پاسخ عملکرد و خصوصیات فیزیولوژیک سرخارگل (Echinacea purpurea (L.) Moench) به منابع نیتروژن در سطوح مختلف آبیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی گیاهان زراعی، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج

2 هیات علمی- دانشگاه یاسوج

3 استادیار پژوهش- فیزولوژی گیاهان زراعی.مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان

4 استادیار- اکولوژی گیاهان دارویی گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه یاسوج

چکیده

سابقه و هدف: سرخارگل گیاهی علفی و چندساله، با نام علمی ((Echinaceae purpurea (L.) Munch متعلق به خانواده گل‌ستاره‌ای‌ها می‌باشد. تمام اندام گیاه سرخارگل ممکن است استفاده دارویی داشته باشد و به طور گسترده در تهیه قرص‌های دارویی و شربت استفاده می‌شود. نیتروژن نقش مهمی در پاسخ فیزیولوژیک گیاهان دارویی به تنش خشکی دارد. کاربرد کودهای زیستی نیتروژنه برای دست‌یابی به کیفیت مطلوب و پایدار و همچنین کاهش مصرف نهاده‌های شیمیایی حیاتی است. از این رو این آزمایش با هدف بررسی پاسخ عملکرد و برخی خصوصیات فیزیولوژیک سرخارگل به منابع شیمیایی و زیستی نیتروژن در سطوح مختلف آبیاری انجام شد.
مواد و روش‌ها: آزمایش در سال‌های زراعی 93- 92 و 94-93 در شهرستان لردگان در استان چهارمحال و بختیاری به صورت کرت‌های خرد شده در قالب بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. آبیاری پس از 25، 50 و 75 درصد تخلیه آب قابل دسترس خاک به عنوان عامل اصلی و نیتروژن به عنوان عامل فرعی در پنج سطح شامل 80 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص، 40 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص، کود نیتروکسین (پنج لیتر در هکتار)، تلفیق نیتروژن (40 کیلوگرم در هکتار) و نیتروکسین (پنج لیتر در هکتار) و عدم مصرف نیتروژن (شاهد) در نظر گرفته شدند. صفات مورد اندازه‌گیری شامل کلروفیل a، کلروفیل b، محتوی کلروفیل کل، پرولین، قندهای محلول، پارامترهای فلورسانس کلروفیل و عملکرد زیستی بودند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که اثر سطوح مختلف آبیاری و نیتروژن برای همه صفات (به جز اثر نیتروژن بر کلروفیل کل) معنی‌دار شدند. همچنین برهمکنش سه گانه سال× آبیاری × منبع نیتروژن برای همه صفات اندازه‌گیری شده (به جز قند‌های محلول) معنی‌دار گردید. مصرف نیتروژن طی دو سال آزمایش در آبیاری پس از 25 و 50 درصد تخلیه، محتوی کلروفیل برگ را افزایش داد. حداکثر و حداقل فلورسانس از تیمار 80 کیلوگرم نیتروژن به ترتیب در آبیاری پس از 25 و 75 درصد تخلیه در سال دوم بدست آمد. حداکثر عملکرد زیستی در سال اول (2/5105 کیلوگرم در هکتار) و در سال دوم ( 08/12178 کیلوگرم در هکتار) از تیمار آبیاری پس از 50 درصد تخلیه و تیمارهای تلفیق نیتروکسین و 40 کیلوگرم و 80 کیلوگرم نیتروژن بدست آمد. به طور کلی سرخارگل برای مقابله با تنش خشکی مقدار قندهای محلول و پرولین را در برگ افزایش و سطوح مختلف نیتروژن نیز میزان قندهای محلول و پرولین را در برگ تحت تأثیر قرار داد.
نتیجه‌گیری: پیشنهاد می‌گردد که برای دست‌یابی به بیشترین عملکرد اندام هوایی، آبیاری پس از 50 درصد تخلیه آب قابل دسترس صورت گیرد. همچنین مصرف تلفیقی نیتروکسین و 40 کیلوگرم نیتروژن، جایگزین مناسبی برای مصرف80 کیلوگرم نیتروژن می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Response of yield and physiological characteristics of Purple Coneflower (Echinacea purpurea (L.) Moench) to nitrogen sources at different levels of irrigation

نویسندگان [English]

  • Marziyeh Jalil Sheshbahrhe 1
  • Mohsen Movahhedi Dehnavi 2
  • Babak Bahreininejad 3
  • Amin salehi 4
چکیده [English]

Background and objectives: Purple coneflower (Echinacea purpurea L.) is a perennial and herbaceous medicinal plant belonged to Asteraceae. All plant organs, have medicinal properties, but roots, leaves and flowers use to provide pill and syrup in large-scale. Echinacea is widely used in treating urinary tract diseases, respiratory disorders and viral infections. Nitrogen has an important function in physiological responses of medicinal plants to drought. Application of nitrogen biological fertilizers to achieve proper and sustainable quality and also reducing chemical fertilizers is critical. This field experiment was conducted to study the response of yield and physiological characteristics of Purple coneflower to chemical and biological sources of nitrogen under different irrigation regimes.
Materials and methods: The experiment was conducted in a research field in Lordegan county, Caharmahal and Bakhtiari provienc as a split plot based on a randomized complete block design with three replications during 2013–2014 and 2014-2015 cropping seasons. Irrigation treatments were scheduled based on the depletion percentage of the soil available water (SAWD) (25% SAWD, 50% SAWD and 75% SAWD) and allocated as main-plot, and five levels of nitrogen source including 80 kg N/ha, 40 kg N/ha, 40 kg N/ha + 5 L/ha Niroxin, 5 L/ha Niroxin and non-nitrogen (control) were allocated as sub-plot factor. The measured characteristics included of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, leaf proline, soluble sugars, flourescence parameters and biological yield.
Results: Results showed that different levels of irrigation and nitrogen for all traits (except the effect of nitrogen for total chlorophyll) were significant. Interaction of year×irrigation× nitrogen source for yield and all physiological characteristics except for soluble sugers was significant. During the two years of experiment application of nitrogen sources increased chlorophyll content in irrigation after 25% and 50 % SAWD. The minimum and maximum fluorescence yield, achieved from interaction between 80 kg nitrogen at 25% and 75 % SAWD in the second year, respectively. Maximum yield obtained from 80 kg nitrogen and 5 L/ha nitroxin+ 40 kg nitrogen at 50% SAWD in both years. Maximum biological yield in first year (5105.2 kg/ha) and second year (12178/8 kg/ha) obtained from 80 kg nitrogen and 5 L/h nitroxin+ 40 kg nitrogen at 50% SAWD in both years.
Conclusion: Irrigation after 50% SAWD can be suggest to obtain maximum biological yield of Echinacea purpurea. Application of Nitroxin as a biofertilizer and 40 kg N/ha as chemical nitrogen can be a proper alternative to the consumption of 80 kg N/ha.

کلیدواژه‌ها [English]

  • chlorophyll
  • Flourescence
  • Nitroxin
  • Soluble sugars
1.Abolhasani, Kh., and Saeidi, G. 2006. Evaluation of drought tolerance of Safflower Lines
Based on tolerance and sensitivity indices to water stress. J. Water Soil. Sci., 10(3): 407-419.
(In Persian)
2.Aghaalikhani, M., Iranpour, A., and Naghdi Badi, H. 2013. Changes in agronomic and
phitochemical yield of purple coneflower (Echinacea purpurea (L.) munch) under urea and
three biofertilizers application. J. Med. Plant., 46(12): 121-136. (In Persian)
3.Arazmjo, A., Heidari, M., and Ghanabari, A. 2009. The effect of water stress and three
sources of fertilizers on fertilizeron flower yield, physiological parameter and nutrient uptake
in chamomile (Matricaria chamomilla L.). Iranian J. Medic. Arom. Plants., 4(46): 482 - 494.
(In Persian)
4.Arnon, D.I. 1940. Copper enzymes in isolated chloroplast polyphenol oxidase in Beta
vulgaris. J. Plant Physiol. 4: 1-15.
5.Aroiee, H., and Omidbaigi, R. 2004. Effects of Nitrogen Fertilizer on Productivity of
Medicinal Pumpkin. Act. Horti. 629, ISHS 2004.
6.Bahavar, N., Ebadi, A., Tobeh, A., and Jamaati-e-Somarin, Sh. 2009. Effects of nitrogen
application on growth of irrigated chickpea (Cicera rietinum L.) under drought stress in
hydroponics condition. Res. J. Environ. Sci., 3: 448-455.
7.Bahreininejad, B., Razmjoo, J., and Mirza, M. 2012. Influence of water stress on morphophysiological
and phytochemical traits in Thymus daenensis. Int. J. Plant. Produc., 7(1): 151-
166.
8.Bonomelli, C., Cisterna, D., and Reciné, C. 2005. Effect of Nitrogen Fertilization on
Echinacea purpurea Mineral Composition. Cien. Inv. Agr., 32(2): 85-91.
9.Castrillo, M., and Trujillo, I. 1994. Ribulose-1-5, biphosphate carboxylase activity and
chlorophyll and protein content in two cultivars of French bean plants under water stress and
rewatering. Photosynthetica, 30(2): 175-181.
10.Dordas, C.A., and Sioulas, C. 2007. Safflower yield, chlorophyll content, photosynthesis,
and water use efficiency response to nitrogen fertilization under rain fed conditions. Indust.
Crops Prod., 27: 75-85.
11.Elliott, L.F., and Wildung, R.E. 1992. What biotechnology means for soil and water
conservation? J. Soil Water Cons., 47: 17-20.
12.Gonzalez-Dugo, V., Durand, J.L., and Gastal, F. 2010. Water deficit and nitrogen nutrition of
crops. A review. Agron. Sustain. Develop., 30: 529–544.
13.Hassegawa, R.H., Fonseca, H., Fancelli, A.L., Da Silva, V.N., Schammass, E.A., Reis, T.A.,
and Correa, B. 2008. Influence of macro and micro nutrient fertilization on fungal
contamination and fumonisin production in corn grains. Food Control., 19: 36-43.
14.Irigoyen, J.J., Emerich, D.W., and Sanchez-Diaz, M. 1992. Water stress induced changes in
concentration of praline and total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa)
plants. Plant. Physiol., 84: 55-60.
15.Jafarzadhe, H., Omidi, H., and Bostani, A. 2014. The study of drought stress and Bio
fertilizer of nitrogen on some biochemical traits of Marigold medicinal plant (Calendula
officinalis L). J. Plant Res., 2: 180-193. (In Persian)
16.Kherandish, E., Roshdi, M., and Yousefzadeh, S. 2016. Effects of water stress levels and
nitrogen fertilizer on quantitative and qualitative characteristics of Dragonhead
(Dracocephalum moldavica L.) Elec. J. Crop Prod., 9(1): 109-125. (In Persian)
17.Lin, S., Sattelmacher, B., Kutzmutz, E., Muhling, K.H., Dittert, K., Kutzmutz, E., and
Muhling, K.H. 2004. Influence of nitrogen nutrition on tuber quality of potato with special
reference to the pathway of nitrate transport in to tubers. J. Plant Nut., 27(2): 341-350.
18.Mafakheri, A., Siosemardeh, A., Bahramnejad, B., Struik, P.C., and Sohrabi, Y. 2010. Effect
of drought stress on yield, proline and chlorophyll contents in three chickpea cultivars. Aust.
J. Crop Sci., 4(8): 580-585.
19.Marschner, H. 1995. Mineral Nutrition of Higher Plants, 2, Academic Press, London, U.K.,
889p.
20.Mehrabi, Z., and Ehsanzadeh, A. 2011. Study on phiziological attributes and grain yield of
sesame (Sesamum indicum L.) cultivars under different soil moisture regimes. J. Crop
Improve. (J. Agric)., 13(2): 75– 88. (In Persian)
21.Moffatt, J.M., Sears, R.G., and Paujsen, G.M. 1990. Wheat high temperature tolerance
during reproductive growth: I. Evaluation by chlorophyll fluorescence. Crop Sci., 30(4):
881-207.
22.Movahhedi Dehnavi, M., Modares sanavi, S.A.M., Soroushzadeh, A., and Jalali, M. 2004.
Chages in prolin, total soluble sugars, SPAD and chlorophyll fluorescence in winter
safflower cultivars under drought stress and foliar application of zinc and manganese. Desert
(BIABAN)., 9(1): 93-109. (In Persian)
23.Nabizadeh, E., Habibi, H., and Hosainpour, M. 2012. The effect of Fertilizers and biological
nitrogen and planting density on yield quality and quantity Pimpinella anisum L. European J.
Exp. Biol., 2(4): 1326-1336.
24.Neuberg, M., Pavlíková, D., Pavlík, M., and Balík, J. 2010. The effect of different nitrogen
nutrition on proline and asparagine content in plant. Plant. Soil. Environ., 56: 305–311.
25.Pandey, A., Sharma, E., and Palni, L.M.S. 1998. Influence of bacterial inoculation on maize
in upland farming systems of the Sikkim Himalaya. Soil. Biol. Biochem., 30: 379–384.
26.Paquine, R., and Lechasseure, P. 1979. Observation surune metode dosage la libre dance les
de planttes. Can. J. Bot., 57: 1851- 1859
27Pierret, A., Moran, C.J., and Doussan, C. 2005. Conventional detection methodology is
limiting our ability to understand the roles and functions of fine roots. New Phytol., 166:
967–980.
28.Rabia, M.M.Y., Khalil, S.E., and El-Said, N.A.M. 2013. Response of Echinacea purpurea L.
to irrigation water regime and bio-fertilization in sandy soils. World. Appl. Sci. J., 26(6):
771-782.
29.Rios-Gonzalez, K., Erdei, L., and Lips, S.H. 2002. The activity of antioxidant enzymes in
maize and sunflower seedlings as affected by salinity and different nitrogen sources. Plant
Sci.,162: 923-930.
30.Salekjalali, M., Haddad, R., and Jafarfi, B. 2012. Effects of soil water shortages on the
activity of antioxidant enzymes and the contents of chlorophylls and proteins in barley.
American-Eurasian J. Agric. Environ. Sci., 12(1): 57-63.
31.Sanchez, F.J., Manzanares, M., De Andrés, E.F., Tenorio, J.L., and Ayerbe, L. 1998. Turgor
maintenance, osmotic djustment and soluble sugar and proline accumulation in 49 pea
cultivars in response to water stress. Field Crops Res., 59: 225-235.
32.Schlemmer, M.R., Francis, D.D., Shanahan, J.F., and Schepers, J.S. 2005. Remotely
measuring chlorophyll content in corn leaves with differing nitrogen levels and relative
water content. Agron. J., 97: 106-112.
33.Starr, M.P., Stdp, H., Truper, H.G., Balows, A., and Schlegel, H.G. 1995. The Prokaryotes,
Springer-Verlage.
34.Tsai, Y.L., Chiou, S.Y., Chan, K.C., Sung, J.M., and Lin, S.D. 2012. Caffeic acid
derivatives, total phenols, antioxidant and anti-mutagenic activities of Echinacea purpurea
flower extracts. LWT-Food Sci. Technol., 46: 169-176.
35.Turan, M., Ataoglu, N., and Sahin, F. 2006. Evaluation of the capacity of phosphate
solubilizing bacteria and fungi on different forms of phosphorus in liquid culture. J. Sustain.
Agric., 28: 99–108.