Improving the water use efficiency of sugar beet (Beta vulgaris L.) by vermicompost and phytoprotectants

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Urmia University, Urmia, Iran.

2 Department of Plant Production and Genetics, Urmia University, Urmia, Iran

Abstract

Background and Objective: The aim of the present study was to investigate the interaction effects of vermicompost and phytoprotectants on the physiological responses of sugar beet (Beta vulgaris L.) at different levels of irrigation.
 
Materials and Methods: Two-year research was conducted as a split-plot factorial experiment. Treatments were irrigation levels [irrigation at 90% field capacity (extra-watered), 70% field capacity (well-watered), 50% field capacity (moderate stress) and 30% field capacity (severe stress)], vermicompost [0 and 7 t.ha-1] and phytoprotectants [distilled water (control), zinc, silicon, glycine betaine, ascorbic acid].
 
Results: The results showed that root yield in irrigated plants at 70% of field capacity was higher than other treatments. Also, the yield and dry weight of the roots were significantly increased by the application of phytoprotectants. Phytoprotectants and vermicompost had no effect on water use efficiency of root yield at 70 and 90% of field capacity, but, water use efficiency with glycine betaine at 50% field capacity and with silicon and glycine betaine at 30% field capacity with vermicompost application increased significantly. The effectiveness of glycine betaine for transpiration efficiency and sugar yield was higher than other treatments, regardless of irrigation. The highest root yield was obtained in the treatment of 70% field capacity and was significantly increased by the use of phytoprotectants and vermicompost.
 
Conclusion: Our findings show that the use of vermicompost and phytoprotectants (especially glycine betaine and ascorbic acid) could be effective in modulating water stress to sugar beet and help to have sustainable agriculture.

Keywords

Full Text

 مقدمه

چغندرقند (Beta vulgaris L)، از تیره‌ی Chenopodiaceae گیاهی دو ساله است که اغلب به شکل بهاره کشت می‌شود (هاروسون 2015). میزان تولید جهانی چغندر قند در سال (2018) 275 میلیون تن بود (فائو 2018). چغندرقند به دلیل دوره رشد طولانی یکی از گیاهان با مصرف آب بالا (350–1150 میلی متر) است (دریکات 2006). در مناطق خشک و نیمه خشک با بارندگی ناکافی، خشکسالی مهمترین عامل محدودکننده در تولید چغندرقند به دلیل تأثیر بر فیزیولوژی گیاهان و عملکرد زراعی است (اوبر و همکاران 2005). در مطالعات پیشین،  1/1 کیلوگرم ماده خشک به ازای هر یک متر مکعب آب برای چغندرقند در شرایط کم آبیاری گزارش شده است (وظیفه دوست و همکاران 2008).

مواد آلی (مانند ‌کمپوست) در کوتاه مدت، باعث بهبود خصوصیات فیزیکی خاک و در نتیجه افزایش ظرفیت نگهداری آب می شود (مونتموررو 2010؛ لاولند و دیاکونو 2003؛ لنتز و لرش 2003؛ ادمیدس 2003).

مشخص شده است که محافظ‌های اسمزی، آنتی‌اکسیدان‌ها، مولکول‌های سیگنال دهنده و عناصر کمیاب در کاهش آسیب ناشی از تنش در گیاهان موثر هستند (حسنوزمان و همکاران 2015). از محافظ‌های گیاهی خارجی می‌توان به عنوان یک روش امیدوار کننده دیگر در تحمل تنش استفاده کرد (فاروق و همکاران 2008). روی می‌تواند با بهبود سیستم‌های دفاعی (حسنوزمان و همکاران 2015)، پارامترهای رشد و اجزای عملکرد، آسیب ناشی از تنش را به طور موثر کاهش دهد (تالوت و همکاران 2006). کمبود روی، کارایی مصرف آب و تولید زیست توده را کاهش می‌دهد (خان و همکاران 2004). سیلیکون میل زیادی برای ترکیب با اکسیژن دارد که به عنوان سیلیس  یا سیلیکات  غیر قابل دسترس می‌شود. استفاده خارجی از سیلیکون، به عنوان عنصری غیر ضروری، باعث رشد گیاه می شود. رسوب سیلیکون در کوتیکول‌ها یا سلول‌های اندودرمال می‌تواند روی کاهش آب در بافت گیاه تأثیر گذاشته و منجر به کاهش اتلاف آب شود (سنگستر و همکاران 2001). سیلیکون با بهبود جذب مواد مغذی و انتقال مواد غذایی، اثرات خشکسالی را نیز کاهش می‌دهد (آنه 2018؛ آرتیزاک و همکاران 2021).

گلایسین بتائین، یک مولکول آلی محلول در آب، به عنوان یک ماده محافظ گیاهی، از طریق تنظیم اسمزی، تثبیت پروتئین، محافظت از دستگاه فتوسنتز و کاهش گونه‌های فعال اکسیژن از سلول‌های گیاه محافظت می‌کند (اشرف و فولاد 2007 ؛ حسنوزمان و همکاران 2015). اسید اسکوربیک، به عنوان یک بافر ردوکس در سلول‌های گیاهی، با محافظت از غشای پلاسما در برابر آسیب اکسیداتیو، بر رشد و نمو گیاه تحت شرایط تنش تأثیر می‌گذارد (نوکتور و همکاران 2012). اثرات محافظتی اسید آسکوربیک، از جمله کنترل روند چرخه سلولی (پوترس و همکاران 2002) و رشد و نمو ریشه (لیسو و همکاران 2004) اغلب با تحمل تنش در ارتباط است (حسنوزمان و همکاران 2012).

استفاده از روی به عنوان عنصر ریزمغذی باعث بهبود عملکرد گیاهان چغندرقند با بهبود صفات کیفی و صرفه جویی در نیاز گیاهان به کودهای پرمصرف و ریز مغذی می‌شود (عباس و همکاران  2020؛ زویل و همکاران 2020).

از آنجا که اثرات محافظ‌های گیاهی در سطوح مختلف آبیاری بر عملکرد چغندرقند و کارایی استفاده از آب در مطالعات قبلی بررسی نشده است، مطالعه حاضر جهت بررسی اهداف زیر به منظور ارائه یک برنامه آبیاری مناسب به کشاورزان می‌باشد:

    - تعیین اثر کاربرد منابع خارجی محافظ­های گیاهی مختلف و ورمی‌کمپوست بر عملکرد چغندر قند (ریشه، قند، قند سفید و زیست توده) و کارایی مصرف (آب، آبیاری و تعرق) چغندرقند

    - مطالعه­ی بر هم­کنش کاربرد محافظ­های گیاهی و ورمی‌کمپوست بر روی چغندرقند در شرایط آبیاری کامل،  کم آبیاری و آب اضافی

    - مطالعه­­ی میزان تاثیرگذاری کاربرد منابع خارجی محافظ­های گیاهی و ورمی‌کمپوست بر روی توان تولیدی چغندرقند در شرایط کم آبیاری و آب اضافی

 

مواد و روش‌ها

محل آزمایش و خصوصیات خاک

این آزمایش در مزرعه تحقیقاتی کشاورزی دانشگاه ارومیه (با مختصات جغرافیایی 36 درجه و 48 دقیقه طول شمالی و 45 درجه و 14 دقیقه عرض شرقی و با ارتفاع 1467 متر از سطح دریا) طی دو سال زراعی 94-93 و 95-94 انجام شد. این منطقه دارای آب و هوای نیمه خشک است (شکل 1). در جدول 1 برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش نشان داده شده است.

طراحی آزمایش

این مطالعه به صورت آزمایش اسپلیت- پلات فاکتوریل بر اساس طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام گرفت. کرت‌های اصلی شامل آبیاری در 30، 50، 70 (آبیاری نرمال) و 90 درصد ظرفیت زراعی بود که پس از آخرین بارندگی در دو سال زراعی اعمال شد. کرت‌های فرعی شامل دو سطح از ورمی‌کمپوست (صفر و 7 تن در هکتار) و محافظ‌های گیاهی {(آب مقطر به عنوان شاهد، روی (5 میکرومول)، سیلیکون (4 میلی مول)، گلایسین بتائین (4 میلی مول) و اسید اسکوربیک (5/0میلی مول)} بود. از محافظ های گیاهی به صورت محلول پاشی در دو مرحله استفاده شد. اولین کاربرد در مرحله 16 برگی و نوبت دوم 2 هفته پس از تیمار تنش خشکی (مرحله 24 برگی) بود. بذور چغندرقند (رقم ایزابلا تولید شرکت KWS آلمان) در هفتم فروردین ماه با فاصله‌ی 50 سانتی‌متر و 18 سانتی‌متر (به ترتیب بین ردیف و روی ردیف) به عمق 5/2 سانتی‌متر کاشت شدند. هر کرت شامل 20 ردیف به طول 6 متر بود. ورمی‌کمپوست قبل از کاشت بذور روی سطح خاک پخش شد و توسط کولتیواتور با خاک اختلاط یافت. برای جلوگیری از هرگونه رقابت، کرت‌ها با فاصله 3 ‌متر از هم قرار گرفتند.

 

 

 

 

جدول 1- ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش و نتایج تجزیه کود ورمی‌کمپوست

 

عمق خاک

بافت خاک

جرم مخصوص ظاهری (g.cm-3)

نقطه پژمردگی (Wt%)

ظرفیت زراعی (Wt%)

درصد اشباع

اسیدیته

آهک (%)

درصذ کربن آلی (%)

هدایت الکتریکی (dS.m-1)

نیتروژن کل (%)

خاک

30 - 0

لوم رسی سیلتی

30/1

95/9

58/24

52

5/7

4

22/1

62/0

12/0

60 - 30

لوم رسی سیلتی

34/1

42/10

59/24

51

5/7

2/4

18/1

63/0

12/0

90 - 60

لوم رسی سیلتی

38/1

98/9

31/24

52

4/7

5/4

15/1

65/0

13/0

ورمی‌کمپوست

-

-

-

-

-

-

8/7

-

8/16

65/2

37/1

 

 

ادامه جدول 1-  نتایج تجزیه  عناصر خاک محل آزمایش و کود ورمی‌کمپوست

 

فسفر

پتاسیم

آهن

منگنز

روی

مس

منیزیم

(mg.kg-1)

خاک

3/18

310

50/10

37/8

82/1

62/1

-

1/17

302

35/8

42/5

79/1

45/1

-

2/15

297

11/6

08/5

52/1

32/1

-

ورمی‌کمپوست

7900

12200

3400

394

160

5/14

6300

 

 

 

 

شکل 1-  بارندگی، میانگین دما و رطوبت نسبی هوای ماهانه طی دو سال زراعی در منطقه محل آزمایش

 

 

محاسبه آب آبیاری

آب مورد نیاز برای آبیاری، مقدار آب برای جبران کمبود رطوبت خاک 8250، 6171، 4680 و 2620 متر مکعب در هکتار (در سال اول) و 8625، 6732، 5616 و 3930 متر مکعب در هکتار (در سال دوم) به ترتیب برای آبیاری در 90، 70، 50 و 30 درصد ظرفیت زراعی استفاده شد (بنامی و آفن 1984).

آبیاری با استفاده از آبیاری بارانی و براساس نمونه‌های خاک گرفته شده از اعماق خاک در ارتفاع 30 و 60 و 90 سانتی‌متری در هر کرت در مرحله قبل از آبیاری انجام شد.

آب آبیاری مورد نیاز قبل از آبیاری  با استفاده از روش بنامی و افن (1984) به طریق زیر محاسبه گردید:

VN = [(FC-WP) × BD × D × (1-ASM) × A] ⁄ (100)

VN آب آبیاری مورد نیاز قبل از آبیاری بر اساس مترمکعب است. FC ظرفیت زراعی (%)، WP نقطه پژمردگی (%)، BD جرم مخصوص ظاهری خاک (g/cm3)، D عمق توسعه ریشه (m)، ASM رطوبت خاک موجود قبل از آبیاری و A مساحت مزرعه (متر مربع) است.

جبران آب آبیاری (Irc) برای مصرف آب گیاهان (ET) (%) بر اساس مقادیر آب آبیاری (IW) محاسبه شد. (هاول و همکاران، 1990). Irc برای 90 ، 70 ، 50 و 30 درصد ظرفیت زراعی05/78%، 72.67%، 85/66% و 03/53% (برای سال اول) و 12/80%، 87/75%، 40/72% و 74/64% (برای سال دوم) بود.

Irc = Iw / ET × 100

محاسبه تبخیر و تعرق

تبخیر و تعرق (ET) بر اساس تغییرات رطوبت خاک در سه پروفایل (0 تا 30، 30-60 و 60-90 سانتی متر عمق) اندازه گیری شد. تبخیر میکرولایسیمتر (EML) با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد:

EML = (DMML / AML) + P

EML تبخیر خاک با میکرولایزیمتر بر حسب میلی متر، DMML تفاوت جرم میکرولایسیمتر بر حسب کیلوگرم، AML مساحت میکرولایسیمتر و P بارندگی بر حسب میلی متر است.

تفاوت بین تبخیر و تبخیر و تعرق به عنوان تعرق در نظر گرفته شد (فلامیگنان و همکاران 2012).

کارایی مصرف آب

کارایی مصرف آب (WUE)[1]، کارایی مصرف آبیاری (IUE)[2] و کارایی مصرف تعرق (TUE)[3] با تقسیم عملکرد بر مقدار آب مورد استفاده در طول فصل رشد (آب آبیاری + بارندگی فصل رشد)، آب آبیاری اعمال شده و آب تعرق یافته، به ترتیب و از طریق معادلات زیر بدست آمد:

 

 

جدول 2 –معادلات  کارایی مصرف آب

WUE

IUE

TUE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RY عملکرد ریشه (کیلوگرم در هکتار)، W آب مورد استفاده در طول فصل رشد (آب آبیاری + بارندگی فصل رشد) (مترمکعب در هکتار)، SY عملکرد قند (کیلوگرم در هکتار)، WSY عملکرد قند سفید (کیلوگرم در هکتار)،  Bioبیوماس (کیلوگرم در هکتار)، IW آب آبیاری بکار رفته (مترمکعب در هکتار) و T تعرق (مترمکعب در هکتار) است.

 

تعیین عملکرد

گیاهان چغندرقند در سوم آبان هر دو سال از 8 متر مربع به طور کامل برداشت و برگ و ریشه جدا شدند. آن‌ها در مزرعه (ریشه و برگ) توزین شده و سپس در دمای 80 درجه سانتیگراد خشک شدند. نمونه‌ها در دمای 18 درجه سانتی گراد زیر صفر نگهداری شدند تا زمانی که میزان ساکارزاندازه گیری شد. عملکرد قند (SY، کیلوگرم در هکتار) با ضرب عملکرد ریشه (کیلوگرم در هکتار) و محتوای ساکارز محاسبه شد (رینفیلد وهمکاران 1974). عملکرد ماده خشک [بیوماس بر حسب کیلوگرم در هکتار] شامل وزن خشک برگ و ریشه بود.

 

محتوای نسبی آب  (RWC)[4]

محتوای نسبی آب  برگ از وزن تر (FW)، وزن آماس (TW) و وزن خشک (DW) از 6 دیسک برگ تعیین شد. برگها به طور تصادفی از هر کرت انتخاب شدند و بلافاصله وزن شدند و سپس در آب مقطر غوطه‌ور شدند. پس از 24 ساعت برگها وزن شدند و سپس به مدت 48 ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد قرار گرفتند (لویت 1980).

 

تحلیل آماری

تجزیه واریانس مرکب (هر دو سال) برای داده‌های دو ساله با استفاده از روش GLM انجام شد (SAS 9.1.3، SAS Institute Inc، Cary، NC، USA). مقایسات میانگین با استفاده از روش حداقل تفاوت معنی‌دار انجام شد.

 

نتیجه و بحث

تجزیه واریانس اثرات معنی‌دار آبیاری، ورمی‌ کمپوست و محافظ‌های گیاهی‌ را روی  وزن خشک ریشه و وزن خشک اندام‌های هوایی نشان داد. در این مطالعه اثرات معنی‌دار ورمی‌کمپوست روی عملکرد قند سفید و عملکرد قند  را نیز مشاهده شد. اثرات متقابل آبیاری × ورمی‌کمپوست روی کارایی مصرف آب (عملکرد قند، عملکرد قند سفید) و کارایی مصرف تعرق عملکرد قند، کارایی مصرف تعرق (بیوماس، عملکرد قند سفید)، کارایی مصرف آبیاری بیوماس و کارایی مصرف آب بیوماس و همچنین آبیاری × محافظ‌های گیاهی روی عملکرد قند سفید، عملکرد قند، کارایی مصرف آب (عملکرد قند و عملکرد قند سفید)، کارایی مصرف تعرق (عملکرد قند، بیوماس و عملکرد قند سفید)، کارایی مصرف آبیاری بیوماس و کارایی مصرف آب بیوماس معنی‌دار بود و آبیاری × ورمی‌کمپوست × محافظ‌های گیاهی‌ روی محتوای نسبی آب، کارایی مصرف آبیاری (عملکرد ریشه و عملکرد قند)، کارایی مصرف آب عملکرد ریشه، کارایی مصرف آبیاری عملکرد قند سفید و کارایی مصرف تعرق عملکرد ریشه معنی‌دار بود (جدول  3 و 4).

عملکرد ریشه و قند

عملکرد ریشه در گیاهان آبیاری شده در 70 درصد ظرفیت زراعی از سایر سطوح آبیاری بالاتر بود (جدول 3). وزن خشک ریشه در گیاهان بوسیله تنش آب کاهش یافت. در مقایسه با شرایط خشکی، وزن خشک اندام‌های هوایی تا 38% تحت شرایط آبیاری نرمال افزایش یافت. وزن خشک اندام‎‌های هوایی در شرایط محلول‌پاشی محافظ‌های گیاهی آلی(گلایسین بتائین و اسید آسکوربیک) در بالاترین مقدار خود قرار داشت و کم‌ترین مقادیر برای گیاهان شاهد مشاهده شد. گیاهان محلول‌پاشی شده با محافظ‌های گیاهی معدنی(روی و سیلیکون) در حد بینابین قرار داشتند که تفاوت آماری بین دو محافظ معدنی وجود نداشت. عملکرد و وزن خشک ریشه‌ها بوسیله کاربرد محافظ‌های گیاهی افزایش یافت. همچنین، ما مشاهده کردیم که ورمی‌کمپوست بر روی عملکرد ریشه، عملکرد قند، عملکرد قند سفید، وزن خشک ریشه و وزن خشک اندام‌های هوایی اثر مثبت داشت (جدول 4). توپاک و همکاران (2011) و حق‌وردی و همکاران (2017 ) نیز نتایج مشابهی گزارش کرده اند.

بالاترین عملکرد قند 9/15599 کیلوگرم در هکتار در 70% ظرفیت زراعی و اثر متقابلش با گلایسین بتائین بدست آمد که تفاوت‌ معنی‌دار با سایر تیمارها در این آبیاری وجود نداشت. طبق نتایج، می‌توان دریافت که برای حصول حداکثر عملکرد نیاز به شرایط بدون تنش است. عملکرد قند در گیاهان محلول‌پاشی شده از گیاهان شاهد در همه تیمارها بالاتر بود که این تفاوت در شرایط تنش آب واضح‌تربود (جدول 6).

ارتباط مستقیم عملکرد قند سفید با عملکرد ریشه، منجر به کاهش عملکرد قند سفید با افزایش شدت تنش گردید. عملکرد قند سفید بوسیله محافظ‌های گیاهی آلی و معدنی در هر چهار سطح آبیاری به طور مثبت تحت تاثیر قرار گرفت که در گیاهان محلول‌پاشی شده با محافظ‌های گیاهی نسبت به شاهد برتری وجود داشت (جدول 6).

 

محتوای نسبی آب  (RWC)

کاهش در محتوای نسبی آب  با افزایش تنش مشاهده شد. بالاترین محتوای نسبی آب در 90% ظرفیت زراعی (13/84 درصد) مشاهده شد که به دنبال آن تیمارهای آبیاری شده در 70% (17/80 درصد) و 50% (90/69 درصد) و در نهایت 30% (70/43 درصد) قرار داشتند. هر دو محافظ‌های گیاهی آلی و معدنی منجر به افزایش محتوای نسبی آب  گردیدند (با برتری محافظ‌های گیاهی آلی). اثر سودمندی تیمارها روی محتوای نسبی آب در شرایط تنش مشهودتر بود. کاربرد ورمی‌کمپوست اثر معنی‌دار روی محتوای نسبی آب  نداشت (با صرف نظر از سطح آبیاری و محافظ‌های گیاهی) (جدول 5). در این مطالعه تنش‌ خشکی باعث کاهش RWC شد، اما محلول‌پاشی سیلیکون توانست تنش آب را از طریق افزایش کارایی مصرف آب کاهش دهد و همچنین استفاده از سیلیکون در گیاهان تحت تنش، می‌تواند باعث کاهش نشت الکترولیت در بافت‌های گیاهی شود. این نشان می‌دهد که سیلیکون ممکن است پایداری غشاها در گیاهان تحت تنش خشکی را پشتیبانی کند (حسنوزامن و همکاران 2015).

 

کارایی مصرف آب (WUE)

کارایی مصرف آب برای عملکرد ریشه در 70% ظرفیت زراعی با صرف نظر از سایر تیمارها در بالاترین حد خود قرار داشت. هردوی آب اضافی و کم آبی منجر به کاهش کارایی مصرف آب عملکرد ریشه گردیدند. محافظ‌های گیاهی و ورمی‌کمپوست اثری روی کارایی مصرف آب عملکرد ریشه در 70 و 90% ظرفیت زراعی نداشتند. اما کارایی مصرف آب عملکرد ریشه بوسیله گلایسین بتائین در 50% ظرفیت زراعی و بوسیله سیلیکون و گلایسین بتائین در 30% ظرفیت زراعی به همراه کاربرد ورمی‌کمپوست به طور مثبت تحت تاثیر قرار گرفت. اثرپذیری همه محافظ‌های گیاهی در شرایط تنش مشهودتر بود (جدول 5).

بین گیاهان محلول‌پاشی شده با محافظ‌های گیاهی و شاهد در کارایی مصرف آب عملکرد قند در 90 و 50% ظرفیت زراعی برابری مشاهده شد، در حالی که برتری معنی‌دار کارایی مصرف آب عملکرد قند در گیاهان محلول‌پاشی شده با محافظ‌های گیاهی در 70 و 30% ظرفیت زراعی وجود داشت. حداکثر کارایی مصرف آب عملکرد قند در شرایط کاربرد محافظ‌های گیاهی در 70% ظرفیت زراعی بدست آمد (به دلیل عملکرد قند بالاتر در این شرایط) (جدول 6).

کارایی مصرف آب برای عملکرد قند سفید همانند کارایی مصرف آب برای عملکرد قند، بهترین کارایی را با 59/1 کیلوگرم در مترمکعب در شرایط آبیاری نرمال با استفاده از اسید آسکوربیک نشان داد. کاربرد همزمان محافظ‌های گیاهی با آب اضافی، تاثیر مثبتی روی این صفت نداشت و این سطح از آبیاری پایین‌ترین حد از داده‌ها را شامل شد (جدول 6). تاثیر ورمی‌کمپوست روی کارایی مصرف آب (عملکرد قند، عملکرد قند سفید و بیوماس) در 70 و 90% ظرفیت زراعی غیرمعنی‌دار بود. تفاوت معنی‌دار بین گیاهان تحت ورمی‌کمپوست و شاهد در شرایط‌ تنش افزایش یافت (30 و 50% ظرفیت زراعی) (جدول 7).

علی رغم عدم وجود اثر در 90% ظرفیت زراعی، محافظ‌های گیاهی بویژه گلایسین بتائین کارایی مصرف آب بیوماس در گیاهان آبیاری شده در 70 و 30% ظرفیت زراعی را افزایش داد. صرف نظر از محافظ‌های گیاهی، گیاهان وقتی در معرض آب اضافی و کمبود آب قرار گرفتند کارایی مصرف آب بیوماس را کاهش دادند. به طوری که حداقل کارایی مصرف آب بیوماس (94/1 کیلوگرم در مترمکعب) در گیاهان تیمار نشده در 30% ظرفیت زراعی بدست آمد و مصرف محافظ‌های گیاهی موجب افزایش معنی‌داری در آن شد (جدول 6). افزایش کارایی مصرف آب با کاهش در دسترس بودن آب در چغندرقند گزارش شده است (السید و همکاران 2018؛ راینالدی و وونلا 2006؛ تامارا و همکاران 2017؛ توپاک و همکاران 2016). روندی مشابه نتایج به دست آمده توسط توپاک  و همکاران (2016) مورد توجه قرار گرفت که آنها اظهار داشتند که WUE با کاهش مقدار آب قابل استفاده در آبیاری افزایش یافته است. کاهش رطوبت موجود در خاک منجر به کاهش هدایت روزنه‌ها می‌شود. با این حال، مشخص نیست که آیا این نتیجه مکانیسم محافظت از گیاه بوده است یا یک استراتژی حفاظت از آب گیاه (اوبر و همکاران 2005). جذب فتوسنتزی خالص به دنبال همان الگوی هدایت روزنه کاهش می‌یابد. این نشان می دهد که بهبود WUE در نتیجه بسته شدن روزنه‌ها است (تامارا و همکاران 2017). با این حال، تنش شدید اغلب منجر به کاهش در کارایی مصرف آب می‌شود (سونگ و همکاران 2010). انتظار می‌رود که بسته شدن روزنه‌ها ناشی از تنش خشکی، تعرق گیاه را کاهش داده و از این رو کارایی مصرف آب را افزایش دهد. با این وجود‌، محدودیت روزنه در انتشار CO2 به کلروپلاست‌های گیاهان تحت تنش ممکن است تنش اکسیداتیو را در دستگاه فتوسنتزی ایجاد کند و در نتیجه منجر به کاهش وزن خشک گیاه شود (فاینی و همکاران 2013). بنابراین، می‌توان استنباط کرد که نوعی اختلال غیر روزنه‌ای دستگاه فتوسنتزی همزمان با بسته شدن روزنه، احتمالاً منجر به کارایی مصرف آب کمتر در گیاهان تنش خشکی در آزمایش حاضر شده است.

 

کارایی مصرف آبیاری (IUE)

در هر دو شرایط کمبود آب و آب اضافی کارایی مصرف آبیاری (عملکرد قند، عملکرد ریشه و عملکرد قند سفید) در مقایسه با آبیاری نرمال پایین بود. همچنین گیاهان آبیاری شده در 90% ظرفیت زراعی پایین ترین کارایی‌ها را نشان دادند (عملکرد قند، عملکرد ریشه و عملکرد قند سفید). کارایی مصرف آبیاری برای عملکرد ریشه، عملکرد قند و عملکرد قند سفید بوسیله انواع محافظ‌های گیاهی و همچنین ورمی‌کمپوست در 90% ظرفیت زراعی تحت تاثیر قرار نگرفت. بالاترین داده‌ها در شرایط آبیاری در 70% ظرفیت زراعی در گیاهان محلول‌پاشی شده با سیلیکون و اسید آسکوربیک به همراه ورمی‌کمپوست بدست آمد (جدول 5).

کارایی مصرف آبیاری عملکرد قند از یک حداقلی با 24/1 کیلوگرم در مترمکعب در گیاهان شاهد(محلول‌پاشی با آب مقطر)در شرایط کاربرد ورمی‌کمپوست در 90% ظرفیت زراعی تا یک حداکثری با 61/2 کیلوگرم در مترمکعب در گیاهان تحت تیمار ورمی‌کمپوست و تیمار شده با گلایسین بتائین در 30% ظرفیت زراعی قرار داشت (با برابری آبیاری در 30 و 50% ظرفیت زراعی). ورمی‌کمپوست بر روی کارایی مصرف آبیاری در 90% ظرفیت زراعی سودمندی نداشت (عملکرد ریشه، عملکرد قند و عملکرد قند سفید) در حالی که در شرایط تنش با استفاده از گلایسین بتائین در 50% ظرفیت زراعی و با استفاده از سیلیکون و گلایسین بتائین در 30% ظرفیت زراعی به حداکثر رسید (جدول 5). 

روند مشابهی در کارایی مصرف آبیاری عملکرد ریشه، عملکرد قند و عملکرد قند سفید بدست آمد که دلیل آن مرتبط بودن این صفات با هم‌دیگر است. کاربرد گلایسین بتائین برای هر سه کارایی در ترکیب با ورمی‌کمپوست موثرتر بود (جدول 5).

علی‌رغم تاثیر غیرمعنی‌دار محافظ‌های گیاهی در 90% ظرفیت زراعی، کارایی مصرف آبیاری برای بیوماس در گیاهان محلول‌پاشی شده با محافظ‌های گیاهی در 70% ظرفیت زراعی در بالاترین مقدار خود قرار داشت (به دلیل بیوماس بالاتر در شرایط آبیاری مطلوب). همچنین، این پاسخ مثبت به محافظ‌های گیاهی در 50% ظرفیت زراعی با برتری روی و گلایسین بتائین و همچنین در 30% ظرفیت زراعی با برتری گلایسین بتائین بود (جدول 6).

کارایی مصرف آبیاری بیوماس در هر دو شرایط کاربرد ورمی‌کمپوست و عدم کاربرد آن، در پاسخ به افزایش کمبود آب کاهش یافت (و همچنین در شرایط آب اضافی). در 90% ظرفیت زراعی کاهش کارایی مصرف آبیاری بیوماس از شرایط تنش شدید (30% ظرفیت زراعی) بیشتر بود. ورمی‌کمپوست منجر به بهبود کارایی مصرف آبیاری بیوماس تحت شرایط کمبود آب شد (جدول 7).

 

کارایی مصرف تعرق (TUE)

کارایی مصرف تعرق برای عملکرد ریشه، عملکرد قند، عملکرد قند سفید و بیوماس با افزایش کمبود آب و همچنین آب اضافی کاهش یافت. سودمندی محافظ‌های گیاهی برای سیلیکون در 70% ظرفیت زراعی، گلایسین بتائین در 50% ظرفیت زراعی و همچنین سیلیکون، گلایسین بتائین و اسید آسکوربیک در 30% ظرفیت زراعی معنی‌دار بود. اما محافظ‌های گیاهی روی کارایی مصرف تعرق عملکرد ریشه در 70% ظرفیت زراعی موثر نبودند.این افزایش‌های معنی‌دار در حضور کمپوست بیشتر بهبود یافت (جدول 5).

آب اضافی (90% ظرفیت زراعی) کارایی مصرف تعرق برای عملکرد قند، عملکرد قند سفید و بیوماس را تا 40، 38 و 30% در گیاهان شاهد (محلول پاشی با آب مقطر) در مقایسه با آبیاری نرمال کاهش داد. رتبه بندی سطوح آبیاری برای کاهش کارایی مصرف تعرق به ترتیب زیر بود: 70%، 50%، 30% و 90% ظرفیت زراعی. اثرگذاری گلایسین بتائین برای کارایی مصرف تعرق عملکرد قند و عملکرد قند سفید با صرف نظر از آبیاری بیشتر از سایر تیمارها بود (جدول 6).

در پاسخ به محافظ‌های گیاهی افزایش 62 درصدی کارایی مصرف تعرق بیوماس در گیاهان تیمار شده مشاهده شد زمانی که ما حداکثر (آبیاری شده در 70% ظرفیت زراعی با استفاده از روی) و حداقل کارایی (آبیاری شده در 30% ظرفیت زراعی با استفاده از آب مقطر) محافظ‌های گیاهی را مقایسه کردیم (جدول 6).

در تیمارهای آبیاری، حداکثر مقدار برای کارایی مصرف تعرق (عملکرد قند، عملکرد قند سفید و بیوماس) تحت آبیاری نرمال (% ظرفیت زراعی) بدست آمد در حالی‌که کمبود آب و آب اضافی کارایی را در گیاهان کاهش دادند (جدول 6).

تحت شرایط خشکی، کارایی مصرف تعرق (عملکرد قند، عملکرد قند سفید و بیوماس) که بوسیله ورمی‌کمپوست بهبود یافت مقدار پایین‌تری از آبیاری نرمال داشت. اما کم‌ترین مقدار کارایی متعلق به گیاهان آبیاری شده در 90% ظرفیت زراعی بود (جدول 7). ترتیب کارایی مصرف به شرح زیر بود: TUE> IUE> WUE، زیرا مقدار کل آب مصرفی در طول فصل رشد بیشتر از میزان آب آبیاری بود و آب آبیاری بیشتر از آب تعرق یافته بود. تحقیقات مشابه نشان داد که بیشترین مقادیر مربوط به WUE و IUE در تیمارهای دارای بیشترین عملکرد، وابسته به سطح آب آبیاری است (کیامز و ارتک 2015؛ اوجان و گنج اولان 2004).

تنش کم آبی و آب اضافی باعث کاهش کارایی مصرف آبیاری (IUERY، IUESY و IUEWSY) و کارایی مصرف تعرق برای عملکرد ریشه، عملکرد قند، عملکرد قند سفید و بیوماس در مقایسه با آبیاری 70% ظرفیت زراعی شدند. بنابراین، گیاهان آبیاری شده در 90 درصد ظرفیت زراعی کمترین میزان کارایی آبیاری را در عملکرد قند نشان دادند. تعرق برگ باعث جذب محلول خاک حاوی مواد مغذی ضروری از طریق ریشه می‌شود (کلر 2005). قبلا نیز نشان داده شده است که تنش کم آبی باعث کاهش عملکرد، در مقایسه با آبیاری کامل می‌شود (حقوردی و همکاران 2017).

      محلول‌پاشی گلایسین بتائین باعث کاهش آهسته پتانسیل آب برگ در هنگام تنش خشکی شد و علائم پژمردگی بسیار دیرتر از گیاهان تیمار نشده ظاهر شدند که یک ویژگی بسیار مهم برای رشد گیاهان در شرایط کمبود آب است. علاوه‌بر این، تیمار گلایسین بتائین اثرات منفی کمبود آب بر جذب CO2 و فلورسانس کلروفیل را کاهش داد در حالی‌که تأثیر کمی روی بیوماس داشت (اشرف و فولاد 2007). این اثرات ممکن است به دلیل شرایط آزمایشی یا اختلاف واقعی بین گونه‌های گیاهی و ژنوتیپ‌ها در پاسخ آنها به کاربرد گلایسین بتائین متفاوت باشد. در هر دو صورت، تحقیقات بیشتری برای بررسی اثرات گلایسین بتائین در گونه‌های گیاهی و در شرایط مختلف محیطی پیشنهاد می‌شود. علاوه‌بر این‌، در حال حاضر مکانیسمی که بتواند اثرات گلایسین بتائین را در سطح سلولی و مولکولی بررسی کند، کاملاً درک نشده است. مطالعات اخیر حاکی از آن است که محلول‌پاشی گلایسین بتائین در تنفس از طریق اثرات رقابتی با گلایسین در مرحله میتوکندریایی مسیر گلیکولات موثر است (سولپیس و همکاران 2002). افزایش محتوای گلایسین بتائین ممکن است اثرات محافظتی بیشتری در مراکز واکنش PSII در کلروپلاست‌ها داشته باشد که در نهایت ممکن است فعالیت فتوشیمیایی بالاتر PSII را حفظ کند (لی و همکاران 2013).

کاربرد سیلیکون باعث افزایش محتوای نسبی آب در گیاهان شد. گیاهان محلول‌پاشی شده با سیلیکون در شرایط تولید ROS با بهبود فعالیت سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز و پراکسیداز، تحمل بیشتری در برابر تنش‌های خشکی نشان دادند. علاوه بر این محتوای اسمولیتی و آنتی اکسیدانت‌های غیر آنزیمی را افزایش و فعالیت MDA را کاهش می‌دهد (یاهایا و همکاران 2018).

 

 

 

 

 

 

جدول 3-  تجزیه واریانس عملکرد و کارایی مصرف آب چغندرقند

 

منابع تغییر

درجه آزادی

میانگین مربعات

عملکرد

ریشه

عملکرد

قند

عملکرد

قند سفید

وزن خشک ریشه

وزن خشک اندام‌های هوایی

محتوای

نسبی آب

WUE

عملکرد ریشه

WUE

عملکرد قند

WUE

عملکرد قندسفید

WUE

بیوماس

سال (Y)

1

*5/1210

**66197679

*54194460

**90777463

**6497553

**78/13

**32/99

**17/4

**30/3

**35/11

بلوک (R)

4

19/139

3765792

2877491

8023948

77268

75/26

49/2

07/0

06/0

12/0

آبیاری (I)

3

**04/29661

**712218678

**575779397

**1721079342

**79361993

**6/1748

**8/176

**29/5

**42/4

**57/13

Y×I

3

**71/531

*5345212

ns3227401

**29727646

*378574

ns32/3

**07/17

**39/0

**28/0

**57/1

بلوک (Y×I)

12

16/39

1454534

1235430

2284342

347013

34/2

67/0

03/0

02/0

03/0

ورمی­کمپوست (V)

1

**10/175

**7514713

**5656914

**101965508

**2802990

**44/43

**01/4

**17/0

**13/0

**53/0

محافظ (P)

4

**51/121

**11657403

**10164624

**7020609

**1042026

**43/44

**31/2

**20/0

**17/0

**25/0

V×P

4

ns21/1

ns112682

ns97883

ns70927

ns213246

**32/3

ns06/0

ns005/0

ns004/0

ns006/0

I×V

3

ns55/21

ns852748

ns707945

ns1254391

ns185154

*92/2

*66/0

*02/0

*02/0

**07/0

I×P

12

ns51/16

*725039

*582485

ns961069

ns113304

**21/4

**51/0

**02/0

**01/0

**04/0

I×V×P

12

ns54/15

ns506285

ns378148

ns908694

ns120584

**43/2

*42/0

ns01/0

ns01/0

ns02/0

Y×V

1

ns50/15

ns251968

ns132005

ns929570

**1299952

ns001/0

ns52/0

ns01/0

ns007/0

**12/0

Y×P

4

**74/36

**1438520

**1167383

**2098516

ns69245

ns17/0

*53/0

ns01/0

ns01/0

ns02/0

Y×I×V

3

ns40/1

ns103438

ns89891

ns84089

ns136737

ns12/1

ns11/0

ns005/0

ns004/0

ns02/0

Y×I×P

12

ns96/14

ns339543

ns280447

ns871151

ns106807

ns70/0

ns23/0

ns005/0

ns004/0

ns009/0

Y×V×P

4

ns05/7

ns258960

ns185609

ns409873

ns144002

ns14/1

ns23/0

ns008/0

ns006/0

ns01/0

Y×I×V×P

12

ns27/14

ns583900

ns466073

ns834744

ns143654

ns24/1

*43/0

*01/0

*01/0

ns02/0

خطا

144

18/10

396984

322133

593324

138411

789/0

212/0

008/0

0065/0

0144/0

ns، * و ** به­ترتیب غیرمعنی­داری و معنی­داری در سطح احتمال پنج و یک درصد می­باشند.

 

 

 

 

ادامه جدول 3-  تجزیه واریانس کارایی مصرف آبیاری و تعرق چغندرقند

 

منابع تغییر

درجه آزادی

میانگین مربعات

IUEعملکرد ریشه

IUEعملکرد قند

IUEعملکرد قند سفید

IUEبیوماس

 

TUEعملکرد ریشه

TUEعملکرد قند

TUEعملکرد قند سفید

TUEبیوماس

سال (Y)

1

**44/523

**39/20

**96/15

**23/59

 

**54/384

**15/16

**78/12

**97/43

بلوک (R)

4

47/5

18/0

14/0

25/0

 

66/9

29/0

23/0

46/0

آبیاری (I)

3

**03/271

**78/11

**59/9

**75/25

 

**60/684

**49/20

**12/17

**55/52

Y×I

3

**49/97

**10/3

**32/2

**41/10

 

**09/66

**52/1

**09/1

**11/6

بلوک (Y×I)

12

63/1

07/0

06/0

08/0

 

60/2

11/0

10/0

14/0

ورمی­کمپوست (V)

1

**16/10

**43/0

**33/0

**39/1

 

**54/15

**66/0

**50/0

**08/2

محافظ (P)

4

**27/5

**44/0

**38/0

**58/0

 

**94/8

**78/0

**68/0

**98/0

V×P

4

ns33/0

ns02/0

ns01/0

ns02/0

 

ns23/0

ns02/0

ns01/0

ns02/0

I×V

3

*04/2

**09/0

**07/0

**28/0

 

*55/2

*11/0

*09/0

**30/0

I×P

12

**50/1

**06/0

**04/0

**13/0

 

**97/1

**08/0

**06/0

**17/0

I×V×P

12

*29/1

*04/0

*03/0

ns07/0

 

*63/1

ns05/0

ns04/0

ns09/0

Y×V

1

ns81/1

ns05/0

ns03/0

**41/0

 

ns02/2

ns04/0

ns03/0

**50/0

Y×P

4

ns82/0

ns02/0

ns02/0

ns04/0

 

*05/2

ns07/0

ns05/0

ns11/0

Y×I×V

3

ns54/0

ns02/0

ns02/0

*13/0

 

ns43/0

ns02/0

ns01/0

ns11/0

Y×I×P

12

ns50/0

ns01/0

ns01/0

ns02/0

 

ns91/0

ns02/0

ns01/0

ns03/0

Y×V×P

4

ns82/0

ns03/0

ns02/0

ns04/0

 

ns89/0

ns03/0

ns02/0

ns05/0

Y×I×V×P

12

**39/1

**05/0

**04/0

*07/0

 

*69/1

*06/0

*05/0

ns10/0

خطا

144

580/0

022/0

017/0

0397/0

 

8243/0

0320/0

0253/0

0560/0

ns، * و ** به­ترتیب غیرمعنی­داری و معنی­داری در سطح احتمال پنج و یک درصد می­باشند.

 

 

جدول 4-  مقایسه میانگین اثرات آبیاری، ورمی کمپوست و محافظ‌های گیاهی روی عملکرد و کارایی مصرف آب چغندرقند

 

تیمارها

عملکرد

ریشه

عملکرد

قند

عملکرد

قند سفید

وزن خشک ریشه

وزن خشک اندام‌های هوایی

محتوای

نسبی آب

(%)

WUE

عملکرد ریشه

WUE

عملکرد قند

WUE

عملکرد قندسفید

WUE

بیوماس

(kg.ha-1)

(kg.m-3)

آبیاری

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90% ظرفیت زراعی

b 71810

b 5/11350

b 3/9883

b 7/17310

b 1/5750

a 47/84

c 73/6

d 06/1

d 92/0

c 16/2

70% ظرفیت زراعی

a 86280

a 9/15028

a 4/13367

a 0/20788

a 0/6158

b 05/82

a 93/9

a 73/1

a 54/1

a 10/3

50% ظرفیت زراعی

c 63300

b 1/11082

b 6/9705

c 1/15257

c 8/5343

c 39/72

b 62/8

b 51/1

b 32/1

b 80/2

30% ظرفیت زراعی

d 33580

c 5/6612

c 7/5787

d 1/8096

d 6/3548

d 13/47

d 22/6

c 22/1

c 07/1

c 15/2

LSD(0.05)

2489

76/479

15/442

23/601

33/234

6087/0

3261/0

0697/0

0645/0

0758/0

ورمی­کمپوست

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شاهد

b 62890

b 55/10841

b 45/9532

b 09/15157

b 0/5092

b 09/71

b 75/7

b 35/1

b 19/1

b 51/2

7 تن در هکتار

a 64600

a 45/11195

a 50/9839

a 33/15569

a 2/5308

a 94/71

a 01/8

a 40/1

a 23/1

a 60/2

LSD(0.05)

814

78/160

83/144

55/196

93/94

2268/0

1177/0

0232/0

0206/0

0307/0

محافظ‌های گیاهی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آب مقطر

b 61040

d 7/10275

d 1/9001

b 1/14713

c 0/4977

c 98/69

c 51/7

d 28/1

c 12/1

c 43/2

روی

a 64470

c 6/11022

c 5/9692

a 3/15539

b 4/5199

b 46/71

ab 97/7

bc 38/1

bc 21/1

b 57/2

سیلیکون

a 63930

c 8/10906

c 7/9569

a 8/15409

b 2/5173

b 45/71

b 90/7

c 36/1

c 20/1

b 55/2

گلایسین بتائین

a 65200

a 6/11594

a 2/10239

a 4/15714

a 0/5375

a 38/72

a 10/8

a 46/1

a 29/1

a 63/2

اسید آسکوربیک

a 64060

b 9/11292

b 5/9927

a 5/15439

ab 8/5275

a 29/72

b 90/7

b 41/1

b 24/1

b 57/2

LSD(0.05)

1287

21/254

99/228

78/310

1/150

3586/0

1862/0

0367/0

0326/0

0485/0

حروف غیرمشترک در هر ستون بیانگر تفاوت معنی دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد.

 

 

 

ادامه جدول 4-  مقایسه میانگین اثرات آبیاری، ورمی کمپوست و محافظ‌های گیاهی روی کارایی مصرف آبیاری

و تعرق چغندرقند (کیلوگرم در مترمکعب)

تیمارها

 

IUE

عملکرد ریشه

IUE

عملکرد قند

IUE

عملکرد قند سفید

 

IUE

بیوماس

 

 

TUE

عملکرد ریشه

TUE

عملکرد قند

TUE

عملکرد قند سفید

TUE

بیوماس

آبیاری

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90% ظرفیتزراعی

d 52/8

c 34/1

c 17/1

d 73/2

 

c 25/13

d 09/2

d 82/1

c 25/4

 

70% ظرفیتزراعی

a 38/13

a 33/2

a 07/2

a 18/4

 

a 55/19

a 40/3

a 03/3

a 10/6

 

50% ظرفیتزراعی

b 45/12

b 18/2

b 19/1

b 05/4

 

b 97/16

b 97/2

b 60/2

b 52/5

 

30% ظرفیتزراعی

c 88/10

b 13/2

b 87/1

c 76/3

 

d 24/12

c 40/2

c 10/2

c 24/4

 

LSD(0.05)

508/0

1121/0

1041/0

115/0

 

6417/0

1371/0

1269/0

1491/0

 

ورمی­کمپوست

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شاهد

 

b 10/11

b 95/1

b 72/1

b 60/3

 

b 25/15

b 66/2

b 34/2

b 93/4

 

7 تن در هکتار

 

a 51/11

a 04/2

a 79/1

a 76/3

 

a 76/15

a 77/2

a 43/2

a 12/5

 

LSD(0.05)

 

1945/0

0382/0

0337/0

0508/0

 

2317/0

0457/0

0406/0

0604/0

 

محافظ‌های گیاهی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آب مقطر

 

c 77/10

d 85/1

d 62/1

c 50/3

 

c 79/14

d 53/2

d 21/2

c 80/4

 

روی

 

ab 43/11

bc 99/1

bc 75/1

b 71/3

 

ab 68/15

bc 71/2

bc 39/2

b 07/5

 

سیلیکون

 

b 34/11

c 98/1

c 73/1

b 68/3

 

b 54/15

c 69/2

c 36/2

b 03/5

 

گلایسین بتائین

 

a 67/11

a 12/2

a 87/1

a 81/3

 

a 95/15

a 87/2

a 54/2

a 19/5

 

اسید آسکوربیک

 

b 33/11

b 04/2

b 79/1

b 70/3

 

b 55/15

b 78/2

b 44/2

b 06/5

 

LSD(0.05)

 

3075/0

0604/0

0533/0

0804/0

 

3663/0

0723/0

0642/0

0955/0

 

حروف غیرمشترک در هر ستون بیانگر تفاوت معنی دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد.

 

 
                                   

 

 

 

 

جدول 5-  مقایسه میانگین برخی خصوصیات فیزیولوژیکی تحت تاثیر آبیاری× محافظ‌های گیاهی

 

آبیاری

محافظ

ورمی­کمپوست

محتوای نسبی آب

 

WUEعملکرد ریشه

IUEعملکرد ریشه

IUEعملکرد قند

IUEعملکرد قند سفید

TUEعملکرد ریشه

(t.ha-1)

(%)

 

(kg.m-3)

90% ظرفیت زراعی

آب مقطر

0

bc 13/84

 

j-m 45/6

o 17/8

m 24/1

n 07/1

j-m 70/12

 

7

b 24/84

 

j-m 59/6

o 34/8

lm 27/1

mn 10/1

j-m 98/12

 

روی

0

bcd 06/84

 

j 79/6

no 60/8

lm 33/1

mn 16/1

j 38/13

 

 

7

c-f 19/83

 

jkl 70/6

o 48/8

lm 31/1

mn 14/1

jkl 19/13

 

سیلیکون

0

b 34/84

 

ij 83/6

no 65/8

lm 34/1

mn 16/1

ij 44/13

 

 

7

b-e 44/83

 

j 81/6

no 63/8

lm 33/1

mn 16/1

j 41/13

 

گلایسین بتائین

0

b 28/84

 

j 80/6

no 60/8

lm 41/1

m 24/1

j 38/13

 

 

7

a 33/86

 

jkl 72/6

o 51/8

lm 39/1

mn 22/1

jkl 22/13

 

اسید آسکوربیک

0

bc 15/84

 

jk 75/6

o 54/8

lm 38/1

mn 20/1

jk 28/13

 

 

7

a 57/86

 

ij 87/6

no 70/8

l 42/1

m 23/1

ij 53/13

70% ظرفیت زراعی

آب مقطر

0

h 17/80

 

cd 40/9

c-h 67/12

ghi 13/2

hij 89/1

cd 51/18

 

7

h 04/81

 

bc 73/9

a-f 11/13

d-i 22/2

c-j 97/1

bc 15/19

روی

0

g 07/82

 

abc 90/9

a-d 33/13

b-e 33/2

b-e 08/2

abc 48/19

 

 

7

fg 28/82

 

a 28/10

a 85/13

bcd 38/2

bcd 11/2

a 24/20

 

سیلیکون

0

fg 19/82

 

ab 94/9

abc 39/13

b-g 30/2

b-h 04/2

ab 56/19

 

 

7

efg 51/82

 

abc 86/9

a-e 28/13

b-f 32/2

b-f 07/2

abc 40/19

 

گلایسین بتائین

0

efg 48/82

 

ab 03/10

abc 51/13

bc 40/2

ab 14/2

ab 75/19

 

 

7

d-g 06/83

 

ab 97/9

abc 43/13

bcd 38/2

bc 12/2

ab 63/19

 

اسید آسکوربیک

0

fg 28/82

 

ab 00/10

abc 46/13

bcd 39/2

bc 12/2

ab 67/19

 

 

7

fg 42/82

 

ab 21/10

ab 77/13

ab 45/2

ab 18/2

ab 10/20

 

ادامه جدول 5

50% ظرفیت زراعی

آب مقطر

0

m 90/69

 

gh 35/8

hi 09/12

hij 09/2

jk 82/1

gh 44/16

 

7

m 81/70

 

fgh 53/8

f-i 35/12

ghi 13/2

ij 87/1

fgh 80/16

 

روی

0

kl 26/72

 

e-h 61/8

e-i 43/12

f-i 15/2

hij 89/1

e-h 95/16

 

 

7

jk 03/73

 

def 98/8

b-g 96/12

c-i 24/2

d-j 96/1

def 67/17

 

سیلیکون

0

kl 25/72

 

fgh 56/8

f-i 36/12

hi 11/2

ijk 83/1

fgh 84/16

 

 

7

jkl 79/72

 

e-h 63/8

d-i 47/12

f-i 15/2

ij 88/1

e-h 98/16

 

گلایسین بتائین

0

l 97/71

 

gh 45/8

ghi 20/12

e-i 18/2

f-j 92/1

fgh 64/16

 

 

7

i 37/74

 

de 11/9

a-f 15/13

bcd 36/2

b-e 08/2

de 94/17

 

اسید آسکوربیک

0

jkl 98/72

 

h 17/8

ij 79/11

ij 08/2

ijk 83/1

h 08/16

 

 

7

ij 54/73

 

efg 81/8

c-h 73/12

c-h 26/2

c-i 98/1

efg 34/17

30% ظرفیت زراعی

آب مقطر

0

s 70/43

 

p 37/5

mn 45/9

k 82/1

l 59/1

o 58/10

 

7

r 88/45

 

op 67/5

lm 96/9

jk 93/1

kl 69/1

no 17/11

روی

0

pq 98/46

 

lmn 20/6

k 87/10

ij 08/2

jk 82/1

lmn 20/12

 

 

7

op 82/47

 

klm 26/6

jk 94/10

hij 10/2

ijk 84/1

klm 32/12

 

سیلیکون

0

qr 14/46

 

nop 69/5

lm 86/9

k 90/1

l 66/1

no 19/11

 

 

7

nop 91/47

 

ij 87/6

hi 08/12

b-e 35/2

b-g 05/2

ij 52/13

 

گلایسین بتائین

0

op 67/47

 

j-m 41/6

jk 13/11

d-i 22/2

e-j 95/1

j-m 61/12

 

 

7

n 89/48

 

i 35/7

c-h 84/12

a 61/2

a 29/2

i 46/14

 

اسید آسکوربیک

0

op 73/47

 

klm 24/6

jk 94/10

e-i 18/2

g-j 91/1

klm 29/12

 

 

7

no 62/48

 

mno 14/6

kl 68/10

f-i 15/2

ij 88/1

mn 09/12

حروف غیرمشترک در هر ستون بیانگر تفاوت معنی دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد.

 

 

جدول 6-  مقایسه میانگین برخی خصوصیات فیزیولوژیکی تحت تاثیر آبیاری× محافظ‌های گیاهی

آبیاری

محافظ

عملکرد

قند

عملکرد

قند سفید

WUE

عملکرد قند

WUE

عملکرد قند سفید

WUE

بیوماس

IUE

بیوماس

TUE

عملکرد قند

TUE

عملکرد قند سفید

TUE

بیوماس

(kg.ha-1)

(kg.m-3)

90%

ظرفیت زراعی

آب مقطر

h 9/10606

i 82/9176

i 99/0

i 86/0

f 09/2

h 65/2

i 95/1

i 69/1

f 12/4

روی

efg 1/11202

fgh 20/9751

hi 05/1

hi 91/0

f 16/2

h 73/2

hi 06/2

hi 79/1

f 25/4

سیلیکون

ef 9/11277

fgh 39/9803

hi 05/1

hi 91/0

f 18/2

h 76/2

hi 08/2

hi 80/1

f 29/4

گلایسین بتائین

d 6/11852

d 50/10389

h 11/1

h 97/0

f 18/2

h 76/2

h 18/2

h 91/1

f 29/4

اسیدآسکوربیک

d 3/11813

de 46/10295

h 10/1

h 96/0

f 18/2

h 77/2

h 17/2

h 90/1

f 30/4

70%

ظرفیت زراعی

آب مقطر

c 2/14034

c 44/12433

c 61/1

c 43/1

b 00/3

bcd 04/4

c 18/3

c 82/2

b 90/5

روی

ab 9/15182

ab 74/13516

ab 74/1

ab 55/1

a 15/3

a 24/4

ab 44/3

ab 06/3

a 20/6

سیلیکون

b 5/14904

b 31/13263

b 71/1

b 52/1

ab 08/3

abc 16/4

b 37/3

b 00/3

ab 07/6

گلایسین بتائین

a 0/15423

a 80/13759

ab 77/1

ab 58/1

a 15/3

ab 20/4

ab 49/3

a 14/3

a 14/6

اسیدآسکوربیک

a 9/15599

a 59/13863

a 79/1

a 59/1

a 15/3

a 25/4

a 53/3

ab 11/3

a 21/6

50%

ظرفیت زراعی

آب مقطر

gh 9/10706

hi 24/9361

e 46/1

ef 27/1

d 71/2

de 92/3

e 88/2

ef 51/2

d 33/5

روی

ef 6/11226

efg 18/9844

de 52/1

de 33/1

c 85/2

abc 11/4

de 00/3

de 63/2

c 60/5

سیلیکون

fgh 2/10859

ghi 27/9454

e 47/1

e 28/1

c 81/2

bcd 06/4

e 91/2

e 53/2

c 53/5

گلایسین بتائین

de 4/11583

def 70/10198

cd 57/1

cd 38/1

c 87/2

abc 15/4

cd 10/3

cd 73/2

c 65/5

اسیدآسکوربیک

fgh 2/11034

gh 45/9669

de 50/1

de 32/1

cd 78/2

cd 02/4

de 96/2

e 59/2

cd 47/5

30%

ظرفیت زراعی

آب مقطر

k 7/5754

l 73/5032

hi 06/1

hi 93/0

g 94/1

g 40/3

h 10/2

h 84/1

g 82/3

روی

j 5/6478

k 66/5657

g 19/1

gf 04/1

f 14/2

f 74/3

g 36/2

g 06/2

f 22/4

سیلیکون

j 5/6585

k 65/5757

g 21/1

g 06/1

f 15/2

f 75/3

g 39/2

g 09/2

f 23/4

گلایسین بتائین

i 5/7519

j 67/6608

f 38/1

f 21/1

e 37/2

abc 13/4

f 72/2

f 40/2

e 66/4

اسیدآسکوربیک

j 03/6724

k 55/5881

g 24/1

g 08/1

f 16/2

ef 77/3

g 44/2

g 14/2

f 25/4
                       

حروف غیرمشترک در هر ستون بیانگر تفاوت معنی دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد.

            

جدول 7- مقایسه میانگین برخی خصوصیات فیزیولوژیکی تحت تاثیر آبیاری× ورمی‌کمپوست

 

آبیاری

ورمی­کمپوست

WUE

عملکرد قند

WUE

عملکرد قند سفید

WUE

بیوماس

IUE

بیوماس

TUE

عملکرد قند

TUE

عملکرد قند سفید

TUE

بیوماس

(t.ha-1)

(kg.m-3)

90% ظرفیت زراعی

0

f 06/1

f 92/0

e 15/2

d 72/2

f 08/2

f 82/1

e 23/4

 

7

f 06/1

f 92/0

e 17/2

d 75/2

f 09/2

f 82/1

e 28/4

70% ظرفیت زراعی

0

a 71/1

a 52/1

a 07/3

a 14/4

a 37/3

a 00/3

a 05/6

 

7

a 74/1

a 55/1

a 12/3

a 21/4

a 43/3

a 05/3

a 15/6

50% ظرفیت زراعی

0

c 47/1

c 29/1

c 74/2

b 97/3

c 90/2

c 53/2

c 41/5

 

7

b 54/1

b 35/1

b 86/2

a 13/4

b 04/3

b 66/2

b 63/5

30% ظرفیت زراعی

0

e 17/1

e 02/1

f 06/2

c 59/3

e 30/2

e 01/2

f 05/4

 

7

d 27/1

d 11/1

d 24/2

b 93/3

d 51/2

d 19/2

d 42/4

حروف غیرمشترک در هر ستون بیانگر تفاوت معنی دار در سطح احتمال 5 درصد می باشد.

 

 

نتیجه گیری کلی

     چغندرقند به‌عنوان گیاهی با نیاز آبی بالا شناخته می‌شود، و در مناطق مختلفی کشت می­شود که هر منطقه دارای خصوصیات آب و هوایی خاصی می­باشد. هر دو سال آزمایش بیشترین عملکرد ریشه، عملکرد قند و بیوماس زمانی بدست آمد که محصول در 70 درصد ظرفیت زراعی آبیاری شد که باعث افزایش WUE، IUE و TUE شد. اما استفاده همزمان از ورمی کمپوست و محافظ های گیاهی تحت تنش کم آبی نیز می تواند نتیجه مطلوبی باشد.  با استفاده از منابع خارجی محافظ­های گیاهی و ورمی‌کمپوست می­توان تا حدودی اثرات مخرب تنش­های محیطی از جمله تنش خشکی را تعدیل نموده و پایداری عملکرد چغندرقند را در شرایط آب و هوایی مختلف تضمین نمود. از سوی دیگر با توجه به این­که ورمی‌کمپوست جزو کودهای آلی به­شمار می­رود، می­توان از طریق کاربرد آن اثرات زیست محیطی فراوانی را از طریق کاهش مصرف کودهای شیمیایی متصور بود. این عوامل می­تواند گام موثری در راستای تامین اهداف کشاورزی پایدار محسوب گردد. تنش شدید در مقایسه با بیوماس و عملکرد قند بیشترین تأثیر را در کاهش عملکرد ریشه داشت. ترکیب ورمی کمپوست با محافظ های گیاهی (به ویژه گلایسین بتائین) در 30 و 50 درصد ظرفیت زراعی موثرترین تیمار بود. و از بین محافظ‌های گیاهی برای تحمل تنش و پایداری عملکرد کاراترین آنها گلایسین بتائین بود.  همچنین با توجه به اینکه این تیمارها در حضور عوامل تنش­زای محیطی مانند کمبود آب به­صورت موثری رشد و عملکرد گیاهان زراعی را بهبود می­بخشند، می­توان به تولید اقتصادی محصول چغندرقند با مصرف آب کم‌تر در مناطق دارای تنش خشکی امیداوار بود و توان رقابتی و سازگاری بیشتری را با محیط داشت. از آنجا که مصرف آب در اراضـی آبـی کشـور بـی رویـه و بیشتر از نیاز آبی گیاهان می‌باشد و ضریب فراوانـی آب کـم­تـر از واحد است. لذا یکی از راه‌کارهای اساسی بهینه‌سازی مصـرف آب در اراضی زراعی کشور استفاده از روش کم‌آبیاری اسـت. مصــرف بهینــه آب در تولیــد محصولات کشاورزی به عنوان یکی از مهمترین عوامل محیطـی موثر بر رشـد و نمـو گیاهـان بـه‌خصـوص در منـاطق خشـک و نیمـه‌خشــک در شــرایط آب و هـوایی شمال غرب ایــران از اهمیــت خاصــی برخوردار است.

 

سپاسگزاری

         یدین­وسیله از تمامی حمایت­ها و مساعدت­های دانشگاه ارومیه جهت فراهم نمودن امکانات موردنیاز برای اجرای این پژوهش، و از آقای دکتر ادریس آرژه به جهت بازخوانی و تنظیم مقاله تشکر و قدردانی به­عمل می­آید.

 

 

[1] Water use efficiency

[2] Irrigation use efficiency

[3] Transpiration use efficiency

[4] Relative water content

References

Aane HM. 2018. The effects of foliar sprays with different silicon compounds. Plants, 7(45): 1-22.
Abbas MS, El-Hassanin AD, Dewdar MDH and Abd Elaleem HAE. 2020. Impact of nano-micronutrients as foliar fertilization on yield and quality of sugar beet roots. Pakistan Journal of Biological Science,
 23: 1416-1423.
Anjum NA, Ahmad I, Mohmood I, Pacheco M, Duarte AC, Pereira E, Umar S, Ahmad A, Khan NA, Iqbal M and Prasad MNV. 2012. Modulation of glutathione and its related enzymes in plants’ responses to toxic metals and metalloids – a review. Environmental and Experimental Botany, 75:307-324.
Artyszak A, Gozdowski D, and Siuda A. 2021. Effect of the application date of fertilizer containing silicon and potassium on the yield and technological quality of sugar beet roots. Plants, 10(370): 1-12.
Ashraf M and Foolad MR. 2007. Roles of glycine betaine and proline in improving plant abiotic stress resistance. Environmental and Experimental Botany, 59:206-216.
Benami A and Ofen A. 1984. Irrigation Engineering-sprinkler, Trickle and Surface Irrigation: Principles, Design and Agricultural Practices. Publisher: Iirrigation Engineering Scientific Publications.
Diacono M and Montemurro F. 2010. Long-term effects of organic amendments on soil fertility: A review. Agronomy for Sustainable Development, 30:401-422.
Draycott AP. 2006. Sugar Beet. Blackwell Publishing, 474p.
Edmeades DC. 2003. The long-term effects of manures and fertilizers on soil productivity and quality: A review. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 66:165-180.
El-Sayed AM, Mahmoud AH, Taha IB and Eman IRE. 2018. Tolerance of some sugar beet varieties to water stress. Agricultural Water Management, 201:144-151.
FAO. 2018. Food and Agriculture Organization Annual Statistical Report.
Farooq M, Basra SMA, Wahid A, Cheema ZA, Cheema MA and Khaliq A. 2008. Physiological role of exogenously applied glycinebetaine to improve drought tolerance in fine grain aromatic rice (Oryza sativa L.). Journal of Agronomy and Crop Science, 194:325-333.
Fini A, Bellasio C, Pollastri S, Tattini M and Ferrini F. 2013. Water relations, growth, and leaf gas exchange as affected by water stress in Jatropha curcas. Journal of Arid Environments, 89:21–29.
Flumignan DL, Faria RT and De Lena BP. 2012. Test of a microlysimeter for measurement of soil evaporation. Engenharia Agrícola, 32(1):80–90.
Haghverdi A, Yonts D, Reichert DL and Irmak S. 2017. Impact of irrigation, surface residue cover and plant population on sugar beet growth and yield, irrigation water use efficiency and soil water dynamics. Agricultural Water Management, 180:1-12.
Harveson RM. 2015. History of Sugar beets. University of Nebraska-Lincoln. http:// unlcms.unl.edu/ianr/extension/crop watch/history-sugar beets.
Hasanuzzaman M, Nahar K, Alam MM and Fujita M. 2012. Exogenous nitric oxide alleviates high temperature induced oxidative stress in wheat (Triticum aestivum) seedlings by modulating the antioxidant defense and glyoxalase system. Australian Journal of Crop Science, 6:1314-1323.
Hasanuzzaman M, Nahar K, Alam MM, Ahmad S and Fujita M. 2015. Exogenous application of phytoprotectants in legumes against environmental stress. In: Azooz MM, Ahmad P. (Eds.), Legumes under Environmental Stress. John Wiley & Sons, Ltd., p. 161-197.
Howell TA, Cuenca RH and Solomon KH. 1990. In: Hoffman, et al. (Eds.), Crop yield response. Management of farm irrigation systems. ASAE, p. 312.
ICUMSA. 2007. Methods Book, Verlag Dr. Albert Bartens, Berlin.
Keller M. 2005. Deficit irrigation and vine mineral nutrition. American Journal of Enology and Viticulture, 56(3):267-283.
Khan HR, McDonald GK and Rengel Z. 2004. Zinc fertilization and water stress affects plant water relations, stomatal conductance and osmotic adjustment in chickpea (Cicer arietinum L.). Plant and Soil,
267:271-284.
Kirda C. 2002. Deficit Irrigation Scheduling Based on Plant Growth Stages Showing Water Stress Tolerance, Deficit Irrigation Practices. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, p. 3-10.
Kiymaz S and Ertek A. 2015. Yield and quality of sugar beet (Beta vulgaris L.) at different water and nitrogen levels under the climatic conditions of Kırsehir, Turkey. Agricultural Water Management, 158:156-165.
Kramer PJ. 1988. Changing concepts regarding plant water relations. Plant, Cell and Environment,
11:565-568.
Lehrsch GA, Brown B, Lentz RD, Johnson-Maynard JL and Leytem AB. 2015. Sugar beet yield and quality when substituting compost or manure for conventional nitrogen fertilizer. Agronomy Journal,
107(1):221-231.
Lentz RD and Lehrsch GA. 2014. Manure and fertilizer effects on carbon balance and organic and inorganic carbon losses for an irrigated corn field. Soil Science Society of American Journal, 78:987-1002.
Levitt J. 1980. Responses of Plant to Environmental Stress: Water, Radiation, Salt and Other Stresses. Academic Press, New York.
Li GL, Wu HX, Sun YQ and Zhang SY. 2013. Response of chlorophyll fluorescence parameters to drought stress in sugar beet seedlings. Russian Journal of Plant Physiology, 60:337–342.
Liso R, De Tullio MC, Ciraci S, Balestrini R, La Rocca N, Bruno L, Chippetta A, Bitonti MB, Bonfante P and Arrigoni O. 2004. Localisation of ascorbic acid, ascorbic acid oxidase, and glutathione in roots of Cucurbita maxima L. Journal of Experimental Botany, 55:2589-2597.
Loveland P and Webb J. 2003. Is there a critical level of organic matter in the agricultural soils of temperate regions: A review. Soil and Tillage Research, 70:1-18.
Nahar K, Hasanuzzaman M, Ahamed KU, Hakeem KR, Ozturk M and Fujita M. 2015 Plant Responses and Tolerance to High Temperature Stress: Role of Exogenous Phytoprotectants. In: Hakeem K. (eds.) Crop Production and Global Environmental Issues. Springer, Cham. P. 385-435.
Noctor G, Mhamdi A, Chaouch S, Han Y, Neukermans J, Marquez-Garcia B, Queval G and Foyer CH. 2012. Glutathione in plants: an integrated overview. Plant, Cell and Environment, 35:454-484.
Ober ES, Bloa ML, Clark CJA, Royal A, Jaggard KW and Pidgeon JD. 2005. Evaluation of physiological traits as indirect selection criteria for drought tolerance in sugar beet. Field Crops Research, 91:231-249.
Potters G, De Gara L, Asard H and Horemans N. 2002. Ascorbate and glutathione: guardians of the cell cycle, partners in crime? Plant Physiology and Biochemistry, 40:537-548.
Reinefeld E, Emmerich A, Baumgarten G, Winner C and Bei U. 1974. Zur Voraussage des Melassezuckers aus Rübenanalysen. Zucker. 27:2–15.
Rinaldi M and Vonella AV. 2006. The response of autumn and spring sown sugar beet (Beta vulgaris L.) to irrigation in Southern Italy: water and radiation use efficiency. Field Crops Research, 95:103–114.
Sangster AG, Hodson MJ and Tubb HJ. 2001. Silicon deposition in higher plants. In: Datnoff LE, Snyder GH, Korndorfer GH. (Eds.), Silicon in Agriculture. Elsevier, Amsterdam, p. 85-113.
SAS Institute Inc. 2006. Base SAS 9.1.3 Procedures Guide, vols. 1-4., Second Edn. SAS Institute Inc., Cary, NC.
Song CJ, Ma KM, Qu LY, Liu Y, Xu XL, Fu BJ and Zhong JF. 2010. Interactive effects of water, nitrogen and phosphorus on the growth, biomass partitioning and water-use efficiency of Bauhinia faberi seedlings. Journal of Arid Environments, 74:1003–1012.
Sulpice R, Gibon Y, Cornic G and Larher FR. 2002. Interaction between exogenous glycine betaine and the photorespiratory pathway in canola leaf discs. Physiologia Plantarum, 116: 460–467.
Sun XP, Yan HL, Kang XY and Ma FW. 2013. Growth, gas exchange, and water-use efficiency response of two young apple cultivars to drought stress in two scion-one rootstock grafting system. Photosynthetica, 51(3):404-410.
Tamara FJF, Jennifer SB, Sacha JM and Debbie LS. 2017.  Assessing water uptake in sugar beet (Beta vulgaris) under different watering regimes. Agricultural Water Management, 144:61-67.
Thalooth AT, Tawfik MM and Mohamed HM. 2006. A comparative study on the effect of foliar application of zinc, potassium and magnesium on growth, yield and some chemical constituents of mung bean plants grown under water stress conditions. World Journal of Agricultural Sciences, 2:37-46.
Topak R, Acar B, Uyanöz R and Ceyhan E. 2016. Performance of partial root-zone drip irrigation for sugar beet production in a semi-arid area. Agricultural Water Management, 176:180-190.
Ucan K and Gencoglan C. 2004. The effect of water deficit on yield and yield components of sugar beet. Turk. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 28:163–172.
Vazifedoust M, Vandam JC, Feddes RA and Feizi M. 2008. Increasing water productivity of irrigated crops under limited water supply at field scale. Agricultural Water Management, 95:89-102.
Yahya A, Alpaslan K, Hesham FA, Sebnem K and Mostafa MR. 2018. The defensive role of silicon in wheat against stress conditions induced by drought, salinity or cadmium. Ecotoxicology and Environmental Safety, 154:187-196.
Zewail RM, El-Gmal IS, Khaitov B, and El-Desouky HS. 2020. Micronutrients through foliar application enhance growth, yield and quality of sugar beet (Beta vulgaris L.). Journal of Plant Nutrition,
43: 2275-2285.
Zhang C, Dai J, Zhou B, Chen X, Li J, Zhang J and Zhang C. 2013. Effects of vermicompost at different propositions on the growth of Zea mays and soil fertility. Journal of South China Agricultural University, 34(2):137–143.
JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE AND SUSTAINABLE PRODUCTION
Volume 32, Issue 2
June 2022
Pages 1-18

Files

Share

How to cite

Statistics