تأثیر سطوح مختلف سلنیم محلول غذایی بر رشد و تجمع نیترات کاهوی فرانسوی قرمز در کشت بدون خاک

آب و خاک

دوره 38، شماره 6 - شماره پیاپی 98، بهمن و اسفند 1403، صفحه 712-699   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2024.88287.1411

نویسندگان

نرگس لطفی؛ شهرام کیانی^* ؛ حمیدرضا متقیان

گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

سلنیم جزو عناصر مفید برای گیاهان بوده که معمولا در محلول­های غذایی در کشت‌های هیدروپونیک مورد استفاده قرار نمی­گیرد. این پژوهش به‌منظور بررسی اثر سطوح مختلف سلنیم در محلول غذایی بر شاخص­های رشدی و تجمع نیترات در کاهوی فرانسوی قرمز رقم لولا رزا (Lactuca sativa L. cv. Lolla Rossa) انجام شد. این آزمایش به‌صورت طرح کاملاً تصادفی با هفت غلظت سلنیم در محلول غذایی (صفر، 1/0، 5/0، 1، 5، 10 و 20 میکرومول بر لیتر از منبع سلنات سدیم) در چهار تکرار به‌صورت کشت بدون خاک در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد انجام شد. نتایج نشان داد کاربرد سطوح مختلف سلنیم تأثیر معناداری بر شاخص­های رشدی کاهو از قبیل طول برگ، عرض برگ و تعداد برگ در مقایسه با عدم کاربرد سلنیم نداشت. اگرچه کاربرد سلنیم با غلظت 10 میکرومول بر لیتر منجر به کاهش معنادار ارتفاع گیاه در مقایسه با عدم کاربرد سلنیم شد؛ اما قطر گیاه با کاربرد سلنیم افزایش یافت، به‌طوری­که بیشترین قطر بوته با کاربرد یک میکرومول بر لیتر سلنیم حاصل شد. کاربرد سلنیم با غلظت یک میکرومول بر لیتر منجر به افزایش معنادار شاخص سبزینگی کل برگ­های کاهو در مقایسه با عدم کاربرد سلنیم شد. بر مبنای نتایج حاصله کاربرد یک میکرومول بر لیتر سلنیم منجر به بیشترین وزن تازه شاخساره کاهو شد که در مقایسه با محلول غذایی فاقد سلنیم 22 درصد افزایش یافت. کاربرد سلنیم با غلظت­های 10 و 20 میکرومول بر لیتر به‌ترتیب منجر به تجمع 4/7 و 15 میلی­گرم سلنیم بر کیلوگرم ماده خشک در شاخساره کاهو شد که از لحاظ غنی­سازی این محصول با سلنیم دارای اهمیت زیادی است. نتایج نشان داد کاربرد سلنیم منجر به کاهش معنادار غلظت نیترات ریشه، برگ­های بیرونی، برگ­های درونی و کل برگ­های کاهو در مقایسه با عدم کاربرد سلنیم شد. کمترین غلظت نیترات در کل برگ­های کاهو در گیاهان تغذیه شده با 5/0 میکرومول بر لیتر سلنیم مشاهده شد که در مقایسه با عدم مصرف سلنیم به‌طور معنادارای کاهش یافت. بر اساس غلظت نیترات در کل برگ­های کاهو، کاربرد سلنیم با غلظت 5/0 میکرومول بر لیتر در محلول غذایی برای تولید کاهوی فرانسوی قرمز در کشت هیدروپونیک در شرایط این پژوهش توصیه می­شود.

کلیدواژه‌ها

سبزی‌های برگی؛ عناصر مفید؛ متهموگلوبینیمیا؛ هیدروپونیک

مراجع

1. Amerian, M., Dashti, F., & Delshad, M. (2018). Effects of different levels of selenium and nitrogen on some growth and biochemical characteristics of onion (Allium cepa) plant. Journal of Plant Production Research, 25(1), 119-135. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22069/jopp.2018. 12032.2101
2. Aslam, M., Harbit, K.B., & Huffaker, R. (1990). Comparative effects of selenium and selenate on nitrate assimilation in barley seedlings. Plant, Cell and Environment, 13(8), 773-782. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.1990.tb01093.x
3. Bazl, S., Dashti, F., & Delshad, M. (2017). Effects of different levels of sulfur and selenium on some morphological and antioxidant properties of onion (Allium cepa) cv. Germez Azarshahr. Iranian Journal of Horticultural Science, 48(3), 623-633. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22059/ijhs.2017.218315.1108
4. Bian, Z., Bo, L., Cheng, R., Yu, W., Tao, L., & Yang, Q. (2020). Selenium distribution and nitrate metabolism in hydroponic lettuce (Lactuca sativa): Effects of selenium forms and light spectra. Journal of Integrative Agriculture, 19(1), 133-144. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(19)62775-9
5. Cataldo, D., Maroon, M., Schrader, L.E., & Youngs, V.L. (1975). Rapid colorimetric determination of nitrate in plant tissue by nitration of salicylic acid. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 6(1), 71-80. https://doi.org/10.1080/00103627509366547
6. Chen, T.F., Zheng, W.J., Wong, Y.S., & Yang, F. (2008). Selenium-induced changes in activities of antioxidant enzymes and content of photosynthetic pigments in Spirulina platensis. Journal of Integrative Plant Biology, 50(1), 40-48. https://doi.org/10.1111/j.1744-7909.2007.00600.x
7. Domingues, D.S., Takahashi, H.W., Camara, C.A.P., & Nixdorf, S.L. (2012). Automated system developed to control pH and concentration of nutrient solution evaluated in hydroponic lettuce production. Computers and Electronics in Agriculture, 84(1), 53-61. https://doi.org/10.1016/j.compag.2012.02.006
8. Dordas, C.A., & Sioulas, C. (2008). Safflower yield, chlorophyll content, photosynthesis, and water use efficiency response to nitrogen fertilization under rainfed conditions. Industrial Crops and Products, 27(1), 75-85. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2007.07.020
9. Hajiboland, R., & Keivanfar, N., (2012). Selenium supplementation stimulates vegetative and reproductive growth in canola (Brassica napus) plants. Acta Agriculturae Slovenica, 99(1), 13-19. https://doi.org/10.14720/aas.2012. 99.1.14515
10. Hawrylak-Nowak, B. (2008a). Effect of selenium on selected macronutrients in maize plants. Journal of Elementology, 13(4), 513-519.
11. Hawrylak-Noawk, B. (2008b). Enhanced selenium content in sweet basil (Ocimum basilicum) by foliar fertilization. Vegetable Crops Research Bulletin, 69(1), 63-72. https://doi.org/10.2478/v10032-008-0021-4
12. Hawrylak-Nowak, B. (2013). Comparative effects of selenite and selenate on growth and selenium accumulation in lettuce plants under hydroponic conditions. Plant Growth Regulation, 70(1), 149-157. https://doi.org/10.1007/ s10725-013-9788-5
13. Hawrylak, B., Matraszek, R., & Szymanska, M. (2007). Response of lettuce (Lactuca sativa) to selenium in nutrient solution contaminated with nickel. Vegetable Crops Research Bulletin, 67(1), 63-70. https://doi.org/ 10.2478/v10032-007-0031-7
14. Jalali, M., & Salehi Chegeni, N. (2020). The positive effect of selenium on nitrate accumulation in spinach (Spinacia oleracea) and lettuce (Lactuca sativa L.). Journal of Horticultural Science, 34(2), 321-334. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jhorts4.v34i2.85540
15. Kapolna, E., & Fodor, P. (2006). Speciation analysis of selenium enriched green onions(Allium fistulosum). Microchemical Journal, 84(1-2), 56-62. https://doi.org/10.1016/j.microc.2006.04.014
16. Khademi Astaneh, R., Tabatabaie, S.J., & Bolandnazar, S.A. (2015). The effect of different concentrations of Se on yield and physiological characteristics of brussels sprouts (Brassica oleracea Gemmifera). Journal of Horticultural Science, 28(4), 535-543. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jhorts4. v0i0.22780
17. Lee, M.J., Lee, G.P., & Park, K.W. (2001). Effects of selenium on growth and quality in hydroponically-grown Korean mint (Agastache rugosa). Horticulture, Environment and Biotechnology, 42(5), 483-486.
18. Lei, B., Bian, Z.H., Yang, Q.C., Wang, J., Cheng, R.F., Li, K., Liu, W.K., Zhang, Y., Fang, H., & Tong, Y.X. (2018). The positive function of selenium supplementation on reducing nitrate accumulation in hydroponic lettuce (Lactuca sativa). Journal of Integrative Agriculture, 17(4), 837-846. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(21)63784-X
19. Longchamp, M., Angeli, N., & Castrec-Rouelle, M. (2013). Selenium uptake in Zea mays supplied with selenate or selenite under hydroponic conditions. Plant and Soil, 362(1/2), 107-117. https://doi.org/1007/s11104-012-1259-7
20. Malik, J.A., Kumar, S., Thakur, P., Sharma, S., Kau Raman Preet, N., Kaur, D.P., Bhandhari, K., Kaushal, N., Singh, K., Srivastav, A., & Nayyar, H. (2010). Promotion of growth in mungbean (Phaseolus aureus) by selenium is associated with stimulation of carbohydrate metabolism. Biological Trace Element Research, 143(1), 530-539. https://doi.org/10.1007/s12011-010-8872-1
21. Malorgio, F., Diaz, K., & Ferrante, A. (2009). Effects of selenium addition on minimally processed leafy vegetables grown in a floating system. Journal of the Science of Food and Agriculture, 89(13), 2243–2251. https://doi.org/ 10.1002/jsfa.3714
22. Maneetong,, Chookhampaeng, S., Chantiratikul, A., Chinrasri, O., Thosaikham, W., Sittipout, R., & Chantiratikul, P. (2013). Hydroponic cultivation of selenium-enriched kale (Brassica oleracea var. alboglabra L.) seedling and speciation of selenium with HPLC–ICP-MS. Microchemical Journal, 108(1), 87-91. https://doi.org/ 10.1016/j.microc.2013.01.003
23. Manzocco, L., Foschia, M., Tomasi, N., Maifreni, M., Dalla-Costa, L., Marino, M., Cortella, G., & Cesco, S. (2011). Influence of hydroponic and soil cultivation on quality and shelf life of ready-to-eat lamb’s lettuce (Valerianella locusta Laterr). Journal of the Science of Food and Agriculture, 91(8), 1373-1380. https://doi.org/10.1002/ jsfa.4313
24. Marschner, H. (1995). Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, London.
25. Marsic, N.K., & Osvald, J. (2002). Effects of different nitrogen levels on lettuce growth and nitrate accumulation in iceberg lettuce (Lactuca sativa Capitata) grown hydroponically under greenhouse conditions. Gartenbauwissenschaft, 67(4), 128-134.
26. Pennanen, A., Xue, T.L., & Hartikainen, H. (2002). Protective role of selenium in plant subjected to severe UV irradiation stress. Journal of Applied Botany, 76(1-2), 66-76.
27. Ramos, S., Faquin, V., Guilherme, L., Castro, E., Ávila, F., Carvalho, G., Bastos, C., & Oliveira, C. (2010). Selenium biofortification and antioxidant activity in lettuce plants fed with selenate and selenite. Plant, Soil and Environment, 56(12), 584-588. https://doi.org/10.17221/113/2010-PSE
28. Rios, J.J., Blasco, B., Cervilla, L.M., Rosales, M.A., Sanchez-Rodriguez, E., Romero, L., & Ruiz, J.M. (2010). Response of nitrogen metabolism in lettuce plants subjected to different doses and forms of selenium. Journal of the Science of Food and Agriculture, 90(11), 1914-1919. https://doi.org/10.1002/jsfa.4032
29. Rios, J.J, Rosales, M.A., Blasco, B., Cervilla, L.M., Romero, L., & Ruiz, J.M. (2008). Biofortification of Se and induction of the antioxidant capacity in lettuce plants. Scientia Horticulturae, 116(3), 248-255. https://doi.org/1016/j.scienta.2008.01.008
30. Risch H.A., Jain M., Choi N.W., Fodor J.G., Pfeiffer C.J., Howe G.R., Harrison L.W., Craib K.J.P., & Miller A.B. (1985). Dietary factors and the incidence of cancer of the stomach. American Journal of Epidemiology, 122(6), 947-949. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a114199
31. Ruiz, J.M., Rivero, R.M., & Romero, L. (2017). Comparative effect of Al, Se, and Mo toxicity on NO₃^- assimilation in sunflower (Helianthus annuus) plants. Journal of Environmental Management, 83(2), 207-212. https://doi.org/ 10.1016/j.jenvman.2006.03.001
32. Saffar Yazdi, A., Lahouti, M., & Ganjeali, A. (2012). The effects of different selenium concentrations on some morpho-physiological characteristics of spinach (Spinacia oleracea). Journal of Horticultural Science, 26(3), 292-300. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jhorts4.v0i0.15211
33. Santamaria, P. (2006). Nitrate in vegetables: toxicity content, intake and EC regulation. Journal of the Science of Food and Agriculture, 86(1), 10-17. https://doi.org/10.1002/jsfa.2351
34. Sharma, S., Bansal, A., Dhillon, S.K., & Dhillon, K.S. (2010). Comparative effects of selenate and selenite on growth and biochemical composition of rapeseed (Brassica napus). Plant and Soil, 329(1-2), 339-348. https://doi.org/ 10.1007/s11104-009-0162-3
35. Tomasi, N., Pinton, R., Gottardi, S., Mimmo, T., Scampicchio, M., & Cesco, S. (2015). Selenium fortification of hydroponically grown corn salad (Valerianella locusta). Crop and Pasture Science, 66(11), 1128–1136. https://doi.org/10.1071/CP14218
36. Sun, H.W., Ha, J., Liang, S.X., & Kang, W.J. (2010). Protective role of selenium on garlic growth under cadmium stress. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 41(10), 1195-1204. https://doi.org/10.1080/0010362 1003721395
37. US Department of Agriculture. (2001). Dietary reference intakes: elements. Available at http://www.iom.edu/Global/News Announcements/~/media/48FAAA2FD9E74D95BBDA2236E7387B49.ashx
38. Van-der-Lugt, G., Holwerda, H.T., Hora, K., Bugter, M., Hardeman, J., & deVries, P. (2020). Nutrient Solutionsfor Greenhouse Crops. Geerten, 4, 1-98.