بررسی روند تغییرات عملکرد دانه و برخی خصوصیات مورفوفیزیولوژیک گندم (Triticum aestivum L.)، ذرت (Zea mays L.)و برنج (Oryza sativa L.) در طی چند دهه اخیر در ایران

پژوهشهای زراعی ایران

مقاله 2، دوره 12، شماره 3 - شماره پیاپی 35، مهر 1393، صفحه 343-359   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/gsc.v12i3.42210

نویسندگان

سعید صوفی زاده^{* 1}؛ اسکندر زند²؛ رضا دیهیم فرد¹؛ سعیده اسماعیل زاده³

¹شهید بهشتی

²موسسه گیاهپزشکی کشور

³دانشگاه زابل

چکیده

قرن بیستم شاهد افزایش قابل ملاحظه‏ای در عملکرد گیاهان زراعی بوده است. با این حال پیش‏بینی شده است تا سال 2050 جمعیت جهان به سقف 4/10 میلیارد نفر خواهد رسید که در این صورت نیاز به تولید محصولات کشاورزی جهانی به میزان 60 الی 110 درصد افزایش خواهد یافت. در مطالعه حاضر به منظور بررسی روند افزایش عملکرد سه گیاه گندم، ذرت و برنج در طی چند دهه اخیر در ایران، اقدام به جمع‏آوری داده‏های مورفولوژیک و زراعی ارقام رایج سه گیاه زراعی گندم، ذرت و برنج در کشور برای سال‏های 1336 الی 1391 شد. به منظور پی بردن به میزان پیشرفت صورت گرفته در هر یک از صفات مورد بررسی معادله رگرسیون خطی به داده‏های موجود برازش داده شد. بر اساس یافته‏های تحقیق حاضر عملکرد دانه گندم و ذرت در دوره‏های مذکور به طور معناداری افزایش یافته است حال آنکه عملکرد برنج افزایش اندکی را نشان می‏دهد. نتایج نشان می‏دهد عملیات به‏نژادی در جهت کاهش ارتفاع بوته برای محصولات گندم و ذرت به شکل موفقی عمل کرده و در محصول گندم این پیشرفت در گندم بهاره بیشتر بوده اما در رابطه با برنج پیشرفت معناداری مشاهده نشد. در رابطه با وزن هزاردانه تغییرات بسیار اندکی برای محصول گندم مشاهده شد که این افزایش در وزن هزار دانه بیشتر در رابطه با گندم بهاره بوده است. بررسی‏ها نشان داد که ارقام جدید ذرت تراکم‏پذیری بالایی را نسبت به ارقام قدیمی نشان می‏دهند. بررسی روند تغییرات طول دوره رشد ارقام برنج آزاد شده در طی این مدت نیز نشان داد که طول دوره رشد به میزان زیادی کاهش یافته است. به طور کلی می‏توان نتیجه‏گیری نمود که به‏نژادی توانسته است به گونه‏ای موثر عملکرد گندم‏های پاییزه و بهاره و محصول ذرت را در ایران افزایش دهد. اما در رابطه با محصول برنج به نظر می‌رسد به‏نژادی در ایران نتوانسته است به گونه‏ای موفقیت‏آمیز عملکرد دانه این گیاه را افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

ارتفاع بوته؛ افزایش عملکرد دانه؛ تراکم بوته؛ طول دوره رشد گیاه زراعی؛ وزن هزار دانه

مراجع

1- رحیمیان، ح.، و م. بنایان. 1375. مبانی فیزیولوژیکی اصلاح‌نباتات (ترجمه). انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد.

2- رحیمیان، ح.، ع. ر.کوچکی و ا. زند. 1377. تکامل، سازگاری و عملکرد گیاهان زراعی. انتشارات نشر آموزش کشاورزی. تهران.

