اثر بیوچار و کود شیمیایی بر برخی ویژگی‌های خاک و عملکرد و صفات کیفی سیاه-دانه(.Nigella sativa L) در شرایط کمبود آب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری زراعت گرایش اکولوژی گیاهان زراعی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود.

2 دانشیار گروه زراعت دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود.

3 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

4 دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود

5 دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

6 موسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی خراسان رضوی

چکیده

به­منظور بررسی تاثیر بیوچار بر برخی ویژگی­های خاک، عملکرد دانه، درصد روغن و اسیدهای چرب سیاه­دانه (.Nigella sativa L) درشرایط کمبود آب، آزمایشی به صورت اسپلیت پلات فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمارها شامل آبیاری به­عنوان عامل اصلی در سه سطح %100=I1 ،70%=I2و40%=I3نیاز آبی و کرت‌های فرعی شامل فاکتور بیوچار در سه سطح شامل بدون کاربرد بیوچار چوب گردو (B1)، 10 تن در هکتار بیوچار(B2)و 20 تن در هکتار بیوچار(B3)؛و کود شیمیایی در دو سطح شامل بدون مصرف کود (F1) و مصرف کود (F2)بود که شامل مصرف کودشیمیایی بر حسب کیلوگرم در هکتار: فسفر(P2O5) =75 ، پتاسیم (K2SO4) =100 و نیتروژنN= 150 از منبع اوره  بود. نتایج نشان داد که آبیاری بر ویژگی­های خاک موثر نبود ولی کاربرد 20 تن در هکتار بیوچار موجب افزایش درصد کربن آلی، رطوبت اشباع خاک و درصد نیتروژن کل خاک شد. عملکرد دانه، عملکرد روغن، درصد روغن و اسیدهای چرب به­جز اسیداولئیک تحت تاثیر تیمار تنش آبیاری قرار گرفتند. آبیاری بر اساس 70 % نیاز آبی موجب افزایش میزان اسیدهای چرب بجز اسید استئاریک شد. بیوچار نیز بر عملکرد دانه، درصد روغن، عملکرد روغن و اسیدهای چرب مریستک، پالمیتیک و لینولئیک تاثیر معنی­داری داشت و کاربرد 10 تن در هکتار بیوچار کارایی بهتری نسبت به سایر تیمارها داشت. کاربرد تلفیقی بیوچار به­همراه کودشیمیایی از تاثیر بهتری نسبت به کاربرد هر یک از آنها به ­تنهایی برخوردار بود. در استفاده هم­زمان 10 تن در هکتار بیوچار به­همراه کودشیمیایی و آبیاری بر اساس 70% نیاز آبی (I2B2F2)، بیشترین عملکرد دانه (1158 کیلوگرم در هکتار) به­دست آمد. با توجه به نتایج این پژوهش به­نظر می­رسد استفاده از 10 تن در هکتار بیوچار در شرایطی که گیاه تحت تاثیر محدودیت رطوبتی است یا برای کاهش میزان آب مصرفی مفید باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Biochar and Chemical Fertilizers on Some Soil Properties, Yield and Quality Characteristics of Black Seed (Nigella sativa) under Water Deficit

نویسندگان [English]

  • fatemeh abbaspour 1
  • hamidreza asghari 2
  • P Rezvani Moghaddam 3
  • hamid abbasdokht 4
  • javad shabahang 5
  • adel baig babaei 6
1 faculty of agriculture, Shahrood University of Technology
2 faculty of agriculture,Shahrood University of Technology
3 Professor Department of Agronomy of Agriculture Faculty of Ferdowsi University of Mashhad
4 faculty of agriculture,Shahrood University of Technology
5 faculty of agriculture,Ferdowsi University of Mashhad
6 Research Institute of Food Science and Technology
چکیده [English]

 
 
A field experiment was conducted which focused on the effects of walnut wood biochar and chemical fertilizers on quality characteristics of Black Seed (Nigella sativa) under water deficit conditions. The experiment was carried out in a split plots factorial layout based on a randomized complete block design with three factors and three replications. Three levels of irrigation (I1: 100%, I2: 70% and I3: 40% of crop water requirement) were assigned as the main plots and the combination of three levels of biochar (B1: 0, B2: 10 and B3: 20 t.ha-1) and two levels of chemical fertilizers (F1: without and F2: with chemical fertilizer) were allocated to sub plots. Recommended dose for nitrogen, phosphorus, and potassium was 150 kg N.ha-1, 75 kg P2O5.ha-1 and 100 kg K2SO4.ha-1, respectively.  Results showed that irrigation had no effect on soil properties, but application of 20 t ha-1 of biochar improved soil saturation percentage, soil organic carbon, and total nitrogen. Irrigation significantly influenced the seed yield, oil yield, oil percentage, and fatty acids, except oleic acid. The 70% water requirement treatment increased the amount of fatty acids, except stearic acid. Plant quality characteristics significantly increased by 10 t ha-1 biochar application. Application of 10 t ha-1 biochar plus 70% irrigation water requirement and using chemical fertilizer (I2B2F2) produced the highest seed yield (1158.4 kg ha-1). Based on the results, it seems that application of 10 t ha-1 biochar is suitable for black seed production under water deficit condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Irrigation
  • Water requirement
  • Water stress
  • seed yield
  • oil yield

مراجع

  1. جلالی­پور، س.، غلامعلی­زاده آهنگر، ا. و لکزیان، ا. 1392. تأثیر کاربرد بیوچار بر برخی خصوصیات کمی گیاه آفتابگردان (Helianthus annuus L) در خاکهای آلوده به کادمیوم. دومین همایش ملی مباحث نوین در کشاورزی. 28 آذرماه 1392.
  2. حشمتی، س.، امینی دهقی، م. و فتحی امیرخیز، ک. 1396. تأثیر کاربرد کودهای زیستی و شیمیایی فسفر بر عملکرد دانه، عملکرد روغن و اسیدهای چرب گلرنگ بهاره در شرایط کمبود آب. علوم گیاهان زراعی ایران. 48(1):169-159.
  3. دیوبند هفشجانی، ل.، ناصری، ع.ع.، هوشمند، ع.، عباسی، ف. و سلطانی محمدی، ا. 1396. بررسی تاثیر کاربرد بیوچار باگاس نیشکر بر خصوصیات شیمیایی یک خاک لوم شنی. مجله علوم و مهندسی آبیاری . 44 (1):72-63 .
  4. رحیمی، ط.، معزی، ع. و حجتی، س. 1397. اثر کاربرد سطوح مختلف کود گاوی و بیوچار حاصل از آن بر سینتیک جذب نیکل در یک خاک آهکی. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی). 22(1): 209-199
  5. رضایی، ن.، رزاقی، ف.، سپاسخواه، ع. و موسوی، س.ع. 1397. تأثیر بیوچار و شوری آب آبیاری بر خصوصیات شیمیایی خاک تحت کشت باقلا. نشریه پژوهشهای خاک (علوم خاک و آب) . 32 (1): 25-13.
  6. زلفی باوریانی، م.، رونقی، ع.، کریمیان، ن.، قاسمی، ر. و یثربی، ج. 1395. اثر بیوچار تهیه شده از کود مرغی در دماهای متفاوت بر ویژگیهای شیمیایی یک خاک آهکی. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی).20(75): 86-73.
  7. گلزردی، ف. 1395. خشکی، خطری جدی برای تولیدات کشاورزی. اثر آنلاین. https://www.researchgate.net/publication/307583463
  8. مالکی خضرلو، س.، طهماسبی سروستانی، ز.، مدرس ثانوی، س.ع. 1392. ارزیابی عملکرد کمی و کیفی کدوی تخم پوست کاغذی (Cucurbita pepo L.) تحت القای تنش کم آبی و کود نیتروژن. دوماهنامه علمی-پژوهشی تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. 31(5): 863-853.
  9. مرادی، ن.، رسولی صدقیانی، م.ح. و سپهر، ا. 1396. تأثیر نوع و مقدار بیوچار بر برخی ویژگیهای خاک و قابلیت استفاده بعضی عناصر غذایی در یک خاک آهکی. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). 31(4) :1246-1232
  10. نجفی قیری، م.، بوستانی، ح.ر.1396. تأثیر کاربرد برخی بقایای گیاهان زراعی و تفاله شیرینبیان و بیوچار حاصل از آنها بر وضعیت پتاسیم یک خاک آهکی. نشریه پژوهشهای حفاظت آب و خاک. 24(3): 93-77.
    1. Akhondian, J., Parsa, A. and Rakhshandeh, H. 2007. The effect of Nigella sativa (black cumin seed) on intractable pediatric seizures. Medical of Science Monit, 13: 555-559.
    2. Akom, M., Boateng, Otoo1, E. and Dawoe, E. 2015. Effect of biochar and inorganic fertilizer in Yam (Dioscorea rotundata Poir) production in a forest agroecological zone. Journal of Agricultural Science, 7: 211-222.
    3. Ali, K., Arif, M. and Jan, T. 2015. Integrated use of biochar: A tool for improving soil and wheat quality of degraded soil under soil wheat- maize cropping pattern. Pakistan Journal of Botany, 47 (1): 233-240.
    4. AOAC (Association of Official Analytical Chemists).1995. Official Methods of Analysis, 16th Edition. AOAC International, Gaithersburg, MD.
    5. Asdadi A., Harhar H., Gharby S., Bouzoubaâ Z.,Yadini A.E., Moutaj R., Hadek M.E., Chebli, B. and Hassani, L.M.I. 2014. Chemical composition and antifungal activity of Nigella Sativa L. oil seed cultivated in Morocco. International Journal of Pharmaceutical Science Invention, 3: 9-15.
    6. Ashrafi, E. and Razmjoo, Kh. 2010. Effect of Irrigation Regimes on Oil Content and Composition of Safflower (Carthamus tinctorius L.) Cultivars. Journal of American Oil Chemists Society, 87: 499-506.
    7. Bakry, B. A., Ibrahim, O.M., Eid, A.R. and Abdelmoneim Badr, A. 2014. Effect of humic acid, mycorrhiza inoculation and biochar on yield and water use efficiency of flax under newly reclaimed sandy soil. Agricultural Sciences. 5: 1427-1432.
    8. Bellaloui, N., Mengistu, A. and Kassem, A. 2013. Effects of Genetics and Environment on Fatty Acid Stability in Soybean Seed. Journal of Food and Nutrition Sciences, 4(9A):165-175.
    9. Berek, A.K., Hue, N. and Ahmad, A. 2011. Beneficial use of biochar to correct soil acidity. The Food Provider, Available at www.ctahr.hawaii.edu/huen/nvh/biochar.
    10. Biderman, L. and Stanley Harpole, W. 2013. Biochar and its effects on plant productivity and nutrient cycling: a meta-analysis. GCB Bioenergy, 5: 202–214.
    11. Boskabady, M.H., Javan, H., Sajady, M. and Rakhshandeh H. 2007. The possible prophylactic effect of Nigella sativa seed extract in asthmatic patients. Fundamental and Clinical Pharmacology, 21: 559-566.
    12. de Melo Carvalho, M.T., De Holanda Nunes Maia, A., Madari, B. E., Bastiaans, L.,  Van Oort, P. A. J., Heinemann, A. B., Soler da Silva, M. A., Petter, F. A., Marimon Jr., B. H. and Meinke, H. 2014. Biochar increases plant-available water in a sandy loam soil under an aerobic rice crop system. Solid Earth, 5: 939–952.
    13. Dispenza, V., Pasquale, C. D., Fascella, G., Mammano, M.M. and Alonzo, G. 2016. Use of biochar as peat substitute for growing substrates of Euphorbia × lomi potted plants. Spanish Journal of Agricultural Research, 14(4):1-11.
    14. Dwivedi, S.L., Nigam, S.N., Nageswara Rao, R.C., Singh, U. and Rao, K.V.S. 1996. Effect of drought on oil, fatty acids and protein contents of groundnut (Arachis hypogaea L.) seeds. Field Crops Research, 48 (2–3): 125–133.
    15. Farhoosh R., Haddad Khodaparast M.H. and Sharif A. 2009. Bene hull oil as a highly stable and antioxidative vegetable oil. Eurepian Journal of Lipid Science and Technology, 111:1259-1265.
    16. Freddo, A. 2013. Biochar: for better or for worse? Ph.D. thesis, University of East Anglia School of Environmental Science.
    17. Fiaz, K., Malik, S. A, Younis, U., Danish, S., Raza Shah, M. H. and Niaz, S. 2014.  Drought impact on Pb/Cd toxicity remediated by biochar in Brassica campestris. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 14(4): 845-854.
    18. Gebremedhin, G.H., Haileselassie, B., Berhe, D. and Belay, T. 2015. Effect of biochar on yield and yield Components of wheat and post-harvest soil properties in Tigray, Ethiopia. Journal of Fertilizers and Pesticides, 6:158-162.
    19. Ghamarnia, H., Miri, E. and Ghobadei, M. 2014. Determination of water requirement, single and dual crop coefficients of black cumin (Nigella sativa L.) in a semi-arid climate. Irrigation Science, 32(1):67–76.
    20. Gokila, B. and Baskar, K. 2015. Influence of biochar as soil amendment on yield and quality of maize. International Journal of Plant, Animal and Environmental Sciences, 5:152-155.
    21. Hao Jien, S. and Sheng Wang, C. 2013. Effects of biochar on soil properties and erosion potential in a highly weathered soil. Catena, 110: 225–233.
    22. Herath, H.M.S.K., Camps-Arbestian, M. and Hedley, M. 2013. Effect of biochar on soil properties in two contrasting soils: An Alfisol and an Andisol. Geoderma, 209-210:188-197.
    23. Howard, H. 2011. The effect of biochar on the root development of corn and soybeans in Minnesota soil and sand. International Biochar Initiative, 24 June, http://www.biochar‐international.org.
    24. Jemal, K. and Abebe, A. 2016. Determination of bio-char rate for improved production of Lemmon grass. International journal of Advanced Biological and Biomedical Research. 4(2):149–157.
    25. Karer, J., Wimmer, B., Zehetner, F., Kloss, S. and Soja, G. 2013. Biochar application to temperate soils: effects on nutrient uptake and crop yield under field conditions. Agricultural and Food Science, 22: 390–403.
    26. Kathrin, A. 2016. Biochar in soil: Effect on physical, chemical and hydrological properties in differently textured soils. M.Sc. thesis, Department of Agro ecology, AU.
    27. Khan, M.H, Singha, K.L.B. and Panda, S.K. 2002. Changes in antioxidant levels in Oryza sativa L. roots subjected to NaCl salinity stress. Journal of Acta Physiology Plantarum, 24:145–14.
    28. Kraska, P., Oleszczuk, P., Andruszczak, S., Kwiecińska-Poppe, E., Różyło, K., Pałys, E., Gierasimiuk, P. and Michałojć, Z. 2016. Effect of various biochar rates on winter rye yield and

the concentration of available nutrients in the soil. Plant, Soil and Environment, 62 (11):483-489.

  1. Lentz, R.D. and Ippolito, J.A. 2012. Biochar and manure affect calcareous soil and corn silage nutrient concentrations and uptake. Journal of Environment Quality, 41(4):1033-43.
  2. Melaz, G.B. 2014. Interactions between different types of biochar and soil microbial activity. Ph.D. thesis, University of Barcelona, Department of animal biology.
  3. Mozzafari, F., Ghorbanli, S., Babai, M. and Farzami, A. 2000. The effect of water stress on the seed oil of Nigella sativa L. Journal of Essential Oil Research, 12: 36-38.
  4. Mukome, F.N.D., Six, J. and Parikh, S.J. 2012. The effects of walnut shell and wood feedstock biochar amendments on greenhouse gas emissions from a fertile soil. Geoderma. 200(201):90–98.
  5. Munir, M.A., Malik, M.A. and Saleem, M.F. 2007. Impact of integration of crop manuring and nitrogen application on growth, Malik, yield and quality of spring planted sunflower (Helianthus annuus L.) Pakistan Journal of Botany, 39(2): 441-449.
  6. 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.
  7. Nour mohammadi, Gh. 2004. Evaluation of the response of three safflower lines to different drought stress. Journal of Agricultural Science, 4: 251-259.
  8. Rab, A., Rabnawaz Khan, M., Ul Haq, S., Zahid, S., Asim, M., Afridi, M.Z., Arif, M. and Munsif, F. 2016. Impact of biochar on mungbean yield and yield components. Pure and Applied Biology, 5(3): 632-640.
  9. Razi, H. and Assad. M. T. 1999. Comparison of selection criteria in normal and limited irrigation in sunflower, Euphytica 105: 83-90.
  10. Różyło, K., Świeca, M., Gawlik-Dziki, U., Stefaniuk, M., and Oleszczuk, P. 2017. The potential of biochar for reducing the negative effects of soil contamination on the phytochemical properties and heavy metal accumulation in wheat grain. Agricultural and Food Science, 26(1):34-46.
  11. Sika, M.P. 2012. Effect of biochar on chemistry, nutrient uptake and fertilizer mobility in sandy soil. M.Sc. thesis, Department of Soil Science, Stellenbosch University, Stellenbosch.
  12. Suppadit, S., Phumkokrak, N. and Poungsuk, P. 2012. The effect of using quail litter biochar on soybean (Glycine max [L.] Merr.) Production. Chilean Journal of Agricultural Research, 72(2):244-251.
  13. Widowati, W.H., Asnah, A. and Utomo, W.H. 2014. The use of biochar to reduce nitrogen and potassium leaching from soil cultivated with maize. Journal of Degraded and Mining Lands Management, 211-218.
  14. Widowati, W.H. 2012. The effect of biochar on the growth and N fertilizer requirement of Maize (Zea mays L.) in green house experiment. Journal of Agricultural Science, 4(5):256-262.
  15. Zeelie, A. 2012. Effect of biochar on selected soil physical properties and crop performance of winter wheat pot plants. M.Sc. Thesis. University of Stellenbosch.
پژوهش آب در کشاورزی
دوره 32، شماره 3
مهر 1397
صفحه 441-457

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار