Effect of Silver Nanoparticles and Humic Acid on Yield and Quality of Corn under Different Levels of Deficit Irrigation
Subject Areas : Increase yield
Mostafa Sadeghi Kochsafhani
1
,
Morteza Samdaliri
2
,
Ali Eftekhari
3
,
Tofigh Ahmadi
4
,
Seyed Amirabbas Mousavi Mirkalaei
5
1 - PhD student, Department of Agriculture, Chalous Branch, Islamic Azad University, Chalous, Iran
2 - Associate Professor, Department of Agriculture, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Chalous Branch. Chalous, Iran
3 - Assistant Professor, Department of Agriculture, Chalous Branch, Islamic Azad University, Chalous, Iran
4 - Assistant Professor, Department of Agriculture, Chalous Branch, Islamic Azad University, Chalous, Iran
5 - Department of Agriculture, Chalous Branch, Islamic Azad University, Chalous, Iran
Keywords: Drought stress, Protein, Harvest index, Grain yield,
Abstract :
Objective: The use of humic acid and silver nanoparticles as eco-friendly strategies for managing drought stress plays a significant role in improving corn yield.
Material and methods: To investigate the effects of humic acid and silver nanoparticles, an experiment was conducted 2019–2020 and 2020–2021 growing seasons at the research farm of Islamic Azad University, Chalus Branch. A split-split plot arrangement based on a randomized complete block design (RCBD) with three replications was used. The main plot included three irrigation regimes (100%, 80%, and 60% of crop water requirement), the sub-plot included four levels of silver nanoparticles (0, 60, 80, and 100 µL/L), and the sub-sub-plot included three levels of humic acid (0, 500, and 1000 g/ha).
Results: Results showed that the highest grain yield (10582 kg/ha) was recorded under full irrigation with 60 µL/L silver nanoparticles and 500 g/ha humic acid. A slightly lower yield (10,506 kg/ha) was obtained under 80% irrigation with the same level of nanoparticles and 1000 g/ha humic acid. The highest nitrogen harvest index (1.45%) occurred under full irrigation with 100 µL/L silver nanoparticles and 500 g/ha humic acid, whereas the lowest (1.09%) was under 80% irrigation with 100 µL/L nanoparticles and 1000 g/ha humic acid.
Conclusion: The findings of this study revealed that the simultaneous application of humic acid and silver nanoparticles can effectively enhance the yield and quality of corn under drought conditions. In particular, applying 500 g/ha of humic acid together with 60 µL/L of silver nanoparticles under full irrigation resulted in the highest grain yield, indicating that this combination can be introduced as the most practical management strategy.
Keywords: Drought stress, Protein, Harvest index, Grain yield
Abdel-Azeem, A., Nada, A. A., O'Donovan, A., Thakur, V. K., & Elkelish, A. (2020). Mycogenic silver nanoparticles from endophytic Trichoderma atroviride with antimicrobial activity. Journal of renewable Materials, 8(2), 171-185.
Ahmed, S., Kalhoro, S. A., Ahmed, B., Sarfaraz, Q., Rodeni, M. A., Hameed, K., & Ullah, S. (2024). Impact of Humic Acid on the Morphological Components and Growth Parameters of Wheat (Triticum Aestivum L.) Under Dry Climate of Uthal. Journal of Applied Research in Plant Sciences, 5(02), 226-236.
Azeem, K., Naz, F., Jalal, A., Galindo, F. S., Teixeira Filho, M. C., & Khalil, F. (2021). Humic acid and nitrogen dose application in corn crop under alkaline soil conditions. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 25(10), 657-663.
Faostat, F. A. O. (2023). Production crops. http://www. fao. org/faostat/en/# data. QC [URL].
Fathi, A., Barari Tari, D., Fallah Amoli, H., & Niknejad, Y. (2020). Study of energy consumption and greenhouse gas (GHG) emissions in corn production systems: influence of different tillage systems and use of fertilizer. Communications in soil science and plant analysis, 51(6), 769-778.
Gautam, R. K., & Navaratna, D. (2021). Humic Substances: Its Toxicology, Chemistry and Biology Associated. In Humic Substances (pp. 97-110). IntechOpen London.
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.
Guo, Y., Ma, Z., Ren, B., Zhao, B., Liu, P., & Zhang, J. (2022). Effects of humic acid added to controlled-release fertilizer on summer maize yield, nitrogen use efficiency and greenhouse gas emission. Agriculture, 12(4), 448.
Hafeez, A., Ali, B., Javed, M. A., Saleem, A., Fatima, M., & Soudy, F. A. (2023). Plant breeding for harmony between sustainable agriculture, the environment, and global food security: an era of genomics‐assisted breeding. Planta, 258(5), 97.
Hemati, A., Alikhani, H. A., Ajdanian, L., Babaei, M., Asgari Lajayer, B., & van Hullebusch, E. D. (2022). Effect of different enriched vermicomposts, humic acid extract and indole-3-acetic acid amendments on the growth of Brassica napus. Plants, 11(2), 227.
Jackson, M. L. (1958). Soil chemical analysis.,(Constable & Co Ltd: London). pp: 183-192.
Janeeshma, E., Habeeb, H., Shackira, A. M., Sinisha, A. K., Mirshad, P. P., Khoshru, B., ... & Mitra, D. (2024). Strigolactone and analogues: a new generation of plant hormones with multifactorial benefits in environmental sustainability. Environmental and Experimental Botany, 105775.
Li, Y., Fang, F., Wei, J., Wu, X., Cui, R., Li, G., ... & Tan, D. (2019). Humic acid fertilizer improved soil properties and soil microbial diversity of continuous cropping peanut: A three-year experiment. Scientific reports, 9(1), 12014.
Liu, M., Wang, C., Wang, F., & Xie, Y. (2019). Maize (Zea mays) growth and nutrient uptake following integrated improvement of vermicompost and humic acid fertilizer on coastal saline soil. Applied soil ecology, 142, 147-154.
Martin, D. L., Stegman, E. C., & Fereres, E. (1990). Irrigation scheduling principles. IN: Management of Farm Irrigation Systems. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, MI. 1990. p 155-203.
Masood, S., Khan, N. R., Fayyaz, M., Qayum, M., Khatoon, A., & Jamil, M. (2025). Synthesis of Plant-Derived Smoke-Mediated Silver Nanoparticles and its Stimulatory Effects on Maize Growth Under Wastewater Stress. Arabian Journal for Science and Engineering, 50(1), 65-75.
Moustafa-Farag, M., Mohamed, H. I., Mahmoud, A., Elkelish, A., Misra, A. N., Guy, K. M., ... & Zhang, M. (2020). Salicylic acid stimulates antioxidant defense and osmolyte metabolism to alleviate oxidative stress in watermelons under excess boron. Plants, 9(6), 724.
Nasiri, Y. (2022). Evaluation of organic and biofertilizer inputs application on yield, yield components and essential oil content of marigold (Calendula officinalis L.). Journal of Agricultural Science and Sustainable Production. 32(2), 97-113. (In Persian).
Nasiroleslami, E., Mozafari, H., Sadeghi-Shoae, M., Habibi, D., & Sani, B. (2021). Changes in yield, protein, minerals, and fatty acid profile of wheat (Triticum aestivum L.) under fertilizer management involving application of nitrogen, humic acid, and seaweed extract. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 21(4), 2642-2651.
Nasrollahzade Asl, V., S. Moharramnejad, M. Yusefi, A. Bandehhagh, and L. Ibrahimi. 2017. Evaluation of Grain Yield of Maize (Zea mays L.) Hybrides Under Water Limitation. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production. 27(2), 85-96. (In Persian).
Nassar, M. A. A., & Al-Qaltaqge, O. T. (2022). Relationship of Irrigation Intervals, Silicon, and Nano-Silver to Maize Productivity Under Soil Affected by Salinity. Egyptian Academic Journal of Biological Sciences, H. Botany, 13(1), 49-56.
Nassiri Mahallati, M., Bahamin, S., Fathi, A., & Beheshti, S. A. (2022). The effect of drought stress on yield and yield components of maize using meta-analysis method. Applied Field Crops Research, 35(1), 53-35. (In Persian).
Prakoso, T., Sulistyaningsih, E., & Purwanto, B. H. (2020). Effect of humic acid on the growth and yield of two maize (Zea mays L.) cultivars on andisol. Ilmu Pertanian (Agricultural Science), 5(1), 25-34.
Rahouma, A., & Mahmud, A. (2021). Maize growth and yield response to different rates of humic acid and zinc. Alexandria Science Exchange Journal, 42(4), 823-829.
Rajput, P., Kumar, P., Priya, A. K., Kumari, S., Shiade, S. R. G., Rajput, V. D., ... & Rensing, C. (2024). Nanomaterials and biochar mediated remediation of emerging contaminants. Science of The Total Environment, 916, 170064.
Rekaby, S. A., Al-Huqail, A. A., Gebreel, M., Alotaibi, S. S., & Ghoneim, A. M. (2023). Compost and humic acid mitigate the salinity stress on quinoa (Chenopodium quinoa Willd L.) and improve some sandy soil properties. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 23(2), 2651-2661.
Savarese, C., Cozzolino, V., Verrillo, M., Vinci, G., De Martino, A., Scopa, A., & Piccolo, A. (2022). Combination of humic biostimulants with a microbial inoculum improves lettuce productivity, nutrient uptake, and primary and secondary metabolism. Plant and Soil, 481(1), 285-314.
Shiade, S. R. G., Fathi, A., Rahimi, R., & DahPahlavan, S. (2024a). Crop Adaptation to Climate Change: Improvements in Photosynthesis. In Handbook of Photosynthesis (pp. 676-684). CRC Press.
Shiade, S. R. G., Rahimi, R., Zand-Silakhoor, A., Fathi, A., Fazeli, A., Radicetti, E., & Mancinelli, R. (2024b). Enhancing seed germination under abiotic stress: exploring the potential of nano-fertilization. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 24(3), 5319-5341.
Siddiqi, K. S., & Husen, A. (2016). Engineered gold nanoparticles and plant adaptation potential. Nanoscale research letters, 11, 1-10.
Sigamoney, M., Shaik, S., Govender, P., & Krishna, S. B. N. (2016). African leafy vegetables as bio-factories for silver nanoparticles: a case study on Amaranthus dubius C Mart. Ex Thell. South African Journal of Botany, 103, 230-240.
Soliman, M., Qari, S. H., Abu-Elsaoud, A., El-Esawi, M., Alhaithloul, H., & Elkelish, A. (2020). Rapid green synthesis of silver nanoparticles from blue gum augment growth and performance of maize, fenugreek, and onion by modulating plants cellular antioxidant machinery and genes expression. Acta Physiologiae Plantarum, 42, 1-16.
Tadayyon, A., & Beheshti, S. (2016). Effect of foliar applications of humic acid, Iron and Zinc on some characteristics of negro (Guizotia abyssinica L.). Journal of Crop Ecophysiology.38:283-296. (In Persian).
Terán-Samaniego, K., Robles-Parra, J. M., Vargas-Arispuro, I., Martínez-Téllez, M. Á., Garza-Lagler, M. C., Félix-Gurrlola, D., ... & Espinoza-López, P. C. (2025). Agroecology and Sustainable Agriculture: Conceptual Challenges and Opportunities—A Systematic Literature Review. Sustainability, 17(5), 1805.
Wulandari, P., Sulistyaningsih, E., Handayani, S., & Purwanto, B. H. (2019). Growth and yield response of maize (Zea mays L.) on acid soil to different rates of humic acid and NPK fertilizer. Ilmu Pertanian (Agricultural Science), 4(2), 76-84.
Wyszkowski, M., Kordala, N., & Brodowska, M. S. (2023). Trace element content in soils with nitrogen fertilisation and humic acids addition. Agriculture, 13(5), 968.
Pourgholam-Amiji, M., Liaghat, A., Khoshravesh, M., & Azamathulla, H. M. (2021). Improving rice water productivity using alternative irrigation (case study: north of Iran). Water Supply, 21(3), 1216-1227.
Maroufpoor, S., Bozorg-Haddad, O., Maroufpoor, E., Gerbens-Leenes, P. W., Loáiciga, H. A., Savic, D., & Singh, V. P. (2021). Optimal virtual water flows for improved food security in water-scarce countries. Scientific Reports, 11(1), 21027.
Alsudays, I. M., Alshammary, F. H., Alabdallah, N. M., Alatawi, A., Alotaibi, M. M., Alwutayd, K. M., ... & Awad-Allah, M. M. (2024). Applications of humic and fulvic acid under saline soil conditions to improve growth and yield in barley. BMC Plant Biology, 24(1), 191.
Abu-Ria, M. E., Elghareeb, E. M., Shukry, W. M., Abo-Hamed, S. A., & Ibraheem, F. (2024). Mitigation of drought stress in maize and sorghum by humic acid: differential growth and physiological responses. BMC Plant Biology, 24(1), 514.
Chen, Q., Qu, Z., Ma, G., Wang, W., Dai, J., Zhang, M., ... & Liu, Z. (2022). Humic acid modulates growth, photosynthesis, hormone and osmolytes system of maize under drought conditions. Agricultural Water Management, 263, 107447.
Jing, J., Zhang, S., Yuan, L., Li, Y., Chen, C., & Zhao, B. (2022). Humic acid modified by being incorporated into phosphate fertilizer increases its potency in stimulating maize growth and nutrient absorption. Frontiers in Plant Science, 13, 885156.
Sauberlich, H. E., Chang, W. Y., & Salmon, W. D. (1953). The amino acid and protein content of corn as related to variety and nitrogen fertilization. The Journal of nutrition, 51(2), 241-250.
Sustainable Agricultural Science Research Vol. 5, No. 2, Summer 2025, P: 1 -17
https://sanad.iau.ir/journal/sarj Online ISSN: 2783-2724
Effect of Silver Nanoparticles and Humic Acid on Yield and Quality of Corn under Different Levels of Deficit Irrigation
1 PhD Student, Department of Agriculture, Chalous Branch, Islamic Azad University, Chalous, Iran
2 Associate Professor, Department of Agriculture, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Chalous Branch. Chalous, Iran
3,4,5 Assistant Professor, Department of Agriculture, Chalous Branch, Islamic Azad University, Chalous, Iran
* Corresponding Author’s Email: dr.m.samdeliri@gmail.com
(Received: July. 11, 2025 – Accepted: September. 20, 2025)
ABSTRACT
Objective: The use of humic acid and silver nanoparticles as eco-friendly strategies for managing drought stress plays a significant role in improving corn yield.
Material and methods: To investigate the effects of humic acid and silver nanoparticles, an experiment was conducted 2019–2020 and 2020–2021 growing seasons at the research farm of Islamic Azad University, Chalus Branch. A split-split plot arrangement based on a randomized complete block design (RCBD) with three replications was used. The main plot included three irrigation regimes (100%, 80%, and 60% of crop water requirement), the sub-plot included four levels of silver nanoparticles (0, 60, 80, and 100 µL/L), and the sub-sub-plot included three levels of humic acid (0, 500, and 1000 g/ha).
Results: Results showed that the highest grain yield (10582 kg/ha) was recorded under full irrigation with 60 µL/L silver nanoparticles and 500 g/ha humic acid. A slightly lower yield (10,506 kg/ha) was obtained under 80% irrigation with the same level of nanoparticles and 1000 g/ha humic acid. The highest nitrogen harvest index (1.45%) occurred under full irrigation with 100 µL/L silver nanoparticles and 500 g/ha humic acid, whereas the lowest (1.09%) was under 80% irrigation with 100 µL/L nanoparticles and 1000 g/ha humic acid.
Conclusion: The findings of this study revealed that the simultaneous application of humic acid and silver nanoparticles can effectively enhance the yield and quality of corn under drought conditions. In particular, applying 500 g/ha of humic acid together with 60 µL/L of silver nanoparticles under full irrigation resulted in the highest grain yield, indicating that this combination can be introduced as the most practical management strategy.
Keywords: Drought stress, Protein, Harvest index, Grain yield
Cite this article: Sadeghikochsfahani, M., Samdaliri, M., Eftekhari, A., Ahmadi., T & Mousavi Mirkalaei., S.A. 2025. Effect of Silver Nanoparticles and Humic Acid on Yield and Quality of Corn under Different Levels of Deficit Irrigation. Sustainable Agricultural Science Research, 5(1). 1-17.
DOI: https://doi.org/10.71667/sarj.2025.1211683
© The Author(s). Publisher: Islamic Azad University of Kerman Branch Press.
DOI: https://doi.org/10.71667/sarj.2025.1211683
اثر نانوذرات نقره و اسید هیومیک بر عملکرد و کیفیت ذرت تحت سطوح مختلف کمآبیاری
مصطفی صادقی کوچصفهانی1، مرتضی سام دلیری*2، علی افتخاری3 ، توفیق احمدی4 و سید امیر عباسموسوی میر کلایی5
1- دانشجوی دکتری گروه زراعت، واحد چالوس، دانشگاه آزاد اسلامی، چالوس، ایران
2- دانشیار، گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد چالوس. چالوس، ایران
3 و 4 و 5- استادیارگروه زراعت، واحد چالوس، دانشگاه آزاد اسلامی، چالوس، ایران
* ايميل نویسنده مسئول: dr.m.samdeliri@gmail.com
(تاریخ دریافت: 20/4/1404- تاريخ پذيرش: 29/6/1404)
چکیده
مواد و روشها: بهمنظور بررسی اثرات هیومیک اسید و نانوذرات نقره، آزمایشی طی سالهای زراعی 1398-1399 و 1399-1400 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس بصورت کرتهای دوبار خردشده در قالب طرح بلوكهای كامل تصادفی در سه تكرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی در کرت اصلی شامل آبیاری در سه سطح (100 درصد نیاز آبی به عنوان شاهد، 80 ، 60 درصد نیاز آبی) و کرت فرعی شامل محلول¬پاشی نانو ذره نقره در چهار سطح (شاهد بدون مصرف ، 60، 80 و 100 میکرولیتر بر لیتر) و کرت فرعی فرعی شامل هیومیک اسید در سه سطح (شاهد، 500 و 1000 گرم در هکتار) قرار گرفت.
یافتهها: نتایج نشان داد بیشترین عملکرد دانه در 100 درصد نیاز آبی با مصرف 60 میکرولیتر نانو نقره و 500 گرم در هکتار اسید هیومیک در سال اول به میزان 10582 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. بیشترین شاخص برداشت نیتروژن در 100 درصد نیاز آبی با مصرف 100 میکرولیتر نانو نقره و 500 گرم در هکتار اسید هیومیک در سال اول به میزان 45/1 درصد حاصل شد و کمترین شاخص برداشت نیتروژن تحت تیمار 80 درصد نیاز آبی و مصرف 100 میکرولیتر نانو نقره و 1000 گرم در هکتار هیومیک اسید در سال اول به میزان 09/1 درصد حاصل شد
نتیجهگیری: یافتههای این پژوهش نشان داد که مصرف همزمان اسید هیومیک و نانوذرات نقره میتواند نقش مؤثری در بهبود عملکرد و کیفیت ذرت تحت شرایط کمآبیاری ایفا کند. بهطور خاص، کاربرد ۵۰۰ گرم در هکتار اسید هیومیک همراه با ۶۰ میکرولیتر در لیتر نانوذرات نقره در شرایط آبیاری کامل، بیشترین عملکرد دانه را ایجاد کرد و نشان داد که این ترکیب از نظر عملی میتواند بهعنوان بهترین راهکار مدیریتی معرفی شود.
واژههاي کليدي: تنش خشکی، پروتئین، شاخص برداشت، عملکرد دانه
استناد:
Sadeghikochsfahani, M., Samdaliri, M., Eftekhari, A., Ahmadi., T & Mousavi Mirkalaei., S.A. 2025. Effect of Silver Nanoparticles and Humic Acid on Yield and Quality of Corn under Different Levels of Deficit Irrigation. Sustainable Agricultural Science Research, 5(1). 1-17.DOI: https://doi.org/10.71667/sarj.2025.1211683
© The Author(s). ناشر: انتشارات دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمان
DOI: https://doi.org/10.71667/sarj.2025.1211683
مقدمه
ذرت سومین گیاه زراعی مهم جهان است که به دو منظور (دانهای و علوفهای) استفاده میشود و نقش مهمی در تغذیه انسان و دام دارد (Fathi et al., 2020). سطح زیر کشت ذرت بر اساس آمار سازمان خواروبار جهانی، حدود 197 میلیون و 204 هزار هکتار و میزان تولید سالانه این گیاه حدود 1 میلیارد و 148 میلیون تن گزارش شده است (Faostat, 2023). در ایران در سال 2023 تولید سالانه آن در حدود 1 میلیون و 780 هزار تن و سطح زیر کشت این گیاه نیز بیش از 223 هزار هکتار گزارش شده است (Faostat, 2023). شهرستان چالوس، با اقلیم معتدل مرطوب و خاک حاصلخیز، یکی از مناطق مستعد کشاورزی در شمال ایران محسوب میشود. با این حال، در سالهای اخیر به دلیل کاهش منابع آبی و بروز دورههای تنش خشکی، تولید ذرت در این منطقه با محدودیتهایی مواجه شده است. در واقع در سرتاسر جهان تولید محصولات زراعی با چالشهای متعددی مانند تغییرات آب و هوایی و تنشهای محیطی به ویژه تنش خشکی مواجه است که افزایش بیسابقه تقاضای غذا این مشکلات را بزرگتر میکند (Hafeez et al., 2023).
بحران کمآبی و خشکسالی یکی از اصلیترین چالشهای بخش کشاورزی در دهههای اخیر به شمار میرود. بیش از ۲۵ کشور جهان با تنش شدید آبی مواجهاند و ایران نیز در زمره کشورهای دارای تنش آبی بالا قرار دارد. در بسیاری از مناطق کشور، کاهش بارندگی، افزایش دمای متوسط و برداشت بیرویه از منابع آب زیرزمینی، موجب کاهش چشمگیر منابع آبی قابل دسترس برای کشاورزی شده است (Maroufpoor et al., 2021). در این شرایط، تنش خشکی بهعنوان یکی از مهمترین عوامل محدودکننده تولید محصولات کشاورزی، بهویژه گیاهان زراعی نظیر ذرت، نقش دارد. در ایران، حدود ۹۰ درصد از منابع آب مصرفی به بخش کشاورزی اختصاص دارد، و با توجه به کاهش منابع، بهکارگیری روشهایی برای افزایش بهرهوری آب از اهمیت ویژهای برخوردار است (Pourgholam-Amiji et al., 2021). تنش خشکی مانع تولید محصول میشود، به این دلیل که کمبود آب بر صفات فیزیولوژیکی که بر رشد و عملکرد ذرت تأثیر بهسزایی دارند، اثر منفی میگذارد (Nassiri Mahallati et al., 2022). محققان در یک پژوهش اظهار داشتند تنش کم آبی باعث کاهش 15 درصدی وزن صد دانه و 10 درصدی تعداد دانه در ردیف بلال و 8/22 درصدی عملکرد دانه ذرت گردید (Nasrollahzade et al., 2017) .
تغییرات جهانی در بخش کشاورزی در سطح ساختاری به دلیل توسعه سریع نوآوریهای فناوری رخ میدهد. در این رابطه، پیشرفتهایی در فناوریهایی صورت میگیرد که میتواند بر کیفیت و کمیت محصول تأثیر بگذارد و در نهایت از محیطزیست محافظت کند (Moustafa-Farag et al., 2020). چنین تکنیکهایی شامل استفاده از نهادههای کشاورزی مقرون بهصرفه و کاهش یافته با افزایش همزمان در تولید کشاورزی است (Janeeshma et al., 2024). در این راستا، استفاده از فناوریهای نوین و راهکارهای نوآورانه برای افزایش مقاومت گیاه به تنشهای محیطی مورد توجه قرار گرفته است. توسعه فناوری نانو یکی از مهمترین دستاوردهای علمی عصر حاضر است که با ورود به حوزه کشاورزی، امکانات گستردهای برای بهبود بهرهوری، افزایش عملکرد و کاهش اثرات منفی تنشهای زیستی و غیرزیستی فراهم کرده است (Rajput et al., 2024). اخیراً، نانوذرات نقره به دلیل ویژگیهای فیزیکوشیمیایی و زیستی منحصر به فرد خود، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کردهاند (Abdel-Azeem et al., 2020; Shiade et al., 2024a, b).مطالعات نشان میدهد که قرار گرفتن گیاهان در معرض غلظتهای بهینه نانوذرات نقره میتواند موجب افزایش رشد و بهبود شاخصهای فیزیولوژیکی آنها گردد (Soliman et al., 2020). این اثر مثبت به دلیل تحریک سیستم آنتیاکسیدانی و افزایش کارایی مکانیسمهای دفاعی گیاه در حذف رادیکالهای آزاد است که در نتیجه موجب کاهش آسیبهای اکسیداتیو و پایداری بهتر غشاهای سلولی میشود (Sigamoney et al., 2016; Siddiqi and Husen, 2016). علاوه بر این، پژوهشها حاکی از آن است که نانوذرات نقره میتوانند در افزایش فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدانی، ارتقای فتوسنتز، بهبود جذب عناصر غذایی و حتی تحریک بیان ژنهای مرتبط با تحمل تنش نقش داشته باشند (Abdel-Azeem et al., 2020). بنابراین، استفاده کنترلشده از این نانوذرات نه تنها رشد و عملکرد گیاه را بهبود میبخشد، بلکه میتواند بهعنوان رویکردی نوین در مدیریت تنشهای محیطی در گیاهان زراعی مدنظر قرار گیرد.
استفاده از کودهای شیمیایی در دراز مدت منجر به تخریب ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک میشود. از طرف دیگر مصرف بیرویه و بدون توجه به آزمون خاک و نوع گیاه، جهت دستیابی به حداکثر عملکرد در بلند مدت باعث بروز مشکلاتی از قبیل افزایش آلودگیهای زیستمحیطی، انرژی ورودی و کاهش محصول میشود (Fathi et al., 2020). در بومنظامهای زراعی استفاده از اصول کشاورزی پایدار بهدنبال راهکارهایی برای کاهش مصرف نهادههای شیمیایی میباشد و امروزه رویکرد جهانی در تولید گیاهان بهسمت و سوی کشاورزی پایدار و به کارگیری روشهای مدیریتی پایدار میباشد (Terán-Samaniego et al., 2025). اسید هیومیک در اثر تجزیه مواد آلی به ویژه موادی با منشا گیاهی بهوجود میآید و در خاک، زغال سنگ و پیت یافت میشود (Nasiri, 2022). اسید هیومیک مخلوطی از مولکولهای بسیار بزرگ با قابلیت کلاتکنندگی عناصر غذایی، افزایش جذب آنها و حاصلخیزی خاک از مهمترین اجزاء هوموس خاک هستند (Gautam et al., 2021). اسید هیومیک با بهبود حاصلخیزی خاک و افزایش قابلیت دسترسی گیاه به عناصر غذایی، منجر به افزایش رشد و عملکرد میشود و در نتیجه نیاز به مصرف کودهای شیمیایی را کاهش میدهد (Li et al., 2019; Rekaby et al., 2023). نتایج بررسیها نشان داد که مصرف اسید هیومیک موجب افزایش ارتفاع بوته، عملکرد دانه، وزن هزار دانه، میزان رنگیزههای فتوسنتزی و غلظت عناصر دانه در مقایسه با تیمار شاهد شد (Guo et al., 2022; Ahmed et al., 2024).
با توجه به شرایط رو به افزایش تنش خشکی و بحران آب در کشور، بهویژه در استان مازندران که سطح زیادی از اراضی زیر کشت ذرت قرار دارد، استفاده توأم از نانوذرات نقره و اسید هیومیک میتواند بهعنوان یک راهکار پایدار برای بهبود رشد و عملکرد ذرت مورد بررسی قرار گیرد. با وجود مطالعات متعددی که بهطور جداگانه اثر نانوذرات نقره یا اسید هیومیک را بر ویژگیهای رشدی و فیزیولوژیکی گیاهان گزارش کردهاند، بررسی همزمان و ترکیبی این دو نهاده در شرایط تنش آبی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این خلأ پژوهشی اهمیت مطالعه حاضر را برجسته میکند، چرا که میتواند درک دقیقتری از اثرات همافزایی احتمالی آنها در بهبود افزایش عملکرد و ارتقای مقاومت ذرت تحت شرایط کمآبی ارائه دهد. بر همین اساس، این پژوهش با هدف بررسی تأثیر مصرف نانوذرات نقره و اسید هیومیک بر ویژگیهای رشد، عملکرد و صفات فیزیولوژیکی ذرت تحت شرایط کمآبی طراحی و اجرا شده است.
مواد و روش ها
این تحقیق در سالهای زراعی 1399-1398 و 1400-1399 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد چالوس، دارای عرض جغرافیایی 12 درجه و 39 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 55 درجه و 35 دقیقه شرقی و ارتفاع 31 متر ازسطح دریا به اجرا شد. جهت تعیین خصوصیات خاک و در هر دو سال آزمایش قبل از اجرا نمونهگیری از عمق صفر تا 30 سانتیمتری انجام شد(جدول 1).
جدول 1- نتایج ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک
عمق خاك (سانتيمتر0-30) | pH | هدايت الكتريكي (دسي زيمنس بر متر) | رس درصد | سیلت درصد | شن درصد | نيتروژن كل (درصد) | فسفر قابل جذب (میلی گرم بر کیلوگرم خاک) | پتاسيم قابل جذب (میلی گرم بر کیلوگرم خاک) |
سال اول | 3/7 | 8/0 | 39 | 31 | 30 | 13/0 | 5/12 | 383 |
سال دوم | 1/7 | 2/1 | 38 | 32 | 30 | 12/0 | 5/13 | 388 |
این آزمایش بهصورت کرتهای دوبار خردشده در قالب طرح بلوكهای كامل تصادفی در سه تكرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل کم آبیاری، هیومیک اسید و نانو ذره نقره بود. كرت اصلی شامل کم آبیاری در سه سطح (100 درصد نیاز آبی به عنوان شاهد، 80 ، 60 درصد نیاز آبی) و کرت فرعی شامل نانو ذره نقره در چهار سطح (شاهد یا بدون مصرف، 60، 80 و 100 میکرولیتر بر لیتر) و هیومیک اسید در سه سطح (شاهد، 500 و 1000 گرم در هکتار) در كرت فرعی فرعی قرار گرفت.
ذرت مورد استفاده هیبرید سینگل کراس 704 بود که هیبریدی دیررس با طول دوره رشد (بسته به شرایط محیطی) تا مرحله شیری خمیری 135-120 روز و تا مرحله رسیدگی فیزیولوژیک 150روز است. قبل از کاشت زمین آبیاری شد و سپس بعد از گاورو شدن یک شخم عمیق زده شد، بعد از آن دو دیسک به صورت عمود بر هم و به وسیله ماله زمین تسطیح شد. هر کرت شامل 5 خط کاشت به طول 4 متر که فواصل بین ردیف 75 سانتیمتر و روی ردیف 25 سانتیمتر در نظر گرفته شد. تراکم نهایی بوته به مقدار 8/8 بوته در متر مریع در نظر گرفته شد. عمق بذر 5-3 سانتیمتر به وسیله ایجاد شیار بر روی پشته ایجاد گردید.
ابعاد هر کرت اصلی برابر با 5 در 4 متر و هر کرت فرعی برابر با 5 در2 متر بود. فاصله بین کرتهای اصلی 2 متر و بین کرتهای فرعی 1 متر در نظر گرفته شد تا از تداخل اثرات تیمارها بهویژه در تیمارهای محلولپاشی جلوگیری شود. در مرحله ۴ تا ۵ برگی، پس از اطمینان از سبز شدن و استقرار بوتهها، بوتههای اضافی حذف شدند و در هر محل کاشت تنها یک بوته باقی گذاشته شد. بر اساس آزمایش خاک نیازی به مصرف کود پتاسیم نبود. کود نیتروژن به میزان 100 کیلوگرم در هکتار از منبع کود اوره طی دو مرحله پیش از کاشت، ساقه رفتن (شش تا هشت برگی) و فسفر به میزان 50 کیلوگرم در هکتار از منبع سوپرفسفات تریپل پیش از کاشت استفاده شد. محلولپاشی هیومیک اسید و نانو نقره در طی دو نوبت (در مرحله 12 برگی و ظهور گل آذین) در عصر انجام شد. همچنین برای عدم تداخل در محلولپاشی سه روز پس از محلولپاشی هیومیک اسید از نانو نقره استفاده شد.
نیاز آبی با استفاده از روش رطوبت وزنی محاسبه گردید. برای این منظور رطوبت وزنی خاک به صورت روزانه و در سطح رطوبت آبیاری انجام شد. مقدار رطوبت هر آبیاری از معادله زیر محاسبه شد (Martin et al., 1990).
رابطه (1) |
|
جدول 2- نتایج تجزیه واریانس اثر آبیاری، نانو نقره و هیومیک اسید بر صفات عملکردی ذرت | |||||||
منابع تغییرات | درجه آزادی | عملکرد دانه | عملکرد بیولوژیک | شاخص برداشت | درصد نیتروژن | درصد پروتئین | |
سال | 1 | 40/15599640 | 50/19322309 | 52/123 | 002/0 | 08/0 | |
تکرار(سال) | 4 | 20/10422353 | 20/16917164 | 66/61 | 001/0 | 02/0 | |
آبیاری | 2 | 47/3729108 | 20/982323 | 10/60 | 011/0 | 45/0 | |
آبیاری در سال | 2 | 50/8775208* | 30/38657833* | 18/87 | 029/0* | 06/0 | |
خطای آبیاری | 8 | 53/1899720 | 20/12321337 | 68/109 | 006/0 | 26/0 | |
نانو نقره | 3 | 08/11069014 | 30/32751657 | 30/37 | 022/0 | 84/0 | |
هیومیک اسید | 2 | 23/6119 | 00/381247 | 56/0 | 117/0 | 65/4 | |
نانو در سال | 3 | 6/5056835** | 00/23588130* | 85/28 | 015/0* | 56/0* | |
هیومیک در سال | 2 | 51/103399 | 00/1165228 | 93/2 | 035/0** | 35/1** | |
آبیاری در نانو | 6 | 56/2998355 | 70/1586782 | 72/64 | 007/0 | 25/0 | |
آبیاری در هیومیک | 4 | 88/494624 | 30/303174 | 46/12 | 011/0 | 44/0 | |
آبیاری در نانو در سال | 6 | 58/2174376* | 60/8787043 | 69/55* | 006/0 | 25/0 | |
آبیاری در هیومیک در سال | 4 | 05/241778 | 60/1746427 | 70/19 | 009/0 | 36/0 | |
نانو در هیومیک | 6 | 83/381458 | 50/3447400 | 02/9 | 010/0* | 40/0* | |
نانو در هیومیک در سال | 6 | 77/501133 | 50/3571257 | 20/34 | 002/0 | 08/0 | |
آبیاری در نانو در هیومیک | 11 | 94/277830 | 90/3912502 | 39/22 | 003/0 | 12/0 | |
آبیاری در نانو در هیومیک در سال | 11 | 54/1373076* | 16699967** | 97/52* | 009/0* | 33/0* | |
خطای کل | 134 | 50/687723 | 00/5914959 | 11/23 | 0043/0 | 17/0 | |
ضریب تغییرات (%) | - | 99/9 | 96/10 | 13/12 | 87/9 | 56/8 | |
**، * به ترتیب نشان دهنده اثر معنیدار در سطح احتمال 1 و 5 درصد میباشد. | |||||||
جدول 3- مقایسه میانگین اثر سال، آبیاری، نانو نقره و هیومیک اسید بر عملکرد دانه ذرت | |||||
سال | آبیاری (نیاز آبی) | نانو ذره نقره (میکرولیتر بر لیتر) | هیومیک اسید (گرم در هکتار) | ||
0 | 500 | 1000 | |||
| 60 % | 0 | 7841 u | 33/9139 ru | 33/8953 rstu |
|
| 60 | 33/9050 p-u | 8857 q-u | 33/8774 rstu |
|
| 80 | 33/8024 stu | 67/9513 n-q | 8336 o-u |
|
| 100 | 8311 o-u | 67/7984 tu | 67/8854 qrstu |
اول | 80% | 0 | 33/9477 n-r | 9544 nopq | 33/9417 m-r |
|
| 60 | 67/10235 efg | 9995 g-k | 33/10506 ab |
|
| 80 | 33/8831 stu | 33/9009 q-u | 67/8979 p-u |
|
| 100 | 33/8284 p-u | 8230 qrstu | 8379 rstu |
| شاهد (100 %) | 0 | 9640 no | 9932 hijk | 33/9281 n-t |
|
| 60 | 10416 abc | 67/10582 a | 33/10244 a-g |
|
| 80 | 33/8536 rstu | 8945 rstu | 67/8139 rstu |
|
| 100 | 67/8235 qrstu | 8406 p-u | 8037 stu |
| 60 % | 0 | 8933 qrstu | 67/8811 o-u | 8777 qrstu |
|
| 60 | 33/9062 p-u | 67/9602 mnop | 67/10235 a-g |
|
| 80 | 67/9527 opq | 33/9951 ijk | 67/10047 hijk |
|
| 100 | 33/10178 ghi | 9721 ijklm | 67/8844 rstu |
| 80% | 0 | 67/8875 qrstu | 67/9311 m-t | 9538 opq |
دوم |
| 60 | 33/9437 opqr | 33/10159 ghij | 10246 defg |
|
| 80 | 10249 defg | 9773 hijkl | 10282 a-f |
|
| 100 | 10286 a-e | 9127 pqrstu | 33/8577 qrstu |
| شاهد (100 %) | 0 | 10175 d-i | 10439 abc | 67/9707 klmn |
|
| 60 | 9958 hijk | 67/10380 abcd | 33/10193 efgh |
|
| 80 | 67/9340 n-s | 67/8809 rstu | 33/9190 pqrst |
|
| 100 | 33/8348 o-u | 8783 qrstu | 67/8894 rstu |
در هر تیمار، میانگینهایی که دارای حروف مشترک هستند براساس آزمون LSD تفاوت معنیداری باهم ندارند.
عملکرد بیولوژیک
نتایج تجزیه واریانس اثر آبیاری، کود نانو نقره و هیومیک اسید بر عملکرد بیولوژیک ذرت در جدول 2 نشان داده شده است. نتایج نشان میدهد اثر متقابل سال در آبیاری و نانو نقره در سال در سطح پنج درصد و اثر چهارگانه سال در آبیاری در نانو نقره در هیومیک اسید در سطح پنج درصد بر عملکرد بیولوژیک معنیدار بود (جدول 2). این نتایج نشاندهنده حساسیت بالای عملکرد بیولوژیک به ترکیب تیمارها در شرایط اقلیمی متفاوت دو سال آزمایش است. نتایج مقایسه میانگینها (جدول 4) نشان داد که بیشترین عملکرد بیولوژیک در سال اول و در تیمار آبیاری کامل (100 % نیاز آبی) به همراه مصرف 60 میکرولیتر در لیتر نانو نقره و 1000 گرم در هکتار هیومیک اسید به میزان 26232 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. پس از آن، تیمار آبیاری 80 درصد نیاز آبی همراه با مصرف 60 میکرولیتر نانو نقره و 500 گرم در هکتار هیومیک اسید در همان سال با 25430 کیلوگرم در هکتار، عملکرد بالایی را نشان داد. در مقابل، کمترین عملکرد بیولوژیک مربوط به تیمار آبیاری 60 درصد نیاز آبی، بدون مصرف نانو نقره و با مصرف 500 گرم در هکتار هیومیک اسید در سال اول به میزان 18099 کیلوگرم در هکتار بود. افزایش عملکرد بیولوژیک در تیمارهای حاوی هیومیک اسید، احتمالاً به دلیل افزایش جذب عناصر غذایی، بهبود متابولیسم سلولی، افزایش فتوسنتز، و توسعه ریشه بوده است. به گزارش محققان (Ahmed et al., 2024) اسید هیومیک با فعالسازی پمپ پروتون در غشای پلاسمایی سلولهای ریشه، جذب نیترات و فعالیت آنزیم ATPase را افزایش میدهد. این فرآیند در افزایش کارایی جذب مواد غذایی نقش اساسی دارد. دیگر محققان (Abu-Ria et al., 200) نیز نشان دادند که اسید هیومیک قادر است جوانهزنی و رشد ساقه گیاه ذرت را از طریق تحریک فرآیندهای رشد سلولی بهبود بخشد. علاوه بر این، مطالعات متعدد (Chen et al., 2022; Jing et al., 2022; Alsudays et al., 2024) بیانگر آناند که افزایش تجمع ماده خشک توسط هیومیک اسید میتواند ناشی از افزایش فتوسنتز، توسعه زیستتوده ریشه، افزایش جذب نیترات و فعالیت آنزیم فسفاتاز باشد. در این مطالعه نیز به نظر میرسد افزایش عملکرد بیولوژیک ذرت تحت تیمار هیومیک اسید، با افزایش فعالیت فتوسنتزی، جذب عناصر معدنی و توسعه بهتر اندامهای رویشی مرتبط باشد. این نتایج با یافتههای قبلی پژوهشگران که به نقش ترکیبات هیومیکی در بهبود رشد و عملکرد گیاهان در شرایط مختلف محیطی اشاره کردهاند، همخوانی دارد.
جدول 4- مقایسه میانگین اثر سال، آبیاری، نانو نقره و هیومیک اسید بر عملکرد بیولوژیک ذرت | ||||||||
سال | آبیاری (نیاز آبی) | نانو ذره نقره (میکرولیتر بر لیتر) | هیومیک اسید (گرم در هکتار) | |||||
0 | 500 | 1000 | ||||||
اول | 60 % | 0 | 82/21851 ijklm | 79/18099 m | 66/22512 hijkl | |||
|
| 60 | 9/22354 ijkl | 32/24370 abcdef | 82/22076 ijkl | |||
|
| 80 | 79/22602 ijkl | 36/19708 jklm | 45/20694 ijklm | |||
|
| 100 | 94/19665 klm | 9/20747 jklm | 8/23103 hijkl | |||
| 80% | 0 | 63/22841 jkl | 3/20708 ijklm | 6/24059 defgh | |||
|
| 60 | 6/22644 jkl | 25/24107 abcdefgh | 05/20450 jklm | |||
|
| 80 | 97/20500 klm | 67/21830 klm | 01/21942 ijklm | |||
|
| 100 | 96/20710 ijklm | 22/19457 lm | 75/21903 jklm | |||
| شاهد (100 %) | 0 | 21/24706 abcd | 46/22850 ijkl | 29/22362 fghijkl | |||
|
| 60 | 98/22568 ijkl | 54/23786 fghi | 55/26232 a | |||
|
| 80 | 42/21936 hijklm | 28/19521 lm | 73/23333 ijkl | |||
|
| 100 | 8/20248 hijklm | 82/23295 ijkl | 67/24935 abc | |||
دوم | 60 % | 0 | 25/23280 ijkl | 73/22964 ijkl | 58/22228 ghijkl | |||
|
| 60 | 42/21902 ijklm | 02/21560 ijklm | 05/24425 abcde | |||
|
| 80 | 35/22885 ijkl | 3/22139 ijkl | 11/24202 defg | |||
|
| 100 | 86/22018 klm | 63/21365 ijklm | 92/20202 hijklm | |||
| 80% | 0 | 9/23368 hijkl | 5/23188 ghijkl | 24/22311 hijkl | |||
|
| 60 | 64/23719 fghi | 74/25430 ab | 4/24850 abc | |||
|
| 80 | 95/21472 klm | 33/21529 lm | 17/23106 ghijkl | |||
|
| 100 | 35/23465 jk | 94/23605 fghij | 25/19926 ijklm | |||
| شاهد (100 %) | 0 | 91/22384 hijkl | 75/22119 ijkl | 29/22653 hijkl | |||
|
| 60 | 04/22071 ijkl | 74/22377 fghijkl | 64/20815 ijklm | |||
|
| 80 | 59/22007 fghijklm | 17/22768 hijkl | 1/20439 klm | |||
|
| 100 | 63/22778 ghijkl | 88/20251 hijklm | 8/24353 defg | |||
در هر تیمار، میانگینهایی که دارای حروف مشترک هستند براساس آزمون LSD تفاوت معنیداری باهم ندارند. | ||||||||
شاخص برداشت
با توجه به نتایج تجزیه واریانس جدول 2، اثر متقابل نانو نقره در آبیاری در سال و اثر چهارگانه سال در آبیاری در نانو نقره در هیومیک اسید در سطح پنج درصد بر شاخص برداشت معنیدار بود (جدول 2). بیشترین شاخص برداشت در آبیاری 80 درصد نیاز آبی با مصرف 60 میکرولیتر نانو نقره و 1000 گرم در هکتار اسید هیومیک در سال اول به میزان 87/51 درصد حاصل شد کمترین شاخص برداشت تحت 80 درصد نیاز آبی و مصرف 80 میکرولیتر نانو نقره و 1000 گرم در هکتار هیومیک اسید در سال اول به میزان 17/35 و سپس تیمار 60 درصد نیاز آبی و مصرف 80 میکرولیتر نانو نقره و عدم مصرف هیومیک اسید در سال اول مشاهده شد (جدول 5). عملکرد دانه و عملکرد زیستی نیازمند موازنه صحیح بین اندازه دستگاه فتوسنتزي و تداوم آن، سرعت فتوسنتز، سرعت انتقال و توزیع مواد فتوسنتزي به اندامها، تعداد و اندازه دانه و ظرفیت آنها از نظر تجمع مواد فتوسنتزي میباشد. در مطالعهای محققان (Tadayyon & Beheshti, 2016) عنوان کردند هیومیک اسید باعث افزایش شاخص برداشت شده است. نتایج مطالعه محققان نیز نشان میدهد مصرف هیومیک اسید باعث افزایش شاخص برداشت گیاه ذرت گردیده است که با نتایج این مطالعه همخوانی دارد (Wulandari et al., 2019; Prakoso et al., 2020).
جدول 5- مقایسه میانگین اثر سال، آبیاری، نانو نقره و هیومیک اسید بر شاخص برداشت ذرت | |||||
سال | آبیاری (نیاز آبی) | نانو ذره نقره (میکرولیتر بر لیتر) | هیومیک اسید (گرم در هکتار) | ||
0 | 500 | 1000 | |||
| 60 % | 0 | 7/43 g-k | 73/36 j-m | 77/39 klm |
|
| 60 | 83/40 j-m | 1/37 i-m | 8/39 klm |
|
| 80 | 43/35 lm | 9/39 j-m | 07/40 klm |
|
| 100 | 97/41 i-m | 53/38 j-m | 87/38 lm |
اول | 80 % | 0 | 43/41 j-m | 97/45 d-g | 1/39 klm |
|
| 60 | 4/45 efgh | 3/41 i-m | 87/51 a |
|
| 80 | 23/43 g-k | 27/41 j-m | 73/41 klm |
|
| 100 | 8/39 j-m | 47/42 klm | 83/37 h-m |
| شاهد (100 %) | 0 | 05/39 j-m | 5/43 g-k | 7/41 klm |
|
| 60 | 17/46 defg | 53/44 e-i | 67/39 k-m |
|
| 80 | 03/39 j-m | 83/45 efg | 17/35 m |
|
| 100 | 71/40 j-m | 2/36 klm | 4/44 f-j |
| 60 % | 0 | 83/38 i-m | 54/38 m | 7/39 j-m |
|
| 60 | 7/41 i-m | 5/44 d-i | 5/42 j-m |
|
| 80 | 8/41 i-m | 13/45 e-h | 8/41 i-m |
|
| 100 | 74/46 a-e | 37/46 def | 9/43 h-k |
دوم | 80 % | 0 | 8/38 i-m | 27/40 klm | 87/42 i-m |
|
| 60 | 97/39 i-m | 67/40 klm | 27/41 klm |
|
| 80 | 17/48 abc | 4/45 fgh | 47/44 f-j |
|
| 100 | 03/45 d-h | 1/39 lm | 53/43 jk |
| شاهد (100 %) | 0 | 07/46 d-g | 03/48 abc | 07/43 h-l |
|
| 60 | 13/45 e-h | 97/46 a-d | 13/49 ab |
|
| 80 | 57/43 h-k | 7/38 lm | 53/45 e-h |
|
| 100 | 13/37 i-m | 64/43 ijk | 53/36 k-m |
در هر تیمار، میانگینهایی که دارای حروف مشترک هستند براساس آزمون LSD تفاوت معنیداری باهم ندارند
.
درصد نیتروژن دانه
نتایج تجزیه واریانس نشان میدهد اثر متقابل سال در آبیاری، سال در کود نانو نقره و نانو نقره در هیومیک اسید در سطح پنج درصد و هیومیک اسید در سال در سطح احتمال یک درصد و اثر چهارگانه سال در آبیاری در نانو نقره در هیومیک اسید در سطح احتمال پنج درصد بر محتوای نیتروژن دانه معنیدار بود (جدول 2). نتایج نشان داد بیشترین شاخص برداشت نیتروژن در 100 درصد نیاز آبی با عدم مصرف نانو نقره و 500 گرم در هکتار اسید هیومیک در سال اول به میزان 45/1 درصد بود و کمترین شاخص برداشت نیتروژن در تحت 80 درصد نیاز آبی و مصرف 100 میکرولیتر نانو نقره و 1000 گرم در هکتار هیومیک اسید در سال اول به میزان 09/1 درصد بود (جدول 6). پژوهشگران به بررسی اثر هیومیک اسید و ورمیکمپوست بر رشد و جذب عناصر غذایی در گیاه ذرت پرداختند (Liu et al., 2019). نتایج آنها نشان داد کود اسید هیومیک و ورمی کمپوست میتوانند بر ساختار جامعه قارچ در مرحله شش برگ و ساختار جامعه باکتریایی در مرحله برداشت تأثیر بگذارند، که در نتیجه باعث بهبود در دسترس بودن مواد مغذی خاک و جذب عناصر غذایی ذرت میشود. کود اسید هیومیک و ورمی کمپوست میتوانند باعث افزایش جذب نیتروژن گیاه ذرت در دوره رشد رویشی و جذب مواد مغذی فسفر و پتاسیم در دوره رشد تولید مثل و مرحله برداشت ذرت شوند، که نقش مهمی در افزایش عملکرد ذرت در خاک شور ساحلی ایفا کرده است. بنابراین، مصرف کود اسید هیومیک میتواند به عنوان عملی برای بهبود خاک شور ساحلی استفاده شود. مواد هیومیک نقش بسیار مهمی در فرآیندهای مختلف محیطی دارند. آنها چرخه کربن و نیتروژن را تنظیم میکند. همچنین فرآیندهای زندگی موجودات و گیاهان در خاک را تحریک میکنند (Wyszkowski et al., 2023). گزارشات نشان میدهد هیومیک اسید به دلیل تأثیری که بر متابولیسم اولیه و ثانویه در گیاهان دارند و دسترسی به مواد مغذی (به طور عمده نیتروژن، فسفر، پتاسیم، منیزیم، آهن و روی) را بهبود میبخشند (Wyszkowski et al., 2023; Hemati et al., 2022; Savarese et al., 2022).
جدول 6- مقایسه میانگین اثر سال، آبیاری، نانو نقره و هیومیک اسید بر نیتروژن ذرت | |||||
سال | آبیاری (نیاز آبی) | نانو ذره نقره (میکرولیتر بر لیتر) | هیومیک اسید (گرم در هکتار) | ||
0 | 500 | 1000 | |||
| 60 % | 0 | 24/1 s-v | 36/1 g-l | 37/1 f-j |
|
| 60 | 31/1 o-u | 29/1 rstu | 26/1 r-v |
|
| 80 | 3/1 q-u | 44/1 ab | 41/1 a-d |
|
| 100 | 21/1 tuv | 3/1 q-u | 24/1 stuv |
اول | 80 % | 0 | 3/1 q-u | 43/1 abc | 31/1 o-t |
|
| 60 | 28/1 stuv | 4/1 d-g | 29/1 q-u |
|
| 80 | 31/1 q-u | 41/1 a-e | 25/1 r-v |
|
| 100 | 31/1 q-u | 36/1 h-l | 09/1 w |
| شاهد (100 %) | 0 | 18/1 vw | 45/1 a | 29/1 q-u |
|
| 60 | 22/1 s-v | 37/1 g-k | 35/1 i-m |
|
| 80 | 23/1 stuv | 4/1 a-f | 34/1 l-p |
|
| 100 | 22/1 q-v | 29/1 q-u | 28/1 q-v |
| 60 % | 0 | 3/1 p-u | 35/1 mn | 26/1 r-v |
|
| 60 | 34/1 nop | 26/1 q-v | 26/1 s-v |
|
| 80 | 31/1 o-u | 38/1 gh | 27/1 s-v |
|
| 100 | 4/1 efg | 34/1 mno | 22/1 r-v |
دوم | 80 % | 0 | 28/1 q-v | 35/1 h-m | 26/1 r-v |
|
| 60 | 27/1 r-v | 33/1 nop | 33/1 n-q |
|
| 80 | 29/1 q-u | 38/1 ghi | 33/1 n-q |
|
| 100 | 32/1 p-s | 33/1 n-q | 21/1 uv |
| شاهد (100 %) | 0 | 21/1 s-v | 28/1 r-v | 3/1 q-u |
|
| 60 | 28/1 r-v | 35/1 j-m | 28/1 r-v |
|
| 80 | 31/1 o-u | 34/1 l-o | 27/1 q-v |
|
| 100 | 32/1 pqr | 31/1 q-u | 26/1 s-v |
در هر تیمار، میانگینهایی که دارای حروف مشترک هستند براساس آزمون LSD تفاوت معنیداری باهم ندارند. | |||||
پروتئین دانه
با توجه به نتایج تجزیه واریانس جدول 2، اثر متقابل نانو نقره در سال و نانو نقره در هیومیک اسید در سطح پنج درصد و اثر هیومیک اسید در سال در سطح یک درصد بر پروتئین دانه ذرت معنیدار بود. اثر چهارگانه سال در آبیاری در نانو نقره در هیومیک اسید در سطح پنج درصد بر پروتئین دانه معنیدار بود (جدول 2). بیشترین پروتئین دانه در آبیاری 60 درصد نیاز آبی با مصرف 60 میکرولیتر نانو نقره و 500 گرم در هکتار اسید هیومیک در سال اول به میزان 06/9 درصد حاصل شد و سپس تیمار آبیاری 60 درصد نیاز آبی با مصرف 80 میکرولیتر نانو نقره و 500 گرم در هکتار اسید هیومیک در سال اول با 99/8 درصد پروتئین دانه را داشت. کمترین پروتئین دانه در تحت 80 درصد نیاز آبی و مصرف 100 میکرولیتر نانو نقره و 1000 گرم در هکتار هیومیک اسید در سال اول 81/6 درصد مشاهده شد (جدول 7). راهوما و محمد (Rahouma & Mahmud, 2021) در پژوهشی عنوان کردند مصرف هیومیک اسید تاثیر معنیداری بر میزان پروتئین دانه دارد که با نتایج این مطالعه هم راستا است. محققان (Tadayyon & Beheshti, 2016) نیز بیان داشتند درصد پروتئین گیاه دان سیاه تحت تاثیر مصرف هیومیک اسید افزایش مییابد. در آزمایشهاي جداگانه مزرعهاي روي گندم و ذرت مشاهده شد که مصرف اسید هیومیک به صورت محلولپاشی میزان پروتئین را افزایش داد (Nasiroleslami et al., 2021; Azeem et al., 2021).
جدول 7: مقایسه میانگین اثر سال، آبیاری، نانو نقره و هیومیک اسید بر پروتئین دانه ذرت | |||||
سال | آبیاری (نیاز آبی) | نانو ذره نقره (میکرولیتر بر لیتر) | هیومیک اسید (گرم در هکتار) | ||
0 | 500 | 1000 | |||
اول | 60 % | 0 | 77/7 opqr | 49/8 hij | 56/8 efghi |
|
| 60 | 18/8 nopq | 06/9 a | 91/7 opqr |
|
| 80 | 12/8 nopq | 99/8 ab | 8/8 abcd |
|
| 100 | 55/7 qr | 11/8 opq | 78/7 opqr |
| 80 % | 0 | 12/8 nopq | 94/8 abc | 21/8 nopq |
|
| 60 | 8 opqr | 72/8 cdef | 03/8 pqr |
|
| 80 | 2/8 nopq | 79/8 abcd | 81/7 opqr |
|
| 100 | 17/8 nopq | 49/8 ghij | 81/6 s |
| شاهد (100 %) | 0 | 37/7 rs | 09/8 nopq | 08/8 nopq |
|
| 60 | 63/7 nopqr | 54/8 fghij | 45/8 ghijk |
|
| 80 | 7/7 pqr | 77/8 abcde | 36/8 ijklm |
|
| 100 | 63/7 nopqr | 08/8 opq | 01/8 pqr |
دوم | 60 % | 0 | 14/8 opq | 43/8 hijkl | 88/7 opqr |
|
| 60 | 35/8 ijklm | 9/7 pqr | 89/7 pqr |
|
| 80 | 19/8 nopq | 64/8 defg | 96/7 opqr |
|
| 100 | 74/8 def | 41/8 ijkl | 61/7 opqr |
| 80 % | 0 | 01/8 nopqr | 47/8 hijk | 88/7 pqr |
|
| 60 | 91/7 opqr | 33/8 klm | 29/8 jklmn |
|
| 80 | 06/8 nopq | 6/8 fgh | 29/8 lmn |
|
| 100 | 24/8 mnop | 29/8 lmn | 55/7 qr |
| شاهد (100 %) | 0 | 58/7 pqr | 97/7 pqr | 1/8 opq |
|
| 60 | 02/8 opqr | 47/8 hijk | 02/8 opqr |
|
| 80 | 2/8 nopq | 38/8 jkl | 96/7 opqr |
|
| 100 | 26/8 mno | 19/8 nopq | 9/7 pqr |
در هر تیمار، میانگینهایی که دارای حروف مشترک هستند براساس آزمونLSD تفاوت معنیداری باهم ندارند.
نتیجه گیری
نشان داد که بیشترین عملکرد بیولوژیک در سال اول و در تیمار آبیاری کامل (100 % نیاز آبی) به همراه مصرف 60 میکرولیتر در لیتر نانو نقره و 1000 گرم در هکتار هیومیک اسید به میزان 26232 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. در مقابل، کمترین عملکرد بیولوژیک مربوط به تیمار آبیاری 60 درصد نیاز آبی، بدون مصرف نانو نقره و با مصرف 500 گرم در هکتار هیومیک اسید در سال اول به میزان 18099 کیلوگرم در هکتار بود. نتایج این پژوهش نشان داد که کاربرد نانو ذرات نقره و هیومیک اسید در شرایط کمآبیاری میتواند تأثیر مثبتی بر عملکرد کمی و کیفی ذرت داشته باشد. بهویژه، استفاده از 60 میکرولیتر بر لیتر نانو نقره همراه با 500 یا 1000 گرم در هکتار هیومیک اسید، در سطوح مختلف آبیاری، به افزایش عملکرد دانه منجر شد؛ هرچند در سطوح بالاتر نانو نقره (80 و 100 میکرولیتر) در برخی موارد روند افزایشی متوقف یا معکوس شد که نشاندهنده اثر غلظت و تعامل آن با تنش رطوبتی است. از جمله محدودیتهای این مطالعه میتوان به بررسی یک رقم ذرت در یک منطقه خاص با شرایط اقلیمی مرطوب و خاک لوم رسی اشاره کرد که تعمیم نتایج را محدود میکند. همچنین، اثرات تجمع نانو نقره در خاک و گیاه و پیامدهای زیستمحیطی آن بررسی نشده است. بنابراین، پیشنهاد میشود آزمایش در مناطق مختلف اقلیمی و در چند سال متوالی تکرار شود تا پایداری و قابلیت تعمیم نتایج بررسی گردد. همچنین، مطالعه اثرات بلندمدت نانو ذرات بر خاک، بررسی اقتصادی مصرف آنها، و تحلیل زیستمحیطی ضروری به نظر میرسد.
REFERENCES
Abdel-Azeem, A., Nada, A. A., O'Donovan, A., Thakur, V. K., & Elkelish, A. (2020). Mycogenic silver nanoparticles from endophytic Trichoderma atroviride with antimicrobial activity. Journal of renewable Materials, 8(2), 171-185.
Abu-Ria, M. E., Elghareeb, E. M., Shukry, W. M., Abo-Hamed, S. A., & Ibraheem, F. (2024). Mitigation of drought stress in maize and sorghum by humic acid: differential growth and physiological responses. BMC Plant Biology, 24(1), 514.
Ahmed, S., Kalhoro, S. A., Ahmed, B., Sarfaraz, Q., Rodeni, M. A., Hameed, K., & Ullah, S. (2024). Impact of Humic Acid on the Morphological Components and Growth Parameters of Wheat (Triticum Aestivum L.) Under Dry Climate of Uthal. Journal of Applied Research in Plant Sciences, 5(02), 226-236.
Alsudays, I. M., Alshammary, F. H., Alabdallah, N. M., Alatawi, A., Alotaibi, M. M., Alwutayd, K. M., ... & Awad-Allah, M. M. (2024). Applications of humic and fulvic acid under saline soil conditions to improve growth and yield in barley. BMC Plant Biology, 24(1), 191.
Azeem, K., Naz, F., Jalal, A., Galindo, F. S., Teixeira Filho, M. C., & Khalil, F. (2021). Humic acid and nitrogen dose application in corn crop under alkaline soil conditions. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 25(10), 657-663.
Chen, Q., Qu, Z., Ma, G., Wang, W., Dai, J., Zhang, M., ... & Liu, Z. (2022). Humic acid modulates growth, photosynthesis, hormone and osmolytes system of maize under drought conditions. Agricultural Water Management, 263, 107447.
Faostat, F. A. O. (2023). Production crops. http://www. fao. org/faostat/en/# data. QC [URL].
Fathi, A., Barari Tari, D., Fallah Amoli, H., & Niknejad, Y. (2020). Study of energy consumption and greenhouse gas (GHG) emissions in corn production systems: influence of different tillage systems and use of fertilizer. Communications in soil science and plant analysis, 51(6), 769-778.
Gautam, R. K., & Navaratna, D. (2021). Humic Substances: Its Toxicology, Chemistry and Biology Associated. In Humic Substances (pp. 97-110). IntechOpen London.
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.
Guo, Y., Ma, Z., Ren, B., Zhao, B., Liu, P., & Zhang, J. (2022). Effects of humic acid added to controlled-release fertilizer on summer maize yield, nitrogen use efficiency and greenhouse gas emission. Agriculture, 12(4), 448.
Hafeez, A., Ali, B., Javed, M. A., Saleem, A., Fatima, M., & Soudy, F. A. (2023). Plant breeding for harmony between sustainable agriculture, the environment, and global food security: an era of genomics‐assisted breeding. Planta, 258(5), 97.
Hemati, A., Alikhani, H. A., Ajdanian, L., Babaei, M., Asgari Lajayer, B., & van Hullebusch, E. D. (2022). Effect of different enriched vermicomposts, humic acid extract and indole-3-acetic acid amendments on the growth of Brassica napus. Plants, 11(2), 227.
Jackson, M. L. (1958). Soil chemical analysis.,(Constable & Co Ltd: London). pp: 183-192.
Janeeshma, E., Habeeb, H., Shackira, A. M., Sinisha, A. K., Mirshad, P. P., Khoshru, B., ... & Mitra, D. (2024). Strigolactone and analogues: a new generation of plant hormones with multifactorial benefits in environmental sustainability. Environmental and Experimental Botany, 105775.
Jing, J., Zhang, S., Yuan, L., Li, Y., Chen, C., & Zhao, B. (2022). Humic acid modified by being incorporated into phosphate fertilizer increases its potency in stimulating maize growth and nutrient absorption. Frontiers in Plant Science, 13, 885156.
Li, Y., Fang, F., Wei, J., Wu, X., Cui, R., Li, G., ... & Tan, D. (2019). Humic acid fertilizer improved soil properties and soil microbial diversity of continuous cropping peanut: A three-year experiment. Scientific reports, 9(1), 12014.
Liu, M., Wang, C., Wang, F., & Xie, Y. (2019). Maize (Zea mays) growth and nutrient uptake following integrated improvement of vermicompost and humic acid fertilizer on coastal saline soil. Applied soil ecology, 142, 147-154.
Maroufpoor, S., Bozorg-Haddad, O., Maroufpoor, E., Gerbens-Leenes, P. W., Loáiciga, H. A., Savic, D., & Singh, V. P. (2021). Optimal virtual water flows for improved food security in water-scarce countries. Scientific Reports, 11(1), 21027.
Martin, D. L., Stegman, E. C., & Fereres, E. (1990). Irrigation scheduling principles. IN: Management of Farm Irrigation Systems. American Society of Agricultural Engineers, St. Joseph, MI. 1990. p 155-203.
Masood, S., Khan, N. R., Fayyaz, M., Qayum, M., Khatoon, A., & Jamil, M. (2025). Synthesis of Plant-Derived Smoke-Mediated Silver Nanoparticles and its Stimulatory Effects on Maize Growth Under Wastewater Stress. Arabian Journal for Science and Engineering, 50(1), 65-75.
Moustafa-Farag, M., Mohamed, H. I., Mahmoud, A., Elkelish, A., Misra, A. N., Guy, K. M., ... & Zhang, M. (2020). Salicylic acid stimulates antioxidant defense and osmolyte metabolism to alleviate oxidative stress in watermelons under excess boron. Plants, 9(6), 724.
Nasiri, Y. (2022). Evaluation of organic and biofertilizer inputs application on yield, yield components and essential oil content of marigold (Calendula officinalis L.). Journal of Agricultural Science and Sustainable Production. 32(2), 97-113. (In Persian).
Nasiroleslami, E., Mozafari, H., Sadeghi-Shoae, M., Habibi, D., & Sani, B. (2021). Changes in yield, protein, minerals, and fatty acid profile of wheat (Triticum aestivum L.) under fertilizer management involving application of nitrogen, humic acid, and seaweed extract. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 21(4), 2642-2651.
Nasrollahzade Asl, V., S. Moharramnejad, M. Yusefi, A. Bandehhagh, and L. Ibrahimi. 2017. Evaluation of Grain Yield of Maize (Zea mays L.) Hybrides Under Water Limitation. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production. 27(2), 85-96. (In Persian).
Nassar, M. A. A., & Al-Qaltaqge, O. T. (2022). Relationship of Irrigation Intervals, Silicon, and Nano-Silver to Maize Productivity Under Soil Affected by Salinity. Egyptian Academic Journal of Biological Sciences, H. Botany, 13(1), 49-56.
Nassiri Mahallati, M., Bahamin, S., Fathi, A., & Beheshti, S. A. (2022). The effect of drought stress on yield and yield components of maize using meta-analysis method. Applied Field Crops Research, 35(1), 53-35. (In Persian).
Pourgholam-Amiji, M., Liaghat, A., Khoshravesh, M., & Azamathulla, H. M. (2021). Improving rice water productivity using alternative irrigation (case study: north of Iran). Water Supply, 21(3), 1216-1227.
Prakoso, T., Sulistyaningsih, E., & Purwanto, B. H. (2020). Effect of humic acid on the growth and yield of two maize (Zea mays L.) cultivars on andisol. Ilmu Pertanian (Agricultural Science), 5(1), 25-34.
Rahouma, A., & Mahmud, A. (2021). Maize growth and yield response to different rates of humic acid and zinc. Alexandria Science Exchange Journal, 42(4), 823-829.
Rajput, P., Kumar, P., Priya, A. K., Kumari, S., Shiade, S. R. G., Rajput, V. D., ... & Rensing, C. (2024). Nanomaterials and biochar mediated remediation of emerging contaminants. Science of The Total Environment, 916, 170064.
Rekaby, S. A., Al-Huqail, A. A., Gebreel, M., Alotaibi, S. S., & Ghoneim, A. M. (2023). Compost and humic acid mitigate the salinity stress on quinoa (Chenopodium quinoa Willd L.) and improve some sandy soil properties. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 23(2), 2651-2661.
Sauberlich, H. E., Chang, W. Y., & Salmon, W. D. (1953). The amino acid and protein content of corn as related to variety and nitrogen fertilization. The Journal of nutrition, 51(2), 241-250.
Savarese, C., Cozzolino, V., Verrillo, M., Vinci, G., De Martino, A., Scopa, A., & Piccolo, A. (2022). Combination of humic biostimulants with a microbial inoculum improves lettuce productivity, nutrient uptake, and primary and secondary metabolism. Plant and Soil, 481(1), 285-314.
Shiade, S. R. G., Fathi, A., Rahimi, R., & DahPahlavan, S. (2024a). Crop Adaptation to Climate Change: Improvements in Photosynthesis. In Handbook of Photosynthesis (pp. 676-684). CRC Press.
Shiade, S. R. G., Rahimi, R., Zand-Silakhoor, A., Fathi, A., Fazeli, A., Radicetti, E., & Mancinelli, R. (2024b). Enhancing seed germination under abiotic stress: exploring the potential of nano-fertilization. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 24(3), 5319-5341.
Siddiqi, K. S., & Husen, A. (2016). Engineered gold nanoparticles and plant adaptation potential. Nanoscale research letters, 11, 1-10.
Sigamoney, M., Shaik, S., Govender, P., & Krishna, S. B. N. (2016). African leafy vegetables as bio-factories for silver nanoparticles: a case study on Amaranthus dubius C Mart. Ex Thell. South African Journal of Botany, 103, 230-240.
Soliman, M., Qari, S. H., Abu-Elsaoud, A., El-Esawi, M., Alhaithloul, H., & Elkelish, A. (2020). Rapid green synthesis of silver nanoparticles from blue gum augment growth and performance of maize, fenugreek, and onion by modulating plants cellular antioxidant machinery and genes expression. Acta Physiologiae Plantarum, 42, 1-16.
Tadayyon, A., & Beheshti, S. (2016). Effect of foliar applications of humic acid, Iron and Zinc on some characteristics of negro (Guizotia abyssinica L.). Journal of Crop Ecophysiology.38:283-296. (In Persian).
Terán-Samaniego, K., Robles-Parra, J. M., Vargas-Arispuro, I., Martínez-Téllez, M. Á., Garza-Lagler, M. C., Félix-Gurrlola, D., ... & Espinoza-López, P. C. (2025). Agroecology and Sustainable Agriculture: Conceptual Challenges and Opportunities—A Systematic Literature Review. Sustainability, 17(5), 1805.
Wulandari, P., Sulistyaningsih, E., Handayani, S., & Purwanto, B. H. (2019). Growth and yield response of maize (Zea mays L.) on acid soil to different rates of humic acid and NPK fertilizer. Ilmu Pertanian (Agricultural Science), 4(2), 76-84.
Wyszkowski, M., Kordala, N., & Brodowska, M. S. (2023). Trace element content in soils with nitrogen fertilisation and humic acids addition. Agriculture, 13(5), 968