3- زند، ا. 1379. مطالعه خصوصیات اکوفیزیولوژیک ارقام گندم ایرانی از نظر مورفولوژی، فیزیولوژی و رقابت درون و بین گونه‌ای (روند تغییرات 50 ساله). رساله دکتری زراعت. دانشگاه فردوسی مشهد.

4- زند، ا.، ع.ر. کوچکی، ح. رحیمیان مشهدی و م. نصیری محلاتی. 1380. بررسی روند تغییرات عملکرد، رقابت درون گونه‌ای و رقابت بین گونه‌ای برخی ارقام گندم ایرانی در طی 50 سال اخیر. مجله علوم و صنایع کشاورزی 15(2):29-21.

5- زند، ا.، ع. ر. کوچکی، ح. رحیمیان مشهدی و م. نصیری محلاتی. 1381. بررسی روند تغییرات 50 ساله خصوصیات مورفولوژیک و فیزیولوژیک در برخی گندم‌های ایرانی. مجله علوم و صنایع کشاورزی 16(1):172-161.

6- زند، ا.، ع. ر. کوچکی، ح. رحیمیان مشهدی، ر. دیهیم‌فرد، س. صوفی‌زاده و م. نصیری محلاتی. 1385. مطالعه برخی خصوصیات اکوفیزیولوژیکی مؤثر در افزایش توانایی رقابتی ارقام گندم (Triticum aestivum L.) ایرانی قدیم و جدید با علف‌هرز یولاف‌ وحشی (Avena ludoviciana). مجله پژوهش‌های زراعی ایران 2(2):174-160.

7- صوفی‌زاده، س. 1384. بررسی فیزیولوژی عملکرد، ساختار کانوپی و فنولوژی تطبیقی ارقام مختلف کلزا (Brassica napus L.) و تعیین تیپ ایده‌آل. پایان‌نامه کارشناسی ارشد زراعت. دانشگاه تهران.

8- صوفی‌زاده، س. و ا. زند. 1384. تراکم‌پذیری ارقام در شرایط عاری از علف‌هرز، شاخصی مناسب جهت انتخاب ارقام گندم (Triticum aestivum L.) با قدرت رقابت بالا در شرایط رقابت با علف‌های‌هرز. مجموعه مقالات اولین همایش علوم علف‌های‌هرز ایران، 185-181.

9- صوفی‌زاده، س.، ا. زند و ر. دیهیم‌فرد. 1383. بررسی عملکرد دانه، کارایی مصرف نیتروژن و درصد پروتئین دانه ارقام قدیم و جدید گندم نان (Triticum aestivum L.) ایرانی. چکیده مقالات هشتمین کنگره زراعت و اصلاح‌نباتات ایران، ص. 409.

10- صوفی‌زاده، س.، ا. زند، ح. رحیمیان مشهدی و ر. دیهیم‌فرد. 1385. مقایسه عملکرد دانه، کارایی مصرف نیتروژن و درصد پروتئین دانه برخی از ارقام قدیم و جدید گندم (Triticum aestivum L.). مجله علوم کشاورزی ایران.(1)37:20-13.

11- Badu-Apraku, B., C. G. Yallou, and M. Oyekunle. 2013. Genetic gains from selection for high grain yield and Striga resistance in early maturing maize cultivars of three breeding periods under Striga-infested and Striga-free environments. Field Crops Res. 147: 54-67.

12- Borrell, A. K., L. D. Incoll, and M. J. Dalling. 1991. The influence of the Rht I and Rht 2 alleles on the growth of wheat stems and ears. Ann Bot. 67: 103-110.

13- Brancourt-Hulmel, M., G. Doussinault, C. Lecomte, P. Berard, B. Le Buanec, and M. Trottet. 2003. Genetic improvement of agronomic traits of winter wheat cultivars released in France from 1946 to 1992. Crop Sci. 43: 37-45.

14- Calderini, D. F., and G. A. Slafer. 1998. Changes in yield and yield stability in wheat during the 20th century. Field Crops Res. 57: 335-347.

15- Calderini, D. F., M. F. Dreccer, and G. A. Slafer. 1995. Genetic improvement in wheat yield and associated traits. A re-examination of previous results and the latest trends. Plant Breed. 114: 108-112.

16- Cassman, K. G. 1999. Ecological intensification of cereal production systems: Yield potential, soil quality, and precision agriculture. Proceedings National Academy of Science (USA) 96: 5952-5959.

17- Chandler, R. F. Jr. 1969. Plant morphology and stand geometry in relation to nitrogen. p. 265-285. In J.D. Eastin et al. (ed.) Physiological Aspects of Crop Yield. ASA, Madison, WI.

18- Ci, X. K., M. S. Li, X. L. Liang, Z. J. Xie, D. G. Zhang, X. H. Li, Z. Y. Lu, G. L. Ru, B. Li, and C. X. Xie 2011. Genetic contribution to advanced yield for maize hybrids released from 1970 to 2000 in China. Crop Sci. 51: 13-20.

19- Crosbie, T. M. 1982. Changes in physiological traits associated with long-term effort to improve grain yield of maize. p. 206-233. In Proceedings 37th Annual Corn and Sorghum Industry Research Conference. H.D. Loden, and D. Wilkinson (ed.), Chicago, 5-9 Dec. USA. Seed Trade Association, Washington, D.C.

20- De Datta, S. K., A. C. Tauro, and S. N. Balaoing. 1968. Effect of plant type and nitrogen level on growth characteristics and grain yield of indica rice in the tropics. Agron. J. 60: 643-647.

21- Derieux, M., M. Darrigrand, A. Gallais, Y. Barriere, D. Bloc, and Y. Montalant. 1987. Estimation du progress genetique realize chez le mais grain en France entre 1950 et 1985. Agron. 7: 1-11.

22- Dingkuhn, M., F. W. T. Penning de Vries, S. K. De Datta, and H. H. Van Laar. 1991. Concepts for a new plant type for direct seeded flooded tropical rice. p. 17-38. In: Direct Seeded Flooded Rice in the Tropics. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines.

23- Donald, C. M., and J. Hamblin. 1976. The biological yield and harvest index of cereals as agronomic and plant breeding criteria. Adv. Agron. 28: 361-411.

24- Duvick, D. N. 1984. Genetic contributions to yield gains of U.S. hybrid maize, 1930 to 1980. p. 1-47. In W.R. Fehr (ed.) Genetic Contributions to Yield Gains of Five Major Crop Plants. CSSA Spec. Publ. 7. ASA and CSSA, Madison, WI.

25- Duvick, D. N. 1992. Genetic contributions to advances in yield of U.S. maize. Maydica, 37:69-79.

26- Duvick, D. N. 2005. The contribution of breeding to yield advances in maize (Zea mays L.). Adv. Agron. 86: 83-145.

27- Ehdaie, B., G. A. Alloush, M. A. Madore, and J. G.Waines. 2006. Genotypic variation for stem reserves and mobilization in wheat: I. Postanthesis changes in internode dry matter. Crop Sci. 46: 735–746.

28- Evans, L. T., and R. A. Fischer. 1999. Yield potential: Its definition, measurement, and significance. Crop Sci. 39: 1544-1551.

29- FAO WFP, IFAD. 2012. The State of Food Insecurity in the World 2012. Economic growth is necessary but not sufficient to accelerate reduction of hunger and malnutrition. Rome, FAO.

30- Fischer, R. A. 2001. Selection traits for improving yield potential. In Application of Physiology in Wheat Breeding. M.P. Reynolds et al. (ed.). CIMMYT, Mexico.

31- Fischer, R. A., and K. J. Quail. 1990. The effect of major dwarfing genes on yield potential in spring wheats. Euphytica, 46: 51-56.

32- Foulkes, M. J., J. W. Snap, V. J. Shearman, M. P. Reynolds, O. Gaju, and R. Sylvester-Bradley. 2007. Genetic progress in yield potential in wheat: recent advances and future prospects. J. Agr. Sci. 145: 17-29.

33- Gifford, R. M., and L. T. Evans. 1981. Photosynthesis, carbon partitioning and yield. Annu. Rev. Plant Phys. 32: 495-509.

34- IRRI (International Rice Research Institute). 1988. Annual Report for 1987. Manila, Philippines.

35- Jaggard, K. W., A. Qi, and E. S. Ober. 2010. Possible changes to arable crop yields by 2050. Philos. T. Roy. Soc. B 365: 2835-2851.

36- Janoria, M. P. 1989. A basic plant ideotype for rice. International Rice Research Newsletter, 14: 12-13.

37- Khush, G. S. 1990. Varietal needs for different environments and breeding strategies. p. 68-75. In K. Muralidharan, and E.A. Siddiq (ed.) New Frontiers in Rice Research. Directorate of Rice Research, Hyderabad, India.

38- Lu, Z.Y., M. S. Li, Z. J. Xie, C. X. Xie, and X. H. Li. 2010. Study on the trend of yield components among maize hybrids in China. J Maize Sci. 18: 13-17.

39- Miflin, B. 2000. Crop improvement in the 21st century. J. Exp. Bot. 51: 1-8.

40- Miralles, D. J., and G. A. Slafer. 1995. Yield, biomass and yield components in dwarf, semidwarf and tall isogenic lins of spring wheat under recommended and late sowing dates. Plant Breed. 114: 392-396.

41- Peltonen-Sainio, P., L. Jauhiainen, and I. P. Laurila. 2009. Cereal yield trend in northern European conditions: Change in yield potential and its realization. Field Crops Res. 110: 85-90.

42- Peng, S., K. G. Cassman, S. S. Virmani, J. Sheehy, and G. S. Khush. 1999. Yield potential trends of tropical rice since the release of IR8 and the challenge of increasing rice yield potential. Crop Sci. 39: 1552-1559.

43- Peng, S., R. C. Laza, R. M. Visperas, A. L. Sanico, K. G. Cassman, and G. S. Khush. 2000. Grain yield of rice cultivars and lines developed in the Philippines since 1966. Crop Sci. 40: 307-314.

44- Peng, S. B., G. S. Khush, and K. G. Cassman. 1994. Evolution of new plant ideotype for increased yield potential. P. 5-20. In K.G. Cassman (ed.) Breaking the Yield Barrier. IRRI, Manila.

45- Peng, S. B., G. S. Khush, P. Vik, Q. Y. Tang, and Y. Zou. 2008. Progress in ideotype breeding to increase rice yield potential. Field Crops Res. 108: 32-38.

46- Pingali, P., 2006. Westernization of Asian diets and the transformation of food systems: Implication for research and policy. Food Policy 32: 281-298.

47- Ray, D. K., N. D. Mueller, P. C. West, and J. A. Foley. 2013. Yield trends are insufficient to double global crop production by 2050. PLoS ONE, 8(6): e66428.

48- Ray, D. K., N. Ramankutty, N. D. Mueller, P. C. West, and J. A. Foley. 2012. Recent patterns of crop yield growth and stagnation. Nature Commun. 3: 1293.

49- Reynolds, M. P., R. M. Trethowan, M. van Ginkel, and S. Rajaram. 2001. Application of physiology in wheat breeding. In: Application of Physiology in Wheat Breeding. In M.P. Reynolds et al. (ed.). CIMMYT, Mexico.

50- Ru, G. L., X. H. Li, and M. S. Li. 2010. Analysis on yield and other agronomic traits of maize varieties in different eras in Hainan location. J. Maize Sci. 18: 43-46.

51- Russell, W. A. 1974. Comparative performance of maize hybrids representing different eras of maize breeding. p. 81-101. In Proceedings 29th Annual Corn and Sorghum Industry Research Conference. H.D. Loden, and D. Wilkinson (ed.), Chicago, 10-12 Dec. Washington, D.C., USA.

