شبيه سازي رشد و عملكرد برخي ژنوتيپ هاي سويا ( Glycine max L.) با استفاده از مدل CROPGRO-Soybean

-1- مقدمه و تاريخچه سويا

  در واپسين سال هاي قرن بيستم شايد بتوان سويا را منبع اساسي و عمده پروتئين مصرفی و مردمان قرن آينده خواند. امروزه سويا به عنوان يک کالاي استراتژيک نه تنها پاسخگوي مصارف غذايي متنوع و متعدد در زنجيره غذايي است، بلکه مصارف صنعتی فراواني نيز دارد. گفته ها و مطالبی که در آثار ادبي آمده گوياي اين واقعيت است که سويا يا لوبيای روغني از نباتات قديمی و بومی آسياست که در سال 2838 قبل از ميلاد در نواحی شمال شرقی چين شناسايی و کشت آن مرسوم شد. همچنين سويا يکي از پنج دانه مقدس (برنج، گندم، جو، ارزن و سويا) محسوب می شده است. تاريخچه زراعت سويا دارای سه مرحله است. مرحله اول با کشت آن توسط مردم قديم چين شروع شد، مرحله دوم در دهه دوم قرن بيستم هنگامی که سويا به صورت يکی از صادرات مهم آسيای شرقی درآمد آغاز گرديد و مرحله سوم از حدود سی سال پيش با ابداع روش های مدرن کاشت، داشت و برداشت سويا شروع شد و با توليد ارقام سازگار با شرايط محيطي متفاوت و همچنين پيشرفت صنايع فرآورده های غذايي زمينه مناسبی برای افزايش سريع سطح زير کشت اين گياه فراهم شد(کوچکی ،1380).

تصور می شود موطن اصلی این گیاه شمال شرقی چین باشد و استرالیا مرکز محتمل پراکندگی برای تمام منطقه اقیانوس آرام از جمله چین است. با توجه به مدارک و اسناد تاریخی، نیمه شرقی شمال چین به عنوان منطقه اهلی شدن سویا شناخته شده است. استخراج روغن از سویا برای اولین بار در سال 1915 در آمریکا انجام شد (ناصری، 1370) و فعالیت های اصلاح بر روی گیاه سویا از سال 1940 بطور جدی آغاز شد که منجر به تولید ارقام با عملکرد بالا و سازگار نسبت به انواع شرایط محیطی گردید.

در ایران اولین بار در سال 1317 مقداری بذر سویای خوراکی برای ناحیه گیلان و نیز مقداری بذر سویای علوفه ای برای ناحیه کرج از آلمان وارد و زیر نظر بنگاه اصلاح بذر مورد ارزیابی قرار گرفت. کلیه آزمایشات حاکی از عملکرد مطلوب این گیاه بود اما بدلیل عدم وجود بازار فروش کشت آن رونق نگرفت (کریمی ،1368). در سال 1341 گروه صنعتی بهشهر مقداری بذر سویا از ژاپن وارد کرد و پس از انعقاد قرارداد با زارعان، در ترویج و افزایش سطح زیر کشت آن تلاش های زیادی مبذول کرد به طوری که در سال 1353 سطح زیر کشت این محصول به حدود 20 هزار هکتار و در سال 1355 به 60 هزار هکتار رسید و محصولی بالغ بر 100 هزار تن تولید نمود (رمزی، 1385).

در حال حاضر آمریکا بزرگترین صادر کننده و تولید کننده سویا در دنیا است که همراه با کشورهای چین و برزیل و آرژنتین بیش از 90% تولید جهان را به خود اختصاص داده اند ( فائو، 2005 ، رستگار، 1385). 

 کشت سويا هم در زراعت بهاره و هم در زراعت تابستانه صورت مي گيرد، کشت دوم آن در ايران بعد از محصولاتي چون گندم، جو، سيب زميني، کاهو و باقلا انجام مي شود و بدين لحاظ نياز به اختصاص زميني خاص جهت کشت ندارد. مهم ترين مناطق کشت سويا در استان هاي گلستان و مازندران (گرگان،گنبد،ساري) و در استان های لرستان وآذربايجان شرقي (دشت مغان) است.

موارد استفاده سویا در کشاورزی و صنعت متکی به روغن زیاد (20%) و پروتئین فراوان (40%) دانه است. از آن جایی که سویا منبع سرشاری از پروتئین و روغن است ماده خاصی برای مصارف گوناگون در صنعت و کشاورزی شده است. سطح کشت آن در تغییر بوده و تحت تأثیر قیمت سویا نسبت به سایر محصولات مخصوصاً ذرت مقدار مازاد، میزان صادرات و وضعیت هوا در فصل کاشت می باشد، به طوری که اگر شرایط برای کشت ذرت مناسب نباشد سطح زیر کشت سویا افزایش می یابد(رمزی ،1385).

فهرست مندرجات

              عنوان                                                    

 

صفحه                                                                                              

چکیده

1

فصل اول  مقدمه

3

1-1- مقدمه و اهمیت

4

1-2- مشخصات گیاه شناسی  سویا

5

1-2-1 ریشه

6

1-2-2- ساقه

7

1-2-3- برگ

8

1-2-4- گل و غلاف

9

1-2-5- دانه

11

1-3- رشد و تکامل سویا

13

1-4- مرفولوژی دانه و جوانه زنی

16

1-5- اکولوژی سویا

17

1-5-1-احتیاجات جوی و خاک

18

1-5-2- انتخاب واریته

21

1-5-3- حاصلخیزی

22

1-5-4- نیاز سویا به نیتروژن

23

1-5-5- آهک دادن

26

1-6- عملیات زراعی و تهیه بستر

27

1-6-1- کنترل علف هرز

28

                                                   

 

فهرست مندرجات

عنوان

صفحه

1-6-2- تاریخ کاشت

30

1-6-3- فاصله ردیف و میزان کاشت

34

1-6-4- میزان بذر

38

1-6-5- عمق کاشت

41

1-6-6- ماشین آلات کشت

41

1-6-7- آغشته سازی با باکتری

42

1-6-8- ضد عفونی بذر

44

1-7- بیماری ها

48

1-8- آفات

49

1-9- نیاز سویا به عناصر غذایی

51

1-10- آبیاری

53

1-11- برداشت محصول

54

1-11-1- خشک کردن و انبار داری

56

1-12- فرآیند و مصارف سویا

58

1-13- ترکیبات دانه

59

1-13-1- اجزای فعال بیولوژیکی

64

1-13-2- تهیه کنجاله

64

1-13-3- روغن سویا

65

1-13-4- فرآورده های پروتئینی

66

 

 

 

 

 

فهرست مندرجات

عنوان

صفحه

1-14- مدل سازی

67

1-14-1- مدل خانواده DSSAT

68

فصل دوم بررسی منابع

70

2-1- ارتفاع بوته

71

2-2- اجزای عملکرد و شاخص های رشد

72

2-3- عملکرد دانه ،عملکرد بیولوژیک ،شاخص برداشت و شاخص های رشد

79

2-4- کیفیت بذر (روغن و پروتئین)

86

2-5- مدل سازی بر اساس معادلات ریاضی

89

فصل سوم : 3-1 – مواد و روش ها

92

فصل چهارم نتایج و بحث

101

4-1- ارتفاع بوته

102

4-2- تعداد غلاف در بوته

106

4-3- تعداد غلاف در متر مربع

109

4-4- تعداد دانه در غلاف

112

4-5- تعداد دانه در متر مربع

115

4-6- وزن صد دانه

120

4-7- وزن پوسته غلاف بدون دانه

123

 

 

 

 

 

 

فهرست مندرجات

عنوان

صفحه

8-4- عملکرد غلاف

126

4-9- عملکرد دانه

129

4- 10 عملکرد بیولوژیک

134

4-11- شاخص برداشت

137

4-12- درصد روغن

143

4-13- عملکرد روغن

146

4-14- درصد پروتئین

149

4-15- عملکرد پروتئین

153

4- 16- شاخص سطح برگ

157

4-17- سرعت رشد محصول

159

4-18- سرعت جذب خالص

161

4-19- مدل سازی

164

4-19 -1- شبیه سازی شاخص سطح برگ و شاخص برداشت

153

4- 19 -2- شبیه سازی وزن ساقه ، برگ و غلاف

170

4-19- 3- شبیه سازی عملکرد دانه

175

پیشنهادات

181

منابع

183

چکیده انگلیسی

197

 

 

 

 

 

 

 

فهرست نمودارها

             

عنوان

صفحه

نمودار 4-1- تاثیر تاریخ کاشت بر ارتفاع بوته سویا

104

نمودار 4-2- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر ارتفاع بوته سویا

105

نمودار 4-3- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر ارتفاع بوته در سویا

105

نمودار 4-4 تاثیر تاریخ کاشت بر تعداد غلاف در بوته  سویا

108

نمودار 4-5- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر تعداد غلاف در بوته  سویا

108

نمودار 4-6- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر تعداد غلاف در بوته  در سویا

109

نمودار 4-7- تاثیر تاریخ کاشت بر غلاف در متر مربع  سویا

111

نمودار 4-8- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر غلاف در متر مربع  سویا

111

نمودار 4-9- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر غلاف در متر مربع  در سویا

112

نمودار 4-10- تاثیر تاریخ کاشت بر دانه در غلاف  سویا

114

نمودار 4-11- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر دانه در غلاف  سویا

114

نمودار 4-12- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر دانه در غلاف  در سویا

115

نمودار 4-13- تاثیر تاریخ کاشت برتعداد دانه در متر مربع سویا

116

نمودار 4-14- – تاثیر ژنوتیپ و رقم برتعداد دانه در متر مربع سویا

117

نمودار 4-15- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم برتعداد دانه در متر مربع در سویا

117

نمودار 4-16- تاثیر تاریخ کاشت بر وزن صد دانه سویا

122

نمودار 4-17- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر وزن صد دانه سویا

122

نمودار 4-18- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر وزن صد دانه در سویا

123

نمودار 4-19- تاثیر تاریخ کاشت بر پوسته غلاف بدون دانه سویا

124

 

 

 

فهرست نمودارها

عنوان

صفحه

نمودار 4-20 – تاثیر ژنوتیپ و رقم برپوسته غلاف بدون دانه سویا

125

نمودار 4-21- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم برپوسته غلاف بدون دانه در سویا

125

نمودار 4- 22- تاثیر تاریخ کاشت بر عملکرد غلاف در سویا

127

نمودار 4-23 – تاثیر ژنوتیپ و رقم بر عملکرد غلاف سویا

128

نمودار 4-24- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر عملکرد غلاف در سویا

128

نمودار 4-25- تاثیر تاریخ کاشت بر عملکرد دانه سویا

132

نمودار 4-26- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر عملکرد دانه سویا

133

نمودار 4-27- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر عملکرد دانه در سویا

133

نمودار 4- 28- تاثیر تاریخ کاشت بر عملکرد بیولوژیک سویا

136

نمودار 4- 29 – تاثیر ژنوتیپ و رقم بر عملکرد بیولوژیک سویا

136

نمودار 4- 30- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر عملکرد بیولوژیک در سویا

137

نمودار 4-31- تاثیر تاریخ کاشت بر شاخص برداشت سویا

139

نمودار 4-32- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر شاخص برداشت سویا

140

نمودار 4-33- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر شاخص برداشت در سویا

140

نمودار 4-34- تاثیر تاریخ کاشت بر درصد روغن  سویا

145

نمودار 4-35- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر درصد روغن  سویا

145

نمودار 4-36- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر درصد روغن  در سویا

146

نمودار 4-37- تاثیر تاریخ کاشت بر عملکرد روغن سویا

147

نمودار 4-38- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر عملکرد روغن سویا

148

نمودار 4-39- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر عملکرد روغن در سویا

148

نمودار 4-40- تاثیر تاریخ کاشت بر درصد پروتئین  سویا

151

نمودار 4-41- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر درصد پروتئین سویا

152

 

 

 

عنوان

     صفحه

نمودار 4-42- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر درصد پروتئین  در سویا

152

نمودار 4-43- تاثیر تاریخ کاشت بر عملکرد پروتئین سویا

153

نمودار 4-44- تاثیر ژنوتیپ و رقم بر عملکرد پروتئین سویا

154

نمودار 4-45- تاثیر متقابل تاریخ کاشت و رقم بر عملکرد پروتئین در سویا

154

نمودار 4-46- روند تغییرات شاخص سطح برگ در تاریخ های مختلف کاشت

157

نمودار 4-47- روند تغییرات شاخص سطح برگ در ارقام سویا

158

نمودار 4-48-تغییرات سرعت رشد محصول در تاریخ های مختلف کاشت

160

نمودار 4-49- تغییرات سرعت رشد محصول در ارقام سویا

161

نمودار 4-50- تغییرات سرعت جذب خالص در تاریخ های مختلف کاشت سویا

162

نمودار 4-51- روند تغییرات سرعت جذب خالص در ارقام سویا

163

نمودار 4-52 روند تغییرات شاخص سطح برگ و شاخص برداشت در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای لاینL17

164

نمودار 4-53- روند تغییرات شاخص سطح برگ و شاخص برداشت در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای لاینM7

166

نمودار 4-54 -روند تغییرات شاخص سطح برگ و شاخص برداشت در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای رقم Williams

167

نمودار 4- 55 – روند تغییرات شاخص سطح برگ و شاخص برداشت در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای رقم Zin

168

نمودار 4-56 روند تغییرات وزن ساقه(a ) وزن برگ(b ) و وزن غلاف (c) در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای لاینL17

170

نمودار 4- 57 – روند تغییرات وزن ساقه(a ) وزن برگ(b ) و وزن غلاف (c) در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای لاینM7

172

نمودار 4- 58 – روند تغییرات وزن ساقه(a ) وزن برگ(b ) و وزن غلاف (c) در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای رقم Williams

173

نمودار 4- 59 – روند تغییرات وزن ساقه(a ) وزن برگ(b ) و وزن غلاف (c) در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای رقم Zin

174

نمودار 4- 60 روند تغییرات میانگین عملکرد دانه مشاهده شده در در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای لاینL17 در تاریخ کاشت دوم

175

نمودار 4- 61 روند تغییرات میانگین عملکرد دانه مشاهده شده در در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای لاینM7 در تاریخ کاشت دوم

177

نمودار 4- 62 روند تغییرات میانگین عملکرد دانه مشاهده شده در در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای رقم Williams در تاریخ کاشت دوم

178

نمودار 4- 63 روند تغییرات میانگین عملکرد دانه مشاهده شده در در شرایط مزرعه(*)و میزان برآورد شده توسط مدل Crop Gro soybean برای رقم Zin در تاریخ کاشت دوم

180

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

عنوان

صفحه

جدول 1-1- مراحل رشد سویا

13

جدول 1-2- پیشنهاد میزان بذر کاری

39

جدول 1-3-مثال هایی از انواع علف کش ها

45

جدول 1-4- مقادیر تقریبی ترکیبات دانه سویا در قسمت های مختلف آن

59

جدول 1-5-اسید آمینه در پروتئین سویا

60

جدول 1-6-اسید های چرب روغن سویا

62

جدول 1-7-فرآورده های کنجاله بدون چربی

64

جدول 1-8- درصد ترکیبات کنجاله بدون چربی

66

جدول 3-1- آزمون خاک قبل از آزمایش

94

جدول 3-2- پارامترهای مورد استفاده در ارزیابی خروجی های مدل

98

جدول 3-3- مراحل نموی استاندارد جهت ورود به مدل DAST

99

جدول 4-1- تجزیه واریانس ارتفاع بوته ،تعداد غلاف در بوته ،تعداد غلاف در متر مربع ،تعداد دانه در غلاف و تعداد دانه در متر مربع در تیمار تاریخ کاشت و رقم

118

جدول 4-2-مقایسه میانگین اثرات ساده تاریخ کاشت و رقم در ارتفاع بوته ،تعداد غلاف در بوته ،تعداد غلاف در متر مربع ،تعداد دانه در غلاف و تعداد دانه در متر مربع

118

جدول 4-3- مقایسه میانگین اثرات متقابل تاریخ کاشت و رقم در ارتفاع بوته ،تعداد غلاف در بوته ،تعداد غلاف در متر مربع ،تعداد دانه در غلاف و تعداد دانه در متر مربع

119

جدول 4-4- تجزیه واریانس وزن صد دانه ،وزن پوسته غلاف، عملکرد غلاف،عملکرد دانه ، عملکرد بیولوژیک،شاخص برداشت در تیمار تاریخ کاشت و رقم

141

جدول 4-5- مقایسه میانگین اثرات ساده تاریخ کاشت و رقم بر وزن صد دانه ،وزن پوسته غلاف، عملکرد غلاف،عملکرد دانه ، عملکرد بیولوژیک،شاخص برداشت

141

جدول 4-6- مقایسه میانگین اثرات متقابل تاریخ کاشت و رقم بر وزن صد دانه ،وزن پوسته غلاف، عملکرد غلاف،عملکرد دانه ، عملکرد بیولوژیک،شاخص برداشت

142

جدول 4-7- تجزیه واریانس درصد روغن ،عملکرد روغن ،درصد پروتئین ،عملکرد پروتئین در تیمار تاریخ کاشت و رقم

155

جدول 4-8- مقایسه میانگین اثرات ساده تاریخ کاشت و رقم بر درصد روغن ،عملکرد روغن ،درصد پروتئین ،عملکرد پروتئین

155

جدول 4-9- مقایسه میانگین اثرات متقابل تاریخ کاشت و رقم بر درصد روغن ،عملکرد روغن ،درصد پروتئین ،عملکرد پروتئین

156