تأثیر تنش آبی و کود نیتروژن بر عملکرد و بهره‌وری آب سیب‌زمینی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار پژوهش، بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران.

چکیده

تنش آبی به‌عنوان مهم‌ترین تنش غیر زیستی، اثرهای بسیار نامطلوب بر جذب عناصر غذایی، رشد و عملکرد گیاهان دارد. عناصر غذایی از جمله نیتروژن در مقابله با تنش آبی مؤثر هستند و مصرف مناسب نیتروژن می‌تواند از کاهش شدید عملکرد در شرایط تنش آبی جلوگیری نماید. پژوهش حاضر برای بررسی تأثیر نیتروژن و آبیاری بر عملکرد و کیفیت سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L.) اجرا شد. آزمایش به‌صورت اسپلیت پلات در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی و با دو فاکتور آبیاری در چهار سطح (با فواصل 3-0، 6-3، 9-6 و 12-9 متر از خط اصلی آبیاری) و نیتروژن در 3 سطح (90، 135 و 180 کیلوگرم در هکتار) و در سه تکرار با استفاده از سیستم آبیاری بارانی تک‌شاخه اجرا شد. برای اندازه‌گیری کل آب رسیده به هر واحد آزمایشی از قوطی‌هایی که در وسط آن مستقر شده بود، استفاده شد. آنالیز آماری نتایج با استفاده از روشی که توسط هنکز تشریح شده است انجام شد. نتایج تجزیه و تحلیل آماری نشان داد که مصرف نیتروژن باعث افزایش معنی‌دار عملکرد، طول ساقه، تعداد برگ، بهره­وری آب و غلظت نیتروژن بخش هوایی سیب‌زمینی شد. افزایش فاصله از خط آبیاری باعث کاهش عملکرد، طول ساقه، تعداد برگ و بهره­وری آب شد. اثر دوجانبه آبیاری و نیتروژن بر هیچ کدام از ویژگی‌های اندازه‌گیری شده معنی‌دار نبود. مناسبترین تیمار از نظر بهره­وری آب (91/3 کیلوگرم بر مترمکعب آب) مصرف 621 میلی‌متر آب آبیاری همراه با مصرف 180 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص بود و قابل توصیه می­باشد. حداکثر عملکرد سیب‌زمینی (42158 کیلوگرم در هکتار) هم از تیمار کاربرد 180 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص و مصرف 811 میلی­متر آب آبیاری به دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Water Stress and Nitrogen Fertilizer on Yield and Water Productivity of Potato

نویسنده [English]

  • Rahim Motalebifard
Assistant Professor, Soil and Water Research Department, East Azarbaijan Agricultural and Natural Resource Research and Education Center, AREEO, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Water stress, as the most important non-biological stress, has many undesirable effects on nutrients uptake, growth, and yield of higher plants. Nutrient such as nitrogen are effective against water stress and proper usage of nitrogen can prevent drastic reduction of yield under water stress conditions. This study was conducted to evaluate the combined effects of nitrogen and irrigation on the yield and quality of potato (Solanum tuberosum L.). The study was performed as a split-block based on randomized complete blocks design with factors of irrigation at four levels (0-3, 3-6, 6-9 and 9-12 meters’ distance from the main line source), and nitrogen at three levels (90, 135, and 180 kg per ha) using three replications and line source sprinkler irrigation system. Irrigation water of each level was measured by boxes that were fixed in the middle of each plot. The statistical analysis of results was done by the method described by Hanks. The results showed that application of nitrogen significantly increased yield, stem height, leaves number, water productivity, and leaf and tuber nitrogen concentration. Water deficit decreased yield, stem height, leaves number, and water productivity. The two-way interaction of nitrogen and irrigation was not significant on the measured attributes. The best treatment for water productivity (3.91 kg/m3 water) was using 621 mm irrigation and 180 kg N per ha. The highest amount of potato yield (42158 kg/ha) was obtained from application of 180 kg/ha nitrogen and 811 mm irrigation water.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Line source sprinkler irrigation
  • Interaction effect of water and fertilizer
  • abiotic stress
  1. باقری، ح.م.، م.ح. قرینه، ع. بخشنده، ج. طایی، ع. محنت‌کش و ب. اندرزیان. 1395. بررسی تأثیر کم‌آبی  و نیتروژن بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب سیب‌زمینی (Solanum Tuberosum L.). تنش‌های محیطی در علوم زراعی، جلد 9، شماره 1، صفحه‌های 1 تا 14.
  2. بصیرت، م. و ر. مطلبی‌فرد. 1395. راهنمای تغذیه‌گیاهی در سیب‌زمینی. نشریه فنی شماره 545 موسسه تحقیقات خاک و آب، نشر موسسه تحقیقات خاک و آب، کرج، ایران.
  3. بی‌نام. 1395. آمارنامه کشاورزی استان همدان، سازمان جهادکشاورزی استان همدان، همدان، ایران.
  4. سبحانی، ع.ر. و ح. حمیدی. 1392. تأثیر تنش کم آبی و پتاسیم بر عملکرد و راندمان مصرف آب سیب‌زمینی به روش آبیاری بارانی خطی (لاین سورس). مجله تنش‌های محیطی در علوم زراعی، جلد 6، شماره 1، صفحه‌های 1 تا 15.
  5. فرشی، ع.ا.، م.ر. شریعتی، ر. جاراللهی، م.ر. قائمی، م. شهابی­فر و م.م. تولائی. 1376. برآورد آب مورد نیاز گیاهان زراعی و باغی کشور (جلد دوم گیاهان باغی). نشر آمورزش کشاورزی، تهران، ایران.
  6. کیهانی، ع. و ع. صانعی‌نژاد. 1394. واکنش رشد و عملکرد گیاه سیب‌زمینی به سطوح مختلف نیتروژن. مجله به‌زراعی کشاورزی، جلد 17، شماره 2، صفحه‌های 583 تا 593.
  7. عارفی، ا.، م. کافی، ح.ر. خزاعی و م. بنایان‌اول. 1391. بررسی اثر سطوح مختلف نیتروژن، فسفر و پتاسیم بر عملکرد، فتوسنتز و پیگمانتهای فتوسنتزی، کلروفیل و غلظت نیتروژن گیاه دارویی و صنعتی موسیر (Allium altissimum Regel). نشریه بوم‌شناسی کشاورزی، جلد 4، شماره 3، صفحه‌های 207 تا 214.
  8. نادری، م.، م. شایان­نژاد، س. حیدری، ب. حقیقی. 1395. تأثیر سطوح مختلف آب آبیاری بر خواص کمی و کیفی سیب­زمینی در شهرکرد و تعیین عمق آب مصرفی بهینه آن. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 30، شماره 5، صفحه­های 1370 تا 1381.
  9. مطلبی‌فرد، ر. ن. نجفی، ش. اوستان، م.ر. نیشابوری و م. ولیزاده. 1393. اثر رطوبت خاک، روی و فسفر بر ویژگی‌های رشد سیب‌زمینی در شرایط گلخانه‌ای. مجله تحقیقات آب و خاک ایران، دوره 45، شماره 1، صفحه‌های 75 تا 86.
  10. موسوی‌فضل، س.ح. و ف. فائزنیا. 1387. اثر رژیم‌های مختلف رطوبتی و نیتروژن بر عملکرد و غلظت نیترات در غده‌های سیب‌زمینی. مجله پژوهش‌های خاک (علوم خاک و آب)، جلد 22، شماره 2، صفحه‌های 243 تا 250.
    1. Ahmed, M.E., N.I.A. El-Kader, and A.A. El-Kader Derbala. 2009. Effect of irrigation frequency and potassium source on the productivity, quality and storability of garlic. Aus. J. Basic Applied Sci. 3(4): 4490-4497.
    2. Akram, N.A., M. Shahbaz, and M. Ashraf. 2008. Nutrient acquisition in differentially adapted populations of cynodon dactylon L. pers and cencherus cillaris L. under drought stress. Pak. J. Bot. 40(4): 1433-1440.
    3. Badr, M.A., W.A. El-Tohamy, and A.M. Zaghloul. 2012. Yield and water use efficiency of potato grown under different irrigation and nitrogen levels in an arid region. Agr. Water Manag. 110: 9-15.
    4. Deblonde, P.M.K., and J.F. Ledent. 2001. Effects of moderate drought conditions on green leaf number stem height, leaf length and tuber yield of potato cultivars. Eur. J. Agron. 14: 31-41.
    5. Ershadi, A., M. Noori, F. Dashti, and F. Bayat. 2009. Effect of different nitrogen fertilizer on yield, pungency and nitrate accumulation in garlic (Allium sativum). International Symposium on Medicinal and Aromatic Plants–SIPAM 2009.
    6. Fabeiro Cortés, C., F. Martín de Santa Olalla, and R. López Urrea. 2003. Production of garlic (Allium sativum L.) under controlled deficit irrigation in a semi-arid climate. Agr. Water Manag. 59: 15-167.
    7. FAO. 2017. FAOSTAT. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Available in: http://faostat.fao.org/countryprofiles/.
    8. Fandika, I.R., P.D. Kempa, J.P. Millnera, D. Hornea, and N. Roskruge. 2016. Irrigation and nitrogen effects on tuber yield and water use efficiency of heritage and modern potato cultivars. Agr. Water Manag. 170: 148-157.
    9. Fleisher, D.H., D.J. Timlin, and V.R. Reddy. 2008. Interactive effects of carbon dioxide and water stress on potato canopy growth and development. Agron. J. 100: 711-719.
    10. Fleisher, D.H., J. Barnaby, R. Sicher, J.P. Resop, D.J. Timlin, and V.R. Reddy. 2012. Effects of elevated CO2 and cyclic drought on potato under varying radiation regimes.  Agric. For. Met. 171-172: 270-280.
    11. Gathungu, G.K., J.N. Aguyoh, and D.K. Isutsa. 2013. Influence of irrigation water, nitrogen and phosphorus nutrient rates on relative weight loss and sprouting characteristics of seed potato tubers after storage. Sustain. Agr. Res. 2(4): 30-38
    12. Germ, M., I. Kreft, V. Stibilj, and O. Urbanc-Bercic. 2007. Combined effects of selenium and drought on photosynthesis and mitochondrial respiration in potato. Plant Physiol. Biochem. 45: 162-167.
    13. Genjoglan, C., I.E. Akinci, K. Uchan, S. Akinchi, and S. Genjoglan. 2006. Response of red pepper plant to the deficit irrigation. Akdeniz Universitesi Ziraat Facultesi Dergisi, 19(1):131-138.
    14. Hanks, R.J., D.V. Sisson, R.L. Hurst, and K.G. Hubbard. 1980. Statistical analysis of results from irrigation experiments using the line source sprinkler system. Soil Sci. Soc. Am. J. 44: 886-888.
    15. Hanks, R.J., J. Keller, V.P. Rasmussen, and B.D. Wilson. 1976. Line source sprinkler for continuous variable irrigation crop production studies. Soil Sci. Soc. Am. J. 40: 426-429.
    16. Hassanpanah, D. 2010. Evaluation of potato cultivars for resistance against water deficit stress under in vivo conditions. Potato Res. 53: 383-392.
    17. Hore, J., K.S. Ghanti, and M. Chanchan. 2014. Influence of nitrogen and sulphur nutrition on growth and yield of garlic (Allium sativum L.). J. Crop Weed. 10(2): 14- 18.
    18. Ierna, A. and G. Mauromicale. 2012. Tuber yield and irrigation water productivity in early potatoes as affected by irrigation regime. Agric. Water Manag. 115: 276-284.
    19. Jefferies, R.A. and D.K.L. Mackerron. 1993. Response of potato genotypes to drought. II. Leaf area index, growth and yield. Ann. Appl. Biol. 122: 105-112.
    20. Jones, J. 2001. Laboratory Guide for Conducting Soil Tests and Plant Analysis. CRC Press, LLC. USA.
    21. Kumar, P., S.K. Pandey, B.P. Singh, S.V. Singh, and D. Kumar. 2007. Effect of nitrogen rate on growth, yield, and economics and crisps quality of Indian potato processing cultivars. Potato Res. 50:143-155.
    22. Lipinski, V., S.Gaviola, and J. Burba. 1994. Effect of irrigation, nitrogen fertilization and clove size on yield and quality of colored garlic in vallede uco. III Gurso Taller Sobre Production Comerialization and Ustralizcion de aje, 235-245.
    23. Meise, P., S. Seddig, R. Uptmoor, F. Ordon, and A. Schum. 2017. Impact of nitrogen supply on leaf water relations and physiological traits in a set of potato (Solanum uberosum L.) cultivars under drought stress. J. Agron. Crop Sci. 204(4): 1-18.
    24. Massignam, A.M., S.C. Chapman, G.L. Hammer, and S. Fukai. 2009. Physiological determinants of maize and sunflower grain yield as affected by nitrogen supply. Field Crop Res. 113: 256-267.
    25. Motalebifard R., N. Najafi, S. Oustan, M.R. Nyshabouri, and M. Valizadeh. 2013. The combined effects of phosphorus and zinc on evapotranspiration, leaf water potential, water use efficiency and tuber attributes of potato under water deficit conditions. Sci. Hort. 162: 31-38.
    26. Onder, S., M.E. Caliskan, D. Onder, and S. Caliskan. 2005. Different irrigation methods and water stress effects on potato yield and yield components. Agric. Water Manag. 73: 73-86.
    27. Richards, L.A. 1954. Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils. US Salinity Laboratory Staff, Agricultural Handbook No 60, USA.
    28. Samarah, N., and R. Mullen. 2004. Size distribution and mineral nutrients of soybean seeds in response to drought stress. J. Plant Nutr. 27(5): 815-835.
    29. Saravia, D.  E.R. Farfán-Vignolo, R. Gutiérrez, F. De Mendiburu, R. Schafleitner, M. Bonierbal, and M.A. Khan. 2016. Yield and physiological response of potatoes indicate different strategies to cope with drought stress and nitrogen fertilization. Am. J. Potato Res. 93:288-295.
    30. Shilpi, M. and N. Tuteja. 2005. Cold, salinity and drought stresses: An overview. Arch. Biochem. Biophys. 444: 139-158.
    31. Sincik, M., A.T. Goksoy, and R. Dogan. 2013. Responses of sunflower (Helianthus annuus L.) to irrigation and nitrogen fertilization rates. Zemdirbyste 100:151-158.
    32. Sing, N., M. Sood., G. Shekhawat, S. khurana, S. Pandy, and V.Chandla. 1994. Water and nitrogen needs of potato under modern irrigation methods. ACB Abstracts 1993-1994.
    33.  Tohidloo, G., S. Ghalebi, D. Taleghani, S.Y. Sadeghian and M.A. Chegini. 2004. Study of water use efficiency, yield and quality of two sugar beet varieties in line source sprinkler irrigation. Proceedings of the 4th International Crop Science. Australia.
    34. Wabekwa, J.W., M.M. Degri, and L.C. Dangari. 2012. The Effects of nitrogen mineral on yield performance of sunflower (Helianthus Annuus L.) in Bauchi State, Nigeria. J. Environ. Issues Agric. Dev. Ctries. 4:56-61.
    35. Waling, I., W.V. Vark, V.J.G. Houba, and J.J. Vanderlee. 1989. Soil and Plant Analysis, a series of syllabi. Part 7. Plant Analysis Procedures. Wageningen Agriculture University, Netherland.
    36. Yang, K., F. Wang, C.C. Shock, S. Kang, Z. Huo,N. Song, and D. Ma.2017. Potato performance as influenced by the proportion of wetted soilvolume and nitrogen under drip irrigation with plastic mulch. Agricultural Water Management. 179:260-270
    37. Yasin-Ashraf, M., S.A. Ala, and A. Batti. 1998. Nutritional imbalance in wheat (Triticum aestivum L.) genotypes grown at soil water stress. Acta Physiol. Plantarum 20: 307-310.
    38. Yuncai H. and U. Schmidhalter. 2005. Drought and salinity: a comparison of their effects on mineral nutrition of plants. J. Plant Nutr. Soil Sci. 168: 541-549.
    39. Zaman, M.S., M.A. Hashem, M. Jahiruddin, and M.A. Rahim. 2011. Effect of nitrogen for yield maximization of garlic in old Brahmapurta flood plain soil. Bangladesh J. Agril. Res. 36(2): 357-367.