تأثیر کم‌آبیاری، مایکوریزا و سیستم تغذیه‌ نیتروژن بر ویژگی‌های شیمیایی خاک، محتوای روغن و عملکرد بیولوژیک خرفه (Portulaca oleracea L.)

مقدمه

خشکی و کمبود مواد غذایی (ازجمله نیتروژن)، فاکتورهای اصلی محدودکننده تولیدات گیاهی در مناطق خشک و نیمه‌خشک هستند (Baghbani et al., 2017a; Zhang et al., 2018). خشکی با اثر مستقیم در تخریب غشا دستگاه فتوسنتزی و تولید رادیکال‌های آزاد، سبب تنش اکسیداتیو و کاهش عملکرد گیاهان می‌شود و به‌طور غیرمستقیم، دسترسی به عناصر غذایی در خاک را برای گیاهان کاهش می‌دهد (Baghbani et al., 2017b). علاوه بر این، بروز تنش خشکی از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر فعالیت‌های میکروبی خاک در اکوسیستم‌های خشک و نیمه‌خشک محسوب می‌شود که از طریق محدودیت دسترسی به عناصر غذایی، فعالیت میکروبی را کاهش می‌دهد (Rezaie & Raiesi, 2016). بعضی از مطالعات نشان می‌دهند که حاصلخیزی خاک در زمان خشکی، فاکتور اصلی محدودکننده عملکرد می‌باشد؛ بنابراین دسترسی به عناصر غذایی ماکرو و میکرو، یکی از اقدامات مهمی است که سبب افزایش حاصلخیزی خاک می‌شود (Zhang et al., 2018) که در این میان، مصرف کود نیتروژن به دلیل دخالت در سنتز کلروفیل‌ها و تأثیر مستقیم بر دستگاه فتوسنتزی و در نهایت تولید محصول، بیش از سایر عناصر غذایی مورد نیاز است (Baghbani et al., 2017b). تلفیق کودهای شیمیایی (NPK) با مواد آلی، شیوه‌ای رایج و استراتژی کودی سودمند برای تولید محصولات کشاورزی پایدار در خاک‌هایی با بهره‌وری پایین است. کشاورزان برای اطمینان از دستیابی به عملکرد بالا، سالیانه مقادیر زیادی از کودهای شیمیایی را مصرف می‌کنند. با این ‌حال، مصرف بیش‌ از حد این نوع کودها، سبب کاهش کیفیت خاک و تولید محصول می‌شود که منجر به انواع مسائل زیست‌محیطی و اقتصادی می‌شود ( Mi et al., 2018; Zhang et al., 2018). از سوی دیگر، تحقیق در مورد تغییرات خاک و شیوه‌های مدیریت مزرعه با میزان متغییر نهاده‌ها مانند کود دهی و آبیاری بر اساس اطلاعات مکانی و وضعیت شیمیایی خاک می‌تواند به محدود کردن استفاده از مواد شیمیایی و آب کشاورزی و کاهش میزان آلودگی محیط‌زیست کمک کند (Lipiec & Usowicz, 2018).

مصرف کودهای زیستی نظیر قارچ­های مایکوریزا در یک سیستم مبتنی بر کشاورزی پایدار، ضمن حفظ سلامت محیط‌زیست، موجب افزایش پایداری عملکرد و کیفیت، به‌ویژه در تولید گیاهان دارویی می‌شود (Kapoor et al., 2004; Safari & Elyasi Yeganeh, 2017). بنابراین قارچ مایکوریزا در افزایش جذب مواد معدنی به‌ویژه فسفر، حتی در خاک‌هایی با فسفر کم، تأثیر مثبت دارند و به‌دلیل جذب عناصر غذایی و آب بیشتر از خاک، باعث رشد و عملکرد بهتر و افزایش کارایی مصرف آب می‌شوند و گیاه، مقاومت بیشتری در برابر تنش از خود نشان می­دهد (Grover et al., 2010). نیتروژن، فسفر و پتاسیم، از مواد معدنی مورد نیاز رشد گیاهان هستند و در شرایط کمبود و تنش‌های محیطی، تأثیر مهمی در رشد و نمو گیاه و تولید متابولیت‌های ثانویه در بافت‌هایی که دچار تنش شده‌اند، دارند. کمبود نیتروژن، سبب افزایش انباشت فنل و فلاونوئیدها در گیاه خرفه می شود و افزایش مصرف نیتروژن، باعث افزایش تولید اسیدهای چرب غیراشباع می‌شود (Montoya-García et al., 2018). در این راستا Inanloofar et al. ((2013 بیان داشتند که خشکی سبب کاهش ارتفاع، عملکرد بیولوژیک و دانه خرفه شد و کاربرد تلفیقی تیمار کود زیستی نیتروژن، میزان عملکرد کمی و کیفی گیاه خرفه را افزایش داد.

خرفه بانام علمی Portulaca oleracea L. و نام انگلیسی Purslane گیاهی یک‌ساله و چهار کربنه از خانواده Portulacaceae است که به خشکی و شوری مقاوم است و مقادیر بالایی از اسیدهای چرب امگا سه و امگا شش و ویتامین‌ها و آنتی‌اکسیدان دارد. خرفه به هر دو شرایط خشکی و شوری سازگاری یافته است که به همین دلیل، کاندیدای اصلی یک گیاه خوراکی و دارویی در مناطقی با شرایط خشکی و شوری می‌باشد (Yazici et al., 2007). محققین گزارش کردند که خرفه گیاهی متحمل به درجه حرارت و تنش‌های رطوبتی بالا است که این ویژگی توسط مکانیسم‌های چندگانه مثل تولید آنتی‌اکسیدان‌ها و متابولیت‌های ثانویه، تغییر وضعیت تثبیت کربن از C₄ به CAM کنترل می‌شود و آن را مناسب کشت در مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان می‌نماید (D'Andrea et al., 2015; Jin et al., 2015; Montoya-García et al., 2018). همچنین خرفه قادر است پس از آبیاری و برطرف شدن شرایط نامساعد، دوباره به سیستم فتوسنتزی C4 برگردد و ضمن جبران عقب‌ماندگی رشد، به رشد و نمو خود ادامه دهد (D'Andrea et al., 2014).

با در نظر گرفتن به اهمیت گیاهان دارویی در سلامت بشر و افزایش روزافزون کاربرد آن به‌جای داروهای شیمیایی و همچنین توجه به کمبود منابع آب، برای پرورش اصولی و افزایش عملکرد این گیاهان در راستای کشاورزی پایدار و تولید محصولات سالم، شناسایی و اهلی سازی گیاهان دارویی مقاوم به شرایط نامساعد به همراه داشتن عملکرد پایدار و معقول ضروری به نظرمی‌رسد. بنابراین در راستای حرکت به‌سوی کشاورزی پایدار و بررسی اثر توأم سطوح مختلف کودی (شیمیایی، دامی و تلفیقی) و همزیستی مایکوریزایی با اعمال تنش کم‌آبی و همچنین اثر متقابل آن­ها بر کیفیت شیمیایی خاک و به‌دنبال آن عملکرد خرفه، این آزمایش طراحی و اجرا شد.

موادوروش‌ها

آزمایش در دو سال زراعی 94-93 و 95-94 به‌صورت مزرعه‌ای و در روستای زواریان واقع در هشت کیلومتری شهر سلفچگان در استان قم با مختصات جغرافیایی 50 درجه و 24 دقیقه طول شرقی و 34 درجه و 26 دقیقه عرض شمالی و ارتفاع 1500 متر از سطح دریا انجام شد. بر اساس آمار ایستگاه هواشناسی واقع در شهر سلفچگان، این منطقه با 210 میلی‌متر بارندگی سالانه، دارای آب و هوایی نیمه‌خشک است و متوسط، حداکثر و حداقل درجه حرارت آن به‌ترتیب 14، 8/36 و  دو درجه سانتی­گراد است. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک بر اساس نمونه‌برداری صورت گرفته قبل از اجرای آزمایش، در جدول 1 ارائه ‌شده است. آزمایش به­‌صورت فاکتوریل اسپلیت‌پلات و در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. فاکتورهای اصلی شامل دو سطح آبیاری (I₁، بدون تنش: زمان آبیاری: مقدار آب قابل‌استفاده گیاه در سطح70% ظرفیت زراعی مزرعه و I₂، تنش پس از استقرار گیاه: زمان آبیاری: مقدار آب قابل­استفاده گیاه در سطح50% ظرفیت زراعی مزرعه) و دو سطح میکوریزا (M₁: با تلقیح و M₂: بدون تلقیح با قارچ) بودند. شش سطح کودی تلفیقی از کود دامی (گوسفندی و مرغی) و کود شیمیایی اوره (120 کیلوگرم در هکتار با 46 درصد نیتروژن خالص) شامل F1: بدون استفاده از کود، F2: 100 درصد کود دامی و بدون کود اوره، F3: 75 درصد کود دامی و 25 درصد کود اوره، F4:50 درصد کود دامی و 50 درصد کود اوره، F5: 25 درصد کود دامی و 75 درصد کود اوره و F6: بدون کود دامی و 100 درصد کود اوره، به‌عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شد. بذرهای خرفه از شرکت پاکان بذر اصفهان تهیه شد و عملیات کاشت در نیمه خردادماه با دست و در کرت‌هایی به طول چهار متر و عرض دو متر، با فاصله 25 سانتی‌متر از یکدیگر، روی ردیف‌هایی با فاصله 40 سانتی‌متر،در عمق حدود یک سانتی‌متری به‌صورت خشکه کاری، روی پشته کشت شدند.

جدول 1- نتایج تجزیه فیزیکی و شیمیائی خاک محل آزمایش

Table 1- Soil chemical and physical characteristics of the experimental site

جدول 2- خصوصیات شیمیائی کودهای دامی مورداستفاده در آزمایش

Table 2- Chemical characteristics of animal manure used in the experiment.

تیمار تنش خشکی بر اساس رطوبت ظرفیت زراعی، نقطه پژمردگی دائم و میزان رطوبت خاک اعمال شد و برای تعیین میزان رطوبت خاک در عمق 30 سانتی‌متری، از دستگاه بازتاب زمانی امواج (TDR) استفاده شد. برای مشخص شدن میزان آب آبیاری هر یک از کرت‌ها، از معادلات زیر استفاده شد (Mokhtassi-Bidgoli et al., 2013).

      معادله 1                            

که در آن،  MAD: میزان حداکثر تخلیه مجاز رطوبت، FC: رطوبت حجمی خاک، θ: رطوبت حجمی خاک که توسط TDRبه دست آمد، PWP: رطوبت حجمی خاک در نقطه پژمردگی دائم است.

حجم آب موردنیاز بر اساس MAD از معادلات زیر محاسبه شد.

        معادله 2             

   معادله 3    

که در آن‌ها، ASW: آب قابل‌دسترس، V_d: حجم آب آبیاری برحسب میلی‌متر، R_z: عمق توسعه ریشه و 10: ثابت تبدیل سانتی‌متر به میلی‌متر است. به ‌این ‌ترتیب و با در نظر گرفتن عمق توسعه ریشه (30 سانتی‌متر)، رطوبت ظرفیت زراعی خاک و نقطه پژمردگی دائم، میزان آب آبیاری پس از تعیین، توسط کنتور اعمال شد. تیمارهای تنش کم‌آبی در مرحله رویشی، پس از استقرار کامل گیاه در زمین اصلی و تا انتهای سیکل حیاتی گیاه، بر اساس روش فوق اجرا شد.

برای اعمال تیمار قارچ میکوریزا آربسکولار از مایه تلقیح قارچ گونه Glomus intraradices استفاده شد. مایه تلقیح از شرکت زیست فناور توران شاهرود (با نام تجاری مایکوپرسیکا) تهیه شد که شامل مخلوطی از اسپور (50 تا 150 اسپور زنده قارچ در هر گرم خاک) و هیف و ریشه‌های گیاهان میکوریزی شده و ریسه‌های قارچ میکوریزا (20 تا 50 متر در هر گرم خاک) بود که به ازای هر مترمربع، حداقل 100 گرم مایه تلقیح، همراه با کشت بذر به خاک اضافه شد. برای تعیین درصد همزیستی قارچ با ریشه خرفه، در پایان دوره رشد گیاه، از بوته‌های موجود در هر کرت نمونه‌برداری شد و با استفاده از روش فیلیپس و هایمن، ریشه‌ها رنگ‌آمیزی و برای تعیین درصد کلونیزاسیون ریشه، از روش تلاقی خطوط مشبک استفاده شد (Giovannetti & Mosse, 1980). مبنای تعیین مقدار مورد نیاز کود دامی و شیمیایی، درصد نیتروژن موجود در خاک و کود (جدول 1 و 2) و مقدار آزادسازی نیتروژن توسط کود گوسفندی و مرغی بود. پس از برداشت محصول در هر دو سال، نمونه خاک از کرت‌های مربوط به هرکدام از تیمارها از عمق صفرتا 30 سانتی‌متری در سه تکرار تهیه شد و ویژگی‌های شیمیایی آن‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. هدایت الکتریکی محلول خاک با استفاده از روش هس (Hesse, 1971)، نیتروژن با روش کجلدال (Bremmer & Mulvancey, 1982)، فسفر قابل‌جذب با روش اولسن (Olsen & Sommers, 1982)، پتاسیم قابل‌جذب با روش فیلم فتومتری و کربن آلی به روش والکلی بلک (Nelson & Sommers, 1982) اندازه‌گیری شد. درصد روغن نمونه‌های برگی هر کرت در آزمایشگاه با روش سوکسله (Mokhtassi-Bidgoli et al., 2013) انجام شد. در پایان فصل رشد، نمونه برداری در سطحی معادل یک مترمربع انجام و با رعایت اثرات حاشیه ای انجام شد و عملکرد بیولوژیک محاسبه شد. تجزیه‌های آماری با استفاده از نرم‌افزار آماری SAS نسخه 2/9 صورت گرفت. آزمون بارتلت نشان داد که برای اکثر صفات، واریانس بین سال‌ها یکنواخت نبود و داده‌های هرسال، جداگانه آنالیز شدند. تجزیه‌ مقایسه میانگین با استفاده از روش حداقل تفاوت معنی‌دار (LSD) در سطح پنج درصد صورت گرفت.

نتایج و بحث

هدایت الکتریکی خاک: در هر دو سال، مطالعه هدایت الکتریکی خاک، تحت تأثیر تمامی اثرات اصلی و برهمکنش دو و سه‌گانه عوامل آزمایشی قرار گرفت (جدول 3). مقایسه میانگین اثر برهمکنش سه‌گانه بین تیمارها نشان داد که بالاترین میزان هدایت الکتریکی خاک در تیمار بدون تنش کم‌آبی با کاربرد مایکوریزا و کود نیتروژن شیمیایی (اوره) به‌تنهایی یا در تلفیق با کود دامی مشاهده گردید (جدول 4).

همچنین نتایج این جدول نشان داد که در اکثر تیمارها در سال دوم، میزان هدایت الکتریکی روند صعودی داشته است (جدول 4). Eshghizadeh et al. (2015) در بررسی اثر کم آبیاری و تنش شوری بر برخی ویژگی‌های خاک در تولید ارزن پادزهری بیان داشتند که در عمق صفر تا 30 سانتی‌متری خاک، کم‌آبی سبب کاهش معنی‌دار هدایت الکتریکی خاک در سطوح مختلف شوری شد درحالی‌که در تحقیقی دیگر نشان داده شد که در شرایط تنش کم‌آبی میزان هدایت الکتریکی خاک با کاربرد کود نیتروژن (ورمی‌کمپوست و اوره) افزایش می‌یابد و همچنین در اکثر سطوح آبیاری، اوره نسبت به کود ورمی‌کمپوست، باعث افزایش هدایت الکتریکی خاک شد (Baghbani et al., 2017a). با توجه به شوری آب آبیاری (88/3 دسی زیمنس بر متر) مزرعه خرفه در هر دو سال، افزایش هدایت الکتریکی خاک با آبیاری بیشتر قابل پیش‌بینی بود. گزارش شده است که تلقیح مایکوریزا، علاوه بر افزایش معنی‌دار درصد کلونیزاسیون، سبب افزایش  ECخاک، وزن خشک و جذب فسفر اندام هوایی گیاه شد و همچنین قارچ مایکوریزا با تـأثیر بـر حلالیـت عناصـر خـاک و کـاهش pH خـاک ریزوسـفر، سـبب افزایش  ECخاک شد (Amouzegar et al., 2016). محققان نشان دادند که استفاده تلفیقی کود شیمیایی نیتروژن و کود بیولوژیک، بالاترین هدایت الکتریکی خاک را ایجاد کرد (Ebrahimpoor et al., 2012). همچنین Jami et al.  (2018) گزارش کردند که استفاده از کود دامی، سبب افزایش هدایت الکتریکی خاک شد و در پایان سال دوم آزمایش، میزان هدایت الکتریکی خاک در تیمارهای کود دامی به 09/1 دسی زیمنس بر متر افزایش یافت. سایر محققان، علت‌ افزایش هدایت الکتریکی خاک در اثر استفاده از کود آلی و بیولوژیک را افزایش میزان کلسیم، منیزیم و پتاسیم حاصل از تجزیه کودها گزارش کردند (; Kapoor et al., 2004; Courtney & Mullen, 2008).علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که کشت خرفه باعث افزایش هدایت الکتریکی خاک شده است. با توجه به ایـن‌کـه خرفه یـک گیاه هالوفیت است و دارای سیسـتم ریشـه‌ای بسـیار عمیـق می‌باشد، بنابراین خرفه توانـایی کشت در خاک‌های شور را دارد (Rahimi et al., 2011; Amirul Alam et al., 2015). همچنین نشان داده‌شده است که خرفه می‌تواند مقدار زیادی از نمک‌ها را از خاک جذب نماید و در بافت‌های خود جمع کند (Kilic et al., 2008) که به نظرمی‌رسد که در این تحقیق، بقایای گیاه خرفه در خاک، سبب افزایش هدایت الکتریکی خاک در شرایط بدون تنش شده است. نتایج یک تحقیق نشان داد که کاشت گیاه ارزن پادزهری (گیاه هالوفیت با سیستم ریشه‌ای عمیق) در رودشت اصفهان، سبب افزایش هدایت الکتریکی خاک شد (Eshghizadeh et al., 2015). همچنین در مطالعـه اثـرات کشـت گونه گیاهی آتریپلکس (Atriplex canescens) بر خصوصیات شیمیایی خاک در دو منطقه متفاوت اقلیمی داشلی برون ترشکلی و اخترآباد کـرج، خلخالی و همکاران اظهار داشتند که شوری، ماده آلی، نیتـروژن، فسـفر و پتاسـیم قابل‌جذب در خاک زیر بوته‌ها افزایش معنی‌دار داشت و این افـزایش در ارتباط با تمرکز و تجمع بقایای گیاهی و بخـش‌هـای ضـایعاتی گیاهـان کـه توانـایی پدیدآوردن تغییرات معنی‌دار در خواص شیمیایی خاک را دارند، بود (Khalkhali et al., 2004).

