مطالعه اثرات تنش شوری بر عملکرد و شاخص‌های فیزیولوژیک گندم در شرایط مزرعه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی،مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی ایلام،سازمان تحقیقات،آموزش و ترویج کشاورزی،ایلام،ایر

10.22126/cbb.2026.14055.1150

چکیده

گندم به عنوان یکی از استراتژیک‌ترین گیاهان زراعی، نقش حیاتی در تأمین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد جهان ایفا می‌کند. با این حال، تولید این محصول ارزشمند همواره با چالش‌های متعددی از جمله تنش‌های غیرزنده مواجه است. در این میان، شوری خاک و آب به عنوان یک معضل فراگیر، به ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند ایران، تهدیدی جدی برای کشت گندم محسوب می‌شود. تنش شوری از طریق کاهش پتانسیل آب خاک (اثر اسمزی) و تجمع یون‌های سمی مانند سدیم و کلر (سمیت یونی)، فرآیندهای فیزیولوژیک و بیوشیمیایی گیاه را مختل کرده و در نهایت به افت شدید عملکرد دانه منجر می‌گردد. بررسی تأثیر سطوح مختلف شوری آب آبیاری بر صفات فیزیولوژیک (محتوای کلروفیل، پرولین و نشت الکترولیت)، اجزای عملکرد (تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه) و عملکرد نهایی دانه گندم رقم چمران ۲ در شرایط واقعی مزرعه در اقلیم نیمه‌خشک ایلام.
مواد و روش‌ها
این پژوهش به‌صورت مزرعه‌ای در سال زراعی ۱۴۰۲-۱۴۰۳ در ایلام (طول ۴۶°۲۶′ شرقی، عرض ۳۳°۳۸′ شمالی، ارتفاع ۱۱۷۴ متر) با اقلیم نیمه‌خشک (دومارتن) اجرا شد. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تیمار شوری آب آبیاری (شاهد ۲، ۴، ۶ و ۸ دسی‌زیمنس بر متر) و سه تکرار انجام گرفت. بذر گندم رقم چمران ۲ با تراکم ۴۰۰ بذر در مترمربع در کرت‌های ۳×۴ متری (۱۶ ردیف با فاصله ۲۵ سانتی‌متر) کشت شد. تنش شوری از مرحله ۳-۴ برگی تا رسیدگی کامل اعمال گردید و آب‌شویی ۱۵٪ برای جلوگیری از تجمع نمک در نظر گرفته شد. نمونه‌برداری از برگ پرچم در مرحله گرده‌افشانی انجام و کلروفیل کل (استون ۸۰٪ و اسپکتروفتومتری)، پرولین (روش نین‌هیدرین) و نشت الکترولیت اندازه‌گیری شد. عملکرد و اجزای آن از سطح دو مترمربع برداشت گردید. داده‌ها با نرم‌افزار SAS تحلیل و مقایسه میانگین‌ها با آزمون دانکن (۵٪) انجام شد.
نتایج
نتایج این تحقیق به‌وضوح نشان می‌دهد که تنش شوری آب آبیاری تأثیر عمیق و معنی‌داری بر تمامی صفات مورفولوژیک، عملکردی و فیزیولوژیک گندم دارد. یکنواختی مناسب بستر مزرعه (عدم معنی‌داری اثر بلوک) و دقت بالای اجرای آزمایش (CV کمتر از ۱۰ درصد)، اعتبار داده‌ها را تأیید می‌کند. افزایش هدایت الکتریکی آب از ۲ به ۸ دسی‌زیمنس بر متر، عملکرد دانه را ۴۲ درصد کاهش داد (از ۶۲۵۰ به ۳۶۱۰ کیلوگرم در هکتار) که ناشی از کاهش همزمان وزن هزار دانه (۴۳ درصد) و تعداد دانه در سنبله (۳۵ درصد) بود. در سطح فیزیولوژیک، محتوای کلروفیل کل با ۵۸ درصد کاهش به ۱/۶۰ میلی‌گرم بر گرم وزن تر رسید که نشان‌دهنده تخریب شدید کلروپلاست‌هاست. در مقابل، پرولین به‌عنوان یک سازوکار دفاعی، ۴ برابر افزایش یافت (از ۴/۲ به ۱۶/۵ میکرومول بر گرم) و نشت الکترولیت نشان‌دهنده تخریب غشاها از ۱۸/۵ به ۵۲/۶ درصد افزایش یافت. همبستگی قوی بین عملکرد با کلروفیل (۹۲/۰) و نشت الکترولیت (۹۴/۰-) مؤید این است که تخریب غشاهای سلولی و کاهش توان فتوسنتزی، مکانیسم‌های اصلی کاهش عملکرد در شرایط شوری هستند. به‌طور کلی، گیاه گندم در سطوح شوری بیش از ۶ دسی‌زیمنس بر متر با کاهش شدید عملکرد و اختلالات فیزیولوژیک جبران‌ناپذیری مواجه می‌شود.
نتیجه‌گیری کلی
تنش شوری با تأثیر بر فرآیندهای کلیدی فیزیولوژیک از جمله تخریب کلروپلاست‌ها (کاهش ۵۸ درصدی کلروفیل)، افزایش نشت الکترولیت و تجمع پرولین، موجب کاهش چشمگیر اجزای عملکرد و در نهایت عملکرد دانه گندم می‌شود. همبستگی قوی بین صفات نشان می‌دهد که شاخص‌های فیزیولوژیک مانند کلروفیل و نشت الکترولیت می‌توانند به‌عنوان معیارهای قابل اعتماد برای غربالگری ارقام مقاوم به شوری مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به کاهش ۴۲ درصدی عملکرد در شوری ۸ دسی‌زیمنس بر متر، مدیریت منابع آب و استفاده از ارقام متحمل به شوری برای کشت در مناطق خشک و نیمه‌خشک ضروری است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Studying the effects of salinity stress on wheat yield and physiological indices under field conditions

نویسنده [English]

  • Tahereh Emami
Assistant Professor, Agricultural and Horticultural Sciences Research Department, Ilam Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Ilam, Iran.
چکیده [English]

Wheat, as one of the most strategic crops, plays a vital role in ensuring food security for the world's growing population. However, the production of this valuable crop always faces several challenges, including abiotic stresses. In the meantime, soil and water salinity, as a widespread problem, is considered a serious threat to wheat cultivation, especially in arid and semi-arid regions such as Iran. Salinity stress disrupts the physiological and biochemical processes of the plant through the reduction of soil water potential (osmotic effect) and the accumulation of toxic ions such as sodium and chlorine (ionic toxicity), and ultimately leads to a severe decrease in grain yield. Investigating the effect of different levels of irrigation water salinity on physiological traits (chlorophyll, proline content, and electrolyte leakage), yield components (number of grains per spike and thousand-grain weight), and final grain yield of wheat cultivar Chamran 2 under real field conditions in the semi-arid climate of Ilam.
Materials and Methods
This field study was conducted in the 1402-1403 crop year in Ilam (46°26′E longitude, 33°38′N latitude, 1174 m altitude) with a semi-arid climate (Dumartin). The experiment was conducted in a randomized complete block design with four irrigation water salinity treatments (control 2, 4, 6, and 8 dS/m) and three replications. Wheat seeds of the Chamran 2 variety were sown at a density of 400 seeds/m2 in 3×4 m plots (16 rows with 25 cm spacing). Salinity stress was applied from the 3-4 leaf stage to full maturity, and 15% leaching was considered to prevent salt accumulation. Flag leaf sampling was performed at the pollination stage and total chlorophyll (80% acetone and spectrophotometry), proline (ninhydrin method), and electrolyte leakage were measured. Yield and its components were harvested from a 2 m2 area. Data were analyzed with SAS software and means were compared using Duncan's test (5%).
Results
The results of this study clearly show that salinity stress in irrigation water has a profound and significant effect on all morphological, functional and physiological traits of wheat. The appropriate uniformity of the field bed (no significant block effect) and high precision of the experiment (CV less than 10%) confirm the validity of the data. Increasing the electrical conductivity of water from 2 to 8 dS/m reduced grain yield by 42% (from 6250 to 3610 kg/ha), which was due to a simultaneous decrease in thousand-grain weight (43%) and number of grains per spike (35%). At the physiological level, total chlorophyll content decreased by 58% to 1.60 mg/g fresh weight, indicating severe destruction of chloroplasts. In contrast, proline, as a defense mechanism, increased 4-fold (from 2.4 to 16.5 μmol/g) and electrolyte leakage, indicating membrane damage, increased from 18.5 to 52.6%. The strong correlation between yield and chlorophyll (0.92) and electrolyte leakage (-0.94) confirms that cell membrane damage and reduced photosynthetic capacity are the main mechanisms of yield reduction under salinity conditions. In general, wheat plants at salinity levels above 6 dS/m face severe yield reduction and irreversible physiological disorders.
Overall Conclusion
Salinity stress, by affecting key physiological processes including chloroplast destruction (58% reduction in chlorophyll), increased electrolyte leakage and proline accumulation, significantly reduces yield components and ultimately wheat grain yield. The strong correlation between traits suggests that physiological indices such as chlorophyll and electrolyte leakage can be used as reliable criteria for screening salt-tolerant cultivars. Considering the 42% yield reduction at 8 dS/m salinity, water resource management and the use of salt-tolerant cultivars are essential for cultivation in arid and semi-arid regions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Osmotic tension
  • electrolyte leakage
  • proline
  • osmotic compatibility
  • ionic toxicity
  • electrical conductivity (EC)