فهرست مطالب
مقدمه 5
فرایند فتوسنتز 5
نمو گیاه و فتو سنتز 8
روابط مخزن – منبع 9
توصیف کلی برنج و فتو سنتز آن 10
1 – جلبک های سبز آبی 2 – گونه های آزولا 17
نتيجه گيري 19
منابع 20
مقدمه:
فتوستز فرایندی است که طی آن انرژی نورانی خورشید به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. که مهمترین پدیده بیولوژیکی روی کره زمین است که منبع انرژی اولیه بشر است. پس فتوسنتز اساس رشد و عملکرد تمام گیا هان زراعی می باشد.
فتوسنتز فقط در گیا هان سازگار از نظر ژنتیکی رخ می دهد.و گاهی متغیر های محیطی نیز ممکن است اثرات محیطی را بپوشاند. از نقطه نظر اصلاح نباتات تلاش برای افزایش عملکرد دانه بدون توجه به مقدارمواد فتوسنتزی قابل دسترس ، به طور کلی شکست خورده است.
فرایند فتوسنتز :
مکان فتوسنتز کلروپلاست ها می باشد.کلروپلاستها ، اجسام رنگدانه داری (کلروفیل) در ستوپلاسم سلولهای برگ و دیگر بافت های سبز می باشند. اختلافات ژنتیکی و محیطی مقادیر نسبی رنگدانه کلروفیل را تغییر داده و برگهایی را تولید می کنند که رنگ سبز تیره تا زرد دارند.
علاوه بر کلروپلاست Co2 , H2o وانرژی نورانی خورشید نیز لازم است تا گلوکز تولید شود. گلوکز به برگها و یا به دانه ها رفته و تغییر شکل می دهد.
کارایی فتو سنتز :
کارایی فتوسنتز در حدود 1% است.یعنی از کل تشعشعات ورودی به یک مزرعه فقط 1% به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. رسیدن به کارایی بالا در فتوسنتز امکان پذیر است ولی در شرایط مزرعه بیش از 6% انتظار نمی رود.حد بالای کارایی تا 20% به صورت فرضی محاسبه شده است.
فتوسنتز و عملکرد غلات :
چون کربن جزء اصلی ماده خشک گیاه است . پس منطقی است که افزایش سرعت اسیمیلاسیون دی اکسید کربن باعث افزایش عملکرد شود. از حدود سالهای 1960 سرعت اسیمیلاسیون Co2 نقطه شروعی برای توجیه بهبود عملکرد گیاهان زراعی بوده است.و درک اینکه چرا افزایش سرعت فتوسنتز برگ ممکن است عملکرد را افزایش ندهد اساس درک فیزیولوژی در رابطه با رشد و نمو آن ها می باشد.
تمام مواد فتوسنتزی تولید شده به سمت عملکرد اقتصادی یعنی دانه هدایت نمی شود . بخشی به ریشه ها ، برگ ها ، ساقه ها و وظایف حیاتی گیاه مصرف می شود . لذا اندازه گیری سرعت فتوسنتز یک برگ از یک گیاه منفرد نمی تواند نشان دهنده کل سرعت فتوسنتز آن گیاه با جمعیت گیاهی باشد.
زلیچ دریافت که اندازه گیری فتوسنتز گمراه کننده است . و دریافت که عملکرد گیاه زراعی رابطه نزدیکی با اسیمیلاسیون فتوسنتزی خالص Co2 دارد که در طول فصل محاسبه شده باشد . و خمچنین آزمایشات ، بر روی غنی سازی Co2 حاکی از آن است که افزایش فتوسنتز خالص عملکرد را افزایش می دهد.
اختلاف در کارایی فتوسنتز :
برخی گونه های گیاهی زراعی سرعت فت.سنتزی متفاوتی را نشان می دهند . بعنوان مثال سورگوم و ذرت ظرفیت بهره برداری انرژی نورانی خورشید را با سرعت تقریبا 50 تا 66 % بیشتر از توتون دارند . که بخش عمده ای از این اختلاف را می توان با اختلافات در تنفس توضیح داد.
گیاهان C3 و C4 :
زمانی که اولین محصول فتوسنتزی در گیاه ،یک ترکیب 3 کربنه (C3) باشد از مسیر کالوین – بنسون و اگر 4 کربنه (C4) باشد از طریق هچ – اسلک است .که برای اصلاع گیاهان C4 به کار برده می شود. و انحراف از نوع فتوسنتز C4 را متابولیسم اسید کراسولاسه یا CAM می نامند که با مناطق خشک سازگاری دارد.
گیاهان C4 (ذرت ، س.رگوم ، ارزن) در شرایط گرم و نور زیاد کارایی بیشتری از گیاهان C3 (غلات) دارند . در مجموع کارایی آنها (C4) حدود 40 % است.
تمام گیاهان به انرژی نیاز دارند و این انرژی از طریق تنفس به دست می آید . 2 نوع تنفس وجود دارد :
1- مستقل از نور : قند و کربو هیدرات تولید شده در فتوسنتز را به CO2 و H2O تبدیل می کند. از نظر زراعی تنفس نشان دهنده تلفات است و باید به حداقل برسد که درست نیست زیرا تنفس لازم است تا انرژی برای رشد و بقای گیاه فراهم شود . و تنفس بیش از نیاز برای تولید عملکرد زاید است . پس اهمیت سرعت اسیمیلاسیون خالص بیش از سرعت فتوسنتز و تنفس است.
2 – تنفسی که در حضور نور و در گیاهان C3 مشاهده می شود و ظاهرا در گیاهان C4 وجود ندارد.
اختلافات گیاهان C3 و C4 :
1 – گیاهان C4 نسبت به C3 به نورهای با شدت بالا واکنش نشان می دهند.(2 برابر گیاهان C3)
2 – گیاهان C4 با کارایی بیشتری از CO2 استفاده می کنند و در شدت نور ثابت و نسبتا زیاد قادرند CO2 اطراف را به ppm 10 – 0 کاهش دهند. که این نقطه جبران است . در حالی که در C3 برابر ppm 150 -50 co2 است . نقطه جبرانی پایین نشان دهنده کارایی زیاد فتوسنتز است .
3- گیاهان C4 سرعت اسیمیلاسیون خالص بالاتری از C3 دارند که به خاطر عدم وجود تنفس نوری است .
4 – درجه حرارت بر روی C4 تاثیر مطلوب ، و بر روی گیاهان C3 تاثیر نا مطلوبی دارد . تا دمای 0 تا 35 درجه سانتیگراد سرعت تنفس به ازای هر 10 درجه سانتیگراد افزایش حدود 2 تا 4 برابر افزایش می یابد. بسیاری از گیاهان C3 در محدوده دمایی 25 تا 35 درجه سانتیگراد تولیدی ندارند ولی گیاهان C4 افزایش نولید دارند.
5 – در گیاهان C4 کارایی مصرف آب بیش از گیاهان C3 است . میانگین ماده خشک تولید شده برای هر 1000 گرم آب مصرفی ، 29/3 گرم برای C4 و 54/1 گرم برای C3 می باشد.
6 – سرعت انتقال با سرعت فتوسنتز همبستگی دلرد زیرا انتقال آهسته می تواند عملکرد را محدود کند . در برگهای گیاهان C4 انتقال 2 برابرسریعتر از برگهای C3 است.
7 – حداکثر رشد گیاهان C4 بیشتر از گیاهان C3 است (به جز چند استثناء). وقتی طول فصل رشد متوسط در نظر گرفته می شود سرعت رشد C3 برابر 13 گرم در متر مربع در روز بوده و برای گیاهان C4 برابر 22 گرم در متر مربع در روز می باشد. با محصور کردن گیاهان C3 و C4 در ظرف در بسته دارای نور اختلاف در تنفس نوری را می توان نشان داد . چون C4 نقطه جبرانی پایین تری از گیاهان C3 دارند زمانی که گیاهان C4 از CO2 مصرف می کنند گیاهان C3 از بین می روند.
نمو گیاه و فتو سنتز :
آندوسپرم بذر غلات زمانی تا مین کننده غذا است که بذر شروع به جوانه زنی و کلئوپتیل خارج و اولین برگ شروع به فتوسنتز نمایید. در شرایط گرم و مرطوب طی 4 تا 5 روز ، و در شرایط سرد و خنک تا 2 هفته طول می کشد. البته عمق کاشت و وجود سله در فواصل بین بذر کاری و سبز شدن نیز تاثیر دارد. بعد از سبز شدن و رشد سریع سطح فتوسنتزی کود را به صورت نواری در 2 طرف بذر و کمی پایین تر قرار می دهند.
اگربذر در تماس مستقیم با کود قرار بگیرد ، ممکن است سبب ضایعات اسمزی شود . مرحله رشد رویشی (جوانه زنی – گلدهی) ، که طی آن میانگره ها و تعداد پنجه ها ، تعداد و اندازه سلول ها ، طول میانگره ها تحت تاثیر طول مدت مرحله رویشی که خود نیز تحت تاثیر درجه حرارت و طول روز است .افزایش قطر ساقه ها از طریق بزرگ شدن سلول ها زمانی رخ می دهد که ساختمان های ضروری شکل گرفته اند.
مرحله رسیدگی از زمان تلقیح گل تا بلوغ بذر می باشد.این مرحله برای توسعه دانه بحرانی است و مصرف آب ، سطح برگ برای جذب موثر نور خورشید ، یا اضافه کردن مواد غذایی ممکن است فتوسنتز را برای توسعه دانه افزایش دهد ،بدون آنکه رشد رویشی را تحریک کند.
عملکرد وزن خشک نهایی دانه حاصل سرعت پر شدن دانه و طول مدت پر شدن دانه می باشد. و زمانی که در وزن خشک دانه افزایشی صورت نمی گیرد محصول به بلوغ فیزیولوژیکی خود رسیده است . که با نمونه برداری از دانه و خوشه می توان توقف افزایش وزن خشک و مرحله برداشت را تعیین نمود.
روابط مخزن – منبع :
برای تولید موفقیت آمیز غلات باید به بذر کاری در زمان مناسب و ظرفیت فتوسنتزی مناسب برای تولید دانه توجه شود.
در جو، منبع و مخزن به نظر نمی رسد که هیچ کدام محدودیتی برای عملکرد دانه داشته باشند و اثرات متقابل فید بک ها نشان می دهد که سرعت فتوسنتز ممکن است برای نیاز دانه تعدیل شود. در غلات اندازه مخزن به تعداد دانه در سنبلچه و حجم دانه و وزن آن بستگی دارد . مطالعه ای در گندم و برنج نشان می دهد که ظرفیت ذخیره ممکن است محدودیت اصلی برای عملکرد دانه باشد.
برنج
برنج یکی از غلات قدیمی و غذای عمده بیش از نیمی از مردم جهان است . در طول سالیان متمادی اکثر دانشمندان توجه کمی به این محصول مبذول نموده اند . چون برنج غذای مهم در کشورهای توسعه یافته نبوده است . ایشی زوکا گزارش کرد که تا سال 1971 فقط 7 کتاب در مورد تولید برنج در انگلستان انتشار یافته است . البته در طی یک دوره 20 ساله پیشرفت در تحقیقات برنج منجر به افزایش تولید آن گشته است. تاسیس انستیتو تحقیقات بین المللی برنج (IRRI)درسال 1960 و پیشرفت های سریع در اصلاح و تولید برنج ، آن را به یک محصول قابل توجه تبدیل کرده است که برنامه اصلاحی آن در جهت تولید ارقام پاکوتاه ، ساقه ضخیم ، کود پذیر و روز خنثی بودن انجام گرفته است.
از موفقیت های مرکز IRRI تاسیس یک کلکسیون بزرگ زرم پلاسم و امکان اجرای برنامه های اصلاح نباتات طولانی مدت بود که تا سال 1982 نزدیک به 5500 رقم برنج که از سرتاسر دنیا جمع آوری شده بود را شامل می شود.
توصیف کلی برنج و فتو سنتز آن:
برنج مربوط به خانواده گراس ها می باشد . و دارای ریشه افشان است که شامل یک ریشه سمینال و ریشه نابجا که از گره های بالای گره پایه بوجود می آیند می باشد. ساقه برنج تو خالی و دارای 10 تا 20 میانگره هستند که از هر گره یک برگ یا غلاف باز به وجود می آید. در محل اتصال پهنک برگ یک لیگول طویل وجود دارد. پهنک های برگ باریک ، دراز و دارای ناخنک بلند و کرکدار می باشند.
برگ برنج به دلیل وجود لیگول و ناخنک خاص خودش از سایر گرامینه ها قابل تشخیص است دانه ها بر روی یک پانیکول آزاد که در امتداد بالاترین گره ساقه تولید می شوند و عموما غلاف دارند. در هر پانیکول تعداد 75 تا 150 سنبلچه وجود دارد که هر سنبلچه حاوی یک گلچه بارور می باشد.گلچه ها شامل 6 پرچم ، 1 مادگی ، 2 کلاله پر مانند ، و 2 لودیکول می باشند. طول خوشه ها cm 25-10 است. دانه برنج در غلافی قرار گرفته که همان لما و پالئا ست. میوه غلاف دار شلتوک نامیده می شود .
سازگاری :
برنج عموما یک محصول نیمه آبزی که به خوبی با شرایط غیر هوازی خاک سازگار شده ، توصیف می شود. ارقامی از برنج با شرایط هوازی و خشک خاک سازگاری یافته اند . این ارقام به عنوان برنج آپلند یا برنج کوهی شناخته می شوند. در مقابل ارقام برنج های مناطق پست یا غرقابی می باشند.
توانایی تولید برنج تحت شرایط نیمه آبزی صفت مهمی است و این امکان را می دهد که در سواحل رودخانه های بزرگ که ممکن است برای تولید غذا مورد استفاده قرار نگیرند رشد کند.
آب و هوا :
برنج یک گیاه C3 بوده و در درجه حرارت های بالا از درجه فتوسنتزی بالایی برخوردار است . بیشترین عملکرد برنج در مناطق معتدل بدست آمده است. برنج در تمام قاره ها به جز قطب جنوب کشت شده و تولید آن از 53 درجه شمالی تا 40 درجه جنوبی گسترش داشته است.
خاک
تحمل برنج به تغییرات وسیع PH خاک ، به توانایی آن به رشد در خاک های غرقابی ارتباط داده شده است. در شرایط غرقابی PH خاکهای اسیدی افزایش و PH خاک های قلیایی کاهش می یابد. برخی ارقام برنج به نمک موجود در خاک متحمل هستند . چون گیاهان C3 مثل برنج کارایی مصرف آب بالایی ندارند.
برنج غرقابی :
ارقام برنج غرقابی به عمق کم ، متوسط و یا عمق زیاد آب سازگاری یافته اند . عمق آب می تواند بوسیله آبیاری تامین شود و ممکن است سیستم های تک کشتی یا دو کشتی را شامل شود و یا ممکن است برای کنترل عمق آب یا برای ایجاد عمق بیشتر آب از آب بند که وابسته به باران می باشد استفاده کنند.
ارقام برنج غرقابی که به عمق کم آب سازگاری یافته اند ممکن است بوسیله عمق بیشتر آب خصوصا در طی زمان ظهور خوشه صدمه ببینند. بالاترین عملکرد در برنج های غرقابی در عمق های کنترل شده آب ، در حدود cm 15 یا کمتر بدست می آید..
در شرایط غرقابی ، اکسیژن برای جوانه زنی بذر ، استقرار ریشه ، رشد و نمو ریشه های موئین ، و متابولیسم طبیعی ریشه مورد نیاز است . بدون وجود اکسیژن در شرایط مرطوب و غرقابی ، اکثر غلات زرد و پژمرده شده و در نهایت می میرند.
برنج غرقابی به اکسیژن موجود در خاک برای بقای خود متکی نیست. چون قادر است درشرایط غوطه ور در آب رشد کند که این به خاطر 3 مکانیزم سازگاری در این گیاه است.
1 – یک سیستم بسیار توسعه یافته تنفس غیر هوازی مخصوصا در مراحل اولیه رشد که به گیاه اجازه می دهد شرایط بدون اکسیژن را تحمل کند.
2 – توانایی انتقال اکسیژن از برگ ها به ریشه ها توسط ساختمان های لوله مانندی که بوسیله سلولهای آئرانشیم در برگ ، ساقه و ریشه شناخته شده اند. سلولهای آئرانشیم این امکان را می دهند که هوا از برگ ها به سمت ریشه حرکت کند.
3- رشد و نمو خوب ، انشعابات فراوان ، زمین گرایی منفی ریشه ها روی سطح خاک در زمان ظهور خوشه.
وقتی که ساقه طویل می شود موقتا شکسته میشود و اکسیژن از داخل به سمت پایین جریان می یابد.
برنج شناور :
در مناطقی از بنگلادش ، تایلند ، هند، یتنام و .... که همه ساله شرایط غرقابی را دارند ارقام برنج شناور را تولید می کنند. ارقام برنج شناور ممکن است در شرایط غرقابی cm 30-4 طویل شوند.
با قطع آب ، ساقه و برگ های شناور روی هم می افتند. یک خصوصیت مطلوب برنج شناور ، توانایی در راست شدن برگ ها و ساقه های بالیی بعد از اینکه به صورت افقی روی سطح آب غرقابی قرار گرفته بودند ، می باشد. شرایط غرقابی به همراه باد های قوی و جریان سنگین آب مکن است گیاهان را از ریشه در آورد .
گیاهانی که از ریشه در آمده اند قادرند مواد غذایی را توسط ریشه های جانبی که از گره های بالاتر تولید می شوند بدست آورند . گیاهان می توانند پس از نشست کردن آب غرقابی مجددا در خاک استقرار یافته و رشد نمایند و تولید پنجه کنند. برنج شناور معمولا در شروع فصل بارندگی کشت می شود تا قبل از اتمام بارندگی در خاک استقرار یابد . بذر ها معمولا روی خاک خشک یا مرطوب پاشیده می شود. به برنج شناور به ندرت کود داده می شود . چون عکس العمل محصول به کود ضعیف است.
برنج آپلند ( کوهی ):
برنج آپلند را می توان با تولید برنج هایی که نیاز به ایجاد آب بند برای نگهداری آب ندارند متمایز کرد.
معمولا مزارع برنج آپلند قبل از فصل باران کشت می شوند . بذر برنج بر روی بستر تهیه شده پخش می شود
بستر کشت می تواند به صورت کپه ای یا شنی به روشی باشد که آب را نگه نداشته و یا آن را بی اثر کند. عملکرد برنج آپلند به دلیل نا منظم بودن بارندگی ، کنترل ضعیف علف های هرز ، در شرایط غرقابی استفاده کم از کود های مور نیاز و شیوع بیماری ها کم می باشد. در مناطقی که فقط برای برنج آپلند مناسب است کشت دیگر غلات ( ذرت ، سورگوم و ارزن) که تحمل بیشتری به خشکی دارند ممکن است با صرفه باشد .
تیپ های برنج :
در طی سمپوزیومی که در سال 1963 برگزار شد 19 گونه برنج از جنس Oryza که هر گونه تعداد کروموزوم های آن (n2)24 یا 48 بوده است. در بیشتر مناطق آسیا ، آفریقا ، استرالیا ، اروپا و آمریکا گونه 24 کروموزومی O.sativa l. کشت می شود. گونه Oryza glaberrima steuda تنها گونه ای است که برای مصرف غذایی کشت می شود . به همین جهت بیشتر تحقیقات بر روی O.sativa l . انجام گرفته است . این رقم جایگزین رقم O.G.S شده است . یک مقایسه جهت بررسی پتانسیل زنتیکی این گونه ها انجام گردید که نتیجه تلاقی بین دو گونه تجاری برنج با مشکل نر عقیمی در نتاج اولیه مواجه شد.
بیوتیپ های برنج :
برای برنج 3 بیوتیپ از جنس O.sativa هستند . که در میان گیاهان زراعی تنوع پذیری بالایی دارند . که این خصوصیت به سازگاری و پراکنش وسیع برنج کمک می کند . این بیوتیپ ها شامل ایندیکا ، جاوانیکا و ژاپنیکا است که سازگار به شرایط مختلف محیطی هستند.
جاوانیکا دارای شباهت مورفولوژیکی با ژاپنیکا می باشد.(به جز برگهای عریض و کرکدار و داشتن ریشک که در جاوانیکا دیده می شود ). ایندیکا و ژاپنیکا بعلت داشتن خصوصیات متقابل مورد توجه است و ترکیب
صفت های مطلوب باعث افزایش عملکرد شد که در نتیجه توسط IRRI معرفی شد
تغییرات مورفولوژیکی اساس و اصول تولید مرتبط با انقلاب سبز باعث سرمایه گذاری زیاد در برنج گردید که توسط چاندرا لیست شده است
1 – ساقه های کوتاه و ضخیم از عوامل کلیدی کاهش ورس و حساسیت به ازت می باشد.در این ارتباط برنج های غرقابی که حدود cm 100 است قابل توجه است.
2 – ارقام پا کوتاه که برگ عمودی تر و کوتاه تری دارند عملکرد بالا و مقاوم به ورس است .
3 – ارقام پاکوتاه برنج از شاخص برداشت بالایی برخوردار هستند چون مواد فتوسنتزی بیشتری به دانه منتقل می شود و کمتر به کاه انتقال می یابد.
4 – در ارقام پاکوتاه شاخص سطح برگ بالا می باشد.
5 ارقام پا بلند و پاکوتاه دارای تعداد گره های یکسان هستند ولی در پاکوتاه میانگره ها کوتاه هستند.
خصوصیات خاک برنج های غرقابی و شناور :
خاک هایی که در آنها آب می ایستد و توانایی نگهداری آب را دارند و زهکشی ضعیفی دارند ، خاک های غرقابی می گویند. خاک هایی که برای تولید برنج غرقابی مورد استفاده قرار می گیرد را در 4 خصوصیت فیزیوگرافی طبقه بندی کرده اند.
1 – کف جویها مسطح و ممکن است با بالا آمدن آب از کناره ها ی نهرها عمل غرقابی صورت گیرد . این خاک نیاز به مقادیری کود فسفر دارد.
2 – دشت های وسیع و تقریبا مسطح آلوویال و دشت های آبرفتی یا تراس هایی که توسط سیلاب غرقاب شده اند. این خاک نیاز به فسفر متوسط تا بالا دارند.
3 – مناطق کود در نواحی دیم و یا آپلند برنج ، در این خاک ها به فسفر واکنش نشان نمی دهند و در خاک های آهکی نسبت به پتاسیم واکنش نشان می دهد.
4 – کشت برنج بصورت تراس بندی در نواحی شیب دار ، این نوع خاک های آپلند و یا کوهستانی برای تولید برنج به فسفر نیاز دارند. در برنج شناور آب توسط بند هایی با ارتفاع 60 تا 90 سانتیمتر کنترل می شود.
اثرات غرقابی برروی خاک ها :
پس از یک بار آبیاری جهت نرم شدن خاک می توان آماده سازی بستر بذر را انجام داد. اهداف شخم مرطوب که برای مزارع باتلاقی است مشتمل بر کاهش نیرو جهت فعالیت های آماده سازی بستر بذر ، کنترل علف های هرز ، اختلاط بقایای گیاهی با خاک ، ایجاد لایه ای از خاک که کاهش دهنده عمل نفوذ باشد . در نهایت آماده سازی جهت نشاء کاری می باشد.در اکثر مناطق آسیا آماده سازی غرقابی زمانی است که باتلاقی شده و مزرعه به صورت گل – آب در می آید . و برای بیشتر ایام دوره رشد عمق غرقابی به میزان چندین سانتی متر حفظ می شود.
کارایی تولید در برنج های غرقابی بالاست و اغلب خاک های برنج غرقابی نیاز شدیدی به کود های ازته نشان می دهند . کارایی مصرف درحدود 50% است .
عوامل موثر بر استفاده از کودهای ازته به شرح زیر است :
1 – تغییرات فیزیکی :
وقتی خاک ها غرقاب می شوند خلل و فرج خاک از آب اشباع می شوند و خاک متورم شده و کلوخه های سخت متلاشی و به چندین قسمت کوچک تقسیم می شود . نتیجه این امر باتلاقی شدن مزرعه و نرم و له شدن و متلاشی شدن دانه بندی خاک آن است. فضاهای خالی خاک نقصان پیدا می کند ولی وزن مخصوص خاک افزایش پیدا کرده و سبب محدودیت زهکشی و افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک می شود. و بالاخره تبادل هوا بین اتمسفر و خاک باتلاقی کند می شود . خاک باتلاقی دارای یک لایه نازک به ضخامت 1 تا 10 میلیمتر که جذب کننده اکسیژن از آب می باشد که به رنگ قهوه ای بوده و واکنش نسبت به ازت همانند خاک های غیر اشباع مناطق مرتفع یا آپلند است. لایه دوم از اکسیژن محروم است . وقتی ترکیبات آهن در خاک کاهش می یابد خاک به رنگ خاکستری تیره و یا آبی مایل به خاکستری در می آید.
2 – تغییرات میکروبی :
عدم وجود اکسیژن در خاک غرقاب تغییرات بسیار موثر در انواع و تعداد میکروبهای تجزیه کننده بقایای گیاهی ، باعث می شود.سرعت تجزیه این خاک ها کمتر از خاک های آپلند ، که در آنها هوا وجود دارد می باشد . که طی آن مواد سمی (Co2 , Ch4, H , Fe . Mn) تولید می شود . برای جلوگیری از اثرات سمی باید 2 تا 3 هفته قبل از انتقال نشاء ها زمین را غرقاب نمود . در خاک های غرقاب ازت به آمونیوم و در آپلند نیترات تشکیل می گردد. در خاک غرقاب نیترات ها تبدیل به N2 و N2O گشته و از محیط خارج می شود. بنابراین به صورت مخلوط با خاک استفاده می شود
تغییرات شیمیایی :
غرقاب شدن سبب افزابش توانایی استفاده از فسفر شده که یک امتیاز محسوب می شود. تحت شرایط غرقابی Fe , Al , Mn ,Ca بهصورت محلول در می آیند و فسفر در شرایط هوازی توانایی ترکیب شیمیایی با این عناصر را دارد. در شرایط غرقابی PH بالا رفته و در قلیایی پایین آمده و میزان فسفر قابل استفاده افزایش می یابد. اثرات سودمند غرقابی روی تولید برنج سبب می شود که برنج در دامنه وسیع از خصوصیات خاک ، توانایی رشد را داشته باشد.
کود های بیولوژیکی :
در لگومینوز تثبیت بیولوؤیکی ازت وجود دارد که در نتیجه ارتباط همزیستی بین لگوم و باکتری ریزوبیوم است. ساخته شدن کود ازته به صورت صنعتی که طی آن گاز N2 با H در فشار و درجه حرارت بالا ترکیب می شود که غیر قابل تجدید و منبع انرژی مطرح است .
در مناطق گرمسیری و در شرایط غرقابی 2 وسیله بیولوژیکی جهت تولید ازت قابل جذب موجودند
1 – جلبک های سبز آبی 2 – گونه های آزولا
جلبک های سبز آبی در هر فصل 25 تا 30 کیلوگرم ازت در هر هکتار تثبیت می کنند . این جلبک ها در روی سطح آب آزاد رشد می کنند که زندگی آن مستقل از گیاه برنج می باشد. چون حاوی کلروفیل و دارای یک سیستم خودکفایی تثبیت ازت است . که انرژی لازم را از نور خورشید و از طریق فتوسنتز تهیه می کند.
امتیازات جلبک سبز عبارتند از ، تکثیر خود به خود و وجود حداقل مشکلات محیطی در رابطه با ساخت ، انتقال و استفاده از کود ازت می باشد.
اگرچه مقداری از ازت تثبیت شده برای گیاه قابل استفاده است ولی قسمت اعظم آن تولید ماده عالی است که همانند بقایای مواد آلی در خاک باقی می ماند و جهت استفاده محصولات بعدی آزاد می شود. تولیدکنندگان برنج باید ارتباط عملکرد با محصول بعدی را درک کنند. جلبک های خشک شده را می توان در مزرعه برنج غرقاب شده به میزان 10 تا 15 کیلوگرم ، یک هفته بعد از انتقال نشاء در زمین پخش کرد. جلبک می تواند در خزانه استقرار یافته و میزان آلودگی را در برنج تازه کشت شده به میزان 750 کیلوگرم در هکتار افزایش دهد. مقدار اضافه جلبک مضر نبوده و سودمند نیز است. کار برد جلبک حداقل در 3 فصل زراعی متوالی می تواند جمعیت مناسبی از جلبک را به وجود آورد.پس از استقرار جلبک فعالیت بیولوژیکی آن آغاز می شود . که مدت فعالیت کوتاه و در حدود 3 تا 6 ماه می باشد. و بعد از آن جلبک ها یا به حالت خواب فرو می روند با از بین می روند . در فصل بعد نیز قادر به رشد بوده ، مگر اینکه شرایط اکولوژیکی مناسب نباشد . حُسن استفاده از از این جلبک ها این است که قسمت اعظم ازت تثبیت شده را در عمق آب آزاد می کند . که می تواند برای گیاه برنج حائز اهمیت باشد.
هنگامی که جلبک های سبز آبی در حضور سرخس های آبی آزولا رشد کنند مقدار ازت تثبیت شده به میزان 5 تا 10 برابر بیشتر از حالت قبلی است. جلبک سبز آبی به صورت همزیست در حفره های بزرگ آزولا رشد می کند . گیاه آزولا حاوی یک ریزوم منشعب شده شناور با برگ های کوچک و ریشه توسعه نیافته می باشد. که به صورت معلق در آب رشد می کند . نژاد های آزولا در دامنه حرارتی 20 تا 35 درجه سانتیگراد رشد می کنند . برای حفاظت از سرما ، آزولا را در گودال هایی که با کاه پوشانده شده قرار می دهند. گونه های آزولا در دمای کمتر از 10 درجه و بیشتر از 35 درجه سانتیگراد زنده نمی مانند .
آزولا در مزرعه به سرعت تکثیر یافته و تا 5/7 تن در زمین افزایش یافته و مستقر می شود . در شرایط مناسب در هر 5 روز 2 برابر می شود . پس در یک دوره رشد 3 تا 4 ماهه حدود 260 تن در هکتار تولید دارد. آزولا را می توان قبل از کشت برنج شخم زد و یا در زیر خاک مدفون کرد تا مواد آلی خاک افزایش یتبد.
تولید به روش راتون در برنج ( راتون کراپینگ ) :
تولید به روش راتون عملی است که طی آن محصول دوم از پنجه های اصلی گیاه چیده شده به دست می آید
این روش حداکثر استفاده از برنج در طی فصل را به وجود می آورد. و در جاهایی که فصل رویش برای کشت دو محصول نا کافی است ( جنوب آمریکا و جنوب شرقی آسیا ) اهمیت دارد . در این روش احتیاج به آماده سازی بستر بذر و کاشت مجدد نمی باشد. پذیرش راتون در سیستم های کشاورزی فشرده محدود بوده است که دلایل عمده آن عبارتند از :
1 – عملکرد پایین نسبت به محصول کاشته شده 2 – تراکم حشرات زیان آور 3 – مشکلات علف های هرز
4 – مشکلات فشردگی خاک
راتون می تواند توسط مدیریت صحیح بهبود یابد.
نکات قابل توجه در عملیات برنج :
مزیت انتقال دستی نشاء به مزرعه آن است که به فواصل مساوی توزیع شده و کارایی استفاده از انرژی خورشید بیشتر می شود و امکان کنترل تراکم مطلوب گیاه را می دهد. در جا هایی که انتقال نشاء هزینه زیادی دارد برنج به صورت مستقیم کشت می شود . به این ترتیب که آن را در سوراخ هایی در خاک خشک یا در بین لجن پخش می کنند و سپس زمین را غرقاب می کنند . بذر برنج در خاک غرقابی استقرار ضعیفی دارد که عدم توانایی شخم بین ردیف ها و قرار گرفتن در معرض حمله موش ها ، کرم ها ، پرندگان از مزایای کمتری برخوردار است. برای جلوگیری از این مشکل بذور را بر روی بستر ناصاف پخش می کنند و آ« را با یک لایه سطحی خاک می پوشانند . اگر بذر را بروی زمین غرقاب بپاشیم به صورت شناور در می آید که برای جلوگیری ازاین مشکل بذر را از قبل خیس می کنند تا زودتر استقرار یافته و از انرژی خورشید بهره برد و در نتیجه رقابت بهتری با علف های هرز خواهد داشت . در ضمن گیاهچه برنج باید قبل از اینکه مواد غذایی بذر تمام شود ، انتقال یابد.
مقایسه سیستم های کشت برنج :
در کشور های در حال توسعه ، متوسط مساحت مزرعه پیوسته کوچک و کوچکتر می شود که واحد های کوچکتر نیاز به زحمت بالایی دارد و بیشتر مکانیزه هستند. تولید برنج در کالیفرنیا در نتیجه یک سری عملیات مکانیزه شامل تسطیح زمین ، کشت به وسیله هواپیما ، و عمل برداشت با کمباین هایی که در گل فرو نمی روند ، عملکرد در این روش 50% بیشتر از سایر ایالات آمریکا بود و تقریبا سه برابر بیشتر از متوسط عملکرد جهانی بوده است . استفاده از روش فرایند تجزیه انرژی ، کارایی انرژی در کشاورزی توسط فریدمان برای سیستم های مختلف برنج تعیین شده است . فریدمان دریافت بازده انرژی غذا ( در تمامی روش ها ) بیشتر از انرژی نهاده شده به کار برده شده برای تولید برنج بوده است .
نتيجه گيري:
در روش های سنتی به ازای هر واحد انرژی مورد نیاز در تولید برنج 8/13 واحد انرژی قابل استفاده تولید خواهد شد که کمترین مقدار را تولید می کند . در روش انتقالی نسبت باژده به نهاده در حدود 6/6 و برای انقلاب سبز 9/2 می باشد. سیستم انقلاب سبز کمترین کارایی انرژی را در تولید دارا بود . روش آزمایش ، عملکرد مشابهی با روش انقلاب سبز تولید نمود و نسبت بازده به نهاده برابر 6/4 داشت . این مقدار 25% بیشتر از روش انقلاب سبز بود . در جامعه ای که از اهمیت انرژی آگاه می باشد ، روش آزمایش باید به عنوان روش برتر مورد توجه قرار گیرد . به هر حال اگر هدف آز آزمایش عملکرد در واحد سطح است سیستم انقلاب سبز باید به عنوان یک روش مناسب مورد توجه قرار گیرد
منابع:
www.alonefarmer.ir
onearmer.blogfa.com
aloneklr.blogfa.com
rsian.usinfo.state
این وبلاگ برای تمام دوستداران علوم مهندسی کشاورزی و بالاخص مهندسی مکانیزاسیون ماشین های کشاورزی و مديريت تهیه شده است . شاید قطره حتی ناچیز در راه اعتلای مکانیزاسیون کشاورزی و مديريت باشد.