تاثیر پلیمرها بر میزان رطوبت خاک و برخی شاخص های رشدی گیاه ذرت در شرایط تنش خشکی

سابقه و هدف: پلیمرها از مواد اصلاح‌کننده‌ خاک هستند که در جهت نگهداشت رطوبت خاک در مناطق خشک و نیمه‌خشک توسعه یافته‌اند. این پژوهش به‌منظور بررسی تاثیر مواد پلیمری بر میزان افزایش نگهداشت رطوبت خاک و تاثیر پلیمرهای انتخابی بر برخی صفات رویشی گیاه ذرت در شرایط تنش خشکی به‌ترتیب در دو مطالعه آزمایشگاهی و گلخانه‌ای انجام شد. مواد و روش‌ها: این پژوهش به‌صورت دو مطالعه آزمایشگاهی و گلخانه‌ای مکمل یکدیگر صورت پذیرفت. ابتدا تاثیر 11 تیمار بر اساس نوع و غلظت پلیمر شامل کاراکوت یک و سه %، اکریلیک یک و سه %، پلی‌وینیل‌استات یک و سه %، سوپرآب نیم و یک % و استاکوزورب نیم و یک % و شاهد بدون پلیمر بر تغییرات رطوبتی دو نوع خاک (شن‌لومی و شنی) در 11 زمان (0، 12 ساعت، 1، 2، 4، 6، 8، 10، 12، 16 و 20 روز) در آزمایشگاه مورد مطالعه قرار گرفت و چهار تیمار پلیمری برتر برای کشت گلخانه‌ای انتخاب شدند. در این مرحله تاثیر تیمارهای پلیمری (کاراکوت یک و سه % و استاکوزورب نیم و یک % و شاهد بدون پلیمر) در شرایط تنش خشکی (30، 50 و 80 % ظرفیت مزرعه‌ای) بر برخی صفات رویشی گیاه ذرت (تعداد برگ، ارتفاع، وزن تر و خشک ساقه و وزن تر و خشک ریشه) بهصورت جداگانه در دو خاک شن‌لومی و شنی در شرایط گلخانه مطالعه گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد که تیمارهای پلیمری باعث افزایش رطوبت هر دو نوع خاک‌ نسبت به نمونه شاهد شدند و پلیمر محلول در آب کاراکوت در غلظت سه درصد (18.5 % نسبت به شاهد شن‌لومی و 35.9 درصد نسبت به شاهد شنی) و پلیمر غیرمحلول در آب (هیدروژل) استاکوزورب در غلظت یک درصد (95.8 % نسبت به شاهد شن‌لومی و 3.4 برابر نسبت به شاهد شنی) بیش‌ترین توانایی را از این نظر داشتند. پلیمرهای محلول در آب و هیدروژل سوپر آب در مدت زمان 20 روز به‌طور میانگین رطوبت خاک شن‌لومی را بیش‌تر از خاک شنی افزایش دادند. اما، هیدروژل استاکوزورب یک درصد از این لحاظ در خاک شنی (16.1 % افزایش نسبت به خاک شن‌لومی) موثرتر بود. رطوبت نمونه‌های خاک تیمارشده با پلیمر، متناسب با افزایش غلظت پلیمر افزایش یافت. هیدروژل استاکوزورب یک درصد در افزایش زمان ماندگاری رطوبت در خاک‌های شن‌لومی (012 روز) و شنی (016 روز) موفق‌تر از سایر تیمارهای پلیمری عمل نمود. در خاک‌ شنی تیمار شده با پلیمر نگهداشت رطوبت در طی زمان و میزان رطوبت نهایی بیش‌تر از خاک شن‌لومی بود. تنش خشکی در طول دوره رویشی گیاه ذرت منجر به کاهش تعداد برگ، ارتفاع ساقه، وزن تر و خشک ساقه و وزن خشک ریشه گردید. در مقابل کاربرد هیدروژل استاکوزورب در غلظت یک درصد منجر به بهبود نسبی ارتفاع، وزن تر و خشک ساقه ذرت شد. در خاک شن‌لومی تحت شرایط تنش خشکی هیدروژل استاکوزورب تاثیر قابل توجه و معنی‌داری (سطح یک درصد) بر وزن تر ساقه ذرت داشت. هیدروژل استاکوزورب یک درصد در تنش کم، متوسط و شدید به‌ترتیب 59.29، 82.41 درصد و 3.82 برابر وزن تر ساقه را نسبت به نمونه شاهد افزایش داد. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج پژوهش، استفاده از پلیمر محلول در آب کاراکوت در غلظت سه درصد و پلیمر غیرمحلول (هیدروژل‌‌) در آب استاکوزورب در غلظت یک درصد جهت افزایش و حفظ رطوبت در خاک‌های سبک بافت توصیه می‌شود. به‌علاوه، مواد پلیمری با داشتن ویژگی‌هایی نظیر طول عمر مفید، کارآیی زیاد در غلظت‌های کم و کاربرد موضعی در ناحیه ریشه درختان، می‌توانند شرایط مطلوبی را جهت رشد گیاهان در خاک‌هایی با ظرفیت نگهداری آب کم و در شرایط کم آبی رایج در مناطق خشک و نیمه‌خشک با بارندگی کم و تبخیر زیاد فراهم آورند.

Effect of polymers on soil moisture content and some growth characteristics of corn plant under drought stress

Background and objectives: Increase of water holding capacity induced by polymers has been developed in arid and semiarid regions. The effect of polymers on increasing water holding capacity and the effect of selected polymers on some growth characteristics of corn plant under drought stress was carried out in both experimental and greenhouse condition, respectively.Materials and methods: The present research included two complementary parts performed in laboratory and greenhouse. First, the effect of 11 polymer treatments (polymer type and concentration) including Karacoat 1and 3 %, Acrylic 1 and 3 %, Polyvinyl acetate 1 and 3 %, Superab 0.5 and 1 %, Stockosorb 0.5 and 1 % and control without polymer on moisture changes of two soils (loamy sand and sand) during 11 times (0, 12 h, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20 day) were studied in laboratory and 4 best polymer treatments were selected for greenhouse cultivation. In greenhouse, the effect of polymer treatments (Karacoat 1and 3 %, Stockosorb 0.5 and 1 % and control without polymer) under drought stress (30, 50 and 80 % field capacity) on some growth characteristics of corn plant (leaf number, height, wet and dry weight of stem and wet and dry weight of root) were studied separately in loamy sand and sandy soils. Results: Results showed that increase of moisture in both treated soils was higher than control and from this point of view, water soluble polymerKaracoat 3 % (18.5 % compared to loamy sand control and 35.9 % compared to sandy control) and Stockosorb 1 % hydrogel (95.8 % compared to loamy sand control and 3.4 times compared to sandy control) were more powerful. Mean moisture after 20 days for water soluble polymers and Superab hydrogel was higher in loamy sand than sandy soil. But, Stockosorb 1 % hydrogel was more effective in sandy soil (16.1 % increase compared to loamy sand soil). With increasing polymer concentration, the moisture content of polymer treated soil samples increased. To increasing water holding capacity Stockosorb 1% hydrogel in loamy sand (012 day) and sandy (016 day) soils was more successful than other polymer treatments. Both water holding capacity during the time and final moisture content in sandy soil treated with polymers were more than loamy sand soil. Leaf number, stem height, wet and dry weight of stem and dry weight of root in corn plant were reduced under drought stress. In contrast, height, wet and dry weight of corn stem were better in stockosorb hydrogel 1 % treatment. Wet weight of corn stem in loamy sand soil under drought stress was significantly affected (P < 0.01) by stockosorb hydrogel. Stockosorb 1% hydrogel increased wet weight of stem 59.29, 82.41 percent and 3.82 time in low, medium and severe stress compared to control, respectively. Conclusion: According to the results karacoat 3 % and stockosorb 1 % are recommended for increasing moisture and water holding capacity of coarse texture soils. Moreover, polymer materials with properties such as useful longevity, high efficiency at low concentrations, and local application in the root zone of trees could provide ideal condition for plant which growth in soils with low water holding capacity. In addition, they are ideal for drought condition that is common in arid and semiarid regions where rain is low and evaporation is high.