فيزيولوژي گياهان زراعي

مقدمه

هزاران سال است که بشر برای زنده ماندن و ادامۀ حیات خود به امر جمع آوری و نگهداری بذر مشغول بوده است. بذر ها همیشه برای زندگی و زیست انسان اهمیت حیاتی داشته اند. انسان های ماقبل تاریخ بذر ها را برای تغذیه و تکثیر جمع آوری و نگهداری می کردند و با استفاده مستمر از این امر همیشه به عنوان یک اصل مهم ادامه خواهد یافت و همچنین علت ظهور تمدنهای کهن را می توان مربوط به تولید غلات دانست.
هم اکنون نیز بذرها منبع اصلی غذا، نوشیدنی ها وداروهای متعدد هستند و بدیهی است که سهم بذر در تأمین احتیاجات بشری در مقایسه با سایر اعضای گیاهی از اهمیت خاصی برخوردار است.
بذر یک رابطۀ زنده بین والدین و نتاج و نیز عامل اصلی انتشار می باشد. همچنین بذر شامل یک گیاه زنده و در حال رکود و استراحت است و به طور کلی بذر متشکل از جنین، بافت های مواد ذخیره ای و پوششی های بذر است.
تاریخچۀ تجزیۀ بذر :
تقریباَ صد سال پیش اولین آزمایشگاه تجزیۀ بذر در شهر تاراند آلمان تأسیس شد در این آزمایشگاه ها خواص بذر مورد قبول خریداران و تهیه کنندگان بذر را تعیین می کردند. در سال ۱۹۲۴ اتحادیۀ بین المللی تجزیۀ بذر در انگلستان با نام ISTA(international seed testing assosiation) تشکیل شد. با آغاز فعالیت این مؤسسه در سال ۱۳۳۹،اقدام به تأسیس دو واحد مجزا به نام های تکثیر و کنترل بذر گردید و با توجه به نیاز به بذر گواهی شده جهت کشت و تولید محصولات زراعی و به علت عدم تکافوی اراضی ایستگاه های تابعه این مؤسسه اقدام به عقد قرارداد ازدیاد بذر با پیمانکاران تولید بذر نمود.

از سال ۶۲این دو واحد در هم ادغام گردیدند و بخش تحقیقات و کنترل و گواهی بذر جایگزین آن گردید و در حال حاضر این بخش شامل ۲۹ واحد در زمینۀ تولید کنترل، گواهی و توزیع و خرید بذور تولیدی محصولات مختلف می باشد ونیز در کنترل بذور وارداتی و صادراتی فعالیت دارد.
طبقات بذر :
بذر تولید شده در اصلاح نباتات به شرح زیر طبقه بندی می گردد :
۱) بذر پروردۀ یک (Breeder 1) یا نوکلئوس : انتخاب هزار خوشه از روی مشخصات ظاهری.درجۀ خلوص بذور حاصله %۱۰۰می باشد.
۲) بذر پروردۀ دو (Breeder 2) یا بذر مادر : محصول هزار خوشه.
۳) بذر پروردۀ سه (Breeder 3) یا سوپرالیت : محصول حاصل از پرورش دوم و درجۀ خلوص %۹۹ می باشد.
۴) بذر الیت (Elite) : محصول حاصل از سوپرالیت.
۵) بذر مادری یا اصیل (Registered seed) :محصول حاصل از بذر الیت و درجۀ خلوص آن کمتر از الیت است.
۶) بذر گواهی شده (Certified seed) :محصول حاصل از بذر مادری.
۷) بذر مرغوب یا بذر تجاری (Commercial seed) :محصول حاصل از بذر گواهی شده.
كنترل كيفيت و گواهي بذر
بذر مهمترين نهاده كشاورزي است و دربردارنده پتانسيل ژنتيكي رقم براي توليد محصول بوده و در افزايش توليد و باروري محصولات كشاورزي نقش مهمي را برعهده دارد. لذا بذور براي بروز نقش خود بايددر سطح كيفي بالايي به كشاورز تحويل گردد.
كنترل كيفي بذر
مجموعه‌اي از مراحل طراحي شده براي نگهداري و ايجاد بذر با كيفيت بالاي ارقام جديد محصولات است، به گونه‌اي كه استانداردهاي مناسب خلوص ژنتيكي و مشخصه رقم و خواص كيفي ديگر تضمين گردد. سيستم كنترل كيفي بذر بايد نشان دهنده كليه عمليات از توليد تا عرضه بذر را دربر گرفته و كيفيت فروخته شده به كشاورز را تضمين نمايد.
مراحل كنترل كيفي
مراحل كنترل كيفي از طريق مراحل تكنيك اجرايي و قانوني بدست مي‌آيد. اين مراحل شامل فعاليت‌هاي چندي از آزاد كردن رقم تا توليد و عرضه بذر مي‌شود. گواهي بذر، كنترل مزرعه و آزمون بذر به عنوان تنها ابزارهاي كنترل كيفي مورد توجه قرار دارند و از اجزاء ضروري مراحل توليد بذر بوده و نقش مهمي در حفظ كيفيت و ترويج استفاده از بذور اصلاح شده دارند. اگرچه گواهي بذر مي‌تواند به صورت اجباري و اختياري باشد و توسط شركت‌هاي گواهي كننده دولتي، تعاوني‌ها يا توليد كنندگان بذر بكار گرفته شود، اما در ايران به دليل آنكه اكثر محصولات اصلي توسط نهادهاي دولتي تقسيم مي‌شوند، گواهي بذر به صورت اجباري با مراحل مشخص پيگيري مي‌شود. در ايران طبق min كه شامل ۹۸%=p و ۸۵%=i و ۱%=m است، بذر گواهي مي‌شود.
كنترل كيفيت بذر
شامل موارد ذيل است:
• كنترل مجري؛
• بازرسي مزارع توليد بذر؛
• تجزيه بذر در آزمايشگاه؛
• حمايت قانوني از كنترل كيفيت.
بازرسي مزارع
بازرسي مزارع در كنترل كيفيت بذر حائز اهميت است. مهمترين فرصت جهت مشاهده و اندازه‌گيري كيفيت گياهان توليد كننده بذر است. مزارع بذري جهت تعيين خلوص فيزيكي ـ ژنتيكي و عاري بودن از آلودگي به بيماري‌ها و علف‌هاي هرز مورد بازرسي قرار مي‌گيند. در بازرسي مزارع بذري كيفيت مزارع با استانداردهاي مورد نياز كه توسط قانون مشخص شده است، مقايسه مي‌شود. از جمله آلودگي‌هاي مزارع بذري مي‌توان به اين موارد اشاره كرد:
۱٫ گياهان خارج از تيپ و ساير واريته‌ها؛
۲٫ ساير محصولات؛
۳٫ علف‌هاي هرز غيرمجاز؛
۴٫ گياهان بيمار.
تعداد و زمان بازرسي مزارع
تعداد دفعات بازديد با توجه به طبقه بذر انجام مي‌شود و هرچه به طبقه بذر بالاتر نزديكتر مي‌شويم، بايد تهداد بازديدها بيشتر شود. به طور كلي مهمترين مراحل بازديد به قرار زير است:
الف) قبل از دوره گلدهي ب) دوره گلدهي
ج) قبل از برداشت د) زمان برداشت

روش بازرسي مزارع به ۲ صورت زير انجام مي‌گيرد:
۱) نماي كلي مزارع: براي مشخص كردن نماي كلي مزارع در تمام مزرعه قدم مي‌زنيم و كل مزرعه را مشاهده مي‌كنيم.
۲) نمونه‌گيري: براي تعيين اينكه مزرعه بذري استاندارد را شامل مي‌شود يا خير (برررسي جزئيات را بازرسي مزرعه با استفاده از نمونه مي‌گويند)، جزئيات آلودگي در اينجا شمارش شده و ثبت مي‌شود، سپس استانداردهاي مزرعه مقايسه مي‌كنند.
تست بذر در آزمايشگاه
پس از كنترل نهايي و صدور گواهي براي مزرعه و بذر، بذور در انبارها نمونه‌گيري شده و جهت تعيين كيفيت به آزمايشگاه هدايت مي‌شوند تا اينكه آزمايشات خلوص فيزيكي، رطوبت، قوه ناميه و سلامت آن ها مشخص شود. از ابزارهاي لازم جهت تست‌هاي آزمايشگاهي ژرميناتور، ترازوي حساس، باد دهنده، مقسم‌، آون و بوجاري مي‌باشد.
به طور كلي هدف از كنترل و گواهي بذر را مي‌توان به اين صورت بيان كرد:
حفظ خصوصيات و صفات ژنتيكي و خلوص ارقام اصلاح شده بذور محصولاتي است كه مشخصات بهتري نسبت به محصولات مشابه خود دارا مي‌باشد و استفاده از اين بذور توسط كشاورزان باعث افزايش محصول و بالا رفتن درآمد زارعين مي‌گردد.
براي تهيه و توزيع بذور تكثيري اجراي نكات زير الزامي است:
انتخاب زمين: انتخاب زمين هم داراي خصوصياتي است كه از جمله آن مي‌توان به اين موارد اشاره كرد: در انتخاب زمين، زمين موردنظر بايد نزديك آسفالت باشد و آب و هكتار مورد نياز براي كشاورزي را داشته باشد.
انتخاب پيمانكار: توسط كارشناس كنترل بذر تعيين مي‌شود و بايد امكانات و تجهيزات مورد نياز براي كشاورزي را داشته باشد تا به عنوان پيمانكار به اداره كشاورزي معرفي گردند.
انعقاد قرارداد: پس از تاييد عقد قرارداد بين پيمانكار و اداره كشاورزي منعقد مي‌شود كه عقد اين قرارداد در سه نسخه منعقد مي‌گردد كه يك نسخه به پيمانكار، نسخه دوم به اداره كشاورزي و نسخه سوم به موسسه اصلاح و تهيه نهال و بذر فرستاده مي‌شود و پيمانكار در قبال انعقاد اين قرارداد بايد مقررات درج شده در متن را رعايت كرده و در صورت عمل كردن قرارداد به طور كامل مي‌تواند پيمانكاران بذور را از طريق اداره كشاورزي خريداري كند.
توزيع بذر: قبل از انعقاد فصل، بذر مناسب به پيمانكار تحويل مي‌گردد و به منظور جلوگيري از اختلاط ارقام، سعي مي‌شود و به هر زارع بيش از يك رقم بذر داده نشود.
تجزيه بذر: هدف اصلي از تجزيه بذر، تعيين خواص و كيفيت بذر و آزمايشگاه مي‌باشد. بدين منظور تعيين درصد بذر خالص، قوه ناميه و بذر ساير محصولات و بذر علف‌هاي هرز و درصد رطوبت موجود در بذور تعيين مي‌شود. نحوه آزمايش و تجزيه بذر بدين صورت است كه نمونه‌هايي كه وارد آزمايشگاه مي‌شوند، ابتدا در دفتر ثبت آزمايشگاه شماره‌گذاري و ثبت مي‌گردد و اين شماره نيز بر روي نمونه مو رد عمل نيز نوشته مي‌شود و براي آزمايش از اين نمونه براي هر نوع بذر عموماً ۲۵۰۰ عدد بذر گرفته مي‌شود.
هدف اصلي از اين آزمايش، تعيين خواص ظاهري و تركيب مواد موجود در نمونه مورد عمل مي‌باشد. قوه ناميه و قدرت رويش، رطوبت، ميزان وزن هزار دانه و بذر ساير محصولات و …. تعيين مي‌شود.

نمونه‌برداري (sample survey):
از محصول زراعي كه مورد كنترل و گواهي قرار گرفته، نمونه‌هايي براي انجام آزمايش‌هاي دقيق برداشته مي‌شود. نمونه‌هاي برداشت شده كاملاً مخلوط شده تا نمونه مركب (composite sample) بدست آيد. از بذر مركب سه نمونه برداشته مي‌شود كه يك نمونه براي انجام آزمايش به آزمايشگاه مي‌فرستند كه به آن نمونه ارائه شده گفته مي‌شود. نمونه بعد از ثبت در دفتر و تحت شماره آزمايشگاهي و شماره مخصوص كه قبلاً گفته شد، دوباره از اين نمونه مورد نمونه مورد عمل يا نمونه كاري استخراج مي‌گردد.
همانطور كه قبلاً گفته شد، مقدار نمونه‌هاي مورد آزمايش براي بذور مختلف نبايد از مقدار گفته شده در زير كمتر باشد:
نام محصول نمونه براي آزمايش خلوص ‌(گرم) نام محصول نمونه براي آزمايش خلوص ‌(گرم)
يونجه ۵ طالبي ـ خربزه ۷۰
جو ۱۲۰ باميه ۱۴۰
انواع كلم ۱۰ پياز ۸۰
باقلا ـ انواع لوبيا ۱۰۰۰ بادام زميني ۱۰۰۰
ارزن ۹ جعفري ۴
كاهو ۳ نخود ۱۰۰۰
هويج ۳ نخود فرنگي ۹۰۰
گلرنگ ۹۰ فلفل ۱۵
شبدر برسيم ۶ تربچه ۳۰
شبدر ايراني ۲ برنج ۴۰
شبدر قرمز ۵ انواع چمن ۶
شبدر شيرين ۵ شلغم ۷
تره ۷ هندوانه ۲۵۰
پنبه ۳۵۰ كدو ۱۸۰
ذرت ۹۰۰ اسفناج ۲۵
خيار ۷۰ گندم ۱۲۰
بادمجان ۱۵ گوجه‌فرنگي ۷

