مقدمه
گیاه یونجه برای تولید عملکرد بهینه به میزان زیادی پتاسیم احتیاج دارد. یونجه به پتاسیم برای کاتالیز کردن چندین عمل متابولیکی نیاز دارد. اعمالی نظیر فعال سازی آنزیم، تعرق، تغییر مکان ترکیبات ساخته شده در فرآیند نوری، سنتز پروتئین و نشاسته و روابط انرژی همگی به پتاسیم نیازمندند (18،14، 6،3). در نتیجه کمبود پتاسیم در یونجه، عملکرد علوفه وطول عمر آن کاهش می یابد (15،12). کمبود پتاسیم غالبا" در خاک های غیر حاصلخیز ویا اراضی که کود پتاسیمی درآنجا به مصرف نرسیده و تحت کشت گیاه یونجه ویا سایر گیاهان علوفه ای می باشند، اتفاق می افتد (19،13). کمبود پتاسیم دراین خاک ها منجر به افزایش هزینه های تولید در واحد سطح گردیده به طوریکه در مناطق مختلف سالیانه هزینة گزافی را به تولید کنندگان یونجه تحمیل می کند (17).
تحقیقات گسترده ای در ارتباط با اثرات عنصر پتاسیم در زراعت یونجه انجام شده است. Burmester و همکاران (1991) نشان دادند که با مصرف پتاسیم عملکرد علوفه در یونجه افزایش یافت. همچنین مصرف پتاسیم، غلظت عنصر کلسیم را در اندام های هوائی افزایش داده وتاثیر جزیی بر روی غلظت ازت در اندام های هوائی داشت. دراین تحقیق مشخص شد که مصرف تقسیطی پتاسیم هیچگونه تاثیری بر تولید علوفه نداشته و حرکت پتاسیم در 25 سانتی متری فوقانی خاک که حاوی مقادیر56 تا 516 کیلوگرم پتاسیم در هکتار بودند، خیلی جزئی بود. Lioveras و همکاران (2001) گزارش کردند که عنصر پتاسیم تاثیر مثبتی بر عملکرد ماده خشک یونجه داشت. میزان برداشت پتاسیم توسط گیاه بطور خطی با افزایش سطوح کودی پتاسیم افزایش یافته و با مصرف 332 کیلوگرم در هکتار مقدار جذب آن معادل1728 کیلوگرم در هکتار در سال بود. در این تحقیق، پتاسیم قابل جذب خاک پس از برداشت محصول متناسب با سطوح کودی پتاسیم افزایش یافته و تغییرات آن فقط مربوط به عمق های کمتر از 30 سانتی متری بود. آنان دریافتند که علیرغم مقدار جذب بالای پتاسیم توسط گیاه، مقدار پتاسیم قابل جذب خاک بطور جزئی تغییر کرده و علت آن را جذب پتاسیم از بخش غیر تبادلی و تثبیت شده در خاک بیان کردند. Koing و همکاران (2002) اظهارداشتند که یونجه بعد از ازت، پتاسیم را بیش از سایر عناصر جذب کرده و مصرف کودهای پتاسیمی را براساس آزمون خاک برای نیل به عملکردهای بهینه ضروری دانستند. Breg و همکاران (2007) اظهارداشتند که عملکرد یونجه با مصرف پتاسیم افزایش یافته و یک رابطه خطی بین سطوح کودی پتاسیم و عملکرد علوفه وجود داشت.
اثرات منیزیم بررشد یونجه از جنبه های متعددی مورد بررسی قرار گرفته است. Miller و Sirois (1983) با بررسی نقش عنصر منیزیم در تثبیت زیستی ازت در یونجه دریافتند که درگیاهان مواجه با کمبود منیزیم تشکیل گره بطور قابل توجهی کاهش یافته و میزان رشد یونجه در نتیجة عدم تامین نیاز گیاه به ازت شدیدا" کاهش یافت. این عارضه با تامین عنصر منیزیم در مقادیر مورد نیاز گیاه بر طرف شد. نتایج تعدادی از محققین حاکی از این مطلب است که افزایش سطوح پتاسیم در خاک منجر به کاهش جذب منیزیم و کلسیم توسط گیاه گردیده و غالبا منیزیم بیش از کلسیم تحت تاثیر قرار می گیرد (22 و20). Walworth و Sumner (1990) در طی تحقیقات خود دریافتند که اضافه کردن پتاسیم به خاک سبب شد که میزان منیزیم بافت های گیاهی و جذب منیزیم گیاه یونجه کاهش یابد. نکته قابل توجه اینکه مصرف پتاسیم تنها در زمانی که بطور توام بامنیزیم به مصرف رسید باعث افزایش عملکرد مادة خشک یونجه گردید . همچنین دراین تحقیق مشخص شد که در صورت عدم مصرف پتاسیم، افزودن منیزیم به خاک، جذب پتاسیم را کاهش داده وتولید مادة خشک را محدود نمود که بیانگر اثرات متقابل منفی بین عناصر پتاسیم ومنیزیم و اهمیت آن در تولید یونجه درخاک های با هوادیدگی شدید بود. Rokabah (1996) با بررسی رابطه بین مقدار منیزیم گیاه یونجه و شدت عارضه لکه برگی استمفیلیومی) Stemphylium Leaf Spot ( دریافتند که مقدار منیزیم گیاه با شدت عارضه بیماری بطور معنی داری همبستگی منفی داشت و مصرف منیزیم در کاهش شدت بیماری موثر بود
بر این اساس، هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی بر هم کنش عناصر پتاسیم و منیزیم بر عملکرد محصول یونجه تحت شرایط خاک های آهکی استان آذربایجان غربی بود.
مواد و روش ها
این پژوهش بصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با 12 تیمار در سه تکرار از سال 1382 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی خوی به مدت سه سال اجرا گردید. فاکتور اول شامل چهار سطح پتاسیم (0، 100، 200 و 300 کیلوگرم پتاسیم خالص در هکتار از منبع سولفات پتاسیم) و فاکتور دوم شامل چهار سطح منیزیم (0، 100 و 200 کیلوگرم منیزیم خالص در هکتار از منبع سولفات منیزیم) در نظر گرفته شدند. خاک محل اجرای آزمایش بر اساس طبقه بندی ایالات متحده امریکا جزو خاک هایFine loamy, mixed, mesic- Xeric Haplocambids است (2). قبل از کشت نسبت به تهیه نمونه مرکب خاک از هر تکرار و تجزیه شیمیائی آن مطابق روش های استاندارد موسسه تحقیقات خاک و آب (1) اقدام و نتایج مربوطه در جدول 1 نشان داده شده است. خاک مذکور غیر شور با pH قلیائی، آهک متوسط و مقدار مواد آلی اندک بود. غلظت عناصر فسفر، آهن، منگنز و مس قابل استفاده در خاک در شرایط متعادل و عناصر روی و پتاسیم خاک مواجه با کمبود بودند. بر اساس نتایج آزمون خاک، قبل از کاشت مقدار 25 کیلو گرم در هکتار اوره به عنوان استارتر و 40 کیلو گرم سولفات روی به همراه تیمارهای کودی در کرت های مربوطه بطور یکنواخت پخش و با خاک سطحی مخلوط گردیدند.
جدول 1- -------
سولفات منیزیم از نوع کی سریت MgSO4.H2O) ) حاوی 18 درصد منیزیم خالص بود. در صد بازیافت ظاهری پتاسیم و منیزیم از فرمول:
جدول درصد
محاسبه گردید. رقم مورد کاشت قره یونجه بود که درچهار ردیف پنج متری با فاصله خطوط 40 سانتیمتر و میزان بذر 25 کیلوگرم در هکـتار کشـت گردید. کلیه مراقبت های زراعی برای تیمارها بطور یکسان انجام شده ویادداشتبرداری های لازم وضروری شامل تاریخ کاشت، تاریخ سبز شدن و سایر صفات مرفولوژیکی قابل مشاهده درتیمارها صورت گرفت. بعد از سال اول (استقرار گیاه) درپایان هرچین عملکرد علوفه خشک تعیین شد. همچنین درهرچین عناصر پتاسیم و منیزیم موجود در گیاه یونجه تعیین شدند آبیاری بروش کرتی انجام شد. مقدار آب آبیاری بر اساس برآورد نیاز آبی محصول در منطقه (8) و اندازه گیری آن با استفاده از پارشال فلوم انجام شد.
تجزیه و تحلیل آماری طرح در سال های 1383 و 1384 با استفاده از روش های آماری مربوط به آزمایش های فاکتوریل اسپلت پلات در زمان و نتایج مربوط به سال آخر اجرای طرح مربوط به خصوصیات زایشی یونجه شامل عملکرد بذر، تعداد بذر در غلاف، تعداد غلاف در گل آذین وتعداد گلچه در گل آذین با استفاده از روش های آماری مربوط به آزمایش های فاکتوریل با استفاده از نرم افزار Mstatc و مقایسه میانگین تیمارها با استفاده از روش حداقل تفاوت معنی دار (Least significant Difference, LSD) انجام گرفت.
نتایج
اثرات تیمارها بر عملکرد علوفه خشک
نتایج تجزیه وتحلیل آماری طرح نشان دادکه اثرات سطوح پتاسیم بر عملکرد علوفه خشک در سطح یک درصد معنی دار بود (P< 0.01) و بیشترین میزان عملکرد از سطح چهارم تیمار پتاسیم حاصل شد ( شکل 1 ). همچنین اثرات سطوح منیزیم بر میزان عملکرد علوفه خشک درسطح یک درصد معنی دار بود (P< 0.01) وبیشترین میزان عملکرد ازسطح سوم تیمار منیزیم بدست آمد که به تنهایی در کلاس اول وسایر تیمارها در کلاس دوم قرار گرفتند ( شکل 2). اثرات متقابل تیمارهای پتاسیم و منیزیم بر عملکرد علوفه خشک معنی دار نشد.
اثرات تیمارها بر غلظت عناصر پتاسیم و منیزیم در اندام های هوایی گیاه
اثرات تیمارها بر غلظت پتاسیم در اندام های هوایی گیاه معنی دار بود (P< 0.01) و با افزایش سطوح پتاسیم، غلظت پتاسیم در اندام های هوایی گیاه افزایش و با افزایش سطوح منیزیم، غلظت پتاسیم در اندام های هوایی گیاه به طور معنی داری کاهش و بیشترین و کمترین غلظت پتاسیم به ترتیب در تیمارهایk3Mg0 و K0Mg1 حاصل شد( جدول 2).
شکل 1-2-------------
اثرات مستقل و متقابل تیمارها بر غلظت منیزیم در اندام های هوایی گیاه نیز معنی دار گردید (P< 0.01). با افزایش سطوح پتاسیم، غلظت منیزیم در گیاه تا سطح سوم پتاسیم کاهش یافت. با افزایش سطوح منیزیم غلظت منیزیم نیز در گیاه نسبت به شاهد افزایش نشان داد. بیشترین مقدار منیزیم در اندام های هوائی گیاه در تیمار K0Mg2 حاصل شد وکمترین مقدار آن در تیمارK2Mg0 بدست آمد که با تیمار شاهد در یک کلاس آماری قرار گرفتند ( جدول3 ) .
جدول 3-2---------
اثر تیمارها بر میزان جذب پتاسیم و منیزیم توسط گیاه
نتایج نشان داد که اثرات تیمارهای پتاسیم بر میزان جذب پتاسیم توسط گیاه در چین های مختلف معنی دار بود
(P< 0.01 ).کمترین مقدار جذب پتاسیم در چین اول و بیشترین مقدار آن در چین سوم حاصل شد. در چین چهارم مقدار جذب پتاسیم بطور معنی داری کاهش یافت (جدول4). بیشترین میزان جذب پتاسیم در تیمار k3 در چین سوم و کمترین میزان جذب در تیمار k0 در چین چهارم مشاهده شد. همچنین بیشترین میزان جذب مجموع چهار چین برداشت شده در تیمار چهارم پتاسیم حاصل شد که نسبت به شاهد 1/60درصد بیشتر بود. بطور متوسط مقدار جذب کل پتاسیم در طی چهار سال معادل 404 کیلو گرم در هکتار بود. همچنانکه ملاحظه می گردد با افزایش مقادیر مصرف پتاسیم، در صد بازیافت ظاهری پتاسیم کاهش یافت ( جدول4 ). بطور متوسط میزان بازیافت ظاهری پتاسیم معادل 1/75 درصد بود.
میانگین اثر سطوح منیزیم بر میزان جذب منیزیم در چین های مختلف در جدول 5 نشان داده شده است. همچنانکه در جدول مذکور مشاهده می شود اثرات متقابل سطوح منیزیم در چین معنی دار گردید (P< 0.01) وبیشترین میزان جذب منیزیم از سطح سوم تیمارمنیزیم در چین سوم و کمترین میزان جذب آن در تیمار شاهد در چین اول حاصل شد. با افزایش مقادیر منیزیم میزان جذب کل منیزیم افزایش یافت و بطور میانگین مقدار آن در سال معادل 6/88 کیلو گرم در هکتار بر آورد گردید. درصد بازیافت ظاهری منیزیم نیز با افزایش سطوح منیزیم کاهش یافت و آن بطور متوسط معادل 26 درصد بود (جدول 5).
جدول 4-5--------------+
اثرات تیمارها بر خصوصیات زایشی و عملکرد بذر یونجه
نتایج تجزیة آماری مربوط به اثر پتاسیم بر خصوصیات زایشی یونجه در جدول 6 آورده شده است . نتایج نشان داد که اثرات سطوح پتاسیم بر تعداد گلچه در گل آذین معنی دار بود (P< 0.05 ). بیشترین تعداد گلچه درسطح چهارم پتاسیم حاصل شد که با سطوح دوم و سوم درکلاس اول آماری و تیمار شاهد در کلاس دوم قرا ر گرفتند.
همچنین تعداد غلاف در گل آذین نیز با افزایش سطوح پتاسیم افزایش یافت و بیشترین تعداد غلاف در گل آذین از سطح چهارم پتاسیم حاصل شد (P< 0.05 ). اثرات سطوح پتاسیم بر تعداد بذر در غلاف نیز در سطح پنج درصد معنی دار بود و بیشترین تعداد بذر در غلاف در سطح چهارم پتاسیم بدست آمد که به تنهایی در کلاس اول آماری و سایر تیمارها در کلاس بعدی قرار گرفتند. عملکرد بذر یونجه با افزایش سطوح پتاسیم افزایش یافت و بیشترین عملکرد بذر در سطح چهارم پتاسیم مشاهده شد (P< 0.05)(جدول 6). اثرات منیزیم و اثرات متقابل منیزیم و پتاسیم بر عملکرد بذر یونجه از نظر آماری معنی دار نگردید.
اثر تیمارها بر غلظت پتاسیم و منیزیم قابل جذب در خاک پس از برداشت محصول
غلظت پتاسیم قابل جذب خاک پس از برداشت محصول در سال سوم اجرای طرح متناسب با مصرف خاکی پتاسیم افزایش یافت و بیشترین مقدار پتاسیم قابل جذب خاک در سطح چهارم پتاسیم اندازه گیری شد (شکل 3).و این در حالی بود که در تیمار شاهد، نسبت به غلظت پتاسیم قابل جذب خاک قبل از کشت بطور متوسط حدود 99 میلی گرم بر کیلوگرم کاهش نشان داد که بیانگر جذب قابل ملاحظه این عنصر توسط گیاه یونجه است. نتایج حاصل از تجزیه خاک ها پس از برداشت محصول در سال سوم نشان داد که تفاوت معنی داری از نظر منیزیم قابل جذب بین تیمارها وجود نداشت.-----
چدول6
شکل 3---------------
بحث
نتایج این تحقیق نشان داد که مصرف پتاسیم عملکرد یونجه را بطور قابل توجهی افزایش داد بطوریکه مصرف 300 کیلو گرم سولفات پتاسیم باعث افزایش 3/30 در صد عملکرد یونجه گردید. بنابراین می توان به این نتیجه رسید در صورتی که غلظت پتاسیم قابل جذب خاک در حدود 200 تا 250 میلی گرم بر کیلو گرم باشد عملکرد یونجه بطور قابل توجهی به دلیل پائین بودن مقدار پتاسیم قابل جذب خاک کاهش یافته و مصرف پتاسیم برای نیل به عملکرد های بهینه تحت چنین شرایطی ضروری است. نتایج مذکور، با یافتههای Melhi (2011)؛ Berg (2007)؛ Berg (2005) و Koenig و همکاران (2002) مطابقت می نماید. لازم به ذکر است که در رابطه با مصرف پتاسیم در زراعت یونجه، توجه به غلظت پتاسیم قابل جذب خاک یکی از مهمترین اصول در مصرف کودهای پتاسیمی می باشد و بد یهی است که هر گونه توصیه در این خصوص ضرورتا باید بر مبنای سطح بحرانی عنصر در خاک صورت گیرد. بنابر این برآورد سطح بحرانی و کالیبراسیون پتاسیم در خاک برای زراعت یونجه یکی از مهمترین مواردی است که در تحقیقات بعدی باید به آن توجه خاص معطوف داشت.
مصرف منیزیم افزایش عملکرد یونجه را در پی داشت و بیشترین میزان عملکرد با مصرف 200کیلو گرم سولفات منیزیم در هکتار حاصل شد که نسبت به شاهد 3/4 در صد افزایش داشت (شکل 2). توجه به این نکته ضروری است که مقدار افزایش عملکرد علوفه خشک یونجه در این تیمار نسبت به شاهد معادل 580 کیلوگرم در هکتار بود و با احتساب قیمت محصول و کود مصرفی باید به جنبه های اقتصادی مصرف کود نیز توجه خاصی مبذول داشت. بدیهی است به دلیل متغیر بودن قیمت محصول و کود مصرفی در این رابطه نمی توان اظهار نظر قاطعی نمود ولی ذکر این نکته ضروری است که تنها در زمانی باید نسبت به مصرف کود مذکور اقدام نمود که ارزش نهایی تولید محصول با قیمت کود برابر باشد. نیاز یونجه به منیزیم برای تامین رشد مطلوب گیاه، بطور متوسط در حدود 5/0 درصد وزن خشک اندام های هوائی است (10). جابه جائی مواد آلی ساخته شده در فتوسنتز، از منبع به مخزن، مانند ریشه ها، میوه ها و یا غده های ذخیره ای از پی آمدهای کمبود منیزیم است. در لگوم های گره دار کمبود منیزیم اثر نامطلوبی بر رسیدن قند به گره های ریشه و در نتیجه، بر میزان تثبیت ازت دارد (16). در بیشتر موارد ذخیره شدن منیزیم اضافی کیفیت غذائی گیاهان را بهبود می بخشد. برای نمونه، ناکافی بودن منیزیم در علوفه عامل اصلی بیماری نبود هماهنگی ماهیچه ها در حیوانات است (21،9). Suttle و همکاران (2010) اظهار داشتند که تغذیه ناکافی با منیزیم در نشخوار کنندگان می تواند موجب بروز بیماری هیپو مگنزیومی یا تتانوس (انقباض شدید عضلات) می شود. همچنین تغذیه ناکافی با پتاسیم هم باعث کم شدن راندمان شیر و لاغری مفرط در دام ها گردیده و میل به لیسیدن هم، که یک بیماری است، در اثر کمبود نمک ایجاد شده و بعد از لاغری شدید منجر به مرگ می گردد. بنابراین غلظت عناصر مذکور در اندام های رویشی یونجه نه تنها از دیدگاه تغذیه گیاهی اهمیت دارد بلکه از نظر تامین نیاز غذائی دام ها نیز حائز اهمیت است.
نتایج این بررسی نشان دادکه با افزودن کودهای پتاسیمی و منیزیمی به خاک، غلظت این عناصر در اندام های رویشی یونجه افزایش می یابد ولی در مصرف توام آنها مشاهده گردید که با افزایش سطوح منیزیم، غلظت پتاسیم در گیاه کاهش ونیز با افزایش سطوح پتاسیم، غلظت منیزیم در گیاه کاهش یافت. به عبارت دیگر، تیمارها بر غلظت عناصر پتاسیم ومنیزیم در گیاه تاثیر گذاشته و افزایش مصرف هرکدام سبب کاهش غلظت دیگری در گیاه گردیدکه بیانگر اثرات متقابل منفی بین دو عنصر است. این نتایج با نتایج Walworthو Sumner (1990) مطابقت دارد.
درصد بازیافت ظاهری پتاسیم و منیزیم با افزایش سطوح کودی کاهش یافت (جداول 4 و 5). این امر نشان دهنده این مطلب است که در صورت مصرف کود در مقادیری بیش از نیاز گیاه، سهم بیشتری از آن درگیر واکنش های شیمیائی ناخواسته در خاک شده و راندمان مصرف کود کاهش می یابد. در خاک های آهکی مسیر واکنش های مذکور غالبا در جهت تشکیل رسوب و یا تثبیت عناصر بوده و در نتیجه قابلیت استفاده آن برای گیاه کم می شود (5). درصد بازیافت ظاهری پتاسیم در این تحقیق بطور متوسط 9/2 برابر درصد بازیافت منیزیم بود، به عبارت دیگر یونجه بطور متوسط درحدود سه برابر پتاسیم بیشتری نسبت به منیزیم از خاک جذب می نماید. چنین فرآیندی نه تنها به دلیل نیاز غذائی بالای یونجه به پتاسیم بوده بلکه روابط آنتاگونیسمی بین پتاسیم و منیزیم در محلول خاک، جذب کمتر منیزیم را در مقایسه با پتاسیم درگیاه تشدید می نماید (15 و 22).
میزان جذب پتاسیم و منیزیم در گیاه بطور متوسط به ترتیب معادل 404 و 89 کیلوگرم در هکتار در سال بود که این میزان با احتساب سه سال رشد متوسط رویشی گیاه به رقمی معادل 1212 و 267 کیلو گرم در هکتار می رسد. توجه به نتایج تجزیه خاک پس از برداشت محصول بیانگر این واقعیت است که مقدار پتاسیم قابل جذب خاک در حدود 100 میلی گرم بر کیلو گرم کاهش یافت و خاک تحت کشت بطور قابل توجهی از نظر عنصر پتاسیم تخلیه شد. این مطلب یکی از مهمترین نکاتی است که باید در مدیریت مصرف کود به آن توجه خاص مبذول داشت. علیرغم برداشت 267 کیلو گرم منیزیم در هکتار غلظت منیزیم قابل جذب خاک هنوز در حد بالائی بوده ومقدار آن پس از بر داشت محصول در سال سوم تغییر محسوسی نسبت به شاهد نداشت. این امر به دلیل بالا بودن ظرفیت تامپونی خاک محل اجرای آزمایش بوده، مع الوصف تعمیم نتایج این پژوهش به سایر مناطق استان مستلزم انجام آزمون خاک و بررسی میزان قابلیت استفاده عنصر در یگر نقاط مورد نظر برای کشت یونجه می باشد. با توجه به نتایج حاصله موارد ذیل در جهت ارتقاء سطح حاصلخیزی خاک پیشنهاد می گردد:
1- با توجه به اثرات بسیار مهم پتاسیم بر عملکرد و اجزای آن، مصرف این عنصر در اراضی تحت کشت یونجه توصیه می گردد. مقدار مصرف بر اساس غلظت پتاسیم قابل جذب خاک قبل از کشت و میزان عملکرد مورد انتظار متفاوت خواهد بود.
2- با عنایت به اثرات متقابل منفی مشاهده شده بین عناصر پتاسیم و منیزیم، در نظر گرفتن چنین روابطی در مدیریت حاصلخیزی خاک های تحت کشت یونجه بسیار حائز اهمیت است.
3- با عنایت به برداشت قابل توجه پتاسیم توسط یونجه در سال های متوالی و احتمال ایجاد تنش های تغذیه ای در چین های برداشت، انجام تحقیقات بیشتر در رابطه با مصرف سرک پتاسیم در زراعت این محصول پیشنهاد می گردد.
سپاسگزاری
بدینوسیله از رئیس محترم مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان غربی جناب آقای مهندس اسماعیل علیزاده به خاطر تامین امکانات لازم برای اجرای این تحقیق و از پرسنل محترم آزمایشگاه بخش تحقیقات خاک و آب آن مرکز به خاطر انجام تجزیه های آزمایشگاهی لازم تشکر و قدر دانی می نماید.
