تاثیر کاربرد باکتری آزوسپیریلوم و بقایای گیاهی بر جذب عناصر غذایی پرمصرف توسط گیاه جو در شرایط تنش آبی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد، گروه اگرواکولوژی، دانشگاه شیراز، داراب، ایران.

2 گروه اگرواکولوژی، دانشگاه شیراز، داراب، ایران.

3 گروه خاکشناسی، دانشگاه شیراز، داراب، ایران.

چکیده

سابقه و هدف: مقدار عناصر پرمصرف تحت تأثیر عوامل مختلف محیطی از جمله تنش شدید آبی پس از گلدهی قرار می‌گیرد. استفاده از باکتری آزوسپیریلوم به‌عنوان کود زیستی و افزایش ماده آلی خاک توسط بقایا، از روش‌های کاهش تنش آبی در مزارع می-باشد اما، با وجود اثرات مطلوب کاربرد باکتری آزوسپیریلوم و بقایای گیاهی در کاهش تنش آبی، مطالعات اندکی در زمینه‌ی اثرات این عوامل بر محتوای عناصر پرمصرف گیاه جو در مناطق گرم و خشک جنوب ایران صورت گرفته است. بنابراین، هدف از این پژوهش بررسی اثرات باکتری آزوسپیریلوم و بقایای گیاهی در شرایط تنش خشکی بر محتوای برخی عناصر پرمصرف در گیاه جو بود.
مواد و روش: این پژوهش به‌صورت اسپلیت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی داراب- دانشگاه شیراز در سال زراعی 97- 1396 بر روی گیاه جو (رقم زهک) انجام شد. تیمار‌ها در این پژوهش شامل: دو سطح آبیاری به‌عنوان عامل اصلی [1- آبیاری مطلوب (بدون تنش آبی): آبیاری بر اساس نیاز آبی گیاه تا مرحله رسیدگی فیزیولوژیک و 2- کم آبیاری (تنش آبی): آبیاری بر اساس نیاز آبی گیاه تا انتهای مرحله‌ی گلدهی (قطع آبیاری پس از مرحله گلدهی)] بود. همچنین، عامل‌های فرعی شامل دو سطح بقایای گیاهی [1- حذف بقایا و 2- برگرداندن 30 درصد بقایای گیاهی (کاه گندم) به خاک] و چهار منبع کودی [1- شاهد: صفر کیلوگرم نیتروژن در هکتار، 2- کاربرد 100 کیلو‌گرم نیتروژن در هکتار به‌صورت (اوره 46 درصد نیتروژن) با توجه به آزمون خاک 3- استفاده تلفیقی از باکتری آزوسپیریلوم (Azospirillum brasilense) و نیتروژن به مقدار نصف نیاز نیتروژنی گیاه (50 کیلو‌گرم نیتروژن در هکتار به‌صورت (اوره 46 درصد نیتروژن)) و 4- تلقیح بذر‌ها با باکتری آزوسپیریلوم)] بود.
یافته‌ها: اثر برهمکنش بقایا × منبع نیتروژن بر محتوای نیتروژن دانه نشان داد که بیشترین محتوای نیتروژن دانه (7/161 کیلوگرم بر هکتار) در تیمار حذف بقایا و کود تلفیقی و کمترین میزان محتوای نیتروژن دانه (43 کیلوگرم بر هکتار) در تیمار حضور بقایا و کود زیستی مشاهده شد. همچنین، محتوای نیتروژن کاه تحت تأثیر برهمکنش آبیاری × بقایا × منبع نیتروژن، قرار گرفت. بیشترین محتوای نیتروژن کاه در تیمار تنش آبی و حفظ بقایا و کود نیتروژن (9/62 کیلوگرم بر هکتار) و کمترین محتوای نیتروژن کاه در تیمار تنش آبی و حفظ بقایا و شاهد نیتروژن (7/5 کیلوگرم بر هکتار) به دست آمد. بالاترین مقدار محتوای فسفر دانه (35/1 کیلوگرم بر هکتار) مربوط به تیمار کود تلفیقی و بالاترین مقدار محتوای فسفر کاه (12/1 کیلوگرم بر هکتار) مربوط به تیمار کود نیتروژن بود. اثر برهمکنش آبیاری × بقایا × منبع نیتروژن نشان داد که بیشترین محتوای پتاسیم دانه در تیمار تنش آبی و حذف بقایا و کود نیتروژن (6/12 کیلوگرم بر هکتار) و کمترین محتوای پتاسیم دانه در تیمار تنش آبی و حفظ بقایا و شاهد نیتروژن (0/4 کیلوگرم بر هکتار) به دست آمد. همچنین، اثر برهمکنش آبیاری × منبع نیتروژن نشان داد که بیشترین محتوای پتاسیم کاه (4/114 کیلوگرم بر هکتار) در تیمار آبیاری مطلوب و کود تلفیقی و کمترین میزان محتوای پتاسیم کاه (3/33 کیلوگرم بر هکتار) در تیمار تنش آبی و کود زیستی مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: بر اساس یافته‌های این آزمایش، تیمار کود تلفیقی به‌منظور دستیابی به حداکثر محتوای عناصر پرمصرف در شرایط مطلوب رطوبتی مناسب است. بنابراین، با توجه به ملاحظات زیست‌محیطی، اقتصادی و دستیابی به سطوح بالای محتوای عناصر پرمصرف، این تیمار کودی قابل توصیه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of Azosprillum bacteria and crop residue application on macronutrient uptake of barley under water stress conditions

نویسندگان [English]

  • Maryam Niazi 1
  • Vahid Barati 2
  • Hamid reza boostani 3
  • Ehsan Bijanzadeh 2
1 Shiraz University
2 Shiraz University
3 Shiraz University
چکیده [English]

Background and objectives: The amount of macronutrients content is affected by various environmental factors such as severe water stress occurs after anthesis. Using of Azospirillum brasilense as a biofertilizer and crop residues for increasing soil organic matter are the two methods for reducing water stress in the farms. However, despite the favorite effects of Azospirillum brasilense and crop residues application for reducing negative effects of water stress, a few studies have been performed on regarding the effects of these factors on macronutrients uptake of barley in the warm and arid regions of Southern Iran. Therefore, the aim of this study was to investigate the effects of Azospirillum brasilense and wheat residues applications on macronutrients uptake of barley.

Materials and Methods: This research was conducted at the experimental farm of the Darab Agricultural College of Shiraz University. A split factorial experiment in a randomized complete block design with three replicates were carried out in 2017 - 2018 growing season. Treatments included: two levels of irrigation as the main plots [normal irrigation (IRN): irrigation based on the plant's water requirement up to the physiological maturity and the other factor was deficit irrigation (IRDI): irrigation based on the plant's water requirement up to the anthesis stage (cutting of irrigation after anthesis)]. Also, sub plots were two levels of crop residues [1. without residue, 2. returning 30% of wheat residues to soil] and four fertilizer sources [N0, no nitrogen fertilizer (control); N100, 100 kg N ha-1 (as urea); Bio + N50, Biofertilizer (Azospirillum brasilense) + 50 kg N ha-1 (as urea) and Bio, Biofertilizer (Azospirillum brasilense)].

Results: Interaction of residue × nitrogen (N) source on barley grain N content showed that the highest and the lowest grain N content (161.7 and 43 kg ha-1, respectively) were achieved in without residue and the Bio + N50 and in with residue and Bio treatments, respectively. Also, the straw N content was affected by the interaction of irrigation regime × residue × N source. The highest N content of straw was obtained in IRDI, with residue and N100 treatments (62.9 kg ha-1) and the lowest was achieved in IRDI, with residue and N0 treatments (5.7 kg ha-1). The highest grain and straw phosphorus (P) content (1.35 and 1.12 kg ha-1, respectively) was obtained by the Bio + N50 and N100 treatments, respectively. The irrigation regime × residue × N source interaction showed that the highest and the lowest grain potassium (K) content (12.6 and 4.0 kg ha-1, respectively) was belonged to IRDI, without residue and N100 treatments and IRDI, with residue and N0 treatments, respectively. Also, irrigation × N source interaction showed that the highest K content of straw (114.4 kg ha-1) was achieved in IRN and Bio + N50 treatments and the lowest K content of straw (33.3 kg ha-1) was observed in IRDI and Bio treatments.
Conclusions: Based on the findings of this experiment, the Bio + N50 treatment is appropriate for achieving the maximum macronutrients content of barley in IRN conditions. Therefore, with respect to environmental and economic considerations and achieving high levels of barley macronutrients content, this fertilizer regime is recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biofertilizer
  • grain potassium
  • grain phosphorus
  • and grain nitrogen

مراجع

1.Salvagiotti, F., Castellarín, J.M., Miralles, D.J., and Pedrol, H.M. 2009. Sulfur fertilization improves nitrogen use efficiency in wheat by increasing nitrogen uptake. Field Crops Research. 113: 2. 170-177.
2.Kiani, S., Siadat, S.A., Moradi Telavat, M.R., Abdali Mashhadi, A.R., and Sare, M. 2014. Effect of nitrogen fertilizer application on forage yield and quality of barley (Hordeum vulgare L.) and fennel (Foeniculum vulgare L.) intercropping. Iranian Journal of Crop Sciences.16: 2. 77-90. (In Persian)
3.Bahrani, A., and Tahmasebi Sarvestani, Z. 2007. Effect of rate and times of nitrogen application on accumulation and remobilization efficiency of flag leaf in two wheat cultivars. Journal of Water and Soil Science. 11: 40. 147-155. (In Persian)
4.Seyedsharifi, R., and Namvar, A. 2015. Biofertilizers in agronomy. Mohaghegh ardebili University press. Ardebil. 280p. (In Persian)
5.Niazi, M., Barati, V., Bijanzadeh, E., and Behpoori, A. 2020. Effects of different nitrogen fertilizer sources and crop residues on yield and yield components of barley (Hordeum vulgare L.) under late season water stress conditions. Agroecology. 12: 1. 127-126. (In Persian)
6.Amoo-Aghaie, R., Mostajeran, A., and Emtiazi, G. 2003. Effect of Azospirillum bacteria on some growth parameters and yield of three wheat cultivars. Journal of Water and Soil Science. 7: 2. 127-138.(In Persian)
7.Compant, S., Van Der Heijden, M.G., and Sessitsch, A. 2010. Climate change effects on beneficial plant-microorganism interactions. FEMS Microbiology Ecology. 73: 2. 197-214.
8.Hadi, H., Babaei, N., Daneshian, J., Arzanesh, M., and Hamidi, A. 2012. Effects of Azospirillum lipoferum on seedling characteristics derived from sunflower (Helianthus annus L.) seed under water deficit conditions. Agroecology. 3: 3. 320-327. (In Persian)
9.Pazoki, A. 2016. Effects of humic acid and plant growth promoting Rhizobacteria (PGPRs) on yield and yield components of durum wheat under drought stress condition in Shahr-e-Rey region. Cereal Research. 6: 1. 105-117. (In Persian)
10.Sarig, S., Blum, A., and Okon, Y. 1988. Improvement of the water status and yield of field-grown grain sorghum (Sorghum bicolor) by inoculation with Azospirillum brasilense. Journal Agronomy Sciences. 110: 2. 271-277.
11.Sadeghi, H. 2007. Effects of crop residue and nitrogen rate on morpho-physiological traits, yield and yield components of two dry land wheat (Triticum aestivum L.) cultivars. Ph.D. dissertation, Faculty of Agriculture, University of Shiraz, Iran. (In Persian)
12.Shahpari, F., and Fateh, E. 2016. Different residue type, management, and nitrogen on yield and quality of durum wheat (Triticum durum L.). Journal Crop Production. 9: 3. 87-104. (In Persian)
13.Sadeghi, H., and Kazemeini, S.A.R. 2015. Effect of crop residue management and nitrogen fertilizer on grain yield and yield components of two barley cultivars under dryland conditions. Iranian Society of Crops and Plant Breeding Sciences. 13: 3. 436-451. (In Persian)
14.Singh, Y., Singh, B., Ladha, J.K., Khind, C.S., Khera, T.S., and Bueno, C.S. 2004. Effects of residue decomposition on productivity and soil fertility in rice–wheat rotation. Soil Science Society of American Journal. 68: 3. 854-864.
15.Khosravi, E. 2015. Azotobacter and its role in soil fertility management.Land Management Journal. 2: 2. 79-94. (In Persian)
16.Khamadi, F., Mesgarbashi, M., Hosaibi, P., Enaiat, N., and Farzaneh, M. 2015. The effect of crop residue and nitrogen fertilizer levels on soil biological properties and nitrogen indices and redistribution of dry matter in wheat (Triticum aestivum L.). Applied Field Crops Research. 28: 4. 149-157. (In Persian)
17.Khodshenas, M.A., Ghadbeiklou, J., and Dadivar, M. 2015. The effects of source and rate of nitrogen fertilizer and irrigation on nitrogen uptake of silage corn and residual soil nitrate. Water and Soil. 29: 6. 1640-1650. (In Persian)
18.Pala, M., Matar, A., and Mazid, A. 1996. Assessment of the effects of environmental factors on the response of wheat to fertilizer in on-farm trials in a Mediterranean type environment. Experimental Agriculture. 32: 3. 339-349.
19.Tilling, A.K., O’Leary, G.J., Ferwerda, J.G., Jones, S.D., Fitzgerald, G.J., Rodriguez, D., and Belford, R. 2007. Remote sensing of nitrogen and water stress in wheat. Field Crops Research. 104: 1-3. 77-85.
20.Rasmussen, P.E., and Rohde, C.R. 1991. Tillage, soil depth, and precipitation effects on wheat response to nitrogen. Soil Science Society of American Journal. 55: 1. 121-124.
21.Rostami, M., and Ahmadi, A. 2014. Investigation the effect of nitrogen forms and split fertilization on grain yield and nitrogen content of two corn hybrids. Applied Field Crops Research. 27: 104. 40-46. (In Persian)
22.Keshavarz Nejad Ghadikolaei, A., Kazemeini, S.A. and Bahrani, M.J. 2014. Yield and nitrogen use efficiency of wheat as influenced by different levels of nitrogen and corn, rapeseed, sunflower and wheat residues. Journal of Crop Production and Processing.3: 10. 181-191. (In Persian)
23.Somasegaran, P., and Hoben, H.J. 2012. Handbook for rhizobia: Methods In Legume-Rhizobium Technology. Springer Science and Business Media, University of Hawaii, New York, USA. 449p.
24.Tale Ahmad, A., and Haddad, R. 2011. Study of silicon effects on antioxidant enzyme activities and osmotic adjustment of wheat under drought stress. Czech Journal of Genetics Plant Breeding. 47: 1. 17-27.
25.Zadoks, J.C., Chang, T.T., and Konzak, C.F. 1974. A decimal code for the growth stages of cereals. Weed Research. 14: 6. 415-421.
26.Alizadeh, A. 1999. Soil-water-plant relationship. Astan Ghods Razavi Press, 353p. (In Persian)
27.Hanson, B., Schwankl, L., and Fulton, A. 2004. Scheduling Irrigation: When and How Much Water to Apply. Department of Land, Air and Water Resources, University of California, Davis, California, USA. 202p.
28.Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., and Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration. Guide lines for computing crop water requirements (Irrigation and Drainage Paper 56) Food and Agriculture Organization, Rome.
29.Barati, V., and Ghadiri, H. 2016. Effects of drought stress and nitrogen fertilizer on yield, yield components and protein content of two barley cultivars. Journal of Crop Production and Processing.6: 20. 191-206. (In Persian)
30.Barati, V., Ghadiri, H., Zand-Parsa, S., and Karimian, N. 2015. Nitrogen and water use efficiencies and yield response of barley cultivars under different irrigation and nitrogen regimes in a semi-arid mediterranean climate. Archives of Agronomy and Soil Science. 61: 1. 15-32.
31.Grimes, D.W., Yamada, H., and Hughes, S.W. 1987. Climate-normalized cotton leaf water potentials for irrigation scheduling. Agricultural Water Management. 12: 4. 293-304.
32.Dordas, C.A., and Sioulas, C. 2009.Dry matter and nitrogen accumulation, partitioning, and retranslocation in safflower (Carthamus tinctorius L.) as affected by nitrogen fertilization. Field Crops Research. 110: 1. 35-43.
33.Institute, S. 2004. SAS/GRAPH 9.1 Reference. SAS Institute.
34.Ercoli, L., Lulli, L., Mariotti, M., Masoni, A., and Arduini, I. 2008. Post-anthesis dry matter and nitrogen dynamics in durum wheat as affected by nitrogen supply and soil water availability. European Journal of Agronomy. 28: 2. 138-147.
35.Barati, V., and Ghadiri, H. 2017. Assimilate and nitrogen remobilization of six-rowed and two-rowed winter barley under drought stress at different nitrogen fertilization. Archives of Agronomy and Soil Science. 63: 6. 841-855.
36.Malekifarahani, S. 2009. Evaluation of deficit irrigation and fertilizer n yield and grain properties of barley (Hordeum vulgare cv. Turkman). Ph.D. dissertation, Faculty of agricultural sciences, University of Tehran, Iran. (In Persian)
37.Taiz, L., and Zeiger, E. 2010.Plant physiology. Sinauer Associates, Sunderland, Mass, 782p.
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار
دوره 12، شماره 2
تیر 1401
صفحه 23-43

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار