پاسخ برخی ویژگی ‏های فیزیولوژیک یولاف زراعی به تأمین نیتروژن و آب پس از گرده افشانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

2 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 دانشیار گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

مقدمه: یولاف زراعی یکی از گیاهان مهم از خانواده غلات است. دانه یولاف زراعی برای انسان و دام و علوفه آن برای دام کاربرد دارد. کشور ایران در منطقه خشک و نیمه خشک واقع شده است. میانگین بارندگی سالیانه در ایران حدود یک سوم میانگین بارندگی جهانی است. به همین خاطر، تنش خشکی در ایران مهم‏ترین تنش محیطی است که رشد و عملکرد گیاهان زراعی را محدود می‏نماید. نیتروژن یکی از عناصر غذایی ضروری برای گیاهان زراعی می‏باشد. در جهان و ایران، کودهای نیتروژنه بیشتر از سایر کودها مصرف می‏شوند. جذب نیتروژن توسط گیاه از خاک همراه با آب انجام می‏گیرد. لذا، تنش خشکی جذب نیتروژن را با اختلال مواجه می‏نماید. بر همین اساس، هدف از آزمایش حاضر، بررسی اثر تنش خشکی پس از گرده‏افشانی و مقدارهای نیتروژن بر ویژگی‏های فیزیولوژیک سه رقم یولاف زراعی بود.
مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت اسپلیت پلات فاکتوریل و در قالب طرح پایه بلوک‏های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه پژوهشی دانشگاه رازی در سال زارعی 93-1392 اجرا گردید. شرایط رطوبتی پس از گرده‏افشانی (نرمال و تنش) به عنوان فاکتور اصلی و ترکیب دو فاکتور شامل ارقام یولاف زراعی (پوتورو، کوال و بروشر) و مقادیر نیتروژن (تأمین 0، 25، 50، 75 و 100 درصد نیاز کودی یولاف زارعی) به عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند. سطوح نیتروژن بر اساس نتایج آزمون خاک و نیاز یولاف زراعی در زراعت آبی بدون تنش خشکی، انتخاب گردید. برای تأمین نیتروژن از کود اوره (حاوی 46 درصد نیتروژن) استفاده گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که تیمارهای رطوبتی و نیتروژن روی صفات فیزیولوژیک مورد مطالعه، تأثیر معنی‏دار داشتند. اعمال خشکی پس از شروع گرده‏افشانی سبب کاهش شاخص سبزینگی برگ در مراحل گرده‏افشانی و پر شدن دانه (به ترتیب 5/12 و 6/30 درصد)، کاهش کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم 2 در مرحله گرده‏افشانی (3/5 درصد)، افزایش مقاومت روزنه‏ای در مراحل گرده‏افشانی و پر شدن دانه (به ترتیب 94 و 77 درصد) و افزایش محتوای پروتئین دانه (3/2 درصد) گردید. تأمین 100 درصد نیاز نیتروژن گیاه نسبت به عدم تأمین آن، سبب بهبود شاخص سبزینگی برگ در مراحل گرده‏افشانی و پر شدن دانه (به ترتیب 63 و 64 درصد)، افزایش کارایی فتوشیمیایی فتوسیستم 2 در مراحل گرده‏افشانی و پر شدن دانه (به ترتیب 2/13 و 4/13 درصد)، افزایش مقاومت روزنه‏ای در مراحل گرده‏افشانی و پر شدن دانه (به ترتیب 163 و 148 درصد)، افزایش کلروفیل a و b (به ترتیب 16 و 29 درصد)، کاهش نسبت کلروفیل (a/b 10 درصد) و افزایش محتوای پروتئین دانه (5/1 درصد) گردید.
نتیجه‌گیری: با تأمین مناسب رطوبت و نیتروژن می‏توان صفات فیزیولوژیک مرتبط با فتوسنتز را در زراعت یولاف زارعی بهبود بخشید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The responses of some physiological characteristic in oat to nitrogen and water supply after anthesis

نویسندگان [English]

  • Ahmad Reza Rostami 1
  • Mokhtar Ghobadi 2
  • Sohbat Bahraminejad 3
  • Saeid Jalali Honarmand 3
1 Department of Plant Production and Genetic Engineering, Campus of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran.
2 Department of Plant Production and Genetic Engineering, Campus of Agriculture and Natural Resources, Razi University, Kermanshah, Iran.
3 Associate Professor, Department of Production Engineering and Plant Genetics, College of Agriculture and Natural Resources, University of Razi, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Introduction: Oat is one of the most important plants in the cereals family. Oat grain is used for humans and livestock, and its forage is used for livestock. Iran is located in an arid and semi-arid region. The average annual rainfall in Iran is about one-third of the world average. Therefore, drought stress in Iran is the most critical environmental stress that limits the growth and yield of crops. Nitrogen is one of the essential nutrients for crops. In the world and Iran, nitrogen is used more than other fertilizers. Nitrogen uptake by the plants from the soil is accompanied by water. Therefore, drought stress interferes with nitrogen uptake. Accordingly, the present experiment aimed to investigate the effect of drought stress after anthesis and nitrogen amounts on the physiological characteristics of three oat cultivars.
Materials and methods: The experiment was conducted as a split-plot factorial based on randomized complete blocks design with three replications at Research Farm of Razi University during 2013-14 cropping year. Post-anthesis moisture conditions (normal and stress) were considered as the main factor and the combination of two factors including oat cultivar (Potoroo, Quoll, and Brusher) and nitrogen supply (0, 25, 50, 75, and 100% nitrogen requirement for oat) as the sub-factor. Nitrogen levels were selected based on the soil test results and the nitrogen requirements of oat in the irrigated farm without drought stress. The source of nitrogen was urea fertilizer (containing 46% nitrogen).
Results: The results showed that the moisture and nitrogen treatments significantly affected the studied physiological traits. According to the results, the post-anthesis drought stress led to a decrease in SPAD at anthesis and grain filling stages (12.5 and 30.6%, respectively), a decrease in FV/FM at anthesis (5.3%), an increase in stomatal resistance at anthesis and grain filling stages (94 and 77%, respectively), and an increase in grain protein content (2.3%). Supply 100% of the plant nitrogen requirement compared to 0% led to improvement of SPAD at anthesis and grain filling stages (63 and 64%, respectively), an increase in FV/FM at anthesis and grain filling stages (13.2 and 13.4%, respectively), an increase in stomatal resistance at anthesis and grain filling stages (163 and 148%, respectively), an increase in chlorophyll a and b (16 and 29%, respectively), reduction of chlorophyll a/b ratio (10%), and finally an increase in grain protein content (1.5%).
Conclusion: The physiological traits associated with the photosynthesis of oat plants can be improved by the proper supply of moisture and nitrogen.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chlorophyll
  • drought
  • fertilizer
  • stomatal resistance

مراجع

Abdoli, M. 2019. Remobilization of photoassimilates a strategy to deal with drought stress in wheat. Journal of Wheat Research, 2 (1), 87-104. [In Persian]
Akram, M., Ashraf, M. Y., Jamil, M., Iqbal, R. M., Nafees, M., & Khan, M. A. 2011. Nitrogen application improves gas exchange characteristics and chlorophyll fluorescence in maize hybrids under salinity conditions. Russian Journal of Plant Physiology, 58, 394–401. https://doi.org/10.1134/S1021443711030022
Arnon, D. I. 1949. Copper enzyme in isolated chloroplast and polyphenoxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology, 24, 1-15.
Bahraminejad, S., & Amiri, R. 2016. Oat, a forgotten crop with medicinal properties (1st ed.). Razi University Press, Kermanshah, Iran. [In Persian]
Cendrero-Mateo, M. P., Moran, M., S., Papuga, S. A., Thorp, K. R., Alonso, L., Moreno, J., Ponce-Campos, G., Rascher, U., & Wang, G. 2016. Plant chlorophyll fluorescence: active and passive measurements at canopy and leaf scales with different nitrogen treatments. Journal of Experimental Botany, 67 (1), 275–286. https://doi.org/10.1093/jxb/erv456
Dolatabadian, A., Modarres-Sanavy, S. A. M., & Sharifi, M. 2009. Effect of water deficit stress and foliar application of ascorbic acid on antioxidant enzymes activity and some biochemical changes in leaves of grain corn (Zea mays L.). Iranian Journal of Biology, 22 (3), 407-422. [In Persian]
Flores, P., Carvajal, M., Cerda, A., & Martinez, V. 2001. Salinity and ammonium/nitrate interactions on tomato plant development, nutrition, and metabolites. Journal of Plant Nutrition, 24 (10), 1561–1573. https://doi.org/10.1081/PLN-100106021
Food and Agriculture Organization. 2021. Statistics: FAOSTAT agriculture. Retrieved July 17, 2021. from http://fao.org/crop/statistics
Ghobadi, R., Ghobadi, M., Jalali Honarmand, S., Farhadi, B., & Mondani, F. 2018. Study the responses of some leaf physiologic characteristics to different water and nitrogen leaves in grainy maize (Zea mays L.). Iranian Journal of Field Crops Research, 16 (3), 583-597. [In Persian]. DOI: https://doi.org/10.22067/gsc.v16i3.68456
Ghobadi, R., Ghobadi, M., Jalali Honarmand, S., Mondani, F., & Farhadi, B. 2017. Economic analysis of effect of water and nitrogen levels on grain yield and yield components of maize (Zea mays L.) cv. SC 704. Iranian Journal of Crop Sciences, 19 (3), 220-238. [In Persian]. DOI: https://doi.org/20.1001.1.15625540.1396.19.3.4.4
Hopkins, W. G., & Huner, N. P. A. 2008. Introduction to Plant Physiology (4th ed.). John Wiley & Sons.
Huseynova, I. M. 2012. Photosynthetic characteristics and enzymatic antioxidant capacity of leaves from wheat cultivars exposed to drought. Biochimica et Biophysica Acta, 1817 (8), 1516-1523. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2012.02.037
Jaleel, C. A., Manivannan, P., Wahid, A., Farooq, M., Al-Juburi, H. J., Sumasundaram, R., & Panneerselvam, R. 2009. Drought stress in plants a review on morphological characteristics and pigments composition. International Journal of Agriculture & Biology, 11, 100-105.
Khazaeii, H., Mohamad-Abadi, A., & Borzooeii, A. 2005. The effect of drought stress on morphological and physiological characteristics of millets. Iranian Journal of Field Crops Research, 3 (1), 35-44. [In Persian]. DOI: https://doi.org/10.22067/gsc.v3i1.1290
Ladha, J. K., Tirol-Padre, A., Punzalan, G. C., Castillo, E., Singh, U., & Reddy, C. K. 1998. Nondestructive estimation of shoot nitrogen in different rice genotypes. Agronomy Journal, 90 (1), 33-40. https://doi.org/10.2134/agronj1998.00021962009000010007x
Laegreid, M., Bockman, O. C., & Kaarstad, O. 2010. Agriculture, fertilizers and environment. CABI Publishing in association with Norsk Hydro ASA, 294 pp.
Liu, Z., Gao, J., Liu, P., Zhao, B., & Zhang, J. 2018. Photosynthetic characteristics and chloroplast ultrastructure of summer maize response to different nitrogen supplies. Frontiers in Plant Science, 9, 576. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00576
Majidian, M., Ghalavand, A., Kamgar Haghighi, A. A., & Karimian, N. 2008. Effect of drought stress, nitrogen fertilizer and manure on chlorophyll meter reading, grain yield and yield components in grain maize cv. SC 704. Iranian Journal of Crop Sciences, 10 (3), 303-330. [In Persian]
Marschner, P. 2012. Mineral Nutrition of Higher Plants (3rd ed.). Academic Press, New York, USA.
Meier, U. 2018. Growth stages of mono- and dicotyledonous plants. BBCH Monograph. Julius Kuhn-Institute (JKI). Quedlinburg, Germany. https://doi.org/10.5073/20180906-074619
Nourmohammadi, G., Siadat, A., & Kashani, A. 2010. Cereal Crops (9th ed.). Shahid Chamran University Press, Ahvaz, Iran. [In Persian]
Panasiewicz, K., Koziara, W., & Faligowska, A. 2017. Responses of three oat forms to sprinkling irrigation and nitrogen fertilization. Turkish Journal of Field Crops, 22 (1), 81-88. https://doi.org/10.17557/TJFC.303888
Rezaee Rad, H., Hooshmand, A. R., Naseri, A. A., & Siahpoosh, M. R. 2016. Effects of drought stress on physiological characteristics and yield of maize in the presence of a shallow water table in Ahvaz climatic conditions. Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 39 (1), 55-66. [In Persian]
Schuman, G. E., Stanley, A. M., & Kuundsen, D. 1973. Automated total nitrogen analysis of soil and plant samples. Proceeding of the soil Science Society of America, 37, 480-481.
Taiz, L., & Zeiger, E. 2012. Plant physiology (5th ed.). Chapter 26: Responses and adaptation to abiotic stresses. Sinauer Associates Inc., Publishers, Sunderland, Massachusetts, USA.
Xu, S., Atherton, J., Riikonen, A., Zhang, C., Oivukkamäki, J., MacArthur, A., Honkavaara, E., Hakala, T., Koivumäki, N., Liu, Z., & Porcar-Castel, A. 2021. Structural and photosynthetic dynamics mediate the response of SIF to water stress in a potato crop. Remote Sensing of Environment, 263, 112555. https://doi.org/10.1016/j.rse.2021.112555
Yazdandoost Hamedani, M., Ghobadi, M., Ghobadi, M. E., Jalali-Honarmand, S., & Saeidi, M. 2019. Influence of foliar application of some chemicals on gas exchange, water relations and photosynthetic traits in sunflower (Helianthus annuus L.) under different irrigation regimes. Iranian Journal of Field Crops Research, 17 (3), 477-489. [In Persian]. DOI: https://doi.org/10.22067/gsc.v17i3.76843

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار