نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

2 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.

10.22059/jci.2024.365576.2856

چکیده

هدف: لوبیا یک محصول جهانی می‌باشد و تنش خشکی دارای اثرات سوء بسیاری بر این گیاه می‌باشد بنابراین استفاده از موادی که بتواند اثرات مضر تنش را در گیاهان کاهش دهد و هم‌چنین دارای سازگاری با محیط زیست باشد، بسیار ضروری می‌باشد. لذا پژوهش حاضر به‌منظور بررسی تأثیر هیومیک­‌اسید و فراهمی میزان فسفر و جایگزین کودهای شیمیایی در گیاه لوبیا چیتی، و پاسخ فیزیولوژیک آن انجام گرفت. 
روش پژوهش: پژوهش انجام‌شده در شهرستان مشگین‌شهر روستای آقبلاغ با عرض جغرافیایی 38 درجه و 21 دقیقه و 31 ثانیه عرض شمالی و طول جغرافیایی47 درجه و 39 دقیقه و 53 ثانیه طول شرقی انجام  شد. این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو فاکتور و سه تکرار اجرا شد. فاکتور اول: تنش خشکی در دو سطح آبیاری‌ کامل (100 درصد ظرفیت ­زراعی) و کم‌آبیاری (70 درصد ظرفیت ­‌زراعی)، فاکتور دوم: منابع مختلف کودی در شش سطح (کود شیمیایی فسفاته (150 کیلوگرم ‌در‌هکتار)، کود ‌زیستی ‌فسفات بارور2 (100 گرم ‌درهکتار)، نصف کود شیمیایی فسفاته+کودزیستی فسفات بارور2، کود شیمیایی فسفاته+ هیومیک­‌اسید، کودزیستی فسفات بارور2+ هیومیک­‌اسید (10 لیتر درهکتار)، نصف کود شیمیایی فسفاته+ کودزیستی فسفات بارور2+ هیومیک­‌اسید) بودند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد اعمال تنش خشکی منجر به کاهش برخی شاخص‌های فیزیولوژیکی مانند کلروفیل a و b شد. با ‌این‌حال، تیمار کودی به ویژه نصف کود شیمیایی فسفاته+ کود زیستی فسفات بارور2+ هیومیک­اسید منجر به افزایش کلروفیل a، b و کل و افزایش جذب عناصر غذایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم شد. میزان مالون‌دی‌آلدهید در اثر اعمال نصف کود شیمیایی فسفاته+کودزیستی فسفات بارور2+ هیومیک­‌اسید روندی کاهشی نشان داد و فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز در اثر تنش خشکی و تیمار نصف کود شیمیایی فسفاته+ کود زیستی فسفات بارور2+ هیومیک­اسید افزایش یافت. در تیمار آبیاری کامل (100 درصد ظرفیت زراعی)، بین اکثر تیمارهای کودی اختلاف معنی‌داری از لحاظ آماری در افزایش وزن دانه مشاهده نشد، اما در کم­آبیاری مشاهده شد که اعمال تنش و تیمار کودی منجر به افزایش وزن دانه گردید، به‌طوری‌که بیش‌ترین عملکرد دانه (2/6448 کیلوگرم در هکتار) مربوط به کم­آبیاری و تیمار کودی "نصف کود شیمیایی فسفاته+ کود زیستی فسفات بارور2+ هیومیک­اسید" بود.
نتیجه‌گیری: به‌طور کلی تنش خشکی منجر به کاهش عملکرد و فاکتورهای رشدی چیتی شد و تیمار ترکیبی کود زیستی و هیومیک‌اسید اثر تنش کاهش و عملکرد گیاه در شرایط تنش حفظ کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Biochemical Response and Nutrient Uptake of Common Bean to Humic Acid and Phosphorus Sources (Biological and Chemical) under Deficit Irrigation

نویسندگان [English]

  • Neda Hossinzadeh 1
  • Alireza Pirzad 2

1 Department of Plan Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University, Urmia, Iran

2 Dept. Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Urmia University

چکیده [English]

Objective: Bean is a global crop and drought stress has many adverse effects on this plant, so it is necessary to use materials that can reduce the harmful effects of stress in plants and also have compatibility with the environment. Therefore, this study was conducted in order to investigate the effect of humic acid and the availability of phosphorus and substituted chemical fertilizers on the physiological response of the common bean.
Method: The research was carried out in the Meshkin Shahr city, Aghblag village, with a latitude of 38o 21 31 N and a longitude of 47o 39 53 E. This study was carried out as a factorial experiment in the form of a completely randomized design with two factors and three repetitions. The first factor: drought stress in two levels of full irrigation (100% FC) and deficit irrigation (70% FC); second factor: different sources of fertilizers in 6 levels (chemical P, biological P (Barvar 2), Half chemical P+ Barvar 2 (100 grams/hectare), chemical P (150 kg/hectare)+ Humic Acid (10 liters/hectare), Barvar 2+Humic Acid, and Half chemical P+Barvar 2+ Humic Acid.
Results: The results showed that applying deficit irrigation led to a decrease in some physiological traits such as chlorophyll a and b, while the fertilizer treatment, especially half of phosphate chemical P + Barvar 2 +  humic acid significantly increased chlorophyll a, b and total chlorophyll, and increased the absorption of nitrogen, phosphorus and potassium nutrients. The malondialdehyde as a result of the application of phosphate half chemical P + Barvar 2+  Humic Acid, and the activity of the Superoxide Dismutase as a result of drought stress and the treatment of phosphate half chemical P + Barvar 2+ Humic Acid were increased. In the full irrigation treatment (100% FC), no significant statistical differences were observed in seed weight increase among most fertilizer treatments. However, in the deficit irrigation treatment, it was observed that applying stress and fertilizer treatment led to an increase in seed weight, such that the highest seed yield (6,448.2 kg per hectare) was related to deficit irrigation and the fertilizer treatment of "half chemical phosphate fertilizer + bio-phosphate fertilizer Barvar2 + humic acid."
Conclusion: In general, drought stress led to a decrease in the yield and growth factors of beans, and the combined treatment of biofertilizer and humic acid reduced the effect of stress and maintained the plant yield under stress conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biological fertilizer
  • Chlorophyll
  • Enzyme
  • Legum
  • Malondialdehyde
دست نشان، شکوفه؛ بی‌همتا، محمدرضا؛ عباسی، علیرضا؛ سبکدست، منیژه (1398). تأثیر سطوح مختلف تنش خشکی بر برخی صفات فیزیولوژیک و کلروفیل فلورسانس ژنوتیپ‌های لوبیا (Phaseolus vulgaris L.). پژوهشنامه اصلاح گیاهان زراعی، 11، 92-104.
رشیدی، مریم؛ عباسی، نصرت‌اله و زارع، محمدجواد (1397). تأثیر کودهای شیمیایی و زیستی فسفر بر تجمع عناصر، محتوای کلروفیل، عملکرد دانه و رشد ریشه سه توده محلی ماش.  اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی، 48(4)، 650-631.
زرین جوب، حشمت؛ زارع، محمدجواد؛ محمدی گل‌تپه، ابراهیم؛ حاتمی، علی و پورسیابیدی،محمد (1391). تأثیر منابع مختلف فسفر بر عملکرد و جذب عناصر آفتاب‌گردان تحت دو سیستم کشت. مجله تولید گیاهان زراعی، 5(3)، 99-114.
ساریخانی، محمدرضا و امینی، روح‌اله (1399). کودهای زیستی در کشاورزی پایدار: نگاهی به تحقیقات کودهای زیستی در ایران. دانش کشاورزی و تولید پایدار، 30(1)، 365-329.
عباسی سیه‌جانی، ابراهیم.؛ یارنیا، مهرداد؛ فرح وش، فرهاد؛ خورشیدی بنام، محمدباقر و اسدی رحمانی، هادی (1396). تأثیر باکتری های ریزوبیوم، سودوموناس و قارچ میکوریز بر برخی صفات لوبیای قرمز (Phaseolus vulgaris L.) تحت تنش خشکی.  دانش کشاورزی و تولید پایدار، 27(1)، 102-85.
قنبری، علی‌اکبر و بیضایی، اسماعیل (1386). بررسی صفات مورفولوژیک و فنولوژیک در لوبیا سفید و تعیین همبستگی ساده بین صفات. علوم کشاورزی، 13(3)، 639-629.
Abbasi Seyahjani, E., Yarnia, M., Faravash, F., Khorsidi Benam, M. B., & Asadi Rahmani, H. (2017). Influence of rhizobium, pseudomonas & fungi mycorrhiza on some traits of red beans (Phaseolus vulgaris L.) under drought stress. Journal of Agricultural Science & Sustainable Production27(1), 85-102. (In Persian).
Aebi, H. (1984). Catalase in vitro. Methods in Enzymology, 105, 121-126.
Alhrout, H. H., Aldalin, H. K. H., Haddad, M. A., Bani-Hani, N. M., & Al-Dalein, S. Y. (2016). The impact of organic & inorganic fertilizer on yield & yield components of common bean (Phaseolus vulgaris). Advances in Environmental Biology10(9), 8-14.
Ansari, S., Sarikhani, M.R., & Najafi, N. (2015). Inoculation effect of common biofertilizers on growth and uptake of some elements by bean (Phaseolus vulgaris L.) in presence of soil indigenous microflora. Journal of Agriculture Science and Technology, 4(1), 17-24.
Apel, K., & Hirt, H. (2004). Reactive oxygen species: metabolism, oxidative stress, and signaling transduction. Annual Review of Plant Biology, 55, 373.
Aydin, A., Kant, C., & Turan, M. (2012). Humic acid application alleviate salinity stress of bean (Phaseolus vulgaris L.) plants decreasing membrane leakage. African Journal of Agricultural Research7(7), 1073-1086.
Bagerpoure, Y., Salimi, G., Pourjabar, A., & Aslani, Z. (2024). Effect of seaweed extract and phosphatebarvar-2 on the growth, yield and essential oil content of coriander (Coriandrum sativum). Agricultural Science and Sustainable Production, 34(1), 65-78. (In Persian).
Bahreininejad, B., Razmjou, J., & Mirza, M. (2013). Influence of water stress on morpho-physiological & phytochemical traits in Thymus daenensis. International of Plant Production, 7(1), 151-166.
Dastneshan, S., Bihamta, M. R., Abbasi, A., & Sabokdast, M. (2019). The effect of different levels of drought stress on some physiological traits and chlorophyll fluorescence of Bean genotypes (Phaseolus vulgaris L.). JCB, 11(31), 92-104. (In Persian).
Dhindsa, R. A., Plumb-Dhindsa, P., & Thorpe, T. A. (1981). Leaf senescence: correlated with increased levels of membrance permeability & lipid peroxidation & decreased levels of superoxide dismutase & catalase, Journal of Experimental Bottany, 126, 93-101.
Doria, E., Campion, B., Sparvoli, F., Tava, A., & Nielsen, E. (2012). Anti-nutrient components & metabolites with health implications in seeds of 10 common bean (Phaseolus vulgaris L. & Phaseolus lunatus L.) l&races cultivated in southern Italy. Journal of Food Composition & Analysis, 26(1-2), 72-80.
Elkhatib, H. A., Gabr, S. M., Roshdy, A. H., & Kasi, R. S. (2020). Effects of different nitrogen fertilization rates & foliar application of humic acid, fulvic acid & tryptophan on growth, productivity & chemical composition of common bean plants (Phaseolus vulgaris L.). Alexndria Science Exchange Journal41(2), 191-204.
FAO. (2022). World Food and Agriculture Statistical Pocketbook. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome
García, A. C., Santos, L. A., de Souza, L. G. A., Tavares, O. C. H., Zonta, E., Gomes, E. T. M., & Berbara, R. L. L. (2016). Vermicompost humic acids modulate the accumulation & metabolism of ROS in rice plants. Journal of Plant Physiology192, 56-63.
García, A. C., Santos, L. A., Izquierdo, F. G., Rumjanek, V. M., Castro, R. N., dos Santos, F. S., & Berbara, R. L. L. (2014). Potentialities of vermicompost humic acids to alleviate water stress in rice plants (Oryza sativa L.). Journal of Geochemical Exploration, 136, 48-54.
García-Caparrós, P., Romero, M. J., Llanderal, A., Cermeño, P., Lao, M. T., & Segura, M. L. (2019). Effects of drought stress on biomass, essential oil content, nutritional parameters, & costs of production in six Lamiaceae species. Water11(3), 573.
Geilfus, C. M. (2019). Drought stress. In Controlled environment horticulture (pp. 81-97). Springer, Cham.
Ghanbari, A. A., & Beyzaei, E. (2007). Study of morphological and phenological traits and correlation analysis in white bean (Phaseolus vulgaris L.) lines. Journal of Agricultural Science, 13, 629-639. (In Persian).
Gharibi, S., Tabatabaei, B.E.S., Saeidi, G., & Goli, S.A.H. (2016). Effect of drought stress on total phenolic, lipid peroxidation, & antioxidant activity of Achillea species. Applied Biochemistry & Biotechnology, 178(4), 796-809.
Grieve, C., & Grattan, S. (1983). Rapid assay for determination of water soluble quaternary ammonum compounds. Plant and Soil, 70, 303-307.
Haghighi, M., Kafi, M. ,& Fang, P. (2012). Photosynthetic activity and N metabolism of lettuce as affected by humic acid. International Journal of  Vegetable Science, 18(2), 182-189.
Hayat, I., Ahmad, A., Masud, T., Ahmed, A., & Bashir, S. (2014). Nutritional & health perspectives of beans (Phaseolus vulgaris L.): an overview. Critical Reviews in Food Science & Nutrition, 54(5), 580-592.
Horst, J. H., & Cakmak, I. (1991). Effects of Aluminum on lipid peroxidation, superoxide dismutase, catalase, & peroxidase activities in root tips of soybean (Glycin max). Physiologia Plantarum, 83, 463-468.
Hosseinifard, M., Stefaniak, S., Ghorbani Javid, M., Soltani, E., Wojtyla, Ł., & Garnczarska, M. (2022). Contribution of exogenous proline to abiotic stresses tolerance in plants: a review. International Journal of Molecular Sciences23(9), 5186.
Hu, L., Wang, Z., & Huang, B. (2013). Effects of cytokinin & potassium on stomatal & photosynthetic recovery of Kentucky bluegrass from drought stress. Crop Science53(1), 221-231.
Hu, Y., & Schmidhalter, U. (2005). Drought & salinity: a comparison of their effects on mineral nutrition of plants. Journal of Plant Nutrition & Soil Science, 168(4), 541-549.
Hussain, S., Rao, M. J., Anjum, M. A., Ejaz, S., Zakir, I., Ali, M. A., ... & Ahmad, S. (2019). Oxidative stress and antioxidant defense in plants under drought conditions. Plant Abiotic Stress Tolerance: Agronomic, Molecular and Biotechnological Approaches, 207-219.
Ibrahim, H. A., & Abdellatif, Y. M. (2016). Effect of maltose & trehalose on growth, yield & some biochemical components of wheat plant under water stress. Annals of Agricultural Sciences, 61(2), 267-274.
Irigoyen, J. J., Emerich, D. W., & Sanchez-Diaz, M. (1992). Water stress induced changes in concentrations of proline & total soluble sugars in nodulated alfalfa (Medicago sativa) plants. Plant Physiology, 84, 55-60.
 Jariene, E., Danilcenko, H., Kulaitiene, J., & Gajewski, M. (2008). Effect of fertilizers on oil mustard seeds crude fat, fibre and protein quantity. Agronomy Research, 5, 43-49.
Kang, H. M., & Saltveit, M. E. (2002). Chilling tolerance of maize, cucumber & rice seedling leaves & roots & differentially affected by salicylic acid. Plant Physiology, 115, 571-576.
Khan, A., Gurmani, R., Urman, A., Muhammad Khan, F., Hussain, Z.,  Ehsan Akhtar, M., & Khan, S. (2012). Effect of humic acid on the growth, yield, nutrient composition, photosynthetic pigment and total sugar contents of peas (Pisum sativum L.). Journal of The Chemical Society of Pakistan, 35(1), 206-211.
Khater, M. A., Dawood, M. G., Sadak, M. S., Shalaby, M. A., El-Awadi, M. E., & El-Din, K. G. (2018). Enhancement the performance of cowpea plants grown under drought conditions via trehalose application. Middle East Journal of Agricultural Research, 7(3), 782-800.
Kheradm, M. A., Fahraji, S. S., Fatahi, E., & Raoofi, M. M. (2014). Effect of water stress on oil yield & some characteristics of Brassica napusInternational Research Journal of Applied & Basic Sciences, 8(9), 1447-1453.
Kögler, F., & Söffker, D. (2017). Water (stress) models & deficit irrigation: System-theoretical description & causality mapping. Ecological Modelling, 361, 135-156.
Laxa, M., Liebthal, M., Telman, W., Chibani, K., & Dietz, K. J. (2019). The role of the plant antioxidant system in drought tolerance. Antioxidants, 8(4), 94.
Luo, L.J. (2010). Breeding for water-saving & drought-resistance rice (WDR) in China. Journal of Experimental Botany, 61(13), 3509-3517.
Meganid, A. S., Al-Zahrani, H. S., & El-Metwally, M. S. (2015). Effect of humic acid application on growth & chlorophyll contents of common bean plants (Phaseolus vulgaris L.) under salinity stress conditions. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering & Technology4(5), 2651-2660.
Mizukoshi, K., Nishiwaki, T., Ohtake, N., Minagawa, R., Kobayashi, K., Ikarashi, T., & Ohyama, T. (1994). Determination of tungstate concentration in plant materials by HNO3-HClO4 digestion & colorimetric method using thiocyanate. Plant Analysis & Methods, 46, 51-56.
Mora, V., Bacaicoa, E., Baigorri, R., Zamarreno, A. M., & García-Mina, J.M. (2014). NO & IAA key regulators in the shoot growth promoting action of humic acid in Cucumis sativus L. Journal of Plant Growth Regulation, 33(2), 430-439.
Ohayama, T., Ito, M., Kobayashi, K., Araki, S., Yasuyoshi, S., Sasaki, O., Yamazaki, T., Sayoma, K., Tamemura, R., Izuno, Y., & Ikarashi, T. (1991). Analytical procedures of N, P & K content in plant & manure materials using H2SO4-H2O2 Kjeldahl digestion Method. Bulletin of the Faculty of Agriculture, Niigata University. Food & Agriculture Organization of the United Nations, 43, 111-120.
Paquin, R., & Lechasseur, P. (1979). Studies of a method for the determination of free proline content in plant extracts. Canadian Journal of Botany, 57, 1851-1854.
Rahimzadeh, S., & Pirzad, A. (2017). Arbuscular mycorrhizal fungi & Pseudomonas in reduce drought stress damage in flax (Linum usitatissimum L.): a field study. Mycorrhiza, 27(6), 537-552.
Rashidi, M., Abbasi, N., & Zare, M. J. (2017). The effect of chemical and biological phosphorus fertilizers on accumulation of elements, chlorophyll content, seed yield and root growth of three local populations of mung bean. Journal of Crop Ecophysiology, 12(4), 650-631. (In Persian).
Rasti Sani, M., Ganjeali, A., Lahouti, M., & Mousavi Kouhi, S. M. (2018). Morphological and physiological responses of two common bean cultivars to drought stress. Journal of Plant Process and Function, 6(22), 37-45.
Reuveni, R. (1995). Biochemical marker of disease resistance. In: Singh, R.P., & Singh, U.S. (Ed) Molecular Methods in Plants Pathology, 99-114.
Salehi-Lisar, S. Y., & Bakhshayeshan-Agdam, H. (2016). Drought stress in plants: causes, consequences, & tolerance. In Drought Stress Tolerance in Plants. Zürich: Springer.
Sanchez-Rodriguez, E., Rubio-Wilhelmi, M., Cervilla, L. M., Blasco, B., Rios, J. J., Rosales, M. A., Romero, L., & Ruiz, J. M. (2010). Genotypic differences in some physiological parameters symptomatic for oxidative stress under moderate drought in tomato plants. Plant Science, 178, 30- 40.
Sarikhani, M. R., & Amini, R. (2020). Biofertilizer in Sustainable Agriculture: Review on the Researches of Biofertilizers in Iran. Journal of Agricultural Science & Sustainable Production30(1), 329-365. (In Persian).
Seyahjani, E. A., Yarnia, M., Farahvash, F., Benam, M. B., & Rahmani, H. A. (2020). Influence of Rhizobium, Pseudomonas & Mycorrhiza on some physiological traits of red beans (Phaseolus vulgaris L.) under different irrigation conditions. Legum Research43, 81-86.
Shabala, S., White, R. G., Djordjevic, M. A., Ruan, Y. L., & Mathesius, U. (2015). Root-to-shoot signalling: integration of diverse molecules, pathways & functions. Functional Plant Biology, 43(2), 87-104.
Shah, Z. H., Rehman, H. M., Akhtar, T., Alsamadany, H., Hamooh, B. T., Mujtaba, T., & Chung, G. (2018). Humic substances: Determining potential molecular regulatory processes in plants. Frontiers in Plant Science, 9, 263.
Sharma, A., Wang, J., Xu, D., Tao, S., Chong, S., Yan, D., & Zheng, B. (2020). Melatonin regulates the functional components of photosynthesis, antioxidant system, gene expression, & metabolic pathways to induce drought resistance in grafted Carya cathayensis plants. Science of the Total Environment, 713, 136675.
Shinde, S., Villamor, J. G., Lin, W., Sharma, S., & Verslues, P. E. (2016). Proline coordination with fatty acid synthesis & redox metabolism of chloroplast & mitochondria. Plant Physiology, 172(2), 1074-1088.
Sicher, R. C., & Barnaby, J. Y. (2012). Impact of carbon dioxide enrichment on the responses of maize leaf transcripts & metabolites to water stress. Physiologia Plantarum, 144(3), 238-253.
Solanki, J. K., & Sarangi, S. K. (2014). Effect of drought stress on proline accumulation in peanut genotypes. International Journal of Advanced Research, 2(10), 301-309.
Zandonadi, D. B., Santos, M. P., Caixeta, L. S., Marinho, E. B., Peres, L. E. P., & Façanha, A. R. (2016). Plant proton pumps as markers of biostimulant action. Scientia Agricola, 73, 24-28.
Zarea, M. J., Chordia, P., & Varma, A. (2013). Piriformospora indica versus salt stress. In: Piriformospora indica, Soil biology. Varma, A., K. Gerhard, & O. Ralf. (eds.). pp 33-56. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Zarinjoob, h., Zarea, M. J., Mohammadi Goltapeh, E., Hatami, A., & Porsiabidi, M. (2010). Effect of the various sources of phosphorus on yield and nutrient uptake of sunflower under two cropping system. Crop Production, 5(3), 99-114. (In Persian).
Zhang, G. H., Su, Q., An, L. J., & Wu, S. (2008). Characterization & expression of a vacuolar Na+/H+ antiporter gene from the monocot halophyte Aeluropus littoralisPlant Physiology & Biochemistry, 46(2), 117-126.
Zubillaga, M. M., Aristi, J. P., & Lavado, R. S. (2006). Effect of phosphorus and nitrogen fertilization on sun flower (Helianthus annuus L.) nitrogen uptake and yield. Journal of Agronomy and Crop Science, 188, 267-274.