مطالعه تاثیر کودهای زیستی، شیمیایی و اسید هیومیک بر شاخص‌های رویشی، فیزیولوژیکی و میزان اسانس گیاه نعناع گربه‌ای (Nepeta cataria L.)

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گیاهان دارویی گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 هیات علمی/ دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استادیار گروه علوم باغبانی- دانشکده کشاورزی- دانشگاه شهید چمران اهواز

4 استادیار گروه علوم خاک- دانشکده کشاورزی- دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

سابقه و هدف: در کشاورزی پایدار، کودهای زیستی به عنوان یک جایگزین مناسب برای کودهای شیمیایی به شمار می‌آیند و می‌توانند باعث بهبود عملکرد کمی و کیفی گیاهان دارویی شوند. کودهای زیستی شامل باکتری‌ها و قارچ‌های مفیدی هستند که هر یک از آنها برای اهداف خاصی مانند تثبیت نیتروژن، آزادسازی یون‌های فسفر و پتاسیم از ترکیبات نامحلول تولید می‌شوند. این باکتری‌ها معمولا در اطراف ریشه وجود دارند و به گیاه در جذب عناصر غذایی کمک می‌کنند. علاوه بر آن، می توانند به گیاه در جذب سایر مواد مغذی، کاهش بیماری‌ها، بهبود ساختمان خاک و در نهایت تحریک بیشتر رشد گیاه و افزایش کمیت و کیفیت عملکرد موثر باشند. گیاه دارویی نعناع گربه‌ای (Nepeta cataria L.) متعلق به خانواده نعناعیان می‌باشد که اسانس آن در صنایع داروسازی و ساخت آفت‌کش‌های زیستی کاربرد فراوان دارد. این تحقیق با هدف بررسی اثر کودهای زیستی، شیمیایی و اسیدهیومیک روی صفات رویشی و فیزیولوژیکی گیاه نعناع گربه‌ای انجام گردید.
مواد و روش‌ها: این آزمایش در سال زراعی 94-1393 به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 10 تیمار و 3 تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. عامل اول تیمارهای کودی در 5 سطح (کود زیستی تثبیت کننده نیتروژن، کود زیستی حل کننده فسفات، تلفیق دو کود زیستی، کود شیمیایی و شاهد) و عامل دوم اسید هیومیک در 2 سطح (0 و 20 کیلوگرم در هکتار) بود. در ابتدای مرحله گلدهی، صفات رویشی (ارتفاع بوته، تعداد و شاخص سطح برگ، وزن تر و خشک اندام هوایی)، رنگیزه‌های فتوسنتزی (کلروفیل a، b، کل و کاروتنوئید) و تبادلات گازی (سرعت فتوسنتز خالص، کارایی مصرف نور، نرخ تعرق و کارایی مصرف آب) اندازه‌گیری گردیدند. گیاهان در مرحله گلدهیِ کامل برداشت و استخراج اسانس به روش تقطیر با آب با کلونجر انجام شد.
یافته‌ها: با توجه به نتایج حاصل، اعمال کودهای زیستی و شیمیایی اثر معنی‌داری بر صفات اندازه‌گیری شده داشت. بالاترین میزان وزن تر و خشک اندام هوایی (به ترتیب 33/203 و 37/44 گرم در بوته) و ارتفاع بوته (08/44 سانتی‌متر) مربوط به تیمار تلفیق کودهای زیستی بود و کمترین مقادیر صفات فوق در شاهد مشاهده شد. اسید هیومیک بر اکثر صفات اندازه‌گیری شده به جز شاخص سطح برگ و وزن تر اندام هوایی اثر معنی‌داری نداشت. تیمارهای کود بکار رفته بر میزان رنگیزه های فتوسنتزی و تبادلات گازی گیاه نیز اثر معنی‌داری داشتند. کاربرد تلفیق کودهای زیستی باعث افزایش معنی‌دار کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل، کاروتنوئید، سرعت فتوسنتز خالص و کارایی مصرف آب و کارایی مصرف نور گردید ولی با تیمار کود شیمیایی تفاوت معنی‌داری نداشت. بیشترین میزان اسانس نیز در تیمار کود زیستی حل کننده فسفات (30/1 درصد) مشاهده شد که با تیمار کود شیمیایی (22/1 درصد) و تلفیق کودهای زیستی (18/1 درصد) تفاوت معنی‌داری نداشت.
نتیجه گیری: با توجه به عدم وجود تفاوت معنی‌دار بین تیمارهای کود شیمیایی و تلفیق کودهای زیستی در صفات وزن خشک اندام هوایی و میزان اسانس جایگزین کردن تلفیقِ کودهای زیستی نیتروژن و فسفر به جای کودهای شیمیایی توصیه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The study on the effect of biological and chemical fertilizers and humic acid on the growth, physiological characteristics and essential oil content of catnip (Nepeta cataria L.)

چکیده [English]

Background and objectives: In sustainable agriculture, biological fertilizers are an alternative to chemical fertilizers that they can improve the quality and quantity of medicinal plants. Biological fertilizers are consisting of useful bacteria and fungus that each one is produced for a special purpose, for example nitrogen fixation, releasing phosphate and potassium nutrients from their insoluble compounds. These bacteria are usually existed around the roots and help plant to uptake nutrients. In addition, they can be useful to the plants to uptake other nutrients, decrease diseases, improve soil structure and consequently stimulate more plant growth and increase quantitative and qualitative yield. This research was conducted to study the effects of biological and chemical fertilizers and humic acid on growth and physiological parameters of catnip (Nepeta cataria L.).
Materials and methods: A factorial layout based on randomized complete block design (RCBD) with and three replications was conducted at experimental farm of Shahid Chamran University of Ahvaz. The first factor was included five fertilizer (included nitrogen-fixing biofertilizer (Azotobacter vinelandii), Phosphate solubilizing biofertilizer (Pseudomonas putida and Pantoea agglomerans), NF+ PS, chemical fertilizer), control and the second factor was two humic acid levels (such as 0 and 20 kg.ha-1). Growth parameters (such as plant height, leaf number and leaf area index, fresh and dry weights of aerial parts), photosynthetic pigments (chlorophyll a, b, total, carotenoid) and gas exchanges (net photosynthesis rate, quantum yield, transpiration rate, water use efficiency) were measured at beginning of flowering stage. The plants were harvested at full bloom stage and essential oil extraction was carried out with hydro-distillation method.
Results: The results showed that application of biological and chemical fertilizers had significant effects on the measured traits of Catnip. The highest fresh and dry weights of aerial parts (203.33 and 37/44 g/plant, respectively) and plant height (44.08 cm) were belonged to combination of biological fertilizers. The lowest above traits were observed in control. Humic acid had not significant effect on the most measured traits except leaf area index and fresh weight of aerial parts. The amounts of photosynthetic pigments and gas exchanges were also affected by fertilizer treatments. The results showed that application of combination of NF and PS had significant effect on chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, carotenoid, net photosynthesis rate; water use efficiency and light use efficiency parameters of Catnip but had not significant difference with chemical fertilizer. The highest essential oil content was observed in PS treatment (1.30%) that it had not significant difference with chemical fertilizer (1.22%) and combination of biological fertilizers treatments (1.18%).
Conclusion: According to non-significant difference between chemical fertilizer and combination of biological fertilizers treatments in dry weight of aerial parts and essential oil content, an alternative combination of biological fertilizer NF and PS instead of chemical fertilizers is recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Catnip
  • chlorophyll
  • Essential oil
  • Leaf area index
  • Photosynthesis
-1.Aiken, G.R., McKnight, D.M., Wershaw, R.L. and MacCarthy, P. 1985. Humic substances in
soil, sediment, and water: geochemistry, isolation and characterization. Wiley Pub.
New Jersey, United States, 692p.
2.Amoaghaei, R. and Mostageran, A. 2008. Plant-bacteria symbiosis assistance systems.
Isfahan Univ. Pub. 3: 23. (In Persian)
3.Arnon, D.I. 1949. Copper enzymes in isolated chloroplasts, polyphenol oxidase in
Beta vulgaris. Plant Physiol. 24: 1. 1-15.
4.Azzaz, N.A., Hassan, E.A. and Hamad, E.H. 2009. The chemical constituent and vegetative
and yielding characteristics of Fennel plants treated with organic and biofertilizer instead of
mineral fertilizer. Aust. J. Basic Appl. Sci. 3: 2. 579-587.
5.Bakhshandeh Larimi, S., Shakiba, M.R., Dabbagh Mohammadinasab, A. and Moghaddam
Vahed, M. 2014. Changes in nitrogen and chlorophyll density and leaf area of sweet basil
(Ocimum basilicum L.) affected by biofertilizer and nitrogen application. Int. J. Biosci.
9: 5. 256-265.
6.Carrubba, A.R., Torre, L. and Matranga, A. 2002. Cultivation trials of some aromatic and
medicinal plants in a semi-arid Mediterranean environment. Acta Hort. 576: 207-213.
7.Degenhardt, J., Kollner, T.G. and Gershenzon, J. 2009. Monoterpene and sesquiterpene
syntheses and the origin of terpene skeletal diversity in plants. Phytochem. 70: 15. 1621-1637.
8.Fallahi, J., Koochaki, A. and Rezvanimoghadam, P. 2010. Evaluation of biological fertilizers
on qualitative and quantitative yields of German chamomile (Matricaria chamomilla).
Iran. J. Field Crop Res. 7: 1. 127-135. (In Persian)
9.Gewaily, E.M., Fatma, I., El-Zamik, T., El-Hadidy, T., Abd El-Fattah, H.I. and Salem, S.H.
2006. Efficiency of bio-fertilizers, organic and inorganic amendments application on growth
and essential oil of marjoram (Majorana hortensis L.) plants grown in sandy and calcareous
soils. Zagazig J. Agric. Res. 33: 205-230.
10.Han, H., Supanjani, K. and Lee, D. 2006. Effect of co-inoculation with phosphate and
potassium solubilizing bacteria on mineral uptake and growth of pepper and cucumber.
Plant Soil Environ. 52: 3. 130-136.
11.Harbone, J.B. and Dey, P.M. 1997. Plant biochemistry. Academic Press, New York, United
States, 554p.
12.Hazarika, D.K., Talukdar, N.C., Phookan, A.K., Saikia, U.N., Das, B.C. and Deka, P.C.
2002. Influence of vesicular arbascular mycorrhizal fungi and phosphate solubilizing
bacteria on nursery establishment and growth of tea seeding in Assam. Symp. (12). Assam
Agric. Uni. Bangkok (Thailand).
13.Heidari, M. and Khalili, S. 2014. The effect of humic and phosphorus fertilizer on yield of
seed and Flower, photosynthetic pigments and amounts of mineral elements in hibiscus
(Hisbiscus sabdariffa). Iran. J. Field Crop Sci. 45: 2. 191-199. (In Persian)
14.Heidari, M. and Minaei, A. 2014. The effect of drought and humic acid on yield of
flower and mineral nutrient concentration in borage (Borago officinalis). J. Plant Prod. Res.
21: 1. 167-182. (In Persian)
15.Koochaki, A., Tabrizi, L. and Ghorbani, R. 2008. Effect of biofertilizers on agronomic and
quality criteria of hyssop (Hyssopus officinalis L.). Iran. J. Field Crop Res. 1: 6. 588-91.
(In Persian)
16.Maccarthy, P. 2001. The principles of humic substances. Soil Sci. 166: 11. 738-751.
17.Mahmoodi Surestani, M. 2013. Diurnal variations of gas exchange characteristics in leaves
of anisehyssop (Agastache foeniculum) under normal, drought stress and recovery
conditions. J. Med. Plants By-Prod. 1: 91-101.
18.Mehrafarin, A., Naghdiabadi, H.A., Purhadi, M., Ghavami, N. and Kadkhoda, Z. 2012.
Phytochemical and crop response of peppermint (Mentha piperita L.) to application of
biological and urea fertilizers. J. Med. Plant. 10: 4. 107-118. (In Persian)
19.Nadjafi, F., Mahdavi Damghani, M., Tabrizi, L. and Nejad Ebrahimi, S. 2014. Effect of
biofertilizers on growth, yield and essential oil content of thyme (Thymus vulgaris L.) and
sage (Salvia officinalis L.). J. Essent. Oil Bear. Plant. 17: 2. 237-250.
20.Omidbaigi, R. 2014. Production and processing of medicinal plants. Astan Ghuds Razavi
Pub. 4: 423. (In Persian)
21.Ordookhani, K., Sharafzadeh, Sh. and Zare, M. 2011. Influence of PGPR on growth,
essential oil and nutrients uptake of sweet basil. Adv. Environ. Biol. 5: 4. 672-7.
22.Pourhadi, M. 2011. Effect of biofertilizers on yield and essential oil of peppermint
(Mentha piperita L.). J. Herb Drug. 2: 2. 137-148. (In Persian)
23.Ratti, N., Kumar, S., Verma, H.N. and Gautam, S.P. 2001. Improvement in bioavailability of
tricalcium phosphate to Cymbopogon martinii var. motia by rhizobacteria, AMF and
Azospirillum inoculation. Microbiol. Res. 156: 2. 145-149.
24.Rezaee Chianeh, I., Pirzad, A. and Fargami, A. 2015. The effect of bacteria suppliers
nitrogen, phosphorus and sulfur on seed yield and essential oil of cumin (Cuminum cyminum
L.). J. Sust. Agri. Prod. Sci. 24: 4. 71-83. (In Persian)
25.Saeidnejad, A.M. and Rezvanimoghadam, P. 2010. Evaluation of biological and chemical
fertilizers on morphological characteristics, yield, yield components and essential oil content
of Cumin (Cuminum cyminum). J. Hort. Sci. 24: 1. 38-44. (In Persian)
26.Saikia, S.P., Dutta, S.P., Goswami, A., Bhau, B.S. and Kanjilal, P.B. 2010. Role of
Azospirillum in the improvement legumes. P 389-408, In: Khan, M.S., Zaidi, A. and
Musarrat, Javed. Microbes for Legume Improvment. Springer, London.
27.Sturz, A.V. and Christie, B.R. 2003. Beneficial microbial Allelopathies in the root zone: The
management of soil quality and plant disease with rhizobactria. Soil Till. Res. 72: 2. 107-123.
28.Talaei, G.H., Amini Dehaghi, M. and shakati, B. 2014. Effects of biological fertilizers on
quantitative and qualitative yield of cumin medicinal plant (Cuminum cyminum L.). Inter. J.
Biosci. 4: 11. 257-264.
29.Tikhonov, V.V., Yakushev, A.V., Zavgorodnyaya, Y.A., Byzov, B.A. and Demin, V.V.
2010. Effects of humic acids on the growth of bacteria. Eurasia Soil Sci. 43: 3. 305-313.
30.Tucker, A.O. and Tucker, S.S. 1988. Catnip and the catnip response. Econ. Bot.
42: 2. 214-231.
31.Veisani, V., Rahimzadeh, S. and Sohrabi, Y. 2012. Effect of biological fertilizer on
morphological and physiological parameters and essential oil content of Ocimum basilicum L.
Iran. J. Med. Arom. Plant. 28: 1. 73-87. (In Persian)