خشکی یکی از مهمترین مشکلات تولید گیاهان زراعی در دنیا به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان نظیر ایران میباشد و بیش از هر عامل محیطی دیگر باعث محدود شدن رشد گیاهان و کاهش تولید محصولات زراعی میشود . تنش خشکی توقف رشد ریشه و بخش هوایی و همچنین کاهش سطح برگها و در نتیجه کاهش رشد و نمو گیاه را سبب میشود. علاوه بر این، تنش خشکی میتواند به تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن در سلولهای گیاهی و بروز تنش اکسیداتیو منجر شود. در مطالعات متعدد، اثرات منفی تنش خشکی بر فراوانی و نوع ترکیب جمعیت میکروبی خاک که نقش کلیدی در تولید محصولات زراعی بهویژه در نظام های پایدار دارند، به اثبات رسیده است . رسیدن به کشاورزی پایدار نیازمند استفادهی بهینه از منابع آب موجود است و یکی از راهکارهای افزایش کارآیی مصرف آب محصولات کشاورزی در این نظامها استفاده از نهاده های اکولوژیکی نظیر هیدروژلهای سوپرجاذب رطوبت میباشد. در فلفل اثرات سطوح مختلف آبیاری ( 100 ، 80 ، 60 و 40 درصد نیاز آبی) روی صفاتی
نظیر تعداد و وزن میوه در بوته، وزن و حجم ریشه، عملکرد میوه و کارآیی مصرف آب بررسی و گزارش شد که بیشترین و کمترین مقدار صفات مورد مطالعه بهترتیب در تیمارهای 100 و 40 درصد نیاز آبی بدست آمد. در پژوهشی دیگر، نسبت اندام هوایی به ریشه گونهای آویشن تحت تأثیر تنش خشکی کاهش یافت، ولی میزان ترکیبات فرار اسانس و همچنین میزان تیمول گیاه در این شرایط افزایش یافت. کاهش عملکرد دانه، وزن هزار دانه، شاخص برداشت و ارتفاع بوته در شرایط خشکی درهیبریدهای مختلف سورگوم نیز گزارش شده است.
پلیمرهای سوپرجاذب ترکیبات آلی بوده و به صورت مصنوعی از پلیآکریلات پتاسیم و کوپلیمرهای پلی اکریل آمید ساخته شده اند و میتوانند آب را به سرعت تا چندین برابر حجم خود جذب و نگهداری کنند و قابلیت نگهداری آب را در خاک افزایش دهند و در نهایت با کاهش اثرات تنش خشکی سبب بهبود رشد گیاه شوند . این مواد بیبو، بیرنگ و بدون خاصیت آلایندگی خاک، آب و بافت گیاهی با اسیدیته خنثی می باشند و توانایی جذب آب به میزان 300 تا 400 برابر وزن خود را دارند. امروزه از پلیمرهای سوپرجاذب به طور گستردهای در کشاورزی استفاده میشود و نقش آنها در کاهش شدت تنش خشکی و میزان مرگ و میر گیاهان و همچنین افزایش تولید محصولات زراعی در مطالعات متعدد به اثبات رسیده است.در یک پژوهش، اثر سطوح مختلف سوپرجاذب بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت بررسی و گزارش شد که با افزایش مقادیر مصرفی سوپرجاذب، عملکرد دانه و علوفه ی ذرت به میزان قابل توجهی در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت. در پژوهشی دیگر، پس از بررسی اثر مقادیر مختلف سوپرجاذب رطوبت و اسید هیومیک در شرایط کم آبیاری در ذرت گزارش شد که بیشترین میزان عملکرد دانه متعلق به تیمار 120 کیلوگرم در هکتار سوپرجاذب رطوبت، هشت کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و سطح آبیاری 300 مترمکعب در هکتار بود . در دو نوع بافت خاک لومی و شنی اثر سوپرجاذب رطوبت بر خصوصیات رشدی گیاه درمنه دشتی در شرایط تنش خشکی بررسی و گزارش شد که سوپرجاذب در هر دو بافت خاک و بویژه در خاک شنی از طریق گسترش سیستم ریشهای منجر به بهبود ارتفاع بوته، وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و طول و حجم ریشه در مقایسه با شاهد شد. کاربرد سوپرجاذب در مزرعه اسفناج، مانع از افزایش بیش از حد میزان اسیدیته و هدایت الکتریکی خاک شده و در نتیجه با افزایش میزان جذب آب و مواد غذایی، منجر به بهبود خصوصیات رشدی گیاه شد. در پژوهشی دیگر، میزان نفوذ آب به اعماق در خاک شنی در شرایط کاربرد سوپرجاذب رطوبت از 4 / 12 به 75 / 84 درصد کاهش یافت . در پژوهشی دیگر، ویژگیهای اگرواکولوژیکی ریحان تحت تأثیر کاربرد سوپرجاذب رطوبت، اسید هیومیک و دورهای آبیاری بررسی و گزارش شد که در مدار آبیاری 5 روز، سطوح صفر، 40 و 80 کیلوگرم در هکتار سوپرجاذب بهترتیب منجر به افزایش 13 ، 50 و 17 درصدی عملکرد ماده خشک نسبت به مدار آبیاری 10 روز شدند. امروزه به منظور تجزیه و تحلیل صحیح و دقیق پدیده ها، از علم آمار و تکنیکهای آماری در علوم مختلف به وفور استفاده میشود. تکنیک آماری تجزیه به مؤلفه های اصلی ( PCA ) 1، روشی آماری است که غالباً برای بررسی گروهی از متغیرهای همبسته به کار میرود. مهمترین کاربردهای این روش را میتوان در تجزیه و تحلیل نماگرهای چندگانه، اندازهگیری و شناخت ساختارهای پیچیده، شاخص سازی و کاهش ابعاد داده ها جستجو نمود. در واقع در این روش تعداد کمتری از عوامل به نام مؤلفه های اصلی از میان عوامل
اولیه گزینش میشوند، بهطوریکه برخی اطلاعات کم اهمیت حذف میشوند. اولین مؤلفه ی استخراج شده، بیشترین مقدار پراکندگی داده ها را از کل مجموعه داده ها در نظر میگیرد. این امر بدان معنی است که اولین مؤلفه حداقل با تعدادی از متغیرها همبسته است. دومین مؤلفه ی استخراج شده دو ویژگی مهم دارد، اول اینکه این مؤلفه بیشترین مجموعه داده ها که توسط مؤلفه اول محاسبه نشده است را در نظر میگیرد و دوم اینکه با مؤلفه اول همبستگی ندارد. به عبارت دیگر، بدون در نظر گرفتن مؤلفه قبلی، با گذر از مؤلفه ی ابتدایی به سمت مؤلفه ی انتهایی، هر مؤلفه واریانس کمتری را تشریح میکند. یعنی، همیشه مؤلفهی اصلی اول، بیشترین مقدار واریانس و مؤلفهی آخر، کمترین واریانس را شرح میدهند که در این صورت با حذف مؤلفه های انتهایی اطلاعات زیادی از دست نخواهد رفت.
با توجه به دسترسی ناکافی به آب در اکثر نقاط کشور و اهمیت افزایش کارآیی مصرف آب محصولات مختلف و همچنین وجود اطلاعات اندک زمینه ی استفاده از تکنیکهای آماری چندمتغیره در جهت بررسی دقیقتر متغیرهای دخیل در فرآیند مصرف آب، این پژوهش با هدف تعیین مؤلفه های اصلی در کارآیی مصرف آب لوبیا ، کنجد و ذرت به عنوان سه گونهی مهم زراعی در پاسخ به کاربرد مقادیر افزایش یافته ی هیدروژل سوپرجاذب رطوبت انجام شد.

مواد و روش ها

این پژوهش در سال زراعی 95 – 1394 در مزرعه ی تحقیقاتی دانشکده ی کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد واقع در 10 کیلومتری شرق مشهد )طول جغرافیایی ‘28 ˚ 59 شرقی و عرض جغرافیایی ’ 15 ˚ 36 شمالی و ارتفاع 985 متر از سطح دریا( در زمینی به مساحت تقریبی 250 متر مربع به صورت کرتهای خرد شده در قالب طرح پایهی بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار به تفکیک برای سه گیاه لوبیا، کنجد و ذرت اجرا شد. دو سطح آبیاری به میزان 50 و 100 درصد نیاز آبی گیاهان مورد مطالعه در کرتهای اصلی و کاربرد 80 کیلوگرم در هکتار هیدروژل سوپرجاذب رطوبت و عدم کاربرد آن در کرتهای فرعی قرار گرفتند.
ابعاد کرتهای اصلی 3 × 6 متر و ابعاد کرتهای فرعی 3 × 3 متر درنظر گرفته شد. نقشه طرح آزمایشی و نحوه قراگیری تیمارها در کرتهای مزرعه در جدول 1 آورده شده است. بذور کنجد )توده اسفراین(، ذرت )سینگل کراس 704 ) و لوبیا )درخشان( در تاریخ 20 اردیبهشتماه 1395 در ردیفهای به فاصلهی 50 سانتیمتر و بهترتیب با تراکمهای 50 ، 7 و 20 بوته در مترمربع در کرتهای مربوطه کشت و بلافاصله به روش نشتی آبیاری شد. مقدار انتخاب شده ی سوپرجاذب رطوبت بر اساس نتایج برخی پژوهشهای قبلی انتخاب شد )جهان و همکاران، 1395 ؛ جهان و همکاران،
1394 ؛ جهان و همکاران، 1392 .) به منظور محاسبهی نیاز آبی کنجد، ذرت و لوبیا در شرایط مشهد، از نرمافزار OPTIWAT استفاده شد )علیزاده و همکاران، 1386 (. با اطلاع از طول فصل رشد لوبیا، کنجد و ذرت، دادههای مربوط به تبخیر و تعرق روزانه و فاصلهی آبیاری 7 روز، حجم آب مورد نیاز در هر بار آبیاری برای لوبیا، کنجد و ذرت در تیمار 100 درصد نیاز آبی به ترتیب 300 ، 200 و 400 متر مکعب در هکتار محاسبه و برای 50 درصد نیاز آبی بهترتیب 150 ، 100 و 200 متر مکعب در هکتار تعیین و این مقادیر در کل فصل رشد برای هر گیاه و در هر نوبت آبیاری یکسان در نظر گرفته شد. قبل از انجام آزمایش، از عمق صفر تا 30 سانتیمتری خاک نمونه گیری انجام و به منظور تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه ارسال شد )جدول 2 .) جهت آمادهسازی زمین با تأکید بر خاک ورزی حداقل، تنها عملیات دیسکزنی انجام و کلیهی مراحل بعدی توسط کارگر و به کمک بیلدستی صورت گرفت. سپس مقادیر سوپرجاذب بهطور یکنواخت در سطح کرتهای مورد نظر پخش و بلافاصله توسط بیلدستی وارد خاک شدند.
خصوصیات سوپرجاذب مورد استفاده در آزمایش در جدول 3 آورده شده است.

بهمنظور اجتناب از مخلوط شدن آب کرتها با یکدیگر، برای هر تکرار و هر کرت لولهی آبیاری جداگانه در نظر گرفته شد. برای رسیدن به تراکم مناسب، پس از رسیدن گیاه به مرحلهی 4 برگی عملیات تنک کردن انجام گرفت. بعد از عملیات تنک، آبیاری هر 7 روز یکبار انجام و مقدار آن بسته به تیمار آزمایشی توسط کنتور ثبت و کنترل میشد و با توجه به استفاده از لوله و کنتور و تسطیح مناسب زمین، راندمان آبیاری، مطلوب ارزیابی شد. بهمنظور ، کنترل علفهای هرز، سه نوبت وجین دستی بهترتیب 15 30 و 45 روز پس از کاشت انجام شد. در زمان آمادهسازی زمین و در طول دورهی رشد، هیچگونه علفکش، آفتکش و قارچکش شیمیایی استفاده نشد. عمق توسعه ریشه لوبیا، 75 و 80 سانتیمتر بود. ، کنجد و ذرت بهترتیب 60 1 و )CGR( بهمنظور محاسبه سرعت رشد محصول برخی شاخصهای رشدی، نمونهبرداریهای تخریبی از 30 روز پس از سبز شدن، هر 15 روز یکبار، با حذف اثرات 0 متر مربع هر / حاشیهای و بهطور تصادفی از مساحت 25 کرت آزمایشی انجام و صفاتی نظیر ارتفاع بوته، سطح برگ و وزن خشک اندام هوایی اندازهگیری شد. برای تعیین Lea ( شاخص سطح برگ از دستگاه اندازهگیری سطح برگ استفاده شد. سرعت )Area Meter, Delta T, Co. Ltd, UK رشد محصول در طول فصل رشد توسط معادلهی 1 محاسبه شد:

در این معادله فاصله زمانی t1-t و 2 )g( بهترتیب وزن اولیه و ثانویه میباشد. )day( نمونهبرداریهای مختلف در اواخر فصل رشد، با آغاز مرحلهی رسیدگی و زرد شدن بوته ها، پس از حذف اثر حاشیهای، بهطور تصادفی بوتههای موجود در سطح یک متر مربع از هر کرت برداشت و عملکرد دانه و عملکرد مادهی خشک گیاهان مورد مطالعه تعیین شد. در پایان عملیات برداشت، میزان نیتروژن، فسفر، خاک کرتهای آزمایشی اندازهگیری شد. میزان pH و EC AOAC Official نیتروژن خاک بر اساس دستورالعمل بهروش کجلدال و با استفاده از Method 968.06 (4.2.04) انجام شد Semi-Automated Distillation Unit دستگاه میزان فسفر خاک بهروش .)Horwitz and Latimer, 2005( اسپکتروفتومتری تعیین شد. جهت محاسبه بهرهوری از )kg Seed.m-3 Water( 2)WUE( مصرف آب آبیاری 🙂 معادله ی 2 استفاده شد.

که در این معادله میباشد. (mm) میزان بارندگی WP و )m3.ha- آب آبیاری ) 1 جهت تجزیه به مؤلفههای اصلی مراحل مختلف به 🙂 شرح زیر انجام میگیرد )مقدم و همکاران، 1388 استاندارد میشوند تا Xp و … ،X2 ،X ابتدا متغیرهای 1 دارای میانگین صفر و واریانس یک باشند. ماتریس محاسبه میشود. اگر مرحله اول انجام شود، C کوواریانس ماتریس کوواریانس برابر با ماتریس همبستگی خواهد بود. ،a و بردارهای ویژه 3متناظر 1 λ و 3 … ،λ2 ،λ مقادیر ویژهی 1 امین مؤلفه i محاسبه میشوند. بنابراین، ضرایب a و 3 … ،a2 است. λi نمایش داده شده و واریانس آن ai اصلی با
مؤلفه هایی که فقط بخش کوچکی از تغییرات دادهها را نشان میدهند، حذف میشوند.
تجزیه به ،)ANOVA( تجزیه و تحلیل واریانس دادهها مؤلفه های اصلی و ترسیم نمودارها با استفاده از و Minitab Ver. و 17 SAS Ver. نرمافزارهای 9.4 مقایسهی میانگینها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال 5 درصد انجام شد.

نتایج و بحث اثر سطوح آبیاری و سوپرجاذب رطوبت بر بهره وری مصرف آب

بهره وری مصرف آب هر سه گیاه لوبیا، کنجد و ذرت تحت تأثیر سطوح آبیاری و سوپرجاذب رطوبت قرار گرفت )جدول 4(. در لوبیا، کنجد و ذرت زمانی که 50 درصد نیاز آبی تأمین شد، بهرهوری مصرف آب بهترتیب 32 ، 43 و 28 درصد بیشتر از شرایط تأمین 100 درصد نیاز آبی بود )جدول 5 .) کاربرد سوپرجاذب رطوبت، بهترتیب افزایش 46 ، 29 و 43 درصدی بهرهوری مصرف آب لوبیا، کنجد و ذرت را
سبب شد )جدول 5 (. در هر سه گیاه مورد مطالعه، بیشترین بهرهوری مصرف آب زمانی محقق شد که تنها 50 درصد نیاز آبی گیاه تأمین و همزمان از سوپرجاذب رطوبت استفاده شد )جدول 6 .)
سوپرجاذب رطوبت احتمالاً از طریق بهبود خصوصیات فیزیکی و ساختمان خاک، کاهش وزن مخصوص ظاهری خاک ) Abedi-Koupai et al., 2008 (، افزایش بهرهوری مصرف عناصر غذایی، افزایش جوانهزنی و سبز شدن بذر ( Eneji et al., 2013 (، کاهش نیاز آبی گیاه ) Xie et al., 2011 ( و کاهش میزان تبخیر از سطح خاک ) Nykanen et al., 2011 ( منجر به بهبود بهرهوری مصرف آب محصولات
شده است. در پژوهشی، ضمن بررسی اثر سطوح مختلف سوپرجاذب بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت گزارش شد که با افزایش مقادیر مصرفی سوپرجاذب، عملکرد دانه و علوفهی ذرت به میزان قابلتوجهی در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت )کریمی و نادری، 1386 (. در پژوهشی دیگر، پس از بررسی اثر مقادیر مختلف سوپرجاذب رطوبت و اسید هیومیک در شرایط کمآبیاری در ذرت گزارش شد که بیشترین میزان عملکرد دانه متعلق به تیمار 120 کیلوگرم در هکتار سوپرجاذب رطوبت، هشت کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و سطح آبیاری 300 مترمکعب در هکتار بود )جهان و همکاران، 1395

ضرایب همبستگی بین صفات مورد مطالعه همانطور که در جدول 7 مشاهده میشود، عملکرد دانهی لوبیا با عملکرد مادهی خشک )** 86 / 0 = r(، وزن دانه در بوته )** 95 / 0 = r (، ارتفاع بوته )** 93 / 0 = r(، شاخص سطح برگ )** 82 / 0 = r ( و سرعت رشد محصول **( 86 / 0 = r ( همبستگی مثبت و معنیدار داشت. از طرفی با توجه به همبستگی مثبت عملکرد دانه با میزان نیتروژن **( 80 / 0 = r ( و فسفر خاک )** 77 / 0 = r( )جدول 7 (، بهنظر میرسد که بهبود عملکرد دانه در شرایط استفاده از نهادههایی که میزان یا فراهمی این عناصر در خاک را افزایش دهد، دور از ذهن نباشد. همبستگی مثبت عملکرد مادهی خشک با صفاتی نظیر ارتفاع بوته )** 92 / 0 = r ،) شاخص سطح برگ )** 85 / 0 = r ( و سرعت رشد محصول **( 86 / 0 = r ( حاکی از نقش مؤثر صفات مذکور در بهبود عملکرد بیولوژیک بود )جدول 7(. با توجه به نتایج آزمایش، افزایش ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول و همچنین میزان فسفر خاک در بهبود بهرهوری مصرف آب لوبیا مؤثر بود )جدول 7 .) عملکرد دانه و مادهی خشک در کنجد از همبستگی مثبت و معنیداری با صفات وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول، میزان فسفر و پیاچ خاک برخوردار بود )جدول 7 (، بهعبارت دیگر، برای دستیابی به حداکثر عملکرد دانه و مادهی خشک میتوان نهادههایی به کار برد که در بهبود صفات مذکور مؤثر باشند. همبستگی مثبت بهرهوری مصرف آب با ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ با میزان نیتروژن خاک، به اهمیت و نقش این صفات در افزایش بهرهوری آب اشاره دارد )جدول 7 .) در ذرت، محتوای نیتروژن و فسفر خاک نقش تعیینکنندهای در میزان عملکرد دانه و مادهی خشک ایفا کرد )جدول 7 (، ضمن اینکه بهنظر میرسد با انجام عملیات بهزراعی از جمله استفاده از نهادههای بومسازگار نظیر هیدروژل سوپرجاذب رطوبت و نقش این نهادهها در افزایش ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ و سرعت رشد
محصول بتوان از تولید بهینه بهرهمند شد )جدول 7 .) بهرهوری مصرف آب در هر سه گیاه مورد مطالعه با افزایش ارتفاع بوته بهبود یافت )جدول 7 (. به نظر میرسد با افزایش ارتفاع بوته، میزان سایهاندازی بوته ها روی زمین بیشتر شده و در نتیجه از میزان هدررفت آب جلوگیری شده است. در لوبیا و ذرت، افزایش سرعت رشد محصول منجر به بهبود بهرهوری مصرف آب شد، همچنین در کنجد و ذرت، عوامل افزایش دهنده شاخص سطح برگ سبب شدند بهرهوری مصرف آب در این گیاهان با افزایش همراه باشد )جدول 7 .)
به نظر میرسد گیاهان مورد مطالعه زمانی که از سطح برگ بیشتری برخوردار هستند، امکان ارسال مواد فتوسنتزی بیشتری را به ریشه دارند که این امر احتمالاً رشد و توسعه ریشه آنها را به همراه داشته و در نتیجه بهرهوری مصرف آب افزایش یافته است. همبستگی مثبت و معنیدار میزان عناصرغذایی نیتروژن و فسفر خاک با بهرهوری مصرف آب گیاهان مورد مطالعه )جدول 7 ( نیز حاکی از اهمیت بسیار زیاد این عناصر بهویژه در شرایط وجود محدودیتهای آبی میباشد.
تجزیه به مؤلفه های اصلی و تعیین مؤلفه مؤثر بر بهرهوری مصرف آب مقادیر ویژه 1 و واریانس متناظر 2 مؤلفههای اصلی در بهرهوری مصرف آب لوبیا، کنجد و ذرت در پاسخ به کاربرد مقادیر افزایشیافتهی سوپرجاذب رطوبت در جدولهای 8 و 9 نشان داده شده است. بر این اساس، متغیرها در هر سه گیاه به دو مؤلفه تجزیه شدند. در لوبیا، کنجد و ذرت مؤلفه اول بهترتیب 73 ، 60 و 80 درصد از واریانس موجود در متغیرها را تبیین کرد.
واریانس تجمعی مؤلفه دوم برای لوبیا، کنجد و ذرت، بهترتیب 89 ، و 91 و 95 درصد از واریانس کل بود )جدول 8 و 9 .) همانطور که در شکل 1 مشاهده میشود، در لوبیا متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول و نیتروژن، فسفر و پی اچ خاک روی مؤلفه اول و متغیرهای شاخص سطح برگ، شوری خاک و بهرهوری مصرف آب روی مؤلفه دوم
قرار گرفتند. رسم دندروگرام حاصل از تجزیه خوشهای 3 )شکل 2 ( نتایج تجزیه به مؤلفههای اصلی را تا حد زیادی تأیید کرد.
در کنجد، متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول و فسفر و پیاچ خاک روی مؤلفه اول و متغیرهای شاخص سطح برگ، نیتروژن خاک، شوری خاک و بهرهوری مصرف آب روی مؤلفه دوم بیشترین بار را داشتند )شکل 3 (. رسم دندروگرام حاصل از تجزیه خوشهای )شکل 4 ( نتایج تجزیه به مؤلفههای اصلی را تأیید کرد. در ذرت، تجزیه به مؤلفه های اصلی منجر به این شد که متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، سرعت رشد محصول، نیتروژن و پیاچ خاک روی مؤلفه اول و متغیرهای
فسفر خاک، شوری خاک و بهرهوری مصرف آب روی مؤلفه دوم بیشترین بار را داشتند )شکل 5(. رسم دندروگرام حاصل از تجزیه خوشهای )شکل 6( نتایج تجزیه به مؤلفه های اصلی را تأیید کرد.

مقایسه واریانس مؤلفههای اصلی )ویژه مقدارها( با واریانس متغیرهای اولیه، اهمیت نسبی مؤلفههای اصلی را نشان میدهد. بعد از استاندارد کردن متغیرهای اولیه، میانگین و واریانس آنها بهترتیب صفر و یک میشود، بنابراین، واریانس اولین مؤلفه اصلی در لوبیا، 04 / 8 برابر متغیرهای اولیه است. تجزیه به مؤلفههای اصلی در دادههای مربوط به لوبیا حاکی از آن است که 73 درصد از کل واریانس تبیین شده توسط مؤلفهها، مربوط به مؤلفه اول است )جدول 8 (. از آنجایی که متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول و نیتروژن، فسفر و پیاچ خاک، روی مؤلفهی اول بیشترین بار را داشتند )شکل 1 و جدول 9(، همچنین، توجه به این نکته که متغیرهای قرار گرفته در هر مؤلفه از همبستگی بالایی با یکدیگر برخوردار هستند )مقدم و همکاران 1388 (، بهنظر میرسد که مدیریت زراعی در جهت بهبود صفات مذکور، منجر به افزایش عملکرد دانه خواهد شد. با توجه به اصول و مبانی اکوفیزیولوژیکی گیاهان زراعی، میتوان مؤلفه اول که منعکس کننده ویژگیهای ذاتی آرایش فضایی بوته )بار زیاد متغیرهای ارتفاع بوته روی این مؤلفه( را مؤلفه آرایش فضایی و مؤلفه دوم را که نشاندهنده خوصیات مربوط به بهرهوری مصرف آب )بار زیاد متغیر بهرهوری مصرف آب روی این مؤلفه( را مؤلفه بهرهوری مصرف آب نامید.

همبستگی عملکرد دانه با مؤلفه اول در کنجد و ذرت بهترتیب 34 / 0 و 33 / 0 بود )جدول 8 و 9(. متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، سرعت رشد محصول و فسفر و پیاچ خاک در کنجد روی مؤلفه اول بیشترین بار را داشتند )جدول 9 ،) بنابراین، این مؤلفه میتواند شاخصی از عملکرد محصول باشد. نیتروژن خاک و شوری خاک بیشترین وزن را روی مؤلفه دوم داشتند، بنابراین، بهنظر میرسد که این مؤلفه توصیفکننده شرایط خاک است.
در ذرت، متغیرهای فسفر خاک، شوری خاک، شاخص سطح برگ و بهرهوری مصرف آب بیشترین وزنها را با علامت منفی روی مؤلفه دوم داشتند )جدول 9 (. همانطور که قبلاً نیز بیان شد، متغیرهای درون هر مؤلفه از همبستگی بالایی نسبت به یکدیگر برخوردار هستند، بنابراین، بهنظر میرسد که هر گونه تغییر در میزان فسفر خاک، شوری خاک و شاخص سطح برگ، سبب تغییر در بهرهوری مصرف آب خواهد شد. در مؤلفه اول، متغیرهای مهمی نظیر عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک و نیتروژن خاک بیشترین وزنها را داشتند )جدول 9 (، بنابراین، بهنظر میرسد که این مؤلفه میتواند شاخصی از عملکرد محصول باشد. در مقابل، مؤلفه دوم با توجه به متغیرهایی که روی آن بار بیشتری نسبت بهمؤلفه اول دارند )فسفر و شوری خاک(، میتواند منعکسکننده ویژگیهایی از خاک باشد.
مقایسه ویژهبردارهای مربوط به مؤلفههای اول لوبیا، کنجد و ذرت، )معادلههای 3 ، 4 و 5( آشکار ساخت که ضرایب متغیرهای عملکرد دانه، عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، میزان فسفر خاک، میزان نیتروژن خاک )در لوبیا و ذرت( و سرعت رشد محصول مثبت و از مقدار قابل توجهی برخوردار بودند. بنابراین، هرگونه مدیریتی در جهت بهبود عملکرد مادهی خشک، وزن دانه در بوته، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، میزان فسفر و نیتروژن خاک و سرعت رشد محصول، بهبود در عملکرد دانه و در نهایت بهبود بهرهوری مصرف آب را بهدنبال خواهد داشت.

( 3 )
PC1Bean=0.33(SY)+0.32(BY)+0.33(SW)+0.34(H)+0.28(LAI)+0.32(CGR)+0.29(Soil N)+0.30(Soil P)-0.15(EC)+0.32(pH)+0.23(WUE)
( 4 )
PC1Sesame=0.34(SY)+0.33(BY)+0.35(SW)+0.33(H)+0.26(LAI)+0.35(CGR)+0.05(Soil N)+0.36(Soil P)-0.21(EC)+0.36(pH)+0.14(WUE)
( 5 )
PC1Corn=0.33(SY)+0.33(BY)+0.32(SW)+0.33(H)+0.32(LAI)+0.33(CGR)+0.33(Soil N)+0.24(Soil P)-0.08(EC)+0.33(pH)+0.24(WUE)

سطح معنیداری برای هر یک از معادلات 5 درصد لحاظ شد. در پژوهشی، عملکرد گندم ) Triticum aestivum L. ( با استفاده از ویژگیهای خاک به کمک تجزیه به مؤلفههای اصلی پیشبینی و گزارش شد که قسمت عمدهی تغییرپذیری در مزرعه توسط فاکتورهای حاصلخیزی ایجاد شده و در مجموع مدلهای رگرسیونی حاصله 57 درصد تغییرپذیری عملکرد کل را تبیین کردند )ایوبی و همکاران، 1388 (. در پژوهشی دیگر، صفات مورفولوژیک و فنولوژیک در تعدادی از ژنوتیپهای خلر ) Lathyrus sativus ( به مؤلفه های اصلی تجزیه و گزارش شد که مؤلفههای اول و دوم 1 / 69 درصد از تغییرات کل واریانس را توجیه نمودند )دانشگیلوایی و همکاران، 1390 (. نتایج تجزیه به مؤلفههای اصلی در شناسایی ارقام کلزا ) Brassica napus L. ( برای تحمل به خشکی حاکی از آن بود که متغیرهای مورد بررسی به دو مؤلفه اصلی توان جوانهزنی و رشد گیاهچه تجزیه و ارقام لیکورد ) LiKord ( و اوکاپی ) Okapi ( بهعنوان ارقام متحمل به خشکی شناسایی شدند )مجیدی، 1391 .) ثابت شده است که تنش خشکی بهویژه در سه مرحله پیدایش و تشکیل گل، گردهافشانی و لقاح و تشکیل دانه اثرات منفی شدیدی بر جای میگذارد. تنش خشکی از ظهور سلولهای بنیادی گل جلوگیری میکند. تنش در مرحله گردهافشانی و لقاح، تعداد دانهها را به علت پسابیدگی دانههای گرده کاهش میدهد و پژمردگی کلاله ناشی از تنش، مانع رشد لوله گرده میشود. در مرحلهی پر شدن دانه، گیاهان تحت تنش به جای اختصاص مواد فتوسنتزی به دانه، مواد غذایی را صرف مقابله با تنش میکنند و در نتیجه وزن دانه و به دنبال آن عملکرد دانه تحتتأثیر اثرات منفی تنش خشکی قرار میگیرد. بنابراین، عملکرد بیشتر گیاهان مورد مطالعه در شرایط تأمین 100 درصد نیاز آبی منطقی بهنظر میرسد. نتایج تحقیقات Pandey و Maranvill ( 2000 ( در خصوص اعمال تنش رطوبتی در مراحل مختلف رشد ذرت نشان داد که اعمال تنش رطوبتی باعث کاهش عملکرد دانه، تعداد دانه در بلال، وزن صد دانه، کاهش قطر ساقه و کاهش ارتفاع گیاه شد. سوپرجاذبها از طریق بهبود خصوصیات فیزیکی و ساختمان خاک، کاهش وزن مخصوص ظاهری خاک ( Abedi-Koupai et al., 2008 (، افزایش کارایی مصرف عناصر غذایی، افزایش جوانهزنی و سبز شدن بذر ) Eneji et al., 2013 (، کاهش نیاز آبی گیاه ) Xie et al., 2011 ( و کاهش میزان تبخیر از سطح خاک ) Nykanen et al., 2011 ) منجر به بهبود خصوصیات کمی و کیفی محصولات مختلف میشوند. این مواد بیبو، بیرنگ و بدون خاصیت آلایندگی خاک، آب و بافت گیاه میباشند، ضمن این که کاملاً سالم و غیرسمی هستند و درنهایت در خاک به دیاکسید کربن، آب، آمونیاک و یون پتاسیم تجزیه میشوند ) Nazarli et al., 2010 (. در پژوهشی، ضمن بررسی اثر سطوح مختلف سوپرجاذب بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت گزارش شد که با افزایش مقادیر مصرفی سوپرجاذب، عملکرد دانه و علوفهی ذرت به میزان قابلتوجهی در مقایسه با تیمار شاهد افزایش یافت )کریمی و نادری، 1386 (. در پژوهشی دیگر، پس از بررسی اثر مقادیر مختلف سوپرجاذب رطوبت و اسید هیومیک در شرایط کمآبیاری در ذرت گزارش شد که بیشترین میزان عملکرد دانه متعلق به تیمار 120 کیلوگرم در هکتار سوپرجاذب رطوبت، هشت کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و سطح آبیاری 300 مترمکعب در هکتار بود )جهان و همکاران، 1395 (. همچنین گزارش شد که کاربرد سوپرجاذب ضمن کاهش تنش خشکی در ذرت، منجر به افزایش 16 درصدی عملکرد این گیاه گردید )خادم و همکاران، 1390 .)

نتیجه گیری کلی

بهطور کلی نتایج آزمایش نشان داد که کاربرد هیدروژل سوپرجاذب رطوبت در بهبود بهرهوری مصرف آب هر سه گیاه لوبیا، کنجد و ذرت مؤثر بود، ولی از این نظر بیشترین تأثیر در گیاه ذرت مشاهده شد. به نظر میرسد با توجه به اینکه از نظر ریختشناسی، جثه بوتههای ذرت نسبت به بوته های لوبیا و کنجد بیشتر است، موضوع استفاده بهینه از منابع آب و توسعه ریشه و حفظ رطوبت در محیط ریشه در این گیاه از اهمیت بالایی برخوردار است. نتایج تجزیه به مؤلفه های اصلی نشان داد که در هر سه گونه گیاهی مورد مطالعه، متغیرهای شوری خاک و بهرهوری مصرف آب در مؤلفه دوم قرار گرفتند و از آنجایی که متغیرهای درون هر مؤلفه از همبستگی بالایی نسبت به یکدیگر برخوردار هستند، بهنظر میرسد توجه به عوامل مؤثر در کاهش شوری خاک، افزایش بهرهوری مصرف آب را در پی داشته باشد.
در هر سه گونه زراعی، قرارگیری عملکرد دانه، با متغیرهایی نظیر ارتفاع بوته و سرعت رشد محصول در یک مؤلفه، حاکی از آن است که برای دستیابی به حداکثر تولید، میتوان از نهادههای دوستدار محیط زیست نظیر سوپرجاذب رطوبت که افزایش ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، فراهمی فسفر خاک، سرعت رشد محصول و در نهایت افزایش بهرهوری مصرف آب را به دنبال دارند، بهره برد. میانگین
حجم آب صرفهجویی شده در نتیجه مصرف سوپرجاذب در شرایط تأمین فقط 50 درصد نیاز آبی برای هر سه گونه زراعی، 450 متر مکعب در هکتار در هر مرتبه آبیاری است.

اگر طول دوره رشد برای هر سه گونه زراعی، 90 روز و فاصله آبیاریها، 7 روز در نظر گرفته شود، حجم کل آب صرفه جویی شده 5850 متر مکعب در یک هکتار خواهد بود که با در نظر گرفتن سطح زیر کشت گیاهان زراعی و شرایط فعلیِ کمبود فزاینده آب، میزان آب صرفهجویی شده میتواند بسیار قابل توجه باشد. طراحی و اجرای پژوهشهایی با محوریت برآورد و مقایسه مزیتهای اقتصادی و اکولوژیکی
حاصل از کاهش مصرف آب آبیاری و افزایش بهرهوری مصرف آب در نتیجه کاربرد سوپرجاذب میتواند هزینه نسبتاً بالای این نهاده بومسازگار را توجیه کرده و زمینه را برای بهکارگیری گسترده آن توسط کشاورزان و تولیدکنندگان بخش زراعت و باغبانی فراهم آورد.