اثر شوری و خشکی بر رشد، کارایی مصرف آب و غلظت سدیم و پتاسیم دو ژنوتیپ گندم بهاره آبی و دیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تحقیقات کشاورزی

2 استاد دانشگاه

3 بازنشسته تحقیقات کشاورزی

چکیده

چکیده:
سابقه و هدف:
اثرات تنش خشکی و شوری از نظر کمبود آب در گیاه شبیه به هم هستند، اما در تنش دراز مدت شوری، گیاه علاوه بر تنش خشکی تحت تاثیر تنش زیادی یون و اسمز بالا هم قرار می‌گیرد. استان گلستان دارای خاک‌هایی با درجات مختلف شوری (با بیش از 38 درصد اراضی شور) و شرایط مختلف زراعت (آبی و دیم) می‌باشد. هدف از آزمایش بررسی و شناخت فیزیولوژیکی با اندازه‌گیری‌هایی از برخی صفات رشدی، کارایی مصرف آب و غلظت های سدیم و پتاسیم گیاه روی ارقام متحمل گندم آبی و دیم بود.
مواد و روش‌ها:
آزمایش به صورت گلدانی و در گلخانه دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان واقع در پردیس جدید به صورت فاکتوریل با دو رژیم رطوبتی (5 و 75 درصد تخلیه از رطوبت قابل استفاده خاک)، چهار سطح شوری (5/4، 5/6 و 8 دسی زیمنس بر متر و بدون شوری به عنوان شاهد) و دو رقم (رقم آبی20-87-N و رقم دیم کریم) در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. بر اساس نتایج آزمایش سال قبل ژنوتیپ 20-87-N برای شوری متوسط و شرایط آبی و رقم کریم برای شرایط دیم، مناسب بودند که به عنوان مواد آزمایشی انتخاب شدند. صفات اندازه گیری شده شامل سطح برگ، وزن خشک بخش‌های مختلف هوایی گیاه، تعداد روزنه‌، عناصر پتاسیم و سدیم به تفکیک برای برگ و ساقه، کل مصرف آب در طی دوره کاشت تا رسیدگی، کارایی مصرف آب دانه و بیوماس، اجزای عملکرد و عملکرد بودند.
یافته‌ها:
نتایج آزمایش نشان داد که ژنوتیپ 20-87-N سطح کل برگ بوته بالایی نسبت به رقم کریم دارد، اما تراکم روزنه در آن نسبت به کریم کمتر است. ژنوتیپ 20-87-N در تیمار خشک‌تر، یعنی 75 درصد تخلیه از رطوبت قابل استفاده خاک، عملکردی برابر با رقم کریم (20/1 گرم مقابل 16/1 گرم در بوته) داشت. در شرایط مرطوب‌‌تر، یعنی 5 درصد تخلیه از رطوبت قابل استفاده خاک، عملکرد ژنوتیپ 20-87-N نسبت به رقم کریم بالاتر (00/2 گرم مقابل 64/1 گرم در بوته) بود. رقم کریم در شرایط خشک‌تر کارایی مصرف آب دانه بالاتری نسبت به شرایط مرطوب داشت، اما ژنوتیپ 20-87-N برعکس آن بود و در شرایط مرطوب کارایی مصرف آب بالاتری نسبت به شرایط خشک از خود نشان داد. غلظت سدیم در ساقه حدود دو برابر برگ (به ترتیب 58/0 و 32/0 درصد) بود که با افزایش هر واحد در میزان شوری خاک تا 8 دسی زیمنس بر متر تقریبا 068/0 و 025/0 درصد به ترتیب بر غلظت سدیم در برگ و ساقه افزوده ‌گردید. در تیمار 75 درصد تخلیه از رطوبت قابل استفاده خاک غلظت سدیم برگ در شوری 5/6 دسی زیمنس بر متر به 5/0 درصد رسید اما در 5 درصد تخلیه از رطوبت خاک غلظت سدیم برگ با سرعت کندتر افزایش یافت و در شوری 8 دسی زیمنس بر متر به این مقدار رسید. از نظر نسبت Na+/k+ ساقه و برگ اختلافی بین دو ژنوتیپ مشاهده نشد، اما با افزایش در شوری خاک این نسبت برای ساقه و برگ کاهش یافت.
نتیجه گیری:
ژنوتیپ 20-87-N برای شرایط آبی با شوری متوسط تا پائین مناسب می‌باشد و رقم کریم برای شرایط دیم مناسب می‌باشد. تا شوری 8 دسی زیمنس بر متر بین نسبت پتاسیم به سدیم ژنوتیپ‌ها اختلاف مشاهده شد که از این اختلاف می‌توان در شناسایی تحمل به شوری ژنوتیپ‌ها استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of salinity and drought on growth, water use efficiency and sodium and potassium concentrations of two irrigated and rain-fed spring wheat genotypes

نویسندگان [English]

  • yonus mohamadnezhad 1
  • Serallah Galeshi 2
چکیده [English]

Abstract:
Introduction: The effect of drought and salinity stress in view of water deficiency are similar to each other, but under long term-salinity stress, in addition to drought stress the plant experiences increased osmotic and high ion stress. There are different levels of salinity (more than 38% of Golestan’s total land area is salt-affected) and various farming conditions (rain-fed and irrigation) in Golestan Province, Iran. The purpose of this study was to evaluate the growth, water use efficiency and sodium and potassium concentrations of plant in irrigated and rain-fed wheat genotypes (selected from the first year of the experiment).
Materials and methods: The experiment was under greenhouse conditions and was conducted to physiologically compare genotypes selected in the first year in a factorial arrangement with two irrigation regimes (5 and 75 % water lost from soil available water), four levels of soil salinity (0, 4.5, 6.5, and 8 ds/m) and two tolerant genotypes (selected from the first year) in a completely randomized design with three replications. The greenhouse is located in Gorgan city of Iran. Two genotypes selected from the first year of the experiment at moderate salinity (9 ds/m) and under rain-fed condition i.e. N- 87- 20 and Karim were the experimental material, respectively. In this experiment leaf area, number of stomata, sodium and potassium concentrations for leaf and stem, total water use from sowing to maturity, water use efficiency (WUE) for grain and biomass and yield were measured.
Results: The results showed that genotype n- 87- 20 had higher leaf area but lower stomata density than those of Karim. Genotype n- 87- 20 in 25% soil available water, i.e. drier condition had similar yield (1.20 vs. 1.16 gr/plant) to Karim. In the wetter condition the yield of N- 87- 20 was higher than Karim (2.00 vs. 1.64 gr/plant). In drier condition, Karim had higher WUE than in wet condition but for N- 87- 20 genotype, it was reverse and it had higher WUE in dry than in wet condition. The sodium concentration in stem was twice as bigger than that of leaf (0.58 and 0.32%, respectively) and with increase in unit salinity of soil to 8 ds/m sodium concentration in leaf and stem increased 0.068 and 0.025 %, respectively. There was not any difference between two genotypes for Na+/ k+ in leaf and stem but with an increase in soil salinity the Na+/ k+ for leaf and stem decreased.
Conclusion: N- 87- 20 was better genotype in irrigated conditions with no or moderate salinity stress and Karim was better genotype under rain-fed condition. Up to 8 ds/m of soil salinity Na+/k+ ratio could indicate the difference between genotypes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wheat genotypes
  • Salinity
  • Rain-fed
  • Water use efficiency
  • Na+/k+
  1. Abd-el Baki, G.K., Siefritz, F., Man, H.M., Weiner, H., Kaldenhoff, R., and Kaiser, W.M. 2000. Nitrate reductase in Zea mayz L. under salinity. Plant Cell Environ., 23: 515- 521.
  2. Blum, A., Gozlan, G., and Mayer, J. 1981. The manifestation of dehydration avoidance in wheat breeding germplasm. Crop Sci., 21: 495-499.
  3. Chaves, M.M., Flexas, J., and Pinheiro, C. 2009. Photosynthesis under drought and salt stress: regulation mechanisms from whole plant to cell. Ann. Bot-London, 103: 551- 560.
  4. Ehsanzadeh, P., Nekoonam, M.S., Azhar, J.N., Pourhadian, H., and Shaydaee, S. 2009. Growth, chlorophyll and cation concentration of tetraploid wheat on a solution high in sodium chloride salt: hulled versus free- threshing genotypes. J. Plant Nut., 32: 58-70.
  5. Emami, A. 1996. Guideline for plant analysis. Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO). Soil and Water Research Institute, No 982. pp128. (In Persian)
  6. Fischer, R.A., and Maurer, R. 1978. Drought resistance in spring wheat cultivars. I. Grain yields responses. Aust. J. Agri. Res., 14:742-794.
  7. Gholami, A., and Poor Asadollahi, A. 2008. Improving Wheat Grain Yield under Water Stress by Stem Hydrocarbon Reserve Utilization. Pakistan J. Biol. Sci., 11: 2484-2489.
  8. Hu, Y., and Schmidhalter, U. 2005. Drought and salinity: A comparison of their effects on mineral nutrition of plants. Soil Sci., 168:541-549.
  9. Innes, P., and Blackwell, R.D. 1981. Effect of morphological and physiological characters on yield and water economy. J. Agri. Sci., 96: 603-610.
  10. Iqbal, S., and Aftab, N.K.M. 2008. Comparative performance of wheat (Triticum aestivum L.) genotypes under salinity stress. Ionic composition. J. Biol. Sci., 2: 43-45.
  11. Irshad, M., Egrinya Eneeji, A., Khattak, R.A., and Khan, A. 2009. Influence of nitrogen and saline water on the growth and partitioning of mineral content in maize. J. Plant Nut., 32: 458-469.
  12. Jonckheere, I., Fleck, S., Nackaerts, K., Muysa, B., Coppin, P., Weiss, M., and Baret, F. 2004. Review of methods for in situ leaf area index determination Part I. Theories, sensors and hemispherical photography. Agri. Forest Meteorol., 121: 19-35.
  13. Khakwani, A.A., Dennett, M.D., Munir, M., and Baloch, M.S. 2012. Wheat yield response to physiological limitations under water stress condition. J. Anim. Plant Sci., 22(3): 773-780.
  14. Latifi, N., Mohamadnezhad, Y., and Seyedi, F. 2012. Management of Agricultural Drought: Agronomy and Genetic Options. Gorgan. Aine nama press., pp 254. (In Persian)
  15. Mohammad Nezhad, Y., Galeshi, S., Soltani, A., Ghaderifar, F., and Nourinia. A.A. 2016. Study of stress indices for selecting tolerant wheat genotypes in rain-fed and salinity conditions of Golestan province. Electron. J. crop prod., 9: 127-144. (In Persian)
  16. Munns, R., and Tester, M. 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annu. Rev. Plant Biol., 59: 651-681.
  17. Munns, R., James, R.A., and Lauchli, A. 2006. Approaches to increasing the salt tolerance of wheat and other cereals. J. Exp. Bot., 57(5): 1025-43.
  18. Reigosa Roger, M.J. 2003. Handbook of Plant Eco physiology Techniques. Kluwer Academic Publishers New York, pp 452.
  19. Shaheen, R., and Hood-Nowtony, R.C. 2005. Effect of drought and salinity on carbon isotope discrimination in wheat cultivars. Plant Sci., 168: 901-909.
  20. Taffouo, V.D., Nouck, A.H., Dibong, S.D., and Amougou, A. 2010. Effect of Salinity stress on seedlings growth, mineral nutrients and total chlorophyll of some tomato (Lycopersicum esculentum L.) cultivars. Afr. J. Biotechnol., 9(33): 5366-5372.
  21. Wilhelm, W.W., Macmaster, G.S., Rickman, R.W., and Clipper, B. 1993. Above ground vegetative development and growth of winter wheat as influenced by nitrogen and water availability. Eco Modeling, 68: 183-203.
  22. Yousfi, S., and Serret, M.D. 2010. Effect of salinity and water stress during the reproductive stage on growth<ion concentration, Δ13, and δ15 of durum wheat and related amphiploids. J. Exp. Bot., 61: 3529-3542.