تاثیر مقادیر مختلف کود سولفات پتاسیم بر برخی از صفات کمی و کیفی ذرت علوفه‌ای (Zea mays L.) در رژیم‌های مختلف آبیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران

2 دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران

چکیده

سابقه و هدف: تنش خشکی باعث کاهش رشد گیاه از طریق اختلال در فتوسنتز و فرآیندهای فیزیولوژیکی مرتبط با عملکرد می‌شود. وجود مقدار کافی از پتاسیم، برای مقاومت به خشکی در گیاه حیاتی است و سبب افزایش ثبات غشای سلولی، رشد ریشه و وزن خشک اندام‌های هوایی گیاهان در شرایط تنش خشکی و نیز بهبود جذب آب و حفاظت از آب می‌شود. هدف از پژوهش حاضر، بررسی اثر کم آبیاری و پتاسیم بر عملکرد ذرت علوفه‌ای و نقش تعدیل‌کنندگی پتاسیم در مقابله با اثرات کم آبیاری بود.
مواد و روش‌ها: آزمایش حاضر در شهرستان ورامین در تابستان سال 1390 انجام شد. این آزمایش به‌صورت کرت‌های خردشده در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با شش تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل دو رژیم آبیاری به‌عنوان عامل اصلی (آبیاری کامل و کم آبیاری به‌ترتیب پس از 70 و 130 میلی‌متر تبخیر از تشتک تبخیر کلاس A) و کود سولفات پتاسیم (K2SO4) حاوی 52 درصد K2O به‌‌عنوان عامل فرعی در چهار سطح (صفر، 50، 100 و 150 کیلوگرم در هکتار) بود. رقم ذرت مورد استفاده در این آزمایش، رقم سینگل‌کراس 704 بود.
یافته‌ها: کم آبیاری (آبیاری پس از 130 میلی‌متر تبخیر از تشتک تبخیر) سبب کاهش 16، 41، 36، 33 و پنج درصدی صفات تعداد برگ، قطر ساقه، ارتفاع استقرار بلال از سطح زمین، شاخص سطح برگ و مقدار پروتئین در مقایسه با شرایط آبیاری کامل (آبیاری پس از 70 میلی‌متر تبخیر از تشتک تبخیر) شد. استفاده از 50 کیلوگرم در هکتار کود سولفات پتاسیم سبب افزایش نه درصدی میزان پروتئین در مقایسه با عدم استفاده از سولفات پتاسیم شد. بیشترین میزان شاخص سطح برگ با استفاده از 150 کیلوگرم سولفات پتاسیم در هکتار به دست آمد، که افزایش هشت درصدی را نشان می‌داد. در سطوح صفر، 50، 100 و 150 کیلوگرم در هکتار سولفات پتاسیم، کم آبیاری سبب کاهش 58، 33، 29 و 27 درصدی عملکرد علوفه تر و 59، 42، 39 و 28 درصدی عملکرد علوفه خشک، در مقایسه با شرایط آبیاری کامل شد. در شرایط آبیاری کامل و کم آبیاری، با افزایش مصرف سولفات پتاسیم از صفر به 100 کیلوگرم در هکتار، عملکرد علوفه تر به‌‌ترتیب به میزان 17 و 98 درصد و عملکرد علوفه خشک به‌ترتیب به میزان 38 و 105 درصد در مقایسه با شرایط عدم استفاده از سولفات پتاسیم افزایش یافت و با افزایش بیشتر میزان سولفات پتاسیم از میزان این صفات به طور معنی‌داری کاسته شد. حداکثر عملکرد علوفه تر و خشک در شرایط آبیاری کامل (78749 و 26933 کیلوگرم در هکتار) و کم آبیاری (55828 و 16522 کیلوگرم در هکتار) با مصرف 100 کیلوگرم در هکتار سولفات پتاسیم به دست آمد. در شرایط آبیاری کامل، اختلاف بین سطوح صفر و 100 کیلوگرم سولفات پتاسیم در هکتار برای عملکرد علوفه تر و خشک به‌ترتیب به میزان 11449 و 27196 کیلوگرم در هکتار بود. همچنین در شرایط کم آبیاری، اختلاف بین تیمارهای صفر و 100 کیلوگرم در هکتار سولفات پتاسیم به‌ترتیب برای عملکرد علوفه تر و خشک برابر با 7515 و 8386 کیلوگرم در هکتار بود.
نتیجه‌گیری: با افزایش مقدار سولفات پتاسیم از صفر به 100 کیلوگرم در هکتار در شرایط کم آبیاری در مقایسه با آبیاری کامل، شیب تندتر افزایش عملکرد علوفه خشک (به‌ترتیب برابر با 24/4 و 67/3) و تر (به‌ترتیب برابر با 84/14 و 61/5) مشاهده شد. همچنین شیب کندتر کاهش عملکرد علوفه خشک (به‌ترتیب برابر با 31/2- و 19/7-) و تر (به‌ترتیب برابر با 99/9- و 15/10-) با افزایش میزان کود سولفات پتاسیم از 100 به 150 کیلوگرم در هکتار، در شرایط کم آبیاری نسبت به شرایط آبیاری کامل نشان از نقش تعدیل‌کننده کود سولفات پتاسیم در مقابله با کم آبیاری در ذرت داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of potassium sulphate fertilizer rates on some of qualitative and quantitative traits of forage corn (Zea mays L.) in different irrigation regimes

چکیده [English]

Background and objectives:
Drought stress reduces plant growth by affecting photosynthesis and interlinked physiological process's functioning. Maintaining adequate potassium (K) is critical to plant drought resistant and increased cell membrane stability, root growth and total dry mass of plants living under drought conditions and also improved water uptake and water conservation. The aim of this study was to evaluate the effect of deficit irrigation and potassium on yield of forage corn and moderating role of potassium in the face of deficit irrigation.
Materials and methods
The present research was conducted at Varamin during summer of 2011. The experiment was carried out on split plot based on randomized complete block design with six replications. The experimental factors consisted of two irrigation regimes as a main plot (full irrigation and deficit irrigation after 70 and 130 mm evaporation from class A evaporation pan, respectively) and potassium sulphate fertilizer (K2SO4) rates with 52% K2O as a split plot (0, 50, 100 and 150 kg ha-1). The single cross 704 was used in the present study.
Results:
Deficit irrigation (irrigation after 130 mm evaporation from class A evaporation pan) reduced number of leaves, stem diameter, ear height from the ground, leaf area index and protein content, about 16, 41, 36, 33 and 5 percent by compare to full irrigation (irrigation after 70 mm evaporation from class A evaporation pan). Potassium sulphate fertilizer at the rate of 50 kg ha-1 increased the protein content by 9% compared to the non-use of potassium sulphate fertilizer. The highest value of leaf area index was obtained using 150 kg potassium sulphate ha-1, which showed an increase of 8%. At the rates of 0, 50, 100 and 150 kg potassium sulphate ha-1, deficit irrigation reduced 58, 33, 29 and 27 percent of fresh forage yield and 59, 42, 39 and 28 percent of dry forage yield, compared to full irrigation conditions. In both of full irrigation and deficit irrigation conditions, the fresh (17 and 98%, respectively) and dry forage (38 and 105%, respectively) yields were increased to raise the value of potassium sulphate fertilizer from 0 to 100 kg ha-1 and then significantly reduced the values of these traits. The maximum values of fresh and dry forage yields in full irrigation (78749 and 26933 kg ha–1) and deficit irrigation (55828 and 16522 kg ha–1) were gained by plants treated with 100 kg potassium sulphate fertilizer ha–1. In full irrigation condition, the differences between 0 and 100 kg potassium sulphate ha-1 for dry and fresh forage yield was 11449 and 27196 kg ha–1, respectively. Also, under deficit irrigation condition, the difference between 0 and 100 and 100 kg potassium sulphate ha-1 treatments was 7515 and 8386 kg ha–1 for fresh and dry forage yield, respectively.
Conclusion:
There were observed steeper slope of increasing the fresh (6.24 and 3.67, respectively) and dry forage yields (5.61 and 14.84, respectively) by increasing the amount of potassium from zero to 100 kg ha–1 in terms of deficit irrigation stress in comparison to full irrigation. As well as a slower slope of reduction of fresh (-2.31 and -7.19, respectively) and dry forage yields (-9.99 and -10.15, respectively) by increasing the amount of potassium fertilizer from 100 to 150 kg ha–1 in deficit irrigation in comparison to full irrigation condition shows the moderating role of potassium fertilizers in the face of deficit irrigation in maize.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drought stress
  • Forage maize
  • Irrigation
  • Potassium sulphate
1. Abid, M., Tian, Z., Ata-Ul-Karim, S.T., Liu, Y., Cui, Y., Zahoor, R., Jiang, D., and Dai, T.
2016b. Improved tolerance to post-anthesis drought stress by pre-drought priming at
vegetative stages in drought tolerant and -sensitive wheat cultivars. Plant Physiol. Biochem.,
106: 218-227.
2. Afarinesh, A., Fathi, G., Chugan, R., Syadat, S.A., Alamisaid, G., and Ashrafizadeh, S.R.
2016. Effect of drought stress on physiological traits of maize (Zea mays L.) hybrids. J. Crop
Prod. Proc., 5(18): 195-205. (In Persian)
3. Ali, M., Bakht, J., and Khan, G. 2014. Effect of water deficiency and potassium application
on plant growth, osmolytes and grain yield of Brassica napus cultivars. Acta Bot. Croat.
73(2): 299–314.
4. Aslam, M., Zamir, M.S.I., Afzal, I., and Amin, M. 2014. Role of potassium in physiological
functions of spring maize (Zea mays L.) grown under drought stress. J. Animal Plant Sci.,
24(5): 1452-1465.
5. Azizabadi, E., Golchin, A., and Delavar, M.A. 2014. Effects of Potassium and drought stress
on growth indices and nutrients contents in safflower leaves. Greenhouse Culture Sci.
Technol., 5: 65-79. (In Persian)
6. Bremner, J.M., and Breitenbeck, G.A. 1983. A simple method for determination of
ammonium in semimicro-Kjeldahl analysis of soils and plant materials using a block
digester. Comm. Soil Sci. Plant Anal., 14: 905-913.
7. Cox, W.J., and Cherney, D.J.R. 2001. Row spacing, plant density, and nitrogen effects on
Maize silage. J. Agron., 93: 597-602.
8. Farshad, R., and Malakooti, M.J. 2003. Effect of potassium and zinc on quality and quantity
of grain maize in Karaj. J. Soil Water., 12: 70-75.
9. Frootan, A., and Yarnia, M. 2015. Effects of soil and foliar applications of potassium sulfate
on yield and yield components of maize SC. 704 under different irrigations levels in Iran.
Adv. Environ. Biol., 9(4): 382-388.
10. Gimeno, V., Díaz Lopez, L., Simon Grao, S., Martínez, V., Martínez-Nicolas, J.J., and
García-Sanchez, F. 2014. Foliar potassium nitrate application improves the tolerance of
Citrus macrophylla L. seedlings to drought conditions. Plant Phys. Biochem., 83: 308-315.
11. Hajibabaei, M., and Azizi F. 2014. Effect of irrigation regimes on morphophysiological
characteristics and yield of forage corn hybrids. Crop Physiol. J., 6(22): 89-100. (In Persian)
12. Haji Hasani Asl, N., Moradi Aghdam, A., Shirani Rad, A.H., Hosseini, N., and Rassaei Far,
M. 2010. Effect of drought stress on forage yield and agronomical characters of millet,
sorghum and corn in delay cropping. J. Crop Prod. Res., 2(1): 63-74.
13. Hu, W., Yang, J., Meng, Y., Wang, Y., Chen, B., Zhao, W., Oosterhuis, D.M., and Zhou, Z.,
2015. Potassium application affects carbohydrate metabolism in the leaf subtending the
cotton (Gossypium hirsutum L.) boll and its relationship with boll biomass. Field Crops Res.,
179: 120-131.
14. Karimi, M., Esfahani, M., Bigluei, M.H., Rabiee, B., and Kafi Ghasemi, A. 2009. Effect of
deficit irrigation treatments on morphological traits and growth indices of corn forage in the
Rasht Climate. Elect. J. Crop Prod., 2(2): 91-110. (In Persian)
15. Khavari Khorasani, S. 2008. Maize. Tehran University Press. 95p. (In Persian)
16. Majlesy, A., and Gholinezhad, E. 2013. Phenotype and quality variation of forage maize
(Zea mays L.) with potassium and micronutrient application under drought stress conditions.
Res. Field Crop. 1(2): 44-55. (In Persian)
17. Malek-Mohammadi, M., Maleki, A., Siaddat, S.A., and Beigzade, M. 2013. The effect of
zinc and potassium on the quality yield of wheat under drought stress conditions. Inter. J.
Agric. Crop Sci., 6(16): 1164-1170.
18. Mohd Zaina, N.A., and Mohd Razi, I. 2016. Effects of potassium rates and types on growth,
leaf gas exchange andbiochemical changes in rice (Oryza sativa) planted under cyclic water
stress. Agric. Water Manag., 164: 83–90.
19. Neisani, S., Fallah, S., and Raiesi, F. 2011. The effect of poultry manure and urea on
agronomic characters of forage maize under drought stress conditions. J. Sustain. Agric.
Prod. Sci., 21: 63-75. (In Persian)
20. Oneill, P.M., Shanahan, J.F., and Schepers, J.S. 2006. Use of chlorophyll fluorescence
assessments to differentiate corn hybrid response to variable water conditions. Crop Sci.,
46(2): 681-687.
21. Pettigrew, W.T. 2008. Potassium influences on yield and quality production for maize,
wheat, soybean and cotton. Physiol. Plant., 133: 670-681.
22. Rasheed, M., Hussain, A., and Mahnood, T. 2003. Growth analysis of hybrid maize as
influenced by planting techniques and nutrient management. J. Agric. Biol., 5(2): 169-171.
23. Rastgar, M. 2004. Forage Crop Production. Brahmand Press. 520p. (In Persian)
24. Sharifi, P., Karbalavi, N., and Aminpanah, H. 2014. Effects of drought stress and potassium
sulfate fertilizer on green bean yield. Elect. J. Crop Prod., 6(4): 137-149. (In Persian)
25. Shrestha, R., Turner, N.C., Siddique, K.H.M., Turner, D.W., and Speijers, J. 2006. A water
deficit during pod development in lentils reduces flower and pod number but not pod size.
Aust. J. of. Agric. Res., 57: 427-438.
26. Thalooth, M., Tawfik, M., and Magda Mohamed, H. 2006. A comparative study on the effect
of foliar application of zinc, potassium and magnesium on growth, yield and some chemical
constituents of mungbean plants growth under water stress conditions. World J. Agric. Sci.,
2: 37-46.
27. Wang, M., Zheng, Q., Shen, Q., and Guo, S. 2013. The critical role of potassium in plant
stress response. Inter. J. Molec. Sci., 14: 7370-7390.
28. Zhang, L., Gao, M., Li, S., Alva, A.K., and Ashraf, M. 2014. Potassium fertilization
mitigates the adverse effects of drought on selected Zea mays cultivars. Turk. J. Bot., 38:
713-723.
29. Zhao, X.H., Yu H.Q., Wen, J., Wang, X.G., Du Q., W.J., and WANG Qiao. 2016. Response
of root morphology, physiology and endogenous hormones in maize (Zea mays L.) to
potassium deficiency. J. Integ. Agric., 15(4): 785–794.
30. Zörb, C., Senbayram, M., and Peiter, E. 2014. Potassium in agriculture- Status and
perspectives. J. Plant Physiol., 171(9): 656-669.