تاثیر کاربرد بیوچار و اسید سالسیلیک در شرایط کم آبی بر برخی صفات گیاه دارویی گاوزبان اروپایی(Borago officinalis L)

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه اکولوژی گیاهان زراعی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشیار و عضو هیأت علمی دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران

3 مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان سمنان (شاهرود)، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف:
گل گاوزبان اروپایی (Borago officinalis L.) گیاهی علفی و یک ساله است که در مناطق معتدل و نیمه گرمسیر و به ویژه مدیترانه‌ای پراکنش دارد. امروزه استفاده از محلول پاشی سالسیلیک اسید به عنوان یکی از تنظیم کننده‌های رشد گیاهی در افزایش تحمل گیاهان به تنش‌هایی همچون خشکی افزایش یافته است. بیوچار ماده غنی از کربن است که مزایای کودهای آلی را دارا می‌باشد و در جهت اصلاح خاک‌های غیر حاصلخیزبه کار می‌رود. با توجه به اهمیت پرورش گیاهان دارویی در مناطق خشک، بررسی و شناخت اثرات دور آبیاری بر گیاه گل گاوزبان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و با توجه به تاثیر مثبت سالسیلیک اسید و بیوچار در تقلیل اثرات منفی خشکی و نیز بهبود روابط آبی خاک در گیاهان، این تحقیق با هدف بررسی بیوچار و سالسیلیک اسید بر برخی از خصوصیات گیاه گل گاوزبان اروپایی در دورهای آبیاری مختلف انجام گرفت.
مواد و روش ها: این آزمایش در سال زراعی 95-96 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود به صورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد . کرت‏های اصلی شامل سطوح دور آبیاری در سه سطح (5 روز یک بار که تحت عنوان شرایط نرمال آبیاری در نظر گرفته شد، و آبیاری 10روز یکبار و 15 روز یکبار) و کرت-های فرعی درجه اول شامل بیوچار در سه سطح (0، 5 و 10 تن در هکتار) و کرت های فرعی درجه دوم شامل محلول پاشی سالسیلیک اسید در دو سطح (0 و 5/0 میلی مولار) بود.
یافته ها:
نتایج نشان داد که در تمامی سطوح بیوچار با افزایش دور آبیاری، محتوی نسبی آب برگ بطور چشمگیری کاهش یافت و کاربرد بیوچار تأثیر چشمگیری در تنش ناشی از خشکی نداشت. اسید سالیسیلیک در هر دو دور آبیاری 10 و 15روز محتوی نسبی آب برگ را نسبت به تیمار عدم مصرف آن افزایش داد، ولی تأثیر مثبتی بر کاهش تنش ناشی از افزایش دور آبیاری نداشت. با افزایش دور آبیاری میزان فلاونوئید نیز به شدت کاهش یافت، که کاربرد سالسیلیک اسید تا حدودی در تعدیل آن نقش داشت، اما کاربرد بیوچار بسته به دور آبیاری، اثرات متفاوتی بر روی میزان فلاونوئید داشت. افزایش دور آبیاری تا 10 روز میزان آنتوسیانین را افزایش داد، اما با افزایش دور آبیاری به 15 روز مقدار آن به شدت کاهش یافت. کاربرد بیوچار اثر معنی داری بر روی میزان آنتوسیانین نداشت (هم در شرایط کاربرد سالسیلیک اسید و هم عدم مصرف آن)، اما با افزایش دور آبیاری به 10 روز کاربرد بیوچار به تنهایی و بدون استفاده از سالسیلیک اسید، موجب افزایش آن شد. درصد نیتروژن برگ گل گاوزبان با کاربرد 5 تن در هکتار بیوچار در دور آبیاری 5 روز و همچنین کاربرد 10 تن در هکتار بیوچار در دور آبیاری 15 روز، بطور چشمگیری نسبت به تیمار شاهد (عدم مصرف بیوچار) افزایش یافت.

همچنین نتایج نشان داد که کاربرد 10 تن در هکتار بیوچار در دور آبیاری 10 روز و 15 روز، تنش ناشی از افزایش دور آبیاری را در خصوص میزان نیتروژن برگ تعدیل نمود. افزایش دور آبیاری همچنین موجب کاهش تعداد ساقه گل دهنده شد که مصرف بیوچار و سالسیلیک اسید آن را بهبود بخشید.
نتیجه گیری کلی:
به طور کلی کاربرد بیوچار در بهبود برخی از شاخص های فیزیولوژیکی و کیفی گیاه گاوزبان در شرایط تنش خشکی اثر مثبتی داشت، گرچه بین سطوح مختلف بیوچار از لحاظ اثرات مثبت در تقلیل اثرات تنش ناشی از دورآبیاری در برخی صفات تفاوت معنی داری وجود نداشت. علاوه بر آن، کاربرد همزمان بیوچار و سالسیلیک اسید در بیشتر صفات موجب افزایش کارایی آن‌ها در تقلیل اثرات خشکی شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of biochar and salicylic acid on some characteristics of (Borago officinalis L.) in water deficit condition

نویسندگان [English]

  • zahra taghizadehtabari 1
  • Hamidreza Asghari 2
  • Hamid Abbasdokht 2
  • Esmail Babakhanzadeh 3
1 Ph.D. Student of Agronomy, Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Associate Prof. of Agronomy, Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
3 Agricultural and Natural Resources Research Center of Semnan Province (Shahrood), AREEO, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and Objectives: Borage officinalis L. is an annual herbaceous plant that is distributed in temperate and subtropical regions, especially in the Mediterranean. Nowadays, foliar application of salicylic acid (SA) as one of the growth regulator for improving plant stresses tolerance such as drought stresses. Biochar is a carbon-rich product in the stable form that benefits from organic fertilizers and is used soil fertility. Considering the importance of medical plant cultivation especially in the drought region, investigation the effects of water deficit on Borage officinalis L has particular importance and according to previous studies on the positive effect of salicylic acid and biochar on mitigation of adverse effects of drought as well as improving water relations in soil, therefore this study aimed to investigate the effects of biochar and salicylic acid (SA) on some characteristics of Borage officinalis L under different irrigation intervals

Materials and Methods: These experiments were performed in a four replicated-split plot factorial arranged in CRBD with three factors irrigation intervals (5, 10, and 15 day) in the main plots and biochar application (0, 5 and 10 tons per hector) and foliar application of salicylic acid (0,0.5Mm) in sub plots. This study was carried out in research field of Shahrood university of technology, Shahrood, Iran during 2017-2018.

Results: the results indicate that with increasing irrigation intervals in all biochar levels, leaf relative water content (RWC) significantly decreased and biochar application had no significant effect on drought stress. Salicylic acid increased leaf relative water content (RWC) in both irrigation intervals of 10 and 15 days compared to non-treated treatments but it had no positive effect on stress reduction due to increases irrigation intervals. As the irrigation intervals increased, flavonoid levels also declined significantly, salicylic acid partially moderating its use, but biochar application had different effects on flavonoid depending on irrigation intervals. Increasing irrigation intervals up to 10 days increased the level of anthocyanin, but with increasing irrigation intervals to 15 days, it decreased significantly. Biochare application had no significant effect on anthocyanin content (both under and without salicylic acid application) but with increasing irrigation intervals to 10 days, biochar application alone without salicylic acid caused anthocyanin content increased. Nitrogen percentage of borago officinalis.L leaf increased significantly with 5 tons/ha biochar for 5 days irrigation intervals and 10 tons/ha biochar for 15 days irrigation intervals, compared to control (non-biochar).
The results also show that the application of biochar 10 tons/ha at 10 and 15 days' irrigation interval moderated the stress caused by increased irrigation interval for leaf nitrogen. Increasing irrigation intervals also reduced the number of flowering shoots, which improved by biochar and salicylic acid application.

Conclusion: biochar had a positive effect on the improvement of some physiological and qualitative indices of borago officinalis. L under drought stress condition, but there were no significant differences between different levels of biochar in terms of positive effects in reducing the effects of irrigation intervals on some traits, Besides, the simultaneous application of biochar and salicylic acid in most traits increased their efficiency in reducing drought stress effects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Borago officinalis L
  • irrigation intervals
  • salicylic acid

مراجع

1.Abdelli, M., Moghrani, H., Aboun, A. and Maachi, R. 2016. Algerian mentha pulegium l. Leaves essential oil: chemical composition, antimicrobial, insecticidal and antioxidant activities. Ind. Crops Prod. 94: 197-205.
2.Karimi, E., Oskoueian, E., Karimi, A., Noura, R. and Ebrahimi, M. 2018. Borago Officinalis L. flower: a comprehensive study on bioactive compounds and its health-promoting properties. J. Food Meas. Charact.12: 826-838.
3.Miceli, C., Moncada, A., Vetrano, F., Danna, F. and Miceli, A. 2019. Suitability of Borago officinalis for minimal processing as fresh-cut. Prod. Hort.5: 4. 66.
4.Lehmann, J., Rillig, M.C., Thies, J., Masiello, C.A., Hockaday, W.C. and Crowley, D. 2011. Biochar effects on soil biota: A review. Soil Bio. Biochem.43: 9. 1812-1836.
5.Seehausen, M.L., Gale, N.V., Derange, S., Hudson, V., Liu, N., Michener, J., Thurston, E., Williams, C., Smith, S.M. and Thomas, S.C. 2017. Is there a positive synergistic effect of biochar and compost soil amendments on plant growth and physiological performance? Agron. 7: 13. 1-15.
6.Hafeez, Y., Iqbal, S., Jabeen, K., Shahzad, S., Jahan, S. and Rasul, F .2017. Effect of biochar application on seed germination and seedling growth of Glycine max (l.) Merr. under drought stress. Pak. J. Bot. 49: 7-13.
7.Ghassemi, S., Ghassemi-Golezani, K. and Zehtab Salamis, S. 2019. Changes in antioxidant enzymes activities and physiological traits of ajowan in response to water stress and hormonal application. Sci. Hort. 246: 957-964.
8.Nazar, R., Umar, S., Khan, N.A.and Sareer, O. 2015. Salicylic acid supplementation improves photosynthesis and growth in mustard through changes in proline accumulation and ethylene formation under drought stress. S. Afr.J. Bot. 98: 84-94.
9.Batool, A., Taj, S., Rashid, A., Khalid, A., Qadeer, S., Saleem, A.R. and Ghufran, M.A. 2015. Potential of soil amendments biochar and gypsum in increasing water use efficiency of Abelmoschus Esculentus L. Moench. Front. Plant Sci. 6: 1-13.
10.Haider, G., Koyro, H.W., Azam, F., Steffens, D., Müller, C. and Kammann, C. 2015. Biochar but not humic acid product amendment affected maize yields via improving plant-soil moisture relations. Plant Soil. 395: 1-2. 141-157.
11.Sairam, R.K. and Srivastsva, G.C.2001. Water stress tolerance of wheat (triticum aestivium l.) vaiation in hydrogen peroxide assimilation and antioxidant activity in tolerant and susceptible genotype. J. Agron. Crop Sci. 186: 1. 63-700.
12.Kramer, P.S. 1983. Water Relations of Plants. Academic Press. New York. 1st edition. 489: 342-415.
13.Mita, R. 1997. Oxidative stress. Antioxidants and stress tolerance. Trend. Plant Sci.. 7: 9. 405-410.
14.Krizek, D.T., Britz, S.J. and Mirecki, R.M. 1998. Inhibitory effects of ambient levels of solar UV-A and UV-B radiation on growth of cv. new red fire lettuce. Physiol. Plant. 103: 1. 1-7.
15.Papakosta, D.K. and Gagianas, A.A. 1991. Nitrogen and dry matter accumulation, remobilization and losses for Mediterranean wheat during grain filling. Agron. J. 83: 5. 856-870.
16.Saneoka, H., Moghaieb, R.E.A., Premachandra, G.S. and Fujita, K. 2004. Nitrogen nutrition and water stress effects on cell membrane stabilityand leaf water relations in Agrostis Palustris Huds. Environ. Exp. Bot.52: 2. 131-138.
17.Qayyum, A., Razzaq, A., Bibi, Y., Khan, S., Abbasi, S.K., Sher, A., Mehmood, A., Ahmed, W., Mahmood, I., Manaf, A., Khan, A., Farid, A. and Jenks, M. 2018. Water stress effects on biochemical traits and antioxidant activities of wheat (Triticum aestivum L.) under in vitro conditions. Acta Agri Scand. 68: 4. 283-290.
18.Tarighaleslami, M., Kafi, M., Nezami, A. and Zarghami, R. 2017. Examining interactions of chilling and draught stresses on chlorophyll (SPAD), RWC, electrolyte leakage and seed performance in three hybrid varieties of maize. J. Crop Breed. 9: 23. 146-156. (In Persian)
19.Khan, N.A., Syeed, S., Masood, R., Nazar, A. and Iqbal, N. 2010. Application of salicylic acid increases contents of nutrients and anti-oxidative metabolism in mung bean and alleviates adverse effects of salinity stress. Int. J. Plant Sci. 1: 1. 1-8.
20.Nautiyal, P.C., Rachaputi, N.R. and Joshi, Y.C. 2002. Moisture-deficit-induced changes in leaf-water content, leaf carbon exchange rate and biomass production in groundnut cultivars differing in specific leaf area. Field Crops Res. 74: 1. 67-79.
21.Bayat, H., Mardani, H., Arouie, H. and Salahvarzi, Y. 2011. Effects of salicylic acid on morphological and physiological characteristics of cucumber seedling (Cucumis Sativus Cv. Super Dominus) under drought stress. J. Plant Prod. 18: 3. 63-76. (In Persian)
22.Baronti, S., Vaccari, F.P., Miglietta, F., Calzolari, C., Lugato, E., Orlandini, S., Pini, R., Zulian, C. and Genesio, L. 2014. Impact of biochar application on plant water relations in (Vitis vinifera L.). Eur J. Agron. 53: 38-44.
23.Salim Akhtar, S., Guitong, L., Neumann Andersend, M. and Liu, F. 2018. Biochar enhances yield and quality of tomato under reduced irrigation. Agri Water Manag. 138: 37-44.
24.Fischer, B., Manzoni, B., Morillas, L., Garcia, M., Johnson, M.S. and Lyon, S.W. 2019. Improving agricultural water use efficiency with biochar – a synthesis of biochar effects on water storage and fluxes across scales. Sci. Total Environ. 657: 853-862.
25.Azizian Shermeh, O., Taherizadeh, M., Valizadeh, M. and Qasemi, A. 2018. Robial and antioxidant activities and determining phenolic and flavonoid contents of the extracts of five species from different families of the medicinal plants grown in Sistan and Baluchistan province. J. Med Sci. 7: 465‐479.(In Persian)
26.Ali, M.B., Hahn, E.J. and Paek, K.Y. 2007. Methyl jasmonate and salicylic acid induced oxidative stress and accumulation of phenolics in Panax ginseng bioreactor root suspension cultures. Molecules. 12: 3. 607-621.
27.Shaki F., Ebrahimzadeh, H. and Niknam, V. 2018. The effect of interaction between salicylic acid and penconazole on physiological and biochemical responses of safflower (Carthamus tinctorius L.) under salinity. J. Plant Res. 31: 2. 469-481. (In Persian)
28.Różyło, K., Świeca, M., Gawlik-Dziki, U. and Stefaniuk, M. 2017. The potential of biochar for reducing the negative effects of soil contamination on the phytochemical properties and heavy metal accumulation in wheat grain. Patryk Oleszczuk. Agr Food Sci.26: 1. 34-46.
29.Ghassemi-Golezani, K. and Lotfi, R. 2015. The impact of salicylic acid and silicon on chlorophyll a fluorescence in mung bean under salt stress. Russ. J. Plant Phys. 62: 5. 611-616.
30.Hashemi, A. and Shahani, A. 2019. Effects of salt stress on the morphological characteristics, total phenol and total anthocyanin contents of Roselle (Hibiscus sabdariffa L.). Plant Phys. Reports, 24: 2. 210-214.
31.Hashem, I. and Mohamed, M.H. 2018. Aerodynamic performance enhancements of H-rotor Darrieus wind turbine. Energy. 142: 531-545.
32.Razavizadeh, R. and Adabavazeh, F. 2017 Effects of sorbitol on essentialoil of (Carum copticum L.) underin vitro culture. Rom Biotech. Lett.22: 1. 12281-12289.
33.Heidari, M. and Minaei, A. 2014. Effects of drought stress and humic acid application on flower yield and content of macro-elements in medical plant borage (Borago officinalis L.) J. Plant Prod Res. 21: 1. 167-182. (In Persian)
34.Jones, J. and Benton, J. 2012. Plant nutrition and soil fertility manual. 2nd Edition. CRC Press Inc. Boca Raton, FL: 304.
35.Gholinezhad, R., Sirousmehr, A. and Fakheri, B. 2016. Evaluation of irrigation regimes and use of organic fertilizers on qualitive and quantitive yield of borage (Borago officinalis L.). J. Crop Ecophy. 10: 3. 683-696.(In Persian)
36.Prasad, P.V.V., Staggenborg, S.A. and Ristic, Z. 2008. Impacts of drought and/or heat stress on physiological, developmental, growth, and yield processes of crop plants. In: Response of crops to limited water: understanding and modeling water stress effects on plant growth processes. (Eds. Ahuja, L.R., Reddy, V.R., Saseendran, S.A. and Yu, Q. 301-355. American Society of Agronomy, Crop Science Society of American, Soil Science Society of American. Madison, USA.
37.Nasr Esfahani, M. and Madadkar Haghjou, M. 2015. Response of Glycine max to drought stress in relation to growth parameters and some key enzymes of carbon and nitrogen metabolism. Iran. J. Plant Bio. 7: 24. 77-89.
38.Sun, H., Zhang, H., HI, W., Zhuo, M. and Ma, X. 2019. Effect of biochar on nitrogen use efficiency, grain yield and amino acid content of wheat cultivated on saline soil. Plant Soil Environ.65: 2. 83-89.
39.Yadava, V., Karab, T., Singh, S., Kumar Singha, A. and Khare, P. 2019. Benefits of biochar over other organic amendments: responses for plant productivity (Pelargonium graveolens L.) and nitrogen and phosphorus losses. Ind. Crops Prod. 131: 96-105.
40.Cao, H., Ning, L., Xun, M., Feng, F., Li, P., Yue, S., Song, J., Zhang, W. and Yang, H. 2019. Biochar can increase nitrogen use efficiency of Malus hupehensis by modulating nitrate reduction of soil and root. App. Soil Eco. 135: 25-32.
41.Gholamhoseini, M., Ghalavand, A., Dolatabadian, A., Jamshidi, E. and Khodaei-Joghan, A. 2013. Effectsof arbuscular mycorrhizal inoculationon growth, yield, nutrient uptakeand irrigation water productivityof sunflowers grown under drought stress. Agric Water Management,117: 106-114.
42.Jaleel, C.A., Manivannan, P., Wahid,A., Farooq, M., Al-Juburi, H., Somasundaram, R. and Panneersel Vam, R. 2009. Drought stress in plants: A Review on morphological characteristics and pigments composition. Intel. J. Agri. Biol. 11: 1. 100-105.
43.Abdollahi Mayvan, M., Khorramdel, S., Koocheki, A. and Ghorbani, R. 2018. Evaluation of yield and yield component of borage (Borago officinalis L.) affected as irrigation level and plant density. J. Agroecol. 10: 2. 327-339.(In Persian)
44.Divsalarmary, M.Z., Thamasbisarvestani, A.M., Modaressanavi, A. and Hamidi. 2017. Study the effect of drought stress on oil, protein percent and fatty acids composition of soybean grain. J. Ecoph. 8: 44-55. (In Persian)
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 28، شماره 1
فروردین 1400
صفحه 93-113

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار