Effect of drought stress and zinc sulfate spraying on growth, yield and photosynthetic pigments in wheat cultivar Alvand

Subject Areas : Journal of Plant Ecophysiology

abbas fallah ¹ (pnu)

Received: 2017-08-03 Accepted : 2018-06-25 Published : 2019-12-22

Keywords: Drought stress, Chlorophyll, 1000-seed weight, Protein type,

Abstract :

Drought stress is a major contributor to decrease growth and yield of wheat that decline the absorption of micronutrients especially zinc from the soil. This experiment was carried out as split plot in a randomized complete block design with three replications to investigate the effect of zinc sulfate on increasing tolerance to drought stress in wheat, at research farm of Fereydunshahr, Esfahan province in 2016-2017. Treatments included drought stress at 50, 75 and 90% field capacity (FC) and zinc sulfate solution at zero (control), 0.5% and 1% in three stages (tillering, stem elongation, flag leaf appearance). In this experiment, drought stress significantly reduced plant height, number of spikes per square meter, 1000-seed weight, spike length, biological yield, chlorophyll a, chlorophyll b and protein. Irrigation in 50% of crop capacity (severe stress) increased the amount of proline by 41.24% compared to control. Zinc sulfate solution (1%) significantly increased all parameters including seed yield (2602.3 kg/ha), biological yield (7603 kg/ha), protein (13.04%) and Proline (35.03 μM/g fresh weight). In the interaction of zinc sulfate solution (1%), under severe stress conditions, chlorophyll b was increased by 34.85% relative to non-soluble spray. In general, foliar application of zinc decreased harmful effects of oxidative stress due to water deficit stress and improved growth conditions for plants.

References:

احمدی، م.، ع. آستارایی، پ. کشاورز و م. نصیری محلاتی. 1385. تأثیر شوری آب آبیاری و کود روی بر عملکرد و ترکیب شیمیایی گندم. مجله بیابان. جلد11، شماره 1: 39-8.

آرمین، م.، ه. استیری و ه. فیله کش. 1390. ﺗﺄثیر ﻣﺤﻠﻮل­پاشی ﻣﻘﺎدﻳﺮ ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺳﻮﻟﻔﺎت روی ﺑﺮ ﻋﻤﻠﻜﺮد و اﺟﺰای ﻋﻤﻠﻜﺮد آﻓﺘﺎﺑﮕﺮدان در شرایط تنش خشکی. ﻧﺸﺮﻳﻪ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﮔﻴﺎﻫﺎن روﻏﻨﻲ. جلد 1، شماره 1: 77-66.

امام، ص. و م.ج. ثقه الاسلامی. 1384. عملکرد گیاهان زراعی، فیزیولوژی و فرآیندها. شیراز. انتشارات دانشگاه شیراز. 593 ص.

امام، ی. و م. نیک­نژاد. 1390. مقدمه­ای بر فیزیولوژی عملکرد گیاهان زراعی. انتشارات دانشگاه شیراز. 571 صفحه.

امام، ی.، م. رنجبری و ج. بحرانی. 1386. ارزیابی عملکرد دانه و اجزای آن در ژنوتیپ‌های گندم تحت تأثیر تنش خشکی پس از گلدهی. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 1: 328-317.

امیری، ا.، ع.ا. باقری، م. خواجه، ن. نجف آبادی و پ. یدالهی ده چشمه. 1392. تأثیر محلول­پاشی روی و آهن بر عملکرد و آنزیم­های آنتی­اکسیدانی گلرنگ در شرایط تنش خشکی، مجله پژوهش­های به زراعی. جلد 5، شماره 4: 372-361.

بنی عباسی شهری، ز.، غ. زمانی و م.ح. سیاری زهان. 1390. اﺛﺮ ﺗﻨﺶ ﺧﺸﻜﻲ و ﻣﺤﻠﻮل­ﭘﺎﺷﻲ ﺳﻮﻟﻔﺎت روی ﺑﺮ ﻋﻤﻠﻜﺮد و اﺟﺰای ﻋﻤﻠﻜﺮد آفتابگردان. مجله تنش­های محیطی درعلوم زراعی. جلد 4، شماره 2: 172-165.

پروانه، و. 1383. کنترل کیفیت غذایی و آزمایشات شیمی. انتشارات دانشگاه تهران، تهران. 178 ص.

پیرسته انوشه، ه. و ی. امام. 1391. دست‌ورزی صفات مورفو-فیزیولوژیک گندم نان و ماکارونی با استفاده از تنظیم­کننده‌های رشد در شرایط متفاوت آبیاری. مجله تولید و فرآوری محصولات زراعی و باغی. جلد 2، شماره 5: 45-29.

چاکرالحسین، م.، ر. محتشمی و ح.ر. اولیایی. 1388. بررسی اثرات میزان منبع و روش مصرف کود روی بر صفات کمی و کیفی برنج زراعی رقم چرام. مجله پژوهشی در علوم کشاورزی. 5: 43-33.

سعیدی، م.، ف. مرادی، ع. احمدی، ر. سپهری، گ. نجفیان و ا. شعبانی. 1389. اثر تنش خشکی انتهای فصل بر خصوصیات فیزیولوژیک و روابط منبع و مخزن در دو رقم گندم نان. مجله علول زراعی. جلد 12، شماره 4: 408-392.

صابری، م.، ح.م. نیکخواه، ح. تجلی. 1395. اثرات تنش خشکی انتهای فصل بر عملکرد و تعیین بهترین شاخص تحمل در لاین­های امید بخش جو. نشریه پژوهش­های کاربردی زراعی. جلد 29، شماره 2: 35-27.

صداقت، م.ا و ی. امام. 1396. اثر تنظیم کننده­های رشد گیاهی بر عملکرد دانه ارقام گندم نان در شرایط تنش خشکی انتهای فصل. مجله علوم زراعی ایران. جلد 19، شماره 2: 147-132.

عباسی، ا. و ف. شکاری. 1395 . اﺛﺮ ﺳﻮﻟﻔﺎت روی ﺑﺮ رﺷﺪ و ﻋﻤﻠﻜﺮد ﮔﻨﺪم در ﺷﺮاﻳﻂ ﻛﻤﺒﻮد روی ﺧﺎک و ﺗﻨﺶ ﺧﺸﻜﻲ. مجله تحقیقات غلات. جلد 6، شماره 2: 158-145.

فرخی نیا، م.، م. رشدی، ب. پاسبان اسلام و ر. ساسان دوست. 1390. بررسی برخی از ویژگی­های فیزیولوژیک و عملکرد گلرنگ بهاره تحت تنش کمبود آب. مجله علوم گیاهان زراعی ایران. جلد 42، شماره 3:  553-545.

قمصری، ب.، غ. اکبری، م. ظهوریان، و ا. نیک بنایی. 1389. بررسی عملکرد و شاخص­های رشد ذرت (Zea mays L.) تحت تأثیر کاربرد مقادیر مختلف پلیمر سوپرجاذب تحت شرایط تنش خشکی. مجله علوم گیاهان زراعی. جلد 27، شماره 1: 189-178.

قندی، ا. و ا.ه. جلالی. 1392. تاًثیر تنش خشکی ملایم آخر فصل رشد بر ویژگی­های زراعی ارقام گندم. مجله الکترونیک تولید گیاهان زراعی. جلد 6، شماره 2: 134-117.

محمدی، ح.، ع. احمدی، ف. مرادی، ع. عباسی، ک. پوستینی، م. جودی و ف. فاتحی. 1390. ارزیابی صفات مهم برای بهبود عملکرد گندم تحت تنش خشکی. مجله علوم زراعی ایران. جلد 42، شماره 2: 385-373.

محمدی، ع.، ا. مجیدی، م.ر. بی همتا و ح. حیدری شریف آبادئی. 1385 . ارزیابی تنش خشکی بر روی خصوصیات زراعی و مورفولوژیکی در تعدادی از ارقام گندم. پژوهش و سازندگی در زراعت و باغبانی. 73: 185-192.

ملکوتی، م.ج. و م. تهرانی. 1380. اثرات ریز مغذی‌ها روی کیفیت و عملکرد محصولات کشاورزی (چاپ دوم). انتشارات دانشگاه تربیت مدرس، تهران. 43 ص.

یدالهی ده چشمه، پ.، م.ر. اصغری پور، ن. خیری، و ا. قادری.1393. اثر تنش خشکی و کودهای ریز مغذی بر عملکرد روغن و ویژگی­های بیوشیمیایی گلرنگ. نشریه تولید گیاهان روغنی. جلد 1، شماره 2: 40-27.

Agarie, S., H. Uchida, W. Agata F. Kubata and B. Kaufamn. 2008. Effect of zinc sulfate on growth, dry matter production and photosynthesis in rice (Oryza sativa L.). Agric. J. America. 1(3): 110-120.

Ascherc, J. 2006. Crop nutrition during the establishment phase role of seed reserves. In: I. M. Wood. crop establishment problem in Queesland Australion. Field Crops Res. 89(1): 1-16.

Bates, L.S., S.P. Waldren, and I.D. Teare. 1973. Rapid determination of free proline for water–stress studies. Plant soil 39: 205-207.

Behic Tekin, A. 2010. Variable rate fertilizer application in Tutkish wheat agriculture economic assessment. Field Crops Res. 90(1). 19-34.

Bouis, H. and Y. Islam. 2011. Biofortifiction: Leveraging agriculture to reduce hidden hunger. 19^th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World. 35: 456-589.

Brennan, R.F. 2007. Effectiveness of zinc sulfate and zinc chelate as foliar sprays in alleviating zinc deficiency of wheat grown on zinc deficient soils in Western Australia. Aust. J. Exp. Agric. 31: 831–834.

Cakmak, I. 2009. Enrichment of fertilizer with zice: An excellent investment for humanity and crop production in India. World J. Agric. Sci. 2(1): 37-46.

Gong, H., K. Chen, G. Chen S. Wang and C.H. Zhang. 2005. Effects of zinc sulfate on growth of wheat under drought. J.Agric. Sci. 37(1). 85-91.

Gupta, N.K., S. Gupta and A. Kumar. 2001. Effect of water stress on physiological attributes and their relationship with growth and yield of wheat cultivars at different stages. Wheat, Barley and Triticale Abstracts 18: 497.

Jamsom, M., S. M.H. Galeshi D. Pahlavani and E. Zeinali. 2009. Evaluation of zinc foliar application on yield components, grain yield and grain quality of tow soybean cultivar in summer cultivation. J. Plant Prod. 16(1): 17-28.

Kaya, C. and D. Higgs. 2008. Response of tomato (Lycopersicum esculentum L.) cultivars to foliar application of zinc when grown in sand culture at low zinc. Sci. Hortic. 93: 53-64.

Khan, M.A., M.P. Fuller and F.S. Baloch. 2008. Effect of soil applied zinc sulphate on wheat (Triticum aestivum L.) grown on a calcareous soil in Pakistan. Crop Sci. 17:4750.

Lawlor, D.W. and G. Cornic. 2006. Photosynthetic cabon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants. Plant, Cell and Environment 25: 275-294.

Liu, F., M.N. Andersen and C.R. Jensen. 2004. Root signal controls pod growth in droughtstressed soybean during the critical, abortion-sensitive phase of pod development. Field Crop Res. 85:159-166.

Malakouti, MJ. and M. Homaei. 2005. Soil Fertility in Arid and Semi-arid Areas Problems and solutions. Tarbiat Modarres University Press.1:12-32.

Misra, A. and N.K. Srivastava. 2004.  Influence of water stress on Japanese Mint. Journal of herbs, Spices and medicinal Plant 7 (1):51-58. 

Oncel, I., Y. Keles and A.S. Ustun. 2001. Interactive of temperature and heavy metal stress on the growth and some biological compounds in wheat seedling. Environmental Pollution 107: 315320.

Prochazka, S., I. Machaackova, J. Kreekule and J. Sebanek. 1998. Plant physiology. Academia. Praha 484 PP.

Ranjan, R., S.P. Bohra. and A.M. Jeet. 2001. Plant Senescence. Jodhpur, agrobios, pp.18-42.

Ravi, S., H.T. Channal, N.S. Hebsur, B.N. Patil and P.R. Dharmatti. 2008. Effect of sulphur, zinc and iron nutrition on growth, yield, nutrient uptake and quality of safflower (Carthamus tinctorius L.). Karnataka J. Agric. Sci. 21(3): 382-385.

Shamsi, K. 2010. The effect of drought stress on yield, relative water content, proline, soluble carbohydrate and chlorophyll of bread wheat cultivars. Crop Sci. 41(2): 1530-1540.

Sharma, K.D. and M.S. Kuhad. 2006. Influence of Potassium level and soil moisture regime on biochemical metabolites of Brassica Species. Exp.Bot. 67: 164–171.

Tayebi, A., H. Afshari, F. Farahvash, J. Masood sinki and S. Nezarat. 2012. Effect of drought stress and different planting dates on safflower yield and its components in Tabriz region. J. Biol. Sci. 6(7): 688-692.

Yadav, O.P. and S.K. Bhathagar. 2003. Evaluation of indices for identification of pearl millet cultivars adapted to stress and non stress conditions. J. Agron. Crop Sci. 89: 151-155

Yilmaz, A., H. Ekiz, B. Torun, I. Guttekin S. Karanlik S.A. Bagci and I. Cakmak. 2012. Effect of different zinc application method on grain yield and zinc concentration in wheat cultivars grown on zinc deficient calcareous soils. J. Plant Nutr. 20: 461- 471.

Zadoks, J.C., T.T. Chang and C.F. Konzak. 1974. A decimal code for the growth stages of cereals. Weed Res. 14: 11-16.