اثر رقابت گیاهی بر عملکرد و اجزای عملکرد دو گیاه دارویی سیاهدانه (Nigella sativa) و شنبلیله ( graceum Trigonella foenum) تحت شرایط تنش خشکی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی دانشکده کشاورزی شهرکرد

2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه شهرکرد

3 استادیار گروه زراعت دانشگاه شهرکرد

چکیده

سابقه و هدف: تنش خشکی یکی از مهمترین عوامل محدود کننده تولید محصولات زراعی در مناطق خشک و نیمه خشک می‎باشد. بخش زیادی از اراضی کشاورزی ایران نیز جز مناطق خشک و نیمه خشک است و کمبود شدید آب کشاورزی این مناطق را تهدید می‎کند. بر این اساس هر گونه راهبرد جلوگیری از کاهش اثرات تنش خشکی بر عملکرد محصولات زراعی بسیار ضروری است. در بوم‎نظام‎ها معمولاً رقابت بین گونه‎ای گیاهان برای آب کمتر از رقابت درون گونه‎ای است زیرا گونه‎های مختلف دارای ساختار، سیستم ریشه‎ای و دوره‎های حداکثر نیاز به آب متفاوتی هستند. بنابراین، اثرات رقابت دو گیاه شنبلیله و سیاهدانه در کشت مخلوط بر عملکرد و اجزای عملکرد با هدف کاهش صدمه تنش خشکی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‎ها: در این آزمایش پنج تیمار آرایش کاشت شامل کشت خالص شنبلیله، کشت خالص سیاهدانه و سه نسبت کشت مخلوط (2:1، 1:1، 1:2 شنبلیله و سیاهدانه) تحت شرایط سه تیمار تنش شامل بدون تنش (حفظ رطوبت خاک بین 70 تا 100% ظرفیت زراعی) (W1)، W2: تنش خشکی ملایم (آبیاری بر اساس ۷۵ درصد W1) و W3: تنش خشکی شدید (آبیاری بر اساس ۵۰ درصد W1) مورد ارزیابی قرار گرفتند. در هر آبیاری حجم آب مصرفی برای هر کرت محاسبه و بوسیله کنتور تنظیم شد. برای گیاه شنبلیله صفاتی از قبیل ارتفاع بوته، تعداد شاخه جانبی در بوته، تعداد نیام در بوته، تعداد دانه در نیام، وزن هزار دانه، عملکرد بوته و برای گیاه سیاهدانه نیز صفاتی از قبیل ارتفاع بوته، تعداد شاخه جانبی در بوته، تعدادکپسول در بوته، تعداد دانه در کپسول، وزن هزار دانه، عملکرد دانه اندازه‎گیری شد.
یافته‎ها: نتایج نشان داد که در شرایط تنش رطوبتی ملایم بیشترین میزان عملکرد دانه به ترتیب با میانگین 1320 و 1222 کیلوگرم در هکتار در تیمارهای شنبلیله: سیاهدانه (2:1) و (1:2) مشاهده شد اما در شرایط تنش شدید بیشترین میزان عملکرد دانه با میانیگن 842 کیلوگرم در هکتار در تیمار مخلوط شنبلیله: سیاهدانه (1:2) و کمترین آن با میانیگن 548 کیلوگرم در هکتار به کشت خالص شنبلیله اختصاص داشت. نسبت برابری زمین در شرایط بدون تنش در تیمار 2:1 کشت مخلوط‎ شنبلیله: سیاهدانه با میانگین 25/1 بیشترین مقدار بود. تحت شرایط تنش ملایم، تیمار‎های کشت مخلوط دارای نسبت برابری زمین بیشتر از 1 بودند. در شرایط تنش شدید، تیمار‎های کشت مخلوط 2:1 و 1:1 شنبلیله: سیاهدانه به‌ترتیب با میانگین 50/1 و 24/1 دارای نسبت برابری زمین بالایی بودند.
نتیجه‎گیری: اگرچه بیشترین عملکرد دانه در شرایط بدون تنش بدست آمد ولی تحت شرایط تنش خشکی ملایم و شدید عملکرد دانه در تیمار‎های کشت مخلوط 1:2 و 2:1 شنبلیله: سیاهدانه نسبت به تیمارهای کشت خالص از برتری چشمگیری برخوردار بود. بنابراین، می‎توان با راهبرد کشت مخلوط، گیاهان دارویی را در مناطقی که دارای مشکل کمبود آب هستند، تولید نمود و از ناپایداری کشاورزی این مناطق جلوگیری کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The competition effects of fenugreek and black cumin plants on yield and yield components under drought stress

نویسنده [English]

  • Sina Fallah 1
1 Shahrekord University
چکیده [English]

Background and objectives: Drought stress is one of the most important factors limiting crop production in arid and semi-arid area. Most of the agricultural land of Iran was located in arid and semi-arid area and severe water deficit threaten the agriculture of these areas. Accordingly, any strategy to reduce the effects of drought on crop yields is necessary. In agroecosystems, interspecific plant competition for water commonly is less than the intraspecific competition, because various species have different structure, root system and peak water requirements. So, the competition effects of fenugreek (Trigonella foenum graceum ) and black cumin (Nigella sativa L.) on yield and yield components were investigated with the aim of reducing damage of drought stress.
Materials and methods: In this experiment, five planting patterns including sole fenugreek, sole black cumin and intercrop ratios (2:1, 1:1, 1:2 of fenugreek and black cumin) under W1: normal conditions (maintenance of soil water between 70-100% field capacity), W2: moderate drought stress (irrigation based on 75% W1), and W3: severe drought stress (irrigation based on 50% W1) were evaluated. Consumed water volume for each plot was regulated by the counter for irrigation time determination. In fenugreek, traits such as plant height, number of branches per plant, number of pods per plant, number of seeds per pod, 1000 seed weight and grain yield were measured. For black cumin, the plant height, number of branches per plant, number of capsules per plant, number of seeds per capsule, 1000 seed weight and seed yield were measured.
Results: In moderate drought stress, the highest seed yield was observed in fenugreek: black cumin (2:1) and (1:2) on average with 1320 and 1222 kg ha-1, respectively. But, in severe drought stress, the greatest seed yield (on an average of 842) was achieved in fenugreek: black cumin (1: 2) and the lowest (on an average of 548 ) was observed in fenugreek sole cropping as well. The highest land equivalent ratio (LER) was belonged to fenugreek: black cumin (2:1) at normal conditions with average of 1.25. In moderate drought, the LER of intercropping treatments was more than one for all patterns. In severe drought stress, fenugreek: black cumin (2:1) and (1:1) had a high LER with average of 1.5 and 1.24, respectively.
Conclusion: In general, it could be concluded that although the highest seed yield was achieved in normal irrigation, however in mild and severe drought stress, seed yields of fenugreek: black cumin (1:2 and 2:1) were significantly more than sole cropping. Therefore, could be applied for these medicinal plant production in areas with water scarcity and prevent the agricultural unsustainability via intercropping strategy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Planting pattern
  • Seed yield
  • sole crop
  • Land Equivalent Ratio
1.Baldé, A.B., Scopel, E., Affholder, F., Corbeels, M., Silva, F.A.M.D., Xavier, J.H.V. and
Wery, J. 2011. Agronomic performance of no-tillage relay intercropping with maize under
smallholder conditions in Central Brazil. Field Crops Res. 124: 240-251.
2.Baharlouie, S. and Fallah, S. 2015. Optimization of use of nitrogen for growth and yield of
canola and pea intercropping. J. Crop Prod. Process. 5: 17. 31-42. (In Persian)
3.Benabdellah, K., Abbas, Y., Abourouh, M., Aroca, R. and Azcón, R. 2011. Influence of
twobacterial isolates from degraded and non-degraded soils and arbuscularmycorrhizae
fungiisolated from semi-arid zone on the growth of Trifolium repens under drought
conditions Mechanisms related to bacterial effectiveness. Eur. J. Soil Biol. 47: 303-309.
4.Chimonyo, V.G.P., Modi, A.T. and Mabhaudhi, T. 2016. Water use and productivity of a
sorghum–cowpea–bottle gourd intercrop system. Agric. Water Manage. 165: 82-96.
5.Dhingra, K.K., Dhillon, M.S., Grewal, D.S. and Sharma, K. 1991. Performance of maize and
mungbean intercropping in different planting patterns and row orientations. Indian J. Agron.
36: 207-212.
6.Fallah, S., Malekzadeh, S. and Pessarakli, M. 2017. Seed priming improves seedling
emergence and reduces oxidative stress in Nigella sativa under soil moisture stress. J. Plant
Nutr. In Press.
7.Gholinezhad, E. and Rezaei-Chiyaneh, E. 2014. Evaluation of grain yield and quality of
black cumin (Nigella sativa L.) in intercropping with chickpea (Cicer arietinum L.). Iran. J.
Crop Sci. 16: 3. 236-249. (In Persian)
8.He, J., Du, Y.L., Wang, T., Turner, N.C., Yang, R.P., Jin, Y., Xi, Y., Zhang, C., Cui, T., Fang,
X.W. and Li, F.M. 2017. Conserved water use improves the yield performance of soybean
(Glycine max (L.) Merr.) under drought. Agric. Water Manage. 179: 236-245.
9.Hu, F., Feng, F., Zhao, C., Chai, Q., Yu, A., Yin, W. and Gan, Y. 2017. Integration of
wheat-maize intercropping with conservation practices reduces CO2 emissions and enhances
water use in dry areas. Soil Till. Res. 169: 44-53.
10.Kakulvand, R., Fallah, S. and Abassi Sourki, A. 2017. Effects of species competition on
photosynthetic pigments, prolin relative water content, and essence fenugreek (Trigonella
foenum graceum) and black cumin (Nigella sativa L.) under drought stress conditions in
intercropping system. J. Plant Proc. Func. 6: 255-270. (In Persian)
11.Kremer, R.J. and Kussman, R. 2008. Intercropping with Kura Clover Improves Soil Quality
in a Pecan Agroforestry System [abstract]. SWCS Meeting Abstracts. Soil and Water
Conservation Society Annual Meeting. July 26-30, 2008, Tuscan, AZ. Available:
http://www.swcs.org/08ac.
12.Kumar, A. and Singh, B.P. 2006. Effect of row ratio and phosphorus level on performance of
chickpea (Cicer arientinum L.). Indian mustard (Brassica Juncea L.) intercropping. Indian J.
Agron. 51: 100-102.
13.Lal, B., Rana, K.S., Rana, D.S., Shivay, Y.S., Sharma, D.K., Meena, B.P. and Priyanka
Gautam. 2017. Biomass, yield, quality and moisture use of Brassica carinata as influenced
by intercropping with chickpea under semiarid tropics. J. Saudi Soc. Agric. Sci. In Press,
Corrected Proof, Available online 6 January 2017.
14.Li, L., Tang, C., Rengel, Z. and Zhang, F.S. 2002. Chickpea facilitates phosphorus uptake by
intercropped wheat from an organic phosphorus source. Plant Soil. 248: 297-303.
15.Lithourgidis, A.S., Vlachostergios, D.N., Dordas, C.A. and Damalas, C.A. 2011. Dry matter
yield, nitrogen content and competition in pea-cereal intercropping system. Eur. J. Agron.
34: 287-294.
16.Mahfouz, H. and Migawer, E.A. 2004. Effect of intercropping, weed control treatment
and their interaction on yield and its attributes of chickpea and canola. Egypt J. Appl. Sci.
19: 4. 84-101.
17.Mandal, B.K., Dhara, M.C., Mandal, B.B., Das, S.K. and Nandy, R. 1990. Rice mung bean,
soybean and blackgram yield under different intercropping systems. Agron. J. 82: 1063-1066.
18.Monti, M., Pellicanò, A., Santonoceto, C., Preiti, G. and Pristeri, A. 2016. Yield components
and nitrogen use in cereal-pea intercrops in Mediterranean environment. Field Crop. Res.
196: 379-388.
19.Neamatollahi, E., Jahansuz, M.R., Mazaheri, D. and Bannayan, M., 2013. Intercropping.
In: Lichtfouse, E. (ed.), Sustainable Agriculture Reviews Sustainable Agriculture Reviews
12. Springer Dordrecht Heidelberg New York London.
20.Pimratch, S., Jogloy, S., Vorasoo, N., Toomsan, B., Patanothai, A. and Holbrook, C. 2008.
Relationship between biomass production and nitrogen fixation under drought stress conditions
in peanut genotypes with different levels of drought resistance. Agron. J. 194: 15-25.
21.Rafiei Shirvan, M. and Asgharipour, M.R. 2009. Response of yield and morphological
traits of some mung bean (Vigna radiate L.) genotypes to drought. Agroecol. J.
(J. New Agric. Sci.) 5: 15. 67-76. (In Persian)
22.Ramamohan Reddy, K., Venkateswara Rao, B.V. and Sarala, C. 2014. Water use efficiency
through drip irrigation in water scarcity area-a case study. In: Proceedings of 4th international
conference on Hydrology and Watershed Management (ICHWAM-2014): With a Focal
Theme on Ecosystem Resilience-rural and Urban Water Requirements (29th October - 1st
November, 2014). 1265p.
23.Ren, Y., Liu, J., Wang, Z. and Zhang, S. 2016. Planting density and sowing proportions of
maize–soybean intercrops affected competitive interactions and water use efficiencies on the
Loess Plateau, China. Eur. J. Agron. 72: 70-79.
24.Rezvani Moghadam, R., Raoofi, M.R., Rashed Mohassel, M.H. and Moradi, R. 2009.
Evaluation of sowing patterns and weed control on mung bean (Vigna radiate L. Wilczek) -
black cumin (Nigella sativa L.) intercropping system. J. Agroecol. 1: 65-79. (In Persian)
25.Richard, G.A., Pereira, S., Rae,s, D. and Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration guidelines
for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper. No. 56, Rome
Italy.
26.Rostaei, M., Fallah, S. and Abbasi Surki, A. 2015. Effect of fertilizer sources on growth,
yield and yield components of fenugreek intercropped with black cumin. Electron. J. Crop
Prod. 7: 197-22. (In Persian)
27.Zhang, F. and Li, L. 2003. Using competitive and facilitative interaction in intercropping
systems enhances crops productivity and nutrient-use efficiency. Plant Soil. 248: 305-312.
28.Zhang, J., Liu, J., Yang, C., Du, S. and Yang, W. 2016. Photosynthetic performance
of soybean plants to water deficit under high and low light intensity. South Afric. J. Bot.
105: 279-287.