تأثیر منبع نیتروژن بر ویژگی های رشدی، میزان کلروفیل و غلظت برخی عناصر غذایی گیاه ریحان (Ocimum basilicum L.) در سیستم کشت بدون خاک

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 عضو هیات علمی گروه علوم باغبانی دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه

3 گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

4 موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: ریحان (Ocimum basilicum L.) گیاهی یکساله، معطر، علفی و متعلق به تیره نعناع است که به عنوان سبزی تازه و نیز به‌طور سنتی برای درمان بسیاری از بیماری‌ها مصرف می‌شود. تغذیه گیاه یکی از عوامل مهمی است که بر ویژگی‌های کمی و کیفی گیاهان اثر می‌گذارد. نیتروژن یکی از مهم‌ترین عناصر غذایی برای رشد و نمو گیاه است. گیاهان می‌توانند نیتروژن را به‌صورت نیترات یا آمونیوم جذب کنند و نسبت نیترات به آمونیوم مورد نیاز برای جذب و رشد بهینه برای هر گونه گیاهی متفاوت است. این آزمایش به منظور بررسی تأثیر نسبت‌های مختلف نیترات به آمونیوم بر خصوصیات مورفوفیزیولوژیکی و غلظت عناصر غذایی در گیاه ریحان در شرایط کشت هیدروپونیک انجام گرفت.
مواد و روش‌ها: به منظور مطالعه اثر نسبت‌های مختلف نیترات به آمونیوم (100:0، 75:25، 50:50، 25:75 و 0:100) بر گیاه ریحان در سیستم کشت هیدروپونیک، یک آزمایش گلدانی در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار انجام شد. برای ارزیابی ویژگیهای رشدی (ارتفاع بوته، قطر ساقه، تعداد و سطح برگ‌ها، تعداد و طول شاخه‌های جانبی، وزن تر و خشک برگ‌ها، ساقه‌ها و ریشه‌ها)، میزان کلروفیل و غلظت عناصر (نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهن، مس، منگنز و روی در برگ‌ها و ریشه‌ها)، نمونه‌برداری از گیاهان در مرحله گلدهی انجام شد.
یافته‌ها: نتایج این تحقیق نشان داد که شاخص‌های رشدی گیاه (نظیر تعداد برگ‌ها، تعداد و طول شاخه‌های جانبی، وزن تر و خشک برگ‌ها، ساقه‌ها و ریشه‌ها) و شاخص کلروفیل (SPAD) به‌طور معنی‌داری تحت تأثیر نسبت‌های مختلف نیترات به آمونیوم قرار گرفت. نسبت‌های مختلف نیترات به آمونیوم اثر معنی‌داری بر ارتفاع گیاه، قطر ساقه و سطح برگ نداشتند. با افزایش غلظت آمونیوم در محلول غذایی شاخص‌های رشدی و میزان کلروفیل کاهش یافت و برای اکثر شاخص‌های رشدی و میزان کلروفیل، نسبت 75:25 نیترات به آمونیوم مناسب‌ترین تیمار بود. همچنین غلظت نیتروژن، فسفر و مس در برگ‌ها و پتاسیم، آهن، منگنز و روی در برگ‌ها و ریشه‌ها به-طور معنی‌داری تحت تأثیر نسبت‌های نیترات به آمونیوم قرار گرفت. با کاهش نسبت نیترات به آمونیوم مقادیر نیتروژن، فسفر، آهن و روی در برگ‌ها افزایش یافت در حالی‌که مقادیر پتاسیم، مس و منگنز برگ‌ها و پتاسیم، آهن و منگنز ریشه‌ها کاهش یافت.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این تحقیق نشان داد که گیاه ریحان برای رشد مناسب به غلظت‌های پایین‌تری از آمونیوم در محلول غذایی نیاز دارد. بنابراین محلول غذایی شامل نسبت 75:25 نیترات به آمونیوم برای تولید گیاه ریحان تحت شرایط کشت هیدروپونیک توصیه می-گردد.
واژه‌های کلیدی: آمونیوم، ریحان، عناصر کم‌مصرف، نیترات، هیدروپونیک

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of nitrogen source on growth parameters, chlorophyll content and some elemental concentration of basil (Ocimum basilicum L.) in soilless culture conditions

نویسندگان [English]

  • Afsaneh Ansari 1
  • Abbas Hassani 2
  • Behnam Dovlati 3
  • Fatemeh Sefidkon 4
1 Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
2 Department of Horticultural Sciences, Faculty of Agriculture, Urmia University
3 Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
4 Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

Background: Basil (Ocimum basilicum L.) is an annual, aromatic and herbaceous plant belonging to the Lamiaceae family which is used as fresh vegetable and traditionally used to treatment many diseases. Plant nutrition is one of the important factors that affect quantitative and qualitative characteristics of plants. Nitrogen is one of the most important nutrients for plant growth and development. Plants can absorb nitrogen either as nitrate (NO3-) or ammonium (NH4+), and for optimal uptake and growth each plant species requires a different nitrate to ammonium ratio. This experiment was conducted to investigate the effect of different nitrate to ammonium ratios on morphophysiological characteristics and element concentration of basil.
Materials and Methods: To study the effect of different nitrate to ammonium ratios (100:0, 75:25, 50:50, 25:75 and 0:100) on hydroponically grown basil, a pot experiment was conducted in a completely randomized design with four replications. In order to evaluate the growth parameters (plant height, stem diameter, number of leaves, leaf area, number and length of axillary shoots, fresh and dry weight of leaves, stems and roots), chlorophyll content and nutrients concentration (nitrogen, phosphorus, potassium, iron, copper, manganese and zinc in the leaves and roots), plant sampling was carried out at flowering stage.
Results: The results showed that plant growth parameters (such as number of leaves, number and length of axillary shoots, fresh and dry weight of leaves, roots and stems) and chlorophyll index (SPAD) were significantly affected by different nitrate to ammonium ratios. The different nitrate to ammonium ratios had no significant effect on plant height, stem diameter and leaf area. The growth parameters and chlorophyll content decreased with increasing of ammonium in nutrient solution and the 75:25 ratio of nitrate to ammonium was the most suitable treatment for most growth parameters and chlorophyll content. Also nitrogen (N), phosphorus (P) and copper (Cu) concentration in leaves and potassium (K), iron (Fe), manganese (Mn) and zinc (Zn) content in leaves and roots were significantly affected by nitrate to ammonium ratios. As nitrate to ammonium ratio decreased, N, P, Fe and Zn content of leaves increased, while K, Cu and Mn content of leaves and K, Fe and Mn content of roots decreased.
Conclusion: The findings of this study showed that basil plant requires lower concentrations of ammonium in nutrient solution for proper growth. Therefore, a solution containing 75:25 of nitrate to ammonium ratio is recommended for basil plant production under hydroponic culture coditions.

Key words: Ammonium, Basil, Hydroponic, Micronutrients, Nitrate

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ammonium
  • Basil
  • Hydroponic
  • Micronutrients
  • Nitrate
1.Ahmadi, A., Ehsanzadeh, P. and Jabbari,
F. 2004. Introduction to plant physiology.
Vol I, Tehran University Press, 653p.
(In Persian)
2.Bagheri, M.H. and Roosta, H.R. 2013.
Effect of nitrogen form and oxygen levels
in nutrient solution on growth and some
macronutrients in hydroponically grown
lettuce (Lactuca sativa cv. Great leak). J.
Hortic. Sci. 27: 2. 148-157. (In Persian)
3.Beritto, D.T. and Kronzucker, H.J. 2002.
NH4+ toxicity in higher plants: a critical
review. J. Plant Physiol. 159: 567-584.
4.Crowley, D.E. 1997. Correction of zinc
deficiency in Avocado. Proc. California
Avocado Research Symposium. California
Avocado Society and University of
California, Riverside, CA. Pp: 9-12.
5.Flores, P., Carvajal, M., Cerda, A. and
Martinez, V. 2001. Salinity and
ammonium × nitrate interactions on
tomato plant development, nutrition, and
metabolites. J. Plant. Nutr. 24: 1561-1573.
6.Ghazanshahi, J. 2006. Soil and
plant analysis. Aeizh Publications, 274p.
(In Persian)
7.González-García, J.L., RodríguezMendoza, M.N., Sánchez-García, P. and
Gaytán-Acuña, E.A. 2009. Ammonium/
Nitrate ratio in the production of aromatic
herbs in hydroponics. Agric. Téc. Méx.
35: 1. 5-11.
8.Guo, X.R., Zu, Y.G. and Tang,
Z.H. 2012. Physiological responses of
Catharanthus roseus to different nitrogen
forms. Acta Physiol. Plant. 34: 589-598.
9.Hohjo, M., Kuwata, C., Yoshikawa, K.
and Ito, T. 1995. Effects of nitrogen
form, nutrient concentration and Ca
concentration on the growth, yield and
fruit quality in NFT-tomato plants. Acta
Hortic. 396: 145-152.
10.Huang, Z., Wang, B., Mortley, D.G.,
Mindingall, T., Bonsi, C.K., Hill, W.A.
and Morris, C.E. 2011. Chemical
characteristics of essential oil from five
basil cultivars grown hydroponically in
a controlled environmental using the
nutrient film technique. Int. J. App. Sci.
Tech. 1: 6. 42-49.
11.Kiferle, C., Maggini, R. and Pardossi, A.
2013. Influence of nitrogen nutrition on
growth and accumulation of rosmarinic
acid in sweet basil (Ocimum basilicum
L.) grown in hydroponic culture. Aust. J.
Crop Sci. 7: 3. 321-327.
12.Kotsiras, A., Olympios, C.M.,
Drosopoulos, J. and Passam, H.C. 2002.
Effects of nitrogen form and
concentration on the distribution of ions
within cucumber fruits. Sci. Hortic.
95: 175-183.
13.Liu, G., Du, Q. and Li, J. 2017. Interactive
effects of nitrate-ammonium ratios and
temperatures on growth, photosynthesis,
and nitrogen metabolism of tomato
seedlings. Sci. Hortic. 214: 41-50.
14.Malakoti, M.J. and Tehrani, M.M. 1999.
Effects of micronutrients on the yield and
quality of agricultural products. Tarbiat
Modarres University Press, 299p.
15.Marschner, H. 1995. Mineral nutrition of
higher plants. Second Edition. Academic
Press, New York, 889p.
16.Ohyama, T., Ito, M., Kobayashi, K.,
Araki, S., Yasuyoshi, S., Sasaki, O.,
Yamazaki, T., Sayoma, K., Tamemura,
R., Izuno, Y. and Ikarashi, T. 1991.
Analytical procedures of N, P, K cotent
in plant and manure materials using
H2SO4-H2O2 Kjeldahl digestion method.
Bull. Facul. Agric. Niigata Univ.
43: 111-120.
17.Omidbeigi, R. 2011. Production and
processing of medicinal plants. Vol 3,
Astan Quds Razavi Publications, 397p.
(In Persian)
18.Raven, J.A. 1985. Regulation of pH and
generation of osmolarity in vascular
plants: a cost benefit analysis in relation
to efficiency of use of energy, nitrogen
and water. New Phytol. 101: 25-77.
19.Roosta, R. 2010. The comparison of
ammonium or nitrate-grown lettuce and
spinach in a hydroponic system. J. Sci.
Technol. Greenhouse Culture, 1: 63-57.
20.Roosta, H.R. and Schjoerring, J.K.
2008a. Effects of nitrate and potassium
on ammonium toxicity in cucumber
plants. J. Plant Nutr. 31: 1270-1283.
21.Roosta, H.R. and Schjoerring, J.K.
2008b. Root carbon enrichment alleviates
ammonium toxicity in cucumber plants.
J. Plant. Nutr. 31: 941-958.
22.Saadatian, M., Peyvast, G.H., Olfati,
J.A. and Ramezani-Kharazi, P. 2014.
Different species of basil need different
ammonium to nitrate ratio in
hydroponics' system. Acta Agric. Slov.
103: 2. 223-232.
23.Saidi Goraghani, H., Yazdani Biuoki,
R., Saidi Goraghani, N. and
Sodaeezadeh, H. 2014. Effect of
different nitrogen sources and levels on
quantitative and qualitative characteristics
of parsley (Petroselinum crispum Mill.)
in Jiroft region. Iran. J. Field Crops Res.
12: 2. 316-327.
24.Salardini, A.A. 2008. Soil fertility. 8th
edition, Tehran University Press, 434p.
(In Persian)
25.Savvas, D., Passam, H.C. and Olympios,
C. 2006. Effect of ammonium nitrogen
on lettuce grown on pumice in a
closed hydroponic system. HortScience,
41: 7. 1667-1673.
26.Shiravand, D. and Kamalizadeh, M.
2012. Hydroponic cultivation of
greenhouse products. Second Edition,
Serva Publication, 224p. (In Persian)
27.Sun, Y.D., Luo, W.R. and Liu, H.C.
2014. Effect of different nitrogen forms
on the contents of chlorophyll and
mineral elements in Chinese chive
seedlings. Adv. J. Food Sci. Technol.
6: 5. 696-700.
28.Tabatabaei, S.J. 2013. Principles of plant
mineral nutrition. First edition, Tabriz
University Press, 544p. (In Persian)
29.Tadayon, M.S. and Moafpourian, G.R.
2010. Effect of nitrogen fertilizer form
on iron absorption and iron chlorosis in
Sultana grapes. J. Plant Ecophysiol.
2: 4. 4-1.
30.Udagawa, Y. 1995. Some responses of
dill (Anethum graveolens) and thyme
(Thymus vulgaris), grown in hydroponic,
to the concentration of nutrient solution.
Acta Hortic. 396: 203-210.
31.Urlic, B., Spika, M.J., Becker, C.,
Klaring, H.P., Krumbein, A., Ban, S.G.
and Schwarz, D. 2017. Effect of NO3
and NH4 concentrations in nutrient
solution on yield and nitrate
concentration in seasonally grown
leaf lettuce. Acta Agric. Scand. B,
67: 8. 748-757.
32.Valizadeh Osalou, G. and Sadegzadeh,
B. 2012. Effect of different ratios of
nitrate to ammonium on Fe, Mn and Zn
uptake and wheat (Triticum aestivum)
growth under glasshouse condition. Iran.
J. Dryland Agric. 1: 2. 14-24.
33.Wang, J., Sun, X.X., Shen, Q. and Zhou,
Y. 2005. Effects of some replacement of
nitrate by ammonium on the biomass
yield and quality of spinach. Soil,
37: 6. 605-608.
34.Wang, J., Zhou, Y., Dong, C., Shen, Q.
and Putheti, R. 2009. Effect of NH4+-N/
NO3-N ratios on growth, nitrate uptake
and organic acid levels of spinach
(Spinacia oleracea L.). Afr. J.
Biotechnol. 8: 15. 3597-3602.
35.Xing, S., Wang, J., Zhou, Y., Bloszies,
S.A. Tu, C. and Hu, S. 2015. Effects of
NH4+-N/NO3-N ratios on photosynthetic
characteristics, dry matter yield and
nitrate concentration off spinach. Expl.
Agric. 51: 1. 151-160.
36.Zhong, L.H., Song, S.W., Liu, H.C.,
Sun, G.W. and Chen, R.Y. 2012. Effects
of different ammonium and nitrate ratios
on yield and quality of Chinese kale.
China Vegetable, 8: 63-67.