مطالعه پاسخ فنولوژیکی ژنوتیپ‌های مختلف گندم به سطح‌های مصرف نیتروژن در دو سال متوالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه کشاورزی اکولوژیک، پژوهشکده علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف:
گیاهان در مقابل تغییرپذیری ­های شرایط اکولوژیکی که در محدوده قابل تحمل آنها رخ می‌دهد، پاسخ‌های مورفولوژیکی و فنولوژیکی متفاوتی نشان می‌دهند که در واقع بخشی از قابلیت توارثی آن‌هاست. این تغییرپذیری­ ها در حفظ بقاء گونه و پایداری زیست‌بوم نقش اساسی دارند. زیست‌بوم‌های کشاورزی با توجه به محدودیت شدید تنوع ژنتیکی و تنوع زیستی، بسیار شکننده هستند. در رویکرد اگرواکولوژیک، برخلاف کشاورزی رایج، شناخت دقیق مرحله‌های زندگی گیاه زراعی و سایر موجودات زنده موجود در زیست‌بوم، مورد توجه بوده، بنابراین تلاش می‌شود که مدیریت تولید، با توجه به این مهم و نیز کاربرد بهینه از نهاده‌های کشاورزی انجام شود.
مواد و روش‌ها:
بمنظور بررسی تغییرپذیری ­های فنولوژیکی، چهار ژنوتیپ گندم نان (گنبد، کریم، کوهدشت، مروارید)، در سطوح مختلف مصرف کود نیتروژنی (صفر، 66 و 200 کیلوگرم در هکتار)، در آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب بلوک‌‌‌‌‌‌های کامل تصادفی با سه تکرار در دو سال زراعی 94-1393 و  95-1394 در مزرعه ایستگاه تحقیقات کشاورزی گنبدکاووس مورد مطالعه قرار گرفت.
نتایج و بحث:
نتایج تجزیه مرکب مشاهده‌ها در دو سال آزمایش نشان داد که طول مرحله‌های رویشی و زایشی در این ژنوتیپ‌ها در دو سال آزمایش، متفاوت است و روند تاثیر مقدار اوره بر این مرحله‌ها متناسب با شرایط آب و هوایی تغییر می‌کند. با توجه به اختلاف بارندگی در این دو سال  نتیجه‌گیری شد که در شرایط دمایی و رطوبتی مختلف در زیست‌بوم کشاورزی، امکان اعمال مدیریت مصرف کود، بدون تاثیر معنی‌دار بر طول دوره‌های فنولوژیکی وجود دارد. مشاهده‌های این آزمایش نشان داد که مرحله ساقه‌روی در مقایسه با مرحله‌های قبل، از پایداری بیشتری برخوردار است بطوری‌که اختلاف طول این مرحله در دو سال آزمایش فقط 0.63 روز بود و تغییرپذیری­ های ناشی از مصرف سطح‌های مختلف کود در دو سال آزمایش، اختلاف معنی‌داری را نشان ندادند. به نظر می‌رسد که طول این دوره کمتر از دیگر مرحله‌های رشد گندم تحت تأثیر عامل‌های محیطی است و بعبارت دیگر انتظار می‌رود که وراثت‌پذیری بالاتری داشته باشد. تغییرپذیری‌ها در مرحله آبستنی نیز به طور نسبی مشابه همین مرحله است. اگرچه مصرف 200 کیلوگرم در هکتار کود کمی شیب تغییرپذیری­ ها را افزایش داده، بطوری که شیب 68 درصدی افزایش طول دوره از شاهد تا مصرف 66 کیلوگرم در هکتار کود اوره به شیب 111.9 درصدی تبدیل شده ولی میزان این افزایش فقط 0.75 روز است. از این مشاهده‌ها چنین استنباط می‌شود که اگرچه طول این مرحله از دوره رشدی گیاه، بیش از مرحله آبستنی تحت تأتیر عامل‌های محیطی است ولی بطورکلی، میزان این اثرپذیری، بالا نیست. مشاهده‌های این پژوهش نشان می‌دهد که ارقام گندم مورد مطالعه (اعم از این که برای شرایط دیم یا با آبیاری تکمیلی معرفی شده باشند) در طول دوره رشد خود در سال دوم (پرباران) 7.5 تا 8.5 روز دیرتر از سال اول (کم باران) به مرحله‌های ظهور سنبله، گلدهی و رسیدگی دانه رسیده است. بطوری‌که اختلاف این دو سال برای مرحله ظهور سنبله بطور میانگین 8.33 روز، برای مرحله گلدهی 7.72 روز و برای مرحله رسیدگی 7.56 روز بود. روند تغییرپذیری­ های ناشی از مصرف کود در این سه مرحله در هر دو سال مشابه بود.
نتیجه‌گیری:
این مطالعه با تأثیر بر مدیریت و کنترل جمعیت گونه‌های گیاهی غیرزراعی، عامل‌های بیماریزا (قارچ‌ها و باکتری‌ها)، حشرات و دیگر گونه‌های جانوری اکوسیستم مزرعه در مقدار و پایداری تولید محصول زراعی دارای اهمیت است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of the phenological response of different wheat genotypes to levels of nitrogen consumption during two consecutive years

نویسندگان [English]

  • Amin Gharanjik
  • Jafar Kambouzia
  • Saeed Soufizadeh
Department of Agroecology, Enviromental Sciences Recearch Institute, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Introduction:
Plants show different morphological and phonological responses to ecological conditions within their tolerable range, which are in fact part of their heredity. These changes have a key role in species survival and ecosystems sustainability. Agricultural ecosystems are very fragile due to the severe limitations of genetic diversity and biodiversity. In an agro-ecological approach, unlike current agriculture, careful consideration of the livelihood stages and other living organisms in the ecosystem is of interest, and so it is attempted to manage production as well as the optimal use of agricultural inputs.
Material and methods:
In order to study the phonological changes in four bread wheat genotypes (Gonbad, Karim, Koohdasht, Morvarid), at different levels of urea fertilizer application (0, 66, 200 kg/ha), a factorial experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications in two crop years of 2014 and 2015 at Agricultural Research Station of Gonbad-e-kavoos.
Results and discussion:
The results of this study showed that the length of vegetative and reproductive stages in these two years are different, and the effect of urea content on these stages is not the same in different ecological conditions. Therefore, it was concluded that under different temperature and humidity conditions. it is possible to apply fertilizer management, without having a significant effect on the length of the phonological periods. Observations of this experiment showed that the stalking stage is more stable compared to the previous steps, so that the length of this stage was only 0.63 day in two years, and changes in different levels of fertilizer application did not show any significant difference in two years. It seems that the length of this period is less influenced by environmental factors than the other stages of wheat growth and in other words. it is expected to have a higher inheritance. Changes in the pregnancy stage are also relatively similar to the stalking stage. Even though the consumption of 200 kg/ha urea fertilizer slightly increased the change of the slope, in such a way that 68% slope the increase of the span of the period from the treatment until 66 kg/ha, urea fertilizer is changed into 111.9%, but the amount of this increase is only 0.75 day. It can be concluded that although the length of this stage of plant growth is more affected by environmental factors over the pregnancy stage, in general, the amount of this impact is not high. Observations of this study showed that the studied wheat cultivars (whether they are introduced for dry conditions or supplementary irrigation) during the course of their growth reached the stages of emergence of spike, flowering, and seedling 7.5 to 8.5 days later in the second year (pluvious) than the first year (lower rainfall). So that the difference between these two years for the emergence of the spike on average was 8.33 day, for flowering stage 7.72 day, and for the processing stage 7.56 day. Changes in fertilizer use in these three steps were similar in both years.
Conclusion:
This study is important in management and controlling the population of non-cultivated plant species, pathogens (fungi and bacteria), insects and other species in the amount and sustainability of crop production.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cereals
  • Ecosystems
  • Phenology
  • Sustainable production
  1. Alizadeh, M., Rostamibroojeni, M., Armand, N. and
  2. Hoseinzadeh, S., 2015. Study of photosynthetic parameters
  3. in phonological stages of chickpea cultivars under
  4. drought stress conditions. Journal of Iranian Physiology
  5. and Biochemistry. 1(2), 74-78. (In persian with English
  6. abstract).
  7. Acevedo, E., Paola, S. and Herman, S., 2006. Growth
  8. and Wheat Physiology. Development Laboratory of Soil-
  9. Plant Water Relations, University of Chile.
  10. Adnan, M., shah, Z., Khan, B., Arshad, M., Mian, I.A.,
  11. Khan, G., Alam, M., Basir, A., Rahman, I., Ali, M. and
  12. Khan, W., 2016. Yield response of wheat to nitrogen and
  13. potassium fertilization. Pure and applied biology.
  14. Ali, A., Choudhry, M.A., Malik, M.A., Ahmad, R. and
  15. Saifullah. 2000. Effect of various doses of nitrogen on the
  16. growth and yield of two wheat cultivar. Pak J Biol Sci,
  17. (6), 1004- 1005.
  18. Ali, A.A., 1993. Effect of nitrogen nutrition and ethephon
  19. on lodging and yield of wheat (Triticum aestivum
  20. L.).Menofiya Journal of Agricultural Research. 18, 2225–
  21. Ali, A., Ahmad. A., Syed, W.H., Khaiq, T., Asif, M., Aziz,
  22. M. and Mubeen, M., 2011. Effects of nitrogen on growth
  23. and yield components of wheat. Sci. Int. (hahore). 23 (4),
  24. -332.
  25. Ashna, M., Enough, M., Sharifi, H. and Jafar Nazad, A.,
  26. Effect of planting date and nitrogen on developmental
  27. stages of wheat cultivars and its relationship with
  28. yield and yield components in Neyshabour area. Journal of Crops Production. 8 (4), 143-162. (In persian with English
  29. abstract).
  30. Evans, L.T., 1996. Crop Evolution, Adaptation and Yield,
  31. Cambridge University Press.
  32. Falconer, D.S., 1989. Introduction to quantitative Genetics.
  33. Longman Scientific and Technical.
  34. Heidmann, T., Thomsen, A. and Schelde, K., 2000. Modelling
  35. soil water dynamics in winter wheat using different
  36. estimates of canopy development. Ecol. Moddeling. 129,
  37. -243.
  38. Jalalkamali, M.R., Sharifi, H.R., Khodarahmi, M., Jowkar,
  39. R., Torkaman, H. and Ghavidel, N., 2010. Developmental
  40. changes and relationships with performance and performance
  41. components wheat variety in field condition: Phenology.
  42. Journal of Seedlings and Seeds. 23(4). 327-336.
  43. (In persian with English abstract).
  44. Jalalkamali, M.R. and Sharifi, H.R., 2010. Changes in
  45. developmental stages and relationships with performance
  46. and performance components wheat variety in field condition:
  47. Performance and performance components. Journal
  48. of Seedlings and Seeds. 26-2 (2), 1-23. (In persian
  49. with English abstract).
  50. Koocheki, A. and Sarmadnia, G.H., 2012. Plant Physiology.
  51. Publications University of Mashhad, Mashhad, Iran.
  52. Kamran, A., Randhawa, H.S., Yang, R. and Spaner, D.,
  53. The effect of VRN1 genes on important agronomic
  54. traits in high-yielding canadian soft white spring wheat.
  55. Plant Breeding. 133, 321-326.
  56. Khattari, S., 1984. Response of two durum wheat varieties
  57. to different rates and sources of nitrogen in Jordan.
  58. Dirasat, 11, 79-85.
  59. Kheiralla, K.A., Mehdi, E.E., Dawood, R.A., 1993. Evaluation
  60. of some wheat cultivars for traits related to lodging
  61. resistance under different levels of nitrogen. Presses de
  62. Sciences Po. 53, 135–147
  63. Lonhard, E.B. and Nemeth, I., 1994. Effect of N fertilization
  64. on the seasonal dynamics of leaf-area and yield in
  65. wheat. Novenytermeles. 43, 317-325.
  66. Meenken, E.D., Brown, H. E., Triggs, C.M., Brooking,
  67. I.R. and Forbes, M., 2016. Phenological response of
  68. spring wheat to timing of photoperiod perception: The effect
  69. of sowing depth on final leaf number in spring wheat.
  70. European Journal of Agronomy. 81, 72-77.
  71. Najafimirak, T., Esmaeilzadeh, M. and Jalalkamali, M.,
  72. Phonological stages of wheat: From seed to seed.
  73. Ministry of Agriculture Press.
  74. Navid, S., Soufizadeh, S., Eskandari, A. and Kambouzia,
  75. J., 2016. Investigating the Phenological Characteristics of
  76. dominant cultivars of barley (Hordeum vulgare) normal
  77. and nuclear wheat and triticale, Moderate regions in Iran.
  78. National Conference on the Future of Earth-Oriented Climate
  79. agriculture and the environment.
  80. Pask, A., Pietragalla, J., Mullan, D. and Reynolds, M.P.,
  81. Physiological Breeding II: A Field Guide to Wheat
  82. Phenotyping. Mexico, D. F.: CIMMYT. p. 132.
  83. Ramezani, S., Ghazvini, J. and Jalalkamali, M., 2016.
  84. Field evaluation of growth behavior in wheat genotypes.
  85. Journal of Applied Crop Research. 29(4) 113, 43-59. (In
  86. persian with English abstract).
  87. Ravan, M., Galeshi, S., Zeinali, A., Mohammadi, R.,
  88. Rahemikarizaki, E. and Eizadi, Z., 2017. Quantification
  89. of growth and development of wheat cultivars under different
  90. photoperiod conditions in gonbad-e-kavoos conditions Journal of Applied Research of Plant Ecophysiology.
  91. (2), 101-122. (In persian with English abstract).
  92. Raun, W.R. and Johnson, G., 1999. Improving nitrogen
  93. use efficiency for cereal production. Agron J Physiol
  94. Plant. 91(11), 357–363.
  95. Reynolds, M.P., Pask, A. and Mullan. D., 2012. Physiological
  96. Breeding I: InterdisciplinaryApproaches to Improve
  97. Crop Adaptation. Mexico, D. F.: CIMMYT. p. 174.
  98. Semenov, M.A., Jamieson, P.D. and Martre, P., 2007. Deconvolution
  99. nitrogen use efficiency in wheat: A simulation
  100. study. Eur. J. Agron. 26, 283-294.
  101. Serrano, L., Fillela, I. and Penuelas, J., 2000. Remote
  102. sensing of biomass and yield of winter wheat under different
  103. nitrogen supplies. Crop Sci. 40, 723- 731.
  104. Sharma & Rad, Das, N., 2002. Response of draft wheat to
  105. NPK and Ca. Indian J Plant Physio, 25: 364-370.
  106. Sharma, K., Dhingra, K.K. and Dhillon, M.S., 1994.
  107. Physiological indices for high yield potential in different
  108. genotypes of wheat. Environmental of Ecology. 12, 717-
  109. Sinclair T.R., 1994. Physiology and determinationof crop
  110. yield (anonymous).
  111. Slafer, G. A., Andrade, F. H. and Feingold, S. E., 1990.
  112. Genetic improvement in bread wheat (Triticum aestivum
  113. L.) in Argentina: Relationship between nitrogen and dry
  114. matter. Euphitica. 50, 63-71.
  115. Swarup, A. and Sharma, D.P., 1993. Influence of topdressed
  116. nitrogen in alleviating adverse effects of flooding
  117. on growth and yield of wheat in a sodic soil. Field Crops
  118. Res. 35, 93-100.
  119. Saadatian, B. and Ahmadvand, G., 2014. Evaluation of
  120. reaction of phonological stages and chlorophyll index of
  121. wheat cultivars at different levels of salinity and their rela tionship with yield. Journal of Science and technology of
  122. greenhouse cultivation. 19, 21-34. (In persian with English
  123. abstract).
  124. Sohrabi, S.S., Fateh, A., Ainehband, A. and Rahnama, A.,
  125. Estimation of nitrogen performance indices and
  126. changes in nutrients in wheat affected by the management
  127. of debris and various sources of nitrogen fertilizers. Journal
  128. of Knowledge of Agriculture and Sustainable Production.
  129. (3), 17-33. (In persian with English abstract).
  130. Usefi, D., Soltani, A., Galeshi, S. and Zeinali, A., 2014.
  131. Optimization of wheat cod management in Gorgan:
  132. amount and time of nitrogen fertilizer application. Journal
  133. of Production of crops. 7(4), 81-102. (In persian with
  134. English abstract).
  135. Wei, F.Z., Li, J.C., Wang, C.Y., Qu, H.J. and Shen, X.S.,
  136. Effects of nitrogenous fertilizer application model
  137. on culm lodging resistance in winter wheat. Acta Agronomica
  138. Sinica. 34(6), 1080–1085.
  139. Woyema, A., Bultosa, G. and Taa, A., 2012. Effect of different
  140. nitrogen fertilizer rates on yield and yield related
  141. traits for seven durum wheat (Triticum turgidum L. Var
  142. Durum) cultivars grown at Sinana, South Eastern Ethiopia.
  143. African Journal of Food. 12 (3), …………..
  144. Zhang, M., Wang, H., Yi, Y., Ding, J., Zhu, M., Li, C., Gu,
  145. W., Feng, C. and Zhu, X., 2017. Effect of nitrogen levels
  146. and nitrogen ratios on lodging resistance and yield potential
  147. of winter wheat (Triticum aestivum L.). plos one.
  148. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0187543.
  149. Zhou, Y., He, Z. H. Sui, X. X. XIA, X. C. Zhang, X. K.
  150. and Zhang, G.S., 2007. Genetic improvement of grain
  151. yield and associated with traits in the northern China winter
  152. wheat region from 1966 to 2000. Crop Sci. 47, 245-