداری نشان داد. بیشترین میانگین اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (178/1554 کیلوگرم در هکتار) و کمترین میانگین مربوط به تیمار امواج فراصوتی 2 دقیقه و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (473/542 کیلوگرم در هکتار) بود (شکل8).
با توجه به متفاوت بودن عملکردها در تیمارهای مختلف، تجزیه واریانس نشان داد که در زنیان، شاخص برداشتهای مختلفی دیده شد. بین شاخص برداشت در گیاه زنیان تحت تاثیر تیمارهای مختلف میدان مغناطیسی در سطح احتمال 1 درصد، اختلاف آماری معنیداری وجود داشت. میدان مغناطیسی 15 دقیقه (93/52%) بیشترین و میدان مغناطیسی صفر دقیقه (71/29%) کمترین میانگین را دارا بودند. همچنین اثر متقابل امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی در سطح 1 درصد نیز بر شاخص برداشت تاثیر معنیداری نشان میداد. بیشترین میانگین در اثرات متقابل مربوط به تیمار امواج فراصوتی 5 و میدان مغناطیسی 15دقیقه (68/43%) و کمترین میانگین مربوط به تیمار امواج فراصوتی 2 دقیقه و میدان مغناطیسی 30 دقیقه (28/24%) بود (شکل 9).
بحث
گیاهان دارای سلولهای حاوی عنصر آهن هستند که مشخصا در رشد گیاه تاثیر فراوانی دارند. آخرین مدار مغناطیسی اتم آهن که با میدان مغناطیسی اعمال شده از خارج از سیستم درگیر میشود، یک نوسان در سیستم ایجاد میکند. در نتیجه در سلولهای حاوی عنصر آهن نیرویی ایجاد میشود. این نوسان ایجاد شده انرژی خود را به کار گرفته و سپس بعد از مدتی در مسیر میدان مغناطیسی قرار میگیرد. علت تفاوت در عکسالعمل به میدان مغناطیسی در گیاهان نه تنها به دلیل تفاوت در شدت میدان مغناطیسی میباشد بلکه به مرحله فیزیولوژیکی رشد که گیاه مورد آزمایش در آن قرار دارد نیز بستگی دارد. نتیجه گرفته میشود که میدان مغناطیسی میتواند از طریق افزایش عناصری مثل mg , ca باعث افزایش رشد شود. افزایش میزان یونها میتواند باعث افزایش ارزش غذایی گیاهان شود. میدان مغناطیسی بر انتشار ذرات بیولوژیکی در حلال از طریق نیروی لورنتس و ماکسول تاثیر میگذارد. نیروی لورنتس بر انتشار و باردار شدن ذراتی مثل پروتئینهای پلاسما تاثیر میگذارد. جهتگیری ذرات فرو مغناطیسی و نوسانات رادیکالهای جفت شده، به عنوان مکانیسم تاثیرگذاری میدان مغناطیسی در نظر گرفته میشوند. تحت تاثیر امواج فراصوتی به دلیل تولید حرارت تغییرات بیوشیمیایی زیادی در بافتها ایجاد میشود از جمله بالا رفتن سرعت واکنشهای شیمیایی، افزایش سرعت انتشار مواد، شکسته شدن مواد مثل آنزیمها و از بین رفتن میکروارگانیسمها. نتیجه این امر افزایش ارتفاع گیاهان میباشد. یافتههای این پژوهش با یافتههای لی و همکاران (2005)، مجد و همکاران (2009)، کانتور و همکاران (2002)، جیاوالی (2008) مطابقت و با نتایج کورداس و همکاران (2002) مغایرت دارد. تیمار با میدان مغناطیسی رشد و نمو گیاه را از طریق رادیکالهای آزاد دخیل در واکنشهای شیمیایی و افزایش فعالیت پروتئینها و آنزیمها، افزایش میدهد. افزایش تعداد برگ در هر بوته، با افزایش رشد و نمو سریع سلولها توجیه میشود. پژوهشها نشان داده است که میدان مغناطیسی باعث افزایش یونها میشود که در نتیجه ارزش تغذیهای و رشد گیاه افزوده میشود و از این پدیده میتوان به عنوان جایگزینی برای تیمارهای شیمیایی استفاده کرد. بدلیل تاثیر مثبت امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر سایر اجزای عملکرد ( تعداد چتر در بوته، تعداد چترک در چتر و تعداد دانه در چترک ) و با توجه به رابطه عکس سایر اجزای عملکرد با وزن هزار دانه، تاثیر این دو تیمار بر وزن هزار دانه کاهشی بوده است. این نتایج با یافتههای جیاوالی (2008)، فاکنابی و همکاران (2009)، ریبینسکی و همکاران (2003)، پودلسنی (2004) مطابقت دارد.
به طور کلی نتایج این پژوهش حاکی از این است که این دو تیمار اعمال شده باعث افزایش عملکرد گیاه شدند. افزایش عملکرد ناشی از افزایش تعداد چتر در بوته، چترک و دانه ارزیابی شد. همچنین افزایش عملکرد احتمالا بدلیل کاهش مرگ گیاهچهها و استقرار بهتر آنها در مزرعه میباشد زیرا یکی از اثرات مفید استفاده از این دو تیمار، افزایش مقاومت گیاهان به بیماریها و آفات و ویگور بهتر است. اقزایش عملکرد بیولوژیکی با توجه به افزایش رشد رویشی گیاه (افزایش ارتفاع و تعداد برگ) و اجزای عملکرد اقتصادی قابل توجیه میباشد. با افزایش فالیت آنزیمها و افزایش سنتز پروتیین در سلولهای گیاهی بیوماس کل در گیاه به سرعت و به شدت افزایش مییابد که نتیجه آن افزایش عملکرد بیولوژیکی میباشد. شاخص برداشت از تقسیم عملکرد اقتصادی بر عملکرد بیولوژیکی بدست میآید، بنابراین با افزایش عملکرد اقتصادی، شاخص برداشت نیز افزایش مییابد. این نتایج با نتایج فاکنابی (2009)، ریبینسکی و همکاران (2003)، پودلسنی (2004) مطابقت دارد.
تشکر و قدردانی
از کلیه اعضای گروه زراعت دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین و گروه فیزیک دانشکده علوم که در انجام این پژوهش نهایت همکاری را داشتند و همچنین از اساتید عزیزم آقایان دکتر اسفندیار فاتح و دکتر موسوی، کمال سپاس را دارم.
-جدول 1- میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه در گیاه زنیان
(gr)وزن هزاردانه
|
تعداد دانه در چترک
|
تعداد چترک
|
تعداد چتر
|
تعداد برگ
|
)cm)ارتفاع
|
درجه آزادی
|
منابع تغییر
|
007/0ns
|
**306/36
|
**688/136
|
**278/4
|
**576/4
|
870/78**
|
3
|
بلوک
|
0/421**
|
**813/186
|
**583/7016
|
**000/73
|
**938/111
|
352/1996**
|
2
|
Aفاکتور
|
0/363**
|
**417/67
|
**410/2740
|
**833/37
|
**076/22
|
164/277**
|
3
|
Bفاکتور
|
0/432**
|
**813/22
|
**972/413
|
**000/4
|
**493/10
|
833/129**
|
6
|
اثر متقابل A×B
|
0/009
|
806/1
|
369/24
|
566/0
|
546/0
|
552/1
|
33
|
خطا
|
14/25
|
75/5
|
60/6
|
12/9
|
17/9
|
70/2
|
|
(%)cv
|
**= معنیدار در سطح احتمال 1%، *= معنیدار در سطح احتمال 5% و ns عدم اختلاف معنیدار
-جدول 2- میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس صفات مورد مطالعه در گیاه زنیان
شاخص برداشت
|
(kg/hec)عملکرد بیولوژیکی
|
(kg/hec) عملکرد اقتصادی
|
درجه آزادی
|
منابع تغییر
|
302/446**
|
128961/288*
|
99511/252**
|
3
|
بلوک
|
16/872ns
|
3315606/689**
|
652307/386**
|
2
|
Aفاکتور
|
1195/495**
|
1140016/384**
|
474440/302**
|
3
|
Bفاکتور
|
630/432**
|
518830/384**
|
218667/422**
|
6
|
اثر متقابل A×B
|
49/285
|
33198/611
|
17616/360
|
33
|
خطا
|
15/95
|
20/85
|
32/04
|
|
(%)cv
|
**= معنیدار در سطح احتمال 1%، *= معنیدار در سطح احتمال 5% و ns عدم اختلاف معنیدار
-جدول 3خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک محل آزمایش
عمق نمونهبرداری
(سانتیمتر)
|
هدایت الکتریکی بر حسب میلی موس بر سانتیمتر
|
اسیدیته کل اشباعe Ph
|
عناصر قابل جذب
|
بافت خاک
|
کربن آلی
(درصد)
|
ازت کل
(%)
|
فسفر
p.p.m
|
|
|
30-0
|
64/2
|
50/7
|
07/0
|
3/4
|
لوم رسی
|
59/0
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-شکل 1 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برارتفاع گیاه
-شکل2 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برتعداد برگ گیاه
-شکل 3 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برتعداد چتر در بوته
-شکل 4 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برتعداد چترک در هر چتر
-شکل 5 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی برتعداد دانه در چترک
-شکل 6 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر وزن هزار دانه
-شکل 7 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر عملکرد اقتصادی
-شکل 8 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر عملکرد بیولوژیکی
-شکل 9 اثر متقابل تیمار امواج فراصوتی و میدان مغناطیسی بر شاخص برداشت
[10] Superoxide dismutase