تاثیر تنش خشکی و تلفیق بسترهای کشت آلی کوکوپیت و معدنی پرلیت بر گوجه فرنگی گیلاسی سیاه (Solanum lycopersicum)
محورهای موضوعی : مدیریت بهینه منابع آب و خاک
مهرناز طهماسبی
1
(دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی خاک ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج.)
محبوبه مظهری
2
(استادیار گروه علوم و مهندسی خاک ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج.)
کلید واژه: آزﻣﺎﯾﺶ گلخانه ای, فیزیولوژیک, گوجه گیلاسی سیاه, مورفولوژیک, هیدروپونیک,
چکیده مقاله :
زمينه و هدف: یکی از مهم ترین عوامل در سیستم های کشت بدون خاک، بستر کشت می باشد. گیاهان به منظور رشد و عملکرد خوب ﺑﻪ ﺁﺏ ﻭ ﻋﻨﺎﺻﺮ ﺩﺭ ﺣـﺪ متناسب ﻧﻴﺎﺯ ﺩﺍﺭﻧﺪ. ﺍﻣﺎ ﺍﻣﺮﻭﺯﻩ ﺍﺯ ﻣﺨﻠﻮﻁ کوکوپیت ﻭ پرﻟﻴـﺖ ﺩﺭ ﺑﻌﻀﻲ ﺍﺯ گلخانه ها ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﻣـﻲﺷـﻮﺩ کـﻪ این امر موجب ﻧﺘﻴﺠـﻪ ﺑﻬﺘـﺮﻱ شده ﻭ ﺑﺮﺍﻱ ﺗﻮﻟﻴﺪ گوجه فرنگی ﺩﺭﺧﺎﺭﺝ ﺍﺯ ﻓﺼﻞ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. درﺣﺎﻝ ﺣﺎﺿﺮ کوکوپیت ﺑﺴﺘﺮ ﺍﺻﻠﻲ ﻣﻮﺭﺩ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺩﺭ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺳﻴﺴﺘﻢﻫﺎﻱ هیدروپونیک ﺗﻮﻟﻴﺪ گوجه فرنگی ﺩﺭ کشور ﺍﺳﺖ که یک ﻣﺎﺩﻩ ﻭﺍﺭﺩﺍﺗﻲ گران قیمت ﺍﺳﺖ. انجام پژوهش-های جدید جهت بررسی تاثیر تنش و تلفیق بسترهای کشت برای تولید هر چه بیشتر گوجه فرنگی گیلاسی سیاه مهم و ضروری است. ﺗﺄﺛﻴﺮ ﻧﻮﻉ ﺑﺴﺘﺮ کشت ﺑـﺮ گیاهان ﻣﺨﺘﻠـﻒ ﻣﺘﻔـﺎﻭﺕ ﺍﺳـﺖ. هدف این پژوهش بررسی اثر خشکی و ادغام محیط های کشت آلی، معدنی و تاثیر آن ﺑﺮ خواص ﺷﻴﻤﻴﺎﻳﻲ ﻣﻮﺍﺩ ﺍﻭﻟﻴﻪ ﻗﺎﺑﻞ ﺍﺳﺘﻔﺎﺩﻩ ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﺑﺴﺘﺮ کشت گوجه فرنگی سیاه می باشد. روش پژوهش: بدین منظور جهت بررسی امكان کاهش اثرات خشکی از طريق تلفیق دو بستر کشت کوکوپیت و پرلیت، پژوهشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج انجام شد. در اين پژوهش دو فاکتور تنش خشکی (Fc100%، Fc50%، Fc25%، Fc12.5%) و درصد های مختلف بستر کشت (کوکوپیت صفر%+ پرلیت 100%، کوکوپیت 25%+پرلیت 75%، کوکوپیت50%+پرلیت 50%، کوکوپیت75 %+ پرلیت 25% ، کوکوپیت 100%+پرلیت صفر%) مورد بررسی قرار گرفت. صفات مورد بررسی شامل تعداد میوه، وزن تر و خشک اندام هوایی، طول ریشه، محتوای رطوبت نسبی برگ، میزان کلروفیل a ، bو کل بود. یافته ها: بر اساس نتایج ترکیب های تیماری کوکوپیت75- پرلیت25 و کوکوپیت 100- پرلیت صفر تحت تنش های خشکی شدید بیشترین عملکرد را داشتند و کمترین راندمان در ترکیب تیماری Co0Pe100+FC12.5%، Co25Pe75+FC12.5%، Co50Pe50+FC12.5% و Co100Pe0+FC12.5% بدست آمد. همچنین، تیمار FC100% با بیشترین میزان کلروفیل کل (10/3 میلی گرم در گرم بافت تازه) در گروه برتر آماري و تیمار Fc12.5% با کمترین میزان کلروفیل کل (22/2 میلی گرم در گرم بافت تازه) در ضعيف ترين گروه آماري قرار گرفتند. به عبارت دیگر حفظ رطوبت خاک در حد ظرفیت زراعی موجب افزایش 63/39 درصدی میزان کلروفیل کل نسبت به کاهش رطوبت در حد 5/12 درصد ظرفیت زراعی گردید. نتایج: بر اساس نتایج ، بسترهای حاوی مواد غذایی غنی تر، نتایج بهتری ارائه کردند. با افزودن کوکوپیت به بستر می توان اثرات منفی تنش را کنترل کرد. دلیل این برتری میزان مواد مغذی موجود در این بستر به دلیل قابلیت بالای ذخیره مواد مغذی و آب است. استفاده از پرلیت در بسترهای کشت هیدروپونیک مفید است زیرا دارای منافذ بزرگ و کوچکی است که بستر کشت را از لحاظ تهویه بهبود می بخشد. یکی از تأثیرات منفی تنش خشکی، کاهش میزان کلروفیل است. در نتیجه دستگاه فتوسنتز گیاه آسیب خواهد دید و با افزایش میزان پرولین، کلروفیل کاهش می یابد زیرا میزان کروفیل و پرولین با یکدیگر رابطه معکوس دارند. کمبود آب نیز موجب کاهش رشد، سطح برگ، وزن تر و خشک، تخریب غشای سلولی، تخریب و کاهش پروتئین ها و آنزیم ها، تجمع اسیدهای آمینه، کاهش تشدید کننده های رشد، آسیب به رنگیزه ها و پلاستیدها و کاهش رشد ریشه می شود.
Background and objectives: One of the most important factors of soilless cultivation systems is the cultivation bed. Plants need adequate water and elements to grow and function well. But today, a mixture of cocopeat and perlite is used in some greenhouses, which gives better results and is suitable for the production of tomatoes outside the season. Currently, cocopeat is the main substrate used in most hydroponic systems for tomato production in the country, which is an expensive imported material. It is important to carry out new researches to investigate the effect of stress and the integration of cultivation media to produce as many black cherry tomatoes as possible. The effect of the type of cultivation medium on different plants is different. The purpose of this research is to investigate the effect of drought stress and the integration of organic and inorganic cultivation medium on the chemical characteristics of several raw materials that can be used as black tomato growing medium. Materials and methods: For this purpose, in order to investigate the possibility of reducing the effects of drought stress by combining cocopeat and perlite, a factorial research was conducted in the form of a completely randomized design with three replications in the research greenhouse of Islamic Azad University, Karaj branch. In this research, two factors of drought stress (Fc100%, Fc50%, Fc25%, Fc12.5%) and different percentages of the cultivation bed (Cocopeat 0% + Perlite 100%, Cocopeat 25% + Perlite 75%, Cocopeat 50% + Perlite 50%, Cocopeat 75% + Perlite 25%, Cocopeat 100% + Perlite 0%) were investigated. The studied traits included the number of fruits, fresh and dry weight of the shoot, root length, relative moisture content of the leaves, the amount of chlorophyll a and b, and total. Results: Based on the results of the treatment combinations, cocopeat 75-perlite 25 and cocopeat 100- zero perlite had the highest performance, especially under severe stress of dehydration, and the lowest efficiency in the treatment combinations Co0Pe100+FC12.5%, Co25Pe75+FC12.5%, and Co50Pe50+FC12. 5% and Co100Pe0+FC12.5% were obtained. Also, FC100% treatment with the highest amount of total chlorophyll (3.10 mg per gram of fresh tissue) in the statistically superior group and FC12.5% treatment with the lowest amount of total chlorophyll (2.22 mg per gram of fresh tissue) were included in the weakest statistical group. In other words, maintaining soil moisture at the level of agricultural capacity increased the amount of total chlorophyll by 39.63% compared to the decrease in moisture at the level of 12.5% of agricultural capacity. Conclusion: Based on the results, the substrates containing richer foods provided better results. By adding cocopeat to the substrate, the negative effects of drought stress can be controlled. The reason for this superiority is the amount of nutrients in this substrate due to its ability to store more nutrients and water. The use of perlite in hydroponic culture beds is useful because it has large and small pores that improve the culture bed's ventilation. One of the negative effects of drought stress is the reduction of chlorophyll. As a result, the photosynthesis system of the plant will be damaged, and with the increase in the amount of proline, chlorophyll will decrease because the amounts of chlorophyll and proline have an inverse relationship with each other. Lack of water will cause a decrease in growth, leaf surface, wet and dry weight, destruction of cell membranes, destruction and reduction of proteins and enzymes, accumulation of amino acids, reduction of growth enhancers, damage to pigments and plastids, and reduction of root growth.
Athinodorou, F., Foukas, P., Tsaniklidis, G., Kotsiras, A., Chrysargyris, A., Delis, C., ... & Nikoloudakis, N. (2021). Morphological diversity, genetic characterization, and phytochemical assessment of the cypriot tomato germplasm. Plants, 10(8), 1698.
Ali Y., Ibn Sina A. A., Khandker S. S., Neesa L., Tanvir M. V., Kabir A., et al. (2021). Nutritional composition and bioactive compounds in tomatoes and their impact on human health and disease: A review. Foods 10 (1), 45.
Alothman M., Bhat R., Karim A. A. (2009). Effects of radiation processing on phytochemicals and antioxidants in plant produce. Trends Food Sci. Tech. 20, 201–212. [In Persian]
Arena, E., Fallico, B., Lanza, C. M., Lombardo, E., & Maccarone, E. (2002, March). Chemical characterization of cherry tomato cultivated on different substrates. In VI International Symposium on Protected Cultivation in Mild Winter Climate: Product and Process Innovation 614 (pp. 705-710).
Arnon DI. (1959). Photosynthesis by isolated chloroplast.IV.Central concept and comparison of three photochemical reactions. Biochem. Biophy Acta. 20: 440-446.
Bahreininejad, B., Razmjou, J., & Mirza, M. (2013). Influence of water stress on morpho-physiological and phytochemical traits in Thymus daenensis. [In Persian]
Balacheva E., Kartzeva T., Atanassova B., Tomlekova N. (2012). The diversity in tomato colours - potential for diversity in tomato nutritive quality. Acta Hortic. 960, 31–36.
Barrett, G. E., Alexander, P. D., Robinson, J. S., & Bragg, N. C. (2016). Achieving environmentally sustainable growing media for soilless plant cultivation systems–A review. Scientia horticulturae, 212, 220-234.
Bilderback, T. E., Fonteno, W. C. & Johnson, D. R. (1982). Physical properties of media composed of peanut hulls, pine bark, and peatmoss and their effects on azalea growth. Journal American Society for Horticultural Science, 107(3),522-525.
Bilderback, T. E., Fonteno, W. C. & Johnson, D. R. Physical properties of media composed of peanut hulls, pine bark, and peat moss and their effects on azalea growth, journa American Society for Horticultural Science,(1989).
Chalker-Scott, L. (2002) Do anthocyanins function as osmoregulators in leaf tissues. Advances in Botanical Research-37: 103-106.
Coyago-Cruz, E., Meléndez-Martínez, A. J., Moriana, A., Girón, I. F., Martín-Palomo, M. J., Galindo, A., & Corell, M. (2019). Yield response to regulated deficit irrigation of greenhouse cherry tomatoes. Agricultural water management, 213, 212-221.
Farooq, M., Wahid, A., Kobayashi, M., Fujita, D. and Basra, S.M.A. (2009) Plant drought stress: effects, mechanisms and management. In Sustainable Agriculture-29: 185-212.
Gul, A., Kidogul, F., Anace, D. (2007). Effect of nutrient sources on cucumber production in different substrstes. Sciencta horticulturae, 113(2), 216_220.
Hassani, A. & Omid Beighi, R. (2002). Effects of water stress on some morphological, physiological andmetabolical characteristics of basil (Ocimum basilicum). Agricultural Knowledge, 12(3),47-59.
Hernández M. H., Rodríguez E. R., Romero C. D. (2008). Chemical composition of tomato (Lycopersicon esculentum) from Tenerife, the Canary Islands. Food Chem. 106, 1046–1056.
Henareh, M., Dursun, A., & Abdollahi Mandoulakani, B. (2015). The Correlation between traits and path analysis of yield in tomato. Applied Crop Breeding, 3(2), 163-176. [In Persian]
Hooshmand, M., Boroumand, S., Albaji, M., Alamzadeh Ansari, N.,( 2019). Effect of different management methods of low-irrigation on yield, yield components and water use efficiency of tomato in hydroponic culture. Iranian Water Researches Journal 13(3): 78–91. [In Persian]
Kholova, J., Hasan, C.T.M., Khocova M. and Vadie, V. (2011) Doesa terminal drought tolerance QTL contribute to differences in ROS scavenging enzymes and photosynthetic pigments in pear millet exposed to drought. Journal of Environmental and Experimental Botany-71:99-106.
KHOURSHIDI, BENAM MB, et al. "Study of drought stress effects in different growth stages on potato cultivars." (2002): 59-66. [In Persian]
Massa, D., Magán, J. J., Montesano, F. F., & Tzortzakis, N. (2020). Minimizing water and nutrient losses from soilless cropping in southern Europe. Agricultural water management, 241, 106395.
Mazari K, Bendimerad N, Bekhechi C, Fernandez X (2010) Chemical composition and antimicrobial activity of essential oils isolated from Algerian Juniperus phoenicea L. and Cupressus sempervirens L. J Med Plants Res 4(10):959–964. [In Persian]
Mazari, H., Delshad, M. & Kasha, A. (2016). Study of the effect of substrates with different effective air-filled pore space on greenhouse tomato transplant growth. Iranian Journal of Horticultural Science, 47(3), 407-419. [In Persian]
Millero, F., Huang, F., Zhu, X. et al. Adsorption and Desorption of Phosphate on Calcite and Aragonite in Seawater. Aquatic Geochemistry 7, 33–56 (2001).
Putra, P.A.; Yuliando, H. Soilless culture system to support water use efficiency and product quality: A review. Agric. Agric. Sci. Proc. (2015), 3, 283–288.
Rabiee, V. (2003). Study the responses of some grape cultivars to drought stress (Doctoral dissertation, Ph. D. Thesis in Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Tehran). [In Persian]
Verdonck,O.,&Demeyer,P.(2004) P.The influence of the particle sizes on phisical properties of growing media. Acta Horticulture, 644, 99-101.