نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
2 گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
3 گروه باغبانی دانشگاه شهید چمران اهواز
4 استاد دانشگاه اوهایو آمریکا
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
This study was conducted to investigate the effect of silica nanoparticles on the yield and water productivity of cucumber plant and to determine the most appropriate method of application of silica nanoparticles (leaf and root nutrition)
In order to investigate the effects of silica nanoparticles on cucumber yield, an experiment was conducted in a factorial design based on completely randomized block design with 4 replications in two growing seasons during 2018and2019 in the greenhouse of Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran. Treatments included silica nanoparticles with concentrations of 0,25,50,75 and 100 ppm and two methods of foliar application on leaves and root feeding.
The results showed that the highest and lowest values of fruit weight in the first and second crops were in the treatment of 50mg/l nanoparticles by foliar application (first crop:weight10484.3and second crop:weight8039g) and 0mg/l nanoparticles were obtained by root solution (first culture:weight7700g and second culture: weight6280g). Also, the highest amount of water productivity was related to the treatment of nanoparticles with a concentration of 50ppm under foliar application (first culture:71.32and second culture:64.83).
This study showed that the use of silica nanoparticles can have a positive effect on cucumber yield and caused a 32.11and21.2% increase in yield in the first and second crops, respectively, compared to the control treatment. The use of nanoparticles increases water productivity and increases cucumber plant yield, the use of silica nanoparticles with a concentration of 50 ppm as foliar application on the leaves can be a good option to increase yield in cucumber.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
نانوتکنولوژی یکی از پیشرفت‌های بسیار بدیع و نوظهوری است که با استفاده از نانوذرات که تغییرات فیزیکی و شیمیایی اساسی در آنها ایجاد شده، جایگاه برجستهای در علوم مختلف از جمله علوم گیاهی و کشاورزی پیدا کرده است (اسکرینیس و لیونس 2007). نانوتکنولوژی یکی از فناوری‌های نوین است که اخیراً وارد عرصه کشاورزی شده است نانو ذرات مجموعه‌های اتمی یا مولکولی با حداقل ابعاد بین 1-100 نانومتر هستند (لوپزمورنو و همکاران 2016). که خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی در مقابله با توده مواد خود دارند (مونیکا و همکاران 2009). تبدیل مواد به مقیاس نانو، ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی و فعالیتهای کاتالیزوری آنها را تغییر میدهد. علاوه بر انحلالپذیری بیشتر، فعالیتهای شیمیایی و قابلیت نفوذ در غشای سلولی در این نانو ذرات پدیدار میگردد (مظاهرینیا و همکاران 2010). نانو ذرات به دلیل داشتن سطح ویژه بالا و واکنش شیمیایی دارای اثر متفاوتی نسبت به ذرات میکرو هستند (دو و همکاران 2018). دادههای موجود نشان میدهد که زیست سازگاری برخی از نانوذرات و میکروذرات با مقدار یونهای آزاد شده ارتباط دارد (زورزامنا و همکاران 2015). این فناوری قابلیت متحول ساختن صنعت کشاورزی را از طریق تهیه فرمولاسیونی جدید برای سموم و کود، شناسایی و تشخیص بیماری‌های گیاهی، تأمین آب مورد نیاز کشاورزی، مدیریت و اصلاح خاک و بهداشت دام واصلاح نژاد دارد. به طور کلی، فناوری نانو با بهینه کردن مصرف نهادههای کشاورزی همچون آب، کود، سم و کاهش پساب و آلودگیها، میتواند سهم بسزایی در رونق روزافزون این صنعت داشــته باشــد. برخی از گزارش‌ها اثرهای سودمند کاربرد نانومواد در کشاورزی، مربوط به استفاده از نانوذرات سیلیس می‌باشد. پژوهش یواکومار و همکاران (2011( بر گیاه ذرت در مدت 65 روز نشان داد که اعمال نانو ذرات سیلیکا به صورت پودر و مخلوط با خاک گلدانها موجب افزایش درصد جوانهزنی (2 تا 11 درصد)، ضریب بهرهوری آب (بیشتر از 53 درصد) و مقدار کلروفیل (13 تا 17 درصد) شد. همچنین، تمامی شاخصهای کمی گیاه نسبت به تیمار کنترل و تیمار سیلیکون افزایش یافت. حقیقی و همکاران (2012) با اعمال نانو ذرات سیلیکا بر بذر گیاه گوجه فرنگی تحت تنش شوری و بررسی آن در مدت زمان 10 روز به این نتیجه رسیدند که نانو ذرات سیلیکا میتواند اثرهای منفی و مخرب شوری بر درصد جوانهزنی و طول و وزن ریشه را بهبود بخشد. نتایج تحقیقات احمد و همکاران (2008) نشان داده است که نانو ذرات سیلیکا در شرایط تـنش خشکی نقش معنیداری در جذب آب و رشـد ریشـه دارد. همچنین تأثیر مثبت سیلیکا بر محتوای نسبی رطوبت در بررسیهای گانس و همکــــاران (2008) و کایا و همکــــاران (2006) نیز گزارش شده اسـت همچنین صدیقی و آل وهیبی (2014) گزارش دادند که استفاده از نانوذرات سیلیکا به طور قابل توجهی ویژگیهای جوانه زنی بذر در گوجه فرنگی را افزایش میدهد.
اولین کاربرد فناوری نانو در کشاورزی بهوسیله وزارت کشاورزی آمریکا در سال 2003 منتشر شد (اسکات و چن 2013). در حال حاضر تحقیق و توسعه در این راستا کشاورزی را کارآمدتر ساخته و باعث افزایش عملکرد و کیفیت محصولات و در نتیجه افزایش سود مواد غذایی شده است. بههر حال در زمینه‌های کشاورزی استفاده از نانوذرات بسیار جدید بوده و نیاز به تحقیقات بیشتری دارد. عملکرد نانوذرات در سطح مولکولی در سیستم‌های بیولوژیکی تا حد زیادی ناشناخته مانده است. همچنین درک کاملی از نقش نانو ذرات مهندسی شده در فیزیولوژیکی و عملکرد گیاهان وجود ندارد (صیدیقی و آل وهیبی 2014).
ما و همکاران (2001) دریافتند که فرآیند سیلیکاسیون در ساقه‌های برنج سبب افزایش استحکام ساقه برنج میشود. آنها به این نتیجه رسیدند که استفاده از سیلیکا به عنوان کود به توسعه سلول‌های اندودرم کمک می‌کند و باعث ایجاد مقاومت بهتر ریشه در خاک‌های خشک و رشد سریع‌تر ریشه‌ها میشود (هاتوری و همکاران 2005). ژائو و همکاران (2018) از نانو ذرات سیلیکا به عنوان حاملین آفتکش در خیار استفاده کردند. برای این منظور از دو غلظت 200 و 1000 میلیگرم در لیتر نانوذرات سیلیکا استفاده کردند. نتایج نشان داد استفاده از نانومواد به عنوان حامل یک روش جایگزین برای افزایش بهره وری موثرو کاهش خطر آفت کش می‌باشد.
جیانفنگ و همکاران (1989) نشان دادند که کاربرد سیلیسیم طی رشد زایشی و در مرحله گلدهی گیاه برنج بیشترین تأثیر را در افزایش وزن هزاردانه، عملکرد و تعداد سنبله داشت . مالی و همکاران (2008) اثرات سیلیسیم در غلظتهای مختلف را روی رشد دانه، تولید ماده خشک و تغذیه معدنی لوبیای چشم بلبلی مورد مطالعه قرار دادند. نتایج آنها نشان داد که سیلیسیم در مقادیر کم به طور معنیداری تعداد دانه، وزن تر و خشک دانه، عملکرد نسبی ریشه و ساقه، غلظتهای نیتروژن، فسفر وکلسیم را افزایش داد. انجی و همکاران (2008) مشاهده کردند که سیلیکا جذب عناصر اساسی عمده توسط گیاهان در معرض شرایط تنش آبی را افزایش میدهد. گزارش شده است که کودهای سیلیکاتی ظرفیت تحمل سرما در لیمو و نیشکر را افزایش میدهد (ماتیچنکو و کالورت 2002).
با توجه به نوظهور بودن فناوری نانو و روند روبه رشد تحقیقات در زمینه نانو گزارش‌های کمی در مورد اثر نانوذرات در افزایش کمی و کیفی رشد گیاهان موجود می‌باشد لذا در این تحقیق، به بررسی اثرات نانوساختار سیلیکا بر عملکرد و بهرهوری آب خیار در منطقه اهواز پرداخته شد.
مواد و روش‌ها
این تحقیق در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز ایران انجام شد. از نظر موقعیت جغرافیایی در 48 درجه و 39 دقیقه 30 ثانیه طول شرقی و 31 درجه و 18 دقیقه و 22 ثانیه عرض شمالی واقع گردیده است. به منظور بررسی اثر نانوذرات سیلیکا بر بهرهوری مصرف آب و عملکرد خیار آزمایشی در قالب طرح فاکتوریل بر پایه طرح بلوک کاملاً تصادفی با 4 تکرار در دو فصل کشت طی سال‌های 1397 و 1398 انجام شد. ابتدا نشاء‌های خیار گلخانه‌ای که در ظروف یکبار مصرف کشت شده بودند انتخاب شده و سپس جهت کشت از خزانه به گلدان‌‌هایی که با بستر کوکوپیت و پرلایت به نسبت 1:1 پر شده منتقل شدند و از ابتدای کشت خیار تا مرحله پایانی رشد به دلیل نبود مواد غذایی در بستر هیدروپونیک، عناصر غذایی ماکرو المنت شامل نیترات کلسیم، مونوپتاسیم فسفات، سولفات منیزیم و سولفات پتاسیم و همچنین میکرو المنت‌ها شامل سولفات منگنز، سولفات روی، اسید بوریک، سولفات مس، مولیبدات سدیم و کلات آهن به میزان مشخص به بستر کشت داده شد. در این تحقیق از دستور محلول غذایی رش (2005) استفاده شد (جدول 1). کنترل دما در گلخانه توسط فن، پد سلولزی و بخاری (محدوده دمای 18-32 درجه سانتیگراد) انجام گرفت. فاصله ردیف‌های کشت 100 سانتیمیتر و فاصله بوته‌ها روی ردیف‌ها 25 سانتی‌متر در نظر گرفته شد.برای تیمارها شامل نانوذرات سیلیکا در 5 سطح 0، 25، 50، 75 و100 میلی گرم در لیتر به دو صورت تغذیه ریشه ای و محلولپاشی روی برگ بود (مشخصات نانو مواد مورد استفاده در جدول 2 آمده است). استفاده از نانوذرات سیلیکا در سه مرحله ابتدا، میانه و انتهای فصل صورت گرفت. محلول غذایی مورد نیاز گیاه از طریق سیستم آبیاری قطره ای اتوماتیک در اختیار گیاه قرار گرفت.
جدول 1- ترکیب محلول غذایی پیشنهادی رش (2005 ) مورد استفاده خیار هیدروپونیک
|
عناصر کم مصرف |
غلظت(ppm) |
عناصر پرمصرف |
غلظت(ppm) |
|
Mn |
8/0 |
N |
140 |
|
Cu |
07/0 |
P |
50 |
|
Zn |
1/0 |
K |
350 |
|
B |
3/0 |
Mg |
50 |
|
Mo |
03/0 |
Ca |
200 |
|
Fe |
3 |
S |
150 |
شکل 1- تصویرSEM نانوذرات سیلیکا مورد استفاده
|
جدول 2- مشخصات نانو مواد سیلیکا |
|
|
Silicon oxide nanoparticel |
|
|
خلوص |
9/99% |
|
اندازه ذرات |
15-20nm |
|
فرمول |
|
|
وزن مولکولی |
08/60 g/mol |
|
رنگ |
سفید |
|
چگالی |
4/2 g/cm2 |
|
نقطه ذوب |
1610°C |
|
نقطه جوش |
2230°C |
جهت به دست آوردن نیاز آبی خیار بایستی این گیاه در محیطی کشت گردد که بتوان بیلان آبی آن را تحت کنترل داشت. برای این منظور از 3 عدد میکرولایسیمتر استفاده شد.
جهت تعیین زمان آبیاری میکرو لایسیمترها از روش وزنی استفاده (پلسکو و آلاگائو 2014) و میزان آب آبیاری به صورت زیر محاسبه گردید :
معادله[1]
WU=آب مصرفی (گرم)
=وزن آب آبیاری در 24 ساعت قبل از آبیاری (گرم)
=تغییرات وزن میکرولایسیمتر (گرم)
=وزن زهاب در روز انجام آبیاری (گرم)
توزل و همکاران (2006) اعلام کردند به دلیل اینکه در شرایط هیدروپونیک گیاه دچار کمبود املاح نشود و به منظور اطمینان از تأمین آب بهینه برای گیاهان بهتر است میزان زهکشی 20-25% در نظر گرفته شود.
یکی از شاخصهای مورد استفاده در مباحث عملکرد گیاه و آب مصرفی، که مبنایی اقتصادی دارد، بهرهوری از آب است که به صورت نسبت عملکرد محصول به مقدار آب مصرفی تعریف میشود. آب مصرفی شامل بارش، آبیاری یا آبیاری بعلاوه بارش می‌باشد. بهرهوری از آب مصرفی بیانگر میزان تولید به ازای واحد آب است.
شاخص بهرهوری از آب مصرفی برای عملکرد به قرار زیر می‌باشد:
معادله[2]
= بهرهوری آب آبیاری برای عملکرد بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب.
Y= عملکرد محصول بر حسب کیلوگرم
I= میزان آب آبیاری برحسب مترمکعب
شاخص بهرهوری از آب مصرفی برای کل قسمتهای هوایی گیاه به صورت زیر تعریف میشود:
معادله[3]
= بهرهوری آب آبیاری برای کل قسمتهای هوایی گیاه بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب
B= عملکرد کل قسمت هوایی گیاه بر حسب کیلوگرم
I= میزان آب آبیاری برحسب مترمکعب
یکی از پارامترهای مهم درتحلیل های زراعی، تعیین و مقایسه شاخص برداشت است. عملکرد یک گیاه را میتوان از طریق افزایش کل ماده خشک تولید شده در مزرعه یا افزایش سهم عملکرد اقتصادی (شاخص برداشت( یا هر دو بالا برد. از شاخص برداشت جهت مقایسه میزان محصول تولیدی (عملکرد اقتصادی) و عملکرد بیولوژیکی گیاه استفاده میشود که به طور خلاصه روابط مربوط به آن بیان میشود. لازم به ذکر است که این روابط توسط دونالد و هامبلین (1976) بیان گردیدهاند.
معادله[4]
=شاخص برداشت
Y=عملکرد اقتصادی (کیلوگرم در هکتار)
=عملکرد قسمت هوایی گیاه (کیلوگرم در هکتار).
از روش لوتسو همکاران (1996) برای اندازه گیری درصد نشت الکترولیت استفاده شد. نمونه‌های برگ به اندازه یک سانتی متر بریده و با آب مقطر شسته شدند. نمونه‌ها بعد از شستشو، در داخل لوله‌های شیشه‌ای درپوش دار شامل 10 میلی لیتر آب مقطر، به مدت دو ساعت و در دمای 25 درجه سانتیگراد به مدت دو ساعت قرار داده شد و هدایت الکتریکی اولیه (1 EC) را با EC متر اندازهگیری گردید. نمونه‌ها به مدت 15 دقیقه در حمام آب گرم در دمای 95 درجه سانتیگراد قرار گرفتند و پس از خنک شدن تا دمای محیط، هدایت الکتریکی ثانویه (2 EC) اندازهگیری شد. درصد نشت الکترولیت (ELP) از معادله زیر محاسبه شد.
معادله[5]
به منطور اندازهگیری نیترات در میوه و برگ گیاه نمونه‌ها به آزمایشگاه منتقل شد. سپس 100 گرم از نمونه جدا و با استفاده از آون º C 80 به مدت 24 تا 72 ساعت خشک گردید. نمونه خشک شده با استفاده از دستگاه مکانیکی بصورت پودر درآمده و از یک الک 40 مشی عبور داده شد. برای انجام آزمایش 1/0 گرم از نمونه توزین و به آن 10 ml آب مقطر اضافه نموده و به مدت یک ساعت در دمای 45 ºC نگهداری گردید. مایع مورد نظر به هم زده شده و با کاغذ صافی و یا دستگاه سانتریفیوژ صاف و سپس 2/0 ml از عصاره صاف شده فوق به 8/0 ml اسید سالیسیلیک %5 موجود در اسید سولفوریک غلیظ اضافه گردید. ماده فوق را خوب به هم زده و پس از 20 دقیقه به آن 19 ml سود 2 نرمال افزوده و بعد از سرد شدن با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 410 nm میزان جذب نور آن قرائت گردید (کاتالدوو همکاران، 1975). به منظور اندازه گیری ملسیم ومنیزیم از روش تیتراسیون استفاده شد.
به منظور اندازهگیری محتوای نسبی آب (RWC)، ابتدا قطعات برگ با شعاع یک سانتی‌متر تهیه و وزن تازه آنها (FW) تعیین شد. پس از قرار دادن قطعات برگ در آب مقطر (24 ساعت در یخچال)، وزن اشباع برگ‌ها (SW) تعیین شد. برای اندازهگیری وزن خشک (DW)، قطعات برگ در آون با دمای 80 درجه سانتیگراد به مدت 51 ساعت قرار داده شد و سپس وزن خشک برگ ها اندازهگیری شد (کرناک و همکاران 2001).
معادله[6]
نتایج و بحث
نتایج تجزیه واریانس و مقایسه میانگین‌های دو فصل کشت در جداول 3تا 5 نشان داده شده و بر اساس این جداول میتوان روی نتایج به صورت زیر بحث نمود.
جدول 3- نتایج تجزیه واریانس برای کشت اول (میانگین مربعات)
|
منابع تغییر |
RWC |
قطر ساقه(cm) |
HI |
وزن تر بیوماس (g) |
وزن خشک بیوماس (g) |
ELP |
قطر میوه (mm) |
ارتفاع (cm) |
تعداد میوه |
|
|
تکرار |
ns6 |
ns002/0 |
ns0045/0 |
ns3245 |
ns5/10 |
ns62/8 |
ns6/12 |
ns182 |
ns18/10 |
|
|
نانو ذرات(N) |
*241 |
*1/1 |
*32/0 |
*53465 |
*689 |
*49 |
*4/138 |
*287 |
*6/48 |
|
|
نوع کاربرد(A) |
*152 |
*1 |
ns0008/0 |
*41253 |
*141 |
*29 |
ns1/100 |
*1/200 |
*37 |
|
|
N*A |
*29 |
*12/0 |
*21/0 |
**6154 |
*9/103 |
*8/9 |
ns6/78 |
ns78 |
*1/19 |
|
|
خطا |
16 |
04/0 |
0003/0 |
1289 |
12 |
3/2 |
66/3 |
9/8 |
7/0 |
|
|
ضریب تغییرات (%) |
2/3 |
2/1 |
8/0 |
3/6 |
11/3 |
5/2 |
9/2 |
2 |
1/1 |
|
**: معنی دار در سطح احتمال 5 درصد، *: معنی دار در سطح احتمال 1 درصد و ns: عدم وجود اختلاف معنی‌دار می باشد.
جدول 4- نتایج تجزیه واریانس برای کشت اول (میانگین مربعات)
|
منابع تغییر |
منیزیم میوه (mg /kg) |
منیزیم برگ (mg /kg) |
کلسیم میوه (mg /kg) |
کلسیم برگ (mg /kg) |
نیترات برگ (mg /kg) |
نیترات میوه (mg /kg) |
WPB (kg/m3) |
WP (kg/m3) |
وزن میوه (g) |
|
تکرار |
85ns |
45ns |
3/4ns |
18ns |
8/23ns |
ns1/11 |
ns2/38 |
9/4ns |
ns5145 |
|
نانو ذرات(N) |
987* |
232* |
126* |
179* |
67/5ns |
261ns |
*186 |
2561* |
*78954 |
|
نوع کاربرد(A) |
48/786* |
5/148* |
109* |
145/2* |
35/5ns |
3/36ns |
*6/78 |
7/86* |
*46154 |
|
N*A |
395* |
2/103* |
22/22* |
48/62* |
19/2ns |
4/7ns |
*61 |
35/10* |
*32145 |
|
خطا |
16 |
32 |
42 |
2/6 |
3 |
4/1 |
2/22 |
2/2 |
12451 |
|
ضریب تغییرات (%) |
4/3 |
2/2 |
6/2 |
3/1 |
2/1 |
8/3 |
6/1 |
5/3 |
6/3 |
**: معنی دار در سطح احتمال 5 درصد، *: معنی دار در سطح احتمال 1 درصد و ns: عدم وجود اختلاف معنی‌دار می باشد.
جدول 5- نتایج تجزیه واریانس برای کشت دوم (میانگین مربعات)
|
منابع تغییر |
RWC |
قطر ساقه(cm) |
HI |
وزن تر بیوماس (g) |
ارتفاع (cm) |
وزن خشک بیوماس (g) |
ELP |
قطر میوه (mm) |
تعداد میوه |
|
تکرار |
ns39 |
ns022/0 |
ns0009/0 |
ns6258 |
ns122 |
ns2/152 |
ns6/7 |
ns6/12 |
ns8/18 |
|
نانو ذرات(N) |
*361 |
*1/2 |
*0016/0 |
*89450 |
*348 |
*1450 |
*247 |
*4/138 |
*498 |
|
نوع کاربرد(A) |
*182 |
*3/0 |
ns000065/0 |
*62451 |
*220 |
*5/784 |
*148 |
ns1/100 |
*205 |
|
N*A |
*56 |
*02/0 |
*0014/0 |
**6859 |
ns29 |
*9/209 |
*29 |
ns6/78 |
*142 |
|
خطا |
6 |
005/0 |
00045/0 |
2431 |
12 |
84 |
1/9 |
66/3 |
2/11 |
|
ضریب تغییرات (%) |
21/1 |
4/2 |
01/1 |
8/7 |
2/3 |
2/5 |
3/4 |
9/2 |
8/2 |
**: معنی دار در سطح احتمال 5 درصد، *: معنی دار در سطح احتمال 1 درصد و ns: عدم وجود اختلاف معنی‌دار می باشد.
جدول 6- نتایج تجزیه واریانس برای کشت دوم (میانگین مربعات)
|
منابع تغییر |
منیزیم میوه |
منیزیم برگ |
کلسیم میوه
(mg.kg-1)
|
کلسیم برگ |
نیترات برگ |
نیترات میوه |
WPB (kg.m-3) |
WP (kg.m-3) |
وزن میوه (g) |
|
تکرار |
79ns |
5/82ns |
125/4ns |
2/45ns |
4/76ns |
ns12/22 |
ns2/2 |
23/10ns |
ns12653 |
|
نانو ذرات(N) |
1245* |
342* |
3/248* |
196* |
255ns |
14/158ns |
*112 |
1/126* |
*94562 |
|
نوع کاربرد(A) |
439* |
286* |
2/189* |
132/2* |
145ns |
66ns |
*6/78 |
7/46* |
*65564 |
|
N*A |
256* |
12/154* |
152* |
52/3* |
68/87ns |
48/36ns |
*49 |
5/20* |
*9/25231 |
|
خطا |
43 |
28 |
84 |
16 |
8/6 |
2/12 |
2/9 |
7 |
2591 |
|
ضریب تغییرات (%) |
4/6 |
2/6 |
1/6 |
4/2 |
2 |
6/5 |
7/2 |
8/4 |
6 |
**: معنی دار در سطح احتمال 5 درصد، *: معنی دار در سطح احتمال 1 درصد و ns: عدم وجود اختلاف معنی‌دار می باشد.
جدول7 - نتایج مقایسه میانگین به روش دانکن در کشت اول
|
نانو |
نوع کاربرد |
RWC |
قطر ساقه(cm) |
HI |
وزن تر بیوماس (g) |
ارتفاع (cm) |
وزن خشک بیوماس (g) |
ELP |
قطر میوه (mm) |
تعداد میوه |
|
0 |
برگی |
2/85j |
23/1fe |
8740/0f |
7/1140h |
25/194fgh |
79/221ef |
32a |
3/32ef |
25/89g |
|
0 |
ریشه‌ای |
85h |
21/1f |
8740/0f |
1110hi |
5/192h |
3/220f |
1/32a |
2/32f |
88h |
|
25 |
برگی |
88cd |
44/1ab |
8752/0c |
8/1363c |
25/206cd |
02/224d |
54/26de |
6/36b |
25/100c |
|
25 |
ریشه‌ای |
3/86f |
35/1c |
8748/0e |
8/1246gh |
5/202cde |
224d |
12/28d |
7/35cd |
75/91f |
|
50 |
برگی |
92a |
51/1a |
8777/0a |
5/1460a |
5/220a |
12/232a |
3/24g |
9/37a |
110a |
|
50 |
ریشه‌ای |
4/91b |
43/1abcd |
8750/0c |
9/1321d |
5/215ab |
227b |
25ef |
5/36b |
102bc |
|
75 |
برگی |
9/90c |
45/1ab |
8763/0b |
2/1376b |
75/213ab |
91/231ab |
8/24f |
3/37a |
75/103b |
|
75 |
ریشه‌ای |
4/87d |
35/1cde |
8748/0ab |
7/1307f |
5/210b |
225b |
22/25def |
3/36bc |
5/95e |
|
100 |
برگی |
1/87de |
41/1b |
8749/0d |
1317e |
5/198efg |
225c |
2/30c |
3/36bc |
98d |
|
100 |
ریشه‌ای |
5/86e |
33/1de |
8748/0e |
8/1240g |
197efg |
222e |
8/30b |
7/35cd |
25/91fg |
جدول8 - نتایج مقایسه میانگین به روش دانکن در کشت اول
|
نانو |
نوع کاربرد |
WPB (kg.m-3) |
WP (kg.m-3) |
وزن میوه (g) |
منیزیم میوه
|
منیزیم برگ |
کلسیم میوه
(mg.kg-1) |
کلسیم برگ |
نیترات برگ |
نیترات میوه |
|
0 |
برگی |
59/61g |
83/53ef |
7913g |
8/49efg |
3/163ef |
5/60gh |
6/267f |
86/270ab |
4/93a |
|
0 |
ریشه‌ای |
93/59h |
38/52g |
7700h |
02/40fgh |
1/120gh |
52h |
266g |
56/236ab |
6/88a |
|
25 |
برگی |
34/74c |
06/65bc |
45/9563c |
86/57c |
4/221bc |
80d |
350c |
44/353a |
6/139a |
|
25 |
ریشه‌ای |
73/67cd |
25/59ef |
05/8710ef |
25/53d |
4/194de |
1/70ef |
300de |
5/270ab |
4/117a |
|
50 |
برگی |
26/81a |
32/71a |
3/10484a |
2/66a |
256a |
90a |
380a |
2/398a |
147a |
|
50 |
ریشه‌ای |
94/71d |
95/62bc |
37/9253d |
02/60bc |
6/224b |
83c |
2/353bc |
97/362a |
2/137a |
|
75 |
برگی |
69/75b |
33/66b |
32/9750b |
95/60b |
4/231ab |
2/84b |
4/358b |
4/381a |
8/143a |
|
75 |
ریشه‌ای |
05/71ef |
15/62d |
9136bc |
89/54d |
9/197d |
73e |
6/305d |
322a |
124a |
|
100 |
برگی |
60/71e |
64/62cd |
81/9208e |
3/56cd |
6/210bcd |
78de |
5/324cd |
6/345a |
2/133a |
|
100 |
ریشه‌ای |
40/67f |
96/58e |
33/8667f |
08/52def |
179def |
65f |
4/291e |
36/245ab |
104a |
در هر ستون، میانگین‌های با حروف مشترک از نظر آماری در سطح احتمال 1 درصد اختلاف معنیداری با استفاده از آزمون دانکن ندارند.
جدول 9- نتایج مقایسه میانگین به روش دانکن در کشت دوم
|
نانو |
نوع کاربرد |
RWC |
قطر ساقه(cm) |
HI |
وزن تر بیوماس (g) |
ارتفاع (cm) |
وزن خشک بیوماس (g) |
ELP |
قطر میوه (mm) |
تعداد میوه |
|
0 |
برگی |
3/85e |
96/0ef |
8667/0abcd |
1020g |
01/214bc |
4/190g |
36fg |
5/26e |
1/59h |
|
0 |
ریشه‌ای |
0/83e |
94/0f |
8666/0bcd |
965i |
74/193f |
5/187h |
04/36fg |
26e |
0/59h |
|
25 |
برگی |
7/86b |
17/1ab |
8709/0a |
5/1157c |
66/213b |
5/216b |
7/30i |
8/31ab |
0/82c |
|
25 |
ریشه‌ای |
9/85de |
07/1bcd |
8682/0ab |
1021c |
38/201d |
3/199f |
1/32h |
7/29c |
0/68f |
|
50 |
برگی |
0/88a |
20/1a |
8720/0a |
1180a |
220a |
222a |
6/25k |
2/33a |
0/90a |
|
50 |
ریشه‌ای |
2/87ab |
14/1abc |
8705/0a |
4/1123d |
1/209bc |
8/211c |
8/27jk |
1/31b |
0/78d |
|
75 |
برگی |
8/86b |
19/1a |
8710/0a |
6/1169b |
5/215ab |
2/200ab |
6/28j |
32ab |
1/85ab |
|
75 |
ریشه‌ای |
6/86c |
13/1abc |
8693/0ab |
1030f |
62/202cd |
6/214d |
15/30i |
30bc |
0/70ef |
|
100 |
برگی |
5/86cd |
16/1abc |
8704/0a |
1110e |
9/208bc |
205e |
8/33h |
5/30b |
5/75e |
|
100 |
ریشه‌ای |
4/86d |
05/1cde |
8680/0abc |
1000h |
5/198e |
4/199f |
75/34gh |
29c |
5/65g |
جدول 10- نتایج مقایسه میانگین به روش دانکن در کشت دوم
|
نانو |
نوع کاربرد |
WPB (kg.m-3) |
WP (kg.m-3) |
وزن میوه (g) |
منیزیم میوه
|
منیزیم برگ |
کلسیم میوه
(mg.kg-1) |
کلسیم برگ |
نیترات برگ |
نیترات میوه |
|
0 |
برگی |
71/61g |
48/53f |
6632cd |
4/36fg |
3/86g |
4/42g |
215f |
43/250a |
87a |
|
0 |
ریشه‌ای |
33/58i |
55/50g |
6268def |
9/35h |
7/85fg |
6/41gh |
199g |
84/227a |
8/78a |
|
25 |
برگی |
31/72b |
97/62b |
7808b |
1/44d |
08/127c |
1/62c |
10/308c |
73/311a |
3/112a |
|
25 |
ریشه‌ای |
49/62f |
26/54ef |
6728cd |
40bcde |
6/107ef |
3/54de |
36/272e |
82/285a |
4/103a |
|
50 |
برگی |
34/74a |
83/64a |
8039a |
50a |
148a |
74a |
05/349a |
359a |
130a |
|
50 |
ریشه‌ای |
97/69c |
91/60c |
7553bc |
2/45c |
22/129abc |
63b |
22/309ab |
01/320a |
6/113a |
|
75 |
برگی |
12/73ab |
69/63ab |
7897b |
88/46b |
42/135b |
2/65ab |
72/314b |
46/334a |
2/117a |
|
75 |
ریشه‌ای |
57/63e |
27/55e |
6853cd |
6/41bcd |
68/115e |
02/57d |
16/292d |
51/301a |
6/106a |
|
100 |
برگی |
04/69d |
09/60cd |
7452bc |
42/5cd |
119d |
60cd |
295/86cd |
313/64a |
108/4a |
|
100 |
ریشه‌ای |
10/61hi |
04/53fg |
6577cde |
39ef |
101/4f |
50/90ef |
245/78ef |
279/07a |
89/8a |
در هر ستون، میانگین‌های با حروف مشترک از نظر آماری در سطح احتمال 1 درصد اختلاف معنیداری با استفاده از آزمون دانکن ندارند.
براساس نتایج مندرج در جداول 5 و 3 میتوان بیان کرد که اثر تیمارهای نانوذرات و نیز نوع کاربرد آنها بر میزان وزن خشک و تر بیوماس در هر دو فصل کشت ارتباط معنی دار دارد. همچنین اثرات متقابل تیمارها در کشت اول بر میزان وزن خشک و تر بیوماس تأثیر معنی‌دار داشته است. نتایج مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین و کمترین مقدار وزن تر و خشک بیوماس در هر دو کشت به ترتیب در تیمار 50 میلیگرم در لیتر نانوذرات به روش محلول پاشی برگی (کشت اول: وزن خشک12/232 گرم و وزن تر5/1460گرم، کشت دوم:وزن خشک 222 گرم و وزن تر 1180 گرم) و 0 میلیگرم در لیتر نانوذرات به روش محلول دهی ریشه ای (کشت اول: وزن خشک3/220 گرم و وزن تر1110گرم، کشت دوم: وزن خشک 5/187 گرم و وزن تر 965 گرم) رخ داده است (جداول 7 و 9 ). با توجه به نوع کاربرد نانوذرات برای گیاه، میتوان گفت که استفاده از نانوذرات سیلیکا به عنوان محلولپاشی بر روی برگ‌ها تأثیر معناداری بر وزن تر و خشک زیست توده خیار نسبت به حالت تغذیه ریشه داشت .بر اساس نتایج مندرج در جداول 9 و 7 میتوان بیان کرد که کاربرد نانوذرات با غلظت 50 میلی گرم در لیتر به روش محلول پاشی بر برگ به ترتیب سبب افزایش 1/28 و 6/15درصدی وزن تر بیوماس نسبت به تیمار شاهد در کشت اول و دوم شده است. السعیدی و همکاران (2018) نشان داد که استفاده از نانوذرات سیلیس در غلظت 200 PPM باعث افزایش وزن تازه و خشک خیار در کشت خاک میشود. یکی از تأثیرات مثبت ذرات نانو روی گیاه، تجمع مواد مغذی روی سطح آن است. نانوذرات با سطح ویژه بالا پتانسیل زیادی در حفظ مواد مغذی برای استفاده گیاه دارند (تاهاکار 2009). این باعث افزایش وزن خشک کل گیاه شده است. افزایش وزن خشک کل گیاه احتمالاً به دلیل افزایش جذب عناصر معدنی و تسریع روند فتوسنتز توسط نانوذرات سیلیکا است.
نتایج جداول 6 و 4 نشان میدهد که تیمارهای نانوذرات سیلیکا و نوع کاربرد آنها بر وزن میوه اثر معنیداری دارد. با توجه به جداول 8 و 10 میتوان بیان داشت که نانوذرات سیلیکا به ترتیب با غلظت 50، 75، 25، 100 و 0 بیشترین تأثیر را بر میزان وزن میوه داشته است. بر اساس نتایج جداول 8 و 10 میتوان بیان کرد که کاربرد نانوذرات با غلظت 50 میلی گرم در لیتر به روش محلول پاشی بر برگ به ترتیب سبب افزایش 1/32 و 2/21 درصدی وزن میوه نسبت به تیمار شاهد در کشت اول و دوم شده است. نتایج نشان میدهد که کاربرد نانو ذرات به صورت محلول پاشی تأثیر بیشتری بر میزان وزن میوه در گیاه خیار داشته است. جان محمدی و همکاران (2016)، شریفی (2017)، محمود و همکاران (2017)، امین و همکاران (2018) و اشکاوند و همکاران (2018) در تحقیقات خود نشان دادند که کاربرد نانوذرات سیلیکا باعث افزایش عملکرد گیاه میشود.
نتایج جدول 4 و 6 نشان میدهد که در کشت اول و دوم اثر تیمارها و اثرات متقابل تیمارها برWP و WPB در سطح یک درصد معنی‌دار می‌باشد. نتایج مقایسه میانگین کشت اول و دوم (جداول 8 و 10) نشان میدهد که بیشترین مقدارWP و WPB مربوط به تیمار نانوذرات با غلظت 50 ppm تحت محلول پاشی روی برگ (WP: کشت اول 32/71 و کشت دوم83/64، WPB: کشت اول28/81 و کشت دوم33/74) می‌باشد. با توجه به جداول 8 و 10 میتوان بیان داشت که نانوذرات سیلیکا به ترتیب با غلظت 50، 75، 25، 100 و 0 بیشترین تأثیر را بر WP و WPB داشته است. نتایج تحقیق حاضر با نتایج تحقیقات محمود و همکاران (2017) و دهقانی پوده و همکاران (2018) مطابقت دارد.
با توجه به جداول 3 و 5 اثر تیمارهای آبیاری و نانوذرات سیلیکا بر میزان قطر ساقه در دو فصل کشت معنی‌دار بود. نتایج مندرج در جداول 7 و 9 نشان میدهد بیشترین قطر ساقه مربوط به تیمار 50 میلیگرم در لیتر نانوذرات به روش محلول پاشی برگی بوده و استفاده از نانو ذرات سیلیکا سبب افزایش قطر ساقه شده است.
نتایج نشان میدهد که تیمار نانو ذرات سیلیکا بر میزان شاخص برداشت اثر معنی‌دار داشته است. .همچنین اثر متقابل تیمارها بر شاخص برداشت در هر دو فصل کشت در سطح 1 درصد معنی‌دار بود (جداول 3 و 5). نتایج مقایسه میانگین نشان داد که بیشترین شاخص برداشت در تیمار 50 میلیگرم در لیتر نانوذرات به روش محلول پاشی برگی اتفاق افتاده است.
در مورد سطح نیترات میوه و برگ در هر دو فصل رشد، تفاوت معنیداری بین تیمارها مشاهده نشد (جداول 6 و 4). با این حال طبق جداول 8 و 10 مشاهده میشود که استفاده از نانوذرات سیلیکا باعث افزایش نیترات در میوه و برگ خیار نسبت به تیمار شاهد میشود که با نتایج تحقیق یاسین و همکاران (2017) مطابقت دارد.
کلسیم در حفظ ساختار و عملکرد غشای سلولی، استحکام دیواره سلول، تنظیم انتخابی انتقال یون و کنترل تبادل یونی آنزیم‌های دیواره سلول نقش مهم و ضروری دارد (لیانگ 1999). با توجه به نتایج تجزیه واریانس داده‌ها (جدول 6 و 4)، مشاهده شد که اثرات نانوذرات، روش کاربرد و اثر متقابل تیمارها در سطح احتمال 1٪ برمیزان کلسیم برگ و میوه معنی‌دار بود (جداول 10 و 8) و مشاهده شد که استفاده از نانو سیلیس با غلظت 50 میلیگرم در لیتر به روش پاشش نتایج بهتری را به همراه داشته است. افزایش کلسیم در نتیجه استفاده از سیلیکون توسط لیانگ و همکاران (2005) و میاکه و تاکاهاشی (1986) گزارش شده است.
با توجه به نتایج تجزیه واریانس داده‌ها (جداول 6 و 4)، مشاهده شد که اثرات جداگانه و متقابل تیمارها در هر دو فصل کاشت در سطح 1٪ بر میزان منیزیم برگ و میوه قابل توجه است . استفاده از نانوذرات باعث افزایش قابل توجه منیزیم برگ و میوه در مقایسه با تیمار شاهد شد و بیشترین مقدار منیزیم در تیمار 50 میلیگرم در لیتر مشاهده شد (جداول 10 و 8).
بر اساس نتایج جداول 3 و 5 تیمار نانو ذرات سیلیکا و روش کاربرد آنها بر میزان محتوای نسبی آب برگ اثر معنی‌دار داشت. مطابق جداول 7 و 9 استفاده از نانوذرات سیلیکا باعث بهبود و افزایش محتوای نسبی آب برگ در مقایسه با تیمار شاهد شده است. نتایج نشان میدهد که بیشترین مقدار محتوای نسبی آب برگ مربوط به تیمار 50 میلی گرم در لیتربوده است. بیشترین افزایش محتوای نسبی آب برگ به ترتیب مربوط به تیمارهای نانوذرات با غلطت 50، 75، 25، 100 و 0 می‌باشد. اثر مثبت سیلیس بر رطوبت نسبی در پژوهش گانس و همکاران. (2008) و کایا و همکاران (2006) گزارش شده.
با توجه به نتایج تجزیه و تحلیل داده‌ها (جداول 3 و 5)، مشاهده شد که اثر نانوذرات، روش‌های کاربرد و اثر متقابل تیمارها در سطح احتمال 1٪ بر میزان نشت الکترولیت معنی‌دار بود. طبق جداول 7 و 9 کاربرد نانوذرات باعث کاهش نشت الکترولیت در مقایسه با شاهد میشود.
طبق جداول 3 و 5 تیمار نانوذرات در دو فصل کشت روی قطر میوه اثر معنی‌دار دارد. همچنین نتایج نشان میدهد که تیمار نانو ذرات سیلیکا و روش کاربرد آن بر تعداد میوه اثر معنی‌دار داشته است. نتایج نشان میدهد که استفاده از نانوذرات وضعیت تعداد میوه را بهبود می‌بخشد و بیشترین مقادیر مربوط به نانوذرات با غلظت 50 میلیگرم در لیتربوده است. مطابق جدول 6 و 4 در هر دو فصل کشت، تأثیر تیمارها بر ارتفاع بوته خیار در سطح 1٪ معنی‌دار بود و کاربرد نانوذرات باعث افزایش ارتفاع در خیار نسبت به تیمار شاهد شده که با نتایج تحقیقات بائو شان و همکاران (2004) مطابقت دارد.
نتایج تحقیق حاضر نشان داد که کاربرد نانو ذرات سیلیکا عملکرد و بهرهوری مصرف آب را بهبود می‌بخشد و به طور میانگین سبب اقزایش 27 درصدی عملکرد و و استفاده از نانوذرات سیلیکا اثرات مثبتی بر غلظت کلسیم، منیزیم و نیترات در برگ و میوه‌های خیار دارد. به طور کلی، با توجه به نتایج این مطالعه، غلظت 50 میلی گرم در لیتر نانوذرات سیلیکا به روش محلولپاشی در مورد تولید گلخانه‌ای خیار و کشت آن در محیط کشت بدون خاک پیشنهاد میشود. این مطالعه نشان داده است که استفاده از نانوذرات سیلیکا میتواند روی رشد گیاه و عملکرد خیار تأثیر مثبت بگذارد.
سپاسگزاری
بدینوسیله از حمایت مالی معاونت پژوهش و فناوری دانشگاه شهید چمران اهواز در قالب پژوهانه (GN SCU.W199.144) در انجام این تحقیق تشکر و قدردانی می گردد.
)