การค้นหาลักษณะทางสัณฐานวิทยา-กายวิภาคที่เกี่ยวข้องกับการหักล้มของลำต้นและการสูญเสียผลผลิตภายใต้การเก็บเกี่ยวล่าช้าในข้าวลูกผสม (Oryza sativa L.)
คำสำคัญ:
ข้าว, การหักล้ม, ลูกผสม, ลักษณะทางสัณฐานวิทยา, ลักษณะทางกายวิภาค, ลักษณะทางการเกษตร, ผลผลิต, เก็บเกี่ยวล่าช้าบทคัดย่อ
ปัญหาการหักล้มของต้นข้าวในระยะเก็บเกี่ยวส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการเก็บเกี่ยวข้าวล่าช้าเนื่องจากต้นข้าวแสดงอาการหักล้มง่ายและถือเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่พบเจอเสมอ แม้มีการนำรถเกี่ยวข้าวเข้ามาช่วยในกระบวนการเก็บเกี่ยว เนื่องจากเป็นเรื่องยากต่อการบริหารจัดการการเก็บเกี่ยวในระยะอายุของข้าวที่เหมาะสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีข้าวลูกผสมซึ่งมีแนวโน้มที่จะหักล้มง่ายเนื่องจากความสูงของต้นข้าวลูกผสม ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะทางสัณฐานวิทยา-กายวิภาค และผลผลิตข้าวกับการหักล้มของข้าวในสายพันธุ์ข้าวลูกผสม F1 จำนวน 87 สายพันธุ์ที่ปลูกภายใต้สภาวะการเก็บเกี่ยวแบบล่าช้าและการเก็บเกี่ยวตรงเวลา พบค่าคะแนนการหักล้มของลูกผสม F1 ภายใต้สภาวะเก็บเกี่ยวล่าช้า (3.5-7.0) มีค่าสูงกว่าค่าคะแนนการหักล้มภายใต้สภาวะเก็บเกี่ยวตรงเวลา (1.0-4.0) และพบผลผลิตเฉลี่ยจากการเก็บเกี่ยวล่าช้าลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการเก็บเกี่ยวตรงเวลา (68 กรัม/ต้นในการเก็บเกี่ยวตรงเวลา และ 6 กรัม/ต้นในการเก็บเกี่ยวล่าช้า) ในด้านปัจจัยสภาพแวดล้อมพบว่าความถี่ของฝนและความเร็วลมในช่วงการเก็บเกี่ยวเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ต้นข้าวมีการหักล้ม จากการวิเคราะห์ค่าสัมประสิทธิ์เส้นทางพบว่าผลผลิตข้าวได้รับความเสียหายโดยตรงจากการหักล้ม และพบความสูงของต้นมีผลโดยตรงต่อกับการหักล้มของข้าวภายใต้ทั้งสองสภาวะ นอกจากนี้ยังพบว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของฐานลำต้นมีผลโดยตรงต่อการหักล้มมากที่สุด รองลงมาคือพื้นที่เนื้อเยื่อด้านบน เนื้อเยื่อพาเรนไคมาที่ลำต้นส่วนล่าง และพื้นที่วาสคิวลาบัลเดนที่ลำต้นส่วนล่าง โดยพบเพิ่มเติมเส้นผ่านศูนย์กลางลำต้นส่วนบนยังส่งผลกระทบเชิงบวกโดยตรงจากการหักล้ม สรุปได้ว่าการลดความสูงของต้น การเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลำต้นและความหนาของผนังลำต้นในข้าวลูกผสมมีแนวโน้มที่จะสามารถลดการสูญเสียผลผลิตในข้าวลูกผสมโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม และสามารถนำมาปรับใช้ในโปรแกรมการปรับปรุงพันธุ์ข้าวได้ อย่างไรก็ตามการเก็บเกี่ยวข้าวในเวลาที่เหมาะสมยังเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงเพื่อลดการสูญเสียผลผลิต
เอกสารอ้างอิง
Baktiar, M. H. K., M. A. Siddique, M. Khalequzzaman, A. Bhuiya and M. Z. Islam. 2013. Effect of maturity period and harvesting time on quality and yield in breeder seed of rice (Oryza sativa L.). Eco-friendly Agricultural Journal 6(11):249-252.
