ارزیابی کارایی نیتروژن در طی روند تاریخی اصلاح ارقام مختلف غلات در ایران: 1-گندم (Triticum aestivum L.)

بوم شناسی کشاورزی

مقاله 18، دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 40، تیر 1398، صفحه 655-671   

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jag.v11i2.49170

نویسندگان

لیلا جعفری؛ علیرضا کوچکی^* ؛ مهدی نصیری محلاتی

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

استفاده کارا از نیتروژن در افزایش بهره‌وری و سودمندی نظام‌های زراعی نقش مهمی ایفا کرده است. بهبود کارآیی مصرف نیتروژن به‌عنوان یک راهکار کلیدی در افزایش عملکرد سیستم‌های کشاورزی پایدار از طریق به حداقل رساندن مصرف نهاده‌ها و هدر‌روی نیتروژن نقش دارد. به‌منظور بررسی ویژگی‌های عملکرد و شاخص‌های کارآیی نیتروژن شامل عملکردهای اقتصادی و بیولوژیک، شاخص برداشت، کارآیی‌های مصرف، جذب و استفاده از نیتروژن، بهره‌وری جزئی نیتروژن و شاخص برداشت نیتروژن در ارقام مختلف گندم (Triticum aestivum L.)، پژوهشی در سال زراعی 94-1393 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد به‌صورت کرت‍‍‌های خردشده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. در این مطالعه فاکتور اصلی مقادیر مختلف کود در 12 سطح (نیتروژن از منبع کود اوره 46 درصد: 0، 100، 200 و 300 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار؛ کود دامی: 0، 10، 20 و 30 تن کود دامی در هکتار که به‌ترتیب معادل تقریباً صفر، 100، 200 و 300 کیلوگرم نیتروژن خالص می‌باشد، ترکیب دو نوع کود نیتروژن شیمیایی و دامی به ترتیب به‌نسبت‏های 0:0، 5:50، 10:100، 15:150 کیلوگرم در هکتار : تن در هکتار) و فاکتور فرعی شامل ارقام گندم در 6 سطح (ارقام خیلی قدیمی: روشن و طبسی؛ رقم قدیمی: فلات؛ ارقام جدید: پارسی، سیروان و سپاهان) بود. نتایج این پژوهش نشان داد که صفات مورد مطالعه به‌طور معنی‌دار تحت تأثیر تیمارهای آزمایش قرار گرفتند. درحالی‌که اثر برهمکنش نوع رقم با سطوح کودی بر هیچ یک از صفات معنی‌دار نبود. با کاربرد کودهای اوره، دامی و ترکیب آ‌ن‌ها، عملکرد دانه، کاه و بیولوژیک به‌طور معنی‌دار در مقایسه با شاهد افزایش یافت. بیشترین و کمترین کارآیی مصرف نیتروژن در ارقام سپاهان و سیروان که هر دو از ارقام جدید بوده به ترتیب به میزان 84/20 کیلوگرم بر کیلوگرم و 63/14 کیلوگرم بر کیلوگرم به‌دست آمد. بدون در نظر گرفتن نوع منبع کود بکار رفته، با افزایش میزان نیتروژن مصرفی، شاخص‌های کارآیی نیتروژن به‌طور معنی‌دار کاهش یافت. اگرچه بین ارقام مختلف ازنظر کارایی استفاده از نیتروژن، شاخص برداشت نیتروژن، عملکرد کاه و بیولوژیک تفاوت معنی‌دار وجود داشت اما بین ارقام قدیم و جدید روندی مشاهده نگردید.

کلیدواژه‌ها

کارایی مصرف نیتروژن؛ کارایی استفاده از نیتروژن؛ کارایی جذب نیتروژن؛ ارقام اصلاح شده قدیم و جدید

مراجع

Arregui, L.M., and Quemada, M. 2008. Strategies to improve nitrogen use efficiency in winter cereal crops under rain fed conditions. Agronomy Journal 100: 277–284.

Abeledo, L.G., Calderini, D.F., and Slafer, G.A. 2008. Nitrogen economy in old and modemmalting barleys. Field Crop Research 106, 171–178.

Austin, R.B., Bingham, J., Blackwell, R.D., Evans, L.T., Ford, M.A., Morgan, C.L., and Taylor, M. 1980. Genetic improvements in winter wheat yield since 1900 and associated physiological changes. Journal of Agricultural Science 94: 675-689.

Austin, R.B. 1999. Yield of wheat in the United Kingdom: recent advances and prospects. Crop Science 39: 1604–1610.

Barraclough, P.B., Howarth, J.R., Jones, J., Lopez-Bellido, R., Parmar, S., Shepherd, C.E., and Hawkesford, M.J. 2010. Nitrogen efficiency of wheat: genotypic and environmental variation and prospects for improvement. European Journal of Agronomy 33: 1-11.

Brancourt-Hulmel, M., Doussinault, G., Lecomte, C., Berard, P., Le Buanec, B., and Trottet, M. 2003. Genetic improvement of agronomic traits of winter wheat cultivars released in France from 1946 to 1992 Crop Science 43:37-45

Bulman, P., Mather, D.E., Smith, D.L. 1993. Genetic-improvement of spring barleycultivars grown in eastern Canada from 1910 to 1988. Euphytica 71 (1-2): 35–48.

Cox, T.S., Shroyer, J.P., Ben-Hui, L., Sears, R.G., and Martin, T.J. 1988. Genetic improvement in agronomic traits of hard red winter wheat cultivars from 1919 to 1987. Crop Science 28: 756–760.

Dhugga, K.S., and Waines, J.G. 1989. Analysis of nitrogen accumulation and use in bread and durum wheat. Crop Science 29: 1232–1239.

Dobermann, D.I., and Cassman, K.G. 2004. Plant nutrient management for enhanced productivity in intensive grain production of United States and Asia. Plant and Soil, 247: 153-175.

Eickhout, B., Bouwman, A.F., and Van Zeijts, H. 2006. The role of nitrogen in world food production and environmental sustainability Agriculture, Ecosystems and Environment 116: 4–14.

Fisher, R.A., and Wall, P.C. 1976. Wheat breeding in Mexico and yield increases. Science Journal of the Australian Institute of Agricultural 42: 139-148.

Ghandi, A., Afyoni, D., Najafian, G., Vahabzade, M., Akbari, A., Torabi, M., Yazdan Sepas, A., Ghodsi, M., Pirayeshfar, B., Nazeri, M., Amin, H., and Malvordi, G. 2009. Sepahan, a new bread wheat cultivar. Research Achievements for Field and Horticulture Crops. 2 (25): 372-369

Giller, K.E., Chalk, P., Dobermann, A., Hammond, L., Heffer, P., Ladha, J.K., Nyamudeza, P., Maene, L., Ssali, H., and Freney, J. 2004. Emerging technologies to increase the efficiency of use of fertilizer nitrogen. In: Mosier, A.R., Syers, J.K., Freney, J.R. (Eds.), Agriculture and the Nitrogen Cycle. Island Press, Washington, D.C., pp. 35–51.

Gaju, O., Allard, V., Martre, P., Snape, J.W., Heumez, E., LeGouis, J., Moreau, D., Bogard, Griffiths, M.S., Orford, S., Hubbart, S., and Foulkes, M.J. 2011. Identification of traits to improve the nitrogen-use efficiency of wheat genotypes. Field Crops Research 123: 139–152

Good, A.G., Shrawat, A.K., and Muench, D.G. 2004. Can less yield more? Is reducing nutrient input into the environment compatible with maintaining crop production? Trends in Plant Science 9: 597–605.

Hirel, B., Le Gouis, J., Ney, B., and Gallais, A. 2007. The challenge of improving nitrogen use efficiency in crop plants: toward a more central role for genetic variability and quantitative genetics within integrated approaches. Journal Express of Botany 58 (9): 2369- 2387.

Koocheki, A., Mansori, A., and Khazaei, H.R. 1996. Sustainable Agriculture Systems. Iranian academic center for education culture and research Mashhad, Iran. Pp. 188. (In Persian).

Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., Mansory, A., and Moradi, R. 2012. Investigation of flow and nitrogen use efficiency in wheat production and consumption cycles (Triticum aestivum L.) and maize (Zea mays L.) in Iran. Journal of Agroecology 4 (3): 192-200. (In Persian with English Summary)

Koocheki, A., Nassiri, M., and Kiani, M. 2015. Estimating long-term fertilizer demand in Iran griculture. Journal of Agroecology (In Press). (In Persian with English Summary)

Koocheki, A., Nassiri, M., Bakhshaie, S., and Davodi, A. 2015. A Meta-analysis on nitrogen fertilizer experiments on cereal crops in Iran. Journal of Agroecology. (In Press). (In Persian with English Summary)

Le Gouis, J., Beghin, D., Heumez, E., and Pluchard, P. 2000. Genetic differencesfornitrogen uptake and nitrogen utilisation efficiencies in winter wheat. European Journal of Agronomy 12: 163–173.

Lopez-Bellido, L., Lopez-Bellido, R.J., and Redondo, R. 2005. Nitrogen efficiency in wheat under rainfed Mediterranean conditions as affected by split nitrogen application. Field Crops Research 94: 86–97.

Montemuro, F., Maiorana, M., Ferri, D., and Convertini, G. 2006. Nitrogen indicators, uptake and utilization efficiency in a maize and barley rotation cropped at different levels and source of N fertilization. Field Crop Research 99: 114-.421

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.

Muurinen, S., Slafer, G.A., and Peltonen-Sainio, P. 2006. Breeding effects on nitrogen use efficiency of spring cereals under northern conditions. Crop Science 46: 561–568.

Najafian, G., Nikooseresht, R. Khodarahmi, M. Kafashi, A.K. Amini, A. Afshari, F. Malihipour, A. Ahmadi, G.H. Nikooseresht, R. Kafashi, A.K. Amin, H. Zakari, A. Nikzad, A.R. Jafarnezhad, A. Afuni, D. Hassanpour, J. Mohammadi, A.R. Atahossaini, S.M. Nazeri, A. Mirzaie, A. Shourabi, A.A. Shad Mehri, A. Badri, A.R. Momen, A. and Sadeghi, N. 2012. Sirvan, new bread wheat cultivar, tolerant to terminal drought with good bread making quality adapted to irrigate conditions of temperate regions of Iran. Research Achievements for Field and Horticulture Crops. 1(1): 1-10.

Nassiri Mahallati, M., and Koocheki, A., 2015. Trend Analysis of Nitrogen Use and Productivity in Cereal Production Systems of Iran. Journal of Agroecology. (In Press). (In Persian with English Summary)

Ortiz–Monasterio, J.I., Sayre, K.D., Rajaram, S., and McMahon, M., 1997. Genetic progress in wheat yield and nitrogen use efficiency under four nitrogen rates. Crop Science 37: 898–904

Rahimizadeh, M., Kashani, A., Zare Faizabadi, A., Koocheki, A., and Nassiri Mahallati M. 2010. Investigation of nitrogen use efficiency in wheat-based double croppingsystems under different rate of nitrogen and return of crop residue. Gorgan University of Agricultural Science and Natural Research 3 (3): 125 – 142

Sadras, V.O., and Lawson, C. 2013. Nitrogen and water-use efficiency of Australian wheat varieties released between 1958 and 2007. European Journal of Agronomy 46: 34- 41.

Salvagiotti, F., Castellari, J.M., Miralles, D.J., and Pedro., H.M. 2009. Sulfur fertilization improves nitrogen use efficiency in wheat by increasing nitrogen uptake. Field Crops Research 113: 170–177.

Singh, U. 2005. Integrated nitrogen fertilization for intensive and sustainable agriculture. Journal of Crop Improvement 15: 259-287.

Slafer, G.A., and Andrade, F.H. 1991. Changes In physiological attributes of the dry matter economy of bread wheat (Trtiticum Aestivum) through genetic improvement of grain yield potential at different regions of the world. Euphytica 58: 37-49.

Smil, V. 1999. Nitrogen in crop production: An account of global flows. Global Biogeochemical Cycle 13: 647–662.

Sofizadeh, C., Zand, A., Rahimian-e-Mashhadi, H., and Deihimfard, R. 2006. The comparison yield, nitrogen use efficiency and the protein of the seed in modern and old Wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Iranian Journal of Agriculture Science 1: 13-20.

Sylvester-Bradley, R., and Kindred, D.R. 2009. Analysing nitrogen responses of cereals to prioritize routes to the improvement of nitrogen use efficiency. Journal of Experimental Botany 60: 1939–1951.

Van Sanford, D.A., and MacKown, C.T., 1986. Variation in nitrogen use efficiency among soft red winter wheat genotypes. Theoretical and Applied Genetics 72: 158–163.