1-1 کلیات…………………………………………………………………………………………………………….. 2

1-2 تاریخچه …………………………………………………………………………………………………………. 3

1-3 کشت سورگوم در ایران………………………………………………………………………………………. 3

1-4 گیاهشناسی سورگوم…………………………………………………………………………………………… 4

1-5 اكولوژی سورگوم……………………………………………………………………………………………… 6

1-6 انواع سورگوم…………………………………………………………………………………………………… 7

1-6-1 سورگوم علوفه­ای……………………………………………………………………………………………. 7

1-7  ترکیبات شیمیایی موجود در سورگوم…………………………………………………………………….. 8

1-8 کاربرد سورگوم ……………………………………………………………………………………………….. 8

1-8-1 مصارف خوراکی…………………………………………………………………………………………… 9

1-8-2 تغذیه حیوانات………………………………………………………………………………………………. 9

1-8-3  تولیدات صنعتی…………………………………………………………………………………………….. 9

1-8-4 تولید اتانول و باگاس……………………………………………………………………………………….. 10

1-9 تنش­های محیطی……………………………………………………………………………………………….. 10

1-9-1 نقش آب در گیاهان……………………………………………………………………………………….. 11

1-9-2 تنش خشکی…………………………………………………………………………………………………. 12

1-9-3 اثرات خشکی بر رشد و عملکرد…………………………………………………………………………. 13

1-9-3  اثرات خشکی بر روابط آب …………………………………………………………………………….. 13

1-9-4  اثرات خشکی بر روابط غذایی ………………………………………………………………………….. 14

1-9-5 اثرات خشکی بر فتوسنتز………………………………………………………………………………….. 14

1-10  مکانیسم های فیزیولوژیکی تحمل به خشکی…………………………………………………………… 15

1-10-1 حفظ آب سلول و بافت………………………………………………………………………………….. 15

1-10-2 نقش آنزیم های آنتی اکسیدان ………………………………………………………………………… 17

1-11 خصوصیات مطلوب یک بوته گیاهی برای تحمل خشکی……………………………………………. 17

1-11-1 تعداد پنجه………………………………………………………………………………………………….. 17

1-11-2 ریشه…………………………………………………………………………………………………………. 17

1-11-3 خوشه……………………………………………………………………………………………………….. 17

1-11-4 برگ………………………………………………………………………………………………………… 18

1-12 راهبرد ها در شرایط تنش……………………………………………………………………………………. 18

فصل دوم: بررسی منابع…………………………………………………………………………………………. 20

2-1 اثر تنش خشکی ­بر تعداد و سطح  برگ گیاه……………………………………………………………… 21

2-2 اثر تنش خشکی ­بر کلروفیل ( aوb)‌ و کارتنوئید برگ…………………………………………………. 22

2-3 اثر تنش خشکی ­بر محتوای نسبی آب برگ (RWC):………………………………………………… 24

2-4 اثر تنش خشکی ­بر قطر و ارتفاع ساقه گیاه………………………………………………………………… 25

2-5 اثر تنش خشکی ­بر عملکرد علوفه تر و خشک……………………………………………………………. 26

2-6 شاخص سطح برگ (LAI)………………………………………………………………………………….. 28

2-7 مروری بر اثرات حاصل از محلول پاشی برگی آسکوربیک اسید، سالیسیلیک اسید،پرولین و گلایسین بتائین           29

2-7-1 آسکوربیک اسید……………………………………………………………………………………………. 30

2-7-2 اسید سالیسیلیک…………………………………………………………………………………………….. 31

2-7-3 پرولین و گلایسین بتائین…………………………………………………………………………………… 34         

فصل سوم: مواد و روشها………………………………………………………………………………………… 37

3-1 آزمایش مزرعه ای……………………………………………………………………………………………… 38

3-1-1 مشخصات محل و زمان اجرای آزمایش………………………………………………………………… 38

3-1-2 خصوصیات اقلیمی محل اجرای آزمایش………………………………………………………………. 38

3-1-3 ویژگی های خاک محل اجرای آزمایش………………………………………………………………. 38

3-1-4 طرح مورد آزمایش…………………………………………………………………………………………. 39

3-1-5 مراحل اجرای آزمایش…………………………………………………………………………………….. 40

3-1-6 اعمال تیمار آبیاری…………………………………………………………………………………………. 40

3-1-7 اعمال تیمار محلول پاشی………………………………………………………………………………….. 40

3-1-8 اندازه گیری صفات………………………………………………………………………………………… 41

3-2 آزمایش گلخانه ای…………………………………………………………………………………………….. 42

3-2-1 مراحل انجام کار……………………………………………………………………………………………. 42

3-2-2 طرح آماری آزمایش……………………………………………………………………………………….. 42

3-2-3 اندازه گیری صفات………………………………………………………………………………………… 42

3-3 آزمایش جوانه زنی…………………………………………………………………………………………….. 43

3-3-1 مراحل انجام کار……………………………………………………………………………………………. 43

3-3-2 اندازه گیری صفات………………………………………………………………………………………… 44

فصل چهارم: نتایج و بحث……………………………………………………………………………………… 46

4-1 نتایج آزمایش مزرعه…………………………………………………………………………………………… 47

4-1-1 طول ساقه…………………………………………………………………………………………………….. 47

4-1-2 طول سنبله…………………………………………………………………………………………………….. 51

4-1-3 قطر ساقه……………………………………………………………………………………………………… 53

4-1-4 تعداد برگ…………………………………………………………………………………………………… 55

4-1-5 تعداد پنجه……………………………………………………………………………………………………. 57

4-1-6 محتوای کلروفیل a…………………………………………………………………………………………. 59

4-1-7 محتوای کلروفیل b…………………………………………………………………………………………. 61

4-1-8 محتوای کلروفیل کل………………………………………………………………………………………. 63

4-1-9 نسبت کلروفیل a/b………………………………………………………………………………………… 65

4-1-10 محتوای کاروتنوئید……………………………………………………………………………………….. 68

4-1-11  شاخص سطح برگ……………………………………………………………………………………… 70

4-1-12 عملکرد علوفه تر………………………………………………………………………………………….. 73

4-1-13 عملکرد علوفه خشک…………………………………………………………………………………….. 75

4-1-14 وزن تر تک بوته…………………………………………………………………………………………… 77

4-1-15 وزن خشک تک بوته…………………………………………………………………………………….. 79

4-2 نتایج آزمایش گلخانه………………………………………………………………………………………….. 81

4-2-1 طول برگ……………………………………………………………………………………………………. 81

4-2-2 عرض برگ………………………………………………………………………………………………….. 84

4-2-3  وزن خشک اندام هوایی…………………………………………………………………………………… 86

4-2-4 وزن خشک ریشه……………………………………………………………………………………………. 88

4-2-5  ارتفاع بوته…………………………………………………………………………………………………… 90

4-2-6 شاخص کلروفیل……………………………………………………………………………………………. 92

4-2-7 نسبت وزن ریشه به اندام هوایی…………………………………………………………………………… 94

4-3 نتایج آزمایش جوانه زنی……………………………………………………………………………………… 96

4-3-1 پرایمینگ توسط محلول آسکوربیک اسید…………………………………………………………….. 96

4-3-1-1 درصد جوانه زنی………………………………………………………………………………………… 96

4-3-1-2 سرعت جوانه زنی……………………………………………………………………………………….. 98

4-3-1-3 میانگین زمان جوانه زنی………………………………………………………………………………… 99

4-3-1-4 شاخص بنیه بذر………………………………………………………………………………………….. 100

4-3-2 پرایمینگ توسط محلول سالیسیلیک اسید………………………………………………………………. 100

4-3-2-1 درصد جوانه زنی………………………………………………………………………………………… 100

4-3-2-2 سرعت جوانه زنی……………………………………………………………………………………….. 103

4-3-2-3 میانگین زمان جوانه زنی………………………………………………………………………………… 104

4-3-2-4 شاخص بنیه بذر………………………………………………………………………………………….. 105

4-4 نتیجه ­گیری کلی و پیشنهادات………………………………………………………………………………… 105

       منابع………………………………………………………………………………………………………………. 107

      پیوست…………………………………………………………………………………………………………….. 124

1 کلیات:

نگرش عمیق­تر به گیاهان علوفه­ای با توجه به افزایش تقاضا برای غذا به علت رشد فزاینده جمعیت  و اهمیت پروتئین در جیره غذایی مردم و از آنجائی­که این پروتئین بطور عمده از طریق فرآورده ­های دامی تأمین می­ شود، ضروری است. نقش گیاهان علوفه­ای درتولید دام و در نتیجه تأمین نیاز انسان به فرآورده ­های دامی از اهمیت غیر قابل انکاری برخوردار است. با این وجود، متأسفانه در کشور ما به تولید و مدیریت گیاهان علوفه­ای در مقایسه با سایر محصولات زراعی کمتر توجه شده است برای جبران کمبود علوفه نیاز به گیاهانی است که ضمن تولید علوفه بیشتر و کیفیت مناسب، نسبت به شرایط نامساعد محیطی نیز مقاوم باشند تا در طول سال به خصوص فصل­هایی از سال که کمبود علوفه به صورت حادتر مطرح می­ شود بتوانند تولید داشته باشند و نیاز دام­ها را تامین نمایند. در این راستا سورگوم[1] نه تنها از عملکرد بالایی برخوردار است بلکه با شرایط اقلیمی اکثر مناطق ایران به خصوص مناطق گرم و خشک و معتدل سازگاری خوبی دارد (فومن و همکاران، 1387). سورگوم از نظر اهمیت غذایی پنجمین غله دنیا پس از گندم، ذرت، برنـج و جـو محسوب می­ شود. مهمترین کشور­های عمده تولید کننده سورگوم آمریکا، هندوستان، آرژانتین، چین، مکزیک، نیجریه و سودان هستند. سورگوم در شمال و جنوب آمریکا، اروپا و استرالیا به مصرف تغذیه دام می­رسد اما در آسیا، آفریقا و آمریکای مرکزی بیشتر مصرف خوراکی دارد (FAO, 1989). سورگوم گیاه مقاومی بوده و در شرایطی که برای بیشتر غلات نا­مناسب است قادر به تولید بذر می­باشد. به دلیل مقاومت این گیاه نسبت به خشکی، برای مناطقی که بارندگی منظمی ندارد گیاه مناسبی است (Purseglove., 1972). اگر­چه پتانسیل عملکرد آن شبیه ذرت (Pickett and Fredericks., 1959) می­باشد، ولی کشت این گیاه در مناطق نیمه­خشک حاره­ای که میزان بارندگی سالانه بیش از 500 میلی­متر بوده معمول است. در این مناطق بارش سالیانه در خلال دو تا هفت ماه از سال، بیشتر از میزان تبخیر و تعرق می­باشد. بهبود و افزایش عملکرد سورگوم منوط به شناخت بهتر صفات فیزیولوژیکی و رشد و نمو آن است.

1-2 تاریخچه

سورگوم از قدیم­الایام در ایران وجود داشته وبعد از کشور یمن، در خاورمیانه بیشترین توده بومی (421 توده) از ایران جمع­آوری شده است (فومن و همکاران، 1385). علاوه بر سایر مصارف معمول، اولین بار ایرانیان باستان شیره گیاه Sorghum Saccharatum را به منظور تهیه شکر مورد استفاده قرار دادند (فومن 1389). با توجه به کمبود علوفه در ایران، نوع علوفه­ای آن اولویت دارد و سطح زیر کشت آن در ایران بیشتر از 40000 هکتار است (کیخانی و همکاران، 1389). پراکندگی جغرافیایی سورگوم از طریق جاده ابریشم صورت گرفته و از آسیا به سایر مناطق دنیا راه یافته است. سوابق نشان می­دهد که سورگوم در حدود 1900 سال قبل از میلاد مسیح در قاره آسیا و به بویژه در هندوستان کشت می­شده است. در قرن چهارم میلادی نیز این گیاه در چین و در قرن پانزدهم در اروپا رایج شده است و به سرعت رونق یافته است. برخی کاشت این گیاه را در آمریکا از حدود سال 1707 میلادی و همراه با تجارت بردگان به این کشور می­دانند (پورکاظم، 1387). شناسایی، نام­گذاری و طبقه ­بندی جنس­ها و گونه­ های متعدد این گیاه از قرن شانزدهم توسط گیاه­شناسان آغاز شد و هر کدام تحت اسامی خاصی این گیاه را معرفی کردند و بعضاً گونه­ های جدیدی را به جمع گونه­ های شناسایی شده، افزودند. طبقه ­بندی این گیاه نشیب و فرازهایی را طی کرد تا اینکه مونش در سال 1794 کلمه سورگوم را برای این جنس انتخاب نمود و از آن تحت عنوان Sorghum Bicolor نام برد و تا کنون نیز تحت همین نام بکار رفته است. اسنودن طبقه بندی­های گذشته را تکمیل و 31 گونه زراعی و 17 گونه غیر­زراعی این گیاه را تشریح کرد (پورکاظم 1387).

1-3 کشت سورگوم در ایران

با توجه به سازگاری­های اکولوژیک خاص این گیاه که مناسب با شرایط موجود در ایران است در 40 هزار هكتار از اراضی ایران كشت می­ شود. در مناطق مرطوب با بهره گرفتن از ارقام مناسب و در مناطق سرد با رعایت تاریخ كاشت در اواخر بهار و اوایل تابستان كشت آن امكان­پذیر است. آزمایشات نشان می­دهد سورگوم دانه­ای در اكثر مناطق ایران كه 140-90 روز دارای درجه حرارت بالای 15 درجه سانتیگراد باشند با بهره گرفتن از ارقام و واریته­های مناسب و رعایت تاریخ كاشت قابل كشت است

در ایران، سورگوم در اردستان و یزد از سال­ها قبل کشت می­شده است. در سیستان و بلوچستان نیز سورگوم دانه­ای کشت و از آن نان تهیه می­کرده ­اند. همچنین در مناطق گرم استان فارس از جمله کازرون سورگوم کشت می­ شود. در کرمان و بنادر جنوب نیز سورگوم کشت و به مصرف تغذیه دام می­رسیده است (عادلی، 1374). سورگوم گیاهی است که مقاومت بالا به شرایط نا مساعد محیطی دارد و در شرایطی كه برای بیشتر غلات نامناسب است قادر به رشد و تولید بذر می­باشد (المدرس‏، 1387). سورگوم دارای خصوصیات زراعی بسیار خوب از جمله رشد سریع بوده و در مدت زمان كوتاهی در حدود 50 روز (البته بسته به شرایط آب و هوایی) محصول قابل توجه تولید می­كند. سورگوم محصولی با تنوع ژنتیكی بالا است و ویژگی­های كیفی مانند وجود تانن در دانه موجب كاهش ارزش غذایی‏، كاهش قابلیت هضم و كاهش نسبت كارایی پروتئین آن می­ شود (Ejeta., 1990). در برخی واریته­ها حضور پلی فنول­ها دانه را تلخ­تر و بد طعم می­سازد اما همین پلی فنول­ها به حفظ دانه در برابر حمله حشرات و پرندگان و جوانه­زنی پیش از برداشت كمك می­كنند. دانه­ های سورگوم معمولا به رنگ­های سفید‏، قرمز، زرد و یا قهوه­ای دیده می­شوند (Butler., 1990).

1-4 گیاهشناسی سورگوم

. سورگوم با نام علمیSorghum biocilor (L.) Moench  یکی از گیاهان خانواده غلات (زهتابیان و چاهوکی، 1389) و یکی از پنج گیاه زراعی عمده دنیا محسوب می­ شود و امروزه بعد از چهار گیاه گندم، برنج، جو و ذرت مقام پنجم را دارا می­باشد (فومن، 1389؛ کلیدری و همکاران، 1386). سورگوم گیاهی یکساله، روزکوتاه با 6 درصد گرده افشانی غیر­مستقیم و از نظر فتوسنتزی جزو گیاهان 4 کربنه است (پورکاظم، 1387). این گیاه دارای سیستم ریشه­ای افشان و بسیار توسعه یافته­ای است. به طور متوسط تا عمق 50-40 سانتیمتری (حداكثر تا عمق 90 سانتی متری) در خاك نفوذ می­كند و بصورت جانبی تا 40 سانتی­متر گسترش می­یابد هر چند گسترش ریشه تا شعاع 120 سانتی­متری اطراف گیاه نیز مشاهده شده است. از دیگر خصوصیات ریشه ­های سورگوم، داشتن مقادیر بسیار زیادی تار كشنده است كه میزان آن در یک سانتیمتر مربع تقریبا 2 برابر بیشتر از ذرت است (نورمحمدی، 1380). رشد و پراكنش سیستم ریشه­ای سورگوم تحت تاثیر رطوبت خاك، مقاومت فیزیكی خاك و تخلخل خاك قرار می­گیرد (مظاهری، 1377). گمان می­رود كه ذخایر سیلیسی موجود بر روی آندودرم ریشه سورگوم منجر به محكم شدن ریشه در خاك و كمك به تحمل تنش خشكی می­ شود. ساقه سورگوم مستقیم با پوسته محكم و مغز نرم می­باشد. ارتفاع گیاه از 3/0 تا 5/4 متر متغیر و دارای 20-7 میانگره است. فاصله میانگره­ها از پایین به طرف بالا افزایش می­یابد، قطر ساقه از پایین به طرف بالا كاهش پیدا می­كند و بین 4-1 سانتیمتر متغیر است. ساقه سورگوم آبدار و میزان شیره ساقه در برخی ارقام 48-38 درصد می­رسد. بالا بودن شیره ساقه باعث افزایش مقاومت سورگوم نسبت به ورس‏، بیماری­ها و بالا رفتن ارزش علوفه­ای آن می­گردد (نور محمدی، 1380). معمولا تعداد پنجه هر بوته بین 4-3 عدد و در مواردی به 10 عدد نیز می­رسد. البته رقم­های دانه­ای سورگوم در جهتی اصلاح شده ­اند كه تعداد پنجه كمتری تولید می­كنند. قطر ساقه سورگوم­های دانه­ای معمولا بیشتر از بقیه انواع سورگوم­ها می­باشد (Martin et al., 1986).

برگ­های سورگوم متناوب، سرنیزه­ای یا خطی ـ سرنیزه­ای و دارای موم براق در سطح فوقانی می­باشند. لبه­های برگ زبر یا صاف بوده و نوك برگ­ها ممكن است كرك­دار باشد. تعداد برگ­ها بین 7 تا 24 عدد است كه بسته به واریته و طول فصل رشد تغییر می­كند. برگ­های بالغ دارای 30 تا 135 سانتی متر طول و 5/1 تا 15 سانتی­متر عرض می­باشند. سلول­های متحرك در قسمت اپیدرم فوقانی باعث پیچ­خوردن سریع برگ­ها به سمت داخل در اثر تنش آبی می­شوند (House., 1985). پس از كامل شدن رشد ساقه، گل­آذین از انتهای ساقه خارج می­ شود كه بسته به رقم و شرایط فشرده است ولی در انواع سورگوم­های دیگر گل­آذین معمولاَ به شكل نیمه­فشرده باز است. در سنبلچـه دو گل وجـود دارد كه یكـی بارور و دیگری عقیم است. یک گل آذین سـورگوم 5000-1000 (به طور معمول 3000-1500) گل تولید می­كند و می­تواند 75-15 میلیون دانه گرده را آزاد نماید (نورمحمدی، 1380). گل­دهی حدود 10-6 روز طول می­كشد و در بعضی ارقام كه گل­آذین بلندتر و بزرگ­تر می­باشد این مدت زمان ممكن است تا 15 روز طول بكشد (كریمی، 1384). عمر گرده سورگوم چند ساعت بیشتر نیست ولی كلاله­ها حدود 20-18 روز آماده پذیرش گرده هستند. سورگوم گیاهی كاملاً بارور است و نزدیک به 96% خود­گشنی دارد و میزان دگرگشنی آن 6-4% است (كریمی، 1384؛ نورمحمدی، 1380). دانه سورگوم به شكل تقریباً گرد و بیضوی است. دانه­ها به رنگ­های مختلف همچون قرمز، سفید و قهوه­ای دیده می­شوند. وزن هزار دانه 60-15 گرم و وزن هكتولیتر آن 75-65 كیلو­گرم است قطر دانه آن 5/4-5/0 میلیمتر است. دانه سورگوم از پوسته 8% (3/9-8/7)، آندوسپرم 82% (6/84-80) و جنین 10% (1/12-8/7) تشكیل شده است (نورمحمدی، 1380).

1-5 اكولوژی سورگوم

دمای 18 درجه سانتیگراد در مزرعه برای جوانه­زنی مناسب است و به ازای هر 9/0 درجه سانتیگراد افزایش در میانگین دمای خاك (در عمق 6/7 سانتی متر) از 13 تا 21 درجه سانتیگراد، فاصله زمانی جوانه­زنی تا سبز شدن (ظهور گیاهچه بر سطح خاك) یک روز كوتاه­تر می­ شود. دمای 48-40 درجه سانتیگراد در خاك برای این مرحله از رشد مضر و كشنده است. درجه حرارت مطلوب برای رشد گیاهچه، در حدود 33 درجه سانتیگراد است. این درجه حرارت پیش از نمو رویشی گیاه برای تبادل خالص CO_2­ مطلوب است بطوری­كه با افزایش دما سرعت ظهور برگ­ها افزایش می­یابد. اما دمای مطلوب برای ظهور