پایان نامه اکولوژی گیاهان زراعی
مقدمه
به نام خداوند لوح و قلم حقیقت نگار وجود عدم
خدایی که داننده رازهاست نخستین سرآغاز آغازهاست
ثبات تولید در کشاورزی یکی از جنبههای مهم کشاورزی پایدار Agriculture Sustainable میباشد. گرچه مفاهیم پایداری تولید در کشاورزی دیدگاههای همهجانبهای را دربر دارد و جنبههای مختلفی را شامل میشود. اقلیم و خاک از مهمترین عوامل تولید میباشند و بهرهبرداری از زمین عمدتاً بر اساس کیفیت این دو عامل استوار است.
پراکنش و توزیع گیاهان طبیعی در عرضهای جغرافیایی مختلف و همچنین در ارتفاعات متفاوت متفاوت در رابطه با عوامل محیطی و بخصوص بارندگی و درجه حرارت و در مرحله بعد شرائط فیزیکی و شمیایی خاک میباشد. این موضوع در ارتباط با گیاهان زراعی نیز صادق است و بدینترتیب شناخت عوامل مختلف محیطی و انتخاب گیاهان مناسب برای شرایط متفاوت از مهمترین عوامل موثر در تولید است. حفظ ثبات با آگاهی از نیازهای محیطی و تامین شرایط مناسب برای هرمحصول امکانپذیری است و به همین دلیل در شرایط دیم به علت نوسانات شرایط اقلیمی و عدم امکان تامین همه نیازهای گیاه تولید از ثبات کمتری برخوردار است.
امروز روابط عوامل محیطی و تولید با کمک مدلهای ریاضی برای اکوسیستمهای مختلف زراعی بیان میشود و این روابط به صورت کمی درآورده شده است.
بدین ترتیب امکان پیشبینی تولید با توجه به شرایط مختلف اقلیمی در هر منطقه بیشتر شده است. این اکوسیستمها چون ساختهی دست بشر هستند و بر اساس نیازهای انسان بوجود آمدهاند، قاقد تنوع لازم بوده و از نظر اکولوژیکی حساسیت بیشتری به نوسانات محیطی دارند و به همین دلیل برای حفظ ثبات تولید، شناخت عوامل محیطی در رابطه با نیازهای این اکوسیستمها از اهمیت خاصی برخوردار است. در همین رابطه آگاهی از اثرات تنشهای محیطی بر رشد و تولید این اکوسیستمها نیز جهت حفظ ثبات محصول ضروری میباشد. بدین ترتیب به منظور بهرهگیری هرچه بیشتر از منابع محیطی و کاهش خسارت وارده به محیط از طریق به کارگیری اصول صحیح اکولوژیکی در اکوسیستمهای زراعی و نیز کاربرد روشهای منطقی تولید بحث اکولوژی گیاهان زراعی مطرح میشود. (منبع شماره1)
فصل اول
گیاهان زراعی
تعداد گیاهان و حیواناتی که مورد استفاده انسان قرار میگیرد، در مقایسه با آن چه که در دسترس اوست، ناچیز است. برای مثال تنها در حدود 3000 گونه از 350000 گونه گیاهان گلدار، دارای ارزش اقتصادی هستند. علاوه بر آن انتقال از مرحلهی شکارچیگری به مرحلهی دامداری یا کشاورزی ساکن و از کشاورزی معیشتی به تجاری، مقدار گونهها کاهش قابل ملاحظهای یافته است. غذای انسانهای اولیه خیلی متنوعتر از امروزه بوده است. هارلن (1976) معتقد است که در دوران گذشته هزاران گیاه و صدها حیوان برای استفاده غذایی مورد استفاده قرار میگرفته است. در آزمایشی با آنالیز محتویات معده انسان عصر فلز (انسان تولوند) (هل بک، 1950) ملاحظه شد که آخرین غذای او شامل هفده گیاه مختلف بود که فقط دو عدد از آنها، یولاف و جو کشت میشدند و بقیه علفهای هرز گیاهانی بودند که کشت شده بودند.
امروزه دوازده گیاه زراعی و سه تیپ دام اهلی عمدهی کشورهای جهان را تامین میکنند. توسعهی کشاورزی واقعهای جدید در تاریخ تکاملی انسان محسوب میشود. این واقعه بستگی به انتخاب و تکثیر و به عبارت دیگر، اهلیکردن گونههای گیاهای و حیوانات با مشخصات دلخواه و مطلوب برای انسان دارد. این موضوع نه فقط ترکیب نسبی جمعیت گیاهان و حیوانات را تغییر داد، بلکه حدود ده درصد از زمینهایی که پوشش گیاهی طبیعی داشتهاند، به وسیله گیاهان زراعی جایگزین شدهاند و بخش عمدهای از زمینهای باقیمانده نیز به سبب چرای دامها تغییرات زیادی حاصل کردهاند. اکوسیستم کشاورزی ساختمان و ترکیب سادهتری نسبت به اکوسیستم طبیعی داراست. در این اکوسیستم کم و بیش سه تیپ موجودات غلبه دارند:
حیوانات و گیاهان اهلی شامل آنهایی هستند که تکثیر و اصلاح آنها کم و بیش توسط انسان کنترل میشود. انتخاب و بهنژادی که اساساً روی اعاب وحشی صورت گرفته است، از یک طرف باعث حذف ویژگیهای نامطلوب برای انسان شده است که این ویژگیها برای بقای آنها مفید بوده است و از طرفی دیگر ویژگیهایی که دارای ارزش زراعی بودهاند، توسعه داده شده است. (جدول 1-1) در مورد گیاهانی که اهلی شدهاند، رابطهی همزیستی آنها با انسان طوری است که فقط تعداد معدودی از آنها بدون محافظت انسان میتواند به صورت وحشی بقاء داشته باشند.
جدول 1-1: بیست گیاه زراعی مهم بر حسب سطح زیر کشت
نام عمومی | اندام اقتصادی | موارد استفاده عمده |
گندم برنج ذرت جو ارزن سورگوم سویا پنبه یولاف لوبیا سیبزمینی بادام زمینی چاودار سیبزمین شیرین نیشکر کاساوا نخود نخودچی انگور کلم روغنی (منداب) | غله غله غله غه غله غله حبوبات دانه غله حبوبات غده حبوبات غله ریشه ساقه غده حبوبات حبوبات میوه بذر | غذایی، علوفه غذایی علوفه علوفه، غذایی و مالت غذایی، علوفه غذایی، علوفه غذایی، علوفه و روغن الیاف، علوفه و روغن غذایی، علوفه غذایی، علوفه غذایی غذایی، علوفه و روغن غذایی، علوفه غذایی غذایی، علوفه غذایی غذایی، علوفه غذایی، علوفه غذایی، نوشابه روغن، علوفه |
گیاهان مهم زراعی
ارزش گیاهان زراعی بسته به توانایی آنها در تولید هرچه بیشتر تولیدات مفید، نسبت به اجداد وحشی آنهاست. یکی از تفاوتهای مشخصی که بین گیاهان زراعی و اجداد وحشی آنها وجود دارد، رشد زیادتر آنهاست (شوانیتز، 1960) که این تغییر در اندامهایی که به عنوان محصول برداشت میشوند و نسبت آنها در کل گیاه مشخص است.
برای مثال در غلات بخش بیشتری از مواد ساخته شده در طول دوره فتوسنتز، به دانه میرود و مقدار کمتری از آن به برگها اختصاص داده میشود. برعکس در سیبزمینی منبع اصلی ذخیره مواد غده است. ویژگی مهم دیگری که در تفاوت گیاهان زراعی و اجداد وحشی آنها وجود دارد، کاهش انتشار طبیعی بذر به وسیله انتخاب ساقههای محکم و غیرشکننده در غلات و بستهبودن نیام و میوه در نخود، لوبیا، فلفل و غیره است. همزمان با کاهش انتشار بذر بعضی از صفتهای مطلوب مثلاً اندازه بذر افزایش یافته است. به طور مثال بذر لوبیا (Phaseolus Vulgaris) 5 تا 8 برابر بزرگتر از اجداد وحشی آن است.
اندامهایی که برای برداشت انتخاب میشود، ترکیب و فرم آنها نسبت به گذشته تغییر کرده است. مواد سمی یا تلخ در یام و لوپن کاهش و یا حذف شده است و نسبت موادی که برای انسان باارزش و مفید هستند، مانند پروتئین، روغن، شیرینی، دارویی یا معطر به طور قابلملاحظهای افزایش یافته است.
گیاهان زراعی اغلب بر حسب استفاده ویژهای که دارند، طبقهبندی میشوند که البته این موضوع از تغییرات زیادی برخوردار است. طبقه بندی جامعتر و عمومیتر براساس اندامهایی که برداشت میشوند، صورت گرفته است که در جدول 2-1 نشان داده شده است:
غلات (دانه) بذر
حبوبات بذر
گیاهان ریشهای و غدهای ریشه و ساقه متورم
سبزیجات (محصول سبز) برگها و ساقهها
میوهها بذرهای دارای پوشش یا کپسول
دانهی غلات و حبوبات یکی از منابع اولیه تامین کربوهیدراتها، چربی، پروتئین، ویتامینها، مواد معدنی ضروری برای تغذیه انسانها و دامهاست. (جدول 2-1)
جدول 2-1: ترکیبات 100 گرم از مهمترین غلات در مقایسه با گیاهان غدهای حبوبات و سبزیجات
| انرژی (کیلوکالری) | پروتئین (گرم) | چربی (گرم) |
گندم برنج ذرت سورگوم یولاف چاودار سیبزمینی نخود (سبز و خشک) کاهو | 340 310 352 348 317 338 83 70 15 | 12 8 10 10 10 11 2 9/4 12 | 2 2 4 5 5 2 1/0 4/0 2/0 |
دانه غلات به سبب داشتن آب نسبتاً کم و دورهی خواب طولانی، علاوه بر اینکه به آسانی حمل و انبار میشوند، منبع غذایی فشرده نیز میباشند.
ریشه و غدهها اندامهای حجیمی هستند که به سبب داشتن (بیشتر از 75 درصد) سایر اندامها متمایز گشته است و این موضوع عامل محدودکننده برای انبارشدن بوده است، ولی عامل افزایش عملکرد در واحد سطح است. گیاهان غدهای (به جز سیبزمینی) بیشتر دو ساله هستند و در اواخر فصل اول رشد که اندامهای ذخیره شونده به حداکثر اندازه خود رسیدند، برداشت میشوند.
سبزیجات شامل آندسته از گیاهانی میشوند که ارزش آنها در برگها و ساقههای تازه و جوان است. مقدار زیاد سلولز و فیبر در آنها سبب محدودیت در مصرف غذایی آنهاست. این گیاهان منبع اصلی ویتامینها، مواد معدنی، مواد دارویی مانند نیکوتین، تانن و کافئین هستند. به سبب حجم زیاد و درصد آب بالا ذخیرهسازی آنها بستگی به خشککردن، سیلوکردن یا یخزدن سریع دارد.
میوه از نظر زراعی به مواد گوشتی و آبدار که بذر را دربر میگیرد (میوههای انگوری، سیب و گلابی) یا میوههای بذری (نارگیل، گیلاس و گوجه) اطلاق میگردد. برخی مانند موز، ممکن است حاوی مقدار زیادی کربوهیدرات باشند. در اکثر میوهها ارزش اقتصادی آنها به سبب خوشمزه بودن و داشتن مقدار زیادی ویتامین c میباشد. همانند سبزیجات به سبب داشتن مقدار زیادی آب نگهداری آنها نیاز به نوعی ذخیرهسازی دارد.
سهولت در کشت و کار، بستگی به فرم رشد و یا عادت رشد و سیکل زندگی هر گیاه زراعی دارد. در گیاهانی که از طریق بذر تکثیر میشوند، مساله عمده در موفقیت گیاهان زراعی، تولید بذرهایی با قدرت جوانهزنی بالا میباشد. البته پیشرفتهایی که در زمینه تولید بذرهای هیبرید بخصوص در غلات شده است، باعث شده است که تکثیر بذر مستلزم کشت گیاهان خاصی باشد. تولید و تکثیر غیرجنسی در اکثر گیاهانی که دارای ریشه و یا غده هستند، مانند سیبزمینی، سیبزمینی شیرین، کاساوا و یام که غذای عمدهی مناطق حارهای مرطوب را تشکیل میدهند، صورت میگیرد، چون شرایط محیطی برای کشت غلات مناسب نیست و کشت این قبیل گیاهان در مناطق حارهای رایج است و همچنین برای بعضی از گیاهانی که میوه تولید میکنند، مانند موز، توتفرنگی، آناناس و نیشکر تکثیر غیرجنسی لازم است.
اکثر گیاهان زراعی و بویژه آنهایی که دانه تولید میکنند، یک ساله و بقیه دوساله هستند. مانند گیاهان ریشهای که اغلب به عنوان یکساله کشت شده است و فقط برای تولید بذر، به آنها اجازه داده میشود به گل بروند.
بسیاری از گیاهان چندساله برای دورههای کوتاه کشت میشوند و یا مانند پنبه حتی به عنوان یک ساله کشت میشوند. تیپ رشد محدود، استحکام و مستقیمبودن ساقه و غیرشکننده بودن آنها و عدم پراکندگی بذر سبب تسهیل در برداشت میشود.
بنابراین تعجبآور نیست که در غلات که عمدهترین گیاهان اهلی را تشکیل میدهند، دارای بیشترین ویژگیهای لازم برای یک گیاه زراعی بوده است و بیشترین توجه از نظر برداشت مکانیزه را به خود معطوف کردهاند. بزرگترین مشکل در مورد گیاهان ریشهای، میوهها و سبزیجات است که در آنها برداشت مکانیزه به سادگی باعث خسارت به آنها شده، رشد نامحدود در آنها امکان پراکنش بذر نیز مشکلآفرین است.
غلات
طبق نظریه هارلن (1976) مهمترین گیاهان زراعی (جدول 3-1) از نظر ارزش، تولید و سطح زیر کشت گیاهانی هستند که مصرف غذایی دارند و دارای بازده زیادی از نظر مواد ذخیرهای به ازاء هر واحد کار دارند و از نظر نمود بیولوژیکی (نسبتاً با ثبات هستند) بیخطر هستند و نیازهای غذایی عمده انسان و دامها را تامین میکند.
در میان اینها غلات از لغت سرس یا الهه غذایی گرفته شده است و دارای ارزش بالایی هستند (شکل 1-1). این گیاهان شامل غلات دانهریز (گندم، جو، برنج، چاودار، یولاف) و یا غلات دانه درشت (ذرت، سورگوم، ارزن) میشوند و جمعاً 50 درصد انرژی و پروتئین مورد نیاز جهان را تامین میکنند (بیش از هفتاد و پنج درصد زمانی که غذایی که برای تغذیه دامها استفاده میشوند نیز محسوب شود) و دو سوم زمینهای زیر کشت را شامل میشوند. غلات اولین گیاهان اهلی شده بودند که از دیرباز منبع غذایی انسان بودهاند.
غلات از نظر حجمی و ارزش عمدهترین مواد غذایی، در تجارت جهانی است و امروزه ذخیره غذایی جهان (غذای ذخیره شده) بر حسب مقدار دانههای غذایی که سالانه پس از تجارت باقی میمانند، سنجیده میشود.مسلماً اهمیت غلات در ارتباط با ارزش غذایی آنها (شامل
12-10درصد پروتئین)، سهولت کشت، حمل و نقل و انبارکردن، دامنه وسیع سازگاری به شرایط محیطی و زودرسی آنها میباشد. سه غله عمده و قدیمی: برنج، گندم و ذرت که هر یک شامل واریتهها و نژادهای زیادی هستند، با سابقهای طولانی توسط انسان انتخاب و بهنژادی شدهاند.
جدول 3-1: گیاهان زارعی عمده
گیاه زراعی | تولید جهانی (تن *10-6) | درصد سهم در تولید جهانی |
گندم برنج ذرت سیبزمینی جو سیبزمینی شیرین کاساوا سویا سورگوم حبوبات ارزن یولاف گوجهفرنگی چاودار | 417 345 334 228 190 136 105 62 52 52 52 49 41 28 | 7/15 13 5/12 8/10 1/7 1/5 9/3 3/2 2 9/1 9/1 8/1 5/1 1 |
گندم و چاودار از غلاتی هستند که برای تهیه نان استفاده میشوند و هر دو دارای مقدار بیشتری پروتئین نسبت به سایر غلات هستند. گندم دارای مقدار زیادی پرتئین گلوتن است که باعث ورآمدن خمیر میشود و در نتیجه آرد آن سبکتر و متخلخلتری که دارای ارزش انرژی بیشتری از چاودار است، تولید میکند و بیشتر از چاودار مورد استفاده است.
البته آرد چاودار به سبب دارابودن پروتئین از نوع لیسین، دارای ارزش غذایی بیشتری است، ولی ارزش انرژیزایی آن کمتر از گندم است. نان سیاه چاودار هنوز در اروپای شرقی غذای فقراست، ولی به وسیله مهاجرین به عنوان غذای ویژه برای رژیم غذایی آمریکای شمالی معرفی شده است. چاودار در مقایسه با سایر غلات مقاومت بیشتری به یخبندان دارد و از نظر نوع خاک نیز کمتوقعتر است.
با وجود کاهش سطح زیر کشت غلات، هنوز این گیاه در اروپای شمالی به مقدار زیادی جهت تهیه غذای دام و الکل کشت میشود. هیبرید تریتیکاله اخیراً از تلاقی بین گندم و چاودار است. البته این گیاه کمبود گلوتن دارد و فقط تعداد کمی لاین اصلاح شده آن آرد مناسبی برای نان تولید میکنند. بنابراین امید میرود که رقمهایی اصلاح شوند که نسبت به چاودار از نظر تولید و از نظر مقاومت از گندم بهتر باشند.
گندم و برنج از مهمترین دانههای غذایی هستند. گندم دارای مقدار پروتئین بالایی است، ولی نسبت آن به واریته و شرایط محیطی که در آن رشد میکند، بستگی دارد. با دارابودن دامنهی وسیع سازگاری به آب و هوا و شرایط خاک سطح زیر کشت آنها، از هر گیاه دانهدار دیگری بیشتر است.
به سبب دارابودن ریشه عمیق در خاکهای سنگین که مواد غذایی بالایی دارند، بخوبی رشد میکنند. حدود 80-70 درصد واریتههای گندم جهان، آنهایی هستند که دارای عملکرد بالا بوده و زمستانه میباشند که در پاییز کشت میشود و بلافاصله رشد میکند و در طول تابستان بعد میرسند. واریتههای بهاره احتیاج به دورهی رشد کمتری دارند و به سبب عملکرد بالقوه کمتر، دامنهی وسعت آنها محدود است. در مناطقی که باران کم و تابستان گرم دارند، افزایش گلوتن، کاهش محصول را در گندمهای سخت جبران میکند. آرد این گندمها برای تولید نان مناسب است. در مقابل گندمهای نرم که سازگاری بهتری با آب و هوا و سرد و مرطوب دارند، آردهایی چندمنظوره دارند که در شیرینی، بیسکویت، مواد مخصوص صبحانه و غذای دام استفاده میشود.
در مناطقی که آب و هوای مرطوب و گرم دارند، کشت گندم به ارتفاعات محدود میشود. حساسیت به حمله قارچها و مشکلات برداشت و انبارنمودن باعث شده است که این گیاه، در مناطقی که درجهی حرارت زیاد و رطوبت نسبی هوا نیز بالاست، کشت شود.
اگرچه سطح زیر کشت برنج، به اندازهی گندم نیست، با این وجود نصف غذای جمعیت، دنیا را تشکیل میدهد. حدود 95% آن در مناطق گرم و مرطوب و سواحل پست نیمه گرمسیری خاور دور به کشت برنج که تنها غذای آنهاست، اختصاص دارد. برنج مانند گندم، سابقه تاریخی طولانی کشت دارد.
امروزه دارای 14000 واریته محلی سازگار به شرایط محیطی مختلف و سیستمهای سنتی تولید است. دو گروه ایندیکا (بومی جنوب آسیا) و ژاپونیکا (بومی ژاپن، شمال چین و کره) از برنج وجود دارد که ارقام آنها به روزهای بلند با فصل کوتاه این مناطق سازگار شدهاند.
برنج در میان غلات، از این نظر قادر است در آب جوانه زده و رشد کند، منحصر به فرد است. این گیاه درجهی حرارتهای زیاد (حداقل
12-10 درجه سانتیگراد) برای جوانهزدن نیاز دارد. البته واریتههای زودرس، باعث میشود که بتوان تا مناطق هوکایدو (ژاپن) آنرا کشت کرد و آبیاری باعث شده است در مناطق خشک دنیا توسعه یابد.
جو و یولاف دو غله دیگر مناطق معتدله عمدتاً به عنوان غذای دام مورد استفاده قرار میگیرند. جو زودتر از سایر غلات میرسد. ضمن اینکه نیاز آب و هوایی آن، نظیر گندم است. ولی میتوان در عرضهای جغرافیایی بالاتر و خشکتر نسبت به گندم کشت کرد.
پروتئین جو در رابطه با واکنش این گیاه به آب و هوا نظیر گندم است و این فاکتور در رابطه با استفاده از جو به عنوان غذای دام یا در صنایع تخمیری موثر است. بالابودن نسبت نشاسته به پروتئین در جو، در شرایط مرطوب برای تهیه مالت مناسبتر از دانههای سخت که دارای پروتئین بالا هستند، میباشد. اگرچه نیاز غذایی جو مانند گندم نیست، اما عدم زهکشی و بالابودن اسیدیته را کمتر تحمل و در برابر غلظت نسبتاً زیاد نمکهای قلیایی مقاومتر است.
یولاف (هر دو قسمت کاه و دانه) به عنوان غذایی دام استفاده میشود. اگرچه ارزش غذایی آن از نظر چربی (8درصد) و پروتئین (16درصد) بالاست، ولی پتانسیل تولید آن کم است. پوست دانه، فیبری و نرمتر از سایر غلات است. یولاف از گیاهان شاخص نواحی معتدله سرد و مرطوب است، اما مقاومت آن کم و از نظر خاک قانعتر از گندم و جو است.
ذرت، سورگوم و ارزن سه غلهی عمده مناطق گرم میباشند. ذرت که به عنوان یک گیاه غذایی در آمریکای مرکزی، منشاء گرفته است، با گندم و جو اولین گیاهان زراعی بودن که اهلی شدند. این گیاه دارای تنوع ژنتیکی و دامنه وسیع از نظر سازگاری به شرایط محیطی است و از پرمحصولترین غلات است. مهمترین گروههای تجارتی آن عبارتند از:
فهرست مطالب
مقدمه
فصل اول
گیاهان زراعی
گیاهان مهم زراعی
غلات
بقولات
گیاهان ریشهای و غدهای
فصل دوم
اقلیم زراعی و عوامل موثر بر رشد و نمو گیاهان زراعی
شدت نور
آب
نقش آب به عنوان کنترلکننده سیر انرژی در گیاهان
مشخصات باران
بارانهای کنوکتیو
بارانهای کوهستانی
خصوصیات بارندگی
بازگردش مواد در اکوسیستمهای طبیعی
فصل سوم
اهمیت بعضی از عوامل خاکی
فقر خاک و انبوهی پوشش گیاهی جنگلهای حاره مرطوب
تناقظی که در «ساوان» مستتر است
تاثیر بافت خاک بر روی گیاهان
ارزش گیاهان به عنوان معرف خاکهای شور و قلیایی
بعضی از گیاهان معرف خاکهای شور و قلیایی
فصل چهارم
اکولوژی جمعیت گیاهی در کشاورزی
تولیدات کشاورزی به عنوان یک فرایند جمعیتی
مرحله بذری
جوانهزنی
مرحله نونهالی
تولید مثل
تفاوتهای موجود در جمعیت گیاهان زراعی
رقابت علفهای هرز
تحقیقات کشاورزی و بیولوژی جمعیت گیاهی
کشاورزی از دیدگاه مدیریت جمعیت گیاهی
افزایش شاخص برداشت از طریق تغییر استراتژی زراعی
اصلاح محصولات زراعی از نظر اکولوژیکی
فصل پنجم
مناطق اکولوژیکی زراعی ایران
منطقه خوزستان
منطقه ساحلی جنوب
منطقه فلات مرکزی (نمکزار)
منطقه فلات مرکزی بدون نمکزار
منطقه کوهستانی مدیترانهای بری
منطقه کوهستانی معتدله سرد
منطقه ساحلی دریای خزر
پیشنهادات
منابع و ماخذ