تاثیر مصرف خاکی و محلول‌پاشی روی بر محتوای رنگدانه‌های فتوسنتزی، فلورسانس کلروفیل و عملکرد گندم در شرایط شوری خاک

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه محقق اردبیلی

2 استاد، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

چکیده مبسوط
سابقه و هدف: شوری خاک یکی از مهم‌ترین فاکتورهای محدود کننده رشد و تولید گیاهان زراعی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. روی یک ریزمغذی ضروری برای انسان، دام و گیاه است که به‌عنوان بخش فلزی آنزیم‌ها و کوفاکتور تنظیم کننده تعداد زیادی از آنزیم‌ها عمل می‌کند. روی برای سنتز کلروفیل ضروری است و نقش مهمی در تولید زیست توده گیاهی بازی می‌کند. روی در گرده افشانی، باروری و جوانه‌زنی گیاهان نیز نقش مهمی به عهده دارد. کمبود روی به عنوان یک مشکل اساسی به خصوص در گیاهان رشد کرده در خاکهای شور با مقادیر بالای pH شناخته می‌شود. ولی بررسی‌های اخیر نشان داده‌اند که کاربرد مقدار کمی از عناصر ریزمغذی به‌خصوص روی به صورت محلول‌پاشی، می‌تواند توانایی گیاهان را نسبت به تنش شوری متاثر نماید. از این رو هدف این آزمایش بررسی اثر مصرف خاکی و محلول‌پاشی روی بر محتوای رنگدانه‌های فتوسنتزی، فلورسانس کلروفیل و عملکرد گندم در شرایط شوری خاک بود.
مواد و روش‌ها: آزمایشی در سال 1397 به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی اجرا گردید. فاکتورهای آزمایشی شوری خاک در چهار سطح (عدم اعمال شوری، شوری30، 60 و 90 میلی‌مولار با نمک NaCl )، مصرف خاکی و محلول‌پاشی روی در چهار سطح (شاهد یا عدم مصرف روی، مصرف خاکی سولفات روی، محلول‌پاشی نانواکسید روی، کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی ) شامل می شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط غیر شور، موجب افزایش محتوای کلروفیل a، b، کلروفیل کل، کاروتنوئید و عملکرد دانه (به ترتیب 2/65، 72/52، 62، 43/50، 28/99 و 56/34 درصد) نسبت به شرایط عدم کاربرد روی تحت شوری 90 میلی‌مولار خاک شد. همچنین کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط عدم اعمال شوری موجب افزایش فلورسانس حداکثر (Fm)، فلورسانس متغیر (Fv) گردید. عملکرد دانه 56/34 درصدی در شرایط عدم کاربرد روی و شوری 90 میلی‌مولار خاک در مقایسه با کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط عدم شوری به دلیل افزایش فلورسانس حداقل (F0) و کاهش محتوای کلروفیل کاهش یافت.
نتیجه‌گیری: به‌نظر می‌رسد که کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی می‌تواند عملکرد دانه‌ی گندم در شرایط شوری به دلیل بهبود رنگدانه های فتوسنتزی و مولفه های فلورسانس کلروفیل افزایش دهد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط غیر شور، موجب افزایش محتوای کلروفیل a، b، کلروفیل کل، کاروتنوئید و عملکرد دانه (به ترتیب 2/65، 72/52، 62، 43/50، 28/99 و 56/34 درصد) نسبت به شرایط عدم کاربرد روی تحت شوری 90 میلی‌مولار خاک شد. همچنین کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط عدم اعمال شوری موجب افزایش فلورسانس حداکثر (Fm)، فلورسانس متغیر (Fv) گردید. عملکرد دانه 56/34 درصدی در شرایط عدم کاربرد روی و شوری 90 میلی‌مولار خاک در مقایسه با کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی در شرایط عدم شوری به دلیل افزایش فلورسانس حداقل (F0) و کاهش محتوای کلروفیل کاهش یافت.
نتیجه‌گیری: به‌نظر می‌رسد که کاربرد توام سولفات روی و نانواکسید روی می‌تواند عملکرد دانه‌ی گندم در شرایط شوری به دلیل بهبود رنگدانه های فتوسنتزی و مولفه های فلورسانس کلروفیل افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of foliar and soil application of zinc on photosynthetic pigments, chlorophyll fluorescence and grain yield of wheat under soil salinity

نویسندگان [English]

  • Hamed narimani 1
  • RAOUF SHARIFI 2
1 دانشگاه محقق اردبیلی
2 SCINTIFIC MEMBER
چکیده [English]

Background and objectives:
Soil salinity is one of the most serious limiting factors for crop growth and production in the arid and semi-arid regions. Zinc is an essential micronutrient for humans, animals and plants, which act either as the metal component of enzymes or as a regulatory co-factor of a large number of enzymes. Zinc is required for chlorophyll synthesis and plays an important role in biomass production. Zinc is required for pollen function, fertilization and germination plays an important role. Zinc deficiency is recognized as a critical problem in plants, especially grown on saline conditions with high pH values. But, recent researches have shown that a small amount of nutrients, particularly Zn applied by foliar spraying can affect ability of plants to salinity stress. So, the aim of this study was to investigate the effects of foliar and soil application of zinc on photosynthetic pigments, chlorophyll fluorescence and grain yield of wheat under soil salinity

Materials and methods:
A factorial experiment was conducted based on randomized complete block design with three replications in research greenhouse of faculty of agricultural and natural resources, University of Mohaghegh Ardabili in 2018. Factors experiment were included soil salinity in four levels (non-salinity, salinity 30, 60 and 90 mM by NaCl), foliar and soil application of zinc in four levels (without zinc as control, soil application of ZnSo4, foliar application of nano zn oxide, both application of ZnSo4 and nano zn oxide).

Results:
The results showed that both application ZnSo4 and nano zn oxide under non-salinity condition, increased chlorophyll a, b, total chlorophyll, cartenoeid and grain yield (65.2, 52.72, 62, 50.43 and 34.56 % respectively) in comparison with no application of zinc under salinity of 90 mM. Also, both application of ZnSo4 and nano Zn oxide under without salinity, increased maximum fluorescence (Fm) and variable fluorescence (Fv). Grain yield decreased 34.56% under salinity of 90 mM and without application of zinc in comparison with both application ZnSo4 and nano zn oxide under non-salinity condition due to increasing minimum fluorescence (F0) and decreasing chlorophyll content.
Conclusion:
It seems that both application of ZnSo4 and nano zn oxide can increase grain yield of wheat under salinity stress due to improving Potosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence components.
Results:
The results showed that both application ZnSo4 and nano zn oxide under non-salinity condition, increased chlorophyll a, b, total chlorophyll, cartenoeid and grain yield (65.2, 52.72, 62, 50.43 and 34.56 % respectively) in comparison with no application of zinc under salinity of 90 mM. Also, both application of ZnSo4 and nano Zn oxide under without salinity, increased maximum fluorescence (Fm) and variable fluorescence (Fv). Grain yield decreased 34.56% under salinity of 90 mM and without application of zinc in comparison with both application ZnSo4 and nano zn oxide under non-salinity condition due to increasing minimum fluorescence (F0) and decreasing chlorophyll content.
Conclusion:
It seems that both application of ZnSo4 and nano zn oxide can increase grain yield of wheat under salinity stress due to improving Potosynthetic pigments and chlorophyll fluorescence components.

کلیدواژه‌ها [English]

  • stress
  • cartooned
  • zinc
  • protein

مراجع

1.Alloway, B.J. 2004. Zinc in Soils and Crop Nutrition. Int. Zinc Assoc. (IZA). Belgium, 128p.
2.Amirinejad, M., Gholamali, A., Baghizadeh, A., Allahdadi, I., Shahbazi, M., and Naimi, M. 2015. Effects of drought stress and foliar application of zinc and iron on some biochemical parameters of cumin. J. Agric. Crop Manage. 17: 4. 855-866. (In Persian)
3.Arnon, A.N. 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agron. J. 23: 112-121.
4.Babaei, Kh., Seyed Sharifi, R., Pirzad, A.R., and Khalilzadeh, R, 2107. Effects of bio fertilizer and nano Zn-Fe oxide on physiological traits, antioxidant enzymes activity and yield of wheat (Triticum aestivum L.) under salinity stress. J. Plant Interact. 12: 1. 381-389.
5.Bagci, S.A., Ekiz, H., Yilmaz, A., and Cakmak, I. 2007. Effects of zinc deficiency and water stress on grain yield of field-grown Wheat cultivars in central Anatolia. Agronomy and Crop Science. 193: 3. 198-206.
6.Bahari Saravi, S.H., Pirdashti, H., and Yaghobian, Y. 2017. Response of chlorophyll fluorescence and physiological parameters of basil (Ocimum basilicum L.) to plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) under salinity stress. J. Plant Proc. Func. 6: 19. 89-104. (In Persian)
7.Bandeoglu, E., Eyidogan, F., Yucel, M., and Oktem, H. 2004. Antioxidant responses of shoots and roots of lentil to NaCl-salinity stress. Plant Growth Regulation. 42: 69-77.
8.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: 1. 248-254.
9.Cakmak, I. 2008. Enrichment of cereal grains with zinc: agronomic or genetic biofortification? Plant Soil. 302: 1. 1-17.
10.Canama, T., Li, X., Holowachukb, J., Yu, M., Xia, J., Mandal, R., Krishnamurthy, R., Bouatra, S., Sinelnikov, I., Yu, B., Grenkow, L., Wishart, D.S., Steppuhn, H., Falk, K.C., Dumonceaux, T.J., and Gruber, M.Y. 2013. Differential metabolite profiles and salinity tolerance between two genetically related brown seeded and yellow-seeded Brassica carinatalines. Plant Science. 198: 17-26.
11.Cavalcanti, F., Lima, J.P., Silva, S., Viegas, R., and Silveria, J. 2007. Roots and leaves display contrasting oxidative response during salt stress and recovery in cowpea. J. Plant Physiol. 164: 591-600.
12.Craine, J.M. 2005. Reconciling plant strategy theories of Grime and Tilman. J. Ecol. 93: 1041-1052.
13.Dadkhah, N., Ebadi, A., Parmoon, G., Ghlipoori, E., and Jahanbakhsh, S. 2015. Effect of spraying zinc on photosynthetic pigments and grain yield of chickpea under level different irrigation. Iran. J. Dryland Agric.3: 2. 141-160. (In Persian)
14.De La Rosa-Ibarra, M., and Maiti, R.K. 1995. Biochemical mechanism in glossy Sorghum lines for resistance to salinity stress. J. Plant Physiol. 146: 515-519.
15.El-Tohamy, W., and El-Greadly, N. 2007. Physiological responses, growth, yield and quality of snap beans in response to foliar application of yeast, vitamin E and zinc under sandy soil conditions. Austr. J. Basic Appl. Sci.
1: 294-299.
16.Esmaeilzadeh, V., Zahedi, H., Sharghi, Y., Modarres Sanavy, S.A.M., and Alaviasl, S.A. 2018. Interaction effect of zeolite and salt stress in reproductive stage of four canola varieties. Environmental Stresses in Crop Sciences. 11: 2. 393-400.
17.Genc, Y., McDonald, G.K., and Graham, R.D. 2005. The interactive effects of zinc and salt on growth of wheat. P 548-549. In: C.J. Li, (ed.), plant nutrition for food security human health and environmental protection. Tsinghua University Press, Beijing, China.  
18.Grewal, H.S., and Wiliams, R. 2000. Zinc nutrition affects alfalfa response to water stress and excessive moisture. Plant Nutrition. 23: 7. 949-962.
19.Hagh Bahari, M., and Seyed Sharifi, R. 2014. Effects of seed inoculation with growth promoting bacteria (PGPR) on yield, rate and grain filing at various levels of soil salinity. Environmental Stresses in Crop Science. 6: 1. 65-75.
(In Persian)
20.Kao, W.Y., Tsai, T.T., Tsai, H.C.,and Shih, C.N. 2006. Response of three Glycine species to salt stress. Environmental and Experimental Botany. 56: 1. 120-125.
21.Kaya, C., and Higgs, D. 2002. Response of tomato (Lycopersicom esculentum L.) cultivars to foliar application of zinc when grown in sand culture at low zinc. Scientia Horticulturae. 93: 1. 53-64.
22.Kheirizadeh Arough, Y. 2016. Effects of nano zinc oxide foliar application, arbuscular mycorrhizal fungus and free leaving nitrogen fixing bacteria on yield and some physiological traits of Triticale under salinity and water limitation condition. Ph.D thesis, University of Mohaghegh Ardabili, Iran. (In Persian)
23.Kheirizadeh Arough, Y., Seyed Sharifi, R., Sedghi, M., and Barmaki, M. 2016. Effect of zinc and bio fertilizers on antioxidant enzymes activity, chlorophyll content, soluble sugars and proline in Triticale under salinity condition. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 44: 1. 116-124.
24.Li, W.Y.F., Wong, F.L., Tsai, S.N., Tsai, S.N., Phang, T.H., Shao, G.H., and Lam, H.M. 2006. Tonoplast-located GmCLC1 and GmNHX1 from soybean enhance NaCl tolerance in transgenic bright yellow (by)-2 Cells. Plant Cell Environment. 29: 6. 1122-1137.
25.Maxwell, K., and Johnson, G.N. 2000. Chlorophyll fluorescence--a practical guide. J. Exper. Bot. 51: 345.659-668.
26.Mazaherinia, S., Astaraei, A.R., Fotovat, A., and Monshi, A. 2010. Nano iron oxide particles efficiency on Fe, Mn, Zn and Cu concentrations in wheat plant. World Appl. Sci. J. 7: 1. 36-40.
27.Melander, W., and Horvath, C. 1977. Salt effects on hydrophobic interactions in pre- cipitation and chromatography of proteins: an interpretation of the lyotropic series. Archives of Biochemistry and Biophysics. 183: 200-215.
28.Misra, A., Srivastava, A., Srivastava, N., and Khan, A. 2005. Zn-acquisition and its role in growth, photosynthesis, photosynthetic pigments, and biochemical changes in essential monoterpene oil (s) of Pelargonium graveolens. Photosynthetica. 43: 153-155.
29.Moradi Telavat, M.R., Roshan, F., and Siadat, S.A. 2015. Effect of foliar application of zinc sulfate on minerals contenet, seed and oil yields of two safflower cultivars (Carthamus tinctorius L.). Iran. J. Crop Sci.17: 2. 153-164. (In Persian)
30.Mousavi, S.R., Galavi, M., and Rezaei, M. 2013. Zinc (Zn) importance for crop production, A review. Inter. J. Agron. Plant Prod. 4: 1. 64-68.
31.Movahhedi Dehnavi, M., Modarres Sanavi, A.M., Soroush-Zade, A., and Jalali, M. 2004. Changes of proline, total soluble sugars, chlorophyll (SPAD) content and chlorophyll fluorescence in safflower varieties under drought stress and foliar application of zinc and manganese. Biaban. 9: 1. 93-110. (In Persian)
32.Okcu, G., Kaya, M.D., and Atak, M. 2005. Effect of salt and drought stress on germination and seedling growth ofpea (Pisum sativum). Turk. J. Agric. 29: 137-243.
33.Qu, Y.N., Zhou, Q., and Yu, B.J. 2009. Effects of Zn2+ and niflumic acid on photosynthesis in Glycine soja and Glycine max seedlings under NaCl stress. Environmental and Experimental Botany. 65: 2. 304-309.
34.Ramezani, M., Seghatoleslami, M., Mousavi, G., and Sayyari-Zahan, M.H. 2013. Effect of salinity and foliar application of iron and zinc on yield and water use efficiency of ajowan (Carum copticum). Inter. J. Agric. Crop Sci.7: 421-426.
35.Razi, S., Gholami, M., and Azizi, A. 2014. Physiological Consequences of Foliar Application of Zinc Chelate in Strawberry Cultivation under Salt Stress Condition. Plant Production Technology. 6: 1. 59-68. (In Persian)
36.Saeedi, G.H. 2008. The effect of some macro and microelements on grain yield and other agronomic characters on (Sesamum indicum L.) in Isfahan. J.Sci. Technol. Agric. Natur. Resour.45: 379-402. (In Persian)
37.Saffari, R., Maghsoudi Mood, A.A., and Saffari, V.R. 2013. Effect of Salt Stress on Chlorophyll Fluorescence and Grain Yield of Some Sunflower (Helianthus annuus L.) Cultivars. Seed and Plant Production. 29: 1. 109-130. (In Persian)
38.Sarkar, D., Mandal, B., and Kundu, M.C. 2007. Increasing use efficiency of boron fertilisers by rescheduling
the time and methods of application for crops in India. Plant and Soil.301: 1. 77-85.
39.Seilsepour, M. 2006. Study of Zinc effects on quantitative and qualitative traits of winter wheat in saline soil condition. Des. J. 11: 2.17-23.
40.Seyed Sharifi, R., and Hokmalipour, S. 2016. Agronomy under Environmental Stresses. University of Mohaghegh Ardabili. Press, 422p. (In Persian)
41.Seyed Sharifi, R., and Kamari, H. 2015. Effects of nano-zinc oxide and seed inoculation of Triticale. J. Plant Proc. Func. 4: 13. 97-112.
42.Seyed Sharifi, R., and Namvar, A. 2015. Bio Fertilizers in agronomy. University of Mohaghegh Ardabili. Press, 282p.
(In Persian)
43.Shojaei, H., and Makarian, H. 2015. The effect of nano and non-nano Zinc oxide particles foliar application on yield and yield components of mungbean (Vigna radiate) under drought stress. Iran.J. Field Crop Res. 12: 4. 727-737.(In Persian)
44.Siosemardeh, A., Ahmadi, A., Poustini, K., and Ebrahimzadeh, H. 2003. Stomatal and Nonstomatal Limitations to Photosynthesis and Their Relationship with Drought Resistance in Wheat Cultivars. Iran. J. Agric. Sci.
34: 4. 93-106. (In Persian)45.Zlatev, Z., and Yordanov, T. 2004. Effect of soil drought on photosynthesis and chlorophyll fluorescence in bean plants. J. Plant Physiol. 30: 3-4. 3-18.
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار
دوره 10، شماره 2
شهریور 1399
صفحه 89-105

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار