ارزیابی رشد، ‌عملکرد و خصوصیات مورفولوژی و فیزیولوژی پنج گونه نعناع (Mentha spp.) در سیستم هواکشت تحت شرایط کشت گلخانه‌ای

علوم باغبانی

مقاله 5، دوره 36، شماره 3 - شماره پیاپی 55، آذر 1401، صفحه 603-618   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jhs.2022.72347.1089

نویسندگان

مریم یعقوب وند¹؛ حسن مومیوند^{* 1}؛ محمدرضا راجی¹؛ اشکان بنان²

¹گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

²گروه علوم و مهندسی شیلات، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

چکیده

امروزه استفاده از محیط‌های کنترل شده و روش­های تولید بدون خاک، به­دلیل قابلیت بالای این روش‌ها در استفاده کارآمد از منابع و قابلیت­های کشت فشرده، در حال افزایش است. به منظور بررسی ارزیابی رشد‌، عملکرد و خصوصیات مورفولوژی، فیزیولوژی و بیوشیمیایی پنج گونه نعناع در سیستم هواکشت، آزمایشی در شرایط گلخانه انجام شد. مطالعه‌ ﺑﻪ‌صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار در گلخانه‌ داﻧﺸﻜﺪه ﻛﺸﺎورزی و منابع طبیعی دانشگاه لرستان در سال 1398 اجرا گردید و آنالیز داده‌ها به صورت آزﻣﺎیش فاکتوریل در ﻗﺎﻟﺐ طرح کرت‌های خرد شده در زمان انجام شد. گونه‌های نعناع (شامل نعناع آبی Mentha aquatica، نعناع پونه Mentha pulegium، نعناع سبز Mentha spicata، نعناع سیبMentha suaveolens  و نعناع فلفلی Mentha piperita) به‌عنوان فاکتور اصلی و برداشت (چین اول و چین دوم) به‌عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که گونه‌های نعناع سیب و نعناع سبز بیش­ترین نسبت برگ به ساقه را به ترتیب به میزان 368/1 و 364/1 داشتند. بیش‎ترین سطح برگ، وزن تر و خشک برگ، وزن تر و خشک ساقه، وزن تر و خشک استولون، وزن تر و خشک اندام هوایی، وزن خشک کل بوته و محتوای نسبی آب مربوط به گونه نعناع آبی و پس از آن گونه نعناع فلفلی بود. علاوه بر این گونه نعناع فلفلی بیش­ترین وزن تر ریشه را دارا بود. بیش­ترین میزان کاروتنوئید و کلروفیل در گونه نعناع فلفلی به دست آمد و بیش­ترین میزان فتوسنتز و دی­اکسیدکربن زیر روزنه نیز مربوط به گونه نعناع پونه بود. در این آزمایش اغلب صفات مرتبط با عملکرد شامل سطح برگ، وزن تر و خشک برگ، وزن تر ریشه، وزن تر اندام هوایی، وزن خشک کل بوته، محتوای نسبی آب و فتوسنتز در چین دوم بالاتر بودند. با توجه به نتایج به­دست آمده در مجموع گونه نعناع آبی نسبت به دیگر گونه‌ها از لحاظ اغلب صفات مورد مطالعه برتری نشان داد. در حالی‌که گونه نعناع فلفلی نیز از رشد و عملکرد قابل توجهی برخوردار بود. بنابراین کشت گونه نعناع فلفلی جهت مصارف دارویی و کشت گونه نعناع آبی جهت مصرف تازه‌خوری در سیستم هواکشت مناسب است.

کلیدواژه‌ها

پونه؛ فتوسنتز؛ نعناع آبی؛ نعناع فلفلی؛ هواکشت

مراجع

• Anon. (2009). Mentha Oil Seasonal Report retrieved from. http://www.karvycommodities.com/downloads/karvySpecialReports/karvysSpecialReports_20111012113231.pdf.
• Asao, T. (2012). (Ed.), Hydroponics: A Standard Methodology for Plant Biological Researches. BoD Books on Demand.
• Böhme, M., & Pinker, I. (2013). Asian leafy vegetables and herbs cultivated in substrate culture and aeroponics in greenhouse. In International Symposium on Growing Media and Soilless Cultivation 1034: 155-162. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2014.1034.18.
• Biddinger, E.J., Liu, C., Joly, R.J., & Raghothama, K.G. (1998). Physiological and molecular responses of aeroponically grown tomato plants to phosphorus deficiency. Journal of the American Society for Horticultural Science123(2): 330-333.
• Calori, A.H., Factor, T.L., Feltran, J.C., Watanabe, E.Y., Moraes, C.C.D., & Purquerio, L.F.V. (2017). Electrical conductivity of the nutrient solution and plant density in aeroponic production of seed potato under tropical conditions (winter/spring). Bragantia76: 23-32. https://doi.org/10.1590/1678-4499.022.
• Chandra, S., Khan, S., Avula, B., Lata, H., Yang, M.H., ElSohly, M.A., & Khan, I.A. (2014). Assessment of total phenolic and flavonoid content, antioxidant properties, and yield of aeroponically and conventionally grown leafy vegetables and fruit crops: A comparative study. Evidence-based Complementary and Alternative Medicine, 2014. https://doi.org/10.1155/2014/253875.
• Chiipanthenga, M., Maliro, M., Demo, P., & Njoloma, J. (2012). Potential of aeroponics system in the production of quality potato (Solanum tuberosum) seed in developing countries. African Journal of Biotechnology 11(17): 3993-3999. https://doi.org/10.5897/AJB10.1138.
• Dannehl, D., Taylor, Z., Suhl, J., Miranda, L., Fitz-Rodriguez, E., Lopez-Cruz, I., & Schmidt, U. (2017). Sustainable cities: viability of a hybrid aeroponic/nutrient film technique system for cultivation of tomatoes. International Journal of Agricultural and Biosystems Engineering 11(6): 470-477.
• Dorai, M., Papadopoulos, A., & Gosselin, A. (2001). Influence of electric conductivity management on greenhouse tomato yield and fruit quality. Agronomie 21(4): 367-383. https://doi.org/1051/agro:2001130.
• Gopinath, P., Vethamoni, P.I., & Gomathi, M. (2017). Aeroponics soilless cultivation system for vegetable crops. Chemical Science Review and Letters 6(22): 838-849.
• Hayden, A.L. (2006). Aeroponic and hydroponic systems for medicinal herb, rhizome, and root crops. A Publication of the American Society for Hortcultural Science 41(3): 536-538.
• Hikosaka, Y., Kanechi, M., Sato, M., & Uno, Y. (2015). Dry-fog aeroponics affects the root growth of leaf lettuce (Lactuca sativa cv. Greenspan) by changing the flow rate of spray fertigation. Environmental Control in Biology 53(4): 181-187. https://doi.org/10.2525/ecb.53.181.
• Hothem, S.D., Marley, K.A., & Larson, R.A. (2003). Photochemistry in Hoagland's nutrient solution. Journal of Plant Nutrition 26(4): 845-854. https://doi.org/10.1081/PLN-120018569.
• Jie, H., & Kong, L.S. (1998). Growth and photosynthetic responses of three aeroponically grown lettuce cultivars (Lactuca sativa) to different rootzone temperatures and growth irradiances under tropical aerial conditions. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology 73(2): 173-180. https://doi.org/10.1080/14620316.1998.11510961.
• Kasrati, A., Jamali, C.A., Bekkouche, K., Wohlmuth, H., Leach, D., & Abbad, A. (2014). Plant growth, mineral nutrition and volatile oil composition of Mentha suaveolens subsp. timija (Briq.) Harley cultivated under salt stress conditions. Industrial Crops and Products 59: 80-84.
• Kawasaki, Y., Matsuo, S., Kanayama, Y., & Kanahama, K. (2014). Effect of root-zone heating on root growth and activity, nutrient uptake, and fruit yield of tomato at low air temperatures. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science MI-001. https://doi.org/10.2503/jjshs1.MI-001.
• Kernahan, K. (2016). U.S. Patent Application No. 14/341,781.
• Kumar, P., Mishra, S., Malik, A., & Satya, S. (2011). Insecticidal properties of Mentha species: a review. Industrial Crops and Products 34(1): 802-817. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2011.02.019.
• Lakhiar, I.A., Gao, J., Syed, T.N., Chandio, F.A., & Buttar, N.A. (2018). Modern plant cultivation technologies in agriculture under controlled environment: A review on aeroponics. Journal of Plant Interactions 13(1): 338-352. https://doi.org/10.1080/17429145.2018.1472308.
• Lakhiar, I.A., Gao, J., Syed, T.N., Chandio, F.A., Tunio, M.H., Ahmad, F., & Solangi, K.A. (2020). Overview of the aeroponic agriculture–An emerging technology for global food security. International Journal of Agricultural and Biological Engineering 13(1): 1-10. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20201301.5156.
• Lightenthaler, H.K. (1987). Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology 148: 350-382. http://dx.doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1.
• Luo, H.Y., Lee, S.K., & He, J. (2009). Integrated effects of root-zone temperatures and phosphorus levels on aeroponically-grown lettuce (Lactuca sativa) in the tropics. The Open Horticulture Journal2(1). https://doi.org/10.2174/1874840600902010006.
• Lynch, J., Marschner, P., & Rengel, Z. (2012). Effect of internal and external factors on root growth and development. In Marschner's mineral nutrition of higher plants (pp. 331-346). Academic Press.
• Mateus-Rodríguez, J., De Haan, S., Barker, I., Chuquillanqui, C., & Rodríguez-Delfín, A. (2011). Response of three potato cultivars grown in a novel aeroponics system for mini-tuber seed production. In II International Symposium on Soilless Culture and Hydroponics 947: 361-367.
• Movahedi, Z., & Rostami, M. (2020). Production of some medicinal plants in aeroponic system. Journal of Medicinal plants and By-product 9(1): 91-99. https://doi.org/22092/JMPB.2020.122079.
• Movahedi, Z., Moieni, A., & Soroushzadeh, A. (2012). Comparison of aeroponics and conventional soil systems for potato minitubers production and evaluation of their quality characters. Journal of Plant Physiology and Breeding 2(2): 13-21. (In Persian)
• Molitor, H., & Fischer, M. (1997). Effect of several parameters on the growth of chrysanthemum stock plants in aeroponics. In International Symposium on Growing Media and Hydroponics 481: 179-186.
• Mumivand, H., Aghemiri, A., Aghemiri, A., Morshedloo, M.R., & Nikoumanesh, K. (2019). Ferulago angulata and Tetrataenium lasiopetalum: Essential oils composition and antibacterial activity of the oils and extracts. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology 22: 101407.
• Mumivand, H., Babalar, M., Hadian, J., & Tabatabaei, S.M.F. (2010). Influence of nitrogen and calcium carbonate application rates on the minerals content of summer savory (Satureja hortensis) leaves. Horticulture environment and biotechnology, 51(3), 173-177.
• Mumivand, H., Ebrahimi, A., Morshedloo, M.R., & Shayganfar, A. (2021). Water deficit stress changes in drug yield, antioxidant enzymes activity and essential oil quality and quantity of Tarragon (Artemisia dracunculus). Industrial Crops and Products 164: 113381. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113381.
• Newall, C.A., Anderson, L.A., & Phillipson, J.D. (1996). Herbal medicines. A guide for health-care professionals. The pharmaceutical press.
• Nezami, , Nemati, H., Arooei, H., & Bagheri, A.R. (2016). Effect of soil moisture regimes under controlled conditions on growth and biomass in mentha species. Journal of Plant Production 23(2): 51-72. (In Persian)
• Nooshkam, A., Mumivand, H., Hadian, J., Alemardan, A., & Morshedloo, M.R. (2017). Drug yield and essential oil and carvacrol contents of two species of Satureja ( khuzistanica Jamzad and S. rechingeri Jamzad) cultivated in two different locations. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 6: 126-130.
• Ortiz, E.L. (1992). Encyclopedia of herbs, spices, and flavorings. Dorling Kindersley.
• Otazu, V. (2010). Manual on quality seed potato production using aeroponics. International Potato Center. https://doi.org/10.4160/9789290603924.
• Pagliarulo, C.L., Hayden, A.L., & Giacomelli, G.A. (2004). Potential for greenhouse aeroponic cultivation of Urtica dioica. In VII International Symposium on Protected Cultivation in Mild Winter Climates: Production, Pest Management and Global Competition 659: 61-66. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2004.659.6.
• Quattrocchi, U. (1974). CRC World dictionary of plant names: Common names, Scientific Names, Eponyms, Sonyonyms, and Etymology. III MQ.
• Rakocy, J.E., Bailey, D.S., Shultz, R.C., & Thoman, E.S. (2004). Update on tilapia and vegetable production in the UVI aquaponic system. In New dimensions on farmed Tilapia: proceedings of the sixth international symposium on Tilapia in Aquaculture, held September (pp. 12-16).
• Ritchie, S.W., Nguyen, H.T., & Holaday, A.S. (1990). Leaf water content and gas‐exchange parameters of two wheat genotypes differing in drought resistance. Journal of Crop Science 30(1): 105-111. https://doi.org/10.2135/cropsci1990.0011183X003000010025x.
• Ritter, E., Angulo, B., Riga, P., Herran, C., Relloso, J., & San Jose, M. (2001). Comparison of hydroponic and aeroponic cultivation systems for the production of potato minitubers. Journal of the European Association for Potato Research 44(2): 127-135. https://doi.org/10.1007/BF02410099.
• Rostami, M., & Movahedi, Z. (2016). Evaluating the effects of Naphthalene acetic acid (NAA) on morpho-physiological traits of valerian (Valeriana officinalis) in aeroponic system. Iranian Journal of Plant Physiology 6(3): 1751-1759.
• Saha, S., Monroe, A., & Day, M.R. (2016). Growth, yield, plant quality and nutrition of basil (Ocimum basilicum) under soilless agricultural systems. Annals of Agricultural Sciences 61(2): 181-186. https://doi.org/10.1016/j.aoas.2016.10.001.
• Spinoff, N.A.S.A. (2006). Innovative partnership program. Publications and graphics department NASA Center for Aerospace Information (CASI).
• Taheri-Garavand, A., Mumivand, H., Fanourakis, D., Fatahi, S., & Taghipour, S. (2021). An artificial neural network approach for non-invasive estimation of essential oil content and composition through considering drying processing factors: A case study in Mentha aquatica. Industrial Crops and Products 171: 113985. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2021.113985.
• Tiwari, S. (2008). Plants: a rich source of herbal medicine. Journal of Natural Products 1(0): 27-35.
• Yang, T., & Kim, H.J. (2019). Nutrient management regime affects water quality, crop growth, and nitrogen use efficiency of aquaponic systems. Scientia Horticulturae 256: 108619. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2019.108619.
• Zargari, A. (2014). Medicinal plants. Publisher of Tehran University. Third edition, p. 567. (In Persian)