مقایسه دو معادله نیتروژن بحرانی در تخمین شاخص تغذیه نیتروژن گیاه ذرت برای منطقه پاکدشت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آبیاری و زهکشی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

2 عضو هیأت علمی دانشگاه تهران، پردیس ابوریحان

3 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و زهکشی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران

4 استادیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران

چکیده

سابقه و هدف: پایش شاخص تغذیۀ نیتروژن (NNI) در طول فصل رشد می‌تواند موجب بهبود مدیریت کود‌دهی شود که در نتیجه آن محیط زیست و منابع آب کمتر صدمه خواهند دید. غلظت نیتروژن بحرانی در گیاهان توسط معادلات نیتروژن بحرانی بدست می-آید. تعیین این معادلات پر هزینه و زمانبر است و به همین دلیل معمولا استفاده از معادلات ارائه شده در سایر مناطق ترجیح داده می-شود. اما نتایج مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که تنوع اقلیم، ارقام گیاه و مدیریت کشاورزی می‌توانند باعث تغییر معادلات نیتروژن بحرانی گیاهان در مناطق مختلف شود. لذا بررسی دقت و صحت این معادلات قبل از استفاده در مناطق و شرایط جدید ضروری است. هدف اصلی از این مطالعه صحت سنجی و مقایسه دو معادله نیتروژن بحرانی ارائه شده در فرانسه و چین به منظور تخمین NNI برای کشت ذرت در منطقه پاکدشت است.
مواد و روش‌ها: بدین منظور گیاه ذرت (رقم سینگل کراس 704) به مدت یک فصل در مزرعه پردیس ابوریحان بدون تنش رطوبتی کشت شد. تیمار‌های آزمایش بر اساس سطوح مختلف نیتروژن، از کم تا زیاد، تعیین و در طول فصل کشت نمونه‌های گیاهی از این تیمارها برای اندازه‌گیری وزن ماده خشک (W) و غلظت نیتروژن موجود در گیاه (%N) برداشت شدند. در این مطالعه تیمارها شامل هفت سطح صفر به عنوان شاهد (N0)، 50(N1) ، 100(N2) ، 150 (N3)، 200(N4) ، 250 (N5) و 300 کیلوگرم نیتروژن در هکتار(N6) توسط کود اوره (حاوی 46% نیتروژن) و به صورت طرح بلوک‌های کاملا تصادفی و با سه تکرار ایجاد شدند. به منظور صحت سنجی معادلات نیتروژن بحرانی مذکور، از روشی که توسط پلنت و لیمایر (2000) توصیه شده بود استفاده گردید. در ادامه به منظور بررسی تاثیر خطای هر معادله در تخمین NNI، دامنه تغییرات این شاخص در طول فصل کشت و همچنین رابطه آن با عملکرد نسبی دانه بدست آمد و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند.
یافته‌ها: به طور کلی نتایج نشاندهنده دقت بالاتر معادله نیتروژن بحرانی ارائه شده در چین نسبت به معادله پیشنهادی در فرانسه برای تعیین نیتروژن بحرانی ذرت در منطقه پاکدشت بود. به طوری که وضعیت نیتروژنی 14 درصد از داده‌ها توسط معادله پیشنهاد شده در چین به اشتباه بیشتر از حد بحرانی مشخص شده بود در حالی که معادله پیشنهاد شده در فرانسه وضعیت نیتروژن 21 درصد از داده‌ها را نادرست تعیین کرده بود. همچنین دامنه تغییرات NNI محاسبه شده برای منطقه پاکدشت بر اساس معادله نیتروژن بحرانی ذرت در چین کوچکتر از مقادیر نظیر بر اساس معادله پیشنهادی در فرانسه بود که این خود نشاندهنده سازگاری بیشتر معادله چینی با شرایط کشت ذرت در پاکدشت بود. همچنین با استفاده از هر دو معادله مشخص شد که کدام تیمارها و در چه زمان‌هایی در طول فصل کشت با کمبود نیتروژن مواجه بودند که نتایج بدست آمده بر اساس معادله نیتروژن بحرانی پیشنهادی در چین منطقی تر بود. در نهایت مشخص شد که چنانچه در طول فصل کشت مقدار NNI محاسبه شده بر اساس هر دو معادله کمتر از 11/1 شود، عملکرد نسبی کاهش خواهد یافت.
نتیجه گیری: در حالت کلی نتایج بدست آمده حاکی از آن است که معادله نیتروژن بحرانی پیشنهادی در چین نسبت به معادله نظیر ارائه شده در فرانسه با دقت بهتری می‌تواند وضعیت نیتروژنی گیاه ذرت منطقه پاکدشت را تعیین کند که یکی از دلایل آن می‌تواند تشابه بعضی پارامتر‌های اقلیمی موثر در طول دوره کشت برای دو منطقه دشت شمالی چین و پاکدشت باشد. به همین ترتیب نیز مقادیر NNI محاسبه شده بر اساس این معادله نیز دقت بالاتری داشت. با این وجود، هر دو معادله خطای بیشتری نسبت به منطقه‌ای که در آنجا توسعه یافته‌ بودند داشتند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of two critical nitrogen equations to estimate nitrogen nutrition index for maize in Pakdasht region

نویسندگان [English]

  • Arash Ranjbar 1
  • Ali Rahimikhoob 2
چکیده [English]

Background and objectives: Monitoring nitrogen nutrition index (NNI) during the growing season can lead to improve fertilization management which will cause less damage for environment and water resources. The critical nitrogen concentration in plants can be obtained by critical nitrogen equations. Since determination of these equations is time consuming and costly, the equations which were proposed in other region have being usually used. But the results of the former studies have proved that climate variation, plant varieties and different agricultural managements can cause changes in these equations for new conditions. The main objective of this study was to verify and compare two nitrogen critical equations proposed in France and China, in order to estimate the NNI for maize in the region of Pakdasht.
Materials and methods: Hence, maize (single cross 704) for a season was planted at the farm of Aburaihan College. Treatments set during the growing season based on different nitrogen levels, from low to high, and samples of plant were taken to measure dry matter (W) and the concentration of nitrogen in the plant (% N). They included seven different levels of nitrogen as control (N0), 50(N1), 100(N2), 150 (N3), 200(N4), 250 (N5) And 300 kg of nitrogen per hectare (N6) by urea (containing 46% nitrogen) and were designed by randomized complete blocks in three repetitions. In order to verify these critical nitrogen equations, the method which was proposed by Planet and Limaire (2000) was used. Eventually, for investigating the impact of each equation in estimating NNI, the variation range of calculated NNI and its relation with relative grain yield were obtained and compare with other results.
Result: Generally, the results indicated the nitrogen critical equation which proposed in China was more compatible for Pakdasht region. The nitrogen status of the 14% data was overestimated by Chinese equation while nitrogen status of 21% data was estimated wrongly by the equation proposed for France. The less ranges of calculated NNI based on Chinese equation is other reason that show it’s rather accuracy in Pakdasht. Also by calculating NNI based on both equations, during growing season, it was demonstrated periods when treatments were encountered a lack of nitrogen. Finally it was indicated while calculating NNI based on both equation, during growing season, becomes less than 1.11, relative grain yield will decline.
Conclusions: Generally results indicates that the proposed critical nitrogen equation in China was better tools for diagnosing maize nitrogen status in Pakdasht because of the similarity in climate condition. In addition the NNI based on Chinese equation was more compatible for maize (single cross) in Pakdasht climate. However, both equation had more errors in pakdasht than region for where was developed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nitrogen nutrition index
  • critical nitrogen concentration
  • maize
  • critical nitrogen equation
1.Ata-Ul-Karim, ST, Yao, X, Liu, X, Cao, W, and Zhu, Y. 2014. Determination of Critical
Nitrogen Dilution Curve Based on Stem Dry Matter in Rice. PLoS ONE, 9(8): 1-12.
2.Barnabas, B., J¨ager, K., and Feh´er, A. 2008. The effect of droughtvand heat stress on
reproductive processes in ereals. Plant Cell Environ. 31: 11–38.
3.Behdadian, A., Soltani, A., Zeinali, E., Ajam nouroozi, H., and Masoomi, H. 2013. Evaluation
of nitrogen fertilizer management effects on yield in flowering stage of rapeseed in Gorgan
region. Agric. Crop Manag. 15(1): 163-174. (In farsi)
4.Belanger, G., Walsh, J., Richards, J., Milburn, P., and Ziadi, N. 2001. Critical nitrogen curve
and nitrogen nutrition index for potato in eastern Canada. Am. J. Potato Res. 78: 355–364.
5.Cicchino, M., Edreira, J.I.R., Uribelarrea, M., and Otegui, M.E. 2010. Heat stress in fieldgrown
maize: response of physiological physiological determinants of grain yield. Crop Sci.
50: 1438–1448.
6.Colnenne, C., Meynard, J.M., Reau, R., Justes, E., Merrien, A. 1998. Determination of a
critical nitrogen dilution curve for winter oilseed rape. Ann. Bot. 81: 311-317.
7.Greenwood, D.J., Lemaire, G., Gosse, G., Cruz, P., Draycott, A., and Neeteson, J.J. 1990.
Decline in percentage N of C3 and C4 crops with increasing plant mass. Ann. Bot. 66: 425–
436.
8.Herrmann, A., and Taube, F. 2004. The range of the critical nitrogen dilution curve for maize
(Zea mays L.) can be extended until silage maturity. Agr. J. 96: 1131–1138.
9.Horowitz, W. 1970. Official Methods of Analysis. in 11th Edition. Association of official
Analytical Chemists, Washington, D.C.
10.Justes, E., Mary, B., Meynard, J.M., Machet, J.M., and Thelier-HuchéL. 1994. Determination
of a critical nitrogen dilution curve for winter wheat crops. Ann. Bot. 74: 397–407.
11.Lemaire, G., Gastal, F., and Salette, J. 1989. Analysis of the effect of N nutrition on dry
matter yield of a sward by reference to potential yield and optimum N content. In XVI
International Grassland Congress, Nice, France, Pp: 179–180.
12.Lemaire, G., and Gastal, F. 2009. Quantifying crop responses to nitrogen deficiency and
avenues to improve nitrogen use efficiency. In: Sadras, V., and Calderini, D. (eds.), Crop
Physiology: Applications for Genetic Improvement and Agronomy. Academic Press, San
Diego, CA. Pp: 171–211.
13.Li, W., He, P., and Jin, J. 2012. Critical nitrogen curve and nitrogen nutrition index for
spring maize in north east china. J. Plant Nut, 35: 11, 1747-1761.
14.Malakooti, M.J. 1996. Sustainable Agriculture and Increasing Performance with Improving
Fertilizer Use in Iran. Agricultural Education. press, 1st edition, 279p. (In farsi)
15.Meng, E.C.H., Hu, R.F., Shi, X.H., and Zhang, S.H. 2006. Maize in China: Production
Systems, onstraints, and Research Priorities. CIMMYT, Mexico.
16.Plenet, D., and Lemaire, G. 2000. Relationships between dynamics of nitrogen uptake and
dry matter accumulation in maize crops. Plant Soil, 216: 65–82.
17.Ramos, T.B., Šimu˚ nek, J., Goncalves, M.C., Martins, J.C., Prazeres, A., Pereira, L.S.,
2012. Two-dimensional modeling of water and nitrogen fate from sweet sorghum irrigated
with fresh and blended saline waters. Agric. Water Manag. 111: 87–104.
18.Rangzan, R., Ziyaieyan firoozabadi, P., Mirzaie, L., Alijani, F. 2008. State-wide of
vulnerability in Varamin aquifer using DRASTIC and Empirical assessment of the
unsaturated zone influence in GIS. Iran. J. Geo. 2(6): 21-32. (In farsi)
19.Yin, F., Fu, B., and Mao, R. 2007. Effect of nitrogen fertilizer application rates on nitrate
nitrogen distribution in salin soil in the Hai river basin, china. J. Soils Sediments, 7(3): 136-
142.
20.Yue, S.C., Sun, F.L., Meng, Q.F., Zhao, R.F., Li, F., Chen, X.P., Zhang, F.S., and Cui, Z.L.
2014. Validation of a critical nitrogen curve for summer maize in the North China Plain.
Pedosphere. 24(1): 76–83.
21.Zeinali, E., Soltani, A., Galeshi, S., and Movahedi Naeeni, S.A. 2012. Evaluating Nitrogen
Nutrition Index of Wheat (Triticum aestivum L.) Fields in Gorgan. J. Plant Prod. 19(4): 137-
156. (In farsi)
22.Ziadi, N., Brassard, M., B´elanger, G., Cambouris, A.N., Tremblay, N., Nolin, M.C.,
Claessens, A., and Parentc, L.-´E. 2008. Critical nitrogen curve and nitrogen nutrition index
for corn in eastern Canada. Agron. J. 100: 271–276.
23.Ziadi, N., B´elanger, G., Claessens, A., Lefebvre, L., Cambouris, A.N., Tremblay, N., Nolin,
M.C., and Parent, L.-´E. 2010. Determination of a critical nitrogen dilution curve for spring
wheat. Agr. J. 102: 41–250.