بررسی اثر مدیریت‌های مختلف کودی بر وضعیت تغذیه‌ای سیب با روش تشخیص چندگانه عناصر غذایی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد ، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه رازی

2 استادیار، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه رازی،

3 دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه رازی

4 هیأت علمی مرکز تحقیقات کرمانشاه

چکیده

سابقه و هدف: سیب بزرگ‌ترین تجارت جهانی را در بین میوه‌های باغی داراست. براساس اطلاعات سازمان خوارو بار کشاورزی جهانی در سال 2017، ایران جزو سه کشور اصلی تولید کننده سیب در جهان است. تغذیه یکی از عوامل مهمی است که در کیفیت و کمیت میوه اثر می‌گذارد. این تحقیق به منظور بررسی و مقایسه مدیریت‌های کودی مختلف بر وضعیت تغذیه‌ای درختان سیب در سال 1397-1398 در دانشگاه رازی شهر کرمانشاه (34 درجه و 19 دقیقه شمالی و 47 درجه و 7 دقیقه شرقی) انجام شد.
مواد و روش‌ها: این تحقیق به صورت آزمایشی در قالب بلوک‌های کامل تصادفی در باغ سیب چهار ساله متراکم با رقم گالا بر پایهM9 انجام شد. مدیریت‌ها شامل مدیریت معدنی، آلی و تلفیقی بود. مدیریت معدنی کاربرد خاکی 65 گرم اوره و 38 گرم سوپرفسفات تریپل، 60 گرم کلرید پتاسیم به ازای هر درخت همراه با محلول‌پاشی آهن، روی و کلسیم بود. در مدیریت آلی از کودهای آلی (5 کیلوگرم کمپوست، 5/0 کیلوگرم کود دامی (گاوی) پوسیده و 5 کیلوگرم بایوچار به ازای هر درخت) استفاده شد. مدیریت تلفیقی شامل کود شیمیایی+بایوچار، کود شیمیایی +کمپوست، کود شیمیایی+کود دامی و کمپوست+بایوچار بود. با استفاده از روش تشخیص چندگانه (CND) وضعیت تعادل عناصر غذایی برگ سیب بررسی شد.
یافته‌ها: ضریب تبیین مدل معادله درجه سه برای همه عناصر در دامنه 89/0-79/0 بود. نقاط عطف منحنی‌ها (-b/3a) برای نیتروژن 98/7، فسفر64/7، پتاسیم 12/7، کلسیم 82/7، منیزیم 0/8، آهن 87/7، روی 98/7، مس 79/7، منگنز 41/7 و قسمت باقیمانده (R9) 11/8 کیلوگرم به دست آمد. به طور کلی، میانگین عملکرد میوه برای عناصر بسیار به هم نزدیک هستند و در دامنه 12/7 تا 11/8 (میانگین 31/0 ±77/7) کیلوگرم میوه در هر درخت به ترتیب مربوط به پتاسیم و قسمت باقیمانده بودند. براساس روش تجزیه واریانس کیت-نلسون، عملکرد میوه 75/8 کیلوگرم در هر درخت به عنوان عملکرد میوه بحرانی برای تفکیک دو گروه با عملکرد میوه کم و زیاد انتخاب شد. در گروه با عملکرد میوه کم تیمارهای شاهد، کود دامی و کمپوست و در گروه با عملکرد میوه زیاد تیمارهای تلفیقی، کود شیمیایی و بایوچار قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در گروه با عملکرد میوه زیاد میانگین اعداد مرجع برای نیتروژن، پتاسیم، کلسیم و منیزیم برگ مثبت و برای فسفر، آهن، روی، مس و منگنز برگ منفی بودند. شاخص تعادل عناصر غذایی عدم تعادل عناصر غذایی در مدیریت‌های کودی مختلف را نشان داد. با کاربرد کودهای مختلف تغییر شاخص‌های عناصر غذایی از منفی‌ترین به مثبت‌ترین به ترتیب زیر بود: شاخص آهن در مدیریت معدنی، شاخص کلسیم در مدیریت آلی، شاخص‌های نیتروژن و فسفر در مدیریت تلفیقی (در مقایسه با کاربرد کودهای شیمیایی به تنهایی). در تیمارهای تلفیقی مقادیر شاخص های کلسیم، منیزیم و آهن به ترتیب از 17/0-، 42/0- و 24/1- در تیمار شاهد به 15/0، 07/0 و 15/0 افزایش یافت.
نتیجه‌گیری: دربرنامه‌های آتی کوددهی باغ مورد مطالعه کمبود عنصرهای غذایی کم‌مصرف در مدیریت‌های کودی مختلف بایستی در نظر گرفته شود. در بین عنصرهای غذایی پرمصرف کمبود کلسیم، فسفر، منیزیم و پتاسیم در مدیریت معدنی و در مدیریت‌های آلی و تلفیقی کمبود پتاسیم از عوامل محدود کننده تولید بیشتر سیب بود. بر اساس عملکرد میوه، کاربرد کود شیمیایی یا بایوچار به تنهایی در اولویت قرار گرفت. سپس مدیریت تلفیقی شامل کود شیمیایی+بایوچار و کود شیمیایی+ کود دامی و در نهایت کود شیمیایی+ کمپوست، بسته به در دسترس بودن منابع نامبرده توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of different fertilizer management effect on nutritional status of apple by compositional nutrient diagnosis

نویسندگان [English]

  • Somayeh Zandi 1
  • Akram Fatemi 2
  • Mohsen Saiedi 3
  • Fardin Hamedi 4
1 Razi University
2
3 Department of the engineering of plant production and genetics
4 1- Scientific staff member, Soil and Water Research Department, Kermanshah Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Introduction: Apples are the world's largest commercial fruit orchard. According to the World Food Agriculture Organization in 2017, Iran is one of the top three apple producers in the world. Nutrition is one of the important factors that affect the quality and quantity of fruit. This study was conducted to evaluate and compare different fertilizer management on the nutritional status of apple trees in 1397-1398 at Razi University of Kermanshah (34◦ 19′ N and 47◦ and 7′ E).
Materials and Methods: This research was conducted to a complete randomized block design in a four-year-old high-density apple orchard with Gala cultivar based on M9. Different managements included mineral, organic, and integrated systems. In the chemical management, 65 g urea, 38 g triple superphosphate, and 60 g KCl per tree plus the foliar application of ferrous, zinc, and calcium were used. Inorganic management 5 kg compost, 0.5 kg farmyard manure (cow), and 5 kg biochar per tree were used. The integrated management included chemical fertilizers +biochar, chemical fertilizers +compost, chemical fertilizers + farmyard manure, and compost + biochar. The balance of nutrients in apple leaf nutrients was investigated using the compositional nutrient diagnosis (CND) method.
Results and Discussion: The coefficient of determination (R2) of the third-order equation model for all elements was in the range of 0.79-0.89. The cutoff points of the curves (-b/3a) for nitrogen 7.98, phosphorus 7.64, potassium 7.12, calcium 7.82, magnesium 8.00, ferrous 7.87, zinc 7.98, copper 7.79, manganese 7.41 and residual value (R9) 8.11 kg were obtained. In general, the average fruit yield for different elements are so closed and ranged from 7.12 to 8.11 (on average of 7.77± 0.31) related to potassium and R9, respectively. According to the Cate-Nelson method, fruit yield equals 8.75 kg was chosen as critical fruit yield to grouping the groups into high- and low- fruit yield subgroups. The control, farmyard manure, and compost treatments belonged to a low- fruit yield subgroup. While integrated treatments as well as chemical fertilizers and biochar treatments grouped in the high- fruit yield subgroup. The results indicated that in the high-fruit yield subgroup the average of compositional nutrient diagnosis norms (V*(x)) were positive for nitrogen, potassium, calcium, and magnesium besides negative for phosphorus, ferrous, copper, and manganese. The balance index (r2) indicated the imbalances of nutrients under different fertilizer management. After the application of different fertilizers, some indices were changed from the most negative amounts to the most positive amounts. These changes were found for the ferrous index in chemical management, calcium index in organic management, and nitrogen and phosphorus indices in integrated management (in comparison with the application of only chemical fertilizers). In integrated management calcium, magnesium, and ferrous indices were increased from -0.17, -0.42, and -1.24 in untreated trees to 0.15, 0.07, and 0.15, respectively
Conclusions: it is necessary to consider micronutrients’ deficiency in the future fertilizer management of the studied apple orchard. Among macronutrients calcium, phosphorus, magnesium, and potassium in mineral fertilizer management should be considered. The potassium deficiency was one of the limiting factors to produce apple fruit in organic and integrated fertilizer management. Based on the fruit yield, the application of chemical fertilizers or biochar was recommended. For the integrated management, chemical fertilizer +biochar, chemical fertilizer + farmyard manure, and chemical fertilizer +compost were suggested regarding the available fertilizers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • biochar
  • compost
  • chemical fertilizers
  • farmyard manure
  • Gala
Basirat, M., Akhiani, A., and Daryashenas, A. 2016. Estimation of reference numbers of food elements for grapes of Shahroudi cultivar by multiple method of food element identification or (CND). Journal of Soil Research (Soil and Water Sciences). 30: 1. 1-11. (In Persian)
2.Chakerolhosseini, M., Khorasani, R., Fotovat, A., and Basirat, M. 2016. Determination of norms and limitation of nutrients for orange by the compositional nutrient diagnosis method, Journal of Soil Management and Sustainable Production. 6: 3. 161-172. (In Persian).
3.Daryashenas, A., and Saghafi, K. 2011. Compositional nutrient diagnosis in sugar beet. Iranian Journal of Soil Research (Formerly Soil and Water Sciences).25: 1. 1-12. (In Persian)
4.FAO. 2017. Production statistics crops processed. Available at https:// knoema.com/FAOPRDSC2017/production-statistics-crops-crops-processed.
5.Forge, T., Hogue, E., Neilsen, G., and Neilsen, D. 2003. Effects of organic mulches on soil microfauna in the root zone of apple: implications for nutrient fluxes and functional diversity of the soil food web. Applied Soil Ecology. 22: 39-54.
6.Geiklooi, A., Reyhanitabar, A., Najafi, N., and Homei, H. 2017. Diagnosis of nutrient imbalance in wheat plant by DRIS and PCA approaches. Journal of Plant Physiology and Breeding, 7: 2. 1˗11.
7.Geikloue, A., Reyhanitabar, A., and Najafi, N. 2019. Investigating the balance status of nutrients in wheat plant using isometric log ratio and field validation of balances. Agronomy Journal. 111: 5. 2404-2410.
8.Gupta, P.K. 2000. Soil, plant water and fertilizer analysis. Agrobios Publisher, India. 438p.9.Hernandez-Caraballo, E.A., Rodriguez-Rodriguez, O., and Rodriguez-Perez, V. 2008. Evaluation of the Boltzmann equation as an alternative model in the selection of the high-yield subsample within the framework of the compositional nutrient diagnosis system. Environmental and Experimental Botany. 64: 3. 225-231.
10.Hosseinpour, R., and Ghajar Sepanlou, M. 2012. Evaluating the effects of integrate municipal waste compost and chemical fertilizers on micronutrient avaiability in soil and lettuce (Lactuca sativa L.), Journal of Water and Soil Conservation Research. 19: 3. 123-140. (In Persian)
11.Huang, H., Xiao Hu, C., Tan, Q., Hu, X., Sun, X., and Bi, L. 2012. Effects of Fe–EDDHA application on iron chlorosis of citrus trees and comparison of evaluations on nutrient balance with three approaches. Scientia Horticulturae. 146: 137-
12.Imarai, A. 2013. Investigation of Kermanshah province climate studies with climate design approach to architecture for environmental comfort. First national conference on architecture, restoration, urban development and sustainable environment. Pp: 1-24. (In Persian)
13.Khiari, L., Parent, L.E., and Tremblay, N. 2001. Selecting the high-yield subpopulation for diagnosing nutrient imbalance in crops. Agronomy Journal. 93: 802-808.
14.Khoshgoftarmanesh, A.H. 2007. Principles of plant nutrition, Isfahan University of Technology press. 339p. (In Persian)
15.Majidian, M., Ghalavand, A., Karimian, N., and Kamgar Haghighi, A.A. 2008. Effects of moisture stress, nitrogen fertilizer, manure and integrated nitrogen and manure fertilizer on yield, yield components and water use efficiency of SC 704 corn. Journal of Water and Soil Science. 12: 45. 417-432.
16.Malakouti, M., and Tabatabaei, S.J. 1999. Balanced orchard fertilization for higher yield and better fruit quality in the calcareous soils of Iran. Sana Publications. 266p. (In Persian)
17.Malakouti, M., Majidi, A., Sarcheshme Pour, M., Dehghani, F., Shahabi, A., Keshavarz, P., Basirat, M., Rastegar, H., Taheri, M., Gandoomkar, A., Tadin, M., Asadi, A., Kiani, Sh., Bybordi, A., Mahmoudi, M., Saleh, G., Mostashari, M., Manouchehri, S., Afkhami, M., Rasuli M., and Mozaffari, V. 2005. Identification of nutritional abnormalities, determination of qualitative criteria and optimal concentration of nutrient concentration in fruits produced in calcareous soils. Sana Publications. 452p. (In Persian)
18.Parent, L.É 2011. Diagnosis of the nutrient compositional space of fruit crops. Revista Brasileira de Fruticultura. 33: 321-334.
19.Parent, L.E., and Dafir, M. 1992. A theoretical concept of compositional nutrient diagnosis. Journal of American Society Horticulture Science. 117: 239-242.
20.Pourkhiz, A., and Hekmat, M. 2011. Evaluating the effects of compost on the process of increasing soil organic matter and improving plant nutrition in Mazandaran province., National Conference on New Achievements in Agriculture. (In Persian)
21.Robin, A., Smidt, R.A.K, and Dickson, W. 2001. Use of compost in agriculture, Frequently Asked Questions (FAQs). Remade Scotland. Pp: 324-336.
22.Rozane, D., Junior, D.M., Parent, S., Natalei, W., and Parent, L.E. 2011. Compositional meta-analysis of citrus varieties in the state of São Paulo Brazil.The 4th International workshop on compositional data analysis.
23.Rayan, J., Estefan, G., and Rashid, A. 2001. Soil and plant analysis laboratory manual. ICARDA, 172p.
24.Salardini, A. 2003. Soil fertility. Tehran University Press. Pp: 118-120. (In Persian)
25.Samadi, A., and Majidi, A. 2011. Norms establishment of the diagnosis and recommendation integrated system (DRIS) and comparison with DOP approach for nutritional diagnosis of seedless grape (Sultana, cv) in western Azarbaijan province, Iran. Journal of Soil Research. 24: 2. 89-105. (In Persian)
26.Velasco, R., Zharkikh, A., Affourtit, J., Dhingra, A., Cestaro, A., Kalyanaraman, A., Fontana, P., Bhatnagar, S.K., Troggio, M., and Pruss, D. 2010. The genome of the domesticated apple (Malus × domestica Borkh.). Nature