Berry, P.M., J.H. Spink, A.P. Gay and Craigon. 2003. A comparison of root and stem lodging risks among winter wheat cultivars. The Journal of Agricultural Science 141(2): 191-202.
Chandegara, D.V., D. Joshi and J.P. Yadavendra. 1999. Effect of harvesting time on yield and milling quality of upland rice. Journal of Agricultural Engineering 36: 33–40.
Costa de Oliveira, A., C. Pegoraro and V. Viana. 2020. The Future of Rice Demand: Quality beyond Productivity, https://doi.org/10.1007/978-3-030-37510-2.
De Datta, S.K. 1981. Principles and practices of rice production. A Wiley-Interscience Publication. John Wiley. 642 p.
Dumitru, O., S. Iorga, N.V. Vladut and C. Bracacescu. 2020. Food losses in primary cereal production. A Review. INMATEH Agricultural Engineering 12: 133–146.
Felipe de Mendiburu and Muhammad Yaseen. 2020. agricolae: Statistical Procedures for Agricultural Research.R package version 1.4.0, https://myaseen208.github.io/agricolae/https://cran.r-project.org/package=agricolae
Hossain, M., M. Bhuiya, M. Ahmed and M. Mian. 2009. Effect of harvesting time on the milling and physicochemical properties of aromatic rice. Thai Journal of Agricultural Science 42: 91–96.
IRRI (International Rice Research Institute). 2014. Standard evaluation system for rice (SES). 5th edition, International Rice Research Institute, Los Banos.
Islam, M.S., S. Peng, R.M. Visperas, N. Ereful, M.S.U. Bhuiya and A. Julfiquar. 2007. Lodging-related morphological traits of hybrid rice in a tropical irrigated ecosystem. Field Crops Research 101(2): 240-248.
Jatuporn, S. 1997. Effects of wind speed on growth and yield loss of rice. Thai Agriculture Research Journal 15(3): 232-236 (in Thai).
Kandil, A.A., S.E. El-Kalla, A.T. Badawi and O.M. El-Shayb. 2010. Effect of hill spacing, nitrogen levels and harvest date on rice productivity and grain quality. Kallla 1: 22-26.
Kashiwagi T., E. Togawa, N. Hirotsu and K. Ishimaru. 2008. Improvement of lodging resistance with QTLs for stem diameter in rice (Oryza sativa L.). Theoretical and Applied Genetics 117: 749–757. doi: 10.1007/s00122-008-0816-1
Langmead, B. and S. Salzberg. 2012. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2. Nature Methods 9: 357–359. https://doi.org/10.1038/nmeth.1923
Li, J., H. Zhang, J. Gong, Y. Chang, Z. Huo, K. Xu and H. Wei. 2011. Effects of different planting methods on the culm lodging resistance of super rice. Scientia Agricultura Sinica 44: 2234–2243.
Liu, Q., C. Yin, Li X., C. He, Z. Ding and X. Du. 2022. Lodging resistance of rice plants studied from the perspective of culm mechanical properties, carbon framework, free volume, and chemical composition. Scientific Reports 12(1): 20026, doi: 10.1038/s41598-022-24714-4.
McKenna, A., M. Hanna, E. Banks, A. Sivachenko, K. Cibulskis, A. Kernytsky, K. Garimella, D. Altshuler, S. Gabriel, M. Daly and M.A. DePristo. 2010. The genome analysis toolkit: a MapReduce framework for analyzing next-generation DNA sequencing data. Genome Research 20(9):1297-303. doi: 10.1101/gr.107524.110.
Okuno, A., K. Hirano, K. Asano, W. Takase, R. Masuda, Y. Morinaka, M. Ueguchi-Tanaka, H. Kitano and M. Matsuoka. 2014. New approach to increasing rice lodging resistance and biomass yield through the use of high gibberellin producing varieties. PLoS ONE 9(2):e86870, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0086870.
Pan, J., J. Zhao, Y. Liu, N. Huang, K. Tian, F. Shah, K. Liang, X. Zhong and B. Liu. 2019. Optimized nitrogen management enhances lodging resistance of rice and its morpho-anatomical, mechanical, and molecular mechanisms. Scientific Reports 9:1–13.
R Core Team. 2022. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL http://www.R-project.org/.
Shah, L., M. Yahya, S.M.A. Shah, M. Nadeem, A. Ali, J. Wang, M.W. Riaz, S. Rehman, W. Wu, R.M. Khan, A. Abbas, A. Riaz, G.B. Anis, H. Si, H. Jiang and C. Ma. 2019. Improving lodging resistance: using wheat and rice as classical examples. International Journal of Molecular Sciences 20(17): 4211, doi: 10.3390/ijms20174211.
Shrestha, S., M.R.C. Laza, K.V. Mendez, S. Bhosale and M. Dingkuhn. 2020. The blaster: a methodology to induce rice lodging at plot scale to study lodging resistance. Field Crops Research 245:107663, https://doi.org/10.1016/j.fcr.2019.107663.
Stuart, A.M., A.R.P. Pame, D. Vithoonjit, L. Viriyangkura, J. Pithuncharurnlap, N. Meesang, P. Suksiri, G.R. Singleton and R.M. Lampayan. 2018. The application of best management practices increases the profitability and sustainability of rice farming in the central plains of Thailand. Field Crops Research 220: 78–87.
Teasdale, J., T. Devine, J. Mosjidis, R. Bellinder and C. Beste. 2004. Growth and development of Hairy Vetch cultivars in the Northeastern United States as influenced by planting and harvesting date. Agronomy Journal 96: 1266–1271.
Virmani, S.S. 2003. Advances in hybrid rice research and development in the tropics. In: Hanoi, Vietnam, S., Virmani, S., Mao, C. and Hardy, B., Eds, Hybrid rice for food security, poverty alleviation, and environmental protection, International Rice Research Institute, Los Baňos, Philippines, 7-20.
Wang, Y., X. Wang, L. Yang, P. Li, J. Zhu, K. Kazuhiko and Y. Wang. 2011. Ozone stress increases lodging risk of rice cultivar Liangyoupeijiu: A FACE study. Shengtai Xuebao/Acta Ecologica Sinica 31: 6098–6107.
Wang, J., X. Sun, Y. Xu, Q. Wang, H. Tang and W. Zhou. 2021. The effect of harvest date on yield loss of long and short-grain rice cultivars (Oryza sativa L.) in Northeast China. European Journal of Agronomy 131: 126382, https://doi.org/10.1016/j.eja.2021.126382.
Wang, X.Y., L. Xu, X.X. Li, G.D. Yang, F. Wang and S.B. Peng. 2022. Grain yield and lodging-related traits of ultrashort-duration varieties for direct-seeded and double-season rice in Central China. Journal of Integrative Agriculture 21(10): 2888-2899.
Wu, D.H., C.T. Chen, M.D. Yang, Y.C. Wu, C.Y. Lin, M.H. Lai and C.Y. Yang. 2022. Controlling the lodging risk of rice based on a plant height dynamic model. Botanical Studies 63: 25, https://doi.org/10.1186/s40529-022-00356-7
Yuan, L., Z. Yang and J. Yang. 1994. Hybrid rice in china. In: Virmani, S.S., Ed., Hybrid rice technology: new developments and future prospects, International Rice Research Institute, Los Baños, Philippines, 143-147.
Zhao, X., N. Zhou, S. Lai, M. Frei, Y. Wang and L. Yang. 2019. Elevated CO2 improves lodging resistance of rice by changing physicochemical properties of the basal internodes. Science of the Total Environment 647:223–231.
Zhang, J., G. Li, Y. Song, Z. Liu, C. Yang, S Tang, C. Zheng, S. Wang and Y. Ding. 2014. Lodging resistance characteristics of high-yielding rice populations. Field Crops Research 161: 64–74.
