تجزیه‎ عاملی کارآیی مصرف آب و برخی صفات کمی و عملکرد در کنجد (Sesamum indicum L.) تحت‎تأثیر کاربرد نیتروژن و نهاده‎های اکولوژیک در شرایط تنش خشکی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استادیار مجتمع آموزش عالی گناباد، ایران،

3 دانشجوی کارشناسی مجتمع آموزش عالی گناباد، ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: دسترسی ناکافی به آب در مناطق خشک و نیمه‎خشک، افزایش کارآیی مصرف آب را به‌عنوان یکی از محورهای اصلی کشاورزی پایدار در این مناطق مطرح کرده است. از این رو، در سال‎های اخیر تلاش‌های فراوانی به‌منظور افزایش کارایی مصرف آب صورت گرفته است که در این مسیر، بهره‌گیری از سوپرجاذب‌ها و محلول‎پاشی نهاده‎های بوم‎سازگاری نظیر اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک جهت صرفه‌جویی و استفاده‌ی بهینه‌ی آب مدنظر قرار گرفته‌اند، لذا این پژوهش با هدف استفاده از تجزیه و تحلیل عاملی در تعیین عوامل مؤثر بر کارآیی مصرف آب کنجد در شرایط کاربرد همزمان نیتروژن و نهاده‎های بوم‎سازگار انجام شد.
مواد و روش‎ها: این پژوهش در سال زراعی 95- 1394 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد به‎صورت کرت‎های خرد شده در قالب طرح پایه‎ی بلوک‎های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. سطوح آبیاری (50 و 100 درصد نیاز آبی) در کرت‎های اصلی و تیمارهای تغذیه‎ای شامل 1- کاربرد 75 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص به‌علاوه 80 کیلوگرم سوپرجاذب رطوبت، 2- کاربرد 80 کیلوگرم در هکتار هیدروژل سوپرجاذب رطوبت به‌علاوه کاربرد توأم 6 کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و یک میلی‎مولار اسید سالیسیلیک 3- کاربرد توأم 6 کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و یک میلی‎مولار اسید سالیسیلیک به‌علاوه کاربرد 75 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص 4- کاربرد توأم 6 کیلوگرم در هکتار اسید هیومیک و یک میلی‎مولار اسید سالیسیلیک به‌علاوه 75 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص به‎علاوه 80 کیلوگرم سوپرجاذب رطوبت و 5- شاهد در کرت‎های فرعی قرار گرفتند.
یافته‎ها: نتایج آزمایش نشان داد که بیشترین عملکرد دانه (1672 کیلوگرم در هکتار) با تأمین 100 درصد نیاز آبی و در تیمار کاربرد همزمان نیتروژن، سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بدست آمد. نقش اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک در بهبود اکثر صفات مورد مطالعه بسیار محسوس بود، به‎طوری‎که عملکرد دانه، شاخص سطح برگ، سرعت رشد محصول، و کارآیی مصرف آب به‎ترتیب 22، 31، 30 و 21 درصد در تیمارهای دارای اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک بیشتر از تیمارهای بدون این دو نهاده بود. بر اساس نتایج تحلیل عاملی، متغیرها به دو عامل تجزیه شده و عامل اول 59 درصد از واریانس متغیرها را تبیین کرد. عامل اول شامل متغیرهای عملکرد دانه، وزن دانه در بوته، سرعت رشد محصول، نیتروژن و فسفر خاک و کارآیی مصرف آب و عامل دوم به متغیرهای عملکرد ماده خشک، ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ و pH خاک تعلق گرفت.
نتیجه‎گیری: به‎طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که در شرایط تنش خشکی (تأمین 50 درصد نیاز آبی)، تیمارهای کاربرد همزمان نیتروژن و سوپرجاذب، کاربرد همزمان سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک، کاربرد همزمان نیتروژن، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک و کاربرد همزمان نیتروژن، سوپرجاذب، اسید هیومیک و اسید سالیسیلیک کارآیی مصرف آب را به‎ترتیب 15، 27، 32 و 40 درصد نسبت به شاهد بهبود بخشید. با توجه نتایج تجزیه‎ی عاملی و متغیرهای متعلق به هر عامل، به‎نظر می‎رسد عامل اول شاخصی از عملکرد محصول و عامل دوم منعکس‎کننده‎ی ویژگی‎های ذاتی آرایش فضایی بوته (بار زیاد متغیرهای ارتفاع بوته و شاخص سطح برگ روی این عامل) بود. به‎طور کلی، به‎نظر می‎رسد که کاربرد همزمان نیتروژن و نهاده‎های بوم‎سازگار ضمن بهبود عملکرد و خصوصیات رشدی گیاه، می‎تواند کارآیی مصرف آب را بهبود بخشد. همچنین انجام تجزیه‏ی عاملی و همبستگی بالای متغیرهای درون هر عامل با یکدیگر، حاکی از آن بود که با ایجاد هر گونه تغییر در متغیرهایی که با کارآیی مصرف آب روی یک عامل قرار گرفته‎اند، می‎توان کارآیی مصرف آب را افزایش داده و خسارات ناشی از تنش خشکی و کم‎آبی را به حداقل رساند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Factor analysis of water use efficiency and some quantitative characteristics and yield in sesame (Sesamum indicum L.) affected by application of nitrogen and ecological inputs in conditions of drought stress

نویسندگان [English]

  • Mohsen Jahan 1
  • Mohammad Behzad Amiri 2
  • Negar Naseri Abkooh 3
  • Milad Salehabadi 3
1 Associate Prof., Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad
2 Assistant Prof., Gonabad Higher Education Complex, Iran
3 B.Sc. Student, Gonabad Higher Education Complex, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: Insufficient access to water in arid and semi-arid areas has considered water use efficiency as one of the main pillars of sustainable agriculture in these areas. Therefore, in recent years, many efforts have been done to increase water use efficiency, in this regard, the use of superabsorbents and spraying of ecological inputs such as humic acid and salicylic acid are considered as fundamental solutions for saving and optimizing water usage, therefore, this research was conducted with the aim of using factor analysis to determine the affecting factors on water use efficiency of sesame in the conditions of simultaneous application of nitrogen and ecofriendly inputs.
Materials and methods: In order to evaluate the effects of different irrigation levels and nutritional treatments and determining factors affecting water use efficiencis of common bean (Phaseolus vulgaris L.), sesame (Sesamum indicum L.) and maize (Zea mays L.) a split plots experiment based on RCBD design with three replications was conducted during 2015-16 growing season, at Research Farm of Ferdowsi University of Mashhad, Iran. Irrigation levels (50 and 100% of water requirement) and nutritional treatments (1- 75 kg.ha-1 Nitrogen+80 kg.ha-1 Superabsorbent, 2- 80 kg.ha-1 Superabsorbent+6 kg.ha-1 Humic acid+1 Mm Salicylic acid, 3- 6 kg.ha-1 Humic acid+1 Mm Salicylic acid+75 kg.ha-1 Nitrogen, 4- 6 kg.ha-1 Humic acid+1 Mm Salicylic acid+75 kg.ha-1 Nitrogen+80 kg.ha-1 Superabsorbent and 5- Control) assigned to main and sub plots, respectively.
Results: The results showed that the highest seed yield (1672 kg.ha-1) obtained in 100% of water requirement and application of nitrogen+superabsorbent+humic acid+salicylic acid. The role of humic acid and salicylic acid in improving most of the studied traits was significant, so that seed yield, leaf area index, crop growth rate and water use efficiency were 22, 31, 30 and 21% more than treatments without the two inputs, respectively. Factor analysis results showed that variables analyzed to two factors. First factor 59 of variables variance, respectively. First factor included variables of seed yield, seed weight per ,plant, crop growth rate, soil nitrogen and phosphorous and water use efficiency and variables of dry matter yield, plant height, leaf erea index and soil pH were assigned in second factor.
Conclusion: In general, the results of this research showed that treatments of nitrogen+superabsorbent, superabsorbent+humic acid+salicylic acid, nitrogen+humic acid+salicylic acid and nitrogen+superabsorbent+humic acid+salicylic acid increased water use efficiency 15, 27, 32 and 40% compared to control, respectively. According to the results of factor analysis and variables belonging to each factor, it seems that the first factor is the index of yield and the second factor reflects the inherent characteristics of the spatial arrangement of the plant (high load of plant height and leaf area index on this factor). In general, it seems simultaneous application of nitrogen and ecological inputs can improve yield, growth characteristics and water use efficiency. Factor analysis and high correlation between variables in same group showed that with change of variables that are in same group of water use efficiency, can increased water use efficiency and decreased damages of drought stress.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ecofriendly Input
  • Humic Acid
  • Leaf Erea Index
  • Minimum Irrigation
  • Water Super Absorbent

مراجع

1.Abedi-Koupai, J., Sohrab, J. and Swarbrick, G. 2008. Evaluation of hydrogel application on soil water retention characteristics. J. Plant. Nutr. 31: 317-331.
2.Alah Gholipour, M. and Mohammad Salehi, M.S. 2003. Factor and path analysis in different rice genotypes. J. Seed Plant Prod. 19: 76-87. (In Persian)
3.Alizadeh, A. and Kamali, Gh. 2008. Water requirement of plants in Iran. Emam Reza University Press. 228p. (In Persian)
4.Bagheri, R., Akbari, Gh.R., Kianmehr, M.H. and Tahmasebi Sarvestani, Z. 2011. The effect of slow releasing nitrogen from pellet fertilizer of nitrogen and manure on grain yield and some physiological characteristics of corn. Elec. J. Crop Prod. 4: 1. 97-113. (In Persian)
5.Bahrani, M.J. and Babaei, G.H. 2007. Effect of different levels of plant density and nitrogen fertilizer on grain yield and its components and some quality traits in two sesame (Sesamum indicum L.) cultivars. Iranian. J. Crops. Sci. 9: 3. 237-245. (In Persian)
6.Bayat, S., Sepehri Zare, A., Abyaneh, H. and Abdollahi, M.R. 2010. Effect of salicylic acid and paclobutrazol on some growth characteristics and yield of maize in conditions of drought stress. J. Crops. Ecoph. 2: 34-41. (In Persian)
7.Bremner, J.M. and Mulvaney, C.S. 1965. Nitrogen-Total. In: Methods of soil analysis: part 2, Chemical and Microbiological Properties. Page, A.L. (Ed). 1982. Second Edition. American Society of Agronomy Inc. Madison, Wisconsin USA. Agron. Series, 9: 595-622.
8.El-Tayeb, M.A. 2005. Response of barley to the interactive effect of salinity and salicylic acid. Plant. Grogwh. Reg.
45: 215-225.
9.Eneji, A.E., Islam, R., An, P. and Amalu, U.C. 2013. Nitrate retention and physiological adjustment of maize to soil amendment with superabsorbent polymers. J. Clea. Prod. 52: 474-480.
10.Farahani, M.A., Paknejad, F., Bakhtiari Moghaddam, M., Alavi, S. and Hasibi, A. 2012. Effect and different methods of salicylic acid application on yield and yield components of Cuminum cyminum L. J. Agron. Plant. Breed. 8: 69-77.
(In Persian) 
11.Horvath, E., Janda, T., Szalai, G. and Paldi, E. 2002. In vitro salicylic acid inhibition of catalase activity in maize: differences between the isozymes and a possible role in the induction of chilling tolerance. Plant. Sci. 163: 1129-1135.
12.Jahan, M., Amiri, B. and Noorbakhsh, F. 2017. Evaluation of the increased rates of water super absorbent and humic acid application under deficit irrigation condition on some agroecological characteristics of Zea mays using response surface methodology. Iranian. J. Field. Crops. Res. 14: 4. 766-784. (In Persian)
13.Jahan, M., Ghalenoee, Sh., Khamooshi, A. and Amiri, MB. 2015. Evaluation of some agroecological characteristics of basil (Ocimum basilicum L.) as affected by simultaneous application of water saving superabsorbent hydrogel in soil and foliar application of humic acid under different irrigation intervals in a low input cropping system. J. Hort. Sci. 29: 2. 240-254. (In Persian)
14.Jahan, M., Kamayestani, N. and Ranjbar, F. 2013. Assay for applying super absorbent polymer in a low input corn (Zea mays L.) production system aimed to reduce drought stress under Mashhad conditions. Agroecol. 5: 3. 272-281. (In Persian)
15.Keykha, H., Ganjali, H.R. and Naroui Rad, M.R. 2014. Effect of water stress and applications of superabsorbent on grain yield, harvest index, biological yield and plant height in sunflower. Int. J. Biosci. 5: 3. 44-49.
16.Khazaee, H.R. and Banayan, M. 2011. Application of use time and amount of humic acid on biomass and oil content of Hyssopus officinalis. Iranian. J. Med. Aro. Plants. 5: 25-35. (In Persian)
17.Koocheki, A. and Sarmadnia, Gh. 2006. Crop Physiology. Mashhad Daneshgahi Jihad Press. Pp: 254-255. (In Persian)
18.Maji, D., Misra, P., Singh, S. and Kalra, A. 2017. Humic acid rich vermicompost promotes plant growth by improving microbial community structure of soil as well as root nodulation and mycorrhizal colonization in the roots of Pisum sativum. Appl. Soil. Ecol. 110: 97-108.
19.Mehrabian Moghaddam, N., Arvin, M.J., Khajueenejad, Gh. and Maghsudi, K. 2011. Effect of salicylic acid on growth and seed and forage yield of maize in conditions of drought stress in farm. J. Seed. Plant. Prod. 27: 41-55.
(In Persian)
20.Mohammadzadeh, A., Majnoon Hosseini, N., Moghaddam, H. and Akbari, M. 2012. Effect of drought stress and nitrogen fertilizer levels on physiological characteristics of two red kidney bean genotypes. Iranian. J. Crop. Sci. 14: 3. 294-308. (In Persian)
21.Montesano, F.F., Parente, A., Santamaria, P., Sannino, A. and Serio, F. 2015. Biodegradable superabsorbent hydrogel increases water retention properties of growing media and plant growth. Agri. Sci. 4: 451-458.
22.Morphy, J. and Riley, J.P. 1962. Phosphorus analysis procedure. In: Methods of soil analysis: part 2, Chemical and Microbiological Properties. Page, A.L. (Ed). 1982. Second Edition. Madison, Wisconsin USA. Pp: 413-427.
23.Nazarli, H., Zardashti, M.R., Darvishzadeh, R. and Najafi, S. 2010. The effect of water stress and polymer on water use efficiency, yield and several morphological traits on sunflower. Not. Sci. Biol. 2: 53-58.
24.Nykanen, V.P.S., Nykanen, A.,
Puska, M.A., Goulart-Silva, G. and Ruokolainen, J. 2011. Dual-reponsive and super absorbing thermally cross-linked hydrogel based on methacrylate substituted polyphosphazene. Soft. Matter. 7: 4414-4424.
25.Payeroa, J.O., Tarkalson, D.D., Irmakc, S., Davisond, D. and Petersend, J.L. 2009. Effect of timing of a deficit-irrigation allocation on corn evapotranspiration, yield, water use efficiency and dry mass. Agric. Water. Manage. 96: 10. 1387-1397.
26.Reddy, K.S., Maruthi, V. and Umesha, B. 2015. Influence of super absorbent polymers on infiltration characteristics of alfisols in semi-arid region. Indian. J. Dryland. Agric. Res. Develop. 30: 2. 11-16.
27.Rezashateri, M., Khajeddin, S.J., Abedi-Koupai, J., Majidi, M.M. and Matinkhah, H. 2017. Growth characteristics of Artemisia sieberi influenced by super absorbent polymers in textureally different soils under water stress condition. Archives. Agron. Soil. Sci. 63: 7. 984-997.
28.Ruqin, F., Jia, L., Shaohua, Y., Yunlai, Z. and Zhenhua, Z. 2015. Effects of biochar and super absorbent polymer on substrate properties and water spinach growth. Pedosphere. 25: 5. 737-748.
29.Rezazadeh, H., Khrasani, S.K. and Haghighi, R.S.A. 2012. Effects of humic acid on decrease of phosphorus usage in forage maize var. KSC704 (Zea mays L.). Australian. J. Agri. Eng. 3: 34-38.
30.Shaaban, S.H.A. 2009. Humic acid foliar application to minimize soil applied fertilization of surface irrigationed wheat. J. Agri. Sci. 5: 207-210.
31.Shahryari, R., Gurbanov, E., Gadimov, A. and Hassanpanah, D. 2008. In vitro effect of potassium humate on terminal drought tolerant bread wheat. Proceedings of the 14th meeting of International Humic Substances Society.
32.Shuqaev, A.G., Butsanets, P.A., Andreev, I.M. and Shugaeva, N.A. 2014. Effect of salicylic acid on the metabolic activity of plant mitochondria. Russian. J. Plant. Physiol. 61: 4. 555-564.
33.Sidari, M., Attina, E., Francioso, O., Tugnoli, V. and Nardi, S. 2006. Biological activity of humic substances is related to their chemical structure. Soil. Sci. Soc.. Amer. J. 71: 75-85.
34.Tadayyon, A., Beheshti, S. and Pessarakli, M. 2017. Effects of sprayed humic acid, iron and zinc on quantitative and qualitative characteristics of Niger plant (Guizotia abyssinica L.). J. Plant. Nutr. 40: 1644-1650.
35.Tousi Mojarrad, M., Ghannadha, M.R., Khodarahmi, M. and Shahabi, S. 2005. Factor analysis for seed yield and
some wheat characteristics. J. Pajhohesh Sazandegi. 66: 9-16. (In Persian)
36.Turkmen, O., Demir, S., Sensoy, S. and Dursun, A. 2005. Effect of arbuscular mycorrhizal fungus and humi acid on the seedling development and nutrient content of pepper grown under saline soil conditions. J. Biol. Sci. 5: 565-574.
37.Wani, A.B., Chadar, H., Wani, A.H., Singh, S. and Upadhyay, N. 2017. Salicylic acid to decrease plant stress. Environ. Chem. Lett. 15: 101-123.
38.Xie, L., Liu, M., Ni, B., Zhang, X. and Wang, Y. 2011. Slow-release nitrogen and boron fertilizer from a functional superabsorbent formulation based on wheat straw and attapulgite. J. Chem. Engineering. 167: 342-348. 
39.Zeinali, H., Nasrabadi, A., Hoseinzadeh, H., Chougan, R. and Sabokdast, M. 2005. Factor analysis of hybrid varieties of maize. J. Iran. Agri. Sci. 36: 895-902. (In Persian)
40.Zhong, K., Zheng, X.L., Mao, X.Y., Lin, Z.T. and Jiang, G.B. 2012. Sugarcane bagasse derivative-based superabsorbent containing phosphate rock with water-fertilizer integration. Carbohydrate Polymers. 90: 820-826.
41.Ziaei, A., Moghaddam, M. and Kashefi, B. 2016. The effect of superabsorbent polymers on morphological traits of rosemary (Rosmarinus officinalis) under drought stress. J. Sci. Technol. Greenhouse. Culture. Soiless. Culture. Res. Center. 7: 2. 99-111. (In Persian)
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 27، شماره 1
اردیبهشت 1399
صفحه 19-39

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار