تأثیرسرفکتانت و کود پتاسیم بر عملکرد و اجزای عملکرد سویا(رقم DPX)در شرایط تنش رطوبتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه خاک شناسی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشجو سابق دانشگاه منابع طبیعی و کشاورزی گرگان

3 دانشجو دکترا دانشگاه تربیت مدرس

4 عضو هیات علمی دانشگاه منابع طبیعی و کشاورزی گرگان

چکیده

چکیده
مقدمه: کودهای پتاسیمی علاوه بر اثری که بر افزایش عملکرد دانه دارد، موجب افزایش معنی‌دار غلظت یون پتاسیم برگ سویا نیز می‌شود. سرفکتانت‌ها مواد فعال سطحی هستند که به دلیل ساختمان شیمیایی چربی‌دوست و آب‌دوستی هم‌زمان در مولکول، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی نظیر کاهش کشش سطحی دارند. سرفکتانت‌ها ممکن است با افزایش سرعت نفوذ آب در خاک‌های با سطح ویژه زیاد سرعت تبادل پتاسیم بین کلوئیدهای خاک و محلول خاک و قابلیت استفاده پتاسیم برای جذب گیاه و عملکرد محصولات را افزایش دهند. هدف از انجام این تحقیق تعیین و بررسی تأثیر سرفکتانت و پتاسیم بر مقدار عملکرد و اجزای عملکرد سویا در شرایط کم‌آبی بود.
مواد و روش‌ها: این مطالعه در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان به صورت اسپیلت پلات و در قالب طرح بلوک‌های کاملا تصادفی در چهار تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل کود پتاسیم در دو سطح با پتاسیم(3/108 کیلوگرم در هکتار پتاسیم خالص (معادل مصرف 208 کیلوگرم در هکتار کلرید پتاسیم)) و بدون مصرف پتاسیم به عنوان تیمار اصلی و سرفکتانت 1-2 پروپاندیول در 4 سطح شاهد (بدون مصرف سرفکتانت)، 2، 4 و 8 لیتر در هکتار به عنوان فاکتور فرعی بودند. رطوبت خاک در 3 مرحله در طی فصل رشد به ترتیب 143، 173 و 201 روز بعد از کاشت از دو عمق 8-0 و 16-8 سانتی‌متر اندازه‌گیری شده و مقاومت مکانیکی خاک نیز در 6 مرحله در طی فصل رشد به ترتیب 49، 69، 89، 109، 129 و 151 روز بعد از کاشت به‌وسیله دستگاه پنترومتر از عمق 5-0 سانتی‌متر اندازه‌گیری شد. عملکرد دانه و اجزای عملکرد در مرحله برداشت تعیین شد.
نتایج: نتایج نشان داد که بیشترین درصد رطوبت خاک در غلظت 4 لیتر در هکتار سرفکتانت وجود داشت ولی مقادیر کمتر سرفکتانت به نسبت تأثیر کمتری روی مقدار رطوبت خاک نشان دادند. سطوح بالاتر سرفکتانت در تمامی مراحل اندازه‌گیری مقدار مقاومت مکانیکی خاک را کاهش داد که احتمالا به دلیل افزایش رطوبت در مجاری ریز خاک می‌باشد. عملکرد دانه و اجزای عملکرد سویا به طور معنی‌داری تحت تأثیر کود پتاسیم قرار گرفتند اما تأثیر سطوح سرفکتانت بر این صفات جزء عملکرد بیولوژیک (معنی‌دار در سطح 5 درصد) معنی‌دار نبود. سرفکتانت بدون کاربرد کود پتاسیم تأثیری معنی‌داری بر عملکرد نداشت ولی با استفاده از کود پتاسیم، کاربرد زیاد سرفکتانت موجب افزایش معنی‌دار عملکرد گردید. سرفکتانت با کاهش کشش سطحی و افزایش نفوذ آب داخل منافذ ریز، امکان ورود پتاسیم به‌داخل محلول خاک که محل توسعه ریشه است را بیشتر فراهم می‌کند. رطوبت بالای خاک با مصرف سرفکتانت نیز باعث افزایش رشد ریشه و جذب پتاسیم بالاخص با مصرف کود پتاسیم می‌شود. اثرات متقابل سرفکتانت و کود پتاسیم نشان می‌دهد که بیشترین میزان عملکرد دانه، وزن صد دانه، تعداد دانه در هر غلاف، تعداد شاخه‌های فرعی، شاخص برداشت، تعداد دانه در واحد سطح، عملکرد بیولوژیک و تراکم بوته در واحد سطح مربوط به تیمار پتاسیم با 4 لیتر بر هکتار سرفکتانت بوده و بیشترین مقدار ارتفاع بوته، تعداد گره در ساقه اصلی و تعداد غلاف در هر ساقه مربوط به تیمار پتاسیم با 8 لیتر بر هکتار سرفکتانت بوده‌است.
نتیجه‌گیری: سرفکتانت با کاهش کشش سطحی سبب افزایش نفوذ آب داخل منافذ ریز و در نتیجه نگهداری آب در لایه‌های سطحی خاک شده که موجب مرطوب شدن خاک می‌شود. افزایش رطوبت خاک موجب کاهش مقاومت مکانیکی خاک در برابر رشد ریشه شده و به افزایش عملکرد سویا کمک می‌کند. کاربرد کود پتاسیم به همراه مصرف چهار لیتر بر هکتار سرفکتانت میزان عملکرد سویا را به‌طور معنی‌داری افزایش داده که احتمالا به دلیل جذب بیشتر پتاسیم به‌وسیله گیاه ‌است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effects of a surfactants and potassium fertilizer on soybean (DPX cultivar) yield components with water tension

نویسنده [English]

  • null null 1
1
2
3
4
چکیده [English]

Abstract
Introduction: Potassium fertilizers may increase soybean yield and potassium concentration in leaves. Surfactants are surface-active agents, with simultaneous hydro and lipophilic molecular structures and specific physical and chemical attributes such as surface tension. Surfactants may enhance potassium exchange between soil colloids and the solution through enhanced dispersion of water, which increases available potassium for plant use and yield specially in soils with high specific surface area and limited potassium exchange. The objective in this research was evaluating the effect of a surfactant and potassium fertilizer on soybean yield components with water tension.
Materials and Methods: This study were carried out in Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources estate using split plot in completely randomized block design in four replications. Treatments were two levels of potassium fertilizer (108.3 kg ha-1K equivalent to 208 kg ha-1 potassium chloride) and no fertilizer use as main plots and four levels of 2-1 propandiol surfactant (0, 2, 4 and 8 l ha-1) as subplots. Soil water contents at 0-8 and 8-16 cm depths measured at four occasions during growing season (namely 143, 173 and 201 days after planting). Mechanical resistance at 0-5 cm depth was also measured in six occasions (namely 49, 69, 89, 109, 129 and 151 days after planting) using a pocket penetrometer. Yield components obtained at harvest.
Results: Maximum soil water content obtained by four liter per hectare surfactant and soil water content diminished as the rate of application decreased. Higher rates of applications lowered mechanical resistance at all stages of applications, which could be due to higher water content in fine pores. Potassium application increased final soybean yield and yield components significantly but surfactant affected biological yield only (at 5% significance level). Surfactant application without potassium fertilizer was ineffective on yield production, but increased yield in combination with potassium fertilizer. Surfactant reduces surface tension, which allows free dispersion of water and potassium in fine pores, which enter soil solution where roots thrive. More soil water with surfactant reduces soil mechanical resistance and increases root growth and potassium uptake by fertilizer application. In the Study of interactions between the surfactants and potassium fertilizer, the potassium fertilizer in combination with 4 liter per hectare surfactant produced maximum soybean yield, hundred seeds weight, seed number per shell, branch number, harvest index, seed number per unit surface, biological yield and plant number per unit surface. Potassium fertilizer in combination with 8 liter per hectare surfactant produced maximum plant height, node number in main stem and number of shells per branch.
Conclusions: By decreasing surface tension, surfactant improves dispersion of water within soil pores, which results in more surface-soil water retention and content. More soil water content diminishes mechanical resistance against root growth and increases soybean yield. Potassium fertilizer application in combination with 4 liter per hectare surfactant increased soybean yield significantly due possibly to more plant potassium uptake.

کلیدواژه‌ها [English]

  • surfactant
  • soil water
  • soybean yield
  • potassium
1.Azizi, M. 1999. Effect of different regimes irrigation and potassium fertilizer on field properties, physiology and biochemistry of soybean. Ph.D Thesis of Agronomy. Agriculture Faculty of Ferdosi University Mashhad. 143 p. (In Persian)
2.Botta, G.F., Tolón-Becerra, A., Rivero, D., Laureda, D., Ramírez-Roman, M., Lastra-Bravo, and Martiren, V. 2016. Compaction produced by combine harvest traffic: Effect on soil and soybean (Glycine max L.) yields under direct sowing in Argentinean Pampas. Europ. J. Agron. 74: 155-163.
3.Calonego, J.C., and Rosolem, C.A. 2010. Soybean root growth and yield in rotation with cover crops under chiseling and no-till. Europ. J. Agron. 33: 242-249.
4.Chapman, H.D., and Pratt, P.F. 1961. Method of analysis for soils, plants and waters. University of California. Division of Agricultural Sciences. Pp: 150-179.
5.Faraji, A., Reisee, S., Kiani, A.R., Younes abadi, M., and Sadegh nezhad, H.R. 2016. Soybean production in Golestan province. Golestan Province Agricultural and Natural Resources Research Center, 1-30.
6.Gholami kozarji, M., Moazy, A., and Amery khah, H. 2012. Modification of nickel contaminated lime soils using EDTA and anionic surfactant. First National Conservation and Conservation Planning Conference. Shahid Chamran University.
7.Gross, A., Mohamed, R., Anda, M., and Ho, G. 2011. Effectiveness of wetting agents for irrigating sandy soils. Water. 38: 1-5.
8.Habibzadeh, F., Amini, E., and Mirnia, S.Kh. 2004. Study of effect of potassium and zinc different amounts on yield and yield components of soybean (Glycine max L.) in Mazandaran region. Agron. Horti. J. (research and building). 61: 18-24.
9.Hatami, H., Ayene band, A., Azizi, M., Soltani, A., and Dadkhahe, A.R. 2010. Effect of potassium fertilizer on growth and yield of soybean cultivars in North Khorasan. J. Crop Ecophysiol. 2: 1-17.
10.Hosseini, M., Movahedi Naeini, S.A.M., Dehghani, A.A., and Khaledian, Y. 2016. Estimation of soil mechanical resistance parameter by using particle swarm optimization, genetic algorithm and multiple regression methods. Soil Till. Res. 157: 32-42.
11.Ishaq, M., Hassan, A., Saeed, M., Ibrahim, M., and Lal, R. 2000. Subsoil compaction effects on crops in Punjab, Pakistan: 1. Soil physical properties and crop yield. Soil Till. Res. 1570: 1-9.
12.Jalilvand, Z. 2015. Swell rate and conductivity flow of soils with high specific surface using surfactant. M.Sc thesis, soil science Department, Gorgan University of Agriculture Science and Natural Resources, Gorgan, Iran. 
13.Keisuke Sato, M., Veras de Lima, H., Oliveira, P.D.D., and Rodrigues, S. 2015. Critical soil bulk density for soybean growth in Oxisols. Int. Agrophysics. 29: 441-447.
14.Klute, A. 1986. Methods of soil analysis. In Physical and Mineralogical Methods, Part I; American Society of Agronomy, Soil Science Society America, Madison, Wisconsin. 1188.
15.Mansouri, S., and Shokoohfar, A. 2015. Effect of potassium fertilizer and irrigation intervals levels on yield and yield components of cowpea (vignauguiculata) in Ahwaz condition. Indian J. Fundamental Applied Life Sci. 5: 26-32.
16.Mokoena, T.Z. 2013. The effect of direct phosphorus and potassium fertilization on soybean (glycine max L.) yield and quality. M.Sc. (Agri.) Agronomy. In the Faculty of Natural and Agricultural Sciences.  University of Pretoria.
17.Mosaibi, A., Torabi Angeji, M., and Khadiv parsay, P. 2010. The effect of non-ionic surfactant on the surface tension oil and water. Second Conference on Surface Materials and Waste Industries. Tehran, Iran. COI paper: sdtc02_041, https://www.civilica.com/paper-sdtc02-sdtc02_041.html. (In Persian)
18.Movahedi Naeini,  S.A.R., Khorashahi, M., Hosseini,  M., and Mashayekhi. K. 2017. Economics of potassium fertilizers and zeolite clinoptilolite in wheat production. J. plant prod. 2: 45-60.
19.Myers, D. 2005. Surfactant science and technology. John Wiley and Sons, 1-379.
20.Parvej, M., Slaton, N., Purcell, L., and Roberts, T. 2016. Soybean yield components and seed potassium concentration responses among nodes to potassium fertility. Soil fertili. Crop. Nut. 2: 854-863.
21.Por nasrolah, M., Torabi angji, M., Talebi, A., and Faal rastegar, A. 2012. Chemistry modification of clay soil with surfactant on the properties of polymer-clay compound materials. Third Conference on Science and Technology of Surface and Detergent Industries.
22.Rahman, Z.R., Sahibin,  A.R., Lihan, T., Idris, W.M.R., and Sakiana, M. 2013. Effects of surfactant on geotechnical characteristics of silty soil. Sains Malaysiana, 42: 7. 881-891.
23.Rao, C.S., and Takker, P.N. 1997. Evaluation of different extractants formeasuring the soil potassium and determination of critical levels for plantavailable K in semectitic soils for sorghum. J. Indian Soc. Soil Sci. 45: 113-119.
24.Soofizadeh, Sh. 2015. The effect of a wetting agent on soil water and the yield of rainfed wheat. M.Sc. thesis. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources. Gorgan, Iran. (In Persian)
25.Sunderman, H.D. 1983. Soil Wetting Agents, North Central Regional Extension Publication 190. Colby, Kan: Kansas State University, 4 pp.
26.Torabi, F. 2014. Production of 3-methoxy, 1, 2, propanediol and hydroxyacetone by the subcrtical hydrothermal liquefaction of glycerol. Thesis of university of Regina.
27.Walkley, A., and Black, I.A. 1934. An Examination of the degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci. 37: 29-38.
28.Xiang, D.B., Yong, T.W., Yang, W.Y., Gong, W.Z., Cui, L., and Lei, T. 2012. Effect of phosphorus and potassium nutrition on growth and yield of soybean in relay strip intercropping system. Sci. Res. Essays. 7: 342-351.
29.Zhang, L., Zhou, S., Wang, S., Wang, L., and Li, J. 2013. Surfactant surface tension effects on promoting hydrate formation: an experimental study using fluorocarbon surfactant (Intechem-01)+ SDS composite surfactant.