ارزیابی پتانسیل آب دریای خزر به منظور استفاده در نهالستان های جنگلی شمال کشور (مطالعه موردی: داغداغان، زبان‌گنجشک, کاج سیاه, گلابی وحشی, زیتون, بلوط و اکالیپتوس)

اکوسیستم های طبیعی ایران

مقاله 8، دوره 6، شماره 3 - شماره پیاپی 21، آذر 1394، صفحه 85-97   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

مهرداد زرافشار^{* 1}؛ علی ستاریان²؛ بهرام ناصری³؛ بنت الهدی اسفندیاری⁴؛ پیمان اشکاوند⁵

¹دانش‌آموخته دکتری، گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی نور، دانشگاه تربیت مدرس.

²دانشیار گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم کشاورزی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، استان گلستان.

³دانشجوی دکتری، گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی نور، دانشگاه تربیت مدرس.

⁴دانش آموخته مقطع کارشناسی، دانشگاه علامه محدث نوری

⁵دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه جنگلداری، دانشکده منابع طبیعی نور، دانشگاه تربیت مدرس.

چکیده

کلیدواژه‌ها

آب لب شور؛ آبیاری؛ نهال جنگلی؛ بیوماس؛ کم‌آبی

اصل مقاله

ارزیابی پتانسیل آب دریای خزر به منظور استفاده در نهالستان­های جنگلی شمال کشور

(مطالعه موردی: داغداغان، زبان­گنجشک, کاج سیاه, گلابی وحشی, زیتون, بلوط و اکالیپتوس)

چکیده

اکثر گونه­های زراعی و باغی به آب لب­شور دریای خزر حساس هستند ولی در تحقیق حاضر نهال­های برخی گونه­های جنگلی از قبیل داغداغان، زبان­گنجشک، کاج سیاه، گلابی وحشی، زیتون، بلوط و اکالیپتوس به مدت 2 ماه با آب دریای خزر در اواسط تابستان مورد آبیاری قرار گرفت تا پتانسیل آب دریای خزر به منظور استفاده در نهالستان­های جنگلی مورد ارزیابی قرار گیرد. تخصیص بیوماس بعنوان معیار مورد توجه قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیوماس کل در گونه داغداغان پس از دوره آبیاری حدود 12% کاهش یافت در حالی که تغییر قابل ملاحظه­ و معنی­داری در سایر گونه­ها مشاهده نشد. در نهایت می­توان اذعان داشت که در مواقع ضروری و بحران کم­آبی استفاده از آب دریای خزر در نهالستان­های شمال کشور و حداقل در مورد گونه­های آزمون شده قابل استفاده است.     

کلمات کلیدی: آب لب شور، آبیاری، نهال جنگلی، بیوماس، کم­آبی

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

تنش شوری پس از خشکی یکی از متداول‌ترین و معمول­ترین تنش­های غیر زیستی است (1) که بخش­های وسیعی از اکوسیستم­های طبیعی جهان از جمله ایران را تحت تاثیر قرار داده است (12). از مشکلات اساسی در این مناطق می­توان به کمبود بارش، افزایش تبخیر و تعرق به دلیل افزایش دما و کاهش میزان رطوبت خاک، کمبود منابع آب با کیفیت مناسب به منظور استفاده در کاربری­های مختلف اشاره کرد (4). کمبود آب با کیفیت مناسب جهت پرورش محصولات گیاهی، پرورش­دهندگان را مجبور به استفاده از آب با کیفیت پایین با غلظت­های نمک­های محلول بیشتر، در درجه اول کلرید­سدیم، کرده که باعث کاهش بازده گیاه می‌شود (18). در برخی از مناطق و در برخی از اوقات سال استفاده از آب­های لب­شور برای پرورش گیاهان اجتناب ناپذیر است لذا استفاده از آب­های لب­شور در آبیاری، مناطقی را که به طور عمده با این آب مورد آبیاری قرار می­گیرند، تحت تاثیر قرار می­دهد.

اثرات منفی شوری در نتیجه سه عامل اصلی می­باشد: ممانعت از جذب آب در اثر کاهش پتانسیل آب خاک، اثرات سمی یون­هایNa⁺ و ^-Cl در سطح سلولی، و تغییر تعادل غذایی که در اثر افزایش نسبت یون­های Na⁺/Ca²⁺، Na⁺/K⁺، Na⁺/Mg²⁺، Cl^-/No₃^- و Cl^-/H₂PO₄^- رخ می دهد (17 و 8). این اثرات چه بصورت تنها و چه بصورت ترکیب با سایر عوامل تنش زا بسیاری از فرآیندهای متابولیکی و فیزیولوژیکی در گیاهان را تحت تاثیر قرار می­دهد که منجر به کاهش رشد و تولید گیاه می­شود. در واقع زمانی که گیاه به مدت طولانی در معرض تنش شوری قرار می­گیرد گیاه با استرس آبی شدیدی مواجه می­شود و تمام فرآیندهای اساسی نظیر فتوسنتز، سنتز پروتئین و متابولیسم انرژی و چربی تحت تاثیر قرار می­گیرد (19).که در نهایت منجر به مهار توسعه و تقسیم سلولی و همچنین بسته شدن روزنه­ها می­شود (10 و 16). با ادامه این روند، ترکیبات سمی در گیاه تولید شده که منجر به پیری زودرس برگ­های بالغ و بنابراین باعث کاهش سطح فتوسنتز کننده گیاه که مسئول ادامه رشد اندام هوایی و زیرزمینی گیاه می­باشد و به دنبال آن کاهش بیوماس اندام­های مختلف گیاه و سرانجام مرگ گیاه می­شود (7). در شوری متوسط، مناسبترین پاسخ، اندازه­گیری پارامترهای رشد و بیوماس اندامهای مختلف گیاه می­باشد (21 و 2). تحمل به شوری در واقع با اندازه­گیری میزان درصد بیوماس تولیدی و میزان زنده‌مانی گیاه در شرایط تنش شوری ارزیابی می­شود (16).

کشور ایران علی­رغم وسعت زیاد همواره با کمبود آب شیرین مواجهه بوده است که حضور خشکسالی­های اخیر در سال­های گذشته موید این موضوع است (3). این در حالی است که کشور پهناور ایران از دو جهت جغرافیایی شمال و جنوب متصل به دو منبع عظیم آبی می­باشد که متاسفانه به­علت لب شور بودن این آب‌ها در بخش تامین آب شرب قابل استفاده نبوده و از سوی دیگر بنظر می­رسد در بخش کشاورزی نیز قابل استفاده نمی­باشد. در این تحقیق بر آن شدیم تا از پتانسیل آب دریای خزر به منظور آبیاری نهال­های جنگلی در نهالستان­های جنگلی استفاده کنیم.

مواد و روش­ها

گونه­های مورد بررسی

در این تحقیق سعی شد که تاثیر آبیاری با آب شور دریای خزر بر روی برخی گونه­های پهن­برگ و سوزنی برگ مورد آزمون قرار گیرد لذا برحسب گونه­های موجود نهالستان کلوده آمل-مازندران و مرکز بذر خزر از پهن­برگ­ها گونه­های داغداغان (Celtis australis)، زبان­گنجشک (Fraxinus excelsior)، زیتون (Olea europaea )، بلوط اوری (Quercus macranthera)، اکالیپتوس (Eucalyptus camaldulensis) و گلابی‌وحشی (Pyrus boisseriana) و از گونه­های سوزنی برگ کاج سیاه (Pinus nigra) انتخاب شد.

طرح آزمایش

این آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد به­طوری که از هر گونه 30 نهال دوساله همگن و یکنواخت تهیه شد که 15 نهال ها به عنوان تیمار شاهد و 15 نهال دیگر به عنوان تیمار شوری مد نظر قرار گرفت. بعد از محاسبه ظرفیت زراعی گلدان­ها، نهال­های شاهد با آب معمولی موجود در نهالستان و نهال­های مربوط به تیمار شوری با آب دریای خزر هر سه روز در میان تا حد ظرفیت زراعی آبیاری شدند. لازم به ذکر است که حجم آب اضافه شده به هر نهال برای رسیدن به حد ظرفیت زراعی 200 میلی­لیتر محاسبه شد. آبیاری نهال­ها در یک بازه زمانی 60 روزه به طول انجام شد.

در پایان دوره آزمایش (60 روز) تاثیر آب شور دریای خزر با تکیه بر تخصیص بیوماس گیاه بررسی شد لذا همه نهال­ها با قیچی باغبانی به قسمت­های ریشه، ساقه و برگ تقسیم شد. بعد از خشک کردن نمونه­ها در آون در دمای 65 درجه به مدت 48 ساعت وزن نمونه­ها با ترازویی با دقت بالا (001/0 میلی متر) ثبت شد. همچنین ارتفاع ریشه با خط­کش با دقت میلیمتر اندازه­گیری شد. به منظور کسب اطلاع از تاثیر آب دریای خزر بر خاک گلدان­ها، با تهیه نمونه خاک از گلدان­های شاهد و تحت شوری بعد از انتقال به آزمایشگاه خاکشناسی برخی از پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد بررسی قرار گرفت.

تجزیه و تحلیل آماری

اطلاعات جمع­آوری شده ابتدا در فضای نرم افزار Excel ساماندهی شده و نمودارهای مورد نیاز ترسیم شد. از آن جایی که ماهیت و پاسخ رشد گونه­ها متفاوت از یکدیگر می­باشد لذا نتایج هر گونه با تکیه بر آزمونT  غیر­جفتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. پیش از آنالیز آماری، همگنی و نرمال بودن داده­ها نیز مورد آزمون قرار گرفت. در این تحقیق از بسته نرم‌افزاری SPSS نسخه 18 نیز برای تجزیه و تحلیل آماری استفاده شد.

نتایج

تجزیه شیمیایی خاک گلدان­ها

نتایج مطالعات خاک­شناسی نشان داد که آبیاری گلدان­ها به مدت 60 روز با آب دریای خزر سبب تغییرات قابل ملاحظه در خصوصیات شیمیایی خاک شد. آب لب­شور خزر سبب کاهش اسیدیته (pH) و افزایش هدایت الکتریکی (EC) و از سوی دیگر سبب افزایش میزان عناصر سدیم، کلسیم و منیزم در خاک گلدان­ها شد.  آب شور نسبت جذب سدیم (Sodium Adsorption Rate) در خاک گلدان­ها را تا حدود 25 برابر افزایش داد.

 

 

جدول 1: تاثیر آب لب شور خزر بر تغییر خصوصیات شیمیایی خاک گلدان­ها به مدت 2 ماه.
نوع آبیاری	pH	EC	سدیم	کلسیم	منیزیم	SAR
آبیاری با آب معمولی	04/7	8/1	6/280	1000	2/595	73/1
آبیاری با آب لب شور خزر	94/6	5/5	5060	1912	6/657	37/25

 

 

تاثیر آبیاری با آب لب شور خزر بر طول ریشه نهال­ها

نتایج آزمون t غیر جفتی نشان داد که آبیاری با آب دریای خزر سبب تاثیر معنی­دار بر میزان طول ریشه در هیچ­کدام یک از گونه­ها به استثناء گونه داغداغان نشد. در رابطه با گونه داغداغان کاهش معنی دار طول ریشه در نهال هایی که با آب دریای خزر آبیاری شدند در مقایسه با شاهد آن ثبت شد. 

تاثیر آبیاری با آب لب شور خزر بر بیوماس برگ نهال­ها

نتایج آزمون آماری نشان داد که آبیاری با آب دریای خزر سبب کاهش معنی­دار بیوماس برگ در نهال­های گونه زیتون شد در حالی­که تاثیر معنی­داری در سایر گونه­ها مشاهده نشد.

تاثیر آبیاری با آب لب شور خزر بر بیوماس ساقه نهال­ها

نتایج آزمون t غیر جفتی نشان داد که آبیاری با آب دریای خزر سبب کاهش معنی­دار بر بیوماس ساقه در هیچ­کدام یک از گونه­ها به استثناء گونه کاج سیاه نشد.

تاثیر آبیاری با آب لب شور خزر بر بیوماس ریشه نهال­ها

هم راستا با نتایج طول ریشه، اثرات منفی آبیاری با آب دریای خزر فقط در مورد گونه داغداغان ثبت شد در حالی­که در مورد سایر گونه­ها اختلاف معنی­داری از این لحاظ بین نهال­های شاهد و تیمار شده مشاهده نگردید.

تاثیر آبیاری با آب لب شور خزر بر بیوماس کل نهال­ها

از لحاظ بیوماس کل گیاه، تنها در گونه داغداغان کاهش معنی­دار در بیوماس نهال­های آبیاری شده با آب دریای خزر مشاهده شد در حالی­که در سایر گونه­ها بین نهال­های شاهد آنها با نهال­های آبیاری شده با آب لب شور خزر اختلاف معنی­داری ثبت نشد.

 

جدول­2-  نتایج تاثیر آبیاری با آب دریای خزر بر بیوماس اندام­های مختلف (آزمون t).

گونه/صفات	طول ریشه (سانتی­متر)	بیوماس  برگ (گرم)	بیوماس ساقه (گرم)	بیوماس ریشه (گرم)	بیوماس کل (گرم)
زبان گنجشک	254/0 ns	37/0 ns	556/0 ns	354/0 ns	636/0 ns
داغداغان	*060/0	075/0 ns	155/0 ns	*021/0	020/0 *
کاج سیاه	070/0 ns	164/0 ns	038/0 *	554/0 ns	056/0 ns
گلابی وحشی	231/0 ns	924/0 ns	303/0 ns	452/0 ns	368/0 ns
زیتون	262/0 ns	*005/0	669/0 ns	39/0 ns	188/0 ns
بلوط	316/0 ns	092/0 ns	776/0 ns	192/0 ns	219/0 ns
اکالیپتوس	556/0 ns	235/0 ns	236/0 ns	156/0 ns	095/0 ns

اعداد گزارش شده مربوط به مقدار t می­باشد و ns  و * به ترتیب نشان دهنده­ی عدم وجود اختلاف معنی­دار و اختلاف معنی­دار در سطح 5% است.

 

شکل 1: تاثیر آبیاری با آب دریای خزر (شور) و آب معمولی بر طول ریشه گونه­های مختلف

توضیح: حروف متفاوت بر ستون­ها نشان از اختلاف معنی­دار آماری در سطح 5 درصد است.

 

 

 

 

 

شکل 2: تاثیر آبیاری با آب دریای خزر (شور) و آب معمولی بر تخصیص بیوماس گونه­های مختلف

توضیح: حروف متفاوت بر ستون­ها نشان از اختلاف معنی­دار اماری در سطح 5 درصد است.

 

 

 

 

بحث و نتیجه­گیری

منبع عظیم آبی دریای خزر در شمال کشور بعلت شوری مورد توجه صنعت کشاورزی قرار نمی­گیرد در حالی که آب­های زیرزمینی جوابگوی بخش باغداری و کشاورزی در شمال ایران است که بی­شک بهره برداری و فشار بیش از حد بر این منابع آب شیرین بر هیچ‌کس پوشیده نیست. از آن جایی که شوری سبب کاهش یا زوال تولیدات گیاهی می­شود (6) و از سوی دیگر تولید حداکثری در کشاوزری ملاک است لذا در این تحقیق شدت تنش حاصل از آبیاری با آب دریای خزر بر گونه­های چوبی جنگلی که بنظر مقاومت بیشتری نسبت به گونه­های علفی دارند ارزیابی شد. تنش شوری از طریق تغییرات اسمزی که بر طیف وسیعی از فعالیت‌های متابولیکی اثر می گذارد سبب تحمیل کمبود آب بر گیاه می‌گردد (5 و 11) که البته جهت و بزرگی این تغییرات رویشی به سطح و مدت زمان شوری و همچنین گونه گیاهی برمی‌گردد. در این پژوهش مشخص شد که آبیاری با آب دریای خزر به مدت دو ماه تاثیر معنی‌داری بر رشد و بیوماس نهال‌های گونه داغداغان دارد این در حالی است که پیش از این تحمل قابل قبول و موفقیت آمیزی آن در پاسخ به خشکی گزارش شده است (20). میزان کاهش بیوماس کل در گونه یاد شده حدود 12 درصد بود. در تحقیقی ابراهیم[1] (2013) (3) با مطالعه اثر آب شور دریا کاهش 40 درصدی وزن خشک کل نسبت به شاهد و افزایش سه برابری طول ریشه به ساقه نهال استبرق را در مقایسه با سیاه شور (Suaeda aegyptiaca) گزارش کردند. به­طور کلی، کاهش رویش گیاه در طول دوره تنش شوری به اثرات اسمزیک و یونی مرتبط است که بدین­سان سبب کمبود آب در گیاه می‌گردد (16). اگرچه بیوماس ساقه و برگ به ترتیب در مورد گونه­های کاج سیاه و زیتون کاهش معنی­داری در پاسخ به آبیاری با آب دریای خزر نشان دادند ولی بیوماس کل نهال­های این دو گونه متاثر از این تنش شوری نشد. در رابطه با سایر گونه ها نیز تاثیر معنی داری ثبت نشد. آنچه از نتایج تحقیق حاضر بر می­آید این است که به­نظر می­رسد از آب دریای خزر در مواقع ضروری و در فصول خشک سال که در شمال کشور بین دو تا سه ماه می­باشد می­توان بهره برد ولی بدون شک یافته حاضر فقط در مورد گونه­های یاد شده است و باید در پژوهش­های آینده طیف وسیعی از گونه های جنگلی مورد ارزیابی قرار بگیرد تا بتوان تصمیم نهایی ارائه کرد.

مراجع

1. Akhani, H., & M., Ghorbanli. 1993. A contribution to the halophytic vegetable and flora of Iran. P 35-44, In: H. leith and A.A. Al Massom (eds), Towards the rational use of high salinity tolerant plants, Kluwer Academic Publishers Dordrecht
2. Allen, J. A., J. L Chambers & M. Stine. 1994. Prospects for increasing the salt tolerance of forest trees: a review. Tree Physiology, 14(7-8-9): 843-853.

1. Arji, I., & A., Kazem. 2003. Evaluation of growth responses and proline accumulation of three Iranian native olive cultivars under drought stress. J. Agric. Sci. Natur. Resour. Vo2. 10(2): 87-100.
2. Feizi, M., 2003. Water Use Efficency of Wheat, Barley, Cotton and Sunflower with Respect to Water Quality. Journal of Soil and Water Sciences, 17:97-106.
3. Rezaie, S.A.A., and Mosavi, S.A.R., 2005. An investigation on stablishment Of resistancte trees in semi-arid site, Grabsar (Mazandaran province). Pajouhesh & Sazandagi. No 66: 89-95.
4. Zarei, M.A., 2006. The pattern Distribution of salinity in soil under tree irrigation regimes in the basin irrigation, Irrigation and Drainage MSc Thesis, University of Shahrekord.

4. Ben Ahmed, Ch., Magdich, S., Ben Rouina, B., Boukhriss, M., & Ben Abdullah, F. 2012. Saline water irrigation effects on soil salinity distribution and some physiological responses of field grown Chemlali olive, Journal of Environmental Management 113: 538-544.
5. Cheeseman, T. 1998. Polyglot politics: hip hop in Germany. Debatte: Review of Contemporary German Affairs, 6:191 – 214 [May].
6. Chinnusamy, V., Jagendorf, A., and Zhu, J.-K. 2005. Understanding and improving salt tolerance in plants. Crop Sci. 45: 437–448.
7. Cramer, G.R., & R.S. Nowak. 1992. Supplemental manganese improves the relative growth, net assimilation and photosynthetic rates of salt stressed barley. Physiol. Plant, 84: 600-605.
8. Ebert, G., F. Casierra, & P. Ludders. 2000. Influence of NaCl salinity on growth and mineral uptake of lulo (Solanum quitoense L.), J. Appl. Bot. 73: 31-33.

10. Flowers, T. J. 2004. Improving crop salt tolerance. Journal of Experimental botany, 55(396): 307-319.
11. Greenway, H., & Munns, R. 1980. Mechanisms of salt tolerance in nonhalophytes. Annual review of plant physiology, 31(1): 149-190.
12. Hafsi, C., Lakhdar, A., Rabhi, M., Debez, A., Abdelly, C., & Ouerghi, Z. 2007. Interactive effects of salinity and potassium availability on growth, water status, and ionic composition of Hordeum maritimum. J. Plant Nutr. Soil Sci. 170: 469-473.
13. Ibrahim, A. H. 2013. Tolerance and avoidance responses to salinity and water stresses in Calotropis procera and Suaeda aegyptiaca. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 37(3): 352-360.
14. Marschner, H., Mineral Nutrition of Higher Plants, second ed. Academic Press, London, 1995.
15. Meloni, D. A., M.R. Gulotta, C.A. Martinez, & M.A. Oliva. 2004. Salinity tolerance in algarrobo seedlings (Prosopis alba G.): growth, osmotic adjustment and nitrate reduction, Braz. J. Plant Physiol, 15: 39-46.
16. Munns, R. 2002. Comparative physiology of salt and water stress. plant cell Environ. 25:659-671 
17. Munns, R., & M, Tester. 2008. Mechanisms of salinity tolerance, Annu. Rev. Plant Biol. 59: 651-681.
18. Paranychianakis N.V., & K.S. Chartzoulakis, 2005. Irrigation of Mediterranean crops with saline water: from physiology to management practices, Agric. Ecosyst. Environ. 106: 171-187.
19. Parida, A. K., & Das, A. B. 2005. Salt tolerance and salinity effects on plants: a review. Ecotoxicology and environmental safety, 60(3): 324-349.

21. Steppuhn, H., M. T. Van Genuchten, C.M. Grieve., 2005. Root-zone salinity: I. Selecting a product-yield index and response function for crop tolerance, Crop Sci. 45: 209-220.
22. Strange, K., 2004. Cellular volume homeostasis, Adv. Physiol. Educ. 28: 155-159.
23. Taiz, L., & E. Zeiger, 2006. Plant Physiology, third ed. Sinauer Associates, Inc., Publishers, Sunderland, Massachusetts.