Study of Water Stress Effects on Water Use Efficiency and Drought Tolerance of New Sunflower Cultivars

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Agronomy, Khuzestan Science and Research Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran.

2 Associate Prof., Department of Agronomy, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran.

3 Assistant Prof., Agricultural Sciences Research Department, Esfahan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Esfahan, Iran

Abstract

To investigate sensitivity indicators of five new sunflower cultivars under water stress conditions in terms of drought tolerance (DT) and water use efficiency (WUE), a split plot experiment based on the randomized complete block design (RCBD) with three replications was conducted in 2020 in the Braun Area of Isfahan Province, Iran. The surface irrigation treatments included three levels based on evaporation from class A evaporation pan: 90 (no-stress), 120 (mild stress), and 150 mm (severe stress), as the main factor, and sunflower hybrids Chiara, Oscar, Fantasia, Hysun33, and Shams, as the secondary factors. Indicators such as economic yield (EY), biological yield (BY), WUE, harvest index (HI) and DT were analyzed. The highest rates of HI (43%), WPe (4854 kg.ha-1), and BY (13457 kg.ha-1) were obtained from no-stress treatment, followed by 120 mm treatment. Among the cultivars, Fantasia variety with BY equal to 12268 kg.ha-1, economic yield (4081kg.ha-1), and HI of 43% had the highest values. The highest WUE was obtained in the conditions of mild stress and severe stress  equal to 0.85 and 0.72 kg.m-3, respectively. Among sunflower cultivars, the highest WUE belonged to Hysun 33 with 1.04 kg.m-3. Fantasia with 0.96 kg.m-3and Shams with 0.84 kg.m-3 ranked next. Also, the lowest values of WUE were related to Oscar and Chiara cultivars with values of 0.81 and 0.75 kg.m-3, respectively. In total, deficit irrigation in the 120 mm treatment had the least negative effect on yield and harvest index, and it was suitable in terms of WUE. Finally, Fantasia showed the highest BY, DT, and HI with suitable WUE.  

Keywords

References

  1. ارشدی، م،ج.، پارسا، م.، لکزیان، ا.، و کافی، م.، 1399. بررسی خصوصیات ریشه نخود (Cicer arietinum L.) تحت تیمارهای ریزوبیوم، میکوریزای آرباسکولار و شبه میکوریزای داخلی در شرایط خاک استریل و غیراستریل. تحقیقات علوم زراعی در مناطق خشک، دوره 2، شماره 2، صفحه‌های 254-241. doi: 22034/csrar.2021.268645.1080
  2. دربانی، س­،پ.، مهرابی، ع،­ا.، پورداد، س،­س.، ملکی، ع.، و فرشادفر، م.، 1399. بررسی عملکرد و اجزای عملکرد ژنوتیپ­های آفتابگردان (Helianthus annuus L.) به تنش رطوبتی. تنش‌های محیطی در علوم زراعی، دوره 13، شماره 4، صفحه‌های 1076-1063.
  3. جامی، م،ق.، قلاوند، ا.، مدرس ثانوی، س،ع،م.، مختصی بیدگلی، ع.، باغبانی آرانی، ا.، و نامداری، ا.، 1398. واکنش صفات رویشی و کیفی دانه آفتابگردان به منابع مختلف نیتروژن (کود آلی و شیمیایی) و زئولیت تحت رژیم‌های مختلف آبیاری. تنش‌های محیطی در علوم زراعی، دوره 12، شماره 1، صفحه‌های 152-141.
  4. چراغی زاده، م.، شاهنظری، ع.، و ضیاءتباراحمدی، م،خ، 1397. بررسی اثر دور آبیاری با اعمال کم‌آبیاری بخشی ریشه و آبیاری کامل روی گیاه آفتابگردان. تحقیقات آب‌وخاک ایران، دوره 94 ، شماره 2، صفحه‌های 451-439.
  5. چیت بند، ع،ا.، قربانی، ر.، راشد محصل، م،ح.، عباسی، ر.، و نبی زاده، م.، 1394. ارزیابی دزهای مخلوط برخی از مهم‌ترین پهن‌برگ کش های اراضی چغندرقند در کنترل علف‌های هرز خرفه و تاجریزی سیاه. ششمین همایش علوم علف‌های هرز ایران، بیرجند، 10 الی 12 شهریور، مدیریت شیمیایی علف‌های هرز و علف‌کش‌ها، صفحه‌های 884-889..
  6. راضی، ه.، و آساد، م.، 1377. ارزیابی تغییرات صفات مهم زراعی و معیارهای سنجش تحمل به خشکی در ارقام آفتابگردان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، شماره 1، صفحه‌های 43-31.
  7. رشدی، م.، و رضادوست، س.، ١٣٨٣. بررسی اثرات سطوح مختلف آبیاری بر خصوصیات کمی و کیفی ارقام آفتابگردان. مجله علوم کشاورزی ایران، شماره 5، صفحه‌های 1250-1241.
  8. سی و سه مرده، ع.، رنجبر بلخکانلو، ح.، سهرابی، ی.، و بهرام نژاد، ب.، 1390. اثر تنش خشکی و محدودیت منبع و مخزن بر تبادلات گازی و عملکرد آفتابگردان (Helianthus annuus L.). علوم گیاهان زراعی ایران، دوره 42، شماره 3، صفحه‌های 596-585.
  9. صارمی راد، ع.، و مصطفوی، خ.، 1399. مطالعه تنوع فنوتیپی و ژنتیکی ژنوتیپ‌های آفتابگردان دانه روغنی (Helianthus annus )  از نظر صفات اگرو-مورفولوژیکی تحت شرایط نرمال و تنش خشکی. تولیدات گیاهی، دوره 43، شماره 2، صفحه‌های 227-240. doi: 10.22055/ppd.2020.27588.1671
  10. کاظمی، م.، و عبدالحسینی، ص.، 1391. بهینه‌سازی استخراج روغن هسته خرما در مقیاس آزمایشگاهی و نیم صنعتی. نشریه پژوهش‌های کاربردی در شیمی، شماره 3، صفحه‌های 30-25.
  11. گنجعلی، ع.، پرسا، ح.، و باقری، ع،ر.، 1390. واکنش عملکرد و خصوصیات مورفوفیزیولوژیک ژنوتیپ های زودرس نخود (Cicer arietinum L.) به تنش خشکی. نشریه پژوهش‌های حبوبات ایران، جلد 2، شماره 1، صفحه 80-65.
  12. کریمی کاخکی، م.، و سپهری، ع.، 1388. اثر کم آبیاری در دوره زایشی بر کارآیی مصرف آب و تحمل خشکی ارقام جدید آفتابگردان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب‌وخاک، سال 13، شماره 5، صفحه‌های 163-176.
  13. علی پور، ز.، محمودی، س.، گلوی، م.، و مهدیانی، ز.، 1393. بررسی اثر تراکم و رقم بر عملکرد و اجزای عملکرد آفتابگردان (Helianthus annuus). دومین همایش ملی گیاهان دارویی و کشاورزی پایدار، همدان ،https://civilica.com/doc/306079
  14. غفاری، م، ١٣٨٦. ارزیابی و انتخاب لاین­های اینبرد آفتابگردان در شرایط نرمال و تنش خشکی. مجله نهال و بذر، دوره 23، شماره 4، صفحه‌های 649-633.
  15. مظفری، ک.، عرشی، ی.، و زینالی خانقاه، ح.، 1375. بررسی اثر تنش خشکی در برخی از صفات مورفوفیزیولوژیکی و اجزای عملکرد آفتابگردان Helianthus annuus )). مجله نهال و بذر، دوره 12، شماره 3، صفحه‌های 33-24.
  16. یوسفی، ع،ر.، بش، ز.، 1393. ارزیابی واکنش آفتابگردان به تداخل علف‌های هرز در شرایط کم آبیاری. پژوهش آب در کشاورزی (علوم خاک و آب)، دوره:28، شماره:2، صفحه‌های431-441.
  17. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith, M. 1998. Crop Evapotranspiration: Guidelines for Computing Crop Water Requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56. FAO, Rome, Italy.
  18. Connor, D.J., Sadras, V.O., 1992. Physiology of yield expression in sunflower. Field Crops Research, 30: 333–389.
  19. Connor, D.J., Gómez-del-Campo, M., Rousseaux, M.C., Searles, P.S., 2014. Structure, management and productivity of hedgerow olive orchards: a review. Scientia Horticulturae, 169: 71–93.
  20. Doorenbos, J., Kassam, A.H., 1979. Yield response to water. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 33. FAO, Rome, Italy.
  21. Ehdaie, B., and Waines, J.G., 1993. Variation in water-use efficiency and its components in wheat: I. Well watered pot experiment. Crop Sciences, 33: 294–299.
  22. English, M.J., Musick, T., Murty, V.V.N., 1990. Deficit irrigation. pp: 631-663. In: G.J. Hoffman, T.A. Howell, and K.H. Solomon (Eds.), Management of Farm Irrigation Systems. ASAE Monograph No. 9, American Society of Agricultural Engineers. St. Joseph, MI.
  23. FAO, 2009. CROPWAT 8.0 Model. FAO, Rome.
  24. Fernández, J.E., 2017. Plant-based methods for irrigation scheduling of woody crops. Horticulturae, 3 (35): 37. https://doi.org/10.3390/horticulturae3020035.
  25. Fernández, J.E., Diaz-Espejo, A., Romero, R., Hernandez-Santana, V., García, J.M., Padilla-Díaz, C.M., Cuevas, M.V., 2018. Precision irrigation in olive (Olea europaea L.) Tree Orchards. In: García-Tejero, I.F., Durán-Zuazo, V.H. (Eds.), Water Scarcity and Sustainable Agriculture in Semiarid Environment: Tools, Strategies and Challenges for Woody Crops. Elsevier, pp. 179–218 Chapter 9 ISBN: 978-0-12-813164-0.
  26. Fernandez, J.E., Alcon, F., Diaz-Espejo, A., Hernandez-Santana, V., Cuevas, M.V., 2020. Water use indicators and economic analysis for on-farm irrigation decision: A case study of a super high-density olive tree orchard. Agricultural water management, 237: 106074. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106074
  27. Fisher, R.A., and Maurer, R., 1978. Drought resistance in spring wheat, cultivar, I grain yield responses. Australian Journal of Agricultural Research, 29: 897–912.
  28. Flénet, F., Bouniols, , Saraiva, C., 1996. Sunflower response to a range of soil water contents. European Journal of Agronomy, 5: 161–167.
  29. Ghaffari, M., Andarkhor, S.A., Homayonifar, M., Kalantar Ahmadi, S.A., Shariati, F., Jamali, H., Rahmanpour, S., 2020. Agronomic attributes and stability of exotic sunflower hybrids in Iran. Helia, 43(72):1-15. https://doi.org/10.1515/helia-2020-0004
  30. Göksoy, A.T., Demir, A.O., Turan, Z.M., Dagustu, N., 2004. Responses of sunflower (Helianthus annuus L.) to full and limited irrigation at different growth stages. Field Crops Research, 87: 167–178.
  31. Hashem, L., Amin Majumdar, M.N., Hossain, M. 1998. Drought stress on seed yield, yield attributes, growth, cell membrane stability and gas exchange of synthesized Brassica napus L. Crop Science, 180: 129-136.
  32. Karam, F., Lahoud, R., Masaad, R., Kabalan, R., Breidi, J., Chalita, C., Rouphael, Y., 2007. Evapotranspiration, seed yield and water use efficiency of drip irrigated sunflower under full and deficit irrigation conditions. Agricultural water management, 90: 213–223.
  33. Rauf, A., Maqsood, M., Ahmad, A., Gondal, A.S., 2012.Yield and oil content of sunflower (Helianthus annuus L.) as influenced by spacing and reduced irrigation condition. eSci Journal of Crop Production, 1:41-45.
  34. Reddy, K.P., Devi, M.U., Ramulu, V., Mdhavi, M. 2020. Water productivity and economics of rabi sunflower as influenced by nitrogen and potassium fertigation schedules. Journal of Crop and Weed, 16(2): 244-248.
  35. Richards, R.A., Lopez-Castaneda, C., Gomez-Macpherson, H., Condon, A.G. 1993. Improving the efficiency of water use by plant breeding and molecular biology. Irrigation Science, 14: 93–104.
  36. Richards, R.A., G.J. Rebetzke, A.G., Condon, van Herwaarden, A.F. 2002. Breeding opportunities for increasing the efficiency of water use and crop yield in temperate cereals. Crop Science. 42: 111–121.
  37. Rinaldi, M. 2001. Application of EPIC model for irrigation scheduling in southern Italy. Agricultural Water Management, 49: 185–196.
  38. Rosielle, A.A. and J. Hamblin. 1981. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments. Crop Sci. 21: 943–946.
  39. Sadras, V.O., D.J. Connor and D.M. Whitfield. 1993. Yield, yield components and source-sink relationships in water stressed sunflower. Field Crops Research, 31: 27–39.
  40. Soriano, M.A., Orgaz, F., Villalobos, F.J., Fereres, E., 2004. Efficiency of water use of early plantings of sunflower. European Journal of Agronomy, 21: 465–476.
  41. Stone, L.R., A.J. Schlege, R.E. Gwin and A.H. Khan. 1996. Response of corn, grain sorghum, and sunflower to irrigation in the high plains of Kansas. Agricultural Water Management, 30: 251–259.
  42. Viets, F.G. 1962. Fertilizer and the efficient use of water. Advances in Agronomy, 14: 223–264.
  43. Shafiq, B.A., Nawaz, F., Majeed, S. et al. Sulfate-Based Fertilizers Regulate Nutrient Uptake, Photosynthetic Gas Exchange, and Enzymatic Antioxidants to Increase Sunflower Growth and Yield Under Drought Stress. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 21: 2229–2241. https://doi.org/10.1007/s42729-021-00516-x
  44. Wasaya, A., Abbas, T., Yasir, T.A. et al. Mitigating Drought Stress in Sunflower (Helianthus annuus L.) Through Exogenous Application of β-Aminobutyric Acid. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 21: 936–948. https://doi.org/10.1007/s42729-021-00412-4
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 36, Issue 4
March 2023
Pages 359-375

Files

Share

How to cite

Statistics