تغییرات غلظت، تجمع و تخصیص فسفر در چند گونه‌ زراعی و علف‌هرز خانواده گندمیان در مرحله رسیدگی فیزیولوژیک

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان ، ایران

2 عضو هیات علمی گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 عضو هیات علمی موسسه تحقیقات پنبه کشور

چکیده

سابقه و هدف: فسفر بعد از نیتروژن مهم‌ترین عنصر غذایی محدودکنندۀ عملکرد گیاهان زراعی به‌ویژه در خاک‌های اسیدی و قلیایی است. مطالعات گسترده حاکی از وجود تنوع ژنتیکی قابل توجه از نظر کارآیی جذب و استفاده از فسفر در گیاهان می‌باشد که با غلظت، تجمع و تخصیص فسفر به بخش‌های مختلف بوته مرتبط است. استفاده از این تنوع برای بهبود و عملکرد گیاهان زراعی و همچنین کاهش نیاز به مصرف کودهای فسفره به‌ویژه در خاک‌های کم‌فسفر توجه محققان را در سال‌های اخیر جلب کرده است. از این‌رو، مطالعۀ حاضر به‌منظور بررسی تغییرات غلظت، تجمع و تخصیص فسفر به بخش‌های مختلف بوته در تعدادی از گونه‌های مهم زراعی و هرز خانواده گندمیان انجام شد.
مواد و روش‌ها: این آزمایش در سال زراعی 95-1394 در قالب طرح کاملاً تصادفی به‌صورت فاکتوریل با سه تکرار در پردیس جدید دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در خاکی با مقدار فسفر قابل استفاده بسیار کم (85/4 میلی‌گرم در کیلوگرم) اجرا شد. در این مطالعه گلدانی، شش گونه زراعی و هرز از خانواده گندمیان شامل گندم دوروم، جو معمولی، جو لخت، چاودم، یولاف وحشی و علف‌خونی در دو شرایط عدم مصرف و مصرف کودهای شیمیایی به مقدار توصیه شده مورد بررسی قرار گرفتند. در مرحلۀ رسیدگی فیزیولوژیک غلظت فسفر به‌تفکیک اندام‌ (ریشه، ساقه (شامل ساقه، غلاف برگ‌ها و گل‌آذین به‌غیر از دانه)، برگ و دانه) اندازه‌گیری و تجمع و ضرایب تخصیص فسفر با استفاده از داده‌های غلظت فسفر و وزن خشک اندام‌ها محاسبه شد.
یافته‌ها: نتایج تجزیه واریانس نشان داد که در مرحله رسیدگی فیزیولوژیک اثر ژنوتیپ، کود‌دهی و اثر متقابل آن‌ها بر مقدار فسفر تجمع‌یافته در تمام بخش‌های بوته شامل ریشه، برگ، ساقه، دانه، بخش هوایی و کل بوته معنی‌دار بود. میانگین مقدار فسفر کل بوته در گونه‌ها در شرایط کوددهی افزایش 2/4 برابری نسبت به شرایط عدم مصرف کود داشت. در شرایط کوددهی اختلافات زیادی بین گونه‌های مورد بررسی از نظر مقدار فسفر تجمع یافته در بخش‌های مختلف و کل بوته وجود داشت در حالی که در شرایط عدم کوددهی بین گونه‌های مورد بررسی از نظر مقدار فسفر تجمع یافته در هیچ‌یک از بخش‌های بوته و کل بوته اختلاف معنی‌داری مشاهده نشد. تغییرات مقدار فسفر در گونه‌های مورد بررسی ناشی از تغییرات اجزای تعیین‌کنندۀ آن یعنی مقدار مادۀ خشک و غلظت فسفر بوده است. اگر چه مقدار مادۀ خشک و غلظت فسفر در تمام بخش‌های گیاه به‌طور معنی‌داری (p=0.01) تحت تأثیر فاکتورهای آزمایش و در بیشتر موارد تحت تأثیر متقابل این فاکتورها قرار گرفت، اما میزان تغییرات مقدار مادۀ خشک و در نتیجه سهم آن از تغییرات مقدار فسفر بیشتر از غلظت فسفر بود. از کل فسفر جذب شده، در شرایط عدم مصرف کود 6/59 درصد و در شرایط مصرف کود 0/49 درصد به دانه‌ اختصاص یافت. میانیگین تخصیص فسفر به دانه در کل گونه‌ها 3/54 درصد، در گونه‌های زراعی 1/64 و در دو گونۀ هرز 7/34 بود. بر اساس این نتایج، میانگین تخصیص فسفر جذب شده به بخش رویشی گیاه در کل گونه‌ها 7/45 درصد بوده است.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این مطالعه نشان‌ داد که تجمع فسفر و به‌دنبال آن غلظت و ضرایب تخصیص فسفر به بخش‌های مختلف بوته در مرحلۀ رسیدگی فیزیولوژیک به‌شدت تحت تأثیر کوددهی و ژنوتیپ و اثرات متقابل این دو فاکتور قرار گرفتند. تغییرات بیشتر تجمع فسفر را می‌توان به وابستگی آن به تغییرات مقدار ماده خشک و غلظت فسفر نسبت داد. نتایج به‌دست آمده حاکی از تنوع بسیار کم گونه‌های مورد مطالعه به لحاظ تجمع فسفر در شرایط محیطی فقیر از نظر فسفر قابل استفاده خاک در مقایسه با شرایط کوددهی بود که نشانه‌ای از تشابه این گونه‌ها از نظر تحمل کمبود فسفر و از سوی دیگر نشانۀ پاسخگویی متفاوت گونه‌ها به مصرف کود فسفره است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Variations in phosphorus concentration, accumulation and partitioning in some of crop and weed species of Poaceae family

نویسندگان [English]

  • arezoo abidi 1
  • ebrahim zeinali 2
  • afshin soltani 3
  • abdolreza gharangiki 4
1 Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
2 Associate professor, Agronomy department, Gorgan Univerity of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources
4 cotto research institu of iran
چکیده [English]

Background and objectives: Phosphorus (P) after nitrogen is the most important nutrient limiting the yield of crops especially in acidic and alkaline soils. Extensive studies indicate considerable genetic variation in the efficiency of uptake and utilization of phosphorus which is related to concentration, accumulation and allocation of phosphorus to different parts of the plant. The use of this diversity in order to increase the growth and yield of crops, as well as to reduce the need for phosphorus fertilizers, especially in low-phosphorous soils, has attracted the attention of researchers in recent years. In addition, accurate information on this issue can be used in the efficient management of mineral nutrition of crops. Therefore, the present study was conducted to investigate the variations in concentration, accumulation and allocation of P to different parts of the plant in some important crops and weeds species of the Poaceae family.
Materials and methods: This experiment was conducted in a completely randomized design with a factorial arrangement with three replications in Gorgan University of Agricultural Sciences using a low (4.85 mg / kg) available P soil during 2016-17 growing season. In this pot study, 6 crop and weed species of Poaceae family including durum wheat, common barley, naked barley, triticale, wild oat and canary grass were studied under two conditions of non-consumption and use of fertilizer as amount as recommended. In the physiological maturity, P concentration in different parts of plants separately, and P accumulation and allocation coefficients were calculated using P concentration and dry weight of the organs.
Results: The results of analysis of variance showed that the effect of genotype, fertilization and their interactions on the amount of accumulated P in all parts of the plant and total plant were significant. The average of P content of the whole plant in the studied species indicates an increase of 4.2 times the amount of P absorbed by fertilizer application. In fertilization conditions, the lowest P content in plant parts and total plant was observed in two weed species, while under non- fertilization conditions, there was no significant difference between species in the plant parts. Alterations in P content in the studied species were due to changes in its determinant components, i.e. the amount of dry matter and P concentration. Although, both the amount of dry matter and P concentration in all parts of the plant significantly (P = 0.01) were influenced by the factors of the experiment, and in most of the cases, their interactions, the amount of alterations in the dry matter and as a result , its contribution to changes in the P content was more than the P concentration. The average of P content allocated to grain in all species was 54.3%, in the crop species was 64.1 and in the two weed species was 34.7, which shows a much higher allocation of P to the grains in the crop species.
Conclusion: This study showed that the accumulation of P, followed by P concentration and P allocation coefficients to different parts of the plant in physiological maturity stage were influenced by fertilization and genotype and the interactions of these two factors. Further alterations in P accumulation can be attributed to its dependence on variations in dry matter and P concentrations. The obtained results showed a small variation of the studied species in terms of P accumulation in low available P conditions compared to the conditions of fertilizer application as amount as recommended which is a sign of the similarity of these species in terms of tolerance to P deficiency as well as different response of species to P fertilizer application.

کلیدواژه‌ها [English]

  • allocation coefficient
  • plant organ
  • Poaceae
  • weeds
1.Ali Ehyayi, M. 1997. The methods of soil
chemical analysis. Vol. 2, Publication
No. 1024. Soil and Water Research
Institute, Iran. (In Persian)
2.Arduini, I., Masoni, A., Ercoli, L. and
Mariotti, M. 2006. Grain yield, and dry
matter and nitrogen accumulation and
remobilization in durum wheat as affected
by variety and seeding rate. Eur. J. Agron.
25: 309-318.
3.Belanger, G., Ziadi, N., Pageau, D., Grant,
C., Hognasbacka, M., Virkajarvi, P., Hu,
Z., Lu, J., Lafond, J. and Nyiraneza, J.
2015. A model of critical phosphorus
concentration in the shoot biomass of
wheat. Agron. J. 107: 963-970.
4.Dordas, C. 2009. Dry matter, nitrogen and
phosphorus accumulation, partitioning
and remobilization as affected by N and P
fertilization and source–sink relations.
Eur. J. Agron. 30: 2. 129-139.
5.Dordas, C.A. and Sioulas, C. 2009. Dry
matter and nitrogen accumulation,
partitioning, and retranslocation in
safflower (Carthamus tinctorius L.) as
affected by nitrogen fertilization. Field
Crop Res. 110: 35-43.
6.Fageria, N.K., Moreira, A. and Dos
Santos, A.B. 2013. Phosphorus uptake
and use efficiency in field crops. J. Plant
Nutr. 36: 13. 2013-2022.
7.Fist, A.J., Smith, F.W. and Edwards, D.G.
1987. External phosphorus requirements
of five tropical grain legumes grown in
flowing-solution culture. Plant and Soil.
99: 1. 75-84.
8.Ghazanshahi, J. 2006. Plant and soil analysis.
Ayizh Publication. 272p. (In Persian)
9.Gunes, A., Inal, A., Alpaslan, M. and
Cakmak, I. 2006. Genotypic variation in
phosphorus efficiency between wheat
cultivars grown under greenhouse and
field conditions. Soil Sci. Plant Nutr.
52: 4. 470-478.
10.Jones J.B., Wolf, B. and Mills,
H.A. 1991. Plant analysis handbook.
Micro-Macro Publishing, Athens.
11.Khosravian, T., Zeinali, E.,
Siahmarguee, A., Ghorbani NasrAbadi,
R. and Aalimagham, S.M. 2016.
Phosphorus and dry matter accumulation
and partitioning coefficients as affected
by fertilizer phosphorus rate and
inoculation by Streptomyces bacteria in
wheat and barley. Elec. J. Crop Prod.
(In Persian)
12.Korkmaz, K., Ibrikci, H., Karnez, E.,
Buyuk, G., Ryan, J., Ulger, A.C. and
Oguz, H. 2009. Phosphorus use
efficiency of wheat genotypes grown in
calcareous soils. J. Plant Nutr. 32: 12.
13.Manske, G.G.B., Ortiz-Monasterio, J.I.,
van Ginkel, R.M., Rajaram, S. and Vlek,
P.L.G. 2002. Phosphorus use efficiency
in tall, semi-dwarf and dwarf nearisogenic lines of spring wheat.
Euphytica. 125: 113-119.
14.Sharma, S.B., Sayyed, R.Z., Trivedi,
M.T. and Gobi, T.A. 2013. Phosphate
solubilizing microbes: Sustainable
approach for managing phosphorus
deficiency in agricultural soils. Springer
Plus. 2: 1. 587.
15.Soltani, A. 2006. Application of SAS in
statistical analysis. J.D.M. Press. 182p.
(In Persian)
16.Soltani, A. 2009. Textbook of ecology,
crop production, cycling of phosphorus
in agriculture. Gorgan Uni. Agric. Sci.
Natur. Resour. (In Persian)
17.Taiz, L., Zeiger, E., Møller, I.M. and
Murphy, A. 2015. Plant physiology and
development. Sinauer Associates,
Incorporated.
18.Venkatesh, M.S., Hazra, K.K. and Ghosh,
P.K. 2014. Determination of critical tissue
phosphorus concentration in mungbean
and urdbean for plant diagnostics. J. Plant
Nutr. 37: 12. 2017-2025.
19.Wang, L., Chen, F., Zhang, F. and
Guohua, M. 2010. Two strategies for
achieving higher yield under phosphorus
deficiency in winter wheat grown in
field conditions. Field Crops Res.
118: 36-42.
20.White, P.J. and Hammond, J. 2008.
The Ecophysiology of Plant-phosphorus
Interaction. Springer, London. 320p.
21.Zadoks J.C., Chang T.T. and Konzak
C.F. 1974. A decimal code for the
growth stages of cereals. Weed res.
14: 415-421.
22.Ziadi, N., Belanger, G., Cambouris,
A.N., Tremblay, N., Nolin, M.C.
and Claessense, A. 2008. Relationship
between phosphorus and nitrogen
concentration in spring wheat. Agron. J.
100: 1. 80-86.