تأثیر میکرو و نانوذرات دی اکسید سیلیسیم (SiO2) روی برخی ویژگی های کیفی و عناصر غذایی میوه توت فرنگی (Fragaria ananassa Duch.)

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 گروه باغبانی دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 عضو هیئت علمی گروه علوم باغبانی، دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

سابقه و هدف: سیلیسیم یکی از عناصر غذایی مفید برای اکثر گیاهان محسوب می شود. مطالعات اخیر نشان داده اند که سیلیسیم باعث افزایش تولید و کیفیت محصول شده و نقش مهمی در مقاومت گیاه در برابر تنش های محیطی دارد. توت فرنگی منبع خوبی از ترکیبات فعال زیستی است و به لحاظ اقتصادی و تجاری در جهان میوه ای مهم و ارزشمند به حساب می آید. تغذیه گیاهان توت فرنگی با عناصر غذایی مختلف همچون سیلیسیم برای اهداف کشاورزی می تواند بر ویژگی های کیفی و عناصر غذایی میوه آن تأثیرگذار باشد. با پیشرفت علم و تولید نانوذرات، کاربرد آنان در صنایع مختلف و از جمله کشاورزی مطرح شده است. لذا هدف این مطالعه، بررسی اثر میکرو و نانوذرات دی اکسید سیلیسیم در غلظت های مختلف و با دو روش کاربرد محلول پاشی برگی و تغذیه ریشه ای طی مراحل رشد گیاه توت فرنگی روی برخی از ویژگی های کیفی و عناصر غذایی میوه بود.
مواد و روش ها: این آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار و در هر تکرار 4 گیاه در گلخانه و آزمایشگاه تحقیقاتی دانشگاه بوعلی سینا اجرا گردید. بدین منظور میکرو و نانوذرات دی اکسید سیلیسیم در غلظت های 20، 40، 60 و 80 میلی گرم در لیتر و به دو روش محلول پاشی برگی و تغذیه ریشه ای در دو مرحله مجزا روی گیاهان اعمال شد. پس از باردهی، میوه های رسیده برداشت و برخی عناصر غذایی و ویژگی های کیفی میوه شامل میزان فسفر، پتاسیم، منیزیم، آهن، نیترات، کربوهیدرات های محلول کل، ویتامین ث، مواد جامد محلول و اسیدیته آب میوه اندازه گیری و سپس تجزیه و تحلیل آماری شدند.
یافته ها: با کاربرد سیلیسیم ویژگی هایی نظیر میزان پتاسیم، منیزیم، آهن، ویتامین ث، کربوهیدرات های محلول کل، مواد جامد محلول و اسیدیته آب میوه افزایش و فسفر کاهش یافت، اما نیترات بدون تغییر ماند. در بین تمامی تیمار های به کار رفته، تغذیه ریشه ای نانوسیلیسیم با غلظت 60 میلی گرم در لیتر نسبت به دیگر تیمارها و شاهد اثرات بهتری نشان داد و در مجموع کاربرد نانو سیلیسیم نسبت به میکرو سیلیسیم نتایج بهتری داشت.
نتیجه گیری: کاربرد سیلیسیم تأثیرات بارزی برعناصر غذایی و کیفیت میوه توت فرنگی داشت. تاثیر سیلیسیم بر عناصر غذایی و کیفیت میوه بستگی به فرم سیلسیم، غلظت و روش کاربرد آن داشت. بر اساس نتایج به دست آمده، کاربرد دی اکسید سیلیسیم (SiO2) طی مرحله رشد گیاه به خصوص در مقیاس نانو باعث افزایش اکثر عناصر غذایی و بهبود کیفی میوه توت فرنگی گردید. به طور کلی جهت تولید گلخانه ای توت فرنگی و کشت آن در محیط کشت بدون خاک، با توجه به نتایج حاصل از این تحقیق می توان غلظت 60 میلی گرم در لیتر نانوسیلیسیم با روش کاربرد تغذیه ریشه ای را پیشنهاد نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of micro- and nanoparticles of silicon dioxide (SiO2) on some qualitative characteristics and nutrient elements of strawberry fruit (Fragaria ananassa Duch.)

نویسندگان [English]

  • Rahman Yousefi 1
  • Mahmood Esna-Ashari 2
2 Member of Academic Staff, Department of Horticultural Sciences, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Silicon (Si) is one of the beneficial nutrient elements for the most of the plants. Recent studies have shown that Si increases the yield and crop quality and plays an important role in plant resistance against the environmental stresses. Strawberries are the good resource of bioactive compounds being an important and valuable fruit in the world from the economical and commercial point of view. For the agricultural purposes, feeding strawberry plants by different nutrient elements such as silicon can affect nutritional value and fruit quality. With science development and nanoparticle production, their application in different industry such as agriculture introduced The aim of this study was to evaluate the effect of different concentrations of micro- and nano-SiO2 with two methods of usage including foliar spray and root feeding applied through the growth stage of strawberry plants on some qualitative characteristics and nutrient elements of fruit.

Materials and methods: This study was conducted in the research laboratory and greenhouse of
Bu-Ali Sina University in a factorial experiment based on a completely randomized design with 3 replications and 4 plants in each replicate. Foliar spray and root feeding were carried out using 20, 40, 60 and 80 mg L-1 micro- and nano-SiO2 at two separate growth stages. After fruiting, the ripened fruit were harvested, and some nutrient elements as well as qualitative characteristics of fruit including phosphorus, potassium, magnesium, iron, nitrate, total soluble sugar, vitamin C, TSS and juice acidity measured, and finally the data were statistically analyzed.
Results: Application of silicon increased the amounts of potassium, magnesium, iron, total soluble carbohydrate, vitamin C, TSS and TA significantly, but reduced phosphorus amount, and nitrate remained unchanged. Among the treatments, 60 mg L-1 nano-SiO2 in root feeding method showed the better effects on studied traits than the other treatments as well as the control. Overall, the application of nano-SiO2 proved to have better results than micro-SiO2.
Conclusion: Application of silicon had a significant influence on nutrient elements and quality of strawberry fruits. The effect of silicon on nutrient elements and quality of fruits depended on the form, concentration and application method of silicon. Based on the results, utilization of SiO2 particularly in nano-scale during the growth stage increased the majority of nutrient elements and quality of strawberry fruit. Overall, in soilless culture and greenhouse production of strawberries, the application of 60 mg L-1 nano-SiO2 through the root feeding method is recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Foliar spray
  • Micro silicon
  • Nano silicon
  • Root feeding
webkit-text-size-adjust: auto; -webkit1.Abdel-Shafy, H., Hegemann, W., and Teiner, A. 1994. Accumulation of metals
by vascular plants. Environ. Manage. Health. 5: 21-24.
2.Cataldo, D.A., Maroon, M., Schrader, L.E., and Youngs, V.L. 1975. Rapid
colorimetric determination of nitrate in plant tissue by nitration of salicylic acid.
Commun. Soil. Sci. Plant. Anal. 6: 71-80.
3.Corrales, I., Poschenrieder, C., and Barcello, J. 1997. Influence of silicon
pretreatment on aluminium toxicity in maize roots. Plant. Soil. 199: 203- 209.
4.Eshghi, S., Hashemi, M., Mohammadi, A., Badie, F., Mohammad hosseini, Z.,
Ahmadi, S.K., and Ghanati, K. 2013. Effect of nano-emulsion coating
containing chitosan on storability and qualitative characteristics of strawberries
after picking. Iran. J. Nut Sci Food Technol. 8: 9-19. (In Persian)
5.Fallah, M., Peyvast, Gh.A., Olfati, J.A., and Sammak, B. 2014. Effects of
chemical and organic fertilizers on yield and nitrate accumulation in spinach
(Spinacia oleracea L.). J. Plant Prod. Res. 21(1): 49-68. (In Persian)
6.Fatemi, L.S., Tabatabaei, S.J., and Fallahi, E. 2009. The effect of silicon on the
growth and yield of strawberry grown under saline conditions. J. Hort Sci.
23(1): 88-95. (In Persian)
7.Gholami, M., and Kimiayitalab, M. 2006. Physiology of temperate zone fruit
trees. Bu-Ali Sina Univ. Press. 486p. (Translated in Persian)
8.Ghasemnezhad, A., Ghasemi, Y., Hemati, Kh., Ebrahimzadeh, M.A., and
Ghasemi, K. 2012. Effect of type of rootstock and fruit tissue on some chemical
properties of page mandarin and thampson novel orange. J. Plant. Prod. 19(3):
43-54. (In Persian)
9.Gottardi, S., Iacuzzo, F., Tomasi, N., Cortella, G., Manzocco, L., Pinton, R.,
Romheld, V., Mimmoe, T., Scampicchio, M., Costa, L.D., and Cesco, S. 2014.
Beneficial effects of silicon on hydroponically grown corn salad (Valerianella
locusta L.) plants. Plant Physiol. Biochem. 56: 14-23.
10.Haghighi, M., and Pessarakli, M. 2013. Influence of silicon and nano-silicon on
salinity tolerance of cherry tomatoes (Solanum lycopersicum L.) at early growth
stage. Sci. Hort. 161: 111–117.
11.Hansen, P. 1980. In: Atkinson, D., Jackson, J.E., Sharples, R.O., and Waller,
W.M. Mineral nutrition of fruit trees. London. Butterworths. Pp: 201-212.
12.Hashemi-dehkourdi, E. 2013. Effect of nanoparticles of anatase (TiO2) on the
some of characteristics quantity and quality of fruit of strawberry in hydroponic
condition. M.Sc. Thesis in Horticultural Sciences, Shahid Chamran Univ.
Ahwaz. 117p. (In Persian)
13.Jianfeng, M., Kazuo, N., and Eiichi, T. 1989. Effect of silicon on the growth of
rice plant at different growth stages. Soil Sci. Plant Nut. 35(3): 347-356.
14.Khayam-nakoyi, S.M., Sharif-nasab, H., Ahmadi-somee, K., Davoudi, D.,
Sahebi, A., Gholampour, Kh., and Moazen-khoshelham, Kh. 2011. Agronano in
Islamic Republic of Iran: past, now, future. Mahsima Press. 10-17. (In Persian)
15.Lee, W., Kim, Y.C., Kim, K.Y., Yun, H.K., and Seo, T.C. 2002. Influence of
silicate application on the sucrose synthetic enzyme activity of tomato in perlite
media culture. Acta Hort. 633: 259-262.
16.Leidi, E.O., Silberbush, M., and Lips, S.H. 1991. Wheat growth as affected by
nitrogen type, pH and salinity. II. photosynthesis and transpiration. J. Plant Nut.
14: 247– 256.
17.Liang, Y.C. 1999. Effects of silicon on enzyme activity and sodium, potassium
and calcium concentration in barley under salt stress. Plant. Soil. 29: 217–224.
18.Mali, M., and Arey, N.C. 2008. Silicon effects on nodule growth, dry matter
production and mineral nutrition of cowpea (vigna unguiculata). J. Plant Nut.
Soil Sci. 171: 835-840.
19.Mashayekhi, K., and Atashi, S. 2012. Effect of foliar application of boron and
sucrose on biochemical parameters of “Camarosa” strawberry. J. Plant Prod.
19(4): 157-172. (In Persian)
20.Marschner, H. 1986. Mineral nutrition in higher plants. Academic Press, New
York. 889p.
21.Miyake, Y., and Takahashi, E. 1986. Effect of Silicon on the Growth and Fruit
production of strawberry plants in a solution culture. Soil Sci. Plant Nut. 32:
321-326.
22.Mohaghegh, P., Shirvani, M., and Ghasemi, S. 2010. Effect of silicon
application on growth and yield of two cultivars of cucumber in hydroponic
system. Technol Sci. Greenhouse Prod. 1(1): 35-39. (In Persian)
23.Paquin, R., and Lechasseur, P. 1979. Observation sur une method de dosage de
la praline liber danles extraits de plants. Canad. J. Bot. 57: 1851-1854.
24.Pavlovic, J., Samardzic, J., Maksimovic, V., Timotijevic, J., Stevic, N., Laursen,
K.H., Hansen, T.H., Husted, S., Schjoerring, J.K., Liang, Y., and Nikolic, M.
2013. Silicon alleviates iron deficiency in cucumber by promoting mobilization
of iron in the root apoplast. New Phytol. 198(4): 1096–1107.
25.Peyvast, Gh., Zaree, M.R., and Samizadeh, H. 2008. Effect of silicon on
nutrition element and nitrate amount in lettuce. Iran. J. Hort Sci. 39(1): 1-8. (In
Persian)
26.Ranjbar, R., Eshghi, S., and Rostami, S. 2011. Effect of nickel sulphate and urea
foliar application on reproductive growth and qualitative and quantitative traits
of strawberry fruit Pajaro cultivar. Technol Sci. Greenhouse Prod. 2(7): 41-48.
(In Persian)
27.Stamatakis, A., Papadantonakis, A., Lydakis-Simantiris, N., Kefalas, P., Savvas,
D., and Epirus, T.E.I. 2003. Effects of silicon and salinity on fruit yield and
quality of tomato grown hydroponically. Acta Hort. 141-147.
28.Sun, C.W., Liang, Y.C., and Romheld, V. 2005. Effects of foliar- and root
applied silicon on the enhancement of induced resistance to powdery mildow in
cucumis sativus. J. Plant Pathol. 54: 678-685.
29.Suriyaprabha, R., Karunakaran, G., Yuvakkumar, R., Prabu, P., Rajendran, V.,
and Kannan, N. 2012. Growth and physiological responses of maize (Zea mays
L.) to porous silica nanoparticles in soil. J. Nanopart Res. 14: 1294.
30.Talgar, S., Gu, J.X., Xu, C.S., Yang, Z., Zhao, Q., Liu, Y.X., and Liu, Y.C.
2011. Phytotoxic and genotoxic effects of ZnO nanoparticles on garlic (Allium
sativum L.): A morphological study. Nanotox. 1: 1-8.
31.Wang, S.Y., and Galletta, G.J. 1998. Foliar application of potassium silicate
induces metabolic changes in strawberry plants. J. Plant Nut. 21(1): 157-167.
32.Wang, S.Y., and Galletta, G.J. 1996. Effect of silicon on strawberry Plants. Hort
Sci. 31(4): 675-675.
33.Yao-jing, W., Ming-da, L., and Dong, L. 2009. Effects of silicon enrichment on
photosynthetic characteristics and yield of Strawberry. China Acad J. Elec Pub
Hou. 12: 92-93.