بررسی تأثیر محلول پاشی روی و اوره در مراحل مختلف رشد گندم بر غلظت عناصر دانه و میزان ساکارز و کربوهیدرات های کل در مرحله پر شدن دانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران.

2 بخش تحقیقات علوم زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان کردستان، سنندج، ایران.

10.22126/cbb.2026.13812.1140

چکیده

مقدمه: در مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان کمبود روی قابل جذب در محلول خاک سبب پایین بودن غلظت این عنصر کم‌مصرف اما مهم در دانه‌های در حال رشد گندم می‌شود.  این در حالی است که مردم کشور‌های در حال توسعه به غلات به عنوان منبع اصلی غذای روزانه خود متکی هستند. برهمین اساس کمبود عنصر روی درصد قابل توجهی از مردم جهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. محلول‌پاشی با عنصر کم مصرف روی یکی از روش‌های معمول جهت افزایش غلظت روی دانه می‌باشد، اما اطلاعات در خصوص کاربرد توام آن با کود اوره و استفاده در مراحل مختلف نمو گندم بر میزان عناصر غذایی دانه از جمله عنصر روی کم می‌باشد. براین اساس، هدف این مطالعه بررسی تأثیر محلول‌پاشی عنصر غذایی روی به صورت جداگانه یا همراه با کود اوره در مراحل مختلف نمو گندم بر افزایش محتوی عناصر غذایی و کل قندهای محلول دانه گندم بود.
مواد و روش‌ها: در مطالعه مزرعه‌ای محلول سه درصد (وزنی/حجمی) سولفات روی هپتاهیدرات (3 کیلوگرم در هکتار)، به تنهایی یا همراه با سه درصد اوره (30 کیلوگرم در هکتار) با حجم محلول‌پاشی 1000 لیتر در هکتار، به صورت برگ‌پاشی در سال زراعی 1404-1405 تحت کشت دیم انجام شد. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. محلول پاشی در اوایل رشد طولی ساقه، غلاف رفتن، گرده‌افشانی و مرحله شیری‌شدن دانه انجام گرفت. سپس در زمان رسیدگی میزان عملکرد دانه و محتوای عناصر غذایی روی، آهن و منگنز در کاه و دانه گندم اندازه‌گیری شد. در آزمایش گلدانی نیز میزان کل قندهای محلول و ساکارز در دو مرحله زمانی 14 و 21 روز پس از گلدهی در پاسخ به تیمارهای محلول‌پاشی با عنصر غذایی کم‌مصرف روی و روی + اوره تحت شرایط دیم بررسی شد.
یافته‌ها: نتایج آزمایش نشان داد که زمان محلول‌پاشی تاثیری معنی‌دار بر عملکرد دانه، غلظت عناصر غذایی دانه و کاه داشت. محلول‌پاشی در مرحله بوتینگ با سولفات روی + اوره موجب بیش‌ترین افزایش عملکرد دانه در مقایسه با تیمار کنترل  شد. محلول‌پاشی در مرحله بوتینگ با 3 کیلوگرم سولفات روی + 30 کیلوگرم اوره در هکتار موجب بیش‌ترین میزان افزایش دانه عملکرد در مقایسه با تیمار کنترل شد. بیش‌ترین غلظت آهن دانه (33 میلی‌گرم در کیلوگرم) از محلول‌پاشی روی + اوره در هنگام غلاف‌دهی حاصل شد. محلول‌پاشی روی + اوره در مرحله گلدهی بیش‌ترین تاثیر را بر غلظت روی دانه (25 میلی‌گرم در کیلوگرم) داشت و مقدار آن را در مقایسه با تیمار کنترل تا حدود 5/1 برابر افزایش داد. محلول‌پاشی برگی روی + اوره و صرفنظر از زمان کاربرد آن غلظت منگنز دانه را افزایش داد. کاربرد توام روی + اوره صرفنظر از زمان محلول‌پاشی آن تاثیری بیش‌تری بر محتوی منگنز دانه در مقایسه با کاربرد به تنهایی عنصر غذایی روی و تیمار شاهد داشت. محلول‌پاشی با تیمار روی + اوره در زمان گلدهی غلظت منگنز دانه را در مقایسه با تیمار شاهد 3/2 برابر افزایش داد. در مطالعه تکمیلی تحت شرایط گلدانی، نتایج نشان داد که کاربرد روی + اوره در مرحله گلدهی موجب افزایش غلظت ساکارز و کل قندهای محلول در دانه گردید.
نتیجه‌گیری: استفاده از کود اوره همراه با محلول‌پاشی سولفات روی تاثیر بیش‌تری بر افزایش میزان عملکرد دانه و غلظت عناصر غذایی دانه داشت. همچنین زمان محلول‌پاشی نیز بر محتوای عناصر دانه و عملکرد دانه تاثیری معنی‌دار بود. نتایج این آزمایش نشان داد که محلول‌پاشی با عنصر غذایی روی و کود اوره می‌تواند موجب افزایش محتوی ساکارز و قند کل دانه گندم شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of foliar application of zinc and urea at different growth stages of wheat on the concentration of grain nutrient and the amount of sucrose and total carbohydrates during the grain filling stage

نویسندگان [English]

  • Elham Rashnavadia 1
  • Mohammad Javad Zarae 1 2
  • Nosratolah Abbasi 1
1 Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam,. Iran.
2 Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam,. Iran.|Crop and Horticultural Science Research Department, Kurdistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center. AREEO, Sanandaj, Iran.
چکیده [English]

Introduction: In arid and semi-arid regions, the availability of essential nutrients like zinc in soil is severely limited, leading to low concentrations of this crucial micronutrient in wheat grains. This poses a significant challenge, as cereals are a staple food source for people in developing countries, making zinc deficiency a widespread issue affecting a large portion of the global population. Foliar application of zinc is a widely adopted method to boost zinc concentration in grains. However, there is limited information on its combined use with urea fertilizer and its application at various stages of wheat growth. This study investigates the impact of foliar application of zinc, both alone and in combination with urea fertilizer, at different stages of wheat growth on nutrient concentration and total soluble sugars in wheat grains.
Materials and methods: The field experiment was carried out during the 2024-2025 crop year under rainfed conditions. A 3% (W/V) solution of zinc sulfate heptahydrate (3 kg/ha) was applied alone or with 3% urea (30 kg/ha) at a foliar spray volume of 1000 liter/ha. The study employed a randomized complete block design with three replications. Foliar sprays were applied at four growth stages: stem elongation, booting, flowering, and milk stage. Measurements of grain yield and the concentration of zinc, iron, and manganese in wheat straw and grain were taken at maturity. In a controlled pot experiment, the impact of micronutrient zinc and zinc + urea foliar sprays on total soluble sugar and sucrose levels were examined at two intervals, 14 and 21 days post-flowering, under rainfed conditions.
Results: The foliar application of zinc sulfate + urea at the booting stage notably increased grain yield, grain nutrients compared to the control. The highest grain iron (Fe) concentration (33 mg/kg) was achieved with zinc + urea application at the booting stage. Zinc + urea application at flowering significantly enhanced grain zinc (Zn) concentration (25 mg/kg), increasing it by approximately 1.5 times compared to the control. Regardless of application timing, the zinc + urea combination had a greater effect on grain manganese content than zinc alone or the control. At flowering, this combination increased grain Mn concentration by 2.3 times compared to the control. Under pot conditions, applying zinc + urea at flowering increased sucrose and total soluble sugar concentrations in the grain.
Conclusion: The study demonstrates that the combined use of urea fertilizer with zinc sulfate in foliar sprays significantly enhances grain yield and nutrient concentration. The timing of application is crucial, with specific growth stages yielding better results. These findings highlight that foliar spraying of zinc nutrient and urea fertilizer can effectively increase the sucrose and total soluble sugars content of wheat grains. Implementing these practices could be a valuable strategy for improving wheat nutrition in regions with zinc-deficient soils.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Foliar feeding
  • grain nutrition
  • micro nutrient

مراجع

Ahmadi, M., Zare, M. J., & Emam, Y. 2019. Study of quantitative and qualitative traits of bread wheat by using of Cycocel, Zinc sulfate and bio-fertilizer application under dry land farming. Plant Ecophysiology, 11, 148-161. [(In Persian with English Abstract)].
Aiqing, Z., Zhang, L., Ning, P., Chen, Q., Wang, B., Zhang, F., Yang, X., & Zhang, Y. 2022. Zinc in cereal grains: Concentration, distribution, speciation, bioavailability, and barriers to transport from roots to grains in wheat. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 62, 7917-7928. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1920883
Avnee, S, Chaudhary, D. R., Jhorar, P., & Rana, R. S. 2023. Biofortification: an approach to eradicate micronutrient deficiency. Frontiers in Nutrition, 10, 1233070. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1233070
Cakmak, I. 2008. Enrichment of cereal grains with zinc: agronomic or genetic biofortification? Plant and Soil, 302, 1-17. https://doi.org/10.1007/s11104-007-9466-3
Cerning, J., & Guilbot, A. 1973. Changes in the carbohydrate composition during development and maturation of the wheat and barley kernel. Cereal Chemistry, 50, 220-232.
Du, Y., Zhao, Q., Chen, L., Yao, X., Zhang, W., Zhang, B., & Xie. F. 2020. Effect of drought stress on sugar metabolism in leaves and roots of soybean seedlings. Plant Physiology and Biochemistry, 146, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2019.11.003
Ghanem, H. E., Hamza, D. A., Zain El-Abdeen, A. A., Elbatrawy, W. S., & El-Habashy, H. M. 2025. Influence of zinc foliar spray on growth, some important physiological processes, yield and yield attributes of bread wheat under water stress. Scientific Reports, 15, 14943. https://doi.org/10.1038/s41598-025-94728-1
Gonzalez, D., Almendros, P., Obrador, A., & Alvarez, J. M. 2019. Zinc application in conjunction with urea as a fertilization strategy for improving both nitrogen use efficiency and the zinc biofortification of barley. Journal of the Science of Food and Agriculture, 99, 4445-4451. https://doi.org/10.1002/jsfa.9681
Gupta, N., Ram, H., & Kumar, B. 2016. Mechanism of zinc absorption in plants: uptake, transport, translocation and accumulation. Reviews in Environmental Science and Bio-Technology, 15, 89-109. https://doi.org/10.1007/s11157-016-9390-1
Haghparast, R., Rajabi, R., Roustaii, M., & Aghaee Sarbarzeh, M. 2013. Rijaw, A new bread wheat cultivar for rainfed and supplemental irrigation in moderate cold regions of Iran. Seed and Plant Journal, 29, 401-403. https://doi.org/10.22092/spij.2017.111166
Hodge, J. E., Hofreiter, B. T., Whistler, R. L., & Be-Miller, J. N. 1962. Methods in carbohydrate chemistry. New York Academic Press.
Hui, X., Luo, L., Chen, Y.  2025. Zinc agronomic biofortification in wheat and its drivers: a global meta-analysis. Nature Communications, 16, 3913. https://doi.org/10.1038/s41467-025-58397-
Hui, X., Luo, L., Chen, Y., & Wang Z. 2024.  Assessment of manganese accumulation in dryland wheat grains via plastic film mulching: Implications for human health risk in multi-site studies. Science of The Total Environment, 955, 176990. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176990
Jenner, C. F., & Rathjen, A. J. 1975. Factors regulating the accumulation of starch in ripening wheat grain. Australian Journal of Plant Physiology, 2, 11-322.           
Jones Jr, J.B., & Case, V. W. 1990. Sampling, handling and analyzing plant tissue samples. (3th ed.). SSSA, Madison WI.
Li-na, J., Jing-li, A. M., Xiao-jie, W., Gang-gang, L., Zhao-long, Q. I., Chen-yang, Z., Ling-fang, Z., Chun-xi, L.,  Zhi-min, W.,  & Bao-zhen, H. 2022. Grain zinc and iron concentrations of Chinese wheat landraces and cultivars and their responses to foliar micronutrient applications. Journal of Integrative Agriculture, 21, 532-541
Lineback, D. R., & Rasper, V. F. 1988. Wheat carbohydrates, in wheat chemistry and technology. American Association of Cereal Chemists.
Lowe, N. M.; Hall, A. G., Broadley, M. R., Foley, J., Boy, E., & Bhutta, Z. A. 2024. Preventing and controlling zinc deficiency across the life course: A call to action. Advances in Nutrition, 15, 100181. https://doi.org/10.1016/j.advnut.2024.100181
Lv, X., Han, J., Liao, Y., & Liu, Y. 2017. Effect of phosphorus and potassium foliage application post-anthesis on grain filling and hormonal changes of wheat. Field Crops Research, 214, 83-93 https://doi.org/10.1016/j.fcr.2017.09.001
Lyu, X., Liu, Y., Li, N., Ku, L., Hou, Y., & Wen, X. 2022. Foliar applications of various nitrogen (N) forms to winter wheat affect grain protein accumulation and quality via N metabolism and remobilization The Crop Journal, 10, 1165-1177. https://doi.org/10.1016/j.cj.2021.10.009
Priyashantha, H., Kurukulasuriya, M. S., Ranadheera, C. S. Jayarathna, S., & Vidanarachchi J. K. 2025. Biofortification as a sustainable solution to combat micronutrient malnutrition in the global south with a focus on Sri Lanka: potential, challenges, and policy implications. Discover Food, 5, 126. https://doi.org/10.1007/s44187-025-00381-y
Ren, J., Li, H., Yao, C., Zhang, Z., Wang, Z., Zhao, Z., Sun, Z., Zhang, X., & Zhang, Y. 2025. Coordinating yield and quality formation of wheat through post-anthesis nitrogen spraying. Crop and Environment, 4, 45-56. https://doi.org/10.1016/j.crope.2024.12.004
Sadat Hasheminasa, K., Shahbazi, K., Marzi, M, Zare, A., Yeganeh, M., Bazargan, K., & Kharazmi, R. 2023. A study on wheat grain zinc, iron, copper, and manganese concentrations and their relationship with grain yield in major wheat production areas of Iran. Journal of Agriculture and Food Research, 14, 100913
Sharma, B. D., Singh, Y., & Singh, B. 1988. Effect of time of application on the effectiveness of zinc sulphate and zinc oxide as sources of zinc for wheat. Fertilizer Research, 17, 147-151. https://doi.org/10.1007/BF01050275
Varga, B., & Svečnjak Z. 2006. The effect of late-season urea spraying on grain yield and quality of winter wheat cultivars under low and high basal nitrogen fertilization. Field Crops Research, 96, 125-132. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2005.06.001
Wang, S., Zhang, X., Liu, K., Fei, P., Chen, J., Li, X., Ning, P., Chen, Y., Shi, J., & Tian, X. 2019. Improving zinc concentration and bioavailability of wheat grain through combined foliar applications of zinc and pesticides. Agronomy Journal, 111, 1478-1487. https://doi.org/10.2134/agronj2018.09.0597
Wessells, K. R., & Brown K. H. 2012. Estimating the global prevalence of zinc deficiency: results based on zinc availability in national food supplies and the prevalence of stunting. PLOS ONE, 7, e50568. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0050568
Yang, X. W., X. H. Tian, X. C. Lu, Y. X. Cao, & Chen, A. H. 2011. Impacts of phosphorus and zinc levels on phosphorus and zinc nutrition and phytic acid concentration in wheat (Triticum aestivum L.). Journal of the Science of Food and Agriculture, 91, 2322-2328. https://doi.org/10.1002/jsfa.4459
Yemm, E. W., & Willis, A. U. 1954. The estimation of carbohydrates in plant extracts by anthrone. Biochemical Journal, 57, 508-514.
Zarae, M. J. 2023. Effect ‎ of foliar application of Zinc and exogenous application of proline on yield ‎and grain Zn and P content in a wheat durum cultivar Saji under drought stress ‎condition. Cereal Biotechnology and Biochemistry, 2, 269-287. https://doi.org/10.22126/cbb.2024.9987.1061
Zarea, M. J. 2025a. Effect of foliar application of Azospirillum brasilense and zinc sulfate on the grain-filling process of rainfed wheat. Iran Agricultural Research, 43, 1-9. https://doi.org/10.22099/iar.2024.50169.1595
Zarea, M. J. 2025b. Foliar application of Azospirillum brasilense, salicylic acid and zinc on wheat performance under rain–fed condition. Cereal research communications, 53, 1073-1090. https://doi.org/10.1007/s42976-024-00570-y
Zarea, M.J., & Karimi, N. 2023. Zinc-regulated P5CS and sucrose transporters SUT1B expression to enhance drought stress tolerance in wheat. The Journal of Plant Growth Regulation, 42, 5831-5841. https://doi.org/10.1007/s00344-023-10968-3

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار