همکاری با انجمن علمی گیاهان دارویی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد علوم خاک دانشگاه آزاد اسلامی واحد داراب

چکیده

سابقه و هدف: تنش خشکی یکی از مهم‏ترین عوامل محیطی تأثیرگذار بر تولیدات کشاورزی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان است. کودهای آلی قادر به کاهش اثرات نامطلوب تنش خشکی در گیاهان هستند. مصرف کودهای آلی یکی از مهم‏ترین راهکارها در مدیریت تغذیه‌ گیاهان برای توسعه و گسترش کشاورزی پایدار در شرایط تنش خشکی است. بنابراین هدف از انجام این تحقیق، بررسی اثر کودهای مختلف آلی در بستر کشت سیاه‏دانه و تاثیر آنها بر صفات فیزیولوژیک و عملکرد دانه این گیاه در رژیم‏های مختلف آبیاری بود.
مواد و روش‏ها: این آزمایش به صورت طرح پایه کاملا تصادفی با دو فاکتور و در سه تکرار انجام شد. فاکتور اول آزمایش چهار رژیم آبیاری شامل 20 (شاهد)، 40، 60 و 80 درصد تخلیه رطوبت از حد ظرفیت مزرعه بود. فاکتور دوم بسترهای کاشت حاوی مواد آلی مختلف با پنج درصد وزنی خاک گلدان شامل خاک معمولی (شاهد)، خاک معمولی+ بیوچار، خاک معمولی+ کمپوست، خاک معمولی+ ورمی‌کمپوست و خاک معمولی+ کود دامی بود. در هر گلدان‏ شش کیلوگرم خاک قرار داده شد. ابتدا خاک مورد استفاده در آزمایش از الک دو میلی‌متری عبور داده و کودهای آلی به مقدار پنج درصد وزنی به طور دستی با خاک هر گلدان مخلوط شد. در تاریخ‏ یک اسفند ماه بذرها در گلدان‏های پلاستیکی کشت شدند. در هر گلدان تعداد 15 بذر سیاه‏دانه کشت گردید. دو هفته پس از کاشت (مرحله سه برگی)، عمل تنک کردن گیاهچه‏ها صورت گرفت و تعداد 6 بوته در هر گلدان حفظ شد. بعد از کاشت بذرها، تمام گلدان‏ها به طور یکنواخت آبیاری شدند. پس از سبز شدن بوته‏های سیاه‏دانه و در زمان چهار تا پنج برگی، آبیاری براساس 20، 40، 60 و 80 درصد تخلیه رطوبت انجام شد. پاسخ های گیاهی اندازه‌گیری شده شامل غلظت نیتروژن، فسفر و پتاسیم برگ، نشت یونی، محتوای نسبی آب برگ، غلظت مالون دی آلدهید، کلروفیل a و b برگ و فعالیت آنزیم‌های کاتالاز و پراکسیداز بود. در نهایت تجزیه واریانس داده‌ها انجام و مقایسه میانگین‏ها با آزمون چند دامنه‏ای دانکن صورت گرفت.
نتایج: نتایج نشان داد که افزایش تنش خشکی سبب کاهش محتوی نیتروژن، فسفر و پتاسیم برگ شد. از سوی دیگر بیشترین محتوی این عناصر در شرایط خاک معمولی + ورمی‌کمپوست و یا کود دامی مشاهده شد. افزایش تنش خشکی سبب کاهش محتوی نسبی آب برگ شد، به‏طوری که آبیاری 40، 60 و 80 درصد تخلیه رطوبت به ترتیب سبب کاهش معنی‏دار 7، 15 و 32 درصد محتوای نسبی آب برگ نسبت به آبیاری 20 درصد تخلیه رطوبت شدند. در رژیم 60 درصد تخلیه رطوبت، کاربرد کمپوست، ورمی‏کمپوست و کود دامی به ترتیب سبب کاهش معنی‏دار 11.8، 14.5 و 12.2 درصد نشت یونی نسبت به شاهد شدند. در آبیاری 80 درصد تخلیه رطوبت، تیمار حاوی کمپوست و ورمی‏کمپوست به ترتیب سبب کاهش معنی‏دار 15.2 و 17.8 درصد مالون‏دی‏آلدهید نسبت به شاهد شدند. در 20 و 60 درصد تخلیه رطوبت، بیشترین محتوای کلروفیل کل در شرایط خاک معمولی در تلفیق با ورمی‏کمپوست و در سطح پایین‌تر با کاربرد کود دامی و کمپوست بدست آمد. فعالیت آنزیم آنتی‏اکسیدانی کاتالاز و پراکسیداز با افزایش تنش خشکی روند افزایشی را نشان داد. در سطح تنش خشکی 80 درصد تخلیه رطوبت، وزن خشک اندام هوایی در کود دامی و ورمی‏کمپوست به ترتیب 46 و 56 درصد افزایش نسبت به شاهد نشان داد. در تنش خشکی 80 درصد تخلیه رطوبت، وزن دانه در کود دامی و ورمی‏کمپوست به ترتیب افزایش 26 و 32 درصد نسبت به شاهد داشت.
نتیجه‏گیری: نتایج نشان داد که تنش خشکی سبب تاثیر نامطلوب بر غلظت عناصر غذایی و صفات فیزیولوژیک سیاه‏دانه گردید. استفاده از خاک معمولی در تلفیق با ورمی‏کمپوست و یا کود دامی در افزایش مقدار رنگدانه‌های فتوسنتزی موثر بود و در نتیجه رشد گیاه را افزایش داد. در مقایسه با ورمی کمپوست و کود دامی، بیوچار و کمپوست نیز در سطح پایین‏تر توانستند عملکرد دانه را بهبود دهند. در مجموع کاربرد ورمی‏کمپوست و کود دامی برای کاشت گیاه سیاه‏دانه در شرایط مختلف رطوبت قابل توصیه می‏باشد. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

- Abd El-Gawad, H.G., Mukherjee, S., Farag, R., Abd Elbar, O.H., Hikal, M., Abou El-Yazied, A., Abd Elhady, S.A., Helal, N., ElKelish, A. and El Nahhas, N., 2021. Exogenous γ-aminobutyric acid (GABA)-induced signaling events and field performance associated with mitigation of drought stress in Phaseolus vulgaris L. Plant Signaling & Behavior, 16: 1853384. https://doi.org/10.1080/15592324.2020.1853384
- Ahmadabadi, Z., Ghajar Sepanlou, M. and Bahmanyar, M.A., 2012. Effect of vermicompost application on the amount of micro elements in soil and the content in the medicinal plant of Borage. Journal of Crops Improvement, 13: 1-12. https://doi.org/20.1001.1.83372008.1390.13.2.1.7
- Ali, A.Y.A., Ibrahim, M.E.H., Zhou, G., Zhu, G., Elsiddig, A.M.I., Suliman, M.S.E., Elradi, S.B.M. and Salah, E.G.I., 2022. Interactive impacts of soil salinity and jasmonic acid and humic acid on growth parameters, forage yield and photosynthesis parameters of sorghum plants. South African Journal of Botany, 146: 293-303. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.10.027
- Amin, B. and Hosseinzadeh, H., 2016. Black cumin (Nigella sativa) and its active constituent, thymoquinone: an overview on the analgesic and anti-inflammatory effects. Planta Medica, 82: 8-16. https://doi.org/10.1055/s-0035-1557838
- Anderson, R., Bayer, P.E. and Edwards, D., 2020. Climate change and the need for agricultural adaptation. Current Opinion in Plant Biology, 56: 197-202. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2019.12.006
- Arnon, D. E., 1949. Copper enzymes in isolated chloroplasts polyphenol oxidase (Beta vulgaris). Plant Physiology, 24: 1-15. https://doi.org/10.1104/pp.24.1.1
- Attarzadeh, M., Balouchi, H., Rajaie, M., Dehnavi, M.M. and Salehi, A., 2019. Growth and nutrient content of Echinacea purpurea as affected by the combination of phosphorus with arbuscular mycorrhizal fungus and Pseudomonas florescent bacterium under different irrigation regimes. Journal of Environmental Management, 231: 182-188. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.10.040
- Baghbani-Arani, A., Modarres-Sanavy, S.A.M., Mashhadi-Akbar-Boojar, M. and Mokhtassi-Bidgoli, A., 2017. Towards improving the agronomic performance, chlorophyll fluorescence parameters and pigments in fenugreek using zeolite and vermicompost under deficit water stress. Industrial Crops and Products, 109: 346-357. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.08.049
- Barea, J. M., Pozo, M. J., Azcon, R. and Azcon-Aguilar, C., 2005. Microbial co-operation in the rhizosphere. Journal of Experimental Botany, 56: 1761-1778. https://doi.org/10.1093/jxb/eri197
- Bashir, O., Jan, N., Gani, G., Naik, H., Hussain, S.Z., Reshi, M. and Amin, T., 2021. Food applications of Nigella sativa seeds. Black cumin (Nigella sativa) seeds: Chemistry, Technology, Functionality, and Applications, 191-207. https://doi.org/10.1007/978-3-030-48798-0
- Bauma, C., El-Tohamy, W. and Gruda, N., 2015. Increasing the productivity and product quality of vegetable crops using arbuscular mycorrhizal fungi: A review. Scientia Horticulturae, 187: 131-141. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.03.002
- Bayati, P., Karimmojeni, H. and Razmjoo, J., 2020. Changes in essential oil yield and fatty acid contents in black cumin (Nigella sativa L.) genotypes in response to drought stress. Industrial Crops and Products. 155: 112764. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112764
- Cakmak, I. and Horst, J.H., 1991. Effects of aluminum on lipid peroxidation, superoxide dismutase, catalase, and peroxidase activities in root tips of soybean (Glycine max). Physiologia Plantarum, 83:463- 468. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1991.tb00121.x
- Cal, A.J., Sanciangco, M., Rebolledo, M.C., Luquet, D., Torres, R.O., McNally, K.L. and Henry, A., 2019. Leaf morphology, rather than plant water status, underlies genetic variation of rice leaf rolling under drought. Plant, cell and Environment, 1-37. https://doi.org/10.1111/pce.13514
- Cao, Y., Tian, Y., Wu, Q., Li, J. and Zhu, H., 2021. Vermicomposting of livestock manure as affected by carbon-rich additives (straw, biochar and nanocarbon): a comprehensive evaluation of earthworm performance, microbial activities, metabolic functions and vermicompost quality. Bioresource Technology, 320: 124404. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.124404
- Davey, M., Stals, E., Panis, B., Keulemans, J. and Swennen, R., 2005. High-throughput determination of malondialdehyde in plant tissues. Analytical Biochemistry, 347: 201-207. https://doi.org/10.1016/j.ab.2005.09.041
- Demir, Z., 2019. Effects of vermicompost on soil physicochemical properties and lettuce (Lactuca sativa Var. Crispa) yield in greenhouse under different soil water regimes. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 50: 2151-2168. https://doi.org/10.1080/00103624.2019.1654508
- Dotaniya, M.L. and Meena, VD., 2015. Rhizosphere effect on nutrient availability in soil and its uptake by plants: a review. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences, 85: 1-12. https://doi.org/10.1007/s40011-013-0297-0
- El Nahhas, N., AlKahtani, M.D., Abdelaal, K.A., Al Husnain, L., AlGwaiz, H.I., Hafez, Y.M., Attia, K.A., El-Esawi, M.A., Ibrahim, M.F. and Elkelish, A., 2021. Biochar and jasmonic acid application attenuate antioxidative systems and improve growth, physiology, nutrient uptake and productivity of faba bean (Vicia faba L.) irrigated with saline water. Plant Physiology and Biochemistry, 166: 807-817. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.06.033
- Erdal, İ. and Ekinci, K., 2020. Effects of composts and vermicomposts obtained from forced aerated and mechanically turned composting method on growth, mineral nutrition, and nutrient uptake of wheat. Journal of Plant Nutrition, 43: 1343-1355. https://doi.org/10.1080/01904167.2020.1727506
- Farooq, M., Hussain, M., Wahid, A. and Siddique, K., 2012. Drought stress in plants: an overview. Plant responses to drought stress: fFrom morphological to molecular features, 1-33. https://doi.org/10.1007/978-3-642-32653-0_1
- Farooq, M., Wahid, A. and Lee, D.J., 2009. Exogenously applied polyamines increase drought tolerance of rice by improving leaf water status, photosynthesis and membrane properties. Acta Physiologiae Plantarum, 31: 937-945. https://doi.org/10.1007/s11738-009-0307-2
- Garcia-Caparros, P., De Filippis, L., Gul, A., Hasanuzzaman, M., Ozturk, M., Altay, V. and Lao, M.T., 2021. Oxidative stress and antioxidant metabolism under adverse environmental conditions: a review. The Botanical Review, 87: 421-466. https://doi.org/10.1007/s12229-020-09231-1
- García-Caparrós, P., Mirza, H. and María Teresa, L., 2019. Oxidative stress and antioxidant defense in plants under salinity, reactive oxygen, nitrogen, and sulfur species in plants: Production, Metabolism, Signaling and Defense Mechanisms, 291-309. https://doi.org/10.1002/9781119468677.ch12
- Ghanati, F., Morita, A. and Yokota, H., 2002. Induction of suberin and increase of lignin content by excess boron in tabacco cell. Soil Science and Plant Nutrition, 48: 357-364. https://doi.org/10.1080/00380768.2002.10409212
- Guo, J., Fan, J., Zhang, F., Yan, S., Wu, Y., Zheng, J. and Xiang, Y., 2021. Growth, grain yield, water and nitrogen use efficiency of rainfed maize in response to straw mulching and urea blended with slow-release nitrogen fertilizer: A two-year field study. Archives of Agronomy and Soil Science, 1-14. https://doi.org/10.1080/03650340.2021.1912323
- Heath, R.L. and Packer, L., 1968. Photo peroxidation in isolated chloroplasts kinetics and stoichiometry of fatty acid peroxidation. Biochemistry and Biophysics, 125: 189-198. https://doi.10.1016/0003-9861(68)90654-1
- Hosseinzadeh, S.R., Amiri, H. and Ismaili, A., 2018. Evaluation of photosynthesis, physiological, and biochemical responses of chickpea (Cicer arietinum L. cv. Pirouz) under water deficit stress and use of vermicompost fertilizer. Journal of Integrative Agriculture, 17: 2426-2437. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(17)61874-4
- Jones, J.R., Wolf, J.B. and Mkks, H.A., 1991. Plant analysis: A paractical sampling, preparation, analysis and interpretation guide. Micro and Macro publishing Inc. Athens, Georgia, 213p. https://doi.org/10.5555/19921969819
- Kabiri, R., Farahbakhsh, H. and Nasibi, F., 2014. Effect of drought stress on physiological and biochemical characteristics of Nigella sativa L. Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 30: 600-610. https://doi.org/10.22092/ijmapr.2014.9841
- Kader, M.A., Singha, A., Begum, M.A., Jewel, A., Khan, F.H. and Khan, N.I., 2019. Mulching as water-saving technique in dryland agriculture. Bulletin of the National Research Centre, 43, 1-6. https://doi.org/10.1186/s42269-019-0186-7
- Karimi, Z., Alizadeh, A.M., Dolatabadi, J.E.N. and Dehghan, P., 2019. Nigella sativa and its derivatives as food toxicity protectant agents. Advanced Pharmaceutical Bulletin, 9, 22. https://doi.org/10.15171/apb.2019.004
- Khorasaninejad, S., Alizadeh Ahmadabadi, A. and Hemmati, K., 2018. The effect of humic acid on leaf morphophysiological and phytochemical properties of Echinacea purpurea L. under water deficit stress. Scientia Horticulturae, 239: 314-323. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.03.015
- Kosara, F., Akrama, N.A. and Ashraf, M., 2015. Exogenously-applied 5-aminolevulinic acid modulates some key physiological characteristics and antioxidative defense system in spring wheat (Triticum aestivum L.) seedlings under water stress. South African Journal of Botany, 96: 71-77. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2014.10.015
- Kumar, R., Swapnil, P., Meena, M., Selpair, S. and Yadav, B.G., 2022. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): Approaches to alleviate abiotic stresses for enhancement of growth and development of medicinal plants. Sustainability, 14, 15514. https://doi.org/10.3390/su142315514
- Lang, C.A., 1958. Simple micro determination of kjeldahl nitrogen in biological materials. Analytical Chemistry, 30: 1692-1694. https://doi.org/10.1021/ac60142a038
- Mitra, D., Nayeri, F.D., Sansinenea, E., Ortiz, A., Bhatta, B.B., Adeyemi, N.O., Janeeshma, E., Tawfeeq Al-Ani, L.K., Sharma, S.B. and Boutaj, H., 2023. Unraveling arbuscular mycorrhizal fungi interaction in rice for plant growth development and enhancing phosphorus use efficiency through recent development of regulatory genes. Journal of Plant Nutrition, 46: 3184-3220. https://doi.org/10.1080/01904167.2023.2191638.
- Nigussie, A., Kuyper, T.W., Bruun, S., and de Neergaard, A., 2016. Vermicomposting as a technology for reducing nitrogen losses and greenhouse gas emissions from small-scale composting. Journal of Cleaner Production, 139: 429-439. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.08.058
- Rahma, A.E., Warrington, D.N. and Lei, T., 2019. Efficiency of wheat straw mulching in reducing soil and water losses from three typical soils of the Loess Plateau, China. International Soil and Water Conservation Research, 7, 335-345. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2019.08.003
- Rathore, S. and Kumar, R., 2021. Vermicompost fertilization and pinching improve the growth, yield, and quality of super food (Chenopodium quinoa Willd.) in the western Himalaya. Acta Physiologiae Plantarum, 43: 1-16. https://doi.org/10.1007/s11738-020-03184-z
- Rezaei, B., Amirinejad, A. and Ghobadi, M., 2022. Interactive effects of Pb (NO3) 2, biochar and salicylic acid on growth characteristics of Thyme (Thymus vulgaris L.). Water and Soil, 36: 67-79. https://doi.org/10.22067/jsw.2022.72977.1101
- Sairam, R.K., Dharmar, K., Chinnusamy, V. and Meena, R.C., 2009. Water logging-induced increase in sugar mobilization, fermentation, and related gene expression in the roots of mug bean (Vigna radiata). Journal of Plant Physiology, 6: 602-616. https://doi.10.1016/j.jplph.2008.09.005
- Seleiman, M.F., Al-Suhaibani, N., Ali, N., Akmal, M., Alotaibi, M., Refay, Y., Dindaroglu, T., Abdul-Wajid, H.H. and Battaglia, M.L., 2021. Drought stress impacts on plants and different approaches to alleviate its adverse effects. Plants, 10: 259. https://doi.org/10.3390/plants10020259
- Shah, M.N., Wright, D.L., Hussain, S., Koutroubas, S.D., Seepaul, R., George, S., Ali, S., Naveed, M., Khan, M. and Altaf, M.T., 2023. Organic fertilizer sources improve the yield and quality attributes of maize (Zea mays L.) hybrids by improving soil properties and nutrient uptake under drought stress. Journal of King Saud University-Science, 35: 102570. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2023.102570
- Shahkolaie, S.S., Baranimotlagh, M., Dordipour, E. and Khormali, F., 2020. Effects of inorganic and organic amendments on physiological parameters and antioxidant enzymes activities in Zea mays L. from a cadmium-contaminated calcareous soil. South African Journal of Botany, 128: 132-140. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2019.10.007
- Sheteiwy, M.S., Shao, H., Qi, W., Daly, P., Sharma, A., Shaghaleh, H., Hamoud, Y.A., El‐Esawi, M.A., Pan, R. and Wan, Q., 2021. Seed priming and foliar application with jasmonic acid enhance salinity stress tolerance of soybean (Glycine max L.) seedlings. Journal of the Science of Food and Agriculture, 101: 2027-2041. https://doi.org/10.1002/jsfa.10822
- Singh, A., Kumar, V., Verma, S., Majumdar, M. and Sarkar, S., 2020. Significance of vermicompost on crop and soil productivity: A review. International Journal of Chemical Studies, 8: 1529-1534. https://doi.org/10.22271/chemi.2020.v8.i5u.10517
- Sturz, A.V. and Christie, B.R., 2003. Benificial microbial Allelopathies in the root zone: The management of soil quality and plant disease with rhizobacteria. Soil and Tillage Research, 72: 107-123. https://doi.org/10.1016/S0167-1987(03)00082-5
- Weatherely, P. E., 1950. Studies in water relation on cotton plants, the field measurement of water deficit in leaves. New Phytologist, 49: 81- 87. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1950.tb05146.x
- Zarrinabadi, I.G., Razmjoo, J., Mashhadi, A.A. and Boroomand, A., 2019. Physiological response and productivity of pot marigold (Calendula officinalis) genotypes under water deficit. Industrial Crops and
Products, 139, 111488. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.111488
- Zhang, A., Liu, M., Gu, W., Chen, Z., Gu, Y., Pei, L. and Tian, R., 2021. Effect of drought on photosynthesis, total antioxidant capacity, bioactive component accumulation, and the transcriptome of Atractylodes lancea. BMC Plant Biology, 21: 293. https://doi.org/10.1186/s12870-021-03048-9