نیشکر یکی از گیاهان قندی مهم است که بخش اصلی شکر مصرفی مردم جهان را تامین می کند. کشت این گیاه بدلیل افزایش تقاضا برای شکر و فراورده های جانبی آن در مناطق نیمه گرمسیری خشک و نیمه خشک از جمله جنوب غربی ایران رو به گسترش بوده است. هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر قارچ میکوریزا آربسکولار تحت تنش شوری برروی بعضی از خصوصیات رشدی، بیولوژیکی و تغذیه ای گیاه نیشکر بود. بدین منظور در قالب یک آزمایش فاکتوریل و طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار، تاثیر چهار سطح تلقیح قارچ میکوریزا آربسکولار گونه گلوموس موسه همراه با کود سوپر فسفات تریپل و چهار سطح شوری (3، 6، 9 و 12 دسی زیمنس بر متر) برروی واریته CP 57گیاه نیشکر بررسی شد. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که شاخص های رشدی، بیولوژیکی و تغذیه ای بطور معنی داری در سطح 5 درصد و 1 درصد متفاوت بود. نتایج نشان داد که مایه تلقیح میکوریزایی و فسفره باعث افزایش وزن خشک اندام هوایی، وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، و همچنین باعث افزایش ارتفاع گیاه نیز شده است. در وزن خشک ریشه مشاهده شد افزایش وزن بیشتر تحت تاثیر کود فسفره است. در عناصر نیتروژن و فسفر، تحت تاثیر کود میکوریزا افزایش جذب بیشتری مشاهده شد. در میزان جذب پتاسیم کود میکوریزا آربسکولار و سطوح فسفر تاثیر گذار نبودند. در میزان کلونیزاسیون ریشه نیز میکوریزا و فسفر بالای 50% باعث افزایش میزان کلنی شدن ریشه گیاه شد. شوری همچنین در سطوح بالای 3 دسی زیمنس بر متر اثرات منفی بر تمام فاکتور ها داشت.
کلمات کلیدی: نیشکر، قارچ میکوریزا، فسفر، تنش شوری
1-1- مقدمه
با توجه به رشد روزافزون جمعیت جهان، تامین غذای این جمعیت نیازمند افزایش تولید محصولات کشاورزی و بالا بردن عملکرد درواحد سطح می باشد. با توجه به این که مساحت زمین های بدون محدودیت کاهش یافته است، برای افزایش سطح زیر کشت ناچار به استفاده از اراضی دارای درجات مختلف محدودیت است. در بسیاری از مناطق دنیا به ویژه مناطق خشک و نیمه خشک، شوری خاک و آب یکی از موانع اصلی تولید محصولات زراعی و باغی است بنابراین افزایش سطح زیر کشت به راحتی امکان پذیر نمی باشد (شیرمردی،1387). شوری خاک، رشد گیاه و تولید ماده خشک گیاه را محدود می کند که این مشکل در مناطق گرمسیری و خشک نیمه خشک تشدید می شود. مدیریت آبیاری نامناسب منجر به تجمع نمک در خاک هایی که زهکشی ضعیف دارند شده است (Edith et al, 2011).
تاثیرات تنش شوری بر گیاهان می توان به صورت زیر خلاصه نمود:
- ایجاد تنش اسمزی و کاهش آب قابل استفاده گیاه
- سمیت ویژه یون هایی چون سدیم و کلر
- عدم تعادل تغذیه ای در گیاه (Sairam and Tyagi, 2004)
نیشكر یكی از گیاهان مهم قندی كه حساسیت بالایی به شوری در مراحل مختلف رشدی از خود نشان می دهد. شوری تنش غیر زیستی مهمی است که کشت نیشکر را در بخش های وسیعی از جهان محدود نموده است al.,1997) .(Tiwari etحدود یک میلیون هکتار از اراضی تحت کشت نیشکر با مشکل شوری یا سدیمی بودن مواجه اند Fauconnier, 1994)). در ایران نیشکر تنها در خوزستان که زمین های آن دارای مشکل شوری خاک می باشند به صورت انبوه کشت میشود Levitt, 1968) ؛Mehrad, 1980).
عملکرد این گیاه به دلایلی که اثرات تنش شوری بر گیاه می گذارد به شدت کاهش می یابد
) 2000،. (Nelson and ham برای کاهش و یا تعدیل اثرات تنش شوری بر نیشکر از قارچ میکوریزا آربسکولار به صورت رابطه همزیستی استفاده میشود. قارچ میکورزا با بیش از 80 درصد گونه های گیاهی رابطه همزیستی دارد (Ambrosano et al, 2010). همزیستی میکوریزایی از مهمترین روابط پر سود دو جانبه موجود بین گیاهان و میکروارگانیزم های خاک می باشد. در این همزیستی قارچ میکوریزا نه تنها به رشد و نمو گیاهان کمک می کند بلکه مقاومت گیاهان زراعی را به تنش های محیطی از قبیل شوری بالا می برد .( Cantrel and Linderman, 2001 ; Asghari, 2008)
اثرات مفید قارچ میکوریزا به گیاه: کمک به گیاهان تحت تنش، افزایش مقاومت در برابرآفات، بهبود ساختار خاک از طریق تجمع در خاک و افزایش جذب فسفر. فسفر ریز مغذی ضروری تمام ارگانیزم های زنده است و یکی از غیر قابل دسترس ترین مواد مغذی موجود در خاک است. بنابراین نیاز گیاه برای فسفر و توانایی خاک برای تامین این عنصر در سیستم های کشت بسیار مهم است. پس از عناصر غذایی پتاسیم و نیتروژن بیشترین نیاز گیاه نیشکر به عنصر فسفر می باشد. همزیستی میکوریزا می تواند باعث افزایش جذب فسفر توسط ریشه های گیاه شود. در این تحقیق با ایجاد یک رابطه همزیستی بین گیاه و قارچ میکوریزا اثر قارچ میکوریزا بر خصوصیات رشدی، بیولوژیکی و تغذیه ای نیشکر تحت تنش شوری بررسی خواهد شد.
1-2- اهداف تحقیق
1.افزایش رشد و تغذیه نیشکر در اثر استفاده از قارچ میکوریزا آربسکولار
- گام برداشتن در راستای كشاورزی پایدار و جایگزینی کودهای زیستی به جای نهاده های شیمیایی پرمصرف
- تامین فسفر مورد نیاز و ضروری برای نیشکر با بهره گرفتن از قارچ میکوریزا آربسکولار
2-1- نیشکر
شكر یكی از مهمترین موادغذایی مورد نیازانسان است كه دربدن ایجادحرارت وانرژی میكند . قیمت بسیارارزان شكر،درمقایسه بامقداركالری كه ایجاد میكند،این محصول رابه صورت منبعی اساسی درتأمین انرژی مبدل كرده است . به عقیده بسیاری از محققان درآستانه قرن بیست ویكم، بزرگترین واساسی ترین مشكل وبحرانی كه بشریت باآن روبرواست، بحران غذا ومشكل گرسنگی است.
صنعت قند سازی وتولید شكراز نیشكر دارای این امتیاز اساسی است كه هم محصول شكر و ملاس باقیمانده ازاستحصال آن وهم تفاله نیشكر قابل تبدیل به انرژی ومحصولات باارزش است وبه این دلیل كارشناسان اعتقاد دارند كه بشردرآینده باید كشت محصولاتی را بیشتر مورد توجه قراردهد كه حاصل بیشتردر واحد سطح داشته باشد.
2-1-1- مبدأ و سازگاری
حدود 8000 سال قبل از میلاد نیشکر به نام علمی ساکاروم[1] به عنوان یک گیاه بومی به وسیله کشاورزان عصر نوسنگی در جایی که اکنون گینه نامیده میشود کشت می گردیده و از آنجا،به غرب یعنی چین، هندو شرق جزایر اقیانوس آرام برده شده است.ایرانیان هیبریدS.barberi را حدود 500 سال قبل از میلاد به سواحل مدیترانه بردند و اعراب این گیاه را در قرن هشتم پس از میلاد به مراکش برده و با توسعه ی کشت آن و تولید نیشکر به اعتبار آن افزودند. در قرن هفدهم مرکز اصلی تولید نیشکر به جزایر نیشکر واقع در کارائیب و شمال شرقی برزیل تغییر مکان داد. تولید مدرن نیشکر از زمانی شروع شد که (( نیشکر زراعی[2] )) که منشا آن گینه بود در سال 1768به منطقه تاهیتی رسید و جایگزین S.barberi شد. نیشکر گیاه قوی بوده و با اغلب شرایط محیطی سازگاری دارد. نیاز های اصلی آن شامل آب و گرماست. این گیاه به نور کافی نیز نیاز دارد.
نیشکر گیاه زراعی مختص مناطق گرمسیری مرطوب می باشد. اما به دلیل تقاضای روز افزون برای شکر، کشت و کار آن به سرعت به مناطق نیمه
گرمسیری خشک و نیمه خشک گسترش یافته است
(et all., 1963 Bernstein ؛ Raman et all., 1996).
نیشکر محصول مناطق حاره و نیمه حاره ای می باشد. تولید نیشکر در آن نواحی که میانگین حرارت ماهیانه طی حداقل 8 ماه از سال حدود 20 درجه سانتیگراد یا بیشتر باشد امکان پذیر است، مشروط بر آنکه در هیچ ماهی از سال یخبندان وجود نداشته باشد. حرارت های حدود 20 درجة سانتیگراد درخاک برای رشد ریشه ها مناسب است و حرارت های کمتر از این مقدار موجب محدودیت رشد ریشه می گردد. حرارت های کمتر از 5 درجه سانتیگراد نیز ممکن است به برگها آسیب رساند .حساسیت نیشکر به کمبود نور شدید است و پنجه زدن آن به مقدار زیادی نور نیاز دارد.
مشخصات گیاه شناسی
نیشکر از خانواده گرامینه[1] و از جنس Saccharum است، که داراى چهار قسمت اصلى ریشه، ساقه، برگ و گل و یا خوشه مى‌باشد.
- ریشه نیشکر، استوانه‌اى است که هر چه به‌طرف نقطه رویش نزدیکتر شود، باریکتر مى‌شود. ریشه توسط قلمه ساقه تکثیر می گردد که در حقیقت این قلمه بذرآن می باشد بطور کلی دو نوع ریشه در نیشکر ظاهر میگردد.
1- ریشه هایی که پس از کاشت قلمه تشکیل می گردند که نازک، سطحی، منشعب و سفید رنگ می باشند. این ریشه ها موقتی بوده و پس از تشکیل ساقه ونیز ریشه های ساقه از بین می روند.
- ریشه هایی که بعد از پیدایش ساقهاز محل گره ظاهر می گردند. این ریشه ها دائمی و قوی می باشند.
2- ساقه: مهمترین قسمت نیشکر ساقه است که به دلیل ذخیره شیره در آن برای تهیه قند مورد استفاده قرار می گیرد. ساقه معمولآ بلند و ارتفاع آن به 3 تا 4 متر و بیشتر می رسد و ضخامت آن بسته به انواع بین2 تا 6 سانتی متر می باشد. ساقه معمولآ خشن، خشک و بند بند می باشد. رنگ ساقه از سبز مایل به زرد تا بنفش مایل به قرمز متغیر است. تعداد میان گره 10 و فاصله آنها بین 10 تا 25 سانتی متر می باشد. درون ساقه ها توخالی نبوده و در بافت سلولزی موجود در آنها شیره قندی جمع می گردد که این قند ممکن است حدود 14 تا 18 درصد وزن ساقه را تشکیل دهد. هر ساقه پس از رشد کامل حدود 5 کیلو گرم وزن دارد. بیشترین میزان قند در قسمت پایین ساقه نزدیک سطح زمین می باشد ودر بالا کمتر است.
3– برگ: از محل گره های ساقه برگ ها خارج می گردند که از دو قسمت پهنک و دمبرگ تشکیل شده اند که عرض پهنک کم و حدود 3 تا 4 سا نتی متر بوده ولی طول آن زیاد است وگاهی به بیش از 1 متر می رسد. تعداد برگها به تعداد گره ها وحدود 10 برگ می باشد که رنگ آنها سبز و گاهی مایل به بنفش است پهنک نیز کرکداراست و ساقه را می پوشاند.گیاه تکامل یافته همیشه بین 5 تا 10 برگ دارد.
گل‌آذین این گیاه خوشه‌‌‌اى است که تحت شرایط آب و هوائى خاصى تولید مى‌شود یعنى ترکیب ژنی، طول دوره نوری، درجه حرارت محیط، تغذیه و کم آبى همگى روى گل‌دهى و رشد خوشه‌هاى گلزا تأثیر گذار هستند.
بخش عمده مواد قندى موجود در نیشکر ازساکارز یا قند ۱۲ کربنه (C12H22O11) مى‌باشد که حدود ۷۰ تا ۸۸ درصد گیاه را تشکیل داده است. در این میان ترکیبات دیگر قندى شامل گلوکز و فروکتوز به‌میزان خیلى کم در نیشکر موجود است.
از نیشکر علاوه بر آن که قند استخراج مى‌گردد، مواد دیگرى نیز به‌دست مى‌آ‌ید. این مواد عبارتند از ملاس که شربتى غلیظ به رنگ قهوه‌اى تیره است و دیگرى باگاس ک
