ارزیابی برهمکنش‌ نیتروژن و آب شور طبیعی بر عملکرد، تعرق تجمعی وکارآیی مصرف آب در کلزا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی هرمزگان

2 استاد گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

3 استادیار گروه علوم خاک، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان

چکیده

سابقه و هدف: امروزه توسعه کشاورزی پایدار با محدودیت منابع آب‌های شیرین روبرو است. منابع آب‌های شور و لب‌شور پتانسیل عظمیی برای تأمین غذای جمعیت در آینده به حساب می‌آید. بر پایه‌ی تجارب جهانی، گزینه مدیریت به‌کار گیری آب‌های شور از گزینه توسعه منابع آب شیرین جدید مناسب‌تر است. از دیگر سو، قابلیت استفاده برخی از عناصر ضروری همچون نیتروژن برای گیاه در خاک‌های شور به دلایل مختلف اندک است، غلظت عناصر دیگری مانند کلر در این خاک‌ها زیاد و گاه در حد سمیّتمی‌باشد. کلزا (Brassica napus L.) یکی از مهم‌ترین دانه‌های روغنی است. در بسیاری از مناطق جهان یکی از مشکلات توسعه کشت کلزا، تنش‌های محیطی است. در ایران نیز در سال‌های اخیر توجه زیادی به توسعه دانه‌های روغنی و از جمله کلزا شده است. لیکن هنوز اطلاعاتی اندک از کارآیی این گیاه در شرایط متغیر محیطی در ایران منتشر شده است. به ‌نظر می‌رسد مطالعه کارآیی مصرف منابع و نهاده‌ها در شرایط تنش‌های محیطی از جمله شوری که همواره در شرایط خشک و نیمه خشک کشور حاکم است از ضرورت برخوردار می‌باشد. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر شوری و نیتروژن بر عملکرد، تعرق تجمعی و کارآیی مصرف آب در تولید دانه کلزا بود.

مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر به منظور بررسی برهمکنش شوری و نیتروژن، به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار و با فاکتورهای شوری شامل آب غیرشور (3/0 دسی‌زیمنس بر متر)، و آب‌های شور طبیعی (آبی که به صورت مصنوعی شور نشده و به طور مستقیم از منابع آب شور موجود در طبیعت تهیه شده است) با شوری‌های3 ، 6، 9 و 12 دسی‌زیمنس بر متر و عنصر نیتروژن در چهار سطح صفر (N1)، 75 (N2)، 150(N3) و 300 (N4) میلی‌گرم نیتروژن در کیلوگرم خاک به صورت نیترات آمونیوم، بر روی گیاه کلزا اجرا شد. تجزیه‌های آماری با استفاده از نرم افزار Mstat C و مقایسه میانگین‌ها با آزمون حداقل اختلاف معنی دار (LSD) در سطح پنج درصد انجام شد

یافته‌ها: نتایج نشان داد با افزایش شوری، عملکرد نسبی دانه کلزا کاهش و با افزودن نیتروژن به خاک عملکرد افزایش یافت. با افزایش نیتروژن کاربردی، تعرق گیاه و سطوح تعرق‌کننده آن افزایش یافت. افزایش تعرق گیاه باعث افزایش جذب نیتروژن به‌وسیله دانه گردید. با کاربرد نیتروژن تا سطح 75 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک کارآیی مصرف آب افزایش یافت. لیکن کاربرد بیشتر نیتروژن، کارآیی مصرف آب را کاهش داد. با افزایش شوری تا سطح ٦ دسی‌زیمنس بر متر، کارآیی مصرف آب افزایش و پس از آن کاهش یافت. در شوری 12 دسی‌زیمنس بر متر، کاربرد نیتروژن به مقدار 150 و 300 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک، کارآیی مصرف آب را افزایش داد. دلیل این امر مربوط به کاهش شدید سطوح تعرق کننده در این شوری می‌باشد. لیکن کاربرد این مقادیر نیتروژن در شوری‌های کمتر، موجب کاهش کارآیی مصرف آب شد.

نتیجه‌گیری: به‌طور کلی کاربرد مقادیر بهینه‌ی نیتروژن به هنگام استفاده از آب‌های شور در زراعت کلزا می‌تواند منجر به افزایش عملکرد و ارتقا کارآیی مصرف آب شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluating natural saline water and nitrogen interactions on yield, cumulative transpiration and water use efficiency in canola

نویسندگان [English]

  • Yaghoob Hosseini 1
  • Mehdi Homaee 2
  • Safoora Asadi Kapourchal 3
1 Assist. Prof, Dept of Soil and water Science Agriculture and Natural Sources Researches center of Hormozgan
3 3. Assist. Prof., Dept. of Soil Science, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan
چکیده [English]

Background and objectives: Currently, development of sustainable agriculture is constrained by freshwater scarcity. The use of low quality water such as saline and brackish waters should be considered as alternative water resources for agricultural productions. Based on global experiences, management of low quality water application is more appropriate choice than development of new fresh water resources. On the other hand, the availability of some nutritional elements such as nitrogen for plant production in saline soils is detrimental due to various reasons. The consentration of some nutrients such as chloride are too high and toxic in these soils. Canola (Brassica napus L.) is one of the most important oilseeds worldwide. Some environmental stresses can impose severe limitation for canola production in widely different climates. In recent years, much attention has been paid to develop oilseeds cultivation in Iran including canola. However, only little information on adaptability of this plant in various environmental conditions of Iran has been published. Consequently, it is quite important to investigate the limiting environmental constrains such as soil salinity in arid and semi-arid regions of the country. The objective of this study was to investigate the interactions of soil salinity and different levels of nitrogen application on yield, transpiration and water use efficiency of canola seed production.

Materials and methods: A factorial experiment in a randomized complete block design with salinity and nitrogen factors were carried out on canola plant. The salinity treatments were consisted of non-saline water (0.3 dS.m-1) and four natural saline waters (a water which is not artificially made saline and directly taken from available natural saline water resources) of 3, 6, 9 and 12 dS.m-1. The nitrogen levels were consisted of zero (N1), 75 (N2), 150 (N3) and 300 (N4) mg N per kg soil applied as ammonium nitrate. The statistical analyses were performed using the Mstat C software and the means were compared by Least Significant Difference test (LSD) at 5% probability level.

Results: The results indicated that by increasing soil salinity, canola seed yield reduces but increases as result of nitrogen application in soil. Generally, by increasing nitrogen application, plant transpiration will increase due to the enlargement of plant transpiring area. Increase in transpiration by plant leaf would increase the nitrogen uptake by crops (nitrogen concentration × yield = N uptake). Application of N up to 75 mg per kg soil caused to increase the water use efficiency. Applying more nitrogen than 75 mg per kg soil reduced the water use efficiency. By increasing soil salinity to 6 dS.m-1, water use efficiency was first increased and reduced afterwards. Application of 150 and 300 mg N per kg soil when soil salinity was 12 dS.m-1, increased water use efficiency. This can be attributed to the sharp decrease of plant transpiring area. Application of nitrogen in lower salinity levels, however, decreased water use efficiency.

Conclusion: In general, using suitable amount of nitrogen under saline conditions not only would lead to increase canola yield and its oil content, but will improve its water use efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crop water requirement
  • Nitrogen
  • Osmotic stress
  • Yield
1.Abdoli, M., Esfandiari, E., Sadeghzadeh, B., and Mosavi, S.B. 2016. Zinc
application methods affect agronomy traits and grain micronutrients in bread
and durum wheat under zinc-deficient calcareous soil. YYÜ TAR BİL DERG.,
26: 202-214.
2.Abdoli, M., Esfandiari, E., Mosavi, S.B., and Sadeghzadeh, B. 2014. Effects of
foliar application of zinc sulfate at different phonological stages on yield
formation and grain zinc content of bread wheat (cv. Kohdasht). Azarian J.
Agri., 1: 12-17.
3.Aciksoz, S., Yazici, A., Ozturk, L., and Cakmak, I. 2011. Biofortification of
wheat with iron through soil and foliar application of nitrogen and iron
fertilizers. Plant Soil., 349: 215-225.
4.Alaei, I. 2015. The effects of various methods application of folic acid on yield
and yield components on barly (Hordeum vulgar L.). A thesis, in Agronomy
field. (In Persian)
5.Amornkul, Y., DeVries, JW., and Krishnan, PG. 2013. 5-Methyltetrahydrofolate
content of cereal-based processed foods. J. Hum. Nutr. Food Sci., 1: 1010-1015.
6.Bekaert, S., Storozhenko, S., Mehrshahi, P., Bennett, M.J., Lambert, W.,
Gregory, J.F., Schubert, K., Hugenholtz, J., Straeten, D., and Hanson, A.D.
2013. Folate biofortification in food plants. Trends in Plant Sci., 13: 28–35.
7.Blancquaert, D., De Steur, H., Gellynck X., and Van Der Straeten. 2014. Present
and future of folate biofortification of crop plants. J. Exp. Bot., 65: 895-906.
8.Cakmak, I. 2008. Enrichment of cereal grains with zinc: Agronomic or genetic
biofortification? Plant Soil., 302: 1–17.
9.Cakmak, I., Torun, A., Millet, E., Feldman, M., Fahima, T., Korol, A., Nevo, E.,
Braun, H.J., and Ozkan, H. 2004. Triticum dicoccoides: an important genetic
resource for increasing zinc and iron concentration in modern cultivated wheat.
Soil Sci. Plant Nutr., 50: 1047-1054.
10.Deng, W.W., and Ashihara, H. 2010. Profiles of purine metabolism in leaves
and roots of Camellia sinensis seedlings. Plant Cell Physiol. 51: 2105–2118.
11.Emami, A. 1996. Methods of Plant Analysis (Volume I). Ministry of
Agriculture Press, 128p. (In Persian)
12.Esfandiari, E., Abdoli, M., Sadeghzadeh, B., and Mosavi, S.B. 2016. Impact of
foliar zinc application on agronomic traits and grain quality parameters of wheat
grown in zinc deficient soil. Ind. J. Plant Physiol., 21: 263-270.
13.Esfandiari, E., and Mahboob, S. 2014. Plant Biochemistry (Volume II). Tabriz
University of Medical Science Press, 322p. (In Persian)
14.Esfandiari, E., Abdoli, M., and Rahamti, M. 2015. Evaluation of iodate toxicity
(KIO3) on potato's (Solanum tuberosum L. cv. Agria) growth and its morphophysiological
characteristics and mineral nutrients contents at flowering stage.
Azarian J. Agri., 2: 99-107.
15.Esfandiari, E., and Abdoli, M. 2016. Wheat biofortification through Zn foliar
application and its effects on wheat quantitative and qualitative yields. YYÜ
TAR BİL DERG., 26: 529-537.
16.Forde, BG., and Lea, PJ. 2007. Glutamate in plants: metabolism, regulation, and
signaling. J .Exp. Bot., 58: 2339–2358.
17.Fuller, RC., Kidder, G.W., Nugent, N.A., Dewey, V.C., and Rigopoulos,
N.1971. The association and activities of pteridines of pteridines in
photosynthetic systems. Phytochem Phytobiol., 14: 359-371.
18.Haug, W., and Lantzsch, H.J. 1983. Sensitive method for the rapid
determination of phytate in cereal products. J. Sci. Food Agric. 34: 1423-1426.
19.Hjortmo, S., Patring, J., Jastrebova, J., and Andlid, T. 2008. Biofortification of
folates in white wheat bread by selection of yeast strain and process. Int. J. Food
Microbiol. 127: 32-6.
20.Hover, BM., Loksztejn, A., Ribeiro, AA., and Yokoyama, K. 2013.
Identification of cyclic nucleotide as a cryptic intermediate in molybdenum
cofactor biosynthesis. J. Am. Chem. Soc., 135: 7019-7032.
21.Javadi, A., Esfandiari, E., Pourmohammad, A., and Avanes, A. 2016. Effects of
the Folate foliar application at different growth stages on quantity and quality of
the wheat yield. J. Crop Prod., 9: 57-70. (In Persian)
22.Mohamed, N. 2013. Behaviour of wheat cv. Masr-1 plants to foliar application
of some vitamins. Nat. Sci., 11: 1-5.
23.Sadeghi Razlighi, Sh., Esfandiari, E., and Allahdadi, I. 2014. The effect of folic
acid application on yield of wheat. 1th Conference on New Finding in
Environment and Agricultural Ecosystems. Theran, Iran. (In Persian)
24.Sadighi, J., Jahangiri, K., Goshtasebi, A., and Rostami, R. 2015. Effectiveness
of flour fortification with iron on anemia and iron deficiency: a systematic
review. Payesh., 3: 269-296. (In Persian)
25.Samadanian, F., Yahaii, M., Hassanzadeh, A., Entezari, MH., Moohebat, L.,
Momenbeik, F. 2014. Comparison of essential amino acid in rices consumed in
Isfahan. J. Health Syst. Res., 10: 286-294. (In Persian)
26.Stakhova, L.N., Stakhov, L., and Ladygin, A. 2000. Effects of exogenous folic
acid on the yield and amino acid content of the seed of Pisum sativum L. and
Hordeum vulgare L. Appl. Biochem. Micro., 36: 85-89.
27.Von Wettstein, D., Gough, S., and Kannangara, CG. 1995. Chlorophyll
Biosynthesis. The Plant Cell., 7: 1039-1057.
28.Winter, G., Todd, CD., Trovato, M., Forlani, G., and Funck, D. 2015.
Physiological implications of arginine metabolism in plants. Front. Plant Sci., 6:
534-544.