اثر رقابت درون و برون گونه اي بر برخي صفات مرفولوژيكي و رشدي گندم (Triticum aestivum L.) و چاودار (Secale cereale L.) تحت شرايط تنش خشكي

Effect of inter and intraspecific competition on morphological and growth characteristics of wheat (Triticum aestivum L.) and rye (Secale cereale L.) under drought stress conditions

مقدمه گندم ازنظر توليد و سطح زير كشت مهم‌ترين محصول كشاورزي ايران است و مشكل علف هرز در آن شايد يكي از مهم‌ترين مسائل زراعي در نقاط گندم خيز جهان باشد (Kafi et al., 2005). چاودار گياهي يك‌ساله با ساقه هاي بلند است كه در كشور به‌صورت گياه هرز در مزارع گندم ديده مي شود (Krimi, 2004). توقعات كم اين گياه همراه با توانايي دگر آسيبي و مورفولوژي و چرخه زندگي مشابه گندم، باعث پايداري و افزايش سطح آن در مزارع گندم پاييزه شده است (Pester et al., 2000). رقابت از موضوعات كليدي در مباحث اكوفيزيولوژيك جوامع گياهي است؛ در اين نوع تداخل علف‌هاي هرز از طريق هم‌جواري با گياه زراعي، براي جذب منابع نور، آب و مواد غذايي به رقابت پرداخته و رشد و نمو و عملكرد گياهان زراعي را تحت تأثير قرار مي دهند (Evans et al., 2003). با توجه به محدوديت هاي شديد منابع آبي در اكثر مناطق كشور، تنش خشكي به‌عنوان مهم‌ترين تنش تأثيرگذار بر گياهان زراعي معرفي شده است (Kafi et al., 2009). نتيجه رقابت هم با منابع و هم با شرايط محيطي تحت تأثير قرار مي گيرد، رقابت بين علف‌هاي هرز و گياهان زراعي بر سر آب سبب كاهش رطوبت موجود در خاك شده كه مي تواند باعث تنش آب و درنهايت كاهش رشد علف‌هاي هرز و عملكرد گياهان زراعي شود. مطالعاتي كه مكانيسم‌هاي ممكن رقابت براي آب را مورد آزمايش قرار دهد، زياد نيستند. اغلب اين مطالعات در شرايط كنترل‌شده محيطي انجام‌گرفته است. بااين‌وجود، اين مطالعات بينشي را در مورد مكانيسم‌هاي ممكن رقابت براي آب، به وجود آورده اند (Zand et al., 2004). مواد و روش ها به‌منظور بررسي تأثير رقابت درون و برون گونه اي بر برخي صفات مرفولوژيكي و رشدي گندم و چاودار تحت شرايط تنش خشكي، مطالعه اي در سال 1391 در گلخانه تحقيقاتي دانشكده كشاورزي دانشگاه بيرجند به‌صورت فاكتوريل سه عاملي در قالب طرح كاملاً تصادفي با 3 تكرار اجرا شد. فاكتور هاي آزمايش شامل چهار تراكم گندم رقم روشن (0، 8، 16 و 24 بوته در گلدان)، چهار تراكم چاودار (0، 2، 4 و 6 بوته در گلدان) و دو سطح تنش خشكي شامل آبياري در 20 و 60% تخليه رطوبت ظرفيت زراعي خاك بود. صفات تعداد برگ و كلروفيل برگ گندم و چاودار در زمان ظهور سنبله‌هاي گندم، ارتفاع آن‌ها، طول پدانكل (دمگل)، طول سنبله و قطر ساقه گندم در 95 روز بعد از كاشت (انتهاي دوره رشد) اندازه‌گيري شد. نتايج و بحث نتايج نشان داد كه افزايش تراكم گندم و چاودار موجب كاهش معني‌دار ارتفاع گياه (به ترتيب حداكثر 51.23 و 39.13 درصد در گندم و 45.24 و 56.6 درصد در چاودار)، تعداد برگ (حداكثر80.35 و 73.30 درصد در گندم و 37.71 و 71.31 درصد در چاودار) و شاخص كلروفيل برگ (حداكثر 12 و 38.11 درصد در گندم و 75.13 و 38.0 درصد در چاودار) شد. تنش خشكي نيز باعث كاهش معني دار ارتفاع (58.17 درصد در گندم و 64.7 درصد در چاودار) و تعداد برگ (48.8 درصد در گندم و 75.26 درصد در چاودار) و افزايش معني‌دار شاخص كلروفيل برگ (20 درصد در گندم و 78.7 درصد در چاودار) شد. افزايش تنش خشكي طول سنبله گندم را تحت تأثير معني دار قرار نداد، اما طول پدانكل (دمگل) و قطر ساقه گندم را به ترتيب 03.26 و 49.3 درصد كاهش داد. با افزايش تراكم چاودار و گندم طول سنبله گندم (به ترتيب حداكثر 70.13 و 21.24 درصد)، طول پدانكل گندم (39.17 و 72.22 درصد) و قطر ساقه گندم (11.11 و 18 درصد) به‌طور معني داري كاهش يافت. نتيجه گيري نتايج به‌طوركلي نشان داد در شرايط تنش خشكي، رقابت درون گونه اي فقط بر ارتفاع گندم اثر معني دار داشت، ولي اثر رقابت برون گونه اي بر شاخص كلروفيل و تعداد برگ گندم و ارتفاع و تعداد برگ چاودار معني دار بود. در نتيجه حضور توأم تنش خشكي و رقابت هاي گياهي باعث كاهش هر چه بيشتر اين صفات گرديد همچنين درصد كاهش آن‌ها در گندم بيشتر از چاودار بود. درنتيجه در مناطقي كه علف هرز چاودار به‌عنوان علف هرز مهم مزارع گندم باشد، در هنگام بروز تنش خشكي، خسارت چاودار بيشتر خواهد شد لذا كنترل آن در شرايط محدوديت رطوبتي از اهميت خاصي برخوردار است.

Introduction In terms of production and area under cultivation, wheat is the most important crop in Iran. Weeds problem is possibly the mostserious agricultural problems in the wheat growing regions of the world (Kafi et al., 2005). Rye as an annual plant with long stems is frequently seen as weed in wheat fields around our country (Krimi, 2004). Low environmental demands and allelopathic ability of rye accompanied with similar morphology and life cycle to wheat has increased its stability and occupied area in winter wheat fields (Pester et al., 2000). Competition is one of key issues in ecophysiological debates of plant communities. In competition as a type of Interference, weeds compete for light, water and nutrient resources with neighbor crops and thereby affect growth, development and yield of them (Evans et al., 2003). Considering the severe restriction of water resources in most regions of our country, drought stress is the most important stress, affecting crops (Kafi et al., 2009). Both resource availability and environmental conditions affect the result of a competition. Weed competition for water decreases soil water content which could finally causes water stress and reduces weed growth and crop yield. There are few studies about mechanisms of competition for water. Most of these studies have been implemented under controlled conditions. Nevertheless, these studies have led to an insight intothese possible mechanisms of competition for water (Zand et al., 2004). Materials and methods In order to study the effect of inter and intraspecies competition on morphological and growth characteristics of wheat (Triticum aesativum L.)and rye (Secale cereale L.)under drought stress conditions, a pot experiment was conducted in the greenhouse of college of Agriculture at University of Birjand in 2012. The experiment had factorial arrangement based on completely randomized design with three replications. The factors were wheat density (0, 8, 16, 24 plants/pot), rye density (0, 2, 4, 6 plants/pot) and drought stress (irrigation at 20 and 60% moisture depletion of field capacity). Number of leaves and their SPAD index in wheat and rye were measured at the time of spikes emergence of wheat, while plant height, peduncle and cluster length and stem diameter of wheat were measured at 95 days after planting (the end of the growing period). Results and Discussion Results showed when density of wheat and rye increased, height (maximum of 23.51% and 13.39% in wheat and 24.45% and 6.56% in rye respectively), leaf numbers (35.80% and 30.73% in wheat and 71.37% and 31.71% in rye respectively) and SPAD (12% and 11.38% in wheat and 13.75% and 0.38% in rye respectively) were significantly decreased. Drought stress also significantly decreased the height and leaf number of wheat (17.58% and 8.48% respectively) and rye (7.64% and 26.75% respectively) and significantly increased the SPAD index of wheat and rye (20% and 7.78%, respectively). Increasing of drought stress however had not effect on cluster length, significantly decreased the peduncle length (26.03%) and stem diameter (3.49%). When the rye and wheat density increased, length of wheat cluster (maximum of 13.70% and 24.21% respectively), length of wheat peduncle (maximum of 17.39% and 22.72% respectively) and wheat stem diameter (maximum of 11.11% and 18% respectively). Conclusions Result totally showed that in drought stress conditions, intra specific competition had just significantly affected on SPAD index, but inter specific completion had significantly affected on both SPAD index and leaf number of wheat and height and leaf number of rye. Simultaneous presence of drought stress and plant competition resulted in severe reduction of these traits with a further reduction in wheat compared to rye. Accordingly, in the wheat fields where rye is considered as an important weed, the damage of this weed is even higher when drought stress occurs and therefore, controlling this weed in water limited conditions is of major importance.