بررسی حساسیت فلورسانسکلروفیل، شاخص سبزینگی، میزان کلروفیل (a , b)، غلظت نیتروژن و شاخص تغذیه نیتروژن گیاه تحت تغذیه نیتروژنی و فسفری در گندم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری، فیزیولوژی گیاهان زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشیار، گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استاد، گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 دانش‌آموخته دکتری، فیزیولوژی گیاهان زراعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در مقیاس جهانی پس از خشکی، نیتروژن مهم‌ترین عامل محدود‌کننده‌ی تولید گیاهان زراعی به‌شمار می‌رود و پس از نیتروژن فسفر مهم‌ترین عنصر غذایی مورد نیاز گیاه است. بین نیتروژن و فسفر حالت برهمکنش مثبت وجود دارد و جذب نیتروژن باعث می‌شود جذب فسفر توسط گیاه افزایش یابد. مطالعات بسیار کمی در زمینه بررسی وضعیت فلورسانس کلروفیل گیاه در شرایط تنش کمبود عناصر غذایی صورت پذیرفته است. کاهش دسترسی به نیتروژن عملکرد کوانتومی انتقال الکترون فتوسیستم 2 و حداکثر کارایی آن را کاهش می‌دهد، از طرفی عملکرد کوانتومی در نتیجه اثرات متقابل نیتروژن و فسفر‌ افزایش می‌یابد. با توجه به این‌که اندازه‌گیری غلظت نیتروژن بوته‌ها با استفاده از روش‌هایی همچون اندازه‌گیری شاخص تغذیه نیتروژن بسیار پر‌هزینه، وقت‌گیر و مستلزم تجهیزات گران‌قیمت می‌باشد، اندازه‌گیری شاخص سبزینگی با استفاده از کلروفیل‌متر‌های دستی و قابل حمل باعث راحتی کار شده است. این تحقیق با هدف بررسی رابطه‌ی بین غلظت نیتروژن، کلروفیل، شاخص سبزینگی و شاخص تغذیه نیتروژن و همچنین بررسی پارامترهای فلورسانس‌کلروفیل و میزان کلروفیل (a, b)تحت تأثیر تیمارهای مختلف کودی نیتروژن و فسفر در گیاه گندم انجام شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 4 تکرار در شرایط مزرعه در شهرستان علی‌آباد کتول استان گلستان طی سال‌های زراعی 1394-1393 و 1395-1394 اجرا شد. عامل اول مقدار نیتروژن کودی (صفر، 163 و 326 کیلوگرم اوره در هکتار) و عامل دوم مقدار فسفر کودی (صفر، 98، 196، 294 و 392 کیلوگرم سوپرفسفات تریپل در هکتار) بود. در این آزمایش صفاتی همچون شاخص سبزینگی، پارامترهای فلورسانس، میزان کلروفیل a, b، ‌شاخص تغذیه نیتروژن، غلظت نیتروژن گیاه، پروتئین و عملکرد دانه در گندم اندازه‌گیری شد. بررسی نمودار پراکنش داده‌ها نشان داد صفات شاخص سبزینگی، شاخص تغذیه نیتروژن، حداکثر عملکرد کوانتومی، غلظت کلروفیل a و b و غلظت نیتروژن گیاه و پروتئین دانه از مدل رگرسیونی خطی ساده تبعیت کرد، به‌طوری‌‌که با افزایش سطوح فسفر در هر سطح از سطوح نیتروژن، از روند افزایشی برخوردار بود. همچنین غلظت نیتروژن و شاخص تغذیه نیتروژن تحت تأثیر اثر متقابل سال و نیتروژن قرار گرفت. پارامترهای فلورسانس کلروفیل شامل فلورسانس کمینه و فلورسانس بیشینه برخلاف سایر صفات با افزایش مقدار کود مصرفی از روند کاهشی برخوردار بودند که این روند کاهشی مربوط به افزایش عملکرد کوانتومی با افزایش مقدار کود بود. همبستگی مثبت و معنی‌داری بین شاخص سبزینگی، شاخص تغذیه نیتروژن، غلظت نیتروژن و میزان کلروفیل a مشاهده شد. بیشترین میزان عملکرد دانه درترکیب کودی N326P294 و N326P392 هکتار بدست آمد که از لحاظ آماری در یک سطح معنی داری بود. نتایج این آزمایش نشان‌دهنده رابطه‌ی بسیار قوی بین شاخص سبزینگی، غلظت کلروفیل، شاخص تغذیه نیتروژن ‌و مقدار نیتروژن در دسترس گیاه بود، به‌طوری‌که با افزایش مفدار کود فسفر در هر سطح از سطوح نیتروژن، عملکرد کوانتومی و عملکرد دانه در گیاه نیز افزایش یافت. لذا می‌توان از دستگاه کلروفیل‌متر برای ارزیابی وضعیت تغذیه کودی گیاه جایگزین روش های پرهزینه و وقت گیر همچون شاخص تغذیه نیتروژن استفاده نمود و در مدیریت کودی علاوه بر نیتروژن، فسفر نیز باید مد نظر قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of fluorescence chlorophyll sensitivity, chlorophyll index, rate of Chlorophyll (a, b), nitrogen concentration and nitrogen nutrition index under under nitrogen and phosphorus nutrition in wheat

نویسندگان [English]

  • Akram Moenirad 1
  • Ebrahim Zeinali 2
  • Serollah Galeshi 3
  • Afshin Soltani 3
  • Farhyd Eganepour 4
چکیده [English]

In scale universal after drought, nitrogen is the most important factor limiting. After nitrogen, phosphorus is the most nutritious element for plant. Between nitrogen and phosphorus is a positive reaction and absorption nitrogen increases absorption phosphorus by plant. The Studies very few is performed in order to study fluorescence chlorophyll plant in nutritious shortage stress conditions. Reduction access to nitrogen decreases quantum yield in transfer electron (photo system II) and its maximum efficiency. Also shortage of nitrogen destroys photo system II and decreases fluorescence variable (Fv). Quantum yield increases consequently interaction effects nitrogen and phosphorus. In view of the fact that measurement concentration nitrogen with methods like measuring Nitrogen Nutrition Index (NNI) is very costly, take up time and need to expensive equipment, so measurement chlorophyll index by hand chlorophyll meter and transportable is very comfortable. Also consumption of nitrogen is improved pigments, as rate of chlorophyll (a, b) increases by using nitrogen. this research in order to study relations between concentration nitrogen, chlorophyll (a, b), chlorophyll index and nitrogen nutrition index (NNI) and study parameters fluorescence chlorophyll and rate of chlorophyll (a and b) under effect of different treatment fertilizer of nitrogen and phosphorus in wheat was performed. Afield experiment was conducted in a factorial arrangement using randomized complete block design with 4 replications in Aliabadkatool city of Golestan province in 2014-2015 and 2015-2016 growing seasons. The experimental factors were three net nitrogen fertilizer (N, 0, 163 and 326 kg ha-1 and five net phosphorus fertilizer (P, 0, 98, 196, 294 and392 kg ha-1.) In this experiment some traits such as chlorophyll index, nitrogen nutrition index, fluorescence chlorophyll parameters, rate of chlorophyll (a, b), nitrogen concentration, grain protein and grain yield were measured. The study of scattering diagram of data be showed, traits of chlorophyll index, nitrogen nutrition index, quantum yield, chlorophyll concentration (a, b), nitrogen concentration in plan and yield protein follow from simple linear regression model, as in each level nitrogen, with increase rate of fertilizer phosphorus, traits under study were prospered from increasing trend.Concentration of nitrogen and nitrogen nutrition index was under effect interaction year and nitrogen. Fluorescence chlorophyll parameters including minimum fluorescence, maximum fluorescence (Fo, Fm) against other traits were showed decreasing trend, That connected to increase quantum yield consequently increase in consumed fertilizer. Correlation of significant and positive between chlorophyll index, nitrogen nutrition index, nitrogen concentration, chlorophyll was observed. The maximum yield achieved at combination of fertilizer N326P392 and N326P294that point of view statically was in one of surface significantly. The results this experiment showed that very strong relation is between chlorophyll index, chlorophyll concentration, Nitrogen nutrition index and nitrogen available to plant, as with increase available nitrogen and phosphorus rate, quantum yield and grain yield increased grain yield, so can be used from chlorophyll meter set for assessment fertilizer in plant replacing methods of expensive and take up tim like nitrogen nutrition index. In management fertilizer in addition on nitrogen, phosphorus must be considered too.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chlorophyll index
  • fertilizer
  • Nitrogen nutrition index
  • Yield
  1. 1.Arefi,‌‌ F.,‌ Kafi,‌ H,.‌‌ Khazaei, ‌H.‌R., ‌and Banayan‌-‌aval, ‌M.‌ 2012. ‌Study of different‌ levels of nitrogen, phosphorus and potassium on yield, photosynthesis and pigments of photosynthesis, chlorophyll and concentration nitrogen on Allium altissimum. Regel.‌‌ J. Agro.‌ecol. 4: 3. 207-214.

    2.Arnon, A.N. 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agron J. 23: 4. 112-‌‌121.

    3.‌Ashiono, ‌G.‌B., ‌Akuja,‌ T.‌E., ‌Gatulku, ‌S., ‌and‌ Mwangi, P. 2005. ‌Effect‌ of nitrogen and phosphorus application on growth and yield of dual purpose sorghum in the dry high-lands of Kenya. Asian J. Plant Sci. 4: 4. 379-382.

    4.Aulakh, M.S., and Malhi, S.S. 2005. Interactions of nitrogen with other nutrients and water: Effect on crop yield and quality, nutrient use efficiency, carbon sequestration, and environmental pollution. Adv Agron. 86: 341-409.

    5.‌Baligar,‌ V.‌C., Fageria, N.K., and He, Z.L. 2001. Nutrient use efficiency in plants. Commun Soil Sci. Plant Anal.‌ 32: 7-8. 921-950.

    6.‌Caroline, A. 2014. Predicting Nitrogen and phosphorus concentration using chlorophyll a-fluorescence and turbidity. Mississippi Water Resources Conference.‌‌ Pp:155-159.

    7.Coming, L., Zang. 2000. Photosynthetic CO2 assimilation chlorophyll fluorescence and photoinhibiton    as affected by nitrogen deficiency in maize plants. J. Plant Sci.‌15: 2. 135-‌143.

    1. FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations).www. fao.org Fageria, N.K., and Baligar,‌ V.‌C. 2005. Enhancing nitrogen use efficiency in crop plants. Adv Agron. 88: 5. 97-185.

    10.Fageria, N.K. 2014. Nitrogen management in crop production. Boca Raton.  418 p.

    11.‌Francheboud,‌ Y.,‌‌ and Leipner, ‌J. ‌2003.‌ The application‌‌ of chlorophyll fluorescence to study light, temperature and drought stress. ‌P. 125-150.‌ In: ‌‌J.R. De-Ell., and P.M.A.‌ Tiovonen (eds), Practical applications of chlorophyll fluorescence in plant biology. Boston: Kluwer Academic Publishers.

    12.Harbinson, J., Genty, B., and Baker, N.R. 1990. The relationship between CO2 assimilation and electron transport in leaves. Photosyn Res. 25: 3. 213-224.

     13.‌Hongju,‌ Q.I., Jiangtao,‌ W., and Zhaoyu,‌ W. 2013. ‌A comparative study of the senility of FV/FM to phosphorus limitation on four Marin Algae. J. Ocean Univ China. 12: 1. 77-84.

    14.‌Le Bail,‌ M., Jeffory, ‌M.H.,‌ Bouchard,‌ C.‌ and Barbottin, ‌A. 2005. It is possible to forecast the grain quality and yield of differences varieties of winter wheat from Minolta SPAD meter measurements? Eur. J. Agro. 23: 4. 379-391.

    15.Justes, E., Mary, B., Meynard, J.M., Machet, J.M., and Theleir-Huches, L. 1994. Determination of a critical nitrogen dilution curve for winter wheat crops. Anna. Bota. 74: 4. 397-407.

    16.‌Markarian, ‌S.H., ‌Najafi,‌ N.,‌ Aliasgharzad,‌ N., ‌Oustan, ‌S.H. ‌2015.‌ Effects‌ of Sinorhizobium meliloti bacterium and phosphorus on leaf chlorophyll index nitrogen and phosphorus concentration in alfalfa shoot and root under drought stress conditions. J. Water. Soil. 25: 4-1. 27-45.

    17.Marschner, H. 1995. Mineral nutrition of higher plants, 2nd edition. New York. Acadmic Press.

    1. Mousavi, S.K., Faizian, M., and Ahmadi, A. 2011. Influence of nitrogen fertilizer application methods on yield and yield components of winter wheat (Triticum aestivum L.). J. Sci. Soil Water. 25: 1. 19-28.

     19.Lopez-Belido, ‌R.J.,‌ Shepherd,‌ C.‌E.,‌ and Barraclough, P.B. 2004. Predicting post-anthesis N requirements of bread wheat with a Minolta SPAD meter. Eur Agron. 20: 3. 313-320.

    20.Poblaciones, ‌M.‌A.‌J., ‌Lopez-Bellido, L., Rafel, J. 2009. Field estimation of technological bread-making quality in wheat in wheat. Filed Crops Res. 112: 2-3. 253-259.

    21.Sadeghipoor, O., and Moneem, R. 2008. Effect of stress nitrogen and phosphorus on vigna. J. Environ. Stresses Agric. Sci. 2: 1.‌159-167

    22.Saseendran, S., Nielsen, A.D.C., Ma, L., Ahuja, L.R., and Halvorson, A.D. 2004. Modeling nitrogen ts on winter wheat production using RZWQM and CERES wheat. Agron J. 97: 615-630.

    23.‌Sepehr, A.,‌‌ Malakooti,‌ M.‌J., ‌Khold Barin, B., ‌Karimian, N., ‌Mohamadi, A.,‌Rasooli, H., Noor Gholipoor, F., Rezaee, ‌H., ‌and Khademi,‌ Z. ‌2009. Study of efficiency different varieties cereals absorption phosphorus. J. Sci. Soil Water. 23: 2.‌125-134.   

    24.‌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: 1. 106- 12.

    25.‌Soltani, A. 2007. The SAS statically analysis software application. Mashhad University Press. 182 p. (In Persisn)

    26.Statistics and formality information Ministry of Jihad Agriculture. 2012. Statistics letter of agriculture. First copy. Published by Ministry of Jihad Agriculture. 167 p. (In Persian)

    27.Sultana, S., Ullah, J., Karim, F., and Asaduzzaman, 2009. Response of mungbean to integrated nitrogen and weed managements. Am-Eur J. Agro. 2: 2.104-108.

    28.‌Wilkinson,‌ S.‌R., ‌Grunes,‌ D.L., and Sumner, M.E. 2000. Nutrient interactions in soil and plant nutrition. P. 89-111. In: M.E. Sumner (eds), Handbook of soil science. Boca Raton, Florida, CRC Press.

    29.‌Zeinali, E. 2009.‌ Wheat nitrogen nutrition in gorgan; agronomical, physiological, and environmental aspects. Ph.D. Thesis, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources.

    30.Zivcak,‌ M.,‌ Olsovska, K., ‌and Slamka,‌ P.‌ 2014. ‌Measurements of chlorophyll fluorescence in different leaf positions may detect nitrogen deficiency in wheat. Zemdirbyste- Agric. 101: 4. 437-444.