اثر مصرف نانوسیلیکون و ورمی‌کمپوست بر محتوای رنگیزه‌های فتوسنتزی، اسمولیت‌های سازگار و سهم انتقال ماده خشک در عملکرد دانه چاودار (Secale cereal L.) در شرایط محدودیت آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

تنش خشکی یکی از متداول‌ترین عوامل محدود‌کننده رشد و عملکرد گیاهان زراعی است، ولی مصرف تعدیل‌کننده‌های تنش همانند سیلیکون و ورمی‌کمپوست می‌تواند بخشی از اثرات تنش خشکی را کاهش دهد. در این رابطه، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی در سال 1402 اجرا شد. تیمارهای مورد بررسی شامل آبیاری در سه سطح (آبیاری کامـل در طول دوره رشدی به‌عنوان شاهد، قطـع آبیـاری پس از رسیدن 50 درصد گیاهان به مرحله آبستنی (43 BBCH) تا پایان فصل رشد به‌عنوان تنش شدید آبی و قطـع آبیـاری پس از رسیدن 50 درصد گیاهان به مرحله سنبله‌دهی (55 BBCH) تا پایان فصل رشد به‌عنوان تنش ملایم آبی) و مصرف ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون در چهار سطح (عدم مصرف به‌عنوان شاهد، مصرف نانوسیلیکون به‌مقدار 40 میلی‌گرم در لیتر، مصرف ورمی‌کمپوست به‫مقدار هفت تن در هکتار، مصرف توأم ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون به‌مقدار نصف مقادیر ذکر‌شده) بودند. نتایج نشان داد که در شرایط محدودیت شدید آبی و کاربرد ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون، محتوای پرولین و آنتوسیانین در مقایسه با عدم مصرف ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون در همین سطح از سطوح آبیاری، به‌ترتیب 23 و 20.5 درصد افزایش یافتند. همچنین حداکثر فتوسنتز جاری در آبیاری کامل و مصرف توأم ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون و کمترین آن در عدم مصرف ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون در شرایط قطع آبیاری در مرحله آبستنی به‌دست آمد. محتوای کلروفیل a، b و کلروفیل کل به‌ترتیب از افزایش 63.7، 56.9، 61.8 درصدی در آبیاری کامل و مصرف توأم ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون در مقایسه با عدم مصرف ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون تحت قطع آبیاری در مرحله آبستنی برخوردار بود. محتوای قندهای محلول 21.3 درصد در قطع آبیاری در مرحله آبستنی نسبت به آبیاری کامل افزایش یافت. نتایج مشابهی نیز در این صفت در مصرف نانوسیلیکون و ورمی‌کمپوست در مقایسه با عدم مصرف آن‌ها به‌دست آمد. بیش‌ترین انتقال ماده خشک از اندام هوایی (0.935 گرم در بوته)، سهم انتقال مجدد در عملکرد دانه (45.6 درصد) و میزان مشارکت ذخایر ساقه در عملکرد دانه (37.43 درصد) در عدم مصرف ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون تحت شرایط قطع آبیاری در مرحله آبستنی به‌دست آمد که از افزایش به‌ترتیب 7.5، 15.4 و 19.8 درصدی در مقایسه با مصرف توأم ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون در همین سطح از آبیاری برخوردار بود. کمترین عملکرد دانه (2.04 گرم در بوته) در شرایط قطع آبیاری در مرحله آبستنی و عدم مصرف ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون و بیشترین مقدار آن (3.04 گرم در بوته) در شرایط آبیاری کامل و کاربرد توأم ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون به‌دست آمد. قطع آبیاری در مرحله آبستنی، عملکرد دانه را 20.9 درصد نسبت به آبیاری کامل کاهش داد، ولی مصرف توأم ورمی‌کمپوست و نانوسیلیکون حدود 6.6 درصد از کاهش عملکرد تحت شرایط قطع آبیاری در مرحله آبستنی را جبران کردند. با در نظر گرفتن نتایج این آزمایش، می‌توان اظهار داشت که مصرف توأم نانوسیلیکون و ورمی‌کمپوست به‌دلیل بهبود فتوسنتزی جاری و افزایش محتوای اسمولیت­های سازگار باعث جلوگیری از کاهش عملکرد دانه چاودار (Secale cereal L.) در شرایط محدودیت آبی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

©2025 The author(s). This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

مراجع

  1. Abbasi, A. R., Lotfi. M., & Mohammadi, J. (2018). Response of antioxidant defense mechanism and wheat yield changes to drought stress with application of different concentrations of nano-silicone and nano-titanium. Rainfed Agriculture of Iran, 7(1), 79-101. (In Persian). http://doi.org/10.22092/IDAJ.2018.120366.196
  2. Ahire, M. L., Mundada, P. S., Nikam, T. D., Bapat, V. A., & Penna, S. (2021). Multifaceted roles of silicon in mitigating environmental stresses in plants. Plant Physiology and Biochemistry, 169, 291-310. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.11.010
  3. Ahmad, Y. M., Shahlaby, E. A., & Shnan, N. T. (2011). The use of organic and inorganic cultures in improving vegetative growth, yield characters and antioxidant activity of roselle plants (Hibiscus sabdariffa L.). African Journal of Biotechnology, 10(11), 1988-1996.
  4. Ahmadi Nouraldinvand, F., Seyed Sharifi, R., Siadat, S. A., & Khalilzadeh, R., (2024). Effects of bio-fertilizers and foliar application of nano-silicon on the contribution of dry matter remobilization and current photosynthesis in grain yield of wheat under irrigation withholding conditions. Environmental Stresses in Crop Sciences, 16(4), 1005-1028. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.22077/escs.2023.5254.2128
  5. Ahmadi Nouraldinvand, F., Seyed Sharifi, R., Siadat, S. A., & Khalilzadeh, R. (2021). Effect of water limitation and application of bio-fertilizer and nano-silicon on yield and some biochemical traits of wheat. Cereal Research, 10(4), 285-298. (in Persian). https://doi.org/22124/CR.2021.18682.1645
  6. Arnon, A. N. (1967). Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal, 23, 112-121.
  7. Asghari, B., Khademian, R., & Sedaghati, B. (2020). Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) confer drought resistance and stimulate biosynthesis of secondary metabolites in pennyroyal (Mentha pulegium) under water shortage condition. Scientia Horticulturae, 263, 109132.
  8. Barnett, K. H., & Pearce, P. B., (1983). Source-Sink ratio alteration and its effect on physiological parameters in maize. Crop Science, 23, 101-109. https://doi.org/10.2135/cropsci1983.0011183X002300020028x
  9. Bates, L. S., Walderen R. D., & Taere, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil, 39, 205-207. https://doi.org/10.1007/BF00018060
  10. Batool, A., Akram, N. A., Cheng, Z. G., Lv, G. C., Ashraf, M., Afzal, M., Xiong, J. L., Wang, J. Y., & Xiong, Y. C. (2019). Physiological and biochemical responses of two spring wheat genotypes to nonhydraulic root-to-shoot signalling of partial and full root-zone drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 139, 11-20. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2019.03.001
  11. Benaffari, W., Boutasknit, M., Anli, M., Ait-El-Mokhtar, Y., Ait-Rahou, R., Ben-Laouane, H., Ben Ahmed, T., Mitsui, M., & Baslam, M. (2022). The native Arbuscular Mycorrhizal fungi and vermicompost-based organic amendments enhance soil fertility, growth performance, and the drought stress tolerance of quinoa. Journal Plants, 11(3), 393-396. https://doi.org/10.3390/plants11030393
  12. Bradford, M. M. (1976). A rapid and sensitive for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72, 248-254. https://doi.org/1016/0003-2697(76)90527-3
  13. Bybordi, A. (2016). Influence of zeolite, selenium and silicon upon some agronomic and physiologic characteristics of canola grown under salinity. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 47, 832-850. https://doi.org/10.1080/00103624.2016.1146898
  14. Dubios, M., Gilles, K. A., Hamilton, J. K., Roberts, P. A., & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Annals of Chemistry, 28, 350-356. https://doi.org/10.1038/168167a0
  15. Eneji, A. E., Inanaga, S., Muranaka, S., Li, J., Hattori, T., An, P., & Tsuji, W. (2008). Growth and nutrient use in four grasses under drought stress as mediated by silicon fertilizers. Journal of Plant Nutrition, 31(2), 355-365. https://doi.org/10.1080/01904160801894913
  16. Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2021). FAOSTAT Statistical Database. [Rome].
  17. Ghanbari, M., Mokhtassi-Bidgoli, A., Mansour Ghanaei-Pashaki, K., & Talebi-Siah Saran, P. (2021). The study of yield and physiological characteristics of pearl millet (Pennisetum glaucum) in response to bio-fertilizers and different irrigation regimes. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 31(1), 23-37. (in Persian with English Abstract). https://sid.ir/paper/398795/fa
  18. Ghosh, P. K., Ajay, K. K., Bandyopadhyay, M. C., Manna, K. G., Mandal, A. K., & Hati, K. M. (2004). Comprative effectivence of cattle manure, poultry manure, phosphocompost and fertilizer-NPK on three cropping system in vertisols of semi-arid tropics. П. Dry matter yield, nodulation, chlorophyll content and enzyme activity. Bioresource Technology, 95, 85-93. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.02.012.
  19. Gong, H., Chen, K., Chen, G., Wang, S., & Zhang, C. H. (2003). Effects of silicon on growth of wheat under drought. Journal Plant Nutrition, 26, 1055-1063.
  20. Gong, H. Z., Chen, K., Wang, S., & Zang, C. (2005). Silicon alleviates oxidative damage of wheat plants in post under drought. Plant Science, 169, 313-321. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2005.02.023
  21. Habibi, S., & Majidian, M. (2014). Effect of different levels of nitrogen fertilizer and vermi-compost on yield and quality of sweet corn (Zea mays Hybrid Chase). Journal of Crop Production and Processing, 4, 15-26. (in Persien). http://jcpp.iut.ac.ir/article-1-2043-en.html
  22. Hajiboland, R., Cherghvareh, L., & Dashtebani, F. (2017). Effects of silicon supplementation on wheat plants under salt stress. Journal of Plant Process and Function, 5(18), 1-11. (in Persian with English abstract). http://jispp.iut.ac.ir/article-1-484-fa.html
  23. He, F., Mu, L., Yan., G.L., Liang, N., Pan, Q., Wang, J., Reeves, M., & Duan, C. (2010). Biosynthesis of anthocyanins and their regulation in colored grapes. Molecules, 15, 9057-9091. https://doi.org/10.3390/molecules15129057
  24. Hosseinzadeh, S. R., Amiri, H., & Ismaili, A. (2016). Effect of vermicompost fertilizer on photosynthetic characteristics of chickpea (Cicer arietinum) under drought stress. Photosynthetica, 54(1), 87-92. (in Persian with English abstract). https://doi.org/10.1007/s11099-015-0162-x
  25. Jiao, J., Chen, K., & Yi, C. (2010). Effects of soil moisture content on growth, physiological and biochemical characteristics of Jatropha curcas Acta Ecologica Sinica, 30, 4460-4466.
  26. Khajeh, M., Mousavi Nik, S. M., Siros Mehr, A., Yadalhi De Cheshme, P., & Amiri, A. (2014). The effect of drought stress and silicon foliar application on yield and photosynthetic pigments of wheat in Sistan region. Crop Physiology, 7(26), 5-19. (in Persien). https://sid.ir/paper/482740/fa
  27. Khalilzadeh, R., Seyed Sharifi, R., & Jalilian, J. (2016). Antioxidant status and physiological responses of wheat (Triticum aestivum) to cycocel application and bio fertilizers under water limitation condition. Journal of Plant Interactions, 11(1), 130-137. https://doi.org/10.1080/17429145.2016.1221150
  28. Kheirizadeh Arough, Y., & Seyed Sharifi, R. (2017). Physiological responses of Triticale to zinc application and bio fertilizers under water limitation condition. The Philippine Agricultural Scientist, 100(2), 1211-1217.
  29. Khodabandeh, N. (2012). Cereal. University of Tehran Press, Tehran, Iran. p. 538. (In Persian). http://jispp.iut.ac.ir/article-1-763-fa.html
  30. Liu, Y., Zhang, P., Li, M., Chang, L., Cheng, H., Chai, S., & Yang, D. (2020). Dynamic responses of accumulation and remobilization of water soluble carbohydrates in wheat stem to drought stress. Plant Physiology and Biochemistry, 155, 262-270. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2020.07.024
  31. Mamnabi, S., Nasrollahzadeh, K., Golezani, G., & Raei, Y. (2020). Improving yield-related physiological characteristics of spring rapeseed by integrated fertilizer management under water deficit conditions. Saudi Journal of Biology Science, 27(3), 797-804. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2020.01.008
  32. Miller, G., Suzuki, N., Ciftci-Yilmaz, S., & Mittler, R. (2010). Reactive oxygen species homeostasis and signaling during drought and salinity stresses. Plant Cell and Environment, 33, 453-467. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.02041.x
  33. Mosapour Yahyaabadi, H., & Asgharipour, M. R. (2016). Effects of drought stress and its interaction with silicon on stimulates the antioxidant system and lipid peroxidation in Fennel (Foeniculum vulgar). Plant Process and Function, 5(16), 71-84. (in Persien). http://jispp.iut.ac.ir/article-1-349-en.html
  34. Nazari, Zh., Seyed Sharifi, R., Sedghei, M., & Narimani, H. (2023). Evaluation of yield and grain filling components of triticale (X Triticosecale Witt.) affected by application of mycorrhizal fungi, vermicompost and nano-silicon under water deficit conditions. Environmental Stresses Sciences, 16(1), 53-69. (in Persien). https://doi.org/10.22077/escs.2021.4322.2009
  35. Nazari, Zh., Seyed Sharifi, R., & Narimani, H. (2021). Effect of bio fertilizers, nano silicon and water limitation on current photosynthesis and dry matter transfer of triticale. Journal of Crop Physiology, 13(51), 5-24. (in Persien). https://doi.org/10.22059/jci.2022.333768.2639
  36. Nourbakhsh, F., Chalavi, V., & Akbarpour, V. (2016). Effect of vermicompost and nitroxin on vegetative growth and some biochemical properties of rosemary herb (Rosmarinus officinalis L.). Journal of Horticultural Science, 30, 178-184. (in Persien). https://doi.org/22067/JHORTS4.V30I2.34190
  37. Parsapour, O., Bakhshandeh, A., Gharineh, M. H., Feisi, H., & Moradi Telavat, M. R. (2019). The effect of foliar application of nanoand bulk silicon dioxide particles on grain yield and redistribution of dry matter in wheat under drought stress. Environmental Stresses in Crop Sciences, 12, 377-388. (in Persien). https://doi.org/10.22077/escs.2019.1191.1244
  38. Rezabeighi, S., Bijanzadeh, E., & Behpouri, A. (2020). Effect of silicone spraying on assimilate remobilization and yield of two bread and durum wheat under late season water stress. Journal of Plant Production (Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources), 27(3), 55-71. (in Persien). https://sid.ir/paper/959406/en
  39. Roychoudhury, A. (2020). Silicon-nanoparticles in crop improvement and agriculture. International Journal on Recent Advancement in Biotechnology & Nanotechnology, 3, 54-65.
  40. Saadatmand, M., & Enteshari, S. (2013). The effects of pretreatment duration with silicon on salt stress in Iranian borage (Echium amoenum Fisch & C.A. mey). Journal of Soil and Plant Interactions Isfahan University of Technology, 3(4), 45-57. (in Persien). http://dorl.net/dor/20.1001.1.20089082.1391.3.4.4.8
  41. Salehi, A., Ghalavand, A., Sefidkon, F., & Asgharzade, A. (2011). The effect of zeolite, PGPR and vermicompost application on N, P, K concentration, essential oil content and yield in organic cultivation of German Chamomile (Matricaria chamomilla). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants, 27, 188-201. (in Persien). https://doi.org/10.22092/ijmapr.2011.6394
  42. Sattar, A., Sher, A., Ijaz, M., Ul-Allah, S., Rizwan, M. S., & Hussain M. (2020). Terminal drought and heat stress alter physiological and biochemical attributes in flag leaf of bread wheat. Plos One, 15(5), 1-14. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232974
  43. Schlegel, R. H. J. (2014). Rye: Genetics, Breeding, and Cultivation. CRC Press, Boca Raton. 359 pp.
  44. Selim, D. H., Nassar, A., Boghdady, M. S., & Bonfill, M. (2019). Physiological and anatomical studies of two wheat cultivars irrigated with magnetic water under drought stress conditions. Plant Physiology and Biochemistry, 135, 480-488. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.11.012
  45. Seyed Sharifi, R. (2018). Effects of uniconazole and bio fertilizers on grain filling period and contribution of remobilization in grain yield of wheat under different moisture regimes in greenhouse condition. Environmental Stresses in Crop Sciences, 11, 515-531. (In Persian). https://doi.org/10.22077/escs.2018.764.1148
  46. Shahbazi, Sh., Fateh, E., & Ayenehband, A. (2015). Evaluation of the effect of humic acid and vermicompost on yield and yield components of three wheat cultivars in tropical regions. The Plant Production, 38(2), 99-110. (In Persien). https://sid.ir/paper/165202/en
  47. Shen, X., Zhou, Y., Duan, L., Li, Z., Eneji, A. E., & Li, J. (2010). Silicon effects on photosynthesis and antioxidant parameters of soybean antioxidative systems in two cottons. General and Applied Plant Physiology, 33, 221-234. https://doi.org/1016/j.jplph.2010.04.011
  48. Silva, O. N., Lobato, A. K., Avila, F. W., Costa, L., Oliveira, F., Santos, B. G., Martins, A. P., Lemos, R., Pinho, J., Medeiros, M. B., Cardoso, M., & Andrade, I. P. (2012). Silicon induced increase in chlorophyll is modulated by the leaf water potential in two water deficient tomato cultivars. Plant Soil and Environment, 58, 481-486. https://doi.org/17221/213/2012-PSE
  49. Sonobe, K., Hattori, T., Tsuji, W., Eneji, A. E., Kobayashi, S., Kawamura, Y., Tanaka, K., & Inanaga, S. (2011). Effect of silicon application on sorghum root responses to water stress. Journal of Plant Nutrition, 34(1), 71-82. https://doi.org/1080/01904167.2011.531360
  50. Tatar, Ö. Brück, H., & Asch, F. O. (2016). Photosynthesis and remobilization of dry matter in wheat as affected by progressive drought stress at stem elongation stage. Journal of Aagronomy and Crop Science, 202, 292-299. https://doi.org/10.1111/jac.12160
  51. Theunissen, J., Ndakidemi, P., & Laubscher, C. (2010). Potential of vermicompost produced from plant waste on the growth and nutrient status in vegetable production. International Journal of the Physical Sciences, 5, 1964-1973.
  52. Tripathi, D. K., Singh, S., Singh, V. P., Prasad, S. M., Chauhan, D. K., & Dubey, N. K. (2016). Silicon nanoparticles more efficiently alleviate arsenate toxicity than silicon in maize cultiver and hybrid differing in Arsenate tolerance. Frontiers in Environmental Science, 46(4), 1-14. https://doi.org/10.3389/fenvs.2016.00046
  53. Wagner, G. J. (1979). Content and vacuole/extra vacuole distribution of neutral sugars free amino acids, and anthocyanins in protoplast. Plant Physiology, 64, 88-93. https://doi.org/10.1104/pp.64.1.88
  54. Wang, Y., Ma, F., Li, M., Liang, D., & Zou, J. (2011). Physiological responses of kiwifruit plants to exogenous ABA under drought conditions. Plant Growth Regulation, 64, 63-74. https://doi.org/1007/s10725-010-9537-y
  55. Yaghoubi Khanghahi, M., Pirdashti, H., Rahimian, H., Nematzadeh, G., & Ghajar Sepanlou, M. (2019). The role of potassium solubilizing bacteria (KSB) inoculations on grain yield, dry matter remobilization and translocation in rice (Oryza sativa). Journal of Plant Nutrition, 42, 1165-1179. https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1609511
  56. Yan, G., Nikolic, M., Ye, M., Xiao, Z., & Liang, Y. (2018). Silicon acquisition and accumulation in plant and its significance for agriculture. Journal of Integrative Agriculture, 17(10), 2138-2150. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(18)62037-4
ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 01 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری: 26 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش: 01 مهر 1403
  • تاریخ اولین انتشار: 23 فروردین 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار