بررسی استفاده از سرباره آهن در کارخانه ذوب آهن در ترکیب با بیچازی و ورمی کمپوست به منظور کاهش تنش آبی گیاه گشنیز
محورهای موضوعی :حسین اصغری شیوایی 1 , سحر ده یوری 2
1 - گروه مکانیک ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اسلامشهر
2 - استادیار گروه ترویج و آموزش کشاورزی و مرکز تحقیقات علوم زیست محیطی، دانشکده کشاورزی، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران
کلید واژه: گشنیز, سرباره آهنی, عملکرد اسانس, تنش خشکی.,
چکیده مقاله :
این تحقیق بهمنظور آزمایش استفاده از سرباره آهنی بدون و با ترکیب بیوچار و ورمی کمپوست در شرایط تنش خشکی روی گیاه گشنیز انجام گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی انجام شد. فاکتور اول شامل تنش خشکی در 2 سطح و فاکتور دوم شامل تیمارهای کودی در 7 سطح بود. نتایج نشان داد تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی سبب کاهش وزن تر اندام هوایی 35 درصد)، وزن تر ریشه (25 درصد)، کلروفیل a (29 درصد)، کلروفیل b (25 درصد)، کلروفیل کل (26 درصد)، عملکرد اسانس (42 درصد)، فسفر (39 درصد)، پتاسیم (18 درصد)، منیزیم (26 درصد) و آهن برگ (40 درصد ) و افزایش مالون دی آلدهید (34 درصد) نسبت به تیمار شاهد شد. تیمارهای منابع کودی مختلف سبب افزایش وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، محتوای کلروفیل، محتوای نسبی آب برگ، عملکرد اسانس، عناصر برگ و کاهش مالون دی آلدهید و نشت یونی شد. براساس نتایج تیمار سرباره آهن به ویژه در ترکیب با ورمیکمپوست نقش مهمی در افزایش عملکرد گیاه در شرایط تنش داشت. نتایج همبتسگی بین صفات نشان داد عملکرد اسانس با وزن تر اندام هوایی (98/0)، وزن تر ریشه (87/0)، کلروفیل (94/0)، محتوای نسبی آب برگ (91/0)، فسفر برگ (95/0)، پتاسیم برگ (86/0)، منیزیم برگ (92/0) و آهن برگ (83/0) همبستگی مثبت و معنیداری داشت و با صفات مالون دی آلدهید (93/0-) و نشت یونی (70/0-) همبستگی منفی و معنیداری داشت.
This research was conducted in order to test the use of iron slag without and with the combination of biochar and vermicompost under drought stress conditions on coriander plants. The experiment was conducted as a factorial based on a completely randomized design. The first factor included drought stress in 2 levels and the second factor included fertilizer treatments in 7 levels. The results showed that the drought stress of 50% of the crop capacity caused a decrease in the fresh weight of shoot by 35%, fresh weight of roots (25%), chlorophyll a (29%), chlorophyll b (25%), total chlorophyll (26%), essential oil yield. (42%), phosphorus (39%), potassium (18%), magnesium (26%), iron (40%) and an increase in malondialdehyde (34%) compared to the treatment. The treatments of different fertilizer sources increased shoot weight, root weight, chlorophyll content, relative leaf water content, essential oil yield, leaf elements and decreased malondialdehyde and ion leakage. Based on the results of iron slag treatment, especially in combination with vermicompost, it had an important role in increasing plant yield under stress conditions. The correlation results between the traits showed that the yield of essential oil with fresh weight of shoots (0.98), fresh weight of roots (0.87), chlorophyll (0.94), relative content of leaf water (0.91), leaf phosphorus (95.0) 0), leaf potassium (0.86), leaf magnesium (0.92) and leaf iron (0.83) had a positive and significant correlation with malondialdehyde (-0.93) and ion leakage (70) -0/) had a negative and significant correlation.
بررسی استفاده از سرباره آهن در کارخانه ذوب آهن در ترکیب با بیچازی و ورمی کمپوست به منظور کاهش تنش آبی گیاه گشنیز
این تحقیق بهمنظور آزمایش استفاده از سرباره آهنی بدون و با ترکیب بیوچار و ورمی کمپوست در شرایط تنش خشکی روی گیاه گشنیز انجام گرفت. آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی انجام شد. فاکتور اول شامل تنش خشکی در 2 سطح و فاکتور دوم شامل تیمارهای کودی در 7 سطح بود. نتایج نشان داد تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی سبب کاهش وزن تر اندام هوایی 35 درصد)، وزن تر ریشه (25 درصد)، کلروفیل a (29 درصد)، کلروفیل b (25 درصد)، کلروفیل کل (26 درصد)، عملکرد اسانس (42 درصد)، فسفر (39 درصد)، پتاسیم (18 درصد)، منیزیم (26 درصد) و آهن برگ (40 درصد ) و افزایش مالون دی آلدهید (34 درصد) نسبت به تیمار شاهد شد. تیمارهای منابع کودی مختلف سبب افزایش وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، محتوای کلروفیل، محتوای نسبی آب برگ، عملکرد اسانس، عناصر برگ و کاهش مالون دی آلدهید و نشت یونی شد. براساس نتایج تیمار سرباره آهن به ویژه در ترکیب با ورمیکمپوست نقش مهمی در افزایش عملکرد گیاه در شرایط تنش داشت. نتایج همبتسگی بین صفات نشان داد عملکرد اسانس با وزن تر اندام هوایی (98/0)، وزن تر ریشه (87/0)، کلروفیل (94/0)، محتوای نسبی آب برگ (91/0)، فسفر برگ (95/0)، پتاسیم برگ (86/0)، منیزیم برگ (92/0) و آهن برگ (83/0) همبستگی مثبت و معنیداری داشت و با صفات مالون دی آلدهید (93/0-) و نشت یونی (70/0-) همبستگی منفی و معنیداری داشت.
واژههای کلیدی: گشنیز، سرباره آهنی، عملکرد اسانس، تنش خشکی.
مقدمه :
مطالعات متعددی از گذشته تا به امروز در مورد اثرات تنش های میحطی بر گیاهان انجام شده است. در میان تنشهای محیطی، خشکی مهمترین تنشی است که معمولاً بهعنوان یک عامل خارجی که اثرات سوء به‌جا میگذارد تعریف میشود. در بیشتر موارد تنش در ارتباط با رشد (تجمع بیوماس) یا فرآیندهای اولیه آسیمیلاسیون (جذب CO2 و مواد معدنی) مرتبط با رشد کلی اندازهگیری میشود(Camoglu et al., 2024; Wang et al., 2024; Zhu et al., 2024).
تنش خشکی بلافاصله بعد از بروز، اثر خود را ایجاد نمی‌کند، زیرا گیاهان مکانیزم‌های حفاظتی را برای تأخیر یا متوقف کردن اختلالات شیمیایی و ترمودینامیکی داخل سلول بهکار می‌برند (Silva et al., 2020). خشکی یک تنش چند بعدی است که گیاهان را در سطوح مختلف سازمانی از نظر موفولوژیکی و فیزیولوژیکی تحت تاثیر قرار میدهد(Mirzaei et al., 2020). یکی از تغییرات فیزیولوژیکی که به هنگام تنش خشکی ممکن است روی دهد، تنظیم فشار اسمزی میباشد. هر نوع افزایش در فشار اسمزی سلول ناشی از تنش، به حفظ حالت تورژسانس کمک میکند و در حقیقت تغییرات اندک در وضعیت تورژسانس گیاه متحمل وسیلهای است که تنش از طریق آن متابولیسم گیاه را متأثر میسازد و لازم است در نظر گرفته شوند(Yu et al., 2020). همچنین تنش خشکی سبب تغییرات معنیداری در متابولیتهای ثانویه گیاهان میشود. در شرایط تنش گیاهان برای مقابله با تنش مقدار آب و تبادل دی اکسید کربن از طریق تغییر در اندازه و تراکم روزنه تنظیم میکنند. گیاهان پاسخهای روزنهای گیاهان به تنش و کود در گیاهان متفاوت است. تغییر در اندازه و تراکم روزنهها و کرکهای ترشحی اسانس تحت تاثیر تنش خشکی گزارش شده است (Mirzaei et al., 2020)
در سالهای اخیر کاربرد فراورههای آلی در تغذیه گیاهان بهعنوان راهکارهای بنیادین برای توسعه سیستمهای مدیریت تلفیقی تغذیه گیاه و به منظور افزایش کمی و کیفی مواد غذایی در واحد سطح از طریق تلفیق روشهای تغذیهای معدنی و آلی گیاه مورد توجه قرار گرفت. در سیستمهای کشاورزی پایدار، استفاده از منابع تجدیدپذیری که حداکثر محاسن اکولوژیکی و حداقل مضرات زیستمحیطی را دارا باشد، امری ضروری است (Bakhtiari et al., 2020). . یکی از شیوههای افزایش مقاومت گیاهان به تنش استفاده از ورمی کمپوست و اخیراً بیوچار است. ورمی کمپوست از طریق فرآوری ضایعات آلی نظیر کودهای دامی و بقایای گیاهی توسط کرم خاکی ساخته میشود و به دلیل داشتن پتانسیل قابل توجه جهت اصلاح خاک مورد توجه زیادی قرار گرفته است. ورمی کمپوست سبب افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک، افزایش تهویه و بهبود خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک میگردد(Feizabadi et al., 2021)
همچنین، یکی دیگر از کودهایی آلی برای اثرگذاری در مقومت خاک بیوچار است. بیوچار ماده کربنی است که از گرمادهی بقایـاي گیـاهی و ضایعات در محیط حاوي اکسیژن محدود یا بدون اکسیژن به دست میآید. بیوچار با تجزیه گرمایی زیست تـوده در محـیط فاقـد اکسیژن باعث گرماکافت می شوند. (Ali et al., 2021; Ali et al., 2017)بیوچار پایداري بالایی داشته و بهمنظور مدیریت ضایعات، کاهش تغییرات اقلیمی، تولید انرژي و بهبود خصوصیات خاك تولید میشود. خصوصیات منحصر به فرد بیوچار آن را بـه عنـوان گزینـه مناسـبی بـراي مصرف در خاك مطرح ساخته است. بیوچار خصوصیات مختلف فیزیکی )از جمله ساختمان خاك، جرم مخصوص ظاهري، هدایت هیدرولیکی)، شیمیایی)اسیدیته، ظرفیت تبادل کاتیونی، میزان مواد آلی) و زیسـتی خـاك )فعالیـت میکروبـی، تنـوع میکروبی، فعالیت آنزیمی، جمعیت میکروبی) را تحت تأثیر قرار داده و موجب بهبود حاصلخیزي خاك میشود(Ali et al., 2021). بیوچار بـا تأمین بخشی از عناصر مورد نیاز گیاه موجب افزایش عملکرد گیاه میگردد. مصرف بیوچار در اغلب موارد باعث بهبـود حاصلخیزی خاك (Mansoor et al., 2021) و افزایش محصولات اصلی و فرعی گیاهی میشود. در جنگلکاریها هم کود بیوچار نقش مهمی در افزایش حاصلخیزی خاک و رشد درختان دارند (Herrmann et al., 2021)
از طرفی دیگر کودهایی که حاوی آهن هستند به عنوان کودهای ویژه تایید می شوند. کودهای ویژه (حاوی آهن) به کودهایی گفته می شود که حاوی لیمونیت (شامل سنگ آهن باتلاقی)، سرباره (فقط سرباره ای که عمدتاً برای تامین آهن و حاوی 10٪ یا بیشتر آهن است)، یا پودر آهن و سنگ هوازده حاوی 10٪ یا بیشتر آهن مشخص می شود. آهن یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان است و از آنجا که شکلی کلروفیل بدون حضور آهن ممکن نیست بنابراین کمبود یا غیر فعال شدن آهن در گیاهان یا کلروز برگ ها ظاهر می شود عارضه کلروز آهن اغلب در خاک های آهکی دیده می شود کمبود آهن و بعضی از عناصر کم مصرف گیاهان و یا غیر قابل جذب بودن آنها در خاک های آهکی از مشکلات اصلی تولید محصولات کشاورزی می باشد. این خاکها ۲۵ تا ۴۵ درصد زمین های کشاورزی جهان را تشکیل میدهند(Baghaie & Aghilizefreei, 2020; Das et al., 2020; Mikula et al., 2022; Shu & Sasaki, 2022). استفاده از سرباره آهن به عنوان یک منبع ارگانیک و غنی از عناصر غذایی مهم به گیاهان کمک میکند. در کشاورزی ارگانیک، استفاده از این کود می‌تواند بهبود خصوصیات خاک، تأمین عناصر غذایی، کاهش استفاده از کودهای شیمیایی و بازیافت مواد زائد صنعتی را فراهم کند. این امر به حفظ محیط زیست، ارتقای تولید محصولات ارگانیک و بهبود سلامتی خاک کمک میکند. استفاده بهینه از سرباره آهن می‌تواند به توسعه کشاورزی ارگانیک و سیر پایدار در کشاورزی کمک کند (Gürgan & Adiloğlu, 2021)
اعلام ممنوعیت سازمان بهداشت جهانی مبنی بر عدم استفاده از رنگ‌ها و اسانس‌های سنتیک و عوارض جانبی داروهای مصنوعی در سالهای اخیر باعث رونق کشت و صنعت گیاهان دارویی شده است. گیاهان دارویی مخازن غنی از متابولیتهای ثانوی یعنی مخازن مواد مؤثره اساسی بسیاری از داروها می‌باشند. مواد مذکور اگرچه اساساً با هدایت فرآیندهای ژنتیکی ساخته می‌شوند ولی ساخت آنها بهطور بارزی تحت تأثیر عوامل محیطی قرار می‌گیرد. بهطور کلی نظر بر این است که تولید متابولیتهای ثانویه برای تنظیم سازگاری گیاه نسبت به عوامل نا‌مساعد و تنشهای محیطی زندگی صورت گرفته و به منزله به کار افتادن یک نوع جریان دفاعی در جهت استمرار تعادل فعالیت‌ها به حساب میآید. بنابراین، محصولات دارویی برخلاف همه محصولات کشاورزی که در اوضاع تنش از نظر مقدار تولید لطمه می‌بینند ممکن است در این اوضاع تولید شیمیایی بیشتر و در نتیجه بازده اقتصادی برتری پیدا کنند (Baričevič & Zupančič, 2002; Shilpa et al., 2010)
12 هزارگونه گیاهی وجود دارد که برای قرن‌ها به صورت خودتخت یا سازگار با آب و هوای ایران شناخته شده است (Ghahremaninejad & Nejad Falatoury, 2016). بیش از 1000 گیاه دارویی و معطر1 با خواص دارویی بالقوه وجود دارد. بهره برداری گسترده از آنها از زیستگاه های طبیعی برای عرضه بازار و تخریب طبیعی پوشش گیاهی/فلور به دلیل عوامل انسانی، دلایل اصلی این است که این گیاهان اغلب به عنوان گونه های در معرض خطر و/یا در معرض تهدید در بسیاری از مناطق در نظر گرفته می شود. کنوانسیون های بین المللی مانند کنوانسیون ریو در 1996 (Reeve, 2006) و همچنین همچنین قوانین ملی مانند قانون حفاظت از محیط زیست که به تصویب رسیده اند، به عنوان اسناد کلی در نظر گرفته می شوند که بیش از 35000 گیاه یا گیاه را فهرست می کنند. گروهی از گونه های گیاهی مشمول این قانون در گروه گیاهان دارویی و معطر قرار دارند. برنامه های توسعه ملی، سطح زیرکشت تحت پوشش MAP به سرعت در حال افزایش است. در حال حاضر در اسلوونی، MAP 26هزار هکتار کشت می شود (از مجموع کل تولیدات گیاهان دارویی در سطح کشور ۱۲۰ هزار هکتار مربوط به زعفران، ۳۰ هزار هکتار گل محمدی و مابقی آنغوزه، باریجه، گون کتیرا، زیره و سایر گیاهان دارویی است). گونه های دیگر مانند گشنیز که عمدتاً مصرف خوراکی ینز دارند در مناطق سبزی کاری نیز کشت می شوند. سطح زیر کشت MAP و تقاضای بالای مواد خام در بازارهای هدف، MAP به عنوان محصولات پایه شناسایی می شوند که می تواند منافع ملی با چشم انداز واقعی برای کشت و بازاری برای محصولات جایگزین باشد. برای توسعه کشت MAP در ایران، دستورالعمل ها و پیشنهاد برنامه ملی برای تولید، فرآوری و کنترل کیفیت گیاهان دارویی و معطر از چند سال پیش تهیه شده بود(Mohammadi et al., 2016). در توسعه سیستمهای کشاورزی برای تولید تجاری MAP، شرایط محیطی کشور باید در نظر گرفته شود. با توجه به وجود ایران در منطقه گرم و خشک و خکسالی های پی در پی ، بارندگی به طور مساوی در طول دوره رشد محصولات در ایران توزیع نمی شود. بنابراین هر ساله در برخی نقاط کشور با توجه به خصوصیات نگهداری آب در خاک و شکل ظاهری فنوفازهای محصول دچار خشکسالی های جدی می شویم(Emadodin et al., 2019). کشاورزی و دامداری، در برخی از مناطق ایران، از جمله منابع مهم آلاینده های زیست محیطی هستند. مشکل سطوح بالای نیترات ها و نیتریت ها را می توان در مناطق توسعه یافته کشاورزی در ایران یافت(Bahrami et al., 2020). اینها همچنین مناطقی هستند که در ماه‌های تابستان با کمبود آب بالا مواجه هستند(Rahmati et al., 2015).
از سوی دیگر، بر اساس شواهد تجربی، آزمایش‌های صحرایی اغلب برای تخمین روابط بین ژنوتیپ و پارامترهای محیطی در سیستمهای کشاورزی بسیار خشن به نظر می‌رسند. به همین دلیل است که ارزیابی حساسیت نوادگان ژرم پلاسم MAP به تنش های محیطی (مانند خشکسالی) و ارزیابی دقیقی از تحمل آنها به تنشهای محیطی به‌ویژه تنش خشکی نیاز است(Alishah et al., 2006; Mumivand et al., 2021)
گشنیز به عنوان یکی از گیاهان دارویی پرکاربرد و با تولید، گیاهی از تیره Apiaceae، طایفه Coriandera و جنس Coriandrum است(Gholizadeh et al., 2019; Romanov et al., 2020) . گشنیز گیاهی یک ساله از خانواده Apiaceae (چتر) است. بومی مناطق مدیترانه ای است و در حال حاضر در بسیاری از کشورها کشت می شود. قسمت های مختلف گیاه، از جمله میوه ها و گیاهان سبز نیز برای اهداف دارویی مانند شکایات سوء هاضمه و کاهش اشتها استفاده می شود (Blumenthal et al., 2000). مطالعات فارماکولوژیک روی حیوانات نشان داده است که گشنیز دارای اثرات ضد دیابت (Swanston-Flatt et al., 1990)کاهش چربی خون (Chithra & Leelamma, 1999) ؛ و اثرات ضد سرطانی (Lovelli et al., 2007) است. این گیاه در شرایط کاملا نرمال آبی و خاکی، دارای کاربردهای گفته شده می باشد، لیکن با وجود تعیین سطوح تحمل گشنیز به تنش آبی(Ghamarnia & Daichin, 2013; Gholizadeh et al., 2019) در شرایط خاکی مختلف و با توجه به نوع تغذیه های خاک مورد بررسی قرار نگرفته است. (Dyulgerov and Dyulgerova, 2018).
از این رو، آزمایشی گلدانی بر روی گشنیز آبیاری شده با تیمارهای مختلف تنش آبی طراحی و اجرا شد تا الف) اثرات تنش آبی بر پارامترهای مختلف گیاه گشنیز، دانه، روغن و کارایی مصرف آب آنها تعیین و ب) تیمار استفاده از کودهای سرباره آهن ج) و در ترکیب با بیچازی و ورمی کمپوست تحمل گشنیز به تنش آبی، و تعیین یک مقدار آستانه برای تنش آبی و کاهش عملکرد در واحد ارزش تنش آبی در شرایط آب و هوایی نیمه خشک مورد بررسی قرار گیرد.
مطالعه حاضر می‌تواند نقطه شروعی برای تحقیقات علمی گسترده در مورد ترکیبات گشنیز برای غربال و معرفی ارقام مقاوم به خشکی در آینده و همچنین استفاده از انواع تیمارهای خاکی برای تقویت اک به منظور تقویت و بهبد غنی سازی خاک بستر گشت این گیاه دارویی و سایر گیاهان باشد.
مواد و روشها
این آزمایش بهمنظور بررسی اثر سرباره آهنی به تنهایی و در ترکیب با بیوچار و ورمی کمپوست در شرایط تنش خشکی روی گیاه گشنیز در شرایط گلخانهای با فتوپریود 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی، رطوبت نسبی 65 تا 80 درصد، حداکثر دما 29 و حداقل دمای 15 درجه سانتیگراد در تهران انجام گرفت.
بذرهای گشنیز (تهیه شده از شرکت پاکان بذر) ضد عفونی و در گلدانهای 3 لیتری کشت شدند.
آزمایش حاضر به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی انجام شد. فاکتور اول شامل تنش خشکی در 2 سطح (100 و 50 درصد ظرفیت زراعی خاک) و فاکتور دوم فاکتور دوم شامل تیمارهای کودی در 7 سطح شامل شاهد، سرباره آهنی ( 3 و 6 درصد حجمی گلدان)، ورمیکمپوست (10 درصد وزنی حجمی گلدان)، بیوچار ( 4 درصد حجمی گلدان) و ترکیب سرباره آهنی (3 درصد حجمی) همراه با ورمیکمپوست و بیوچار بود. در کل 102 گلدان با اعمال 14 تیمار آزمایشی در 3 تکرار و 2 مشاهده انتخاب شد. سرباره آهنی از شرکت سرباره ذوب آهن پاسارگاد بیوچار از شرکت فصل پنجم و ورمی کمپوست از شرکت زیست فناور توران تهیه گردید. مقادیر و خصوصیات عناصر سرباره آهنی که با استفاده از دستگاه 2(XRF) در سطح اندازه پودری 300 میکرون (جدول 1)، ورمی کمپوست و بیوچار (جدول 2) ارائه شده است.
جدول 1 - ويژگيهاي شیمیایی سرباره آهنی
پارامتر | مقدار |
آهن کل (میلی گرم در کیلوگرم) | 5/18 |
اکسید آهن(میلی گرم در کیلوگرم) | 3/21 |
اکسید کلسیم (ميليگرم در کيلوگرم) | 7/25 |
اکسید منیزیم (ميليگرم در کيلوگرم) | 3/14 |
دی اکسید سیلیکون (ميليگرم در کيلوگرم) | 8/21 |
اکسید آلومنیوم (ميليگرم در کيلوگرم) | 6/4 |
اکسید منگنز (ميليگرم در کيلوگرم) | 4/0 |
جدول 2- ترکیبات بیوچار و ورمیکمپوست
پارامتر | واحد | بیوچار | ورمی کمپوست |
ماده آلی | درصد | 5/91 | 3/72 |
کربن آلی | درصد | 3/75 | 35 |
نیتروژن | درصد | 47/0 | 90/2 |
نیترات | میلیگرم در کیلوگرم | 64 | 3100 |
سولفور | میلیگرم در کیلوگرم | 950 | 530 |
سدیم | درصد | 527/0 | 30/0 |
پتاسیم | درصد | 19 | 54/0 |
فسفر | درصد | 390/0 | 436/0 |
هدایت الکتریکی | میلیزیمنس بر متر | 3/37 | 175 |
pH | - | 1/9 | 5/6 |
خاکستر کل | درصد | 2/8 | 1/27 |
چگالی ظاهری | گرم بر سانتیمتر مکعب | 207/0 | 131/0 |
بذرهای گشنیز (تهیه شده از شرکت پاکان بذر) ضد عفونی و در گلدانهای 3 لیتری حاوی خاک زراعی (جدول 3) کشت شدند. سرباره آهنی، ورمی کمپوست و بیوچار بهصورت مخلوط با خاک مزرعه استفاده شد. تنش خشکی براساس ظرفیت زراعی خاک در مرحله 6 برگی به مدت 50 روز انجام شد. در مرحله گلدهی گیاه (95 روز پس از کشت)، گیاهان برداشت و صفات مورد نظر اندازهگیری شدند. با استفاده از دستگاه صفحات فشاری درصد وزنی رطوبت خاک در سطح 100 درصد ظرفیت زراعی تعیین شد و سپس نسبت آن سطوح تنش تعیین شد. در ابتدا وزن خاک خشک و درصد رطوبت مزرعه‌ای بهدست آمد و وزن نرمالی که هر گلدان در هر سطح رطوبتی باید داشته باشد، بهدست آمد (Benami Ofen, 1984).
Vn= (PWp-FC) 
F Vp E(1)
که در رابطه بالا Vn مقدار آب داده شده (بر حسب متر مکعب) به هر بستر در هر نوبت آبیاری است. Fc رطوبت خاک در حد ظرفیت زراعی است، PWP نقطه پژمرگی دائم (درصد)،Vp حجم گلدان، F ضریب مدیرت آبیاری که در آبیاری مطلوب 5/0 است. در پایان دوره رویشی گیاه، صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی مورد نظر اندازهگیری شد.
جدول 3-ويژگيهاي فيزيکي و شيميايي خاک گلدانها
پارامتر | مقدار |
نيتروژن کل (درصد) | 11/0 |
فسفر قابل جذب (ميليگرم در کيلوگرم) | 3/15 |
پتاسيم قابل جذب (ميليگرم در کيلوگرم) | 225 |
کربن آلي (درصد) | 670/0 |
لاي (درصد) | 47 |
رس (درصد) | 27 |
شن (درصد) | 26 |
هدايت الکتريکي (ميليموس) | 2/1 |
pH | 8/6 |
وزن تر اندام هوایی و ریشه پس از برداشت با ترازوي ديجيتال Digital scale با دقت 01/0 گرم توزين شد. برای اندازه گیری اندام هوایی، گیاه کشتشده در هر گلدن از یقه توسط قیچی قطع شد و تمام قسمتهای هوایی گیاه (ساقه، گل و برگ) اندازه گیری شد. برای اندازهگیری ریشه، ریشهها به آرامی از خاک جدا شده و با ترازوی دیجیتال وزن شدند.
اندازهگیری میزان محتوای کلروفیل با روش Arnon (1949) انجام شد. بدین ترتیب که ابتدا 1/0 گرم نمونة برگی گیاهان را در هاون چینی با 3 میلی‌لیتر استون 80 درصد کاملاً ساییده شد و حجم نهایی عصاره به 15 میلی‌لیتر رسید. سپس عصاره با استفاده از سانتریفیوژ به‌مدت 10 دقیقه با سرعت × g 5000 صاف شد. از دستگاه اسپکتروفتومتر (Shimadzu UV-160) برای اندازهگیری میزان جذب نمونه‌ها استفاده شد. ابتدا دستگاه با استون 80 درصد صفر شده و سپس میزان جذب عصاره استخراج شده در طول‌موج‌های 645 نانومتر و 663 نانومتر با دستگاه اسپکتوفتومتر قرائت گردید. سپس با استفاده از رابطه‌های زیر کلروفیل ، کلروفیل b و کلروفیل کل محاسبه شد.
- سنجش محتوی نسبی آب برگ (RWC)
برای اندازهگیری این پارامتر جوانترین برگ تکامل یافته گیاه جدا و به سرعت با ترازوی دقیق آزمایشگاهی LiBROR AEL مدل 40SM با دقت 0001/0 وزن گردید. سپس برگ‌های هر تیمار به طور جداگانه در لوله آزمایش درب دار حاوی آب مقطر برای مدت 4 تا 5 ساعت غوطه‌ور گردیدند و برگها را پس از گذشت این مدت، از لوله آزمایش خارج و با استفاده از کاغذ صافی خشک گردیدند، و مجدداً توزین شدند. تا وزن آنها در حالت تورژسانس کامل بهدست آید. برای محاسبه وزن خشک، برگها به مدت 48 ساعت در آون 70 درجه سانتیگراد قرار داده شدند و سپس وزن گردیدند. محتوای نسبی آب برگ از رابطه زیر محاسبه شد، که در آن FW، وزن تر برگ؛ DW، وزن خشک برگ و TW وزن اشباع برگ میباشد (Ritchie et al., 1990).
- اندازه‌گيري غلظت مالون‌دی‌آلدهید
غلظت مالون‌دی‌آلدئید (MDA) با استفاده از روش هیت و پاکر (Heath and Packer, 1968) انجام شد. برای این منظور، ابتدا 5/0 گرم بافت برگ تازه آسياب شد و به آن محلول تری‌کلرو‌استیک اسید (TCA) اضافه شد. عصاره حاصل، به‌مدت 15 دقیقه، با 14000 دور در دقیقه (rpm) سانتریفیوژ میگردد. پس از آن به 1500 میکرولیتر از محلول رویی، TCA 20 درصد حاوی TBA افزوده شد. سپس در حمام آب جوش قرار داده میشود. نمونه‌ها پس از سرد کردن، سانتریفیوژ شد و پس از آن در طول موج 532 و 600 نانومتر نانومتر با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر قرائت شد. غلظت MDA بر حسب µmol.g FW-1 محاسبه شد.
برای سنجش میزان آسیب به غشاء (نشت الکترولیت)، 2/0 گرم از بافت سالم و تازه اندام هوایی گیاه را بعد از شستشو با آب مقطر جهت شستشوی یون‌های احتمالی از سطح گیاه، درون لوله آزمایش درب‌دار قرار داده و 10 میلی‌لیتر آب یون گیری شده به آن اضافه گردید. سپس لوله‌های آزمایش را به مدت 2 ساعت درون حمام آب گرم با دمای 32 درجه سانتی گراد قرار داده و میزان هدایت الکتریکی نمونه‌ها (EC1) با استفاده از EC متر مدل (Winlab Data Windaus) اندازهگیری شد. سپس لوله‌های آزمایش در دمای 121 درجه سانتیگراد به مدت 20 دقیقه اتوکلاو گردیده و بعد از خنک شدن محتوی لوله‌ها تا دمای 25 درجه سانتیگراد، میزان هدایت الکتریکی نمونه‌ها (EC2) مجددا اندازهگیری شد و با فرمول زیر درصد نشت یونی محاسبه گردید (Ben hamed و همکاران، 2007).
کلیه دادههای بهدست آمده حاصل از اندازهگیری متغیرها در تحقیق، ابتدا در Excel ثبت شده و سپس با نرمافزار آماری SAS نسخه 9.3 آنالیز شد. مقایسه میانگین دادهها در سطح معنیدار 1 یا 5 درصد با آزمون LSD بررسی شد. نمودارها و شکلها در نرمافزار Excel تهیه شدند.
نتایج یافته های تحقیق:
- نتایج تجزیه واریانس وزن گیاه و محتوای کلروفیل برگ
نتایج تجزیه واریانس اثر تنش خشکی و منابع مختلف کودی بر وزن تر ریشه و اندام هوایی در جدول 4 نشان داده شده است. براساس نتایج، اثر تنش خشکی بر وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل کل در سطح 1 درصد (P≤0.01) معنیدار شد. اثر منابع کودی نیز بر وزن تر اندام هوایی، وزن تر ریشه، کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل کل معنیدار شد (P≤0.01). اثر متقابل تنش خشکی و منابع کودی بر صفات ذکر شده اثر معنیداری نداشت.
منابع تغییرات | درجه آزادی | میانگین مربعات | |||||
وزن تر اندام هوایی | وزن تر ریشه | کلروفیل a | کلروفیل b | کلروفیل کل | |||
تنش خشکی | 1 | ** 8/308 | ** 92/26 | ** 26/1 | ** 13/0 | ** 25/2 | |
کود | 6 | ** 68/6 | ** 40/1 | ** 029/0 | ** 006/0 | ** 053/0 | |
خشکی × کود | 6 | ns 99/0 | ns 15/0 | ns 003/0 | ns 0004/0 | ns 0027/0 | |
خطا | 26 | 47/0 | 16/0 | 0027/0 | 0005/0 | 004/0 | |
ضریب تغییرات (%) | - | 34/5 | 07/7 | 14/5 | 73/5 | 20/4 | |
** بیانگر معنیداری در سطح 1 درصد، * بیانگر معنیداری در سطح 5 درصد، ns بیانگر عدم معنیداری.
- نتایج تجزیه واریانس محتوای نسبی آب برگ، مالون دی آلدهید و نشت یونی
براساس نتایج تجزیه واریانس اثر تنش خشکی بر محتوای نسبی آب برگ، مالونی دی آلدهید و نشت یونی در سطح 1 درصد (P≤0.01) معنیدار شد. اثر منابع کودی مختلف بر محتوای نسبی آب برگ، مالونی دی آلدهید و نشت یونی معنیدار شد (P≤0.01). اثر متقابل تنش خشکی و منابع کودی بر محتوای نسبی آب برگ، مالونی دی آلدهید و نشت یونی نیز در سطح 1 درصد معنیدار شد (جدول 5).
منابع تغییرات | درجه آزادی | میانگین مربعات | |||
محتوای نسبی آب برگ | مالون دی آلدهید | نشت یونی | |||
تنش خشکی | 1 | ** 3/1337 | ** 8/162 | ** 7/493 | |
کود | 6 | ** 19/53 | ** 53/4 | ** 63/13 | |
خشکی × کود | 6 | ** 74/16 | ** 59/0 | ** 04/8 | |
خطا | 26 | 15/1 | 135/0 | 97/0 | |
ضریب تغییرات (%) | - | 28/1 | 75/2 | 97/2 | |
** بیانگر معنیداری در سطح 1 درصد، * بیانگر معنیداری در سطح 5 درصد، ns بیانگر عدم معنیداری.
- نتایج تجزیه واریانس اسانس و عملکرد اسانس
براساس نتایج تجزیه واریانس اثر تنش خشکی بر درصد اسانس و عملکرد اسانس در سطح 1 درصد (P≤0.01) معنیدار شد. اثر منابع کودی مختلف نیز بر درصد اسانس و عملکرد اسانس معنیدار شد (P≤0.01). اثر متقابل تنش خشکی و منابع کودی بر اسانس و عملکرد اسانس معنیدار نشد (جدول 6).
جدول 6- نتایج تجزیه واریانس اثر تنش خشکی و منابع کودی مختلف بر اسانس و عملکرد اسانس
منابع تغییرات | درجه آزادی | میانگین مربعات | ||
درصد اسانس | عملکرد اسانس | |||
تنش خشکی | 1 | ** 018/0 | ** 14/640 | |
کود | 6 | ** 0012/0 | ** 019/15 | |
خشکی × کود | 6 | ns 00025/0 | ns 56/1 | |
خطا | 26 | 00017/0 | 944/0 | |
ضریب تغییرات (%) | - | 48/3 | 52/6 | |
** بیانگر معنیداری در سطح 1 درصد، * بیانگر معنیداری در سطح 5 درصد، ns بیانگر عدم معنیداری.
- نتایج تجزیه واریانس عناصر برگ
نتایج تجزیه واریانس نشان داد اثر تنش خشکی بر فسفر برگ، پتاسیم برگ، منیزیم برگ و آهن برگ در سطح 1 درصد (P≤0.01) معنیدار شد. اثر منابع کودی مختلف نیز بر فسفر برگ، پتاسیم برگ، منیزیم برگ و آهن برگ معنیدار شد (P≤0.01). اثر متقابل تنش خشکی و منابع کودی پتاسیم برگ، منیزیم و آهن برگ در سطح 1 درصد معنیدار شد اما بر فسفر برگ معنیدار نشد (جدول 7).
جدول7- نتایج تجزیه واریانس اثر تنش خشکی و منابع کودی مختلف بر عناصر برگ
منابع تغییرات | درجه آزادی | میانگین مربعات | |||
فسفر برگ | پتاسیم برگ | منیزیم برگ | آهن برگ | ||
تنش خشکی | 1 | ** 47/38 | ** 6/408 | ** 29/14 | ** 5/126171 |
کود | 6 | ** 50/0 | ** 8/23 | ** 51/0 | ** 3/22825 |
خشکی × کود | 6 | ns 06/0 | ** 09/6 | ** 117/0 | ** 07/2919 |
خطا | 26 | 049/0 | 26/1 | 015/0 | 95/144 |
ضریب تغییرات (%) | - | 67/5 | 61/3 | 21/3 | 14/5 |
** بیانگر معنیداری در سطح 1 درصد، * بیانگر معنیداری در سطح 5 درصد، ns بیانگر عدم معنیداری.
نتایج همبستگی بین صفات در جدول 4-5 ارائه شده است. براساس نتایج، درصد اسانس با وزن تر اندام هوایی (80/0)، وزن تر ریشه (88/0)، کلروفیل (83/0)، محتوای نسبی آب برگ (92/0)، فسفر برگ (85/0)، پتاسیم برگ (85/0)، منیزیم برگ (89/0) و آهن برگ (68/0) همبستگی مثبت و معنیداری داشت و با صفات مالون دی آلدهید (89/0-) و نشت یونی (57/0-) همبستگی منفی و معنیداری داشت. عملکرد اسانس نیز با وزن تر اندام هوایی (98/0)، وزن تر ریشه (87/0)، کلروفیل (94/0)، محتوای نسبی آب برگ (91/0)، فسفر برگ (95/0)، پتاسیم برگ (86/0)، منیزیم برگ (92/0) و آهن برگ (83/0) همبستگی مثبت و معنیداری داشت و با صفات مالون دی آلدهید (93/0-) و نشت یونی (70/0-) همبستگی منفی و معنیداری داشت.
[1] medicinal and aromatic plants (MAP)
[2] X-ray Fluorescence
جدول 8- نتایج همبستگی بین صفات
| وزن تر اندام هوایی | وزن تر ریشه | کلروفیل | محتوای نسبی آب برگ | مالون دی آلدهید | نشت یونی | درصد اسانس | عملکرد اسانس | فسفر برگ | پتاسیم برگ | منیزیم برگ | آهن برگ |
وزن تر اندام هوایی | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
وزن تر ریشه | 0.83 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
کلروفیل | 0.92 | 0.86 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
محتوای نسبی آب برگ | 0.89 | 0.89 | 0.92 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
مالون دی آلدهید | -0.91 | -0.90 | -0.95 | -0.96 | 1 |
|
|
|
|
|
|
|
نشت یونی | -0.71 | -0.50 | -0.70 | -0.71 | 0.72 | 1 |
|
|
|
|
|
|
درصد اسانس | 0.80 | 0.88 | 0.83 | 0.92 | -0.89 | -0.57 | 1 |
|
|
|
|
|
عملکرد اسانس | 0.98 | 0.87 | 0.94 | 0.91 | -0.93 | -0.70 | 0.87 | 1 |
|
|
|
|
فسفر برگ | 0.94 | 0.86 | 0.96 | 0.92 | -0.94 | -0.71 | 0.85 | 0.95 | 1 |
|
|
|
پتاسیم برگ | 0.84 | 0.84 | 0.89 | 0.91 | -0.92 | -0.59 | 0.85 | 0.86 | 0.88 | 1 |
|
|
منیزیم برگ | 0.89 | 0.85 | 0.92 | 0.95 | -0.97 | -0.76 | 0.89 | 0.92 | 0.92 | 0.87 | 1 |
|
آهن برگ | 0.84 | 0.73 | 0.76 | 0.72 | -0.72 | -0.54 | 0.68 | 0.83 | 0.77 | 0.69 | 0.70 | 1 |
بحث:
تنش خشکی باعث فعال‌سازی مسیرهای بیوشیمیایی خاص در گیاه میشود که به کاهش وزن اندام هوایی و ریشه گیاه منجر میشود. تنش خشکی می‌تواند به فعال‌سازی هورمون‌های مختلفی مانند ابسسیسیک اسید (ABA) و سیتوکینین‌ها منجر شود. این هورمون‌ها نقش مهمی در تنظیم رشد و گسترش گیاه در شرایط تنش دارند و ممکن است باعث کاهش وزن اندام هوایی و ریشه گیاه شوند. تنش خشکی می‌تواند باعث افزایش تولید ردوکسین‌ها مانند پروکسید هیدروژن و اکسیژن فعال شود که به تغییرات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در سلول‌های گیاه منجر میشود و این تغییرات ممکن است به کاهش وزن اندام هوایی و ریشه گیاه منجر شود. تنش خشکی می‌تواند باعث تغییرات در متابولیسم ثانویه گیاه شود که می‌تواند به کاهش وزن اندام هوایی و ریشه گیاه منجر شود. بهعنوان مثال، افزایش تولید متابولیتهای فنلی و فلاونوئیدها ممکن است به تنظیم رشد و توسعه گیاه در شرایط تنش ارتباط داشته باشد. بنابراین، تأثیر تنش خشکی بر کاهش وزن اندام هوایی و ریشه گیاه از طریق فعال‌سازی و تغییر در مسیرهای بیوشیمیایی گیاهان اتفاق می‌افتد که به تنظیم توسعه گیاه و پاسخ آن به شرایط محیطی کمک میکند(Ali et al., 2021)
استفاده از کودهای معدنی و ارگانیک مانند سرباره آهنی، بیوچار و ورمی کمپوست می‌تواند اثرات مثبتی بر رشد و توسعه گیاهان داشته و وزن آنها را افزایش دهد. این کودها حاوی ترکیبات غذایی مورد نیاز گیاهان از جمله مواد معدنی، اسیدها، و آنزیم‌ها هستند که می‌توانند تأثیرات متعددی بر فعالیت‌های بیوشیمیایی گیاهان داشته باشند. از جمله کودهای آهسته‌تراکم با خصوصیات غنی از مواد معدنی مانند آهن، کلسیم، منگنز، روی و مس هستند. این مواد معدنی اثر مثبتی بر تولید کلروفیل، رشد میکروبی ریشه و جذب عنصرهای غذایی توسط گیاه دارند که منجر به افزایش وزن گیاه میشود. همچنین، سرباره آهنی می‌تواند به بهبود ساختار خاک و افزایش تنفس گیاه کمک کند(Li et al., 2021). بیوچار ترکیبی از کربن آلی است که حاوی ترکیبات مضاد اکسایش، یون‌های آبی برای جذب عنصرهای غذایی و عامل‌های رشد گیاهی مثل آنزیم‌ها و هورمون‌ها است. اثرات بیوچار از طریق فعال‌سازی فرآیندهای بیوشیمیایی گیاهان مانند فعال‌سازی آنزیم‌های مختلف، تنظیم رشد و توسعه گیاهان و افزایش قدرت مقاومتی آنها بر تنشهای محیطی است که منجر به افزایش وزن گیاه میشود. این کود حاوی اجزاء آلی مغذی مانند نیتروژن، فسفر، پتاسیم و مواد آلی غنی میباشد که تأثیرات مثبتی بر رشد و توسعه گیاهان دارد. ورمی کمپوست می‌تواند باعث افزایش فعالیت میکروبی خاک، افزایش جذب عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان و تنظیم فعالیت آنزیم‌های بیوشیمیایی گیاه شود که به افزایش وزن گیاه کمک میکند. بنابراین، کودهای مذکور مانند سرباره آهنی، بیوچار و ورمی کمپوست از طریق افزایش مواد مغذی، استحکام خاک و فعال‌سازی مسیرهای بیوشیمیایی گیاهان، می‌توانند به افزایش وزن گیاهان کمک کنند(Aboelsoud & Ahmed, 2020) ). در تحقیقی مشابه، افزایش بیوماس گیاه مغربی توسط ورمیکمپوست و بیوچار توسط (Mohadesi et al., 2023) گزارش شد که همسو با نتایج تحقیق حاضر است.
همچنین، گونههای فعال اکسیژن پیامد اجتنابناپذیر واکنش گیاه به تنش خشکی هستند. در طول تنش خشکی، پاسخ اولیه گیاه بسته شدن روزنهها برای محدود کردن اتلاف آب از طریق تعرق است. در نتیجه بسته شدن زودهنگام روزنهها، به دلیل غلظت کم CO2 در برگ، سرعت فتوسنتز کاهش مییابد(Chiappero et al., 2019). کاهش رشد گیاه در طول تنش خشکی ابتدا با کاهش سرعت رشد سطوح جذبی و به دنبال آن مهار فتوسنتز به وجود میآید. کاهش نرخ فتوسنتز در طول تنش خشکی را میتوان به عوامل روزنهای نسبت داد(Drake et al., 2017). محدودیتهای روزنهای فتوسنتز را میتوان بهعنوان جذب ناکارآمد CO2 در برگها و حفرههای زیر روزنهای بهدلیل بسته شدن زودرس روزنهها توصیف کرد. محدودیتهای فتوسنتز غیرروزنه‌ای زمانی ایجاد می‌شوند که فعالیت آنزیم روبیسکو، فعالیت کلروپلاست، در دسترس بودن ATP، سنتز ریبولوز 1،5-بی‌س فسفات، نیتروژن برگ و اختلال در فتوسیستم I و II کاهش یابد(Liu et al., 2019). کاهش محتوای کلروفیل تحت تنش خشکی به عنوان یک علامت معمولی از فوتو اکسیداسیون رنگدانه و تخریب کلروفیل در نظر گرفته شده است(Kausar et al., 2023).
اکسیژن، آب، نور خورشید و دی‌اکسید کربن از موادی هستند که برای انجام فتوسنتز در گیاهان ضروری هستند. اما برای تولید کلروفیل، نقش مواد غذایی از جمله نیتروژن، پتاسیم، فسفر، کربن و مواد معدنی مانند آهن، منگنز و مس نیز بسیار حائز اهمیت است. این عناصر مغذی به عنوان کاتالیست‌ها و فعال‌سازهای مسیرهای بیوشیمیایی در فتوسنتز و تولید کلروفیل عمل میکنند. بهطور مثال، آهن نقش اساسی در ساختار کلروفیل دارد و در فرآیند تبدیل نور به انرژی در فتوسنتز جذور حفاظتی کلروپلاستها نقش دارند(Schmidt et al., 2020). همچنین، منگنز و کلسیم نیز در فعال‌سازی آنزیم‌هایی که در فتوسنتز نقش دارند، موثر هستند. همچنین، مواد آلی موجود در بیوچار و ورمی کمپوست می‌توانند به عنوان منشأ کربن برای تولید کلروفیل و افرایش کارایی فتوسنتزی گیاهان عمل کنند. بنابراین، استفاده از کودهای مهم مانند سرباره آهنی، بیوچار و ورمی کمپوست که حاوی مواد مغذی مورد نیاز برای تولید کلروفیل و انجام فتوسنتز هستند، می‌تواند با فعال‌سازی مسیرهای بیوشیمیایی گیاهان، به افزایش وزن کلروفیل و بهبود عملکرد فتوسنتزی گیاهان منجر شود(Naeemi Golzard et al., 2023). (Zeighami Nejad et al., 2020)در تحقیقی با تاثیر کود ورمیکمپوست بر خصوصیات رشد و فیزیولوژیکی نهالهای یکساله نارنج نشان دادند که تنش خشکی به طور معنیداری سبب کاهش محتوای کلروفیلی برگ ولی ورمیکمپوست سبب بهبود آن شد. ورمیکمپوست و همچنین ازتوباکتر با فراهم نمودن آب و عناصر مغذی برای گیاه نقش مهمی در افزایش فرایند فتوسنتز دارد. در تحقیقی مشابه، افزایش محتوای فتوسنتزی گیاه تحت تاثیر ورمیکمپوست و ازتوباکتر توسط (Darakeh et al., 2022) گزارش شده است که همسو با نتایج تحقیق حاضر است. همچنین افزایش محتوای کلروفیل گیاه برنج در شرایط تنش غیرزیستی با کاربرد کودهای حاوی آهن گزارش شد که در راستا تحقیق حاضر است.
محتوای نسبی آب برگ یکی از عوامل مهم در تحمل گیاهان در برابر تنش خشکی است. کمبود آب باعث کاهش محتوای نسبی آب برگ و بسته شدن روزنه میشود که موجب کاهش تورژانس و آسیب سلولی شده و منجر به کاهش رشد گیاه میشود. محتوای نسبی آب برگ نشاندهنده وضعیت آبی گیاه است و تأثیر زیادی بر عملکرد متابولیک و بازده گیاه دارد. همچنین، کاهش محتوای نسبی آب می‌تواند منجر به کاهش هدایت هیدرولیکی، بسته شدن روزنهها و کاهش تنشهای اسمزی شود. تنظیم اسمزی می‌تواند بهبود تحمل به خشکی گیاهان را افزایش دهد و تأثیرات منفی خشکی بر فعالیت‌های داخلی و فوتوسنتز را کاهش دهد. گیاهان می‌توانند با جمع‌آوری املاح و تغییرات در ساختار داخلی سلول‌ها، بتوانند مقاومت خود را در برابر تنش خشکی افزایش دهند(Zadegan et al., 2023). در تحقیق خود نشان دادند که کاهش محتوای نسبی آب در اثر تنش خشکی روزنهها را میبندد و در نتیجه هدایت روزنهای را کاهش میدهد. تنظیم اسمزی با اجازه دادن به بزرگ شدن سلول، رشد گیاه و روزنهها، تا حدی باز و با حفظ تثبیت CO2 تحت کمبود شدید آب، تحمل به خشکی را بهبود میبخشد. گیاه گندم چندین املاح آلی و غیرآلی را در سیتوزول خود جمع میکند تا از توانایی اسمزی خود برای حفظ تورژسانس سلول کم کند. خشکی با تغییر ساختار داخلی کلروپلاستها، میتوکندریها و مقدار کلروفیل و مواد معدنی بر فتوسنتز تأثیر منفی میگذارد(Khosropour et al., 2022)
استفاده از کودهای سرباره آهنی، بیوچار و ورمی کمپوست می‌تواند به افزایش محتوای نسبی آب برگها و افزایش محتوای نسبی عناصر غذایی از جمله ویتامین آ (فیتوفتوئن) در گیاهان کمک کند. این کودها اثرات مثبتی بر مسیرهای بیوشیمیایی گیاهان دارند که منجر به افزایش محتوای نسبی آب برگها و بهبود کیفیت و محتوای عناصر غذایی گیاهان میشود. سرباره آهنی حاوی مقدار زیادی از مواد معدنی مانند آهن، کلسیم، منگنز و مس است که به بهبود ساختار خاک، افزایش جذب آب و عناصر غذایی توسط گیاه و بهبود فعالیت آنزیم‌های مختلف در گیاه کمک میکند. این عوامل مواد معدنی می‌توانند بهبود تولید و نگهداری ویتامین آ در گیاهان را تسهیل کنند و در نتیجه موجب افزایش محتوای نسبی آب برگها می‌شوند(Seyed Sharifi et al., 2020) . بیوچار یک کود ارگانیک با ترکیب غنی از کربن آلی و ترکیبات آلی است که به بهبود ساختار خاک، افزایش جذب آب و عناصر غذایی توسط گیاه، و فعال‌سازی فرآیندهای متابولیک در گیاهان کمک میکند. ورمی کمپوست حاوی مقادیر قابل توجهی از مواد آلی، مواد مغذی و میکروب‌های مفید است که به بهبود ساختار خاک، افزایش ذخیره آب در خاک و جذب عناصر غذایی توسط گیاه کمک میکند. هر دو کود می‌توانند به بهبود فرآیندهای متابولیک، تنظیم محتوای ویتامین آ در گیاهان و افزایش محتوای نسبی آبگذاری برگها کمک کنند(Feizabadi et al., 2021). در تحقیقی دیگر، افزایش محتوای فتوسنتزی گیاه تحت تاثیر ورمیکمپوست و ازتوباکتر توسط (Darakeh et al., 2022)گزارش شده است که همسو با نتایج تحقیق حاضر است. همچنین افزایش محتوای نسبی آب برگ با کاربرد ورمیکمپوست و بیوچار در زرشک(Khosropour et al., 2022) و آهن در گندم (Seyed Sharifi et al., 2020) گزارش شد.
تخریب غشای سلولی از اثرات منفی تنش در گیاهان است. در شرایط تنش، مالون دی آلدهید نشان از فشار خارجی وارده به گیاه است که اگر ادامه پیدا کند منجر به مرگ سلولی میشود(Xu et al., 2022). کاربرد کودهای سرباره آهنی، بیوچار و ورمیکمپوست سبب تعدیل تنش و کاهش مالون دی آلدهید در شرایط تنش میشود. افزایش سطح مالون دی آلدهید می‌تواند نشاندهنده آسیب‌های اکسیداتیو در گیاه باشد که توسط استرس خشکی ایجاد شده‌اند. تنش خشکی می‌تواند منجر به افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتیاکسیدانی در مقابل استرس اکسیداتیو نقش دارند. این افزایش فعالیت آنزیم‌ها ممکن است منجر به افزایش ساخت و تجزیه H2O2 و اکسیژن مولکولی شود. همچنین، تنش خشکی ممکن است باعث افزایش تولید رادیکال‌های آزاد شود که می‌توانند با فسفولیپیدها در غشای سلولی و دیگر مولکول‌های بیولوژیکی واکنش داشته و در نهایت منجر به افزایش سطح مالون دی آلدهید شوند. این افزایش مالون دی آلدهید نشانگر خسارت ممکن به غشای سلولی و دیگر اجزای سلولی ناشی از استرس خشکی است(Zhang et al., 2021). بنابراین، افزایش مالون دی آلدهید با افزایش تنش خشکی ممکن است از طریق افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتیاکسیدانی، تولید رادیکال‌های آزاد و استرس اکسیداتیو در گیاه اتفاق بیافتد. این فرایندها نشاندهنده واکنش‌های بیوشیمیایی در گیاه در پاسخ به تنش خشکی است و نشاندهنده آسیب‌های احتمالی در سلول‌ها و اجزای گیاه است. ترکیب سرباره آهنی، ورمی کمپوست و بیوچار می تواند با افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتیاکسیدانی، تحریک فعالیت ضد اکسیدانی و تقویت ساختار خاک، به کاهش تولید مالون دی آلدهید و مقاومت گیاهان در برابر تنش خشکی کمک کند (Benaffari et al., 2022).
نشت یونی از پارامترهای مهم و اساسی در بررسی آسیب غشایی در گیاه میباشد. در شرایط تنش آسیب غشایی رخ میدهد و گیاه با بحران روبره میشود. وقتی که شدت تنش زیاد باشد، میزان آسیب غشایی و نشت یونی افزایش و گیاه به سمت نابودی پیش میرود. Khan و همکاران (2020) در تحقیقی افزیش نشت یونی تحت تنش خشکی و کادمیم و کاهش آن با کاربرد نانوذره سیلیکون گزارش داد. استفاده از کودهای ارگانیک مانند سرباره آهنی، بیوچار و ورمی کمپوست باعث بهبود سلامت خاک و کاهش نشت یونی عناصر غذایی به محیط میشود. این کودها، ارزش غذایی و تغذیهای خاک را افزایش داده و مواد الی و مغذی را فراهم میکنند که به جذب و نگهداری بهتر عناصر غذایی توسط گیاه‌ها کمک میکند(Ebrahimi et al., 2021). ترکیب سرباره آهنی و ورمی کمپوست باعث افزایش فعالیت بیولوژیکی در خاک میشود. این فعالیت‌ها شامل تخریب مواد آلی، جذب و آزادسازی عناصر غذایی و بهبود تهویه خاک میشود که همگی به کاهش نشت یونی کمک میکنند. سرباره آهنی، بافت خاک را بهبود بخشیده و میکروب‌های مفید را افزایش داده که هردو به جذب بهتر عناصر غذایی توسط گیاه‌ها و کاهش نشت یونی کمک میکند. بیوچار، با جذب و نگهداری عناصر غذایی و کاهش نشت یونی، به بهره‌وری گیاهان کمک میکند. ورمی کمپوست نیز با تقویت ساختار خاک، افزایش محتوای مواد آلی و میکروب‌های مفید، به کاهش نشت یونی و بهبود زنجیره تغذیه گیاهان کمک میکند (Eliaspour et al., 2020).
تنش شدید باعث کاهش رشد و کاهش سطح اندام هوایی و مورفولوژیکی میشود که ممکن است به دلیل تلاش گیاه برای بقا و رسیدن به رطوبت باشد. متابولیتهای ثانویه به دلیل تنش شدید کاهش و با کاهش شدت تنش به دلیل افزایش اندام هوایی و افزایش تولید متابولیت بهبود مییابند. ورمی کمپوست با جبران تنش خشکی و رهاسازی تدریجی عناصر گیاهی لازم سبب افزایش تولید متابولیتهای ثانویه میشود(Sharifi et al., 2019). بیوچار بهعنوان تهويه كننده خاك، حاوي مواد مغذي گياهي است با این حال، بهتر است از بیوچار همراه با مواد مغذی اضافی برای بهبود عملکرد آن استفاده شود. مطالعات دیگر نشان داده است که بیوچار مواد مغذی را در برابر شستشو حفظ میکند. که به طور بالقوه باعث بهبود کارایی مواد مغذی به کار رفته در کنار بیوچار میشود(Agegnehu et al., 2015). منبع مواد بیوچار به شدت بر محتوا و در دسترس بودن عناصر غذایی در خاک پس از اصلاح تأثیر میگذارد. خواص شیمیایی خاک پس از اصلاح به شدت تحت تأثیر منبع بیوچار اعمال شده قرار خواهد گرفت(Major et al., 2010). (Pandey et al., 2016)دریافتند که بیوچار باعث افزایش عملکرد اسانس ریحان شد. از آنجایی که (Nobile et al., 2020)گزارش کرد که خواص فیزیکی و شیمیایی بیوچار تأثیر قابل توجهی بر رشد گیاه ریحان و کاهو دارد.استفاده از ترکیب سرباره آهنی می‌تواند به افزایش تولید اسانس در گیاهان کمک کند. ترکیب سرباره آهنی خاصیت حاوی فسفر، پتاسیم، آهن و دیگر مواد معدنی مورد نیاز گیاهان را دارد که به رشد و تولید فنول‌ها که از جمله ترکیبات اسانسی در گیاهان هستند، کمک میکند. به طور خاص، وجود آهن در ترکیب سرباره آهنی می‌تواند به گیاهان کمک کند تا فنول‌ها را تولید کنند. فنول‌ها گروهی از ترکیبات ارگانیک هستند که علاوه بر اثرات ضد اکسیدانی، خواص آنتی‌میکروبی و ضد التهابی دارند. این فنول‌ها معمولاً به عنوان مواد اسانسی در گیاهان و عصاره‌های آنها حضور دارند. بنابراین، با تقویت و غنی کردن خاک با ترکیب سرباره آهنی، میتوان قدرت تولید اسانس در گیاهان را افزایش داد. این امر می‌تواند بهبود کیفیت و خواص گیاهان ارگانیک و عرضه شده در بازارهای مصرف کمک کند (Ostadi et al., 2020). pH بالای بیوچار یکی از عوامل مؤثر بر بهبود وضعیت خاک است. pH خاک یکی از مهمترین عواملی است که تأثیر مستقیم بر رشد گیاه از طریق تأثیر بر اجتماع میکروبی و چرخه عناصر غذایی دارد. به‌ویژه برای خاک‌های اسیدی، افزایش میزان pH خاک رابطه مثبتی با افزایش میزان بهره‌وری گیاه دارد(Dai et al., 2017). در تحقیقات دیگر گزارش شده است که کاربرد ورمیکمپوست بهطور معنیداری سبب بهبود ارتفاع بوته، عملکرد بیولوژیک، محتوی اسانس گیاه مرزه (Satureja hortensis) شد(Rezvani Moghaddam et al., 2014).
تنش خشکی می‌تواند به کاهش جذب فسفر، پتاسیم و آهن در برگ‌های گیاهان منجر شود. این امر به دلیل عواملی مانند کاهش توانایی جذب آب توسط گیاهان در شرایط خشکی، کاهش حرکت عناصر غذایی در خاک و کاهش فعالیت ریشهها برای جذب عناصر غذایی است. این اثرات می‌تواند به تنش خشکی نسبت داده شود و باعث کاهش محتوای فسفر، پتاسیم و آهن در برگ‌های گیاهان شود. تنش خشکی باعث میشود که فعالیت ریشهها در جذب فسفر از خاک کاهش یابد. کاهش جذب فسفر توسط گیاهان منجر به کمبود این عنصر مهم برای فعالیت فیزیولوژیکی گیاهان شود، که ممکن است باعث کاهش مقدار فسفر در برگها شود(Bhardwaj & Kapoor, 2021) . تنش خشکی باعث کاهش جذب پتاسیم توسط گیاهان میشود، زیرا کاهش جریان آب در گیاهان باعث کاهش حرکت پتاسیم در انسجه‌ها میشود. کمبود پتاسیم می‌تواند باعث کاهش خصوصیات رشدی گیاهان و جذب سرمایهای مورد نیاز برای فعالیت‌های فیزیولوژیکی شود. تنش خشکی باعث میشود که pH خاک افزایش یابد که باعث میشود آهن موجود در خاک قابل جذب برای گیاهان کاهش یابد. کمبود آهن می‌تواند به کاهش فعالیت آنزیم‌های مهم آهندستی گیاهان و به انتقال عوامل فعالیت آنزیمی که برای تولید اندوفیت‌ها ضروری است منجر شود، که باعث میشود مقدار آهن در برگها کاهش یابد. با توجه به این موارد، تنش خشکی می‌تواند باعث کاهش میزان فسفر، پتاسیم و آهن در برگ‌های گیاهان شود که ممکن است به تنش فیزیولوژیکی و اختلالات در رشد و توسعه گیاهان منجر شود(Boshkovski et al., 2020).
تاثیر سرباره آهنی، بیوچار و ورمی کمپوست در افزایش فسفر، پتاسیم و آهن در برگها می‌تواند به دلیل ویژگی‌های خاص این مواد آلی و ارگانیک باشد. سرباره آهنی یک منبع غنی فسفر، پتاسیم و آهن است که ممکن است شامل فرایندهای شیمیایی و فیزیکی مناسب برای جذب این عناصر به تربتیا باشد. افزایش استفاده از سرباره آهنی می‌تواند به تقویت سالمت خاک، افزایش حاصلخیزی خاک و تامین عناصر غذایی برای گیاهان کمک کند و در نتیجه به افزایش میزان فسفر، پتاسیم و آهن در برگها منجر شود(Gao et al., 2022). بیوچار یک ماده شبه‌کربنی ارگانیک است که می‌تواند جاذب عناصر غذایی باشد و این عناصر را به تربتیا منتقل کند .به دلیل ساختار خاص بیوچار و قابلیت جذب عناصر غذایی، استفاده از آن می‌تواند به افزایش فسفر، پتاسیم و آهن در برگها کمک کند. ورمی کمپوست یک نوع کود ارگانیک است که شامل افزودن مواد آلی و مواد غذایی برای گیاهان است(Mansoor et al., 2021). ورمی کمپوست، به عنوان یک منبع غنی از فسفر، پتاسیم و آهن، می‌تواند به بهبود حالت فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک و افزایش جذب عناصر غذایی توسط گیاهان کمک کند و در نتیجه به افزایش میزان فسفر، پتاسیم و آهن در برگها منجر شود. بنابراین، استفاده از سرباره آهنی، بیوچار و ورمی کمپوست می‌تواند منجر به افزایش فسفر، پتاسیم و آهن در برگها شود، به دلیل ویژگی‌های بهبود دهنده خاک و ارگانیک این مواد کوددهی (de Fátima Esteves et al., 2020).
نتیجه گیری و پیشنهادات:
تایج کلی تحقیق حاضر نشان داد که؛ ضمن اینکه تنش خشکی در سطح 50 درصد ظرفیت زراعی سبب تغییرات معنیداری در بسیاری از صفات بیوشمیایی شده است، همچنین، کاهش معنیداری رشد، محتوای فتوسنتزی و آب گیاه در تنش 50 درصد ظرفیت زراعی نسبت به شاهد گزارش شد. در آخر، تیمار سرباره آهن به ویژه در ترکیب با ورمیکمپوست نقش مهمی در افزایش عملکرد گیاه در شرایط تنش داشتند. با کاربرد این تیمار میتوان بخش عظیمی از اثرات منفی تنش در گیاه گشنیز جبران کرد.
با توجه به نتایج تحقیق حاضر میتوان پیشنهاد تجاری سازی این محصول را در ترکیب با کوهای عالی را ارائه داد. همچنین به منظور تعمیم پپذیری بیشتر این کود برای سایز محصولات کشاورزی، چند پیشنهاد برای تحقیقات آتی ارائه داده می شود:
- با توجه به نقش مهم سرباره آهن در ترکیب با ورمیکمپوست و بیوچار در تعدیل تنش، اثر سطوح مختلف آن از 2 تا 10 درصد حجمی در شرایط تنش خشکی بررسی گردد.
- با توجه به اثرات ترکیبی مناسب تیمارهای آزمایش، ترکیب سرباره آهن با سایر کودهای آلی و زیستی مانند کود دامی و ازتوباکتر در گیاهان دارویی بررسی شود.
- با توجه به نتایج مهم تیمارهای سرباره آهن در ترکیب با ورمیکمپوست و بیوچار در تحقیق حاضر، پیشنهاد میگردد در شرایط سایر تنشهای محیطی دیگر مانند شوری و سرما در گیاه گشنیز بررسی شود.
منابع:
Aboelsoud, H. M., & Ahmed, A. A. (2020). Effect of biochar, vermicompost and polymer on wheat and maize productivity in sandy soils under drought stress. Environment, biodiversity and soil security, 4(2020), 85-102.
Agegnehu, G., Nelson, P. N., Bird, M. I., & Van Beek, C. (2015). Phosphorus Response and fertilizer recommendations for wheat grown on Nitisols in the central Ethiopian highlands. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 46(19), 2411-2424.
Ali, I., Zhao, Q., Wu, K., Ullah, S., Iqbal, A., Liang, H., Zhang, J., Muhammad, I., Amanullah, & Khan, A. (2021). Biochar in combination with nitrogen fertilizer is a technique: To enhance physiological and morphological traits of Rice (Oryza sativa L.) by improving soil physio-biochemical properties. Journal of Plant Growth Regulation, 1-15.
Ali, S., Rizwan, M., Qayyum, M. F., Ok, Y. S., Ibrahim, M., Riaz, M., Arif, M. S., Hafeez, F., Al-Wabel, M. I., & Shahzad, A. N. (2017). Biochar soil amendment on alleviation of drought and salt stress in plants: a critical review. Environmental Science and Pollution Research, 24, 12700-12712.
Alishah, H. M., Heidari, R., Hassani, A., & Dizaji, A. A. (2006). Effect of water stress on some morphological and biochemical characteristics of purple basil (Ocimum basilicum).
Baghaie, A. H., & Aghilizefreei, A. (2020). Iron enriched green manure can increase wheat Fe concentration in Pb-polluted soil in the presence of Piriformospora indica (P. indica). Soil and Sediment Contamination: An International Journal, 29(7), 721-743.
Bahrami, M., Zarei, A. R., & Rostami, F. (2020). Temporal and spatial assessment of groundwater contamination with nitrate by nitrate pollution index (NPI) and GIS (case study: Fasarud Plain, southern Iran). Environmental geochemistry and health, 42, 3119-3130.
Bakhtiari, M., Mozafari, H., Asl, K. K., Sani, B., & Mirza, M. (2020). Bio-organic and inorganic fertilizers modify leaf nutrients, essential oil properties, and antioxidant capacity in medic savory (Satureja macrantha L.). Journal of Biological Research-Bollettino della Società Italiana di Biologia Sperimentale, 93(1).
Baričevič, D., & Zupančič, A. (2002). The impact of drought stress and/or nitrogen fertilization in some medicinal plants. Journal of Herbs, Spices & Medicinal Plants, 9(2-3), 53-64.
Benaffari, W., Boutasknit, A., Anli, M., Ait-El-Mokhtar, M., Ait-Rahou, Y., Ben-Laouane, R., Ben Ahmed, H., Mitsui, T., Baslam, M., & Meddich, A. (2022). The native arbuscular mycorrhizal fungi and vermicompost-based organic amendments enhance soil fertility, growth performance, and the drought stress tolerance of quinoa. Plants, 11(3), 393.
Bhardwaj, S., & Kapoor, D. (2021). Fascinating regulatory mechanism of silicon for alleviating drought stress in plants. Plant Physiology and Biochemistry, 166, 1044-1053.
Boshkovski, B., Tzerakis, C., Doupis, G., Zapolska, A., Kalaitzidis, C., & Koubouris, G. (2020). Relationships of spectral reflectance with plant tissue mineral elements of common bean (Phaseolus vulgaris L.) under drought and salinity stresses. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 51(5), 675-686.
Camoglu, G., Demirel, K., Kahriman, F., Akcal, A., & Nar, H. (2024). Plant-based monitoring techniques to detect yield and physiological responses in water-stressed pepper. Agricultural Water Management, 291, 108628. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.agwat.2023.108628
Chiappero, J., del Rosario Cappellari, L., Alderete, L. G. S., Palermo, T. B., & Banchio, E. (2019). Plant growth promoting rhizobacteria improve the antioxidant status in Mentha piperita grown under drought stress leading to an enhancement of plant growth and total phenolic content. Industrial Crops and Products, 139, 111553.
Chithra, V., & Leelamma, S. (1999). Coriandrum sativum changes the levels of lipid peroxides and activity of antioxidant enzymes in experimental animals.
Dai, Z., Zhang, X., Tang, C., Muhammad, N., Wu, J., Brookes, P. C., & Xu, J. (2017). Potential role of biochars in decreasing soil acidification-a critical review. Science of The Total Environment, 581, 601-611.
Darakeh, S. A. S. S., Weisany, W., Tahir, N. A.-R., & Schenk, P. M. (2022). Physiological and biochemical responses of black cumin to vermicompost and plant biostimulants: Arbuscular mycorrhizal and plant growth-promoting rhizobacteria. Industrial Crops and Products, 188, 115557.
Das, S., Galgo, S. J., Alam, M. A., Lee, J. G., Hwang, H. Y., Lee, C. H., & Kim, P. J. (2020). Recycling of ferrous slag in agriculture: Potentials and challenges. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 52(8), 1247-1281.
de Fátima Esteves, G., de Souza, K. R. D., Bressanin, L. A., Andrade, P. C. C., Júnior, V. V., Dos Reis, P. E., da Silva, A. B., Mantovani, J. R., Magalhães, P. C., & Pasqual, M. (2020). Vermicompost improves maize, millet and sorghum growth in iron mine tailings. Journal of Environmental Management, 264, 110468.
Drake, J. E., Power, S. A., Duursma, R. A., Medlyn, B. E., Aspinwall, M. J., Choat, B., Creek, D., Eamus, D., Maier, C., & Pfautsch, S. (2017). Stomatal and non-stomatal limitations of photosynthesis for four tree species under drought: A comparison of model formulations. Agricultural and forest meteorology, 247, 454-466.
Ebrahimi, M., Souri, M. K., Mousavi, A., & Sahebani, N. (2021). Biochar and vermicompost improve growth and physiological traits of eggplant (Solanum melongena L.) under deficit irrigation. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 8, 1-14.
Eliaspour, S., Seyed Sharifi, R., Shirkhani, A., & Farzaneh, S. (2020). Effects of biofertilizers and iron nano‐oxide on maize yield and physiological properties under optimal irrigation and drought stress conditions. Food Science & Nutrition, 8(11), 5985-5998.
Emadodin, I., Reinsch, T., & Taube, F. (2019). Drought and desertification in Iran. Hydrology, 6(3), 66.
Feizabadi, A., Noormohammadi, G., & Fatehi, F. (2021). Changes in growth, physiology, and fatty acid profile of rapeseed cultivars treated with vermicompost under drought stress. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 21, 200-208.
Gao, W., Jian, S., Li, X., Tan, H., Li, B., Lv, Y., & Huang, J. (2022). The use of contaminated soil and lithium slag for the production of sustainable lightweight aggregate. Journal of Cleaner Production, 348, 131361.
Ghahremaninejad, F., & Nejad Falatoury, A. (2016). An update on the flora of Iran: Iranian angiosperm orders and families in accordance with APG IV. Nova Biologica Reperta, 3(1), 80-107.
Ghamarnia, H., & Daichin, S. (2013). Effect of different water stress regimes on different coriander (Coriander sativum L.) parameters in a semi-arid climate. International Journal of Agronomy and Plant Production, 4(4), 822-832.
Gholizadeh, A., Dehghani, H., & Khodadadi, M. (2019). The effect of different levels of drought stress on some morphological, physiological and phytochemical characteristics of different endemic coriander (Coriandrum sativum L.) genotypes. Environmental Stresses in Crop Sciences, 12(2), 459-470. https://doi.org/10.22077/escs.2018.1308.1268
Gürgan, M., & Adiloğlu, S. (2021). Increasing concentrations of iron fertilizer affect antibacterial activity of basil (Ocimum basilicum L.). Industrial Crops and Products, 170, 113768.
Herrmann, C., Sánchez, E., Schultze, M., & Borja, R. (2021). Comparative effect of biochar and activated carbon addition on the mesophilic anaerobic digestion of piggery waste in batch mode. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 56(9), 946-952.
Kausar, A., Hussain, S., Javed, T., Zafar, S., Anwar, S., Hussain, S., Zahra, N., & Saqib, M. (2023). Zinc oxide nanoparticles as potential hallmarks for enhancing drought stress tolerance in wheat seedlings. Plant Physiology and Biochemistry, 195, 341-350.
Khosropour, E., Weisany, W., Tahir, N. A.-r., & Hakimi, L. (2022). Vermicompost and biochar can alleviate cadmium stress through minimizing its uptake and optimizing biochemical properties in Berberis integerrima bunge. Environmental Science and Pollution Research, 29(12), 17476-17486.
Li, M., Zhang, P., Adeel, M., Guo, Z., Chetwynd, A. J., Ma, C., Bai, T., Hao, Y., & Rui, Y. (2021). Physiological impacts of zero valent iron, Fe3O4 and Fe2O3 nanoparticles in rice plants and their potential as Fe fertilizers. Environmental Pollution, 269, 116134.
Liu, J., Hu, T., Fang, L., Peng, X., & Liu, F. (2019). CO2 elevation modulates the response of leaf gas exchange to progressive soil drying in tomato plants. Agricultural and forest meteorology, 268, 181-188.
Lovelli, S., Perniola, M., Ferrara, A., & Di Tommaso, T. (2007). Yield response factor to water (Ky) and water use efficiency of Carthamus tinctorius L. and Solanum melongena L. Agricultural Water Management, 92(1-2), 73-80.
Major, J., Rondon, M., Molina, D., Riha, S. J., & Lehmann, J. (2010). Maize yield and nutrition during 4 years after biochar application to a Colombian savanna oxisol. Plant and soil, 333, 117-128.
Mansoor, S., Kour, N., Manhas, S., Zahid, S., Wani, O. A., Sharma, V., Wijaya, L., Alyemeni, M. N., Alsahli, A. A., & El-Serehy, H. A. (2021). Biochar as a tool for effective management of drought and heavy metal toxicity. Chemosphere, 271, 129458.
Mikula, K., Skrzypczak, D., Izydorczyk, G., Baśladyńska, S., Szustakiewicz, K., Gorazda, K., Moustakas, K., Chojnacka, K., & Witek-Krowiak, A. (2022). From hazardous waste to fertilizer: Recovery of high-value metals from smelter slags. Chemosphere, 297, 134226.
Mirzaei, M., Ladan Moghadam, A., Hakimi, L., & Danaee, E. (2020). Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) improve plant growth, antioxidant capacity, and essential oil properties of lemongrass (Cymbopogon citratus) under water stress. Iranian Journal of Plant Physiology, 10(2), 3155-3166.
Mohadesi, A., Shirmardi, M., Meftahizadeh, H., & Gholamnezhad, J. (2023). Evaluation of biochar and vermicompost application on some morphophysiological characteristics of Oenothera biennis under drought stress.
Mohammadi, H.-a., Sajjadi, S.-E., Noroozi, M., & Mirhoseini, M. (2016). Collection and assessment of traditional medicinal plants used by the indigenous people of Dastena in Iran. Journal of Herbmed Pharmacology, 5(2), 54-60.
Mumivand, H., Ebrahimi, A., Morshedloo, M. R., & Shayganfar, A. (2021). Water deficit stress changes in drug yield, antioxidant enzymes activity and essential oil quality and quantity of Tarragon (Artemisia dracunculus L.). Industrial Crops and Products, 164, 113381.
Naeemi Golzard, M., Ghanbari Jahromi, M., & Kalateh Jari, S. (2023). Effect of biochar and vermicompost on growth parameters and physiological characteristics of feverfew (Tanacetum parthenium L.) under drought stress. Journal of Ornamental Plants, 13(2), 109-120.
Nobile, C., Denier, J., & Houben, D. (2020). Linking biochar properties to biomass of basil, lettuce and pansy cultivated in growing media. Scientia Horticulturae, 261, 109001.
Ostadi, M., Paso, K. G., Rodriguez-Fabia, S., Øi, L. E., Manenti, F., & Hillestad, M. (2020). Process integration of green hydrogen: Decarbonization of chemical industries. Energies, 13(18), 4859.
Pandey, V., Patel, A., & Patra, D. (2016). Biochar ameliorates crop productivity, soil fertility, essential oil yield and aroma profiling in basil (Ocimum basilicum L.). Ecological Engineering, 90, 361-366.
Rahmati, O., Samani, A. N., Mahmoodi, N., & Mahdavi, M. (2015). Assessment of the contribution of N-fertilizers to nitrate pollution of groundwater in western Iran (Case Study: Ghorveh–Dehgelan Aquifer). Water quality, exposure and health, 7, 143-151.
Reeve, R. (2006). Wildlife trade, sanctions and compliance: lessons from the CITES regime. International Affairs, 82(5), 881-897.
Rezvani Moghaddam, P., Amiri, M., & Ehyaee, H. (2014). Effect of simultaneous application of mycorrhiza with compost, vermicompost and sulfural geranole on some quantitative and qualitative characteristics of sesame (Sesamum indicum L.) in a low input cropping system. Journal of Agroecology, 7(4), 563-577.
Romanov, D., Shirnin, S. Y., Karlov, G., & Divashuk, M. (2020). Cytogenetic Study of Aegopodium podagraria (Umbelliferae) for Use in Breeding. Moscow University Biological Sciences Bulletin, 75, 65-70.
Schmidt, J., Garcia, M., Brien, C., Kalambettu, P., Garnett, T., Fleury, D., & Tricker, P. J. (2020). Transcripts of wheat at a target locus on chromosome 6B associated with increased yield, leaf mass and chlorophyll index under combined drought and heat stress. PLoS One, 15(11), e0241966.
Seyed Sharifi, R., Khalilzadeh, R., Pirzad, A., & Anwar, S. (2020). Effects of biofertilizers and nano zinc-iron oxide on yield and physicochemical properties of wheat under water deficit conditions. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 51(19), 2511-2524.
Sharifi, P., Shorafa, M., & Mohammadi, M. H. (2019). Comparison of the effect of cow manure, vermicompost, and azolla on safflower growth in a saline-sodic soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 50(12), 1417-1424.
Shilpa, K., Varun, K., & Lakshmi, B. (2010). An alternate method of natural drug production: eliciting secondary metabolite production using plant cell culture. Journal of Plant Sciences, 5(3), 222-247.
Shu, K., & Sasaki, K. (2022). Occurrence of steel converter slag and its high value-added conversion for environmental restoration in China: A review. Journal of Cleaner Production, 133876.
Silva, R., Filgueiras, L., Santos, B., Coelho, M., Silva, M., Estrada-Bonilla, G., Vidal, M., Baldani, J. I., & Meneses, C. (2020). Gluconacetobacter diazotrophicus changes the molecular mechanisms of root development in Oryza sativa L. growing under water stress. International Journal of Molecular Sciences, 21(1), 333.
Swanston-Flatt, S., Day, C., Bailey, C., & Flatt, P. (1990). Traditional plant treatments for diabetes. Studies in normal and streptozotocin diabetic mice. Diabetologia, 33, 462-464.
Wang, C., Zhu, K., Bai, Y., Li, C., Li, M., & Sun, Y. (2024). Response of stomatal conductance to plant water stress in buffalograss seed production: Observation with UAV thermal infrared imagery. Agricultural Water Management, 292, 108661. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.agwat.2023.108661
Xu, J., Cai, M., Li, J., Chen, B., Chen, Z., Jia, W., & Xu, Z. (2022). Physiological, biochemical and metabolomic mechanisms of mitigation of drought stress-induced tobacco growth inhibition by spermidine. Industrial Crops and Products, 181, 114844.
Yu, L., Gao, X., & Zhao, X. (2020). Global synthesis of the impact of droughts on crops’ water-use efficiency (WUE): Towards both high WUE and productivity. Agricultural Systems, 177, 102723.
Zadegan, K., Monem, R., & Pazoki, A. (2023). Silicon dioxide nanoparticles improved yield, biochemical attributes, and fatty acid profile of cowpea (Vigna unguiculata [L.] Walp) under different irrigation regimes. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 23(3), 3197-3208.
Zeighami Nejad, K., Ghasemi, M., Shamili, M., & Damizadeh, G. R. (2020). Effect of mycorrhiza and vermicompost on drought tolerance of lime seedlings (Citrus aurantifolia cv. Mexican Lime). International Journal of Fruit Science, 20(3), 646-657.
Zhang, Y., Luan, Q., & Li, Y. (2021). Prediction and utilization of malondialdehyde in exotic pine under drought stress using near-infrared spectroscopy. Frontiers in plant science, 12, 735275.
Zhu, K., Zuo, Q., Liu, F., Qin, J., Wang, A., Zhang, J., & Flexas, J. (2024). Divergences in leaf CO2 diffusion conductance and water use efficiency of soybean coping with water stress and its interaction with N addition. Environmental and Experimental Botany, 217, 105572. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2023.105572
Investigating the use of iron slag in an iron smelting plant in combination with bichazi and vermicompost in order to reduce the water stress of coriander plants
Abstract:
This research was conducted in order to test the use of iron slag without and with the combination of biochar and vermicompost under drought stress conditions on coriander plants. The experiment was conducted as a factorial based on a completely randomized design. The first factor included drought stress in 2 levels and the second factor included fertilizer treatments in 7 levels. The results showed that the drought stress of 50% of the crop capacity caused a decrease in the fresh weight of shoot by 35%, fresh weight of roots (25%), chlorophyll a (29%), chlorophyll b (25%), total chlorophyll (26%), essential oil yield. (42%), phosphorus (39%), potassium (18%), magnesium (26%), iron (40%) and an increase in malondialdehyde (34%) compared to the treatment. The treatments of different fertilizer sources increased shoot weight, root weight, chlorophyll content, relative leaf water content, essential oil yield, leaf elements and decreased malondialdehyde and ion leakage. Based on the results of iron slag treatment, especially in combination with vermicompost, it had an important role in increasing plant yield under stress conditions. The correlation results between the traits showed that the yield of essential oil with fresh weight of shoots (0.98), fresh weight of roots (0.87), chlorophyll (0.94), relative content of leaf water (0.91), leaf phosphorus (95.0) 0), leaf potassium (0.86), leaf magnesium (0.92) and leaf iron (0.83) had a positive and significant correlation with malondialdehyde (-0.93) and ion leakage (70) -0/) had a negative and significant correlation.
Keywords: Coriander, iron slag, essential oil yield, drought stress.
