Study the efficiency of zeolite in reduce the effect of drought stress on agronomical traits and seed yield of rapeseed in Karaj region

Subject Areas : Journal of Plant Ecophysiology

Samaneh Motaghi ¹ , لیلا متقی ² , امیرحسین شیرانی راد ³ , امید لطفی فر ⁴

1 - استادیار گروه علوم کشاورزی دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2 - مدرس گروه علوم کشاورزی. دانشگاه پیام نور. تهران. ایران.
3 - استاد موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.
4 - استادیار گروه علوم کشاورزی دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

Received: 2016-12-06 Accepted : 2018-09-23 Published : 2019-05-22

Keywords: Oil yield, Seed weight, seed per Silique, and Water deficit,

Abstract :

To study the effect of zeolite use on growth characteristics and yield of rapeseed (Brassica napus) under drought stress, a split factorial experiment in a randomized complete blocks design was conducted with four replications in Seed and Plant Improvement Institute in Karaj.In this study,there were three irrigation regimes (Irrigation after40,60and80% soil water deficit, as non-stress, low stress and high stress, respectively) and use of zeolites in two levels (0and10tons per ha zeolite) arranged in factorial in main plots and four genotypes of rapeseed (Line KR4 and Eldo and GKH 305 and Anatol cultivars) in sub-plots. The means compression revealed that water stress leads to significant decrease in plant height, stem diameter, number of branches per plant, length and number of silique per main stems and branches, seed numbers in main and second silique, dry matter and seed yield. Two moderate and severe water stress caused to59and86%reduction in seed yield. But use of zeolite caused to significant increase in the above mentioned traits. The interaction of zeolite and water stress results also indicated zeolite efficiency increased with increasing water restrictions and finally zeolite efficiency was27,64and94 percent in seed production in non-stress, moderate and severe stress, respectively. Although under non stress condition KR4 line and GKH305 cultivar had the highest seed yield in use and non-use of zeolite,respectively. Under medium and severe stress,Anatol had the highest yield.So use of zeolite, especially in severe stressby keep soil water and decrease the effect of stress on yield components, can increase seed yield of rapeseed.

References:

احمدی آذر، ف.، ط. حسن‌لو.، ع. ایمانی و و. فیضی اصل. 1394. تنش خشکی و کاربرد زئویت معدنی بر رشد و برخی پارامترهای فیزیولوژیکی گیاه پنیرک (Malva sylvestris). مجله پژوهش‌های گیاهی. جلد 28، شماره 3: 459-474.

اسکندری زنجانی، ک.، ا.ح. شیرانی‌راد.، م. نعیمی.، ا. مرادی اقدم. و ت طاهرخانی. 1390. بررسی تاثیر کاربرد زئولیت و سلنیم بر صفات فیزیولوژیک و زرتعی گیاه کدو پوست کاغذی در رژیم‌های مختلف رطوبتی. تولید گیاهان زراعی در شرایط تنش. جلد 3، شماره 1: 71-85.

اکبری، م.، غ.ر. ملکی.، ا. زند. 1389. بررسی اثرات کاربرد زئولیت و پتاسیم بر رشد رویشی و عملکرد چغندرقند. یافته­های توین کشاورزی. جلد 5، شماره 2: 125-132.

پازکی، ع. 1389. اثر مقادیر مختلف زئولیت و تنش کم آبی بر عملکرد، اجزای عملکرد و شاخص برداشت کلزا (Brassica napus L) در منطقه شهرری. مجله زراعت و اصلاح نباتات. جلد 6 ، شماره 1: 1-16.

جباری، ح.، غ.ع. اکبری.، ن.ا. خوش‌خلق‌سیما.، ا.ح. شیرانی‌راد.، ا. اله‌دادی. و ف. تاجدینی. 1394. بررسی ویژگی‌های زراعی، فیزیولوژیک و کیفی کلزا تحت تنش آبی. تنش‌های محیطی در علوم زراعی. جلد 8، شماره 1: 35-49.

حاتم‌وند، م.، ط. حسنلو.، ف. دهقان نیری.، ا.ح. شیرانی‌راد.، س.ع. طباطبایی. و س.م. حسینی. 1393. بررسی برخی شاخص‌های فیزیولوژیک و بیوشیمیایی ارقام کلزا تحت تاثیر تنش خشکی. تنش‌های محیطی در علوم زراعی. جلد 7، شماره 1: 173-185.

سیبی، م.، م. میرزاخانی. و م. گماریان.1390. اثر تنش آبی، مصرف زئولیت و سالیسیلیک اسید بر عملکرد و اجزای عملکرد گلرنگ بهاره. یافته­های نوین کشاورزی. جلد 5، شماره 3: 275-290.

شجاعی، ا.ن.، ب. دلخوش.، ا.ح. شیرانی‌راد. و ق. نورمحمدی. 1391. بررسی اثر پتاسیم و زئولیت بر صفات کمی و کیفی شلغم روغنی در تنش خشکی آخر فصل. تولید گیاهان زراعی در شرایط تنش‌های محیطی، جلد 4، شماره 4: 51-62.

شعبانی، ع.، ع. ا، کامگار حقیقی.، ع. ر، سپاسخواه.، ی، امام و ت، هنر. 1389. اثر تنش آبی بر عملکرد دانه، اجزای عملکرد و کیفیت کلزای پاییزه (Brassica napus L.) رقم لیکورد. مجله علوم زراعی ایران. جلد 12، شماره 4: 421-409

شیرانی راد، ا.ح.، م. مرادی اقدم.، ت. طاهرخانی.، ک. اسکندری و ا. نظری گلشن. 1390. ارزیابی واکنش گیاه کلزا به مقادیر نیتروژن و رژیم­های رطوبتی در شرایط کاربرد و عدم کاربرد زئولیت. اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. جلد 3، شماره 4: 306-296.

صفائی، ر.، ا.ح، شیرانی­راد.، م.ج، میرهادی و ب، دلخوش. 1387. تأثیر زئولیت بر صفات زراعی دو رقم کلزا تحت شرایط تنش خشکی. مجله علمی پژوهشی گیاه و زیست بوم. جلد 15، شماره 4: 79-63

عزیزی م.، ا. سلطانی. و س. خاوری خراسانی. 1383. کلزا، فیزیولوژی، زراعت، به نژادی و تکنولوژی زیستی. انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه مشهد. مشهد. 230 صفحه.

علیزاده، ا. 1383 . رابطه آب و خاک و گیاه (ترجمه). انتشارات دانشگاه امام رضا مشهد. 470 صفحه.

فتحی، ق. و م.ر. عنایت قلی زاده. 1389. تاثیر استرس خشکی در مراحل رشد بر عملکردهای دانه و روغن ارقام کلزا. فیزیولوژی گیاهان زراعی. جلد 2، شماره 2: 114-97.

فرهمند، ه، ف. نظری، س. عشقی، م. خوشخوی.1386 .کاربرد مقادیر مختلف زئولیت طبیعی و اتفن بر تولید گل نرگس شیراز. خلاصه مقالات پنجمین کنگره ی علوم باغبانی ایران. دانشگاه شیراز.

فنایی، ح.ر.، م. گلوی.، م. کافی.، ا. قنبری بنجار و ا.ح. شیرانی راد. 1388. اثر مصرف کود پتاسیم و میزان آب آبیاری بر عملکرد دانه و کارایی مصرف آب در دو گونه کلزا (Brassica napus L.) و خردل هندی (Brassica juncea). مجه علوم زراعی ایران. جلد 11، شماره 3: 289-271.

فنایی، ح.ر.، م.ر. ناروئی‌راد. و م. محمدقاسمی. 1393. ارزیابی عملکرد، اجزای عملکرد و تحمل به تنش خشکی ژنوتیپ‌های بهاره کلزا. مجله به نژتدی نهال و بذر. جلد 30، شماره 2: 269-287.

-قلی زاده، آ.، م. اصفهانی و م. عزیزی. 1385. مطالعه اثرات تنش آب به همراه کاربرد زئولیت طبیعی بر خصوصیات کمی و کیفی گیاه دارویی بادرشبی (Dracocephalum moldavica). پژوهش و سازندگی در منابع طبیعی. جلد 73، شماره 3: 96-102.

مدنی، ح.، آ. مقیمی. و ن. ساجدی. 1389. تاثیر مقادیر مختلف زئولیت و دور آبیاری بر عملکرد و برخی صفات سیب زمینی. یافته های نوین کشاورزی. جلد 4، شماره 3: 281-289.

میرزاخانی، م. 1390. اثر تنش آبی و مصرف زئولیت بر عملکرد و اجزای عملکرد دانه گلرنگ پاییزه. نشریه زراعت و اصلاح نباتات. جلد 7، شماره 3: 39-59.

نادری درباغشاهی، م. ر.، ح، مدنی.، س. ع، حسینی و ح. ر، جوانمرد. 1389. بررسی عکس العمل ارقام کلزای پاییزه به قطع آبیاری در مراحل مختلف رشد. فصلنامه علمی-پژوهشی اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. جلد 3، شماره 2: 197-185.

نعیمی م.، غ.ع. اکبری.، ا.ح. شیرانی‌راد.، ط. حسنلو. و غ.ع. اکبری. 1391. اثر کاربرد زئولیت و محلول پاشی سلنیم در شرایط تنش کم آبی بر روابط آبی و آنزیم­های آنتی­اکسیدان در گیاه دارویی کدو پوست کاغذی. مجله به زراعی کشاورزی.جلد 14، شماره 1: 81-67.

نعیمی، م. 1392. بررسی اکوفیزیولوژیک تأثیر کاربرد زئولیت و سلنیم بر تحمل به تنش کم­آبی در گیاه دارویی کدو تخم کاغذی (Cucurbita pepo L.) . پایان نامه دکترا دانشگاه تهران.

یوسفوند، پ.، ن. ساجدی. و م. میرزاخانی. 1390. تاثیر تنش خشکی، مصرف زئولیت و سلنیوم بر عملکرد و اجزای عملکرد آفتابگردان. یافته­های نوین کشاورزی. جلد 5، شماره 3: 325-339.

Ahmadi, M and M.J. Bahrani. 2009: Yield and yield components of rapeseed as influenced by water stress at different growth stages and nitrogen levels. American-Eurasian. J. Agric. Environ. Sci: 5:755:761.

Al-Barrak, K.M. 2006. Irrigation interval and nitrogen level effects on growth and yield of canola (Brassica napus L.), Scientific J. King Faisal Uni. Basic Applied Sci. 7: 87-103.

Daneshmand, A., A.H. Shirani-Rad and J. Daneshian. 2008. Echo-physiological and agronomical aspects of rapeseed (Brassica napus L.) genotypes as affected by soil water availability. P. 244-245. Proceeding of the 12^th International Rapeseed Congress Sustainable Development in Cruciferous Oilseed Crops Production. 26-30 March Wuhan, China. Science Press USA Inc.

Din, J., S.U. Khan., I. Ali and A.R. Gurmani. 2011. Physiological and agronomic response of canola varieties to drought stress. Journal of Animal and Plant Sciences. 21: 78-82.

FAO. 2016. Foodoutlook. Global Market Analysis. http://www.fao.foodoutlook.com

Faraji, A., N. Lattifi, A. Solatni and A. H. Shirani Rad. 2009.Seed yield and water use efficiency of canola as affected by high temperature stress and supplemental irrigation. Agric Water Manag. 96: 132-140.

Farooq, M., A. Wahid, N. Kobayashi, D. Fujita and S. M. A. Basra. 2009. Plant drought stress: Effects, mechanisms and management. Agron. Sustain. 29: 185-212.

Gan, Y., C.A. Campbell., L. Liu., P. Basnyat and C.L. McDonald. 2009. Water use and distribution profile under pulse and oilseed crops in semiarid northern high latitude areas. Agric Water Manag. 96: 337-348.

Ghanbari M and S. Ariafar. 2013. The effect of water deficit and zeolite application on growth traits and oil yield of medicinal peppermint (Mentha pipertia L.). Intern J. Aromatic plants. 3: 32-39.

Ghasemyan Ardestani, H., A.H. Shirani Rad and P. Zandi, P. 2011. Effect of drought stress on some agronomic traits of two rapeseed varieties grown under different potassium rates. Australian J. Basic Appl Sci. 5: 2875-2882.

Gholamhoseini, M., A. Ghalavand., A. Khodaei-Joghan., A. Dolatabadian., H. Zakikhani and H. Farmanbar. 2013. Zeolite-amended cattle manure effects on sunflower yield, seed quality, water use efficiency and nutrient leaching. Soil Till. Res. 126: 193–202.

Gholamhoseini, M., M. Aghaalikhani., A. Khodaei-Joghan., H. Zakikhani and A. Dolatabadian. 2012. How zeolite controls nitrate leaching and modifies canola grain yield and quality. Agric Res Rev. 1: 113–126.

Gunasekera, C.P., L. D. Martin., K. H. M. Siddique and G. H. Walton. 2006. Genotype by environment interactions of Indian mustard (B. juncea L.) and canola (B. napus L.) in Mediterranean-type environments:1-Crop growth and seed yield. Eur. J. Agron. 25: 1-12.

Harb, E. M. Z and M. A, Mahmoud. 2009. Enhancing of growth, essential oil yield and components of yarrow plant (Achillea millefolium L.) growth under safe agriculture conditions using zeolite and compost. 4rd Conference on Recent Technologies in Agriculture. Giza. Egypt.

Istanbulluoglu, A., B. Arslan., E. Gocmen., E. Gezer and C. Pasa. 2010. Effects of deficit irrigation regimes on the yield and growth of oilseed rape (Brassica napus L). Biosystem Enginiering. 105: 388–394.

Ma, Q., S.R. Niknam. and D.W. Turner. 2006. Response of osmotic adjustment and B. juncea to soil water deficit at different growth stages. Australian Journal of Agricultural Research. 57: 221-226.

Mailer, P., D. Baltensperger., G. Clayton., A. Johnson., G. Lafond, B. McConkey., B Schatz and J. Starica. 2002. Pulse crop adaptation and impact across the Northern Great Plains. Agriculture. 94: 261-272.

Mandal, K.G., K.M. Hati., A.K. Misra and K.K. Bandyopadhyay. 2006: Assessment of irrigation and nutrient effects on growth, yield and water use efficiency of Indian mustard (Brassica juncea) in central India. J. Agric. water manage. 85: 279-286.

Moghaddam, M.J and S.S. Pourdad. 2011. Genotype × environment interactions and simultaneous selection for high oil yield and stability in rainfed warm areas rapeseed (Brassica napus L.) from Iran. Euphytica. 180: 321-335.

Mohammad, T., A. Ali., M.A. Nadeem., A. Tanveer and Q.M. Sabir. 2007. Performance of canola under different irrigation levels. Pakistan J. Botany. 39: 793-746.

Nasri, M., H. Zahedi and H. R. Tohidi Moghadam. 2008. Investigation of Water Stress on macro elements in Rapeseed genotypes Leaf (Brassica napus). Ameri. J. Agric and Bio Sci. 3: 669-672.

Polat, E., M, Karaca, H, Demir and A. Naci Onus. 2004. Use of natural zeolite (Clinoptilolite) in agriculture. J. Fruit Ornamental Plant Res. 12: 183 -189.

Qian, W., Q. Li., J. Noack., O. Sass., J. Meng., M. Frauen and C. Jung. 2009. Heterotic patterns in rapeseed (Brassica napus L.): II. Crosses between European winter and Chinese semi winter lines. Plant Breeding. 128: 466–470.

Robertson, M.J and F. Holland. 2004. Production risk of canola in semi-arid subtropics of Austeralia. Australian J. Agri Res 55: 525-538.

Rashidi, S., A.H. ShiraniRad., A. Ayene Band., F. Javidfar and S. Lak. 2012. Study of relationship between droughts stresses tolerances with some physiological parameters in canola genotypes (B. napus L.). Annals Biol Res. 3: 564-569.

Sana, M., A. Ali., M. Asghar Malik., M. Farrukh Saleem and M. Rafiq. 2003. Comparative yield potential and oil contents of different canola cultivars (Brassica napus L.). Pak. J. Agron. 2: 1-7.

Sangtarash, M. H., M.M. Qaderi, C.C. Chinnappa and D.M. Reid. 2009. Differential sensitivity of canola (Brassica napus) seedlings to ultraviolet-B radiation, water stress and abscisic acid. Environ. Exp. Botany. 66: 212-219.

Sinaki, J. M., E. Majidi Heravan, A. H. Shirani Rad, G. Noormohamadi and G. Zarei. 2007. The effects of water deficit during growth stages of canola (B.napus L.). Amer-Eurasian J. Agric.Environ. Sci. 2:417-422.

Singh. K.B and M.C. Saxena.1991. Studies on Drought tolerance in legume program. Annual report ICARDA. 112 P.

Tohidi-Moghaddam, H. R., A. H. Shirani-Rad, G. Noormohammadi, D. Habibi and M.M.A. Boojar. 2009. Effect of super absorbent application on antioxidant enzyme activities in canola (Brassica napus L.) cultivars under water stress conditions. American J. Agric. Biol. Sci. 4: 215-223.

Walton, G; N. Medham., M. Robertson and T. Potter. 2002. Phonology, Physiology and Agronomy. Australian J. Agric Res. 59: 1425-39.

Yarnia, M., N. Arabifard., F. Rahimzade Khoei and P. Zandi. 2011. Evaluation of drought tolerance indices among some winter rapeseed cultivars. African J. Biotech. 10: 10914-10922.

Zahedi, H., G. Noormohamaki., A.H. Shirani-Rad., D. habibi and M. Boojar. 2009. The effect of Zeolite and foliar application of selenium on growth yield and yield components of three canola cultivars under drought stress. World Appl Sci J. 7: 255-262

Zarei, G., H. Shamsi and S.M. Dehghani. 2010. The effect of drought stress on yield, yield components and seed oil content of three autumnal rapeseed cultivars (Brassica napus L.). J Res Agric Sci, 6: 29-37.