اثر کودهای شیمیایی و زیستی بر برخی صفات فیزیولوژی و عملکردی گیاه کینوا (Chenopodium quinoa Willd.) تحت تنش خشکی در خاک شور

بوم شناسی کشاورزی

مقاله 5، دوره 13، شماره 2 - شماره پیاپی 48، تیر 1400، صفحه 251-270   

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jag.v13i2.84128

نویسندگان

مهدی امیریوسفی¹؛ محمود رضا تدین^{* 1}؛ رحیم ابراهیمی²

¹گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهر کرد، ایران

²گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهر کرد، ایران

چکیده

به‌منظور بررسی اثر کودهای شیمیایی و زیستی بر برخی ویژگی‌های فیزیولوژی، عملکرد و اجزای عملکرد گیاه کینواChenopodium) quinoa Willd.) تحت رژیـم‌هـای کـم‌آبـی در خاک شور، آزمایشی به‌صورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1398-1397 در مزرعه‌ای واقع در منطقه‌ دستگرد اصفهان انجام شد. در این آزمایش چهار سطح آبیاری (100، 75، 50 و 25 درصد ظرفیت زراعی مزرعه) به‌عنوان عامل اصلی و چهار سطح کود زیستی (شاهد، نیتروکسین، بیوفسفر و تلفیق نیتروکسین و بیوفسفر) و دو سطح کود شیمیایی (عدم کاربرد و کاربرد تلفیقی کودهای شیمیایی نیتروژن و فسفر) به‌عنوان عوامل فرعی مورد مطالعه قرارگرفت. میانگین حجم آب مصرفی در تیمارهای 100، 75، 50 و 25 درصد ظرفیت زراعی مزرعه به‌ترتیب 1/4204، 2/3427، 6/2665 و 8/2184 مترمکعب در هکتار بود. تیمارهای کود شیمیایی نیز بر اساس نتایج آزمون خاک و توصیه کودی توسط آزمایشگاه، به‌مقدار 250 کیلوگرم کود اوره و 75 کیلوگرم کود سوپر فسفات تریپل در هکتار اعمال شدند. نتایج نشان داد که در تمامی تیمارهای کودی، افزایش سطوح تنش خشکی موجب کاهش کلیه‌ صفات اندازه‌گیری شده (شامل میزان کلروفیل کل، شاخص سطح برگ، تعداد خوشه در مترمربع، تعداد دانه در خوشه وزن هزار دانه، عملکرد دانه و شاخص برداشت) در کینوا گردید. با این وجود، کلیه صفات اندازه‌گیری شده تحت تیمار کاربرد کودهای شیمیایی در مقایسه با شرایط عدم کاربرد کودهای شیمیایی افزایش معنی‌داری داشت. به‌نحوی که بیشترین عملکرد دانه (38/2225 کیلوگرم در هکتار) و بالاترین درصد شاخص برداشت (12/41 درصد) کینوا در شرایط کاربرد کودهای شیمیایی و آبیاری مطلوب (تیمار آبیاری 100 درصد ظرفیت زراعی مزرعه) حاصل شد و شرایط تنش شدید خشکی (تیمار آبیاری 25 درصد ظرفیت زراعی مزرعه)، عملکرد دانه و شاخص برداشت این گیاه را به‌ترتیب حدود 88 و 36 درصد نسبت به شرایط آبیاری مطلوب با تیمار کودی مشابه (کاربرد کودهای شیمیایی) کاهش داد. از طرفی، در سطوح مختلف تنش، استفاده ‌هم‌زمان از کودهای زیستی نیتروکسین و بیوفسفر بیشترین تأثیر را بر تعدیل اثرات تنش خشکی و افزایش معنی‌دار کلیه صفات مورد بررسی داشت. به‌طوری‌که در شرایط تنش شدید خشکی و کاربرد کودهای شیمیایی، تیمار کاربرد تلفیقی کودهای زیستی نیتروکسین و بیوفسفر ، میزان کلروفیل، شاخص سطح برگ، تعداد دانه در خوشه و وزن هزار دانه کینوا را به‌ترتیب حدود 32، 35، 36 و 15 درصد نسبت به شرایط عدم کاربرد کودهای زیستی در همان سطح خشکی افزایش داد. نتایج در مجموع نشان داد که با وجود شوری خاک محل آزمایش، گیاه کینوا حتی در سطح آبیاری 25 درصد ظرفیت زراعی مزرعه (تنش شدید خشکی)، دوره‌ رشد خود را کامل کرده و بذر تولید کرد که نشان‌دهنده مقاومت بالای کینوا به شرایط تنش‌های شدید محیطی است.
 

کلیدواژه‌ها

تاج خروس؛ بیوفسفر؛ تنش اسمزی؛ شاخص برداشت؛ نیتروکسین

مراجع

Adolf, V.I., Jacobsen, S.E., and Shabala, S., 2013. Salt tolerance mechanisms in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Environmental and Experimental Botany 92: 43–54.

Alizadeh, A., 2008. Soil, Water and Plant relationship. Emam Reza University of Mashhad, Iran. pp.484. (In Persian).

Al-Naggar, A.M.M., Abd El-Salam, R.M., Badran, A.E.E., and El-Moghazi, M.A., 2017. Drought tolerance of five Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) genotypes and its association with other traits under moderate and severe drought stress. Asian Journal of Advances in Agricultural Research 3(3): 2456-2468.

Bahamin, S., Koochek, A., Nassiri Mahallati, M., and Beheshti, A., 2019. Effect of biological and chemical fertilizers of nitrogen and phosphorus on quantitative and qualitative productivity of maize under drought stress conditions. Environmental Stresses in Crop Sciences 12(1): 123-139. (In Persian with English Summary)

Basra, S.M.A., Iqbal, S., and Afzal, I., 2014. Evaluating the response of nitrogen application on growth, development and yield of quinoa genotypes. International Journal of Agriculture and Biology 16: 886–892.

Bazile, D., Jacobsen, S.E., and Verniau, A., 2016., The global expansion of quinoa: Trends and limits. Frontiers in Plant Sciences 7: 622-631.

Biglouie, M.H., Assimi, M.H., and Jabbarzadeh, A.R., 2006. Effect of supplemental irrigation on yield and yield components of flue-cured tobacco. Iranian Journal of Field Crop Science 8(2): 184-200. (In Persian with English Summary)

Bilalis, D., Kakabouki, I., Karkanis A., Travlos, I., Triantafyllidis, V., and Hela, D., 2012 Seed and saponin production of organic quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) for different tillage and fertilization. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 40(1): 42-46.

Cocozza, C., Pulvento, C., Lavini, A., Riccardi, M., D’Andria, R., and Tognetti, R., 2012. Effects of increasing salinity stress and decreasing water availability on ecophysiological traits of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) grown in a Mediterranean-type agroecosystem. Journal of Agronomy and Crop Science 199(4): 229–240.

Egamberdieva, D., Wirth, S.J., Alqarawi, A.A., Abd-Allah, E.F., and Hashem, A., 2017. Phytohormones and beneficial microbes: Essential components for plants to Balance stress and Fitness. Frontiers in Microbiology 8: 1-14.

Enebe, M.C., and Babalola, O.O., 2018. The influence of plant growth-promoting rhizobacteria in plant tolerance to abiotic stress: a survival strategy. Applied Microbiology and Biotechnolog 102(18): 7821–7835.

Eppel, A., Keren, N., Salomon, E., Volis, S., and Rachmilevitch, S., 2013. The response of Hordeum spontaneum desert ecotype to drought and excessive light intensity is characterized by induction of O₂ dependent photochemical activity and anthocyanin accumulation. Plant Science 201(202): 74–80.

Fabre, D., Yin, X., Dingkuhn, M., Clement-Vidal, A., Roques, S., Rouan, L., Soutiras, A., and Luquet, D., 2019. Role of triose phosphate utilization in photosynthetic response of rice to variable carbon dioxide levels and plant source-sink relations. BioRxiv 1-23.

Fghire, R., Anaya, F., Ali, O.I., Benlhabib, O., Ragab, R., and Wahbi, S., 2015. Physiological and photosynthetic response of quinoa to drought stress. Chilean Journal of Agricultural Research 75(2): 174–183.

Gamez, A.L., Soba, D., Zamarreño, A.M., García-Mina, J.M., Aranjuelo, I., and Morales, F., 2019. Effect of water stress during grain filling on yield, quality and physiological traits of Illpa and Rainbow quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) cultivars. Plants 8(6): 173-188.

Garcia, M., Raes, D., and Jacobsen, S.E., 2003. Evapotranspiration analysis and irrigation requirements of quinoa (Chenopodium quinoa) in the Bolivian highlands. Agricultural Water Management 60(2): 119–134.

Geren, H., 2015. Effects of different nitrogen levels on the grain yield and some yield components of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) under Mediterranean climatic conditions. Turkish Journal of Field Crops 20(1): 59-64.

Gomaa, E.F., 2013 Effect of nitrogen, phosphorus and bio fertilizers on quinoa plant. Journal of Applied Sciences Research 9(8): 5210- 5222.

Gonzalez, J., Gallardo, M., Hillar, M., Rosa, M., and Prado, F., 2009. Physiological responses of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) to drought and waterlogging stresses: Dry matter partitioning. Botanical Studies 50: 35-42.

Gordillo-Bastidas, E., Diaz-Rizzolo, D.A., Roura, E., Massanes, T., and Gomis, R., 2016. Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), from nutritional value to potential health benefits: An integrative review. Journal of Nutrition and Food Sciences 6(3): 1-10.

Habibzadeh, Y., Jalilian, J., Zardashti, M.R., Pirzad, A., and Eini, O., 2015. Some morphophysiological characteristics of Mung Bean mycorrhizal plant under different irrigation regimes in field condition. Journal of Plant Nutrition 38(11): 1754-1767.

Hinojosa, L., Gonzalez, J., Barrios-Masias, F., Fuentes, F., and Murphy, K., 2018. Quinoa abiotic stress responses: A review. Plants 7(4):106-138.

Hossini, Y., Ramezani Moghaddam, J., Nikpour, M.R., and Abdoli, A., 2018. Evaluating water uptake functions under simultaneous salinity and water stress conditions in Solanum lycopersicum. Journal of Water Research in Agriculture 32(2): 247-265. (In Persian with English Summary)

Iqbal, S., Basra, S.M.A., Afzal, I., Wahid, A., Saddiq, M.S., Hafeez, M.B., and Jacobsen, S.E., 2018. Yield potential and salt tolerance of quinoa on salt-degraded soils of Pakistan. Journal of Agronomy and Crop Science 205(1): 1-9.

Iqbal, A., He, L., Khan, A., Wei, S., Akhtar, K., Ali, I., and Jiang, L., 2019. Organic manure coupled with inorganic Fertilizer: An approach for the sustainable production of Rice by improving soil properties and Nitrogen use efficiency. Journal of Agronomy 9(10): 651-671.

James, B., Rodel, D., Lorettu, U., Reynaldo, E., and Tariq, H., 2008. Effect of Vesicular arboscular mycorrhiza (VAM) fungi inoculation on coppicing ability and drought resistance of Senna Spectabilis. Pakistan Journal of Botany 40(5): 2217-2224.

Kachout, S., Ben Mansoura, A., Jaffel Hamza, K., Leclerc, J.C., Rejeb, M.N., and Ouerghi, Z., 2011. Leaf–water relations and ion concentrations of the halophyte Atriplex hortensis in response to salinity and water stress. Acta Physiologia Plantarum 33: 335–342

Kaoutar, F., Abdelaziz, H., Ouafae, B., Redouane, C.A., and Ragab, R., 2017. Yield and dry matter simulation using the saltmed model for five quinoa (Chenopodium quinoa) accessions under deficit irrigation in South Morocco. Irrigation and Drainage 66(3): 340–350.

Khorshidi, Y.R., Ardakani, M.R., Ramezanpour, M.R., Khavazi, K., and Zargari, K., 2011 Response of yield and yield components of rice (Oryza sativa L.) to Pseudomonas flouresence and Azospirillum lipoferum under different nitrogen levels. American-Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Sciences 10(3): 387-395.

Kocabas, I., Kaplan, M., Kurkcuoglu, M., and Baser, K.H.C., 2010 Effects of different organic manure applications on the essential oil components of Turkish sage (Salvia fruticosa). Asian Journal of chemistry 22(2): 1599-1605.

Koocheki, A., Nasiri Mahallati, M., Bakhshaei, S., and Davari, A., 2017. A meta analysis on nitrogen fertilizer experiments on cereal crops in Iran. Agroecology 9(2): 296-313.

Koyro, H.W., Lieth, H., and Eisa, S.S., 2008. Salt tolerance of Chenopodium quinoa willd. grains of the Andes: Influence of salinity on biomass production, yield, composition of reziaves in the seeds, water and solute relations. Tasks for Vegetation Sciences 43: 133-145.

Kranner, I., Beckett, R.P., Wornik, S., Zorn, M., and Pfeifhofer, H.W., 2002. Revival of a resurrection plant correlates with its antioxidant status. The Plant Journal 31: 13-24.

Lichtenthder, H.K., 1987. Cholorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes. Enzymology 148: 350- 382.

Mohammadpour Vashvaei, R., Ramroudi, M., and Fakheri, B.A., 2017. Effects of drought stress and bio-fertilizer inoculation on quantitative and qualitative characteristics of marian thistle (Silybum marianum L.). Journal of Agroecology 9(1): 31-49.

Nasir Khan, M. Mobin, M., and Zahid, A., 2018. Fertilizers and their contaminants in soils, surface and groundwater. Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences 225-240.

Panayiota, P., Kakabouki, I., Travlos, I., and Bilalis, D., 2014. Effect of fertilization on yield and quality of biomass of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) and green amaranth (Amaranthus retroflexus L.). Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca 71(2):288-294

Parihar, P., Singh, S., Singh, R., Singh, V.P., and Prasad, S.M., 2014. Effect of salinity stress on plants and its tolerance strategies: A review. Environmental Science and Pollution Research 22(6): 4056–4075.

Perchlik, M., and Tegeder, M., 2018. Leaf amino acid supply affects photosynthetic and plant nitrogen use efficiency under nitrogen stress. Plant Physiology 178(1): 174-189.

Piromyou, P., Buranabanyat, B., Tantasawat, P., Tittabutr, P., Boonkerd, N., and Teaumroong, N., 2011. Effect of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) inoculation on microbial community structure in rhizosphere of forage corn cultivated in Thailand. European Journal of Soil Biolology 47: 44-54.

Prager, A., Munz, S., Nkebiwe, P., Mast, B. and Graeff-Honninger, S., 2018. Yield and quality characteristics of different quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) cultivars grown under field conditions in Southwestern Germany. Agronomy 8: 197-216.

Pulvento, C., Riccardi, M., Lavini, A., Iafelice, G., Marconi, E., and d’Andria, R., 2012. Yield and quality characteristics of quinoa grown in open field under different saline and non-saline irrigation regimes. Journal of Agronomy and Crop Science 198(4): 254–263.

Rahimi, A., Moghaddam, S., Ghiyasi, M., Heydarzadeh, Ghazizadeh, S., and Popovic-Djordjevic., J., 2019. The influence of chemical, organic and biological fertilizers on agrobiological and antioxidant properties of Syrian cephalaria (Cephalaria syriaca L.). Agriculture: 9(6): 122-135.

Rajendran, K., and Devaraj, P., 2004 Biomass and nutrient distribution and their return of Casuarina equisetifolia inoculated with biofertilizers in farmland. Biomass and Bioenergy 26: 235-249

Sabbagh, S.K., Poorabdollah, A., Sirousmehr, A., and Gholamalizadeh-Ahangar, A., 2017 Bio-fertilizers and systemic acquired resistance in Fusarium infected wheat. Journal of Agricultural Science and Technology 19: 453-464.

Stamenkovic, C., Beskoski, V., Karabegovic, I., Lazic, M., and Nikolic, N., 2018. Microbial fertilizers: A comprehensive review of current findings and future perspectives. Spanish Journal of Agricultural Research 16(1): 210-228.

Tavousi, M., and Lotf-Ali, G.A., 2018. Quinoa cultivation and related research results. Agricultural Research, Education and Promotion Organization, Ahvaz, Iran. pp. 40. (In Persian)

Telahigue, D., Yahia, L.B., Aljane, F., Belhouchett, K. and Toumi, L., 2017. Grain yield, biomass productivity and water use efficiency in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) under drought stress. Journal of Scientific Agriculture 1: 222-232.

Wu, S.C., Caob, Z.H., Lib, Z.G., Cheunga, K.C., and Wong, M.H., 2005 Effects of biofertilizer containing N-fixer, P and K solubilizers and AM fungi on maize growth: A greenhouse trial. Geoderma 125: 155–166.

Zayed, B.A., Elkhoby, W.M., Salem, A.K., Ceesay, V., and Uphoff, N.T., 2013. Effect of integrated nitrogen fertilizer on wheat productivity and soil fertility under saline soil conditions. Journal of Plant Biology Research 2(1): 14-24.