جدول 3- آنالیز واریانس (میانگین مربعات) اثرات آبیاری و سامانه‌های کودی بر­ صفات خاکی و عملکرد خرفه در سال‌های 1394-1395

Table 3. Analysis of variance (mean squares) of the effects of irrigation and fertilizer systems on soil and yield traits of purslane in 2015-2016

ns ‌،** و*: به­ترتیب غیرمعنی­دار و معنی­دار در سطح احتمال یک و پنج درصد   

ns ,* and**:: non significant., Significant at the 0.05 and 0.01 of probability levels, respectively.

جدول 4- اثر برهمکنش آبیاری، قارچ مایکوریزا و کود نیتروژن بر برخی خصوصیات خاک

Table 4. Interaction effects of irrigation, Mycorrhiza and N fertilizer on some soil characteristics

I₁= بدون تنش کم‌آبی با آب قابل‌استفاده در سطح 70% FC، =I₂ تنش کم‌آبی با آب قابل‌استفاده در سطح 50% FC؛ M₁ و M₂= با و بدون مایکوریزا؛ F₁= بدون کود نیتروژن ، F₂= 100 درصد دامی، F₃= 75 درصد دامی + 25 درصد اوره، ‌F₄= 50 درصد دامی + 50 درصد اوره، ‌F₅= 25 درصد دامی + 75 درصد اوره، ‌F₆= 100 درصد اوره. میانگین­های دارای حروف یکسان در هر ستون و در هر تیمار آبیاری، بر اساس آزمون LSD در سطح پنج درصد، اختلاف معنی‌دار باهم ندارند.

I₁= unstressed, irrigation at 70% of FC; I₂= deficit water stress, irrigation at 50% of FC; M₁ andM₂: inoculated and non-inoculated with the fungus; F₁, F₂, F_3, F_4, F₅ andF₆: no fertilizer nitrogen, 100% Manure, 75%  Manure + 25% urea, 50%  Manure + 50% urea, 25%  Manure + 75% urea, 100% urea, respectively. Meanswith the same letter (s) in the same column are not significantly different at 5% of probability level using LSD Test.

با اضافه کردن بقایای گیاهی به خاک، هدایت الکتریکی خاک افزایش یافت که این موضوع می‌تواند به دلیل تجزیه بقایای گیاهی و آزادسازی عناصر غذایی در خاک باشد (Baghbani et al., 2017a). نتایج همبستگی بین هدایت الکتریکی با عملکرد بیولوژیک (r _{year 1}= 0.640**  و r _{year 2}= 0.545**) و با درصد کلونیزاسیون مایکوریزا (r _{year 1}= 0.283* و r _{year 2}=0.322**) نشان داد که رابطه مثبت و معنی‌دار بین آن‌ها، به دلیل تحمل بالای گیاه خرفه به شوری وبه علت تنظیم اسمزی با تولید موادی همچون پرولین (Yazici et al., 2007) و سیستم آنتی‌اکسیدان قوی (Yazici et al., 2007; Amirul Alam et al., 2015) وجود دارد. این افزایش هدایت الکتریکی در شرایط بدون تنش، به دلیل اضافه کردن کودهای دامی و قارچ مایکوریزا و بهبود ساختار فیزیکی و بیولوژیکی خاک، سبب افزایش عملکرد بیولوژیک خرفه شده است. در این راستا، Rahimi et al.  (2011) در بررسی میزان تحمل گیاه خرفه به تنش شوری نشان دادند که وزن‌تر برگ و ساقه، وزن خشک برگ، تعـداد بـرگ و شـاخه فرعـی در بوته، شاخص سطح برگ، سطح ویژه برگ و ارتفاع ساقه اصلی، تا سطح شوری 14 دسی زیمنس بر متر، تفـاوت معنـی‌داری با شاهد (6/0 دسی زیمنس بر متر) نداشتند ولی در 21 دسی زیمنس کلرید سدیم بر متر، کاهش معنـی‌داری یافتنـد درحالی‌که وزن ویـژه بـرگ بـا افزایش شوری، افزایش معنی‌داری یافت. آن‌ها نتیجه گرفتند که این گیاه تا حد زیادی به شوری مقاومت دارد و در زمین‌های شور نسبت به سایر گیاهان علوفه‌ای و دارویی که قابلیت کشت ندارند، بسیار مناسب است. همچنین گزارش شد که عملکرد خرفه در شرایط شوری متوسط (5/6 دسی زیمنس بر متر) کاهش نخواهد داشت (Kilic et al., 2008). در راستای نتایج این تحقیق، گزارش شد که با افزایش هدایت الکتریکی خاک، سه پارامتر مرتبط با مایکوریزا (تعداد اسپور، جمعیت فعال قارچ و درصد کلونیزاسیون) افزایش معنی‌داری در سطح پنج درصد نشان دادند ولی با pH خاک رابطه معنی‌داری نداشتند (Soltani Toularoud et al., 2014).

کربن آلی خاک: تجزیه واریانس حاکی از تأثیر معنی‌دار تمامی اثرات اصلی و اثرات دوگانه و سه‌گانه بین عوامل آزمایشی در هر دو سال آزمایش بر درصد کربن آلی خاک بود (جدول 3). جدول 4 نشان داد که پلات‌هایی که دارای کود تلفیقی نیتروژن (شیمیایی و دامی) و آبیاری کامل بودند، کربن آلی بیشتری در خاک به‌جا گذاشتند. همچنین با افزایش میزان کود دامی در تیمارهای تلفیقی، درصد کربن آلی خاک افزایش بیشتری یافت. نتایج حاکی از آن است که در اکثر تیمارهایی که با مایکوریزا تیمار شده بودند، با افزایش میزان کود شیمیایی، کربن آلی خاک در هر دو سال کاهش پیدا کرد (جدول 4).کربن آلی بر دامنه وسیعی از ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک تأثیرگذار است و به‌عنوان مهم‌ترین شاخص کیفیت و باروری خاک مطرح‌شده است (Arif et al., 2016) و با وجود این‌که وجود آن برای پایداری تولید مهم است، میزان آن در خاک‌های مناطق خشک و نیمه‌خشک پایین است. (Jami et al., 2018). در موافقت با نتایج این تحقیق، گزارش‌شده است که کاهش رطوبت و وجود تنش در خاک، بر کربن زیست توده میکروبی خاک تأثیرگذار است. مواد اصلاحی (مواد آلی مثل کوکوپیت) با افزایش قابلیت نگهداری آب در خاک، باعث تعدیل شرایط تنش رطوبتی در خاک می‌شوند و میزان کربن زیست توده میکروبی در شرایط تنش را افزایش می‌دهند (Rezaie & Raiesi, 2016). بروز تنش خشکی از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر فعالیت‌های میکروبی خاک در اکوسیستم‌های خشک و نیمه‌خشک محسوب می‌شود که فعالیت‌های میکروبی را از طریق محدود کردن دسترسی آن‌ها به عناصر غذایی و یا افزایش مرگ‌ومیر میکروب‌ها کاهش می‌دهد. در تحقیقی دیگر Arunachalam & Arunachalam  (2000 ) در بررسی‌های خود دریافتند که با افزایش رطوبت در خاک، میزان زیست‌توده میکروبی و در نهایت میزان کربن آلی خاک افزایش می‌یابد. بیشترین مقدار کربن آلی آزمایش آن‌ها در نمونه‌های خاک دارای بالاترین مقدار رطوبت به‌دست آمد. نتایج یک تحقیق نشان داد که کاربرد تلفیقی کودهای آلی با شیمیایی، سبب بهبود خصوصیات خاک افزایش عملکرد ذرت شد و همچنین افزودن کود دامی، با افزایش ماده آلی خاک توانست چرخه عناصر غذایی را تقویت و ظرفیت نگهداری آب را افزایش دهد (Arif et al., 2016). کود دامی می‌تواند ضمن تأمین عناصر غذایی گیاه در طول فصل رشد، فعالیت‌های بیولوژیک و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک را بهبود بخشد و با افزایش ظرفیت نگهداری آب خاک، اثرات کمبود آب را کاهش دهد (Jami et al., 2018). بر اساس نتایح Gholamhoseini et al. ((2013 مواد اصلاحی خاک (مثل کود دامی و زئولیت) به علت افزایش فعالیت میکروارگانیسم‌های خاکزی، موجب فعال شدن واکنش‌های بیوشیمیایی (تجزیه ترکیبات پیچیده آلی و تبدیل آن به هوموس) شوند و به‌تبع آن کربن آلی خاک را افزایش می‌دهند.

میزان کربن آلی خاک قبل از شروع آزمایش 92/0 درصد بوده که در اکثر تیمارهای تنش خشکی کاهش‌یافت و در پایان سال دوم کشت و در شرایط بدون تنش آبی، با کاربرد کود دامی و مایکوریزاافزایش یافت و بالاترین مقدار آن در تیمار 100 درصد کود دامی به‌دست آمد. استفاده از کود دامی در تیمار 100 درصد کود دامی (در سال اول و دوم) و نیز وجود بقایای تجزیه نشده آن در سال اول، دلیل قابل‌انتظار در افزایش کربن آلی خاک بود. ورود کود دامی به خاک، باعث ایجاد محیط مطلوب برای فعالیت میکروارگانیسم‌های خاک شد که در اثر آن، کربن آلی خاک افزایش یافت. این درحالی است که در تیمار شاهد و همچنین تیمار کود شیمیایی، به علت کاهش ورود مواد آلی و همچنین کاهش فعالیت میکروارگانیسم‌های دخیل در چرخه کربن، میزان کربن آلی خاک کاهش یا بدون تغییر ماند (Jami et al., 2018). نتایج نشان داده است که مصرف کود دامی، کمپوست و تلفیق مایکوریزا و کمپوست در طولانی‌مدت، میزان ماده آلی خاک را در مقایسه با تیمار 100 درصد کود اوره، به میزان 69 درصد افزایش داد (Behera & Panda, 2009).

در راستای ا نتایج این تحقیق، Yousefzadeh et al. ((2015 نشان دادند که تیمارهای تلفیقی (کود آلی و شیمیایی) نسبت به سایر تیمارها، ازنظر درصد کربن آلی برتری داشتند. کاربرد مواد آلی در اراضی زراعی، نقش مهمی در افزایش عناصر معدنی، آلی و بهبود ساختمان خاک دارد. مواد آلی علاوه بر افزودن نیتروژن، فسفر، پتاسیم و سایر ریز­مغذی‌ها به خاک، باعث بهبود ساختار خاک، تسهیل عملیات کاشت، رشد و توسعه ریشه و افزایش جذب عناصر غذایی و فعالیت میکروبی خاک می‌شوند. با توجه به یافته­های محققین، کاربرد کود دامی، کمپوست و تلفیق مایکوریزا و کمپوست در طولانی‌مدت در مقایسه با سطح 100% کود اوره، میزان ماده آلی خاک را 69% افزایش داد (Behera & Panda, 2009). در پژوهشی دیگر، با کاربرد تا 30 تن در هکتار کمپوست، میزان کربن آلی خاک با یک‌روند خطی افزایش پیدا کرد (Kapoor et al., 2004). در اثر فعالیت باکتری­ها و ایجاد چرخه در فعالیت میکروبی، تجزیه ترکیبات پیچیده آلی و تبدیل آن به هوموس افزایش می­یابد که در نهایت موجب افزایش ماده آلی در خاک می‌شودEbrahimpoor et al. 2012)). در این تحقیق، کربن آلی خاک با عملکرد بیولوژیک خرفه
(r _{year 1}= 0.337** و r _{year 2}= 0.287**) و میزان نیتروژن کل خاک (r _{year 1}= 0.270** و r _{year 2}= 0.307**)، ظرفیت تبادل کاتیونی (r _{year 1}= 0.580** و r _{year 2}= 0.589**) و اسیدیته خاک
(r _{year 1}= 0.569**  و r _{year 2}= 0.375**) در هر دو سال آزمایش و با میزان پتاسیم (r _{year 1}= 0.245** ) و هدایت الکتریکی خاک (r _{year 1}= 0.604** ) در سال اول، همبستگی مثبت و معنی‌داری داشت. بنابر نتایج تحقیق Baghbani et al. (2017a) ، کاربرد ورمی‌کمپوست در سال اول و دوم، به‌ترتیب سبب افزایش 46/21 و 30/30 درصدی معنی‌دار درصد کربن آلی خاک شد؛ همچنین همبستگی مثبت و معنی‌داری با درصد نیتروژن کل خاک و دانه شنبلیله، فسفر قابل‌جذب و پتاسیم قابل‌تبادل خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی خاک و هدایت الکتریکی خاک مشاهده شد. در خصوص رابطه کربن آلی خاک با عملکرد گیاهان، این تحقیق نشان داد که خاک‌هایی با عملکرد پایین‌تر گندم، دارای کمترین محتوای کربن آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی و اسیدیته خاک در هر دولایه سطحی و عمقی خاک بودند که این بدان معنی است که کاهش عملکرد در این مناطق، می‌تواند به‌دلیل دسترسی محدود به آب و مواد مغذی مرتبط با ظرفیت تبادل کاتیونی و محتوای کربن آلی پایین‌تر و رشد ریشه محدود به دلیل کم بودن pH خاک باشد (Lipiec & Usowicz, 2018). پس می‌توان نتیجه گرفت که کود آلی با آزاد کردن تدریجی مواد غذایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم در طول فصل رشد گیاه، سبب افزایش درصد نیتروژن خاک، وزن خشک کل و عملکرد می‌شود.

میزان نیتروژن خاک: در هر دو سال مطالعه، اثرات اصلی، دوگانه و سه‌گانه بین عوامل آزمایشی بر میزان نیتروژن خاک معنی‌دار شد (جدول 3). جدول مقایسه میانگین سه‌گانه تیمارهای آزمایشی نشان داد که در سال اول، تیمار 100 درصد کود دامی با مایکوریزا در شرایط بدون تنش آبی (I₁M₁F₂)، بالاترین میزان نیتروژن خاک را به خود اختصاص داد و در سال دوم، بالاترین مقدار این صفت، در تیمار 50% کود دامی + 50% کود شیمیایی با مایکوریزا در شرایط آبیاری کامل (I₁M₁F₄)، مشاهده شد. همچنین در هر دو سال، کمترین میزان نیتروژن خاک در تیمارهای دارای تنش آبی و بدون مایکوریزا یا بدون کود دامی مشاهده شد.

مکانیسم‌های جذب و انتقال مواد در خاک و گیاه مانند انتشار، جریان توده‌ای و اسمز، همگی تابعی از مقدار رطوبت در خاک و ریشه می‌باشند. در شرایط کمبود آب و کاهش رطوبت در خاک، جذب و انتقال مواد و عناصر غذایی با اختلال روبه‌رو می‌شود که این امر سبب محدودیت در فتوسنتز و در نهایت کاهش رشد و عملکرد محصول می‌شود (Izzo et al., 1991). به دنبال کاهش رطوبت، جذب عناصر به‌ویژه فسفر و نیتروژن در شرایط تنش کم‌آبی کاهش می‌یابد و همزیستی میکوریزی می‌تواند جذب این عناصر را در شرایط تنش افزایش دهد (Boomsma & Vyn, 2008). ازآن‌جا ‌که تحرک عناصر غذایی در شرایط تنش خشکی کم است، مایکوریز آربوسکولار می‌تواند تأثیر زیادی روی رشد و نمو گیاه در شرایط تنش خشکی نسبت به شرایط آبیاری بدون تنش داشته باشد (Boomsma and Vyn , 2008).

در تحقیقی Jami et al. ((2018 نشان دادند که نیتروژن کل خاک در تیمار کود شیمیایی، به‌دلیل جذب سریع آن توسط گیاه و یا شستشو و خارج شدن آن از دسترس گیاه، در مقایسه با کود دامی کمتر بود. در مصرف تلفیقی کود شیمیایی با کود دامی، نیتروژن با سرعت کمتری از محیط رشد ریشه گیاه خارج می‌شود و درنتیجه میزان نیتروژن کل در تیمارهای تلفیقی در مقایسه با تیمار 100 درصد شیمیایی بیشتر بود، به‌عبارت‌دیگر با مصرف کود دامی، سرعت خروج نیتروژن کاهش می‌یابد (Gholamhoseini et al., 2013; Jami et al., 2018). در همین رابطه گزارش‌شده ‌است که مصرف کمپوست و تلفیق کمپوست با کود شیمیایی در مقایسه با تیمار شیمیایی، میزان نیتروژن کل خاک را افزایش می­دهدMengistu et al., 2017)). در این راستا Yousefzadeh et al. ((2015 نشان دادند که افزودن کود آلی آزوکمپوست به خاک به همراه باکتری‌های محرک رشد، نیتروژن کل خاک را افزایش داد. این پدیده به دلیل رهاسازی تدریجی نیتروژن آزوکمپوست و نقش باکتری‌ها در تثبیت مولکولی نیتروژن هوا اتفاق افتاده است. این درحالی بود که کاربرد کود شیمیایی اوره، به دلیل جذب سریع توسط گیاه و شستشو و خارج شدن از دسترس گیاه نتوانسته است نیتروژن کل خاک را در مقایسه با آزوکمپوست افزایش دهد که با نتایج این تحقیق همخوانی کامل دارد.

در تحقیقی، بیشینه غلظت نیتروژن خاک (09/0 درصد) در تیمار کاربرد 15 تن در هکتار کود دامی گوسفندی مشاهده شد که با تیمار 100 درصد کود شیمیایی و بدون کود، اختلاف معنی‌داری داشت ولی با سایر تیمارهای تلفیقی کود دامی و شیمیایی، اختلاف آماری معنی‌داری نداشت. همچنین همبستگی مثبت و معنی‌داری بین مقدار نیتروژن خاک و عملکرد دانه ذرت گزارش شد (Mahmood et al., 2017). در این مطالعه نیز میزان نیتروژن خاک، همبستگی مثبت و معنی‌داری با هدایت الکتریکی (r _{year 1}= 0.340** و r _{year 2}= 0.252**)، کربن آلی (r _{year 1}= 0.270**  و
 r _{year 2}= 0.307**)، پتاسیم خاک (r _{year 1}= 0.386** و r _{year 2}= 0.425**) و عملکرد بیولوژیک
(r _{year 1}= 0.486** و r _{year 2}= 0.436**) در هر دو سال مطالعه داشت. گزارش‌شده است که درصد نیتروژن خاک با صفات تعداد و وزن خشک گره، وزن خشک برگ و عملکرد دانه شنبلیله همبستگی مثبت معنی‌داری داشت. مواد اصلاح‌کننده خاک (ورمی‌کمپوست و زئولیت)، با نگهداری آب بیشتر در خاک و بهبود ساختمان فیزیکی و بیولوژیکی خاک، سبب توسعه بیشتر ریشه در خاک و احتمالاً همزیستی بیشتر باکتری ریزوبیوم باریشه شنبلیله (با دلیل ایجاد تعداد و وزن خشک گره بیشتر درروی ریشه) شده است. این موضوع باعث تأمین و آزادسازی تدریجی نیتروژن و مواد غذایی دیگر در طول دوره رشد شنبلیله شد و در نهایت منجر به توسعه برگ و به‌تبع آن افزایش عملکرد دانه شنبلیله شده است (Baghbani et al., 2017a). محققان بیان داشتند تلفیق کود مایکوریزا با منبعی از نیتروژن، راندمان بهتـری را از خود نشان می‌دهد (Kamaei et al., 2016).

کلونیزاسیون قارچ مایکوریزا: در هر دو سال آزمایش، اثر برهمکنش سه‌گانه بین عوامل آزمایشی بر میزان کلونیزاسیون قارچ معنی‌دار شد (جدول 3). مقایسه میانگین نشان داد که در هر دو سال آزمایش، کمترین میزان کلونیزاسیون قارچ در تیمارهایی که با تنش خشکی مواجه بودند، به‌دست آمد (جدول 4، 5). بر اساس جدول ، در هر دو سال، بالاترین میزان کلونیزاسیون قارچ در تیمار کود تلفیقی (75 درصد کود دامی و 25 درصد کود اوره) اتفاق افتاده. در راستای نتایج این تحقیق، در تحقیقی بر روی 48 گونه گیاه دارویی (متعلق به نه خانواده) در همدان، همزیستی با ریشه خرفه از نوع آربوسکولار و در حدود 30 درصد گزارش شد (Safari Sinegani and Elyasi Yeganeh., 2017). محققین مختلفی به کاهش میزان آلودگی قارچ مایکوریزا با ریشه گیاهان تحت تنش خشکی اشاره داشته‌اند (Al-Karaki et al., 1998; Habibzadeh et al., 2013; Soleymani and Pirzad., 2016 ).

جدول 5- اثر اصلی آبیاری بر غلظت روغن برگ و عملکرد بیولوژیک خرفه

Table 5. The main effect of irrigation on purslane Leaf oil concentration and biological yield.

I₁= unstressed, irrigation at 70% of FC; I₂= deficit water stress, irrigation at 50% of FC. Means with the same letter (s) in the same column are not significantly different at 5% of probability level using LSD Test.

از شاخص‌های مهم فعالیت قارچ‌های مایکوریزایی، میزان کلونیزاسیون سیستم ریشه‌ای گیاه توسط این قارچ‌ها می‌باشد که تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله خصوصیات ظاهری و ساختمانی سیستم ریشه‌ای، مقدار و کیفیت ترشحات ریشه‌ای، مصرف کودهای شیمایی فسفره و غلظت بالای عناصر سنگین قرار می‌گیرد (Al-Karaki et al., 1998). همچنین شده است که بالاترین درصد کلونیزاسیون ریشه مرکبات در کاربرد قارچ میکوریزا زمانی بود که گیاه تحت تنش کم‌آبی نباشد (Wu and Xia., 2006). با کاهش رطوبت خاک، کمیت و کیفیت ترشحات ریشه‌ای تغییر می‌کند که بر روی جوانه‌زنی اسپور تأثیر می‌گذارد. همچنین کاهش رطوبت به‌طور مستقیم بر جوانه‌زنی اسپور اثرگذار است (Wu and Xia., 2006). Smith and Read. (2008) گزارش کردند که کاهش مشاهده شده در رشد اندام هوایی گیاهان در شرایط تنش رطوبتی را می‌توان در نتیجه همین کاهش کلونیزاسیون ریشه و کاهش جذب عناصر غذایی دانست. همچنین در بررسی اثر کاربرد کودهای زیستی، شیمیایی و آلی و تلفیقی آن‌ها بر درصد کلونیزاسیون سورگوم گزارش شد که کود تلفیقی مایکوریزا و کود شیمیایی NPK، بعد از تیمار بدون تلقیح قارچ (شاهد)، کمترین درصد کلونیزاسیون ریشه را داشت و بیشترین آن در  تیمار تلفیقی مایکوریزا و نیتروکسین مشاهده شد (Kamaei et al., 2016). در تحقیقی بیلالیس و همکاران Bilalis et al. (2015) نشان دادند که درصد کلونیزاسیون قارچ مایکوریزا آربوسکولار در هر چهار رقم نخود در شرایط تغذیه با کود آلی نسبت به شرایط سنتی (تغذیه با کود شیمیایی)، به‌دلیل افزایش زیست‌توده میکروبی و بهبود ساختار بیولوژیکی خاک بیشتر بود.

میزان فسفر خاک: نتایج تجزیه واریانس حاکی از تأثیر معنی‌دار تمامی اثرات اصلی، دو و سه‌گانه بین عوامل آزمایشی بر میزان فسفر خاک در هر دو سال تحقیق بود (جدول 3). در هر دو سال، بیشترین میزان فسفر خاک در تیمار تلفیقی کود دامی و شیمیایی (تیمار F₅) با مایکوریزا و بدون تنش آبی مشاهده شد (جدول 4). همچنین در هر دو سال، استفاده از کود نیتروژن (دامی و شیمیایی)، سبب افزایش فسفر قابل ‌دسترس خاک شد. در هر دو شرایط تیمار آبی، کاربرد مایکوریزا سبب افزایش میزان فسفر قابل‌دسترس خاک شد.

عناصر غذایی درون خاک، تحت تأثیر برخی عوامل مانند جریان توده‌ای آب، ظرفیت جذب و pH خاک قرار می‌گیرند. در میان عناصر غذایی، فسفر به‌عنوان یکی از عناصر پرمصرف، دارای نقشی اساسی و مهم در رشد گیاه است که جذب آن در شرایط کمبود آب کاهش می‌یابد و در خاک بدون شخم که با کاه و کلش محصول قبلی پوشیده شده است، فراهمی فسفر به دلیل محتوای بالاتر رطوبت، بیشتر از خاک شخم‌خورده است (Sirousmehr & Roshanzamir, 2014). گزارش‌شده است که در دو سطح صفر-30 و 30-60 سانتی‌متری خاک، تنش خشکی در سطوح مختلف شوری، سبب کاهش فسفر قابل‌دسترس خاک شد (Eshghizadeh et al., 2015). در شرایط تنش خشکی، کاهش سرعت انتشار فسفر از خاک به سطح ریشه، نسبت به سایر عناصر غذایی بیشتر است، چراکه یون فسفات به ذرات رس چسبیده و کمتر در دسترس ریشه گیاه قرار می‌گیرد و علاوه بر این، کاهش قابلیت تحرک فسفر در خاک‌هایی با محتوای پایین آب، به دلیل تأثیر محتوای آب خاک بر واکنش‌های تجزیه‌ای و فعالیت‌های بیولوژیکی خاک است (Marschner, 1995). تنش خشکی، جذب مواد غذایی به‌وسیله ریشه‌ها و انتقال این مواد به ساقه را کاهش می‌دهد که این کاهش به دلیل محدود شدن سرعت تعرق، آسیب به انتقال فعال و کاهش قابلیت نفوذ غشایی است. جذب مواد غذایی از محلول خاک، با وضعیت آب خاک ارتباط دارد، به‌طوری‌که با کاهش رطوبت خاک، جریان انتشاری مواد غذایی از خاک به سطح ریشه‌ها کاهش می‌یابد  .(Arndt et al., 2001)

Gholami Ganjeh & Salei ((2015 بیان داشتند که افزودن ورمی‌کمپوست و قارچ‌های مایکوریزا از طریق قدرت زیاد جذب آب و فراهمی مطلوب عناصر غذایی پرمصرف و کم‌مصرف، بر روی میزان فتوسنتز و تولید زیست‌توده تأثیر مثبت گذاشتند و موجب بهبود جذب نیتروژن، فسفر و پتاسیم در گیاه شدند. در تحقیقی، بیشترین میزان فسفر خاک از کرت‌هایی که در آن‌ها تیمار 100 درصد کود شیمیایی (NPK) اعمال‌شده بود به‌دست آمدولی اختلاف آماری معنی‌داری بین تیماری تلفیقی کودی (شیمیایی و دامی) وجود نداشت. کود دامی در تلفیق با کود شیمایی نسبت به تیمار کود دامی یا آلی خالص مؤثرتر است (Mahmood et al., 2017). در تحقیقی، بیشترین میزان فسفر و نیتروژن خاک در تیمارهای تلفیقی کود شیمیایی و آلی مشاهده دش (Arif et al., 2016). محققین مختلفی نشان دادند که کاربرد کود آلی (از قبیل کود آلی کمپوست شده) ممکن است حلالیت فسفر در خاک را افزایش دهد (Gholamhoseini et al. 2013; Mengistu et al., 2017). مکانیسم‌های متعددی در خصوص قابل‌دسترس شدن فسفر و جذب آن با کاربرد مواد آلی وجود دارد: 1- استفاده از مواد ارگانیک با محتوای فسفر بالا می‌تواند میزان فسفر خاک را افزایش دهد؛ 2- تجزیه مواد ارگانیک در خاک می‌تواند غلظت اسیدهای ارگانیک را در خاک افزایش دهد که این امر منجر به کاهش فسفر غیر قابل جذب (تثبیت شده) در خاک می‌شود و فراهمی فسفر را در خاک افزایش می دهد که از این طریق منجر به افزایش فسفر قابل‌دسترس می‌شود؛ 3- افزایش زیست‌توده میکروبی در کرت‌های تلفیقی یا ارگانیک می‌تواند قابلیت دسترس بودن فسفر در خاک را افزایش دهد. زیست‌توده میکروبی هنگامی‌که مواد ارگانیک در خاک تجمع می‌یابند افزایش می‌یابد و منجر به آزادسازی CO2 می‌شود که به‌ نوبه خود باعث تشکیل اسیدکربنیک می‌شود. این اسید ضعیف نیز می‌تواند فسفر اولیه مواد معدنی را قابل ‌حل کند و باعث افزایش فسفر قابل‌جذب ‌شود (Gholamhoseini et al. 2013).

در هر دو سال آزمایش، میزان فسفر با هدایت الکتریکی (r _{year 1}= 0.338** و r _{year 2}= 0.345**)، عملکرد دانه (r _{year 1}= 0.354**  و r _{year 2}= 0.324**) و میزان کلونیزاسیون قارچ مایکوریزا (r _{year 1}= 0.414**  و r _{year 2}= 0.374**) همبستگی مثبت و معنی‌داری داشت و در سال اول علاوه بر این، همبستگی آن با میزان نیتروژن (r _{year 1}= 0.454** )، پتاسیم (r _{year 1}= 0.596** ) و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک (r _{year 1}= 0.319** ) و عملکرد بیولوژیک (r _{year 1}= 0.448** ) نیز مثبت و معنی‌دار بود. در تحقیقی Jami et al. ((2018 گزارش کردند که تیمار 100 درصد کود دامی، بالاترین میزان فسفر خاک را داشت که نسبت به تیمار 100 درصد کود‌ شیمیایی (با کمترین میزان فسفر خاک)، 2/2 برابر فسفر بیشتری در خاک به‌جای گذاشت. افزودن کود آلی به خاک باعث تکثیر باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن و باکتری‌های حل‌کننده فسفات می‌شود و با تولید انواع اسیدهای آلی توسط باکتری‌ها و کاهش موضعی اسیدیته خاک، حلالیت فسفر نامحلول بیشتر می‌شود و با آزاد شدن و افزایش نیتروژن و فسفر، رشد گیاه بهبود می‌یابد. در اثر افزایش فسفر خاک، رشد و توسعه ریشه نیز افزایش‌ می‌یابد و باعث افزایش دسترسی و جذب پتاسیم توسط ریشه گیاه می‌شود (Courtney & Mullen, 2008). همچنین Mahmood et al. (2017) به ترتیب، میزان همبستگی بین عملکرد دانه ذرت با عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم خاک (r = 0.53, 0.91, 0.55) را گزارش کردند.

میزان پتاسیم خاک: در هر دو سال، تمامی اثرات اصلی و برهمکنش دو و سه‌گانه بین عوامل آزمایشی بر میزان پتاسیم خاک به‌جز اثر برهمکنش‌های دوگانه آبیاری و مایکوریزا و سه‌گانه آبیاری، مایکوریزا و کود نیتروژن در سال اول در سطح یک درصد معنی‌دار شد (جدول 3). مقایسه میانگین برهمکنش دوگانه آبیاری و کود نیتروژن نشان داد که در سال اول، تنش خشکی سبب کاهش میزان 4/7 درصدی میزان پتاسیم در خاک شد به‌گونه‌ای که بیشترین میزان پتاسیم خاک از تیمار (I₁F₅) به‌دست آمد که با تیمارهای (I₁F₂ و I₁F₃) اختلاف آماری معنی‌داری نداشت (شکل 1). بر اساس شکل 2، در سال اول، بیشترین و کمترین میزان پتاسیم خاک به‌ترتیب مربوط به تیمارهای M₁F₅ با 640 میلی‌گرم بر کیلوگرم و M₂F₁ با 25/249 میلی‌گرم بر کیلوگرم بود. همچنین در سال دوم، بیشترین و کمترین میزان پتاسیم خاک به ترتیب در تیمارهای I₁M₁F₂ و I₂M₂F₁ دیده شد (جدول 4).

شکل 1- اثر برهمکنش آبیاری و کود نیتروژن بر میزان پتاسیم خاک در سال 1394. I₁= بدون تنش کم‌آبی با مقدار آب قابل‌استفاده گیاه در سطح 70% ظرفیت زراعی، =I₂ تنش کم‌آبی با مقدار آب قابل‌استفاده گیاه در سطح 50% ظرفیت زراعی؛ F₁= بدون کود نیتروژن ، F₂= 100 درصد کود دامی، F₃= 75 درصد کود دامی + 25 درصد کود اوره، ‌F₄= 50 درصد کود دامی + 50 درصد کود اوره، ‌F₅= 25 درصد کود دامی + 75 درصد کود اوره، ‌F₆= 100 درصد کود اوره. میانگین­های دارای حروف یکسان در هر ستون و در هر تیمار آبیاری بر اساس آزمون LSD در سطح پنج درصد، اختلاف معنی‌دار باهم ندارند.

Figure 1. Interactions effects of irrigation and N fertilizer on the soil K content in 2015. I₁= unstressed, irrigation at 70% of FC; I₂= deficit water stress, irrigation at 50% of FC; F₁, F₂, F_3, F_4, F₅ andF₆: no fertilizer nitrogen, 100% Manure, 75%  Manure + 25% urea, 50%  Manure + 50% urea, 25%  Manure + 75% urea, 100% urea, respectively. Means with the same letter (s) in the same column are not significantly different at 5% of probability level using LSD Test.

شکل 2- اثر برهمکنش قارچ مایکوریزا و کود نیتروژن بر میزان پتاسیم خاک. M₁ و M₂= با و بدون مایکوریزا، F₁= بدون نیتروژن، F₂= 100 درصد دامی، F₃= 75 درصد دامی + 25 درصد اوره، ‌F₄= 50 درصد دامی + 50 درصد اوره، ‌F₅= 25 درصد دامی + 75 درصد اوره، ‌F₆= 100 درصد اوره. میانگین­های دارای حروف یکسان در هر ستون و در هر تیمار آبیاری بر اساس آزمون LSD در سطح پنج درصد، اختلاف معنی‌دار باهم ندارند

Figure 2. Interactions effects of Mycorrhiza and nitrogen fertilizer on the soil K content. M₁ andM₂: inoculated and non-inoculated with the fungus; F₁, F₂, F_3, F_4, F₅ andF₆: no fertilizer nitrogen, 100% Manure, 75%  Manure + 25% urea, 50%  Manure + 50% urea, 25%  Manure + 75% urea, 100% urea, respectively. Means with the same letter (s) in the same column are not significantly different at 5% of probability level using LSD Test.

در راستای نتایج این تحقیق گزارش شده است که در دو سطح صفر-30 و 30-60 سانتی‌متری خاک، تنش آبی در سطوح مختلف شوری، سبب کاهش پتاسیم قابل ‌دسترس خاک شد (Eshghizadeh et al., 2015). در میان سه مکانیسم اصلی مؤثر بر جذب عناصر در گیاهان، انتشار در جذب پتاسیم تأثیر فراوانی دارد. در تحقیقی، اثر انواع مختلف کود نیتروژن در تلفیق با زئولیت تحت شرایط کم‌آبی بر محتوای پتاسیم گیاه آفتابگردان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که  در هر دو سال، کم‌آبی محتوای پتاسیم بذر را کاهش داد Gholamhoseini et al., 2013)). هنگامی‌که پتانسیل آب خاک کاهش یافت، ضمن کاهش کارایی انتشار، جذب پتاسیم هم کاهش می‌یابد. همچنین گزارش‌شده که بالاترین غلظت پتاسیم بذر در هر دو سال مطالعه، در تیمار تلفیقی کود آلی و اوره همراه با زئولیت مشاهده شد. آن‌ها بیان نمودند که به نظرمی‌رسد افزایش غلظت پتاسیم دانه در تیمارهای تلفیقی کود آلی و اوره با زئولیت، مربوط به قابلیت بالای دسترسی به این عنصر به دلیل کاربرد مواد آلی و زئولیت در نگهداشت آب در خاک باشد. محققین مختلفی بیان داشته­اند که مواد آلی به‌طور مستقیم در غلظت پتاسیم خاک و جذب آن توسط گیاه دخیل می‌باشند (Gholami & Salehi, 2015; Mahmood et al., 2017). مصرف کود دامی 100 درصد نسبت به تیمار 100 درصد شیمیایی، باعث افزایش 2/17 درصدی میزان پتاسیم قابل‌تبادل در خاک شد (Jami et al., 2018). همچنین گزارش شده است که کاربرد تیمارهای تلفیقی کود دامی و شیمیایی (NPK)، بالاترین میزان پتاسیم را در خاک به‌جا گذاشتند که سبب افزایش عملکرد دانه ذرت شد
(Mahmood et al., 2017). بر اساس نتایج تحقیقات Yousefzadeh et al. ((2015 بقایای مواد آلی، باعث افزایش معنی‌دار میزان پتاسیم قابل‌دسترس خاک نسبت به شاهد شد که این موضوع باعث بهبود کارکردهای مختلف گیاه می‌شود زیرا پتاسیم در پایداری اسیدیته خاک، تنظیم اسمزی، فعالیت‌های آنزیمی، فتوسنتز، سنتز پروتئین، توسعه سلولی و حرکات روزنه‌ها نقش مهمی دارد
(Marschner, 1995). بدین ترتیب استفاده از مواد آلی، ضمن بهبود فعالیت‌های بیولوژیکی و میکروبی خاک، با افزایش انحلال و تحرک عناصر غذایی، دسترسی به آن‌ها را برای گیاه تسهیل می‌کند (Mengistu et al., 2017). همچنین محققین به افزایش غلظت پتاسیم خاک و در نتیجه در گیاه در اثر کاربرد مایکوریزا اشاره داشته‌اند. این افزایش غلظت پتاسیم، به بهبود همزیستی مایکوریزایی کمک می‌کند و موجب گسترش و نفوذ مطلوب هیف‌های قارچ به منافذ خاک و در نتیجه افزایش حجم خاک قابل‌دسترس گیاه می‌شود و به دنبال آن سبب جذب بیشتر عنصری مانند پتاسیم که در لایه‌های پایین‌تر خاک قرار دارد خواهد شد. (Azoon et al., 2003). افزایش پتاسیم خاک سال دوم نسبت به سال اول و قبل از کاشت (جدول 4)، نشان‌دهنده تغییر مثبت خصوصیات خـاک در نتیجه اعمال تیمارهای مناسب و کشت گیاه خرفه در منطقه می‌باشد زیرا وجـود پتاسـیم در خـاک، باعـث سـهولت در انتقـال آب و مـواد غـذایی در خـاک می‌شود؛ از این ‌رو پتاسیم می‌تواند به‌عنوان یـک مـاده حاصلخیز کننده خاک به‌حساب آیـد (Eshghizadeh et al., 2015).

در این تحقیق در هر دو سال مطالعه، میزان پتاسیم خاک همبستگی مثبت و معنی‌داری با میزان نیتروژن کل (r _{year 1}= 0.386** و r _{year 2}= 0.425**) و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک (r _{year 1}= 0.418**  و r _{year 2}= 0.258**)، میزان کلونیزاسیون (r _{year 1}= 0.247**  و  r _{year 2}= 0.377**) و عملکرد بیولوژیک (r _{year 1}= 0.374**  و r _{year 2}= 0.329**) خرفه داشت. پژوهش‌ها نشان دادند که بین افزایش جذب نیتروژن و پتاسیم، یک رابطه خطی وجود دارد
(Yousefzadeh et al., 2015).

در این تحقیق نیز تیمارهایی که نیتروژن بالاتری در خاک داشتند، پتاسیم بالاتری نیز به‌جا گذاشتند (جدول 4). با توجه به این مطلب  Yousefzadeh et al. ( (2015 گزارش کردند که آزوکمپوست با تأثیر بر میزان نیتروژن خاک و افزایش فراهمی آن بر گیاه، میزان جذب پتاسیم را افزایش داده است و به‌نظرمی‌رسد کمپوست با تأثیر بر گسترش ریشه، استفاده از آب موجود در خاک و قابلیت جذب پتاسیم را افزایش داده است. Marschner ( (1995بیان نمود کهپتاسیممی‌تواند به‌واسطهعمل کردنبه‌عنوانفعال‌کنندهآنزیم‌ها،متابولیسمگیاهراتحتشرایطتنشکنترل نمایند. او بیان داشت که ازوظایفدیگر عنصرپتاسیم، تسریعدرانتقالفرآورده‌هایفتوسنتزیازمنابعبه مخازن و اندام‌هایدرحالرشد،متابولیسمموادفتوسنتزیو تبدیلآن‌هابهروغنمی‌باشد.

عملکرد بیولوژیک: در هر دو سال آزمایش، عملکرد بیولوژیک خرفه تحت تأثیر اثرات اصلی عوامل آزمایشی و برهمکنش‌ دوگانه کود نیتروژن و مایکوریزا قرار گرفت (جدول 3). مقایسه میانگین نشان داد که در هر دو سال آزمایش، تنش کم‌آبی به‌ترتیب سبب کاهش 31/21 و 7/17 درصدی عملکرد بیولوژیک خرفه شد (جدول 5). همچنین در هر دو سال، بیشترین عملکرد بیولوژیک به‌ترتیب در تیمار کاربرد مایکوریزا و کود تلفیقی 50% دامی و 50% اوره (به‌ترتیب 6/9067 و 5/8740 کیلوگرم در هکتار) و کمترین آن از تیمار بدون مایکوریزا و کود نیتروژن (به‌ترتیب 5/5902 و 6/5094 کیلوگرم در هکتار) به‌دست آمد (شکل 3). نتایج حاکی از آن است که در سال اول و دوم، تلقیح مایکوریزا به ترتیب سبب افزایش 25 و 7/15 درصدی عملکرد بیولوژیک خرفه شد (شکل 3). در هر دو سال، عملکرد بیولوژیک با هدایت الکتریکی (r _{year 1}= 0.640** و r _{year 2}= 0.545**)، کربن آلی (r _{year 1}= 0.337**  و r _{year 2}= 0.287**)، میزان نیتروژن کل (r _{year 1}= 0.486**  و r _{year 2}= 0.436**) و پتاسیم خاک (r _{year 1}= 0.374**  و r _{year 2}= 0.329**)، درصد کلونیزاسیون قارچ (r _{year 1}= 0.495**  و r _{year 2}= 0.427*) و عملکرد دانه (r _{year 1}= 0.568**  و r _{year 2}= 0.774**)، همبستگی مثبت و معنی‌دار داشت.

شکل 3- اثر برهمکنش قارچ مایکوریزا و کود نیتروژن بر عملکرد بیولوژیک خرفه. M₁و M₂= با و بدون مایکوریزا؛ F₁= بدون نیتروژن ، F₂= 100 درصد دامی، F₃= 75 درصد دامی + 25 درصد اوره، ‌F₄= 50 درصد دامی + 50 درصد اوره، ‌F₅= 25 درصد دامی + 75 درصد اوره، ‌F₆= 100 درصد اوره. میانگین­های دارای حروف یکسان در هر ستون و در هر تیمار آبیاری بر اساس آزمون LSD در سطح پنج درصد، اختلاف معنی‌دار باهم ندارند.

Figure 3. Interactions effects of Mycorrhiza and nitrogen fertilizer on purslane biological yield. M₁ andM₂: inoculated and non-inoculated with the fungus; F₁, F₂, F_3, F_4, F₅ andF₆: no fertilizer nitrogen, 100% Manure, 75%  Manure + 25% urea, 50%  Manure + 50% urea, 25%  Manure + 75% urea, 100% urea, respectively. Means with the same letter (s) in the same column are not significantly different at 5% of probability level using LSD Test.

Inanloofar et al. ((2013 نشان دادند که تیمار کودی، تنش خشکی و اثر برهمکنش آن‌ها تأثیر معنی‌داری بر وزن‌تر و خشک برگ، ساقه و کل گیاه خرفه داشتند به‌گونه‌ای که بیشترین وزن‌تر و خشک برگ، ساقه و کل خرفه از آبیاری مطلوب و تیمار کود تلفیقی زیستی نیتروکسین + اوره و کمترین میزان آن‌ها از تنش شدید و تیمار کودی شاهد حاصل شد. محققین گزارش کرده‌اند که از میان اکثر گیاهان زراعی، خرفه به دلیل راهکارهایی از قبیل تولید ترکیباتی مثل فلاونوئیدها، بتائین، پینیتول، آمینواسیدهای آزاد و اوره و آنزیم‌ها و مکانیسم‌های آنتی‌اکسیدانی و تغییر مدل فتوسنتزی از C4 به متابولیسم اسید کراسولایی (CAM)، متحمل به تنش کم‌آبی است (D'Andrea et al., 2015; Jin et al., 2015). تنش کم‌آبی به دلیل ایجاد تغییرات در سیستم فتوسنتزی گیاه، سبب کاهش زیست توده گیاه می‌شود (Baghbani et al., 2017b) و قارچ‌های مایکوریزا به دلیل افزایش مؤثر سطح جذب ریشه از طریق ایجاد هیف، سبب افـزایش جـذب آب و مواد غذایی (خصوصاً فسفر و نیتروژن) به‌وسیله گیاهان می‌شود و به این طریق، سبب افزایش رشد و زیست توده گیاهان می‌شوند (Amouzegar et al., 2016).

غلظت روغن برگ: اثر برهمکنش سه‌گانه بین عوامل آزمایشی بر میزان غلظت روغن برگ خرفه در هر دو سال معنی‌دار شد (جدول 3). مقایسه میانگین نشان داد که در هر دو سال، تنش خشکی سبب افزایش غلظت روغن برگ خرفه شد، به‌گونه‌ای که بالاترین درصد روغن برگز، ا تیمار تنش کم‌آبی با کاربرد مایکوریزا و سیستم تلفیقی کودی (25% کود دامی + 75% کود اوره) به‌دست آمد، به‌طوری که اعمال تنش در حضور مایکوریزا و کود تلفیقی، در سال اول و دوم آزمایش به ترتیب  سبب افزایش (8/94 و 1/76 درصدی) میزان روغن برگ خرفه شد (جدول 4). در راستای نتایج این تحقیق، میزان روغن برگ خرفه پایین و در حدود 37/0 تا 44/0 درصد گزارش‌شده است (Montoya-García et al., 2018). در تحقیقی روی روغن بابونه، علت افزایش درصد روغن در شرایط تنش آبی را به تولید مواد ثانویه (مثل اسانس و روغن‌ها) نسبت دادند زیرا این مواد از اکسیداسیون درونـی سـلول‌ها جلـوگیری می‌نماینـد و در شـرایط تـنش افـزایش مـی‌یابنـد (Rahmani et al., 2008). می‌توان گفت که سیستم تغذیه‌ای آلی (دامی و مایکوریزا) و تلفیقی، تمام عناصر ضروری گیاه در طول دوره رشد را به‌صورت کامل تأمین کرده است به‌طوری‌که در ابتدای فصل رشد، نیتروژن موجود در کود مرغی آزاد و سبب رشد رویشی بیشتر و تولید سطح سبز بیشتر شده است و در ادامه، آزادسازی نیتروژن از کود گوسفندی، سبب تداوم فتوسنتز بیشتر و رشد زایشی مناسب شده است؛ درنتیجه هم میزان عملکرد دانه و هم‌ مقدار روغن دانه افزایش‌یافته است. در شرایط تنش آبی، خرفه برای جذب عناصر غذایی به‌ویژه نیتروژن و فسفر با مشکل مواجه خواهد شد که در این شرایط (محدودیت عناصر ضروری)، گیاه تولید ترکیبات پایه کربنی از قبیل بیوسنتز متابولیت‌های ثانویه (مثل روغن‌ها) در بافت‌هایش را به‌عنوان پاسخی به تنش‌های غیرزنده افزایش خواهد داد و چون بخش عمده‌ روغن از زنجیره اسیدهای چرب تشکیل‌شده است، در شرایط تنش غیرزنده (خشکی و کمبود نیتروژن)، افزایش میزان روغن، قابل‌انتظار است (Montoya-García et al., 2018).

نتیجه‌گیری کلی

نتایج مطالعه حاضر نشان داد که تیمارهای موردمطالعه، تأثیر معنی‌داری بر خصوصیات شیمیایی خاک داشتند و از این طریق بر میزان کلونیزاسیون و عملکرد بیولوژیک خرفه مؤثر بودند، به‌گونه‌ای که تنش خشکی با کاهش هدایت الکتریکی خاک، میزان کلونیزاسیون قارچ (3/30 و 3/15 درصد به ترتیب در سال اول و دوم) و میزان نیتروژن کل و فسفر و پتاسیم، سبب کاهش عملکرد بیولوژیک در سال اول و دوم به‌ترتیب به میزان 3/21 و 7/17 درصد و افزایش محتوای روغن برگ خرفه در سال اول و دوم به‌ترتیب به میزان 7/48 و 9/57 درصد شد. کود دامی در تلفیق با کود شیمیایی، با کاهش هدایت الکتریکی خاک و افزایش کربن آلی، میزان نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم، سبب افزایش عملکرد بیولوژیک خرفه شد. همچنین در شرایط بدون تنش و کود تلفیقی، مایکوریزا با افزایش هدایت الکتریکی خاک و میزان نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم و کلونیزاسیون قارچ، منجر به افزایش عملکرد بیولوژیک (25 و 7/15 درصد به ترتیب در سال اول و دوم آزمایش) و همچنین سبب افزایش 8/94 و 1/76 درصدی میزان روغن برگ خرفه به‌ترتیب در سال اول و دوم آزمایش شد. تلفیق کود دامی و مایکوریزا، با تعدیل اثرات منفی تنش خشکی و افزایش دسترسی عناصر غذایی، سبب افزایش عملکرد بیولوژیک خرفه شد. بقایای گیاه شورزیست خرفه در خاک، افزایش هدایت الکتریکی خاک را افزایش داد اما چون میزان پتاسیم خاک نیز افزایش داد و با توجه به نقش کلیدی پتاسیم در تنظیم اسمزی در تنش‌های زیستی و غیر زیستی، ضمن حاصلخیزتر کردن خاک، توانست عملکرد بیولوژیک قابل قبولی را در شرایط خشکی تولید نماید. بنـابراین در استقرار نظام شورزیست خرفه در منـاطق مرکـزی ایران با شرایط مشابه آب و هوایی، بایستی از سازوکارهایی نظیر افزودن کود دامی و مایکوریزا به خـاک، جهت کاهش اثرات اختلال آفرین و مدیریت بهینـه خـاک بهـره برد. در صورت مدیریت چالش‌های مربوط به خاک، با توجه بـه نیاز آبی کم و عملکرد مناسب این گیاه در مناطق خشک و شور، این گیـاه می­تواند کاندید مناسبی برای تولید داروهای گیاهی، علوفه و سبزی در شرایط مشابه می‌باشد.