52- Russell, W. A. 1985. Evaluations for plant, ear, and grain traits of maize cultivars representing different eras of breeding. Maydica, 30: 85-96.

53- Russell, W. A. 1991. Genetic improvement of maize yields. Adv. Agron. 46: 245–298.

54- Sarwar, M. H., M. F. Sarwar, M. Sarwar, N. A. Qadri, and M. Safia. 2013. The importance of cereals (Poaceae: Gramineae) nutrition in human health: A review. J. Cereals Oilseeds 4: 32-35.

55- Sayre, K. D., S. Rajaram, and R. A. Fischer. 1997. Yield potential progress in short bread wheats in northwest Mexico. Crop Sci. 37: 36-42.

56- Shorter, R., R. J. Lawn, and G. L. Hammer. 1991. Improving genotypic adaptation in crops-a role for breeders, physiologists and modelers. Exp. Agr. 27: 155-175.

57- Slafer, G. A., and F. H. Andrade. 1989: Genetic improvement in bread wheat (Triticum aestivum) yield in Argentina. Field Crops Res. 21: 289-296.

58- Slafer, G. A., E. H. Sattore, and F. H. Andrade. 1994. Increases in grain yield in bread wheat from breeding and associated physiological changes. p. 1-68. In Genetic Improvement of Field Crops. G.A. Slafer (ed.). Marcel Dekker, New York.

59- Smil, V. 2005 Do we need higher farm yields during the first half of the 21st century? p. 1–14. In Yields of Farmed Species. R. Sylvester-Bradley, and J. Wiseman (ed.) Nottingham University Press, Nottingham.

60- Soufizadeh, S., and E. Zand. 2004. Influence of weed interference on wheat (Triticum aestivum L.) yield, nitrogen use efficiency and grain protein content. p. 102. In Proceedings 4th International Weed Science Congress. Durban, South Africa.

61- Sun, X., T. Pend, and R. H. Mum. 2011. The role and basics of computer simulation in support of critical decisions in plant breeding. Mol. Breeding 28: 421-436.

62- Tollenaar, M. 1989. Genetic improvement in grain yield of commercial maize hybrids grown in Ontario from 1959 to 1988. Crop Sci. 29: 1365-1371.

63- Tollenaar, M., and J. Wu. 1999. Yield improvement in temperate maize is attributable to greater stress tolerance. Crop Sci. 39: 1597-1604.

64- Vergara, B. S. 1988. Raising the yield potential of rice. Philippines Technical J. 13: 3-9.

65- Waddington, S. R., J. K. Ransom, M. Osmanzai, and D. A. Saunders. 1986. Improvement in the yield potential of bread wheat adapted to northwest Mexico. Crop Sci. 26: 698-703.

66- Xie, Z. J., J. X. Xu, M. S. Li, and S. H. Zhang. 2009. Contributions of genetic improvement to yields of maize hybrids during different eras in north China. Sci. Agr. Sinica 42: 781-789.

67- Xingkui, N., X. Ruizhi, L. Xin, Z. Fenglu, L. Shaokun, and G. Shiju. 2013. Maize yield gains in Northeast China in the last six decades. J. Integrative Agr. 12(4): 630-637.

68- Yoshida, S. 1981. Fundamentals of Rice Crop Science. International Rice Research Institute, Los Banos, Philippines.

69- Yoshida, S., and F. T. Parao. 1972. Performance of improved rice varieties in the tropics with special reference to tillering capacity. Exp. Agr. 8: 203-212.

70- Zhou, Y., Z. H. He, X. X. Sui, X. C. Xia, X. K. Zhang, and G. S. Zhang. 2007. Genetic improvement of grain yield and associated with traits in the northern China winter wheat region from 1960 to 2000. Crop Sci. 47: 245–253.