آزمايش خلوص
خلوص بذر (seedpurity) نشان دهنده درصد وزني بذر خالص در نمونه موجود مي‌باشد. در آزمايش خلوص بذر گذشته از بذور كاملاً سالم و رسيده قسمت‌هاي زير را به عنوان بذر خالص طبقه‌بندي كرده‌اند:
۱) بذور ريز، لاغر، چروكيده و جوانه زده؛
۲) قسمت شكسته بذور كه بزرگتر از ۲/۱ بذر اصلي بوده باشد؛
۳) بذور خانواده گندميان كه فاقد پوسته و بوشينه باشد.
براي خلوص بذر بايد ساير محصولات مانند بذور جو، چاودار و بذر علف‌هاي هرز و مواد جامد را از بذور فاقد جوانه جدا نمود.
روش تعيين خلوص بذر
بعد از اينكه اعمال گفته شده در بالا تك تك اجرا شد، وزن هر كدام را توسط ترازوي حساس اندازه گرفته و روي كارت‌هاي آزمايشگاهي مي‌نويسيم و با توجه به وزن اوليه نمونه مورد عمل درصد هر يك از مواد فوق تعيين و در صورت لزوم با استانداردهاي مربوطه مقايسه مي‌كنيم.
وسايل مورد نياز براي تعيين درجه خلوص:
الف) دستگاه‌هاي باد دهنده ب) غربال‌هاي برقي
آزمايش تعيين قوه ناميه:
قوه ناميه، نشان دهنده درجه زنده بودن بذر، فعاليت متابوليكي و دارا بودن آنزيم‌هايي است كه داراي توانايي كاتاليزگرهاي متابوليكي لازم براي جوانه‌زني و رشد گياهچه مي‌باشد.
در نتيجه آزمون‌هاي تعيين قوه ناميه عبارتند از:
۱٫ آزمون جوانه‌زني (متداولترين آزمايش براي تعيين قوه ناميه است)؛
۲٫ آزمون هدايت الكتريكي؛
۳٫ آزمون تترازاليوم؛
۴٫ روش جداسازي جنين.
هدف از تعیین قوۀ نامیه:
هدف نهایی از آزمایش تعیین قوه نامیه بدست آوردن اطلاعاتی در مورد ارزش کاشت بذور می‌باشد، چون اگر بذوری بدون داشتن قوه نامیه توسط کشاورز کشت شود به علت نداشتن قوه نامیه محصولی در مزرعه سبز نخواهد شد و کلیۀ زحمات کشاورز به هدر می رود. در قوانین بین المللی شرایطی را برای تعیین قوه نامیه از قبیل نوع بستر بذر، حرارت بذر، مدت دوران آزمایش و نحوه شکستن خواب بذردرنظر می‌گردد.
بستر بذر:
منظور از بستر بذر شرایطی است که بذر در آن جوانه زده و جوانه ها آب جذب نموده و رویش نمایند مانند مواد مختلفی از قبیل کاغذ خشک کن یا صافی، حولۀکاغذی، خاک، شن.
نکته: بستر بذر باید دارای رطوبت کافی باشد.
رطوبت:
بستربذر باید دارای رطوبت کافی باشد تا به بذر قدرت رویش بدهد، اما رطوبت نباید زیاد باشد چون باعث آلودگی بذر به قارچ می‌گردد.
حرارت:
حرارت را باید با توجه به قوانین ذکر شده در اتحادیه تجزیه بذر تنظیم کرد یعنی حرارت پایین‌تر را به مدت ۱۶ ساعت وحرارت بالاتررا به مدت ۸ ساعت در ژرمیناتورتنظیم می‌کنیم.
نور:
بیشتر بذوری که برای تعیین قوه نامیه به نور احتیاج دارند باید در حرارت متناوب آزمایش شوند. همچنین در حرارت‌های بالاتر نیز باید برای بذور نور باید فراهم شود.
زمان لازم جهت آزمایش:
مدت آزمایش به شمارش نهایی بستگی دارد ممکن است در پایان دورۀ آزمایش تعدادی از بذور، تازه شروع به جوانه‌زدن نمایند که باید دوران آزمایش را ۷ روز دیگر تهدید نمود.
طرز تعیین قوه نامیه در آزمایشگاه تجزیه بذر:
برای این کار از روش های مختلف کشت مانند:
۱) روش حولۀ پیچیده ۲) روش ماسه بادی ۳) روش پترودیش ۴) روش سینی
به صورت ۴ تکرار ۱۰۰تایی استفاده می شود که در هنگام تعیین قوه نامیه پارامترهایی مانند بذور جوانه‌زده (جوانه‌های عادی و غیرعادی) بذورجوانه نزده یا بذور سخت،بذور فاسد و پوسیده را باید مد نظر قرار دهیم. در هنگام کشت یعنی قرار دادن بذرها باید فاصله را در بستر رعایت کرد تا از درهم رفتن جوانه‌ها قبل از شمارش جلوگیری شود. در شمارش اول جوانه‌های عادی از بقیه جدا شده و در کارت آزمایشگاهی ثبت می شوند، ولی در شمارش نهایی علاوه بر جوانه‌های عادی جوانه های غیرعادی،بذر سخت، مرده و فاسد شمارش می‌شوند و در روی کارت ثبت می‌شوند.
تذکر: در قوه نامیه فقط تعداد جوانه‌های عادی مدنظر است.
۱) جوانه‌های عادی: جوانه هایی که حاوی قسمت‌های اصلی برای تولید گیاهی عادی تحت شرایط مناسب باشد.
۲) جوانه‌های غیرعادی: فاقد یکی از قسمت‌های اساسی برای تولید گیاهی عادی تحت شرایط مناسب باشد جوانه‌های بدون ریشه، ریشه کوتاه و کلفت، ریشه اصلی ضعیف یا دوکی شکل و ریشه اصلی بدون ریشک‌های مويي از این جمله‌اند.
۳) بذور سخت: بذوری اند که تا پایان دورۀ آزمایش به علت عدم نفوذ آب از پوسته بذر به داخل آن، جوانه نزده و به طور سخت باقی می‌مانند، مانند خانوادۀ بقولات (در این خانواده بیشتر دیده می‌شود).
۴) بذور سبز نشده: علاوه بر بذور سخت این بذور با اینکه آب به داخل آنها نفوذ کرده، ولی جوانه نزده و فاسد نمی‌شوند.
۵) بذور خوابیده: خواب بذر مهمترین مکانیزم در حفظ بقای گیاهان است که باعث به تأخیر انداختن جوانه‌زنی و فراهم آوردن زمان و مکان مناسب برای بذر می‌گردد.
انواع خواب بذر: ۱) خواب اولیه ۲) خواب ثانویه
خواب اولیه: رایجترین نوع خواب بذر است که بر دو نوع می باشد: ۱) خواب القایی ۲) خواب ارثی
۱) خواب القایی: این خواب زمانی ایجاد می گردد که عوامل ضروری برای جوانه زنی بذر (مانند آب، نور، درجۀ حرارت) فراهم نباشد، لذا بذر قادر به جوانه‌زنی نخواهد بود. به طور کلی این نوع از خواب تحت کنترل عوامل بیرونی است.
۲) خواب ارثی: این خواب یکی از شایعترین خواب‌هایی است که در اثر خواص ذاتی خود بذر به وجود می‌آید، یعنی ناشی از عوامل درونی است.
خواب ثانویه:
جهت تشریح مکانیزم های خواب ثانویه دو پیشنهاد وجود دارد:
۱) قرار گرفتن واکنش‌های متابولیکی خاص جوانه زنی در شرایط سخت و بحرانی.
۲) به وجود آمدن نوعی تعادل غیرمناسب بین مواد تحریک کننده و بازدارندۀ رشد.
تذکر: خواب‌های اولیه و ثانویه تحت مکانیزم های فیزیکی و فیزیولوژیکی متعددی ایجاد می شود.
روش معمول در آزمایشگاه برای تعیین رطوبت:
مقدار ۱۰۰ گرم بذر مورد نظر را گرفته و در دمای ۱۰۰درجۀ سانتیگراد به مدت ۲۴ساعت قرارمی دهیم و از طریق فرمول زیر درصد رطوبت را محاسبه می کنیم.

M1: وزن ظرف و درب‌ آن به گرم؛
M2: وزن ظرف و درب آن و مواد موجود در آن قبل از قراردادن در اتو؛
M3: وزن ظرف و درب‌ آن و مواد موجود در آن بعد از قرار دادن در اتو.
تعيين ميزان رطوبت

اولين آزمايش تعيين ميزان رطوبت است كه بر روي بذرهاي رسيده به آزمايشگاه انجام مي‌دهند، زيرا مقدار آن ممكن است در اثر تبخير بذر تغيير كند درب ظروف محتوي بذر نبايد باز بماند و معمولاً بذور فرستاده شده به آزمايشگاه در كيسه‌هاي نايلوني بسته‌بندي مي‌شوند.
اتو ۱۳۰ درجه سانتيگراد

اتو ۱۳۰ درجه سانتيگراد در مدت ۲ الي ۳ ساعت براي تعيين رطوبت انواع غلات بكار مي‌رود، مانند: گندم، جو و …. مقدار ۵ گرم از بذور مورد نياز را گرفته و آن را پودر كرده و مدت زمان گفته شده و با همان درجه حرارت ۱۳۰ درجه سانتيگراد مي‌گذاريم. بعد از انجام اين عمل،‌ آن را دوباره وزن مي‌كنيم. اختلاف وزن، ميزان رطوبت را نشان مي‌دهد. سپس درصد آن را مي‌گيريم. بذوري كه با اين روش رطوبت تعيين مي‌شوند، عبارتند از: گندم، ذرت، كنجد، لوبيا، نخود و … .
انبار بسته‌بندي

يكي از مهمترين عواملي كه زنده بودن بذر را به خطر مي‌اندازد و باعث تقليل قوه ناميه بذور مي‌گردد. رطوبت زياد موجود در بذر مي‌باشد پس از برداشت رطوبت اضافي موجود در بذور را بايستي يا به طور طبيعي و يا به طريق مصنوعي كم نمود، غير از رطوبت، عوامل ديگري از قبيل خسارت حشرات، قارچ و …، مستقيم يا غيرمستقيم باعث آلودگي بذور مي‌گردد، عوامل نامبرده در ذيل براي نگهداري بذور به طرق صحيح است:
۱٫ وضعيت بذر:

بذر بايد در موقعي كه محصول كاملاً رسيده است، برداشت شود و پس از خشك كردن و بوجاري انبار گردد و در اين مدت بايد ميزان رطوبت موجود در بذر را به طريق كه در بالا ذكر شد، تعيين نمود.