اثر نیتروژن و تنش کم‌آبی بر خصوصیات ریشه و عملکرد دانه ذرت رقم (SC. 704)

پژوهشهای زراعی ایران

مقاله 1، دوره 18، شماره 2 - شماره پیاپی 58، تیر 1399، صفحه 139-151   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/gsc.v18i2.68988

نویسندگان

روح الله سرورزاده؛ حمیدرضا خزاعی^* ؛ احمد نظامی

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

به‌منظور تعیین اثر نیتروژن و تنش کم‌آبی بر خصوصیات ریشه و عملکرد دانه ذرت رقم (SC. 704)، آزمایشی طی سال زراعی 1394 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. نیتروژن در دو سطح (100 و 200 کیلوگرم در هکتار از منبع اوره) و آبیاری در شش سطح (آبیاری کامل، تنش متوسط کم‌آبی در مرحله 4 تا 6 برگی، تنش شدید کم‌آبی در مرحله 4 تا 6 برگی، تنش متوسط کم‌آبی در مرحله 4 تا 6 برگی و ادامه آبیاری با کم‌آبیاری، تنش شدید کم‌آبی در مرحله 4 تا 6 برگی و ادامه آبیاری با کم‌آبیاری، کم‌آبیاری بعد از مرحله 6 برگی) بر روی گیاهان اعمال شد. برای اعمال تنش متوسط 55، برای تنش شدید 45 و برای اعمال کم آبیاری 65 درصد رطوبت ظرفیت زراعی در نظر گرفته شد و آبیاری بعد از رسیدن رطوبت خاک در عمق توسعه ریشه به مقادیر ذکر شده انجام شد. نتایج نشان داد که آبیاری مجدد به همراه کود سرک نیتروژن منجر به تسریع بیشتر رشد گیاهانی شد که در شرایط تنش شدید کم‌آبی و کمبود نیتروژن قرار گرفته بودند. اندازه‌گیری‌ها در مرحله کاکل‌دهی ذرت نشان داد اثر نیتروژن و آبیاری بر شاخص کلروفیل، شاخص سطح برگ، تعداد ریشه‌های هوایی، عملکرد، کارایی زراعی مصرف نیتروژن و کارایی جذب نیتروژن در (P≤0.05) معنی‌دار شد، ضمن این‌که اثر نیتروژن بر تعداد و زوایای ریشه‌های طوقه‌ای، تعداد ریشه‌های جانبی در ریشه‌های طوقه‌ای در (P≤0.05) معنی‌دار بود. با وجودی‌که بیشترین عملکرد با مصرف 200 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و آبیاری کامل به مقدار 11640 کیلوگرم در هکتار و کمترین عملکرد با مصرف نیتروژن به مقدار 100 کیلوگرم در هکتار و تنش شدید کم آبی در مرحله 4 تا 6 برگی و کم آبیاری متعاقب آن به مقدار 6490 کیلوگرم در هکتار به‌دست آمد، کاهش عملکرد در تنش متوسط کم‌آبی در مرحله رویشی معادل 11 درصد بود که نشان‌دهنده مقاومت نسبی گیاه ذرت در این مرحله به تنش کم‌آبی و سازگاری در شاخساره و ریشه‌ها برای تعدیل اثر تنش کم‌آبی در شرایط این آزمایش است.

کلیدواژه‌ها

ریشه های طوق های؛ ریشه های استحکامی؛ کارایی زراعی مصرف نیتروژن

مراجع

1. Ballester, C., Castel, J., Intrigliolo, D. S., and Castel, J. R. 2013. Response of Navel Lane Late citrus trees to regulated deficit irrigation: yield components and fruit composition. Irrigation Science 31: 333-341.

2. Benjamin, J. G., Nielsen, D. C., Vigil, M. F., Mikha, M. M., and Calderon, F. 2014. Water deficit stress effects on corn (Zea mays L.) root: shoot ratio. Open Journal of Soil Science 4: 151-160.

3. Bänziger, M., Edmeades, G. O., Beck, D., and Bellon, M. 2000. Breeding for Drought and Nitrogen Stress Tolerance in Maize: From Theory to Practice. Mexico, D.F. CIMMYT.PP.68.

4. Cheng, L. L., and Fuchigami, L. H. 2000. Rubisco activation state decreases with increasing nitrogen content in apple leaves. Experimental Botany 51: 1687-1694.

5. Ciampitti, I. A., and Vyn, T. J. 2011. A comprehensive study of plant density consequences on nitrogen uptake dynamics of maize plants from vegetative to reproductive stages. Field Crops Research 121: 2-18.

6. Criado, M. V., Caputo, C., Roberts, I. N., Castro, M. A., and Barneix, A. J. 2009. Cytokinin-induced changes of Nitrogen remobilization and chloroplast ultrastructure in wheat (Triticum aestivum). Journal of Plant Physiology 166: 1775-1785.

7. Delogu, G., Cativelli, L., Pecchioni, N., De Flacis, D., Maggiore, T., and Stanca, A. M. 1998. Uptake and agronomic efficiency of nitrogen in winter barley and winter wheat. European Journal of Agronomy 9: 11-20.

8. Feil, B., Moser, S. B., Jampatong, S., and Stamp, P. 2005. Mineral composition of the grain of tropical maize varieties as affected by pre-anthesis drought and rate of nitrogen fertilization. Crop Science 45: 516-523.

9. Fereres, E., and Soriano, M. A. 2007. Deficit irrigation for reducing agricultural water use. Journal of Experimental Botany 2: 147-159.

10. Finch-Savage, W. E., and Leubner-Metzger, G. 2006. Seed dormancy and the control of germination. New Phytology 171: 501-523.

11. Jensen, C. R., Orum, J. E., Pedersen, S. M., Andersen, M. N., Plauborg, F., Liu, F., and Jacobsen, S. E. 2014. A short overview of measures for securing water resources for irrigated crop production. Journal of Agronomy and Crop Science 200: 33-343.

12. Intrigliolo, D. S., Bonet, L., Nortes, P. A., Puerto, H., Nicolas, E., and Bartual, J. 2013. Pomegranate trees performance under sustained and regulated deficit irrigation. Irrigation Science 31: 959-970.

13. Gao, K., Chen, F., Yuan, L., Zhang, F., and Mi, G. 2015. A comprehensive analysis of root morphological changes and nitrogen allocation in maize in response to low-nitrogen stress. Plant Cell Environment 38: 740-750.

14. Gaudin, A. C. M., McClymont, S. A., Holmes, B. M., Lyons, E., and Raizada, M. N. 2011. Novel temporal, fine-scale and growth variation phenotypes in roots of adult-stage maize (Zea mays L.) in response to low nitrogen stress. Plant Cell Environment 34: 2122-2137.

15. Hochholdinger, F., and Tuberosa, R. 2009. Genetic and genomic dissection of maize root development and architecture. Current Opinion in Plant Biology 12: 172-177.

16. Kano, M., Inukai, Y., Kitano, H., and Yamauchi, A. 2011. Root plasticity as the key root trait for adaptation to various intensities of drought stress in rice. Plant Soil 342: 117-128.

17. Koocheki, A., and Sarmadnia, G. H. 1998. Physiology of Crop Plants (translated). Jahad Daneshgahi Mashhad press, Mashhad, Iran. 400 p. (in Persian).

18. Luo, H. H., Han, H. Y., Zhang, Y. L., and Zhnag, W. F. 2013. Effects of drought and re-watering on endogenous hormone contents of cotton roots and leaves under drip irrigation with mulch. Chinese Journal of Applied Ecology 24: 1009-1016. (in Chinese with English abstract).

19. Liao, H., Rubio, G., Yan, X. L., Cao, A. Q., Brown, K. M., and Lynch, J. P. 2001. Effect of phosphorus availability on basal root shallowness in common bean. Plant Soil 232: 69-79.

20. Mansouri-Far, S., Modares Sanavy, S. A. M., and Mohammadi, Kh. 2010. Effect of water deficit stress and Nitrogen on yield and compatibility metaabolites of two medium maturity corn cultivars. Journal of soil and water science 20: 29-45. (in Persian with English abstract).

21. Messmer, R., Frasheboud, Y., Banziger, M., Stamp, P., and Ribaut, J. M. 2011. Drought stress and tropical maize: QTLs for leaf greenness, plant senescence, and root capacitance. Field Crops Research 124: 93-103.

22. Moll, R. H., Kamprath, E. J., and Jackson, W. A. 1982. Analysis and interpretation of factors which contribute to efficiency of nitrogen utilization. Agronomy Journal 74: 562-564.

23. Nagel, K. A., Kastenholz, B., Jahnke, S., Van Dusschoten, D., Aach, T., Muhlich, M., Truhn, D., Scharr, H., Terjung, S., Walter, A., and Schurr, U. 2009. Temperature responses of roots: impact on growth, root system architecture and implications for phenotyping. Functional Plant Biology 36: 947-959.

24. Osborne, S. L., Scheppers, J. S., Francis, D. D., and Schlemmer, M. R. 2002. Use of spectral radiance to in -season biomass and grain yield in nitrogen and water- stressed corn. Crop Science 42:165-171.

25. Pandey, R. K., Maranville, J. W., and Chetima, M. M. 2000. Deficit irrigation and nitrogen effects on maize in a Sahelian environment II. Shoot growth, nitrogen uptake and water extraction. Agricultural Water Management 46: 15-27.

26. Peng, Y., Li, C., and Fritschi, F. B. 2014. Diurnal dynamics of maize leaf photosynthesis and carbohydrate concentrations in response to differential Nitrogen availability. Environmental and Experimental Botany 99: 18-27.

27. Rabbani, J., and Emam, Y. 2011. Yield response of maize hybrids to drought stress at different growth stages. Journal of Crop Production and Processing 2: 65-79. (in Persian with English abstract).

28. Schiffers, K., Tielborger, K., Tietjen, B., and Jeltsch, F. 2011. Root plasticity buffers competition among plants: theory meets experimental. Ecology 92: 610-620.

29. Trachsel, S., Kaeppler, S. M., Brown, K. M., and Lynch, J. P. 2011. Shovelomics: high throughput phenotyping of maize (Zea mays L.) root architecture in the field. Plant Soil 341: 75-87.

30. Trachsel, S., Kaeppler, S. M., Brown, K. M., and Lynch, J. P. 2013. Maize root growth angles become steeper under low N conditions. Field Crops Research 140: 18-31.

31. Uhart, S. A., and Andrade, F. H. 1995. Nitrogen deficiency in maize: I. Effects on crop growth, development, dry matter partitioning, and kernel set. Crop Science 35: 1376-1383.

32. Uribelarrea, M., Moose, S. P., and Below, F. E. 2007. Divergent selection for grain protein affects nitrogen use in maize hybrids. Field Crops Research 100: 82-90.

33. Uribelarrea, M., Crafts-Brandner, S. J., and Below, F. E. 2009. Physiological N response of field-grown maize hybrids (Zea mays L.) with divergent yield potential and grain protein concentration. Plant and Soil 316: 151-160.

34. Vidal, E. A., Tamayo, K. P., and Gutierrez, R. A. 2010. Gene networks for nitrogen sensing, signaling, and response in Arabidopsis thaliana. Wiley Interdisciplinary Review 2: 683-693.

35. Wang, X., Wang, J., Sun, R., Hou, X., Zhao, W., Shi, J., Zhang, Y., Qi, L., Li, X., Dong, P., Zhang, L., Xu, G., and Gan, H.. 2016. Correlation of the corn compensatory growth mechanism after post-drought rewatering with cytokinin induced by root nitrate absorption. Agricultural Water Management 166: 77-85.

36. Wu, Y. J., and Cosgrove, D. J. 2000. Adaptation of root to low water potentials by changes in cell wall extensibility and cell wall proteins. Journal of Experimental Botany 51: 1543-1553.

37. Zhu, J., Brown, K.M., and Lynch, J. P. 2010. Root cortical aerenchyma improves the drought tolerance of maize (Zea mays L.). Plant, Cell and Environment 33: 740-749.