Effects of Different Levels of drought Stress on Yield and Yield Components of Quinoa (Chenopodium Quinoa Willd.)

فصلنامه آب و توسعه پایدار

Article 6, Volume 10, Issue 4 - Serial Number 30, March 2024, Pages 49-58   

Document Type: Applied Article

DOI: 10.22067/jwsd.v10i4.2307-1254

Authors

Hossein Beyrami^{* 1}; Rostam Yazdani- Biouki¹; Masoumeh Salehi²

¹Assistant Professor , National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran

²Associate Professor , National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran

Abstract

Due to the limited quality of water resources and considering that the majority of the country is arid and semi-arid, it is important to cultivate plants with a high tolerance to drought and salinity. This research was conducted to determine the effect of different moisture levels on yield and yield components of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) under lysimetric conditions in the spring and autumn cropping seasons. Treatments included irrigation after draining 0.2, 0.4, 0.6, and 0.8 of the total available water (TAW). Irrigation was done based on the soil moisture depletion and the leaching requirement of about 20%. At the end, dry biomass, seed yield, and yield components were measured. The results showed that with an increase in the moisture depletion from 0.6 to 0.8 TAW, the biomass and seed yield had a significant decrease of 24 and 37% in the spring and 34 and 47% in the autumn cropping season, respectively. But the increase in moisture depletion from 0.2 to 0.4 and 0.4 to 0.6 did not cause a significant decrease in these traits. The results indicated that changes in moisture depletion levels caused significant differences in plant height (P<0.01), stem diameter, and 1000-seed weight (P<0.05) in spring cropping, but their effect on panicle length and width and the number of secondary stems was not significant. In the autumn cropping season, the results showed that changes in moisture levels caused significant differences in plant height and the 1000-seed weight (P<0.01), but the effect on other yield components was not significant.

Keywords

Yield Components; Drought Stress; Soil moisture; Quinoa

References

باقری محمود. (1397). زراعت کینوا. موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، چاپ اول. کرج، ایران.
بیرامی، حسین، رحیمیان، محمدحسن، صالحی، معصومه، و یزدانی بیوکی، رستم. (1398). تأثیر سطوح مختلف شوری آب آبیاری بر عملکرد و اجزاء عملکرد کینوا (Chenopodium quinoa) در کشت بهاره. تولید گیاهان زراعی، 2(4)، 111-120. https://doi.org/10.22069/ejcp.2020.16239.2209
بیرامی، حسین، رحیمیان، محمدحسن، و دهقانی، فرهاد. (1399الف). برآورد نیاز آبی و ضریب گیاهی دو گونه سالیکورنیا در یزد. پژوهش آب در کشاورزی (علوم خاک و آب)، 34(3)، 401-414. https://doi.org/10.22092/jwra.2020.342669.784
بیرامی، حسین، رحیمیان، محمدحسن، صالحی، معصومه، یزدانی بیوکی، رستم، شیران تفتی، مهدی، و نیکخواه، مجید. (1399ب). تاثیر دور آبیاری بر عملکرد و اجزای عملکرد کینوا (Chenopodium quinoa) در شرایط شور. دانش کشاورزی و تولید پایدار (دانش کشاورزی)، 30(3)، 347-357. https://doi.org/20.1001.1.24764310.1399.30.3.20.5
تافته، آرش، و امداد، محمدرضا. (1400). تعیین ضرایب حساسیت عملکرد محصول نسبت به آب (Ky) در مدیریت‌های کم‌آبیاری در مراحل مختلف رشد گیاه کینوا. مدیریت آب در کشاورزی، 8(2)، 101-116. https://doi.org/20.1001.1.24764531.1400.8.2.9.5
جمالی، صابر، شریفان، حسین، هزار جریبی، ابوالطالب، و سپهوند، نیازعلی. (1395). بررسی تأثیر سطوح مختلف شوری بر جوانه زنی و شاخص‌های رشد دو رقم گیاه کینوا. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 6(1)، 87-98.
جمالی، صابر.، و انصاری، حسین. (1398). اثر کیفیت آب و مدیریت آبیاری روی رشد و عملکرد گیاه کینوا. پژوهش آب در کشاورزی، 33(3)، 339-352. https://doi.org/20.1001.1.22287140.1398.33.3.3.2.2.9
جمالی، صابر، و انصاری، حسین. (1400). برنامه‌ریزی آبیاری گیاه کینوا تحت سطوح مختلف آبیاری با استفاده شاخص تنش آبی گیاه. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 15(6)، 1263-1274. https://doi.org/20.1001.1.20087942.1400.15.6.3.3
صالحی، معصومه، و دهقانی، فرهاد. (1397). راهنمای کاشت، داشت و برداشت کینوا در شرایط شور. نشر آموزش کشاورزی، چاپ اول. تهران، ایران.
گلستانی‌فر، فرزانه، خاشعی‌سیوکی، عباس، و محمودی، سهراب. (1401). تعیین ضریب گیاهی و نیاز آبی گیاه کینوا به روش لایسیمتری در دشت بیرجند. پژوهش آب در کشاورزی، 36(4)، 405-420. https://doi.org/10.22092/jwra.2023.360244.950
مسکینی ویشکایی، فاطمه، تافته، آرش، گوشه، محی‌الدین. (1402). تعیین نیاز آبی کینوا و ضرایب پاسخ به تنش کم‌آبی در مراحل مختلف رشد گیاه در اقلیم خوزستان. علوم آب و خاک، 27(1)، 275-286. https://doi.org/20.1001.1.24763594.1402.27.1.18.2
مصطفائی، مسلم، جامی‌الاحمدی، مجید، صالحی، معصومه، و  شهیدی، علی. (1402). بررسی خصوصیات فیزیولوژیکی و عملکردی گیاه کینوا تحت تأثیر سطوح مختلف آبیاری و تراکم بوته. پژوهش‌‏های زراعی ایران، 21(1)، 29-46. doi: 10.22067/JCESC.2022.74044.1126
Adolf, V.I., Jacobsen, S.E., & Shabala, S. (2013). Salt tolerance mechanisms in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Environmental and Experimental Botany, 92, 43–54.  https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2012.07.004
Algosaibi, A.M., Badran, A E, Almadini, A.M., & El-Garawany, M.M. (2017). The Effect of Irrigation Intervals on the Growth and Yield of Quinoa Crop and Its Components. Journal of Agricultural Science, 9(9), 182-191. https://doi.org/10.5539/jas.v9n9p182
Alvarez-Flores, R., Winkel, T., Nguyen-Thi-Truc, A., & Joffre, R. (2014). Root foraging capacity depends on root system architecture and ontogeny in seedlings of three Andean Chenopodium species. Plant and Soil, 380, 415–428. https://doi.org/10.1007/s11104-014-2105-x
Azhar, M.F., Aziz, S., Aziz, A., Javaid, M., Aatif, H.M., Wasaya, A., Yasir, T.A., & Baloch, A.W. (2018). Morphological features of different accessions of Chenopodium quinoa. Pure and Applied Biology, 7(1), 374- 383. http://dx.doi.org/10.19045/bspab.2018.70046
Bhargava, A., Shukla, S., Rajan, S., & Ohri D. (2007). Genetic diversity for morphological and quality traits in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) germplasm. Genetic Resources and Crop Evolution. 54, 167-173. https://doi.org/10.1007/s10722-005-3011-0
Bozkurt Çolak, Y., Yazar, A., Alghory, A., & Tekin, S. (2021). Yield and water productivity response of quinoa to various deficit irrigation regimes applied with surface and subsurface drip systems. The Journal of Agricultural Science, 159(1-2), 116-127. https://doi.org/10.1017/S0021859621000265
English, M., (1990). Deficit irrigation. I. Analytical framework. Journal of Irrigation and Drainage Engineering - ASCE, 116, 399-412. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9437(1990)116:3(399)
Gallardo, M.G., & Gonzalez, J.A. (1992). Efecto de algunos factor esambiental essobre la germinación de Chenopodium quinoa W. y susposibilidades de cultivoenalgunas zonas de la Provincia de Tucumán (Argentina). LILLOA, XXXVIII, 55-64. 
Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Del Castillo, C., & Buytaert, W. (2006). Agro-climatic suitability mapping for crop production in the Bolivian Altiplano, A case study for quinoa. Agricultural and Forest Meteorology, 139, 399-412. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2006.08.018
Go´mez-Pando, L. R., lvarez-Castro, R., & Eguiluz-de Ia Barra, A. (2010). Effect of salt stress on Peruvian germplasm of Chenopodium quinoa Willd., a promising crop. Journal of Agronomy and Crop Science. 196, 391–396. https://doi.org/10.1111/j.1439-037X.2010.00429.x
Hariadi, Y., Marandon, K., Tian, Y., Jacobsen, S. E., & Shabala, S. (2010). Ionic and osmotic relations in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) plants grown at various salinity levels. Journal of experimental botany, 62(1), 185-193. https://doi.org/10.1093/jxb/erq257
Hirich, A., Choukr-Allah, R., Fahmi, H., Rami, A., Laajaj, K., Jacobsen, S., & El-Omari, H. (2014). Using deficit irrigation to improve crop water productivity of sweet corn, chickpea, faba bean and quinoa: a synthesis of several field trials. Revue Marocaine des Sciences Agronomiques et Vétérinaires, 2(1), 15-22.
Jacobsen, S.E., Quispe, H., & Mujica, A. (2001). Quinoa: an alternative crop for saline soilsin the Andes. In: Scientists and Farmer-Partners in Research for the 21st Century. CIP Program Report 1999–2000, 403–408.
Jacobsen, S.-E., Mujica, A., & Jensen, C.R. (2003). The Resistance of Quinoa (Chenopodium quinoaWilld.) to Adverse Abiotic Factors. Food Reviews International, 19, 99–109.
Jensen C.R., Jacobsen S.E., Andersen M.N., Nuñez N., Andersen S.D., Rasmussen L., & Mogensen, V.O. (2000). Leaf gas exchange and water relation characteristics of fi eld quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) during soil drying. European Journal of Agronomy, 13, 11–25. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(00)00055-1
McDonald, A.J.S., & Davis, W.J. (1996). Keeping in touch: Responses of the whole plant to deficits in water and nitrogen supply. Advances in Botanical Research, 22, 229-300. https://doi.org/10.1016/S0065-2296(08)60059-2
Sezen, S.M., Yazar, A., Tekin, S., & Yildiz, M. (2016). Use of dranage water for irrigation of quinoa in a mediterranean environment. 2nd World Irrigation Forum (WIF2), Chiang Mai, Thailand.
Yazar, A., Incekaya, C., Sezen, S.M., & Jacobsen, S.E. (2015). Saline water irrigation of quinoa (Chenopodium quinoa) under Mediterranean conditions. Crop and Pasture Science, 66(10), 993-1002. 2015. https://doi.org/10.1071/CP14243
Zhang, H., & Oweis, T. (1999). Water-yield relations and optimal irrigation scheduling of wheat in the Mediterranean region. Agricultural Water Management, 38, 195-211. DOI: 10.1016/S0378-3774(98)00069-9