به زراعی کشاورزی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

داوران

عضویت و راهنمای پابلونز

دستورالعمل حذف نام داور از روی کامنت ها در برنامه Word

تأثیر مدیریت تغذیه زیستی- معدنی بر کارایی فیزیولوژیکی و پایداری عملکرد کینوا (Chenopodium quinoa Willd) تحت شرایط کم‌آبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت، واحد فسا، دانشگاه آزاد اسلامی، فسا، ایران.

2 گروه زراعت، واحد فسا، دانشگاه آزاد اسلامی، فسا، ایران

3 گروه زراعت، واحد فسا، دانشگاه آزاد اسلامی. فسا، ایران.

4 بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران.

10.22059/jci.2026.406163.2962

چکیده

هدف: این پژوهش با هدف ارزیابی نقش مدیریت تغذیه زیستی- معدنی در بهبود تحمل به کم‌آبی، حفظ عملکرد دانه و پایداری شاخص‌های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه کینوا  تحت سطوح مختلف آبیاری انجام شد.
روش پژوهش: آزمایش طی دو سال زراعی متوالی (1401-1400و 1402-1401) به‌صورت اسپلیت‌پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. سطوح آبیاری (۱۰۰، ۷۵ و ۵۰ درصد ظرفیت زراعی) به‌عنوان عامل اصلی و ترکیب فاکتوریلی کودهای زیستی در سه سطح (عدم تلقیح، نیتروکسین و بیوفسفر) و محلول‌پاشی ریزمغذی‌ها در سه سطح (شاهد، آهن و روی) به‌عنوان عوامل فرعی در نظر گرفته شدند. ویژگی‌های عملکرد دانه، شاخص برداشت، میزان پرولین، کربوهیدرات کل، پروتئین محلول و فعالیت آنزیم کاتالاز اندازه‌گیری شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد کاهش آبیاری موجب افت معنی‌دار عملکرد دانه گردید؛ به‌گونه‌ای که در تیمار آبیاری معادل ۷۵ درصد ظرفیت زراعی، عملکرد دانه ۲۵ درصد و در تیمار آبیاری معادل ۵۰ درصد ظرفیت زراعی ۴۴ درصد نسبت به آبیاری کامل کاهش یافت. تلفیق نیتروکسین با آهن در هر دو سال بالاترین عملکرد را نشان داد، به‌طوری‌که در سال دوم تحت شرایط آبیاری متداول عملکرد را تا ۲۸۵۹ کیلوگرم در هکتار (افزایش ۲۲ درصد نسبت به شاهد) و در شرایط کم‌آبی شدید تا ۱۵۸۳ کیلوگرم در هکتار (افزایش ۳۰ درصد نسبت به شاهد) ارتقا داد. شاخص برداشت نیز با محدودیت آب کاهش یافت، اما تیمار بیوفسفر+ آهن بیش‌ترین پایداری را نشان داد و در شرایط آبیاری پس از  50 درصد ظرفیت زراعی مقدار ۱۳/۳۵ درصد را حفظ کرد (در مقابل ۱۸/۲۷ درصد در شاهد). تجمع پرولین در شرایط کم‌آبی افزایش یافت، اما کاربرد نیتروکسین+ آهن موجب کاهش آن تا ۴۱ درصد نسبت به شاهد شد. هم‌چنین، کاربرد بیوفسفر موجب افزایش ۳۷ درصد در کربوهیدرات کل و نیتروکسین سبب افزایش ۴۱ درصد در پروتئین محلول برگ در شرایط کم‌آبی شدید گردید. فعالیت آنزیم کاتالاز در اثر کاهش رطوبت افزایش یافت، اما تلقیح زیستی به‌ویژه با نیتروکسین، این افزایش را تا حدود ۳۹ درصد تعدیل کرد.
نتیجه‌­گیری: به‌طورکلی، نتایج بیانگر آن است که مدیریت تلفیقی تغذیه زیستی- معدنی، به‌ویژه  تلفیق نیتروکسین با آهن، با بهبود وضعیت تغذیه‌ای و فیزیولوژیکی گیاه، کاهش اثرات اکسیداتیو و حفظ ترکیبات سازگار با کم‌آبی، موجب افزایش معنی‌دار عملکرد و پایداری کینوا در شرایط محدودیت آبی می‌شود. این راهبرد می‌تواند به‌عنوان گزینه‌ای پایدار و زیست‌سازگار برای بهبود کارایی مصرف آب و حفظ عملکرد کینوا در مناطق خشک و نیمه‌خشک کشور مناسب خواهد بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Bio–Mineral Nutrition Management on Physiological Efficiency and Performance Stability of Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) under Deficit Irrigation Conditions

نویسندگان [English]

  • Razieh Pourbeirak 1
  • Farhad Mohajeri 2
  • Mehdi Madandoust 3
  • Abolfath Moradi 4

1 Department of Agriculture, Fa. C, Islamic Azad University, Fasa, Iran

2 Department of Agriculture, Fa. C, Islamic Azad University, Fasa, Iran

3 Department of Agriculture, Fa. C, Islamic Azad University, Fasa, Iran

4 Department of Soil and Water Research, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education, and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran

چکیده [English]

Objective: This study aimed to evaluate the role of bio–mineral nutrition management in enhancing drought tolerance, maintaining seed yield, and stabilizing physiological and biochemical indices of quinoa under varying irrigation levels.
Method: The experiment was conducted over two consecutive growing seasons (2021–2022 and 2022–2023) using a factorial split-plot arrangement based on a randomized complete block design with three replications. Irrigation levels (100%, 75%, and 50% of field capacity) were considered the main factor, while factorial combinations of biofertilizers (no inoculation, Nitroxine, and BioPhosphor) and foliar micronutrient sprays (control, iron, and zinc) were considered sub-factors. Measured traits included seed yield, harvest index, proline content, total carbohydrates, soluble protein, and catalase enzyme activity. In addition, soil physical and chemical properties were periodically monitored to ensure the accuracy of treatment effects and to assess potential long-term improvements in soil fertility and biological activity. Statistical analyses were performed using combined ANOVA across years, and mean comparisons were conducted by LSD at 5% probability level. 
Findings: The results showed that reduced irrigation caused a significant decline in grain yield; under 75% field capacity irrigation, grain yield decreased by 25%, and under 50% field capacity irrigation, it decreased by 44% compared to full irrigation. The combination of Nitroxin with iron exhibited the highest yield in both years, reaching 2859 kg ha⁻¹ under full irrigation (an increase of 22% compared to the control) and 1583 kg ha⁻¹ under severe water deficit (an increase of 30% compared to the control). Harvest index also decreased under water limitation, but the BioPhosphor+ iron treatment showed the greatest stability, maintaining 13.35% under 50% field capacity compared to 18.27% in the control. Proline accumulation increased under drought stress; however, Nitroxine + iron application reduced it by up to 41% compared to the control. Additionally, BioPhosphor enhanced total carbohydrates by 37%, and Nitroxine increased leaf soluble protein by 41% under severe drought. Catalase activity increased due to reduced soil moisture, but biofertilizer inoculation, particularly with Nitroxine, moderated this increase by approximately 39%. These findings collectively highlight the synergistic role of microbial inoculants and micronutrient application in maintaining plant metabolic efficiency and reducing oxidative damage during water scarcity.
Conclusions: Overall, the findings suggest that integrated bio–mineral nutrition management, especially the combination of Nitroxine and iron, improves the nutritional and physiological status of quinoa, mitigates oxidative stress, and preserves drought-adaptive compounds, thereby significantly enhances yield and stability under water-limited condition. This strategy can be recommended as a sustainable and environmentally compatible approach to improve water-use efficiency and maintain quinoa productivity in arid and semi-arid regions. Moreover, such integrative management practices contribute to long-term soil health improvement, reduced dependence on chemical fertilizers, and enhanced resilience of cropping systems to climate variability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • BioPhosphor
  • Irrigation Regimes
  • Micronutrients
  • Nitroxine
  • Proline‎
مراجع
باقری، حمیدرضا؛ مقدم، علیرضا؛ دانائی، الهام و عبدوسی، وحید (1401). اثر محلول‌پاشی نانوکلات‌های آهن، پتاسیم، کلسیم و منگنز بر برخی خصوصیات مورفوفیزولوژیکی و عناصر غذایی گیاه نعناع فلفلی (Mentha piperita). فیزیولوژی محیطی گیاهی، 29(5)، 1-13.
Akram, M. Z., Libutti, A., & Rivelli, A. R. (2023). Evaluation of vegetative development of quinoa under water stress by applying different organic amendments. Agronomy, 13(5), 1412
Alotaibi, M. M., Aljuaid, A., Alharbi, M. M., Qumsani, A. T., Alzuaibr, F. M., Alsubeie, M. S., & Awad-Allah, M. M. (2024). The effects of bio-fertilizer by arbuscular mycorrhizal fungi and phosphate solubilizing bacteria on the growth and productivity of barley under deficit of water irrigation conditions. Agronomy, 14(9), 1973.
Bagheri, H., Moghadam, A., Danaei, E., & Abdousi, V (2022). The effect of foliar application of nanochelates of iron, potassium, calcium and manganese on some morphophysiological characteristics and nutrients of peppermint (Mentha piperita). Plant En.vironmental Physiology 29(5), 1-13. (In Persian).
Bates, L. S., Waldren, R. P., & Teare, I. D. (1973). Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil, 39 (1), 205-207.
Bradford, M. M. (1976). A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, 72 (1-2), 248-254
Chaudhary, N., Walia, S., & Kumar, R. (2023). Functional composition, physiological effect and agronomy of future food quinoa (Chenopodium quinoa Willd.): A review. Journal of Food Composition and Analysis, 118, 105192.
Dubois, M., Gilles, K. A., Hamilton, J. K., Rebers, P. A., & Smith, F. (1956). Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 28 (3), 350–356
Elshayb, O. M., Nada, A. M., Sadek, A. H., Ismail, S. H., Shami, A., Alharbi, B. M., & Seleiman, M. F. (2022). The integrative effects of biochar and ZnO nanoparticles for enhancing rice productivity and water use efficiency under irrigation deficit conditions. Plants, 11(11), 1416.
Farouk, A. S., Abdelghany, A. M., Shehab, A. A., Alwakel, S. E., Makled, K. M., Naif, E., ..., & Lamlom, S. F. (2024). Optimizing wheat productivity through integrated management of irrigation, nutrition, and organic amendments. BMC Plant Biology, 24(1), 548.
Fatanatvash, S., Bernousi, I., Rezaie, M., Sonmez, O., Razzaghi, S., & Abdi, H. (2024). Selection of superior bread wheat genotypes based on grain yield, protein, iron and zinc contents under normal irrigation and terminal drought stress conditions. Ecological Genetics and Genomics, 31, 100230.
Geremew, A., Carson, L., Woldesenbet, S., Carpenter, C., Peace, E., & Weerasooriya, A. (2021). Interactive effects of organic fertilizers and drought stress on growth and nutrient content of Brassica juncea at vegetative stage. Sustainability, 13(24), 13948.
Ghadirnezhad Shiade, S. R., Fathi, A., Taghavi Ghasemkheili, F., Amiri, E., & Pessarakli, M. (2023). Plants’ responses under drought stress conditions: Effects of strategic management approaches—a review. Journal of Plant Nutrition, 46(9), 2198-2230.
Hadj Mansour, Y., Othmani, B., Ben Rebah, F., Mnif, W., Khadhraoui, M., & Saoudi, M. (2024). Plant-based flocculants as sustainable conditioners for enhanced sewage sludge dewatering. Water, 16(20), 2949
Hosseini, S. H., Qumsani, A. T., & Bostani, A. (2024). Quantitative and qualitative responses of quinoa to soil application of growth-promoting microorganisms under water stress. Journal of Crop Health, 76(3), 713-724.
Imran. (2024). Integration of organic, inorganic and bio fertilizer, improve maize-wheat system productivity and soil nutrients. Journal of Plant Nutrition, 47(15), 2494-2510.
Kammann, C., Ratering, S., Eckhard, C., & Müller, C. (2024). Mitigation of drought stress for quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) varieties using woodchip biochar-amended soil. Plants, 13(16), 2279
Karimi, N., Mojaddam, M., Lak, S., Payandeh, K., & Shokuhfar, A. (2024). Effect of spraying iron, zinc and using superabsorbent on grain yield and some biochemical properties of maize under drought stress. Journal of Plant Nutrition, 47(5), 681-689.
Keshavarz, H., Seify, S. M., & Sabourifard, H. (2024). Manganese and zinc effect on yield, fatty acid ratio, and maternal seeds germination of canola cultivars upon late-season drought stress. Journal of Plant Nutrition, 47(14), 2216-2231.
Ma, C., Cui, H., Ren, C., Yang, J., Liu, Z., Tang, T., & Li, R. (2022). The seed primer and biofertilizer performances of living Chlorella pyrenoidosa on Chenopodium quinoa under saline-alkali condition. Journal of Applied Phycology, 34(3), 1621-1634.
Mannan, M. A., Tithi, M. A., Islam, M. R., Al Mamun, M. A., Mia, S., Rahman, M. Z., & Hossain, M. S. (2022). Soil and foliar applications of zinc sulfate and iron sulfate alleviate the destructive impacts of drought stress in wheat. Cereal Research Communications, 50(4), 1279-1289.
Mirtayebi, M. (2024). Effects of application of biofertilizer and potassium nanofertilizer on yield and some physiological traits of quinua (Chenopodium quinoa Willd) under drought stress. Applied Field Crops Research, 36(1), 65-42.
Mahmoud, R. S., & El-Din, K. M. G. (2014). Response of red kidney bean to foliar application of seaweed and amino acid under sandy soil conditions. Journal of Horticultural Science & Ornamental Plants, 6(3), 100-106
Ndou, N., Rakgotho, T., Nkuna, M., Doumbia, I. Z., Mulaudzi, T., & Ajayi, R. F. (2023). Green synthesis of iron oxide (hematite) nanoparticles and their influence on Sorghum bicolor growth under drought stress. Plants, 12(7), 1425.
Saddiq, M. S., Wang, X., Iqbal, S., Hafeez, M. B., Khan, S., Raza, A., & Gulshan, A. B. (2021). Effect of water stress on grain yield and physiological characters of quinoa genotypes. Agronomy, 11(10), 1934.
Sayyed, M. M., & Mirsafi, H. (2024). Physiological traits, crop growth, and grain quality of quinoa in response to deficit irrigation and planting methods. BMC Plant Biology, 24, 809.
Toubali, A., Ait-El-Mokhtar, M., Boutasknit, A., Anli, M., Ait-Rahou, Y., Benaffari, M., & Meddich, A. (2022). Root reinforcement improved performance, productivity, and grain bioactive quality of field-droughted quinoa (Chenopodium quinoa). Frontiers in Plant Science, 13, 860484.
Valle-Romero, P., García-López, J. V., Redondo-Gómez, S., Flores-Duarte, N. J., Rodríguez-Llorente, I. D., Idaszkin, Y. L., & Mateos-Naranjo, E. (2023). Biofertilization with PGP bacteria improve strawberry plant performance under sub-optimum phosphorus fertilization. Agronomy, 13(2), 335.
Youssef, S. M., Shaaban, A., Abdelkhalik, A., Abd El Tawwab, A. R., Abd Al Halim, L. R., Alwutayd, K. M., & Hemida, K. A. (2023). Compost and phosphorus/potassium-solubilizing fungus effectively boosted quinoa’s physio-biochemical traits, nutrient acquisition, soil microbial community, and yield and quality in normal and calcareous soils. Plants, 12(17), 3071.
Zahedyan, A., Jahromi, A. A., Zakerin, A., Abdossi, V., & Torkashvand, A. M. (2022). Nitroxin bio-fertilizer improves growth parameters, physiological and biochemical attributes of cantaloupe (Cucumis melo L.) under water stress conditions. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 21(1), 8-20.
Zahmatkesh, Y., Souhani, A., & Pessarakli, M. (2024). Physiological, biochemical, and functional changes in quinoa (Chenopodium quinoa Willd) under potassium and zinc applications in drought stress conditions. Journal of Plant Nutrition, 47(19), 3622-3645.
 
به زراعی کشاورزی
دوره 28، شماره 1
فروردین 1405
صفحه 131-150
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار