فهرست مطالب:
مقدمه................................................................................................... 9
فصل اول............................................................................................ 11
گیاهان زراعی...................................................................................... 11
جدول 1-1: بیست گیاه زراعی مهم بر حسب سطح زیر کشت.............................. 12
گیاهان مهم زراعی................................................................................. 13
جدول 2-1: ترکیبات 100 گرم از مهمترین غلات در مقایسه با گیاهان غده‌ای حبوبات و سبزیجات 14
غلات................................................................................................. 16
جدول 3-1: گیاهان زارعی عمده................................................................ 17
بقولات................................................................................................ 23
شکل 1-1(a)....................................................................................... 25
شکل 1-1(b)....................................................................................... 26
گیاهان ریشه‌ای و غده‌ای........................................................................... 26
فصل دوم............................................................................................. 30
اقلیم زراعی و عوامل موثر بر رشد و نمو گیاهان زراعی................................... 30
شدت نور............................................................................................. 31
آب:................................................................................................... 33
شکل 1-2: تاثیر عوامل محیطی مختلف بر محدودکردن رشد گیاهان زراعی نسبت به شرایط اپتیمم رشد. 35
شکل 2-2: سرونوشت باران در این طرح بیلان آب در خاک و جامعه گیاهی نشان داده شده است. 36
نقش آب به عنوان کنترل‌کننده سیر انرژی در گیاهان......................................... 37
شکل 3-2............................................................................................ 40
مشخصات باران.................................................................................... 42
طبقه‌بندی باران‌ها بر اساس عواملی است که سبب ریزش آنها میشود:................... 42
باران‌های کنوکتیو.................................................................................. 43
باران‌های کوهستانی................................................................................ 44
خصوصیات بارندگی............................................................................... 44
شکل 4-2: منحنی شدت ـ مدت برای یک باران ایده‌آل........................................ 46
شکل 5-2: منحنی مقدار کل باران نسبت به زمان برای یک باران ایده‌آل.................. 46
بازگردش مواد در اکوسیستم‌های طبیعی........................................................ 46
فصل سوم............................................................................................ 48
اهمیت بعضی از عوامل خاکی................................................................... 48
شکل 1-3: نمایش نفوذ رطوبت و خشکی معین در سه نوع خاک........................... 53
ارزش گیاهان به عنوان معرف خاک‌های شور و قلیایی....................................... 55
بعضی از گیاهان معرف خاک‌های شور و قلیایی............................................... 56
جغجغه:.............................................................................................. 56
لارآتری دنتانا (Larrea tridentata):................................................... 57
ارتمی زیاتری دنتانا (Artemisia tridentata):........................................ 57
اوروتیالاناتا (Eurotia lanata):............................................................ 57
فصل چهارم......................................................................................... 58
اکولوژی جمعیت گیاهی در کشاورزی.......................................................... 58
تولیدات کشاورزی به عنوان یک فرایند جمعیتی................................................ 59
مرحله بذری......................................................................................... 60
شکل 1-4: چرخه زندگی گیاه.................................................................... 61
جوانه‌زنی............................................................................................ 62
مرحله نونهالی...................................................................................... 63
شکل 2-4:........................................................................................... 65
شکل 3-4:........................................................................................... 67
تولید مثل............................................................................................. 70
تفاوتهای موجود در جمعیت گیاهان زراعی.................................................... 71
رقابت علفهای هرز................................................................................. 72
جدول 1-4 تفاوتهای موجود در اکولوژی جمعیت گیاهان زراعی یکساله و جمعیت‌های طبیعی مرتبط با آنها. 73
تحقیقات کشاورزی و بیولوژی جمعیت گیاهی................................................. 77
کشاورزی از دیدگاه مدیریت جمعیت گیاهی.................................................... 78
اصلاح محصولات زراعی از نظر اکولوژیکی................................................ 83
مناطق اکولوژیکی زراعی ایران................................................................. 85
منطقه خوزستان:.................................................................................... 85
شکل a4-4:......................................................................................... 85
پیشنهاد جهت بهبود تولید گیاهان زراعی در این منطقه...................................... 86
منطقه ساحلی جنوب:............................................................................... 86
منطقه فلات مرکزی (نمکزار):................................................................... 87
منطقه فلات مرکزی بدون نمکزار:.............................................................. 87
منطقه کوهستانی مدیترانه‌ای بری:............................................................... 88
منطقه کوهستانی معتدله سرد:.................................................................... 88
منطقه ساحلی دریای خزر:........................................................................ 89
مناطق اکولوژیکی هفتگانه مذکور روی نقشه ایران........................................... 89
پیشنهادات............................................................................................ 91
منابع و ماخذ......................................................................................... 92
فهرست موضوعی:
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
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:
- گیاهان زراعی یا گیاهانی که قابل زراعت هستند.
- دام‌های اهلی
- علفهای هرز، آفات و بیماری‌ها
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.
