بررسی عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب کینوا (رقم Giza-1) تحت مدیریت‌های مختلف آبیاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

یکی از روش‌های مؤثر برای تولیدات کشاورزی پایدار و حصول امنیت غذایی در مناطق خشک و نیمه‌خشک نظیر ایران، استفاده از گیاهانی است که در تنش‌های محیطی عملکرد و بهره‌وری آب مناسبی داشته باشد. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر مدیریت ‌آبیاری بر خواص مورفولوژیکی گیاه کینوا در شرایط گلخانه‌ای در دانشگاه فردوسی مشهد در سال 98-1397 اجرا شد. پژوهش حاضر در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار و به صورت کشت گلدانی بر روی گیاه کینوا رقم Giza-1 اجرا شده است. تیمارهای مورد بررسی در این پژوهش شامل 4 مدیریت آبیاری (آبیاری کامل FI، آبیاری بخشی ریشه متناوب APRD، ثابت FPRD و کم‌آبیاری به میزان 50 درصد ظرفیت زراعی DI) بود. نتایج نشان داد که مدیریت‌های آبیاری بر تعداد برگ، ارتفاع، وزن خشک بوته و ریشه، کارآیی مصرف آب و عملکرد دانه در سطح احتمال یک درصد و بر طول ریشه در سطح 5 درصد معنی‌دار شد. استفاده از تیمارهای APRD، FPRD و DI منجر به کاهش ارتفاع (13.3، 26.8 و 34.6 درصد) و کاهش عملکرد دانه (13.5، 27.4 و 33.3 درصد) در مقایسه با تیمار FI شد. بر اساس نتایج این پژوهش استفاده از تیمارهای APRD، FPRD و DI منجر به افزایش کارایی مصرف آب به‌ترتیب به میزان 38.3، 10.5 و 23.8 درصد در مقایسه با تیمار FI شد. مطابق نتایج به‌دست‌آمده و ازآنجایی‌که از دانه‌های گیاه کینوا نسبت به سایر قسمت‌ها نظیر برگ بیشتر استفاده می‌شود و با عنایت به موضوع کمبود منابع آب شیرین در ایران می‌توان از تیمار آبیاری بخشی با درنظرگرفتن کاهش عملکرد دانه استفاده کرد. به‌طورکلی استفاده از آبیاری بخشی ریشه برای آبیاری محصولات کشاورزی نظیر گیاه کینوا در کشور با مدیریت مناسب و مطلوب می‌تواند به‌عنوان یک راهکار مناسب جهت استفاده از آب در شرایط بحران توصیه شود، هرچند که لازم است آزمایش‌های بیشتری (به‌ویژه در شرایط مزرعه‌ای) جهت تأیید نتایج پژوهش حاضر انجام شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of irrigation management on yield, yield components, and water use efficiency of Quinoa (c.v. Giza-1)

نویسندگان [English]

  • Saber Jamali
  • Hossein Ansari
Water Science and Engineering Department, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
چکیده [English]

Introduction:
Global climate change is expected to cause increased temperatures and more unevenly distributed precipitation, resulting in severe drought, heatwave, and soil salinity in arid and semi-arid areas [4,5]. Also, poor irrigation management not only decreases water use efficiency but also the drought intensity. It is estimated that 30% of the global land surface will experience extreme drought by the 2090s [1]. Drought stress is the most serious abiotic stress that has a direct impact on crop performance [2]. Introducing new crops that are adapted to environmental stresses is one of the most effective methods for sustainable crop production and food security in arid regions [3]. Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), traditionally called the mother of grains, has the potential to grow under drought, tolerating levels as stresses in other crop species. Drought conditions are key abiotic factors affecting quinoa’s growth and development. However, to the best of our knowledge, no information is available about irrigation with partial root-zone drying management on quinoa. Therefore, the present study in greenhouses conditions was conducted to study the effect of irrigation management on the morphological and grain yield of quinoa. The finding would be useful to enhance food security in the context of global climate change.

Methods:
This research aimed to examine the effect of deficit irrigation and partial root-zone drying on morphophysiological properties and grain yield of quinoa (c.v. Giza-1) in Ferdowsi university of Mashhad during 2019 (winter-summer). Research Station is located in north-east Iran at 36° 16' N latitude and 59° 36' E longitude and its height from sea level is 958 meters. The seeds of Quinoa were planted at a depth of 1.5 centimeters in the loamy soil of each pot and were irrigated with tap water. The experiment was a completely randomized design (CRD) with three replications under pot planting conditions, four irrigation regimes (full irrigation-FI, deficit irrigation-DI, alternate partial root-zone drying-APRD, and fixed partial root-zone drying-FPRD). In the APRD and FPRD regimes, pots were separated into two sections equally in the vertical direction, and irrigation was supplied to one section each time and then switched to the drier sections (APRD), but in the FPRD regime, one section all during a time of growth was dried and irrigated. In limited irrigation treatments, 50% water of FI was applied either to the filed capacity in the pot in DI or to one side of the pot alternating in APRD, and to one side of the pot fixing in FPRD, respectively. At harvest, plant height, leaf number, and root length were measured. Shoot and root biomass was collected and determined after oven drying at 70oC until constant weight. Grains were collected and measured for yield/plant. The obtained data analyzed using statistical software of SAS (Ver. 9.4) and the means were compared using LSD test at 5 % percent levels.

Results:
Results showed that irrigation strategies were statistically significant on leaf number, plant height, shoot and root biomass, and grain yield at 1% level and significant on root length at 5% levels. Results showed that the highest plant height and root length (89.7 and 15.3 cm) were in FI treatment and the shortest plant height (58.7 cm) and root length (11.4 cm) were in DI and FPRD treatment. The highest and the least Shoot and root biomass and grain yield were measured in FI (7.9, 1.53, and 15.5 g per plant) and DI (3.5 g per plant), FPRD (0.89 g per plant), and DI (10.2 g per plant) treatments, respectively. With 50 % reduction of water in APRD, FPRD, and DI compared to FI treatment, plant height was decreased by 13.8, 26.8, and 34.6 percent, respectively. Grain yield was decreased by 13.5, 27.4, and 33.3% in APRD, FPRD, and DI compared to FI treatment. From results, it can be concluded that quinoa plant growth is favored by APRD is an effective irrigation strategy to increase grain yield in drought-prone areas. Overall, APRD might be a wise approach for sustaining crop productivity in drought-stressed areas of the world to ensure food security.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Deficit irrigation
  • Grain yield
  • Greenhouse condition
  • Partial root-zone drying irrigation
  • Water stress
  • آذری نصرآباد ع. موسوی‌نیک س. م. گلوی م. خزاعی م. بهشتی س. ع. و سیروس‌مهر ع. 1398. بررسی ارتباط برخی ویژگی‌های فیزیولوژیک و بیوشیمیایی در ژنوتیپ‌های سورگوم دانه‌ای با عملکرد و اجزای آن در شرایط تنش آبی. تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 12(3): 725-733.
  • بهرام‌پور م. دهستانی اردکانی م. شیرمردی م. و غلام‌نژاد ج. 1398. تأثیر بسترهای کشت مختلف و نانوکود پتاسیم بر ویژگی‌های مورفوفیزیولوژیک همیشه‌بهار زیر تنش خشکی. علوم و فنون باغبانی ایران. 20(1): 65-78.
  • بیرامی ح. رحیمیان م. ح. صالحی م. و یزدانی بیوکی ر. 1398. تأثیر سطوح مختلف شوری آب آبیاری بر عملکرد و اجزای عملکرد کینوا در کشت بهاره. تولید گیاهان زراعی. 12(4): 111-120.
  • پورقاسمیان ن. و مرادی ر. 1396. بررسی اثر تنش خشکی و آسکوربیک اسید بر برخی پارامترهای رشد و بیوشیمیایی در گیاه همیشه‌بهار. فرایند و کارکرد گیاهی. 6(1): 77-88.
  • تدین م. ر. و کریم‌زاده سورشجانی ه. 1398. تأثیر زئولیت بر شاخص‌های رشدی و فیزیولوژیک ارزن پروسو تحت مدیریت کم‌آبیاری. تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 12(2): 415-427.
  • جمالی ص. انصاری ح. و زین‌الدین س. م. 1399. اثر آبیاری بخشی ریشه و بستر کاشت بر عملکرد و اجزای عملکرد کینوا. آب و خاک. 34(1): 1-10.
  • جمالی ص. گلدانی م. و زین‌الدین س. م. 1398. بررسی اثر تنش آبی دوره‌ای بر عملکرد و بهره‌وری مصرف آب گیاه کینوا (رقم NSRCQ). آبیاری و زهکشی ایران. 13(6): 1687-1697.
  • حقیقتی ب. برومندنسب س. و ناصری ع. 1394. تأثیر مدیریت‌های مختلف کم‌آبیاری در روش آبیاری جویچه‌ای و قطره‌ای نواری بر عملکرد سیب‌زمینی و بهره‌وری آب. پژوهش آب در کشاورزی. 29(2): 181-193.
  • رزاقی ف. و بهادری قصرالدشتی م. 1396. اثر کم‌آبیاری بر محصول و بهره‌وری آب کینوا در استان فارس. اولین همایش ملی شورورزی. یزد. مرکز ملی تحقیقات شوری. زمان برکزاری همایش و تعداد صفحات مقاله؟
  • صالحی تیزابی س. گلدانی م. و نباتی ج. 1399 الف. تأثیر آبیاری بخشی ریشه بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب در گیاه گوجه‌فرنگی در شرایط کم‌آبیاری. آبیاری و زهکشی ایران. 14(2): 426-435.
  • صمدزاده ع. ر. زمانی غ. ر. و فلاحی ح. ر. 1399. امکان‌سنجی تولید گیاه جدید کینوا در شرایط اقلیمی خراسان جنوبی تحت‌تأثیر تاریخ و تراکم کاشت. پژوهش‌های کاربردی زراعی. 33(1): 82-104.
  • ضیائی س. م. سلیمی خ. و امیری س. ر. 1399. بررسی کشت کینوا تحت فواصل مختلف آبیاری و محلولپاشی در منطقه سراوان. فیزیولوژی گیاهان زراعی. 12(1): 113-125.
  • Ali O. I. Fghire R. Anaya F. Benlhabib O. and Wahbi S. 2019. Physiological and morphological responses of two quinoa cultivars (Chenopodium quinoa Willd.) to drought stress. Gesunde Pflanzen. 71(2): 123-133.‏
  • Alvar-Beltrán J. Saturnin C. Dao A. Dalla Marta A. Sanou J. and Orlandini S. 2019. Effect of drought and nitrogen fertilisation on quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) under field conditions in Burkina Faso. Italian Journal of Agrometeorology. 1: 33-43. ‏
  • Dole J. M. and Wilkins H. F. 2005. Floriculture: Principales and species. Published by Prentice Hall. 595 p.
  • Farooq M. Wahid A. Kobayashi N. Fujita D. and Basra S. M. A. 2009. Plant drought stress: effects, mechanisms and management. Agronomy for Sustainable Development. 29: 185-212.
  • Hamrouni I. Salah H. and Marzouk B. 2001. Effects of water-deficit on oil of safflower aerial parts. Phytochemistry. 58(2): 277-280.
  • Jbawi E. A. Danoura R. and Yaacoub A. 2018. Effect of Deficit Irrigation and Manure Fertilizer on Improving Growth and Yield of Quinoa in Syria. Agriculture Research: OAJAR-100007, 1-11.‏
  • Khurana E. and Singh J. S. 2000. Influence of seed size on seedling growth of Albizia procera under different soil water levels. Annals of Botany. 86: 1185-1190.
  • Naz H. Akram N. A. and Kong H. 2020. Assessment of secondary metabolism involvement in water stress tolerance of Quinoa subjected to water regimes. Pakistan Journal of Botany. 52(5): 1553-1559.‏
  • Sarker B. C. Hara M. and Uemura M. 2005. Proline synthesis, physiological responses and biomass yield of eggplants during and after repetitive soil moisture Scientia Horticulturae .103: 387-402.
  • Scalia R. Oddo E. Saiano F. and Grisafi F. 2009. Effect of salinity a Puccinellellia distans (L.) Parl. treated with NaCl and foliarly applied glycine Plant Stress. 3: 49-54.
  • Stikić R. Jovanović Z. Marjanović M. and Đorđević S. 2015. The effect of drought on water regime and growth of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Ratarstvo i povrtarstvo 52(2): 80-84.‏
  • Yang A. Akhtar S. S. Iqbal S. Amjad M. Naveed M. Zahir Z.A. and Jacobsen S.E. 2016. Enhancing salt tolerance in quinoa by halotolerant bacterial inoculation. Functional Plant Biology. 43: 632-642.
  • Yang A. Akhtar S. S. Li L. Fu Q. Li Q. Naeem M.A. He X. Zhang Z. and Jacobsen S.E. 2020. Biochar Mitigates Combined Effects of Drought and Salinity Stress in Quinoa. Agronomy. 10(6): 1-14.‏