تاثیر کاربرد تقسیطی کود فسفره بر کارایی آن و پویایی روی و فسفر در خاک و بخش هوایی و دانه و غنی سازی زیستی روی در دانه دو رقم برنج (هاشمی و گیلانه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، موسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران

2 دانشجوی دکتری، فیزیولوژی گیاهی، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

3 استادیار، موسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، آمل، ایران

چکیده

مقدمه و هدف: علی رغم اهمیت حیاتی فسفر بازیافت آن در این خاک‌ها بسیار پایین و از 25% فسفر افزوده شده نیز کمتر بوده و باقیمانده آن به شکل‌های مختلف در خاک تثبیت و از دسترس گیاه در فصل رشد خارج می‌شود. علی رغم مطالعات بسیار در خصوص تاثیر مصرف فسفر بصورت پایه و مخلوط با خاک ، مطالعه در زمینه تقسیط فسفر و تاثیر فسفر برروی عنصر روی در خاک و بافت گیاه با توجه به اثر بازدارندگی این دو عنصر نسبت به هم بسیار نادر است. بنابراین پژوهش (گلدانی) حاضر با اهداف بررسی تاثیر تقسیط فسفر بر روند تغییرات فسفر و روی قابل جذب در خاک در مراحل مختلف رشد گیاه برنج، تاثیر تقسیط فسفر بر پراکنش عناصر فسفر و روی در اندامهای گوناگون دو رقم برنج هاشمی (محلی) و گیلانه (اصلاح شده) در مراحل مختلف رشد تدوین و اجرا شده است.
مواد و روشها: آزمایش گلدانی در هوای آزاد به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1397 در مزرعه پژوهشی موسسه تحقیقات برنج کشور در رشت انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل کود فسفر در پنج سطح، خاک در دو سطح و دو رقم برنج هاشمی (محلی) و گیلانه (اصلاح شده) می باشد. تیمارهای کود فسفر خالص از منبع سوپر فسفات تریپل عبارتند از: (بدون مصرف کود؛ شاهد)، 100 درصد مصرف کود فسفر به صورت پایه، تقسیط دو مرحله‌ای کود فسفر( 50 درصد پایه و 50 درصد بیست روز بعد از نشاکاری)، تقسیط دو مرحله‌ای کود فسفر (50 درصد پایه و 50 درصد 60 روز بعد از نشاکاری) و تقسیط سه مرحله‌ای کود فسفر (50 درصد پایه و 25 درصد 20 روز بعد از نشاکاری و 25 درصد 60 روز بعد از نشاکاری).
نتایج: بیشترین فسفر قابل جذب خاک در زمان گلدهی ارقام هاشمی (3/95) و گیلانه (1/90) به ترتیب در تیمار های تقسیط دو مرحله ای و سه مرحله ای ، بیشترین روی قابل جذب خاک در زمان گلدهی برای ارقام هاشمی (6/8) و گیلانه (7/8) به ترتیب در تیمار های تقسیط دو مرحله ای و دو مرحله ای، بیشترین محتوای فسفر دانه گیاه برنج برای ارقام هاشمی 17/0 و گیلانه 20/0 میلی گرم در کیلوگرم در تقسیط های دو مرحله ای به بدست آمده است. میزان روی دانه در برخی از تیمارهای تقسیط فسفر در مقایسه با کاربرد فسفر بصورت 100 درصد پایه بااختلاف معنی داری بیشتر است. همچنین بیشترین مقدارکارایی زراعی (31/ 13 و 72/ 12)، فیزیولوژیک (19/693 و 10/740)، فیزیولوژیک- زراعی (00/482و753)، بازیافت ظاهری (34/ 5 و 66/ 5)، کارایی مصرف (1998 و 22/1272 کیلوگرم در کیلوگرم) به ترتیب برای ارقام هاشمی و گیلانه در تیمارهای تقسیط عمدتا دو و سه مرحله ایی بدست آمد. براساس مدل رگرسیونی چندمتغیره خطی گام به گام متغیرهای غلظت فسفر قابل جذب خاک در مرحله رسیدن دانه، غلظت روی در دانه و غلظت روی در در بخش هوایی گیاه در مرحله گلدهی 52 درصد از تغییرات عملکرد دانه را تشریح می‌نمایند.
نتیجه‌گیری: افزایش 72/54 درصدی روی دانه در رقم هاشمی و در خاک لوم سیلت در تقسیط سه مرحله ای (50 درصد پایه، 25 درصد بیست روز بعد از نشاکاری و 25 درصد شصت روز بعد از نشاکاری) و افزایش 5/37 درصدی در رقم گیلانه و در خاک رس سیلت در تقسیط دو مرحله ای (50 درصد پایه و 50 بیست روز بعد از نشاکاری) نسبت به مصرف پایه (100 درصد) کود فسفره نشان دهنده تاثیر مثبت و موثر تقسیط نسبت به شرایط عدم تقسیط در بهبود کیفیت دانه است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of phosphorus split application on use efficiency and dynamic of phosphorus and zinc at the soil, aerial parts, and grain, and Zinc biofortification of two rice varieties (Oryza sativa L.) (Hashemi and Guilaneh)

نویسندگان [English]

  • Shahram MahmoudSoltani 1
  • , Fatemeh Daemi 2
  • Mohammad Taghi Karbalai Agha Molki 3
1 Assistant Professor, Rice Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension, Rasht, Iran
2 Ph.D. student of plant physiology of Agronomy Dept. Agricultural Faculty, Guilan University, Rasht, Iran
3 Assistant Professor of Rice Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and extension Organization, Amol, Iran
چکیده [English]

Introduction: Despite the P vitality for rice cultivation, its recovery index in paddy soils is very low and less than 25% of added P, and the rest goes out of reach of rice plant through the P fixation by soil particles at different fractions. Also, despite abundant studies on the effect of basal soil P application, we face a lack of knowledge on research findings of the P splitting application and its effect on soil Zn concentration and tissues Zn content. Thus, the current research project was done to explore the effect of P splitting application at flooded conditions on the soil and rice plant tissues P and Zn variation trend at the different rice growth stages of two more common varieties (Hashemi and Guilaneh varieties).
Materials and methods: The outdoor pot experiment was conducted on a three factors factorial experiment in a randomized complete block design with three replications in 2017 at the research farm of the rice research institute of Iran, Rasht. The experimental treatments were: phosphorus fertilizer split application at five levels, soil at two levels, and rice varieties at two levels (Hashemi (local variety) and Guilaneh(improved variety)), The P application treatments were: control (no added P), 100% basal, P split application at 50% basal and 50% at 20 days after transplanting (DAT), P split application at 50% basal and 50% at 60 days after transplanting (DAT), P split application at 50% basal, 25% at 20 days after transplanting, and 25% at 60 days after transplanting.
Results: The results indicated that the highest soil available P and Zn concentrations were recorded at the flowering stage about 95.3 and 90.10, and 8.6 and 8.7 mgkg-1by two and three P split for Hashemi and Guilaneh, respectively. Also, the maximum P of rice grain was obtained about 0.17 and 0.20 mgkg-1 for Hashemi and Guilaneh, respectively. The Zn content of rice grain at P split pots was significantly more than control and 100% basal application. The highest agricultural recovery (13.31 and 12.72), physiological (693.19 and 740.10) and physiological-agricultural efficiency (482.00 and 753.00), P use efficiency (5.34 and 5.66), and apparent recovery (1998 and 1272.22 kg kg-1) were found for Hashemi and Guilaneh, respectively, in the two and three P split application. Furthermore, stepwise multiple regression analysis revealed that the soil available P concentration at ripening stage, Zn content of the grain, and Zn concentration at rice aerial parts can explain 52% of grain yield variations for studied rice cultivars.
Conclusion: The three-stage P splitting (50% soil basal, 25% 20 DAT, and 25% 60 DAT) increased the Zn content of the Hashemi variety by about 54.72% at slit loam soil, whereas the Guilaneh rice variety was received a 37.5% increase in Zn content of grain in silty clay through two-stage P splitting (50% soil basal and 50% 20 DAT) compare to control (100 % basal). It can be concluded both three and two-stage P splitting might be positively significantly effective on rice grain nutritional quality.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rice
  • P split
  • P use efficiency
  • Hashemi cultivar
  • Guilaneh cultivar

مراجع

  1. Alloway, B.J. 2009. Soil factors associated with zinc deficiency in crops and humans. Env. Geochem. Hlth. 31: 5537-548.
  2. Amanullah, I., and Inamullah, X. 2016. Dry matter partitioning and harvest index differ in rice genotypes with variable rates of phosphorus and zinc nutrition. Rice Sci. 23: 2. 78-87.
  3. Archana, K., Prabhakar Reddy, T., Anjaiah, T., and Padmaja, B. 2016. Effect of dose and time of application of phosphorous on yield and economics of rice grown on P accumulated soil. Int. J. Env. Sci. Technol. 5: 5. 3309-3319.
  4. Babu, P.S., Reddy, P.V., and Sathe, A. 2005. Phosphorus requirement and use efficiency by sunflower, Helianthus annuus L. in P-accumulated vertisols. J. Oilseeds Res. 22: 2. 410-423.
  5. Bubba, M.O., Arias, C.A., and Porix, H. 2003. Phosphorus adsorption maximum of sands for use as media in subsurface flow cultivated reed beds as measured by the Langmuir adsorption isotherms. Water Res. 37: 3390-3400.
  6. Campbell, C.R., and Plank, C.O. 1998. Preparation of plant tissue for laboratory analysis. Methods for Plant Analysis, 37 p.
  7. Cavell, A.J. 1955. The colorimetric determination of phosphorus in plant materials. J. Sci. Food Agric. 6: 8. 479-480.
  8. Chang, H.B., Lin, C.W., and Huang, H.J. 2005. Zinc-induced cell death in rice (Oryza sativa) roots. Plant growth regul. 46: 3. 261-266.
  9. Dobermann, A., and Fairhurst, T.H. 2000. Nutrient disorders and nutrient management. Potash and Phosphate Institute, Potash and Phosphate Institute of Canada and International Rice Research Institute: Singapore.
  10. 2018. Rice market monitor. Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations: Rome.
  11. Gahoonia, T.S., and Nielsen, N.E. 1996. Variation in acquisition of soil phosphorus among wheat and barley genotypes. Plant Soil. 178: 2. 223-230.
  12. Gee, G.W., and Bauder, J.W. 1986. Particle-size analysis 1. Methods of soil analysis: Part 1- Physical and mineralogical methods, (methods of soilan 1), Pp: 383-411.
  13. Grotz, N., and Guerinot, M. L. 2002. Limiting nutrients: an old problem with new solutions? Curr. Opin. Plant Biol. 5: 2. 158-163.
  14. Güngör, E., and Bekbölet, M. 2010. Zinc release by humic and fulvic acid as influenced by pH, complexation and DOC sorption. Geoderma. 159 (1): 131-138.
  15. Hafeez, B., Khanif, Y.M., and Saleem, M. 2013. Role of zinc in plant nutrition-a review. J. Exp. Agric. Int. 21: 374-391.
  16. He, Y., Shen, Q., Kong, H., Xiong, Y., and Wang, X. 2005. Effect of soil moisture content and phosphorus application on phosphorus nutrition of rice cultivated in different water regime systems. J. plant nutr. 27 : 12. 259-2272.
  17. Heuer, S., Gaxiola, R., Schilling, R., Herrera‐Estrella, L., López‐Arredondo, D., Wissuwa, M., Delhaize, E., and Rouached, H. 2017. Improving phosphorus use efficiency: a complex trait with emerging opportunities. Plant J. 90 : 5. 868-885.
  18. Hirschi, K. 2008. Nutritional improvements in plants: time to bite on biofortified foods. Trends Plant Sci. 13: 459-463.
  19. Huck, C.Y., Ahmed, O.H., and Majid, N.M.A. 2016. Minimizing phosphorus sorption and leaching in a tropical acid soil using Egypt rock phosphate with organic amendments. Philippine Agric Sci. 99: 176-185.
  20. Hussain, S., Maqsood, M.A., Rengel, Z. and Aziz, T. 2012. Biofortification and estimated human bioavailability of zinc in wheat grains as influenced by methods of zinc application. Plant Soil. 361: 1-2. 279-290.
  21. Irannejad, H., and Shahbazian, N. 2002. Cereals agronomy. Second edition, Karand Press. (In Persian).
  22. Islam, M.A., Islamand, M.-R., and Sarker, A.B.S. 2008. Effect of phosphorus on nutrient uptake of japonica and indica rice. J. Agric. Ext. Rural Dev. 6: 1-2. 7-12.
  23. Jiang, W., Struik, P.C., Lingna, Van Keulen, J.H., Ming, Z., and Stomph, T.J. 2007. Uptake and distribution of root‐applied or foliar‐applied 65Zn after flowering in aerobic rice. Ann. Appl. Biol. 150: 3. 383-391.
  24. Kamkar, B., Safahani Langroodi, A., and Mohamadi, R. 2001. Application of minerals in crops nutrition. Jehad Daneshgai Press. Mashhad. Iran. 500 p.
  25. Khan, R., Gurmani, A.R., Khan, M.S., and Gurmani, A.H. 2007. Effect of zinc application on rice yield under wheat rice system. Pakistan J. Bio. Sci. 10 : 2. 235-239.
  26. Khoshgoftarmanesh, A.H., Sadrarhami, A., Sharifi, H.R., Afiuni, D., and Schulin, R. 2009. Selecting zinc-efficient wheat genotypes with high grain yield using a stress tolerance index. Agron. J. 101 : 6. 1409-1416.
  27. Kumar, A.D.V.S.L.P., Rao, M.S., and Satyanarayana, M. 2015. Influence of soil test based application of phosphorous fertilizers on yield of paddy: A case study in khammam District of Andhra Pradesh. J. Rice Res. 8: 1. 48-50.
  28. Kumhar, A.K. 2009. Studies on phosphorus use efficiency in rice (Oryza sativa) using 32 P tagged SSP. J. Nucl. Agric. Biol.  38: 1-4. 41-50.
  29. Lombi, E., Smith, E., Hansen,T.H., Paterson, D., De Jonge, M.D., Howard, D.L.,  Persson, D.P.,  Husted, S., Ryan, C., and Schjoerring, J.K. 2011. Megapixel imaging of (micro) nutrients in mature barley grains. J. Exp. Bot. 62: 1. 273-282.
  30. Lynch, J.P. 2011. Root phenes for enhanced soil exploration and phosphorus acquisition: tools for future crops. Plant physio. 156: 3. 1041-1049.
  31. MacDonald, G.K., Bennett, E.M., Potter, P.A., and Ramankutty, N. 2011. Agronomic phosphorus imbalances across the world's croplands. Proc. Nat. Acad. Sci. 108: 7. 3086-3091.
  32. Mahmoudsoltani, S, Mohamed, M.H., Samsuri, A., and Sharifah, S.M.K. 2017. Lime and Zn application effects on soil and plant Zn status at different growth stages of rice in tropical acid sulphate paddy soil.  J. Agri. 4: 4. 127-138.
  33. Mahmoudsoltani, S., Allagholipoor, M., Shakoori, M., and Paykan, M. 2019. Behavior of available phosphorus during submerged condition in rice paddy soils by adding phosphorus fertilizer. J. Water Soil Conser. 24: 6. 25-46.
  34. Mahmoudsoltani, S., Davatgar, N., Kavoosi, M., and Darighgoftar, F. 2011. Phosphorous fractionation of paddy fields and their relations with physical and chemical properties of soils (Case study: Some-e-Sara city, Guilan province. J. Water Soil Conser. 18: 2. 159-176.
  35. Mahmoudsoltani, S. 2020. Zn biofortification, grain protein content, and zinc and phosphorus content of rice tissues at different growth stages affected by zinc and phosphorus foliar application. Iran J Soil Water Res. (Accepted).
  36. Malakooti, M.J., and Kavoosi, M. 2004. Balance nutrition of rice. SANA publication press. (In Persian).
  37. Mayer, J.E., Pfeiffer, W.H., and Beyer, P. 2008. Biofortified crops to alleviate micronutrient malnutrition. Curr. Opin. Plant Biol. 11: 1-5.
  38. Meena, R.K., Neupane, M.P., and Singh, S.P. 2014. Effect of phosphorous levels and bioorganic sources on growth and yield of rice (Oryza sativa). Int. J. Agri. Sci. Res. 11: 286-289.
  39. Nawaz, H., Zubair, M., and Derawadan, H. 2012. Interactive effects of nitrogen, phosphorus and zinc on growth and yield of Tomato (Solanum lycopersicum). Afr. J. Agric. Res. 7: 26. 3792-3769.
  40. Nishigaki, T., Tsujimoto, Y., Rinasoa, S., Rakotoson, T., Andriamananjara, A., and Razafimbelo, T. 2019. Phosphorus uptake of rice plants is affected by phosphorus forms and physicochemical properties of tropical weathered soils. Plant soil. 435: 1-2. 27-38.
  41. Ozturk, L., Eker, S., Torun, B., and Cakmak, I. 2005. Variation in phosphorus efficiency among 73 bread and durum wheat genotypes grown in a phosphorus-deficient calcareous soil. Plant soil. 269: 1-2. 69-80.
  42. Palmgren, M.G., Clemens, S., Williams, L.E., Krämer, U., Borg, S., Schjørring, J.K., and Sanders, D. 2008. Zinc biofortification of cereals: problems and solutions. Trends plant sci. 13: 9. 464-473.
  43. Pfeiffer, W.H., and McClafferty, B. 2007. Harvest plus: breeding crops for better nutrition. Crop Sci. 47: 3. 88-105.
  44. Regmi, B., Rengel, Z., and Shaberi-Khabaz, H. 2010. Fractionation and distribution of zinc in soils of biologically and conventionally managed farming systems. 19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, Western Australia, Pp: 105-108.
  45. Roades, J.D. 1982. Soluble salts. P. 167-179. In A.L. Page et.al. (eds). Methods of soil analysis. Part 2. 2nd Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.
  46. Rose, T.J., and Wissuwa, M. 2012. Rethinking internal phosphorus utilization efficiency: a new approach is needed to improve PUE in grain crops. Advan. Agron. 116: 185-217.
  47. Singh, A.L., Singh, P.K., and Latha, P. 1988. Effect of split application of phosphorous on the growth of azolla and low land rice. Fertil. Res. 16: 20. 109-117.
  48. Tonini, A., and Cabrera, E. 2011. Opportunities for global rice research in a changing world (No. 2215-2019-1630).
  49. Tuyen, T.Q., Van Phung, C., and Tinh, T.K. 2006. Influence of long term application of N, P, K Fertilizer on major soil elements. Omonrice. 14: 92-96.
  50. Yadav, S.L., Ramteke, J.R., Gedam, V.B., and Powar, M.S. 2004. Effect of time of application of phosphorus and potassium on the yield and nutrients uptake of rice hybrids. J. Maharashtra Agric. Univ. 29: 2. 242-243.
  51. Yazdani Motlag, N., Reyhanitabar, A., and Najafi, N. 2013. Effects of combined application of nitrogen and phosphorus on their, and as well on potassium uptake by rice plant under flooded vs. non-flooded conditions. Iranian J. Soil Water Res. 44: 2. 183-192. (In Persian)
  52. Yosef Tabar, S. 2012. Effect of nitrogen and phosphorus fertilizer on growth and yield rice (Oryza sativa). Int. J. Agron. Plant Prod. 3: 12. 579-584.
  53. Zheng, S., Ren, H., Li, W., and Lan, Z. 2012. Scale-dependent effects of grazing on plant C: N: P stoichiometry and linkages to ecosystem functioning in the Inner Mongolia grassland. PLoS One. 7: 12. e51750.
  54. Zheng, Z., Parent, L.E. and MacLeod, J.A. 2003. Influence of soil texture on fertilizer and soil phosphorus transformations in Gleysolic soils. Can J. soil sci. 83: 4. 395-403.
مجله تولید گیاهان زراعی
دوره 14، شماره 1
خرداد 1400
صفحه 161-184

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار