اثر سطوح سوپرجاذب رطوبت، مدیریت تغذیه و اسید سالیسیلیک بر خصوصیات خاک، کارآیی مصرف آب و خصوصیات مورفولوژیکی و عملکرد لوبیا قرمز (Phaseolous vulgaris L.) در شرایط تنش خشکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشگاه فردوسی مشهد

2 استادیار مجتمع آموزش عالی گناباد

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: امروزه بیش از یک سوم اراضی دنیا در مناطق خشک و نیمه‎خشک قرار گرفته که دچار محدودیت آب هستند. تنش خشکی سبب بروز تغییرات مختلف فیزیولوژیکی در گیاه می‎گردد که از آن جمله می‎توان به افزایش دمای سایه‎انداز گیاهی گیاه، افزایش غلظت اسید آمینه پرولین، کاهش رطوبت نسبی برگ، افزایش غلظت قندهای محلول، افزایش مقاومت روزنه‎ای و افزایش غلظت ترکیبات آنتی‎اکسیدانی اشاره کرد. با توجه به اثرات مخرب تنش خشکی، در سال‎های اخیر تلاش‌های فراوانی به منظور افزایش کارایی مصرف آب صورت گرفته است، که در این مسیر، بهره‌گیری از سوپرجاذب‌ها و محلول‎پاشی با اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک به عنوان راهکارهای اساسی جهت صرفه‌جویی و استفاده‌ی بهینه‌ی آب مدنظر قرار گرفته‌اند.
مواد و روش‎ها: به‎منظور بررسی شاخص‎های تحمل به تنش و بررسی برخی خصوصیات کمی لوبیا (رقم درخشان) تحت‎تأثیر کاربرد نهاده‎های مختلف در شرایط تنش خشکی، آزمایشی در سال زراعی 95- 1394 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد به‎صورت کرت‎های خرد شده در قالب طرح پایه‎ی بلوک‎های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. سطوح آبیاری (50 و 100 درصد نیاز آبی) در کرت‎های اصلی و تیمارهای تغذیه‎ای (1- کاربرد 75 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص بعلاوه 80 کیلوگرم سوپرجاذب رطوبت، 2- کاربرد 80 کیلوگرم در هکتار سوپرجاذب رطوبت بعلاوه کاربرد توأم 6 کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و یک میلی‎مولار اسید سالیسیلیک و ، 3- کاربرد توأم 6 کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و یک میلی‎مولار اسید سالیسیلیک بعلاوه کاربرد 75 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص، 4- کاربرد توأم 6 کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و یک میلی‎مولار اسید سالیسیلیک بعلاوه 75 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص بعلاوه 80 کیلوگرم سوپرجاذب رطوبت و 5- شاهد) در کرت‎های فرعی قرار گرفتند.
یافته‎ها: نتایج آزمایش نشان داد اگر چه اعمال تیمارهای تغذیه‎ای در بهبود کارآیی مصرف آب مؤثر بود، ولی در هر دو شرایط 50 و 100 درصد نیاز آبی بیشترین کارآیی مصرف آب در تیمار کاربرد همزمان نیتروژن، سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بدست آمد، به‎طوری‎که این تیمار به‎ترتیب منجر به افزایش 63 و 55 درصدی کارآیی مصرف آب در شرایط 50 و 100 درصد نیاز آبی نسبت به تیمار شاهد شد. کلیه‎ی تیمارهای تغذیه‎ای مورد مطالعه منجر به کاهش خسارات ناشی از تنش خشکی شدند، ولی در این شرایط بیشترین شاخص سطح برگ (24/7))، سرعت رشد محصول (47/6 گرم در مترمربع در روز)، نیتروژن (32/0 درصد) و فسفر (0183/0 درصد) در تیمار کاربرد همزمان نیتروژن، سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک مشاهده شد. کاربرد همزمان نیتروژن و سوپرجاذب، کاربرد همزمان سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، کاربرد همزمان نیتروژن، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک و کاربرد همزمان نیتروژن، سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک میانگین بهره‎وری را به‎ترتیب 19، 54، 47 و 59 درصد، میانگین هندسی بهره‎وری را به‎ترتیب 18، 55، 48 و 59 درصد و میانگین هارمونیک را به‎ترتیب 17، 55، 48 و 60 درصد نسبت به شاهد بهبود بخشیدند. اثر تیمارهای تغذیه‎ای بر شاخص حساسیت به تنش و شاخص تحمل تنش معنی‎دار بود و کمترین میزان شاخص حساسیت گیاه به تنش (59/0) و بیشترین شاخص تحمل تنش (51/1) در تیمار کاربرد همزمان نیتروژن، سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بدست آمد.
نتیجه‎گیری: به‎طور کلی نتایج نشان داد که اگر چه کلیه‎ی تیمارهای تغذیه‎ای در کاهش خسارات ناشی از تنش خشکی (تأمین تنها 50 درصد نیاز آبی) مؤثر بودند، ولی بیشترین عملکرد دانه، عملکرد ماده خشک، شاخص برداشت، وزن دانه در بوته، شاخص سطح برگ، سرعت رشد محصول، نیتروژن خاک و کارآیی مصرف آب در تیمار کاربرد همزمان نیتروژن، سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بدست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of water superabsorbent levels, nutrition management and salicylic acid on soil characteristics, water use efficiency and morphological characteristics and yield of bean (Phaseolous vulgaris L.) in drought stress

نویسندگان [English]

  • Mohsen Jahan 1
  • Mohammad Behzad Amiri 2
1 Associate Professor of Ferdowsi University of Mashhad
2 Assistant Professor
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: Today, more than a third of the worlds land is located in arid and semi-arid areas that are subject to water constrains. Drought stress causes different physiological changes in the plant, such as increasing shading temperature, increasing concentration of proline amino acid, decreasing leaf relative humidity, increasing soluble sugars concentration, increasing stomatal resistance and increasing concentration of antioxidant compounds of plant. Considering the destructive effects of drought stress, in recent years, many efforts have been made to increase water use efficiency. The use of superabsorbents and spraying of humic acid and salicylic acid are considered as essential solutions for saving and optimizing water use. Regarding insufficient water availability in the country and the importance of using ecofriendly inputs in increasing water productivity and conducting few studies on the use of statistical techniques to identify the factors affecting water use efficiency, this research in order to investigate the effect of water superabsorbent, humic acid and salicylic acid on water use efficiency and some morphological characteristics and yield and tolerance indicators of bean (Phaseolous vulgaris L.) under drought stress was done.
Materials and methods: In order to determine factors affecting water use efficiencis of common bean (Derakhshan cultivar) affected by different inputs in conditions of drought stress, a split plot experiment based on RCBD design with three replications was used during 2015-16 growing season, at Research Farm of Ferdowsi University of Mashhad, Iran. Irrigation levels (50 and 100% of water requirement) and nutritional treatments (75 kg.ha-1 Nitrogen+80 kg.ha-1 Superabsorbent, 80 kg.ha-1 Superabsorbent+6 kg.ha-1 Humic acid+1 Mm Salicylic acid, 6 kg.ha-1 Humic acid+1 Mm Salicylic acid+75 kg.ha-1 Nitrogen, 6 kg.ha-1 Humic acid+1 Mm Salicylic acid+75 kg.ha-1 Nitrogen+80 kg.ha-1 Superabsorbent and Control) assigned to the main and sub plots, respectively. In this research, traits shuch as seed yield, dry matter yield, harvest index, weight seed per plant, height plant, LAI, CGR, soil nitrogen, phosphorous, EC and pH was estimated.
Results: The result showed that all of the nutritional treatments had significantly effects on water use efficiency, but in both conditions of 50 and 100% of water requirement, the highest water use efficiency were obtained in Humic acid+Salicylic acid+Nitrogen+Superabsorbent, so that this treatment increased water use efficiency 63 and 55% compared to control in 50 and 100% of water requirement, respectively. All of the nutritional treatments decreased damages caused by drought stress, but in this conditions (50% of water requirement), the highest LAI (7.24), CGR (6.47 g.m-2.day-1), soil nitrogen (0.32%) and phosphorous (0.0183%) observed in treatment of nitrogen+superabsorbent+humic acid+salicylic acid. Application of nitrogen+superabsorbent, superabsorbent+humic acid+salicylic acid, nitrogen+humic acid+salicylic acid and nitrogen+superabsorbent+humic acid+salicylic acid increased mean productivity (MP) 19, 54 and 47 and 59%, geometric mean productivity (GMP) 18, 55 and 48 and 59% and harmonic mean (HM) 17, 55 and 48 and 60% compared to control, respectively. Effect of nutritional treatments on stress susceptibility (SSI) and stress tolerance index (STI) was significant and the lowest SSI (0.59) and the highest STI (1.51) obtained in treatment of nitrogen+superabsorbent+humic acid+salicylic acid.
Conclusion: In general, the results showed that although all nutritional treatments were effective in reducing drought stress damages, but the highest seed yield, dry matter yield, harvest index, weight seed per plant, leaf area index, crop growth rate, soil nitrogen and water use efficiency observed in treatment of nitrogen+superabsorbent+humic acid+salicylic acid. MP, GMP and HM in all nutritional treatments was more than control, significantly. Application of superabsorbent+humic acid and salicylic acid, nitrogen+humic acid+salicylic acid, nitrogen+superabsorbent+humic acid+salicylic acid decrease SSI compared to control and the highest STI obtained in treatment of nitrogen+superabsorbent+humic acid+salicylic acid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dry matter yield
  • Harmonic mean
  • Net nitrogen
  • Soil pH
  • Susceptibility index

مراجع

  1. Alizadeh, A., and Kamali, Gh. 2008. Water requirement of plants in Iran. Emam Reza University Press. (In Persian).
  2. Asemanrafat, M., and Honar, T. 2017. Effect of plant density and different irrigation strategies on crop yield and canopy cover of red beans, Phaseolus vulgaris L. cv. Akhtar. Iran. Agric. Res. 36: 13-22.
  3. Azhdar Afshari, M., Shekari, F., Afsahi, K., and Azikhani, R. 2016. Effect of florial applied salicylic acid on dry weight, harvest index, yield and yield components of cowpea (Vigna unguiculata L.) under water deficit stress. Environ. Stress. Crop. Sci. 9: 51-58. (In Persian).
  4. Bayat, S., Sepehri Zare, A., Abyaneh, H., and Abdollahi, M.R. 2010. Effect of salicylic acid and paclobutrazol on some growth characteristics and yield of maize in conditions of drought stress. J. Crops. Ecophysiol. 2: 34-41. (In Persian).
  5. Bayati, Kh., Majnoun Hosseini, N., Moghadam, H., and Basiri, R. 2017. Effects of drought stress and nitrogen on grain yield and some agronomic traits of red kidney bean cultivars. Iranian. J. Field. Crop. Sci. 48: 1069-1081. (In Persian).
  6. Beheshti, M.S., and Tadayyon, A. 2018. Effects of drought stress and humic acid on some physiological parameters of lima bean (Phaseolus lunatus L.). J. Plant. Proc. Func. 6: 19.1-14. (In Persian).
  7. Bremner, J.M., and Mulvaney, C.S. 1965. Nitrogen-Total. In: Methods of soil analysis: part 2, Chemical and Microbiological Properties. Page, A.L. (Ed). 1982. Second Edition. American Society of Agronomy Inc. Madison, Wisconsin USA. Agron. Series. 9: 595-622.
  8. Fernandez, G.C.I. 1992. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance. In: Ku, C.G. (Ed), Adaption of food crops to temperature and water stress. Proc. Int. Symp. For water stress, Taiwan, Asian Veget. Res. Develop. Center.
  9. Fischer, R.A., and Maurer, R. 1978. Effective selection criteria for assessing plant stress tolerance, In: Proceedings of the symbol. Taiwan, 13-16 Aug. 1992. By C.G. Kno. AVRDC.
  10. Ghassemi, F., Jakeman, A.J., and Nix, M.A. 1995. Salinization of land and water resources. University of New South Wales Press LTD Sydney, 526 pp.
  11. Hatamvand, M., Hasanloo, T., Dehghan Nayeri, F., Shiranirad, A.H., and Tabatabaei, S.A. 2014. Evaluation of some physiological and biochemical indices of canola cultivars in contents in three chickpea cultivars. Australian. J. Crop. Sci. 4: 8.580-585.
  12. Islam, M.R., Eneji, A.E., Ren, C., Li, J., and Hu, Y. 2011. Impact of water-saving superabsorbent polymer on oat (Avena spp.) yield and quality in an arid sandy soil. Scientific. Res. Essays. 6: 720-728.
  13. Jahan, M., Amiri, B., and Noorbakhsh, F. 2017. Evaluation of the increased rates of water super absorbent and humic acid application under deficit irrigation condition on some agroecological characteristics of Zea mays using response surface methodology. Iranian. J. Field. Crops. Res. 14: 4.766-784. (In Persian).
  14. Jahan, M., Ghalenoee, Sh., Khamooshi, A., and Amiri, M.B. 2015. Evaluation of some agroecological characteristics of basil (Ocimum basilicum L.) as affected by simultaneous application of water saving superabsorbent hydrogel in soil and foliar application of humic acid under different irrigation intervals in a low input cropping system. J. Hort. Sci.29: 2.240-254. (In Persian).
  15. Jahan, M., Sohrabi, R., Doayee, F., and Amiri, M.B. 2013. Effect of super absorbent application in soil and humic acid foliar application on some agroecological characteristics of bean (Phaseolus vulgaris L.) in Mashhad (Iran). J. Agroecol. 3: 71-90. (In Persian).
  16. Koocheki, A., and Sarmadnia, Gh. 2006. Crop Physiology. Mashhad Jahad University Press. pp: 254-255. (In Persian).
  17. Khoshbakt, D., Ramin, A.A., and Baghbanha, M.R. 2012. Possible reduction of the effect of salinity on bean (Phaseolus vulgaris) with application of salicylic acid. J. Crop. Product. Processing. Isfahan. Uni. Technol. 2: 189-199. (In Persian).
  18. Machado Neto, N.B., and Duraes, M.A.B. 2006. Physiological and biochemical response of common bean varieties treated with salicylic acid under water stress. Crop. Breeding. Applied. Biotechnol. 6: 269-277.
  19. Madah, S.M., Fallahian, F., Sabbaghpour, S.H., and Chelebian, F. 2006. Effect of Salisylic acid on yield, yield components and anatomical structure of Cicer arietinum L. JSIAU. 62: 61-70. (In Persian). 
  20. Mehrabian Moghaddam, N., Arvin, M.J., Khajueenejad, Gh., and Maghsudi, K. 2011. Effect of salicylic acid on growth and seed and forage yield of maize in conditions of drought stress in farm. J. Seed. Plant. Product. 27: 41-55. (In Persian).
  21. Morphy, J., and Riley, J.P. 1962. Phosphorus analysis procedure. In: Methods of soil analysis: part 2, Chemical and Microbiological Properties. Page, A.L. (Ed). 1982. Second Edition. Madison, Wisconsin USA. Pp. 413-427.
  22. Nakhzari Moghaddam, A., Parsa, N., Sabouri, H., and Bakhtiari, S. 2017. The effect of humic acid, density and supplementary irrigation on quantity and quality of local chickpea (Cicer arietinum L.) of Neishabur. Environ. Stresses. Crop. Sci. 10: 2.183-192. (In Persian).
  23. Nazarli, H., Zardashti, M.R., Darvishzadeh, R., and Najafi, S. 2010. The effect of water stress and polymer on water use efficiency, yield and several morphological traits on sunflower. Not. Sci. Biol. 2: 53-58.
  24. Nykanen, V.P.S., Nykanen, A., Puska, M.A., Goulart-Silva, G., and Ruokolainen, J. 2011. Dual-reponsive and super absorbing thermally cross-linked hydrogel based on methacrylate substituted polyphosphazene. Soft. Matter. 7: 4414-4424.
  25. Olsen, S.R., and Sommers, L.E. 1982. Phosphorus. In: Methods of soil analysis: part 2, Chemical and Microbiological Properties. Page, A. L. (Ed). 1982. Second Edition. American Society of Agronomy Inc. Madison, Wisconsin USA. Agron. Series. 9: 403-411.
  26. Parsa, M., and Bagheri, A. 2008. Pulses. Jahad Daneshgahi Mashhad Press. (In Persian).
  27. Payeroa, J.O., Tarkalson, D.D., Irmakc, S., Davisond, D., and Petersend, J.L. 2009. Effect of timing of a deficit-irrigation allocation on corn evapotranspiration, yield, water use efficiency and dry mass. Agric. Water. Manage. 96: 10.1387–1397.
  28. Rajabi, L., Sajedi, N.A., and Roshandel, M. 2012. Interaction of Salicylic acid and superabsorbent on agronomic characteristics and seed protein of chickpea cultivar Hashem in rainfed drought conditions. Crop. Product. Environ. Stress. 4: 1. 37-48. (In Persian).
  29. Rezazadeh, H., Khrasani, S.K., and Haghighi, R.S.A. 2012. Effects of humic acid on decrease of phosphorus usage in forage maize var. KSC704 (Zea mays L.). Australian. J. Agric. Engineering. 3: 34-38.
  30. Rosielle, A.T., and Hambelin, J. 1991. Phenotypic diversity and associations of some potentially drought responsive characters in durum wheat. Crop Sci. 31: 1484-1491.
  31. Roudgarnezhad, S., Sam Deliri, M., Mousavi Mirkalaei, A.A., and Neshaee Moghaddam, M. 2018. The effect of spraying humic acid on some morphological and physiological traits of bean (Vicia faba L.). J. Iranian. Plant. Ecophysiol. Res., 13: 49. 33-44. (In Persian).  
  32. Shaaban, S.H.A. 2009. Humic acid foliar application to minimize soil applied fertilization of surface irrigationed wheat. Agric. Sci. 5: 207-210.
  33. Shadmand, H., and Afkari, A. 2018. Effect of superabsorbent polymer on some biochemical characteristics and relative water content in bean cultivars in conditions of drought stress. Crop. Physiol. J. 10: 61-77. (In Persian).
  34. Shahryari, R., Gurbanov, E., Gadimov, A., and Hassanpanah, D. 2008. In vitro effect of potassium humate on terminal drought tolerant bread wheat. Proceedings of the 14th meeting of International Humic Substances Society.
  35. Shahsavani, Sh., Gharanjik, Sh., and Jadidoleslam, N. 2017. Effect of mycorrhiza, Pseudomonas bacteria and humic acid on growth indices of bean (Phaseolus vulgaris L.). Iranian. J. Pulses. Res. 8: 97-112. (In Persian).
  36. Shen, X., Zhou, Y., Duan, L., Li, Z., Enej, A.E., and Li, J. 2010. Silicon effects on photosynthesis and antioxidant parameters of soybean seedlings under drought and ultraviolet B radiation. Plant. Physiol. 167: 15. 1248-1252.
  37. Shoghian, M., and Rouzbahani, A. 2016. Effect of salicylic acid spraying on morphophysiological characteristics, yield and yield components of bean in conditions of drought stress. Crop. Physiol. J. 9: 34. 131-147. (In Persian).
  38. Sidari, M., Attina, E., Francioso, O., Tugnoli, V., and Nardi, S. 2006. Biological activity of humic substances is related to their chemical structure. Soil. Sci. Soiety. America. J. 71: 75-85.
  39. Tousi Mojarrad, M., Ghannadha, M.R., Khodarahmi, M., and Shahabi, S. 2005. Factor analysis for seed yield and some wheat characteristics. J. Pajouhesh. Sazandegi. 66: 9-16. (In Persian).
  40. Veisi, A., Pasari, B., and Rakhzadi, V. 2018. The effect of humic acid and micronutrient nanofertilizers on the response of rainfed chickpea in autumn cultivation. Crop. Physiol. J., 10: 40. 93-110. (In Persian).
  41. Yazdani, F., Allahdadi, I., Akbari, G.A., and Behbahani, M.R. 2007. Effect of different rates of superabsorbent polymer (Tarawat A200) on soybean yield and yield components. Pajouhesh. Sazandegi. 75: 167-174. (In Persian).
  42. Yousefi Rad, M., and Masoumi Zavvarian, A. 2017. Effect of humic acid and mycorrhiza on morphological characteristics and nutrient concentration of bean. J. Iranian. Plant. Ecophysiol. Res. 12: 92-102. (In Persian).
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 12، شماره 3
آذر 1398
صفحه 1-20

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار