نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق

2 عضو هیات علمی دانشگاه اراک

3 کارشناس ارشد گروه

4 کارشناس گروه

چکیده

استفاده از اسید هیومیک و افزودن بیوچار به خاک می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر در کاهش آثار تنش خشکی در گل آهار (Zinnia elegans L.) باشد. در این پژوهش تاثیر فاکتورهای بیوچار (صفر، 20 و 40 گرم در کیلوگرم خاک گلدان)، اسید هیومیک (صفر، 250 و 500 میلی‌گرم در لیتر) و سطح آبیاری (50 و 100 درصد ظرفیت زراعی) بررسی شد. بر طبق نتایج به‌دست‌ آمده، تنش خشکی باعث کاهش میزان کلروفیل‌ها، فسفر و پتاسیم برگ‌ها ولی افزایش میزان کارتنوئید، نشت یونی، پرولین، عناصر نیتروژن و منیزیم شد. اسید هیومیک با کاهش تنش خشکی باعث تولید پرولین کم در گیاهان گردید. اثر متقابل بیوچار و اسید هیومیک بر میزان کلروفیل a و کل، نیتروژن و فسفر معنی‌دار بود. استفاده از اسید هیومیک باعث مقابله با تنش خشکی می‌شود و استفاده از آن تحت شرایط تنش خشکی توصیه می‌شود. استفاده از بیوچار نیز جهت کمبود عناصر غذایی فسفر و نیتروژن توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The application of Biochar with Humic acid for resistance to drought stress in Zinnia

نویسندگان [English]

  • Sepideh Keshavarz Fard 1
  • Mousa Solgi 2
  • Hossein Bagheri 3
  • Iman Shahrjerdi 4

1 Former MSC Student

2 Arak University Staff Member

3 MSc

4 BSc

چکیده [English]

Using of humic acid and adding Biochar to soil could be used as an effective way to reduce the harmful effects of drought stress in Zinnia elegans. The effects of three factors: biochar (three levels 0, 20 and 40 g / kg of potting soil), humic acid (three levels 0, 250 and 500 mg / L, soluble) and two irrigation levels (50 and 100% crop capacity)was investigated in this experiment. According to the results, drought stress reduced the amount of chlorophylls, content phosphorus and potassium leaves, but increased amount carotenoids, ion leakage, proline, nitrogen and magnesium elements. The use of Biochar increases potassium and ion leakage. Humic acid reduced the content of proline in the studied plants, reducing the drought stress. The effect of Biochar and humic acid on the amount chlorophyll a and total chlorophyll, nitrogen and phosphorus were significant. The use of humic acid causes confront with drought stress and its use under drought stress conditions is recommended. The use Biochar is advisable in lack of phosphorus and nitrogen elements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biochar
  • Drought stress
  • Humic acid
  • Zinnia elegans
ابراهیم­زاده ا و سیفی ی (1375). انبارداری و جابجایی گل­های بریده، گیاهان سبز زینتی و گیاهان گلدانی (ترجمه). انتشارات اختر، تبریز،  ص 233.
امینی ز و حداد ر (1392). نقش رنگیزه های فتوسنتزی و آنزیم­های آنتی اکسیدان در مقابل تنش اکسیداتیو. مجله پژوهش­های سلولی و مولکولی (مجله زیست شناسی ایران)، 26(3): 265-251.
 آرزمجو ا، حیدری م و قنبری ا (1389) .بررسی تنش خشکی و سه نوع کود بر عملکرد گل، پارامترهای فیزیولوژیک و جذب عناصر غذایی در گیاه داروئی بابونه . (Matricaria chamomilla L.)تحقیقات گیاهان داروئی و معطر ایران، 4: 494-482.
باقری ع ر و حیدری شریف اباد ح (1386). بررسی اثر تنش خشکی بر عملکرد و اجزای عملکرد و محتوی یون­ها در گیاه جو بدون پوشینه (Hordeum sativum L.). مجله دانش نوین کشاورزی، 3(7): 15-1.
بیات ح، نعمتی ح.، تهرانی­فر  ع، وحدتی ن و سلاحورزی ی (1391). تأثیر سالیسیلیک اسید بر رشد و ویژگی­های زینتی اطلسی ایرانی (Petunia hybrida)  تحت شرایط تنش شوری . علوم و فنون کشت­های گلخانه­ای. سال سوم، 11: 50-43.
بیرقدار س، سلگی م، تقی­زاذده م و خدیوی ع (1395). بررسی تاثیر اسید فولیک در جوانه زنی، مراحل رشد و مقاومت به تنش در گل آهار. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه اراک.
جباری ح (1389). اثرات تنش کم آبی بر خصوصیات فیزیولوژیکی و زراعی آفتابگردان هیبرید. پایان نامه کارشناسی ارشد زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه تهران، پردیس ابوریحان.
جباری ف، احمدی ع.، پوستینی ک.  و علی­زاده ه (1385). بررسی ارتباط فعالیت برخی آنزیم­های آنتی اکسیدانت با پایداری غشای سلولی و کلروفیل در ارقام مقاوم و حساس به تنش خشکی . پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران ، مجله علوم کشاورزی ایران، 2(1): 316-307.
حکمتی ج (1382) . گل­های فصلی (گل­های فضای آزاد). نشر علوم کشاورزی. ص 285.
حیدری م و میری­آزادمینایی ح ر (1392). فعالیت آنتی­اکسیدان و ترکیبات بیوشیمیایی گیاه گاوزبان اروپایی (Borago officinalis L.) در واکنش به تیمارهای تنش خشـکی و اسیدهیومیک. مجله تنش­های محیطی در علوم زراعی، 6(2):170-159.
خدابنده ن و جلیلیان ع (۱۳۷۶). بررسی اثر تنش خشکی در مراحل رشد زایشی بر جوانه­زنی و قدرت بذر سویا. مجله علوم کشاورزی، جلد ۲۸(1): ۱۹-۱۱.
دالوند م (1395). تاثیر اسید هیومیک بر جوانه زنی بذر­ها، شاخص­های رشدی و تنش خشکی در گل جعفری. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه اراک.
دانشیان ج، مجیدی هروان ا و جنوبی پ (1381). تأثیر تنش خشکی و مقادیر مختلف پتاسیم بر خصوصیات کمی و کیفی سویا. علوم کشاورزی. (8)1: 108-95.
سیروس مهر ع، باردل ج، و محمدی س (1393). تغییرات خصوصات جوانه­زنی، رنگدانه­های فتوسنتزی و فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان گلرنگ تحت تاثیر تنش­های خشکی و شوری. نشریه علمی پژوهشی اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی، 8(4): 534-517.
فرشادفر ف و محمدی ر (1382). ارزیابی شاخص­های فیزیولوژیکی مقاومت به خشکی در آگروپیرون با استفاده از شاخص انتخاب چندگانه. مجله علوم کشاورزی ایران، 34(3): 646-635.
قاسمی قهساره م و محمدی ر (1378). اصول به­نژادی و تولید بذر در گیاهان زینتی. انتشارات علم آفرین، اصفهان، ص 268.
قاسمی قهساره م. و کافی م (1390). گلکاری علمی و عملی. جلد اول، انتشارات رضوی، ص 202.
قاسمی قهساره، م. و م. کافی (1391). گلکاری علمی و عملی. جلد اول. صفحه 21-19.
کافی م، ا برزویی ا، صالحی م، کمندی ع، معصومی ع، نباتی ج. فیزیولوژی تنش های محیطی در گیاهان (1391). دانشگاه فردوسی مشهد.ص 502.
کافی م، برزوئی ا، صالحی م، کمندی ع. معصومی ع. نباتی ج (1388). فیزیولوژی تنش­های محیطی در گیاهان، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، ص 502.
کافی م، زند ا. کامکار ب، شریفی ح، گلدانی م (1380). فیزیولوژی گیاهی(ترجمه)، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، 20: 378.
کافی م، و مهدوی دامغانی ع (1381). مکانیسم مقاومت گیاهان به تنش­های محیطی. تألیف آمارجیت بسرا و رانجیت بسرا. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، ص472.
کافی م، و مهدوی دامغانی ع (1386). مکانیسم­ها ی مقاومت گیاها ن به تنش­های محیطی. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، ص 467.
مرادویسی ا (1395). اثر بقایا، بیوچار و کمپوست شاخساره درختچه برگ نو(Ligustrum) بر رشد گیاه ذرت تحت تنش خشکی در دو خاک با بافت متفاوت. دانشگاه صنعتی اصفهان، پایان نامه کارشناسی ارشد، ص 70.
موحدی­دهنوی م. مدرس­ثانوی س ع م. سروش­زاده ع. و جلالی م (1383). تغییرات میزان پرولین، قندهای محلول کل، کلروفیل (SPAD) و فلورسانس کلروفیل در ارقام گلرنگ پائیزه تحت تنش خشکی و محلول­پاشی روی و منگنز. بیابان، 3(1): 109-93.
میرجلیلی  ع (1384) .گیاهان در محیط­های تنش زا. انتشارات نوربخش. تهران، ص240.
نجفی قیری م (1394). تأثیر کاربرد بیوچارهای مختلف بر برخی ویژگی­های خاک و قابلیت جذب بعضی از عناصر غذایی در یک خاک آهکی. نشریه پژوهش­های خاک، 29(3): 358-351.
نواب­پور س، رمضانپور س و مازندرانی ا (1394). ارزیابی تغییرات سیستم دفاعی آنزیمی و غیرآنزیمی ارقام سویا در واکنش  به تنش خشکی طی مراحل رشد زایشی. دوفصلنامه فناوری تولیدات گیاهی، 7(2): 54-39.
وفابخش ج، نصیری­محلاتی م. و کوچکی ع ر (1387). اثر تنش خشکی بر عملکرد و کارآیی مصرف نور در ارقام کلزا .(Brassica napus L.) پژوهش­های زراعی ایران، 6(1): 204-193.
Abdalla,  M.M. and El- Khoshiban, N.H. (2007). The influence of water stress on growth, relative water content, photosynthetic pigments, some metabolic and hormonal contents of two Triticum aestivum cultivars. J. Appl. Sci. Res., 3 (12): 2062- 2074.
Abedi T. and Pakniyat H. (2010). Antioxidant enzyme changes in response to drought stress in ten cultivars of oilseed rape (Brassica napus L.). Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 46: 27-34.
Abou-Aly H.E. and Mady, M.A. (2009). Complemented effect of humic acid and biofertilizers on wheat (Triticum aestivum L.). Productivity. Annals of Agric. Sci., Moshtohor, 47 (1):1-12.
Aiken, G.R, McKnight, D.M., Wershaw, R.L. and Mccarthy, P. (1985). Humic substances in soil, sediment and water. Wiley-Interscience, New York. U.S.A.
Ajithkumar, I.P., and Panneerselvam, R. (2014). ROS scavenging system, osmotic maintenance, pigment and growth status of Panicum sumatrense roth. Under drought stress. Cell Biochemistry and Biophysics, 68(3): 587-595.
Arnon,  A.N. (1967). Method of extraction of chlorophyll in the plant. Agronomy Journal, 23:112-121.
Ayas, H. and Gulser, F. (2005). The effect of sulfur and humic acid on yield components and macronutrient contents of spinach. Journal of Biological Sciences, 5(6): 801- 804.
Barker, D.J., Sullivan, C.Y. and Moser, L.E. (1993). Water deficit effects on osmotic potential, cell wall elasticity, and proline in five forage grasses. Agronomy journal, 85(2): 270-275.
Basso, A.S., Miguez, F.E. Laird, D.A. Horton, R. and Westgate, M. (2013). Assessing potential of biochar for increasing water holding capacity of sandy soils. Global Change Biology Bioenergy, 5:132-143.
Bates, L.S., Waldren, RP, Teare, I.D. (1973).Rapid determination of free prolin for water-stress studies. Plant Soil, 39: 205-207.
Ben Hamed, K., Castagna, A., Salem, E., Ranieri, A. and Abdelly, C. (2007). Sea fennel (Crithmum maritimum L.) under salinity conditions: a camparison of leaf and root antioxidant responses. Plant Growth Regulation, 53: 185-194.
Bremner, J.M., and Mulvaney, C.S. (1965). Nitrogen-Total. In: Methods of soil analysis: part 2, Chemical and Microbiological Properties. Page, A. L. (Ed). 1982. Second Edition. American Society of Agronomy Inc. Madison, Wisconsin USA. Agronomy Series, 9 (2): 596-622.
Burkowska, A. and Donderski, W. (2007). Impact of humic substances on bacterioplankton in eutrophic lake. Polish journal of Ecology, 55(1), 155-160.
Chen, H.X., Du, Z.L., Guo, W. and Zhang, Q.Z. (2011). Effects of biochar amendment on cropland soil bulk density, cation exchange capacity, and particulate organic matter content in theNorth China Plain. The Journal of Applied Ecology, 22: 2930-2934.
David, P.P., Nelson, P.V. and Sanders, D.C. (1994). A humic acid improves growth of tomato seedling in solution culture. J. Plant. Nutr., 17: 173-184.
Deenik, J.L., McClellan, T., Uehara, G., Antal, M.J. and Campbell, S. (2010). Charcoal volatile matter content influences plant growth and soil nitrogen transformations. Soil Science Society of America Journal, 74: 1259-1270.
Deenik, J.L. Diarra, A. Uehara, G. Campbell, S. Sumiyoshi, Y. and Antal, M.J. (2011). Charcoal ash and volatile matter effects on soil properties and plant growth in an acid Ultisol. Soil Science, 176: 336–345.
Delauney, A.J. and Verma, D.P. (1993). Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. The Plant Journal, 4: 215-223.
Dole,  J.M.  and Wilkins, H.F. (2005). Floriculture: Principles and Species. Prentice Hall, USA, pp: 432-448.
Edreva, A. (2005). The importance of non-photosynthetic pigments and cinnamic acid derivatives in photoprotection. Agriculture, ecosystems & environment, 106(2): 135-146.
Farooq, M., A. Wahid, N. Kobayashi, D. Fujita and S. M. A. Basra. 2009. Plant drought stress: Effects, mechanisms and management. Agron. Sustain. Dev. 29: 185-212.
Fernandez-Escobar, R., Benlloch, M., Barranco, D., Duenas, A., and Guterrez Ganan, J.A. (1996). Response of olive trees to foliar application of humic substance extracted from leonardite. Scintia Horticulturae, 66: 191-200.
Gomes, F.P., Oliva, M.A., Mielke, M.S., Almeida, A.A.F. and Aquino, L.A. (2010). Osmotic adjustment, proline accumulation and membrane stability in leaves of Cocos nuciera submitted to drought stress. Scientia Horticulturae. 126: 379- 384.
Good, A. and Zaplachiniski, S. (1994). The effects of drought on free amino acid accumulation and protein synthesis in Brassica napus. Physiologia Plantarum, 90: 9-14.
Guppy C.N, Menzies N.W Moody P.W. and Blamey F.P.C (2005). Competitive sorption reactions between phosphorus and organic matter in soil: A review. Soil Research, 43, 189-202.
Inal, A., Gunes, A., Sahin, O., Taskin, M.B.  and Kaya, E.C. (2015). Impacts of biochar and processed poultry manure, applied to a calcareous soil, on the growth of bean and maize. Soil Use and Management, 31: 106–113.
Jones, C.A., Jacobsen, J.S. and Mugaas, A. (2007). Effect of low‐rate commercial humic acid on phosphorus availability, micronutrient uptake, and spring wheat yield. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 38(7-8): 921-933.
Karakurt, Y., Unlu, H., Padem, H. (2008). The influence of foliar and soil fertilization humic acid on yield and quality of pepper. Plant Soil Sci., 233-237.
Kholova, J., Hasan, C.T.M., Khocova, M. and Vadie, V. (2011) Doesa terminal drought tolerance QTL contribute to differences in ROS scavenging enzymes and photosynthetic pigments in pear millet exposed to drought. Journal of Environmental and Experimental Botany, 71: 99-106.
Kiani, S.P., Maur, P., Sarrafi, A. and Grieu, P. (2008). QTL analysis of chlorophyll fluorescence parameters in sunflower (Helianthus annuus L.) under well-watered and water-stressed conditions. Plant Science. 175, 565–573.
Laird, D.A., Fleming, P., Davis, D.D., Horton, R., Wang, B. and Karlen D.L (2010). Impact of biochar amendments on the quality of a typical Midwestern agricultural soil. Geoderma, 158: 443-449.
Lehmann, J., Czimnik, C., Laird, B. and Sohi, S. (2009). Biochar for environmental management: science and technology. London: Earthscan, pp: 183-264.
Lehmann, J., Da Silva, J.P., Steiner, C., Nehls, T., Zech, W. and Glaser, B. (2003). Nutrient availability and leaching in an archaeological anthrosol and a ferralsol of the central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and Soil, 249: 343–357.
Lehmann, J. and Joseph, S. (2009). Biochar for environmental management- an introduction. In: Lehmann J. and Joseph S. (Eds). Biochar for environmental management: Science and Technology. Earthscan, London, pp. 1–11.
Lotfi, R., GharaviKouchebagh, P. and Khoshvaghti, H. (2015). Biochemical and Physiological Responses of Brassica napus Plants to Humic Acid under Water Stress. Russian Journal of Plant Physiology, 62(4): 480–486.
Manivannan, P., Jaleel, C.A., Sankar, B., Kishorekumar, A., Somasundaram, R., Lakshmanan, G.A. and Panneerselvam., R. (2007). Growth, biochemical modifications and proline metabolism in Helianthus annuus L. as induced by drought stress. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 59(2): 141-149.
Marschner, H.  (1995). Mineral nutrition of higher plants. Academic press San Diego, USA.
Marschner, H. (1995). Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press. London, 549-561. Hadidi A. 1999. Germination and early growth of tea common bean cultivars as affected by water stress and seedsize. Direct Agricultural Science, 26: 23-25.
Martinsen, V., Mulder, J., Shitumbanuma, V., Sparrevik. M., Børresen, T. and Cornelissen, G. (2014). Farmer led maize biochar trials: Effect on crop yield and soil nutrients under conservation farming. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 177: 681-695.
Matysik, J., Alia, B., and Mohanty, P., 2002. Molecular mechanisms of quenching of reactive oxygen species by proline under stress in plants. Current Science, 82(5): 525-532.
Muscolo, A., Sidari, M. and Nardi, S. (2013). Humic substance: relationship between structure and activity. Deeper information suggests univocal findings. Journal of Geochemical. Exploration, 129: 57-63.
Nardi S, D, Pizzeghello A. Muscolo and A. Vianello (2002). Physiological effects of humic substances on higher plants. Soil Biol. Biochem., 34: 1527-1536.
Nayyar, H., Kaur, S., Kumar, S.S., Singh, K.J. and Dhir, K.K. (2005). Involvement of polyamines in the contrasting sensitivity of chickpea (Cicer arietinum L.) and soybean (Glycine max) to water deficit stress. Botanical Bulletin of Academic Sinica, 46: 333-338.
Nigussie, A., Endalkachew Kissi, E., Misganaw, M. and Ambaw, G. (2012). Effect of biochar application on soil properties and nutrient uptake of lettuces (Lactuca sativa) grown in chromium polluted soils. American-Eurasian Journal of Agriclture and Environment Science, 12(3): 369-376.
Olarieta, J.R., Padrò, R., Masip, G., Rodríguez-Ochoa, R. and Tello, E. (2011). ‘Formiguers’, a historical system of soil fertilization (and biochar production?). Agriculture, Ec osystemsand Environment. 140: 1. 27-33.
Pazuki, A., Asghari, J., Sohani, M., Pessarakli, M. and Aflaki, F. (2015). Effects of Some Organic Nitrogen Sources and Antibiotics on Callus Growth of Indica Rice Cultivars (PDF). Journal of Plant Nutrition 38 (8): 1231–1240. doi:10.1080/01904167.2014.983118. Retrieved June 4, 2016.
Pettit, RE. (2004). Organic matter, humus, humate, humic acid, fulvic acid and humin: their importance in soil fertility and plant health [Online]. Available at www.humate.info/mainpage.htm.
Rahdari, P. and Hoseini, S.M. (2012) Drought Stress: A Review. Inter. J. Agron. Plant Prod. 3: 10. 443-446..
Reddy, A.R., Chaitanya, K.V. and Vivekanandan, M. (2004). Drought induced responses of photosynthesis and antioxidant metabolism in higher plants. Journal of Plant Physiology, 161: 1189- 1202.
Rodriguez, M., Canales, E. and Borras-Hidalgo, O. (2005). Molecular aspects of abiotic stress in plants. Biotecnologia Aplicada, 22: 1-10.
Saki Nejad, T., Hossaini, S.M.  and Hyvari, M. (2011). Calculate changes of bean germination process in the presence of various compounds of biological fertilizer Humic acid mixed with micro and macro elements. Journal of American Science, 7(6): 1014-1021.
Salehi, S.P. (2003). Izozyme diversity of peroxidase, leucine aminopeptidase and glutamate oxaloacetate transaminase of fagus orientalis lipsky in beech forests of Iran: 1-15.
Saneoka, H., Moghaieb, R.E.A., Premachandra, G.S. and Fujita, K. (2004). Nitrogen nutrition and water stress effects on cell membrane stability and leaf water relations in Agrostis palustris Huds. Environmental and Experimental Botany, 52: 131–138.
Serrano, R., Culianz-Macia, F. and  Moreno, V. (1999). Genetic engineering of salt and drought tolerance with yeast regulatory genes. Journal of the American Society of Horticultural Science, 78:261-269.
Sharif, M., Khattak, R.A. and Sarir, M.S. (2002). Effect of different levels of lignitic coal drive humic acid on growth of maize plants. Communication in Soil Science and Plant Analysis, 33: 3567-3580.
Standard methods for the examination of water & wastewater , 3030 -21st Edition, (2005)
Sun, Z., Bruun, E.W., Arthur, E., De Jonge, L.W., Moldrup, P., Hauggaard-Nielsen, H. and Elsgaard, L. (2014). Effect of biochar on aerobic processes, enzyme activity, and crop yields in two sandy loam soils. Biology and Fertility of Soils, 50:1087-1097.
Tan, K.H. (2003). Humic Matter in Soil and the Environment. Marcel Dekker, New York
Vieira, R.D., Teerony, D.M. and Egli, D.B. (1991). Effect of drought stress on soybean seed germination and vigor . J. Seed Technol., 16: 12-21.
Warnock, D.D., Lehmann, J., Kuyper, T.W. and Rillig, M.C. (2007). Mycorrhizal responses to biochar in soil–concepts and mechanisms. Plant and soil, 300: 1. 9-20.
Zhu, X. and Gong, H.G. (2005). Different soluble levels in two spring wheat cultivars induced by progressive field water stress at different development stages. Journal of Arid Environments, 62: 1-14.