تأثیر کاربرد خاکی بیوچار و محلولپاشی نانوذره های کوانتوم دات، اکسیدمس، روی و سریم بر رشد و برخی صفات فیزیولوژیک شوید
محورهای موضوعی : مجله علمی- پژوهشی اکوفیزیولوژی گیاهی
1 - گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشگاه شهیدمدنی آذربایجان، تبریز، ایران
کلید واژه: اسانس, کلروفیل, محتوای نسبی آب, محتوای مواد جامد محلول,
چکیده مقاله :
بهمنظور بررسی کاربرد خاکی بیوچار (بدون بیوچار، و تیمارهای 5 و 10 تن در هکتار) و محلولپاشی نانوذره¬ [ کوانتوم-دات، اکسیدروی، اکسیدمس و اکسیدسریم (بدون محلول¬پاشی و محول¬پاشی با 2 ¬گرم در لیتر)]، بر رشد، برخی صفات فیزیولوژیک و اجزای اسانس شوید آزمایش فاکتوریل بر پایۀ طرح بلوکهای کامل تصادفی اجرا شد. ارتفاع، وزن¬تر و خشک گیاه، محتوای کلروفیل، نیترون، فسفر، پتاسیم و عملکرد اسانس تحت تأثیر اثرات متقابل تیمارهای آزمایشی قرار گرفت. کاربرد ۵ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی کوانتوم¬دات و تیمار ۱۰ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی نانوذره¬های کوانتوم¬دات و اکسیدروی موجب افزایش ارتفاع، وزن¬تر و خشک گیاه نسبت به سایر تیمارهای آزمایشی شد. عملکرد اسانس تحت تأثیر تیمار ۱۰ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی کوانتوم¬دات و نانوذره اکسید روی افزایش یافت. بالاترین محتوای کلروفیلa در تیمار ۵ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی کوانتوم¬دات و تیمارهای ۱۰ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی هر 4 نانوذره مشاهده شد. براساس نتایج حاصل بیشترین محتوای نیتروژن در تیمار ۱۰ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی کوانتوم¬دات و تیمارهای ۵ و ۱۰ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی نانوذره اکسیدروی مشاهده شد. تیمارهای ۵ و ۱۰ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی هر ۴ نانوذره موجب افزایش معنی¬دار محتوای فسفر گیاه نسبت به سایر تیمارها گردید. افزایش در محتوای پتاسیم در تیمارهای ۵ و ۱۰ تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی کوانتوم¬دات مشاهده شد. افزایش معنی¬دار (P≤5%) در محتوای روی در تیمار محلول¬پاشی با نانوذره روی و محتوای مس در محلول¬پاشی نانوذره مس مشاهده شد. محتوای مواد جامد محلول و محتوای نسبی آب برگ تحت تاثیر اثرات مستقل تیمارهای آزمایشی قرار گرفت. تیمار ۵ و ۱۰ تن در هکتار بیوچار موجب افزایش محتوای مواد جامد محلول و محتوای نسبی آب برگ شد. محلول-پاشی با هر ۴ نانوذره موجب افزایش محتوای مواد جامد محلول و محتوای نسبی آب برگ شد. نتایج حاصل از آنالیز GC/MAS نشاندهنده وجود ۲۱ ترکیب در اسانس شوید بود. آپیول (84-57%) جزء غالب اسانس شوید بود و بیشترین درصد این ترکیب در تیمار 10 تن در هکتار بیوچار با محلول¬پاشی نانوذره مس مشاهده شد. نتایج حاصل از بررسی حاضر نشان داد کاربرد بیوچار همراه با محلول¬پاشی نانوذرات کوانتوم¬دات و اکسیدروی تأثیر مثبت بر بهبود صفات کمی و کیفی گیاه داشت و، محلول¬پاشی با نانوذرهی مس موجب افزایش جزء غالب اسانس شد.
To study the effects of the soil-based application of biochar (without biochar, 5, and 10 ton ha-1) and foliar spray with nanoparticles [quantum dot, CuO, CeO2, and ZnO (without foliar spray and 2 mgl-1)] on growth, some physiological traits and, oil constituents, a factorial experiment based on Randomized Complete Block Design was conducted. The results revealed that the interaction of biochar × foliar treatment significantly affected plant height, plan weight, chlorophyll content, N, P, K, and oil yield of the dill plant. Application of 5 ton ha-1 of biochar × quantum dot spray, and 10 ton ha-1 of biochar × quantum dot and ZnO foliar spray increased the plant height, fresh and dry weight compared to other experimental treatments. Essential oil yield was increased by 10 ton ha-1 of biochar × quantum dot and ZnO foliar spray. The top chlorophyll content belonged to 5 ton ha-1 of biochar × quantum dot foliar spray and 10 ton ha-1 of biochar × all nanoparticle foliar spray. The results showed that the top recorded data for N content belonged to 10 ton ha-1 of biochar × quantum dot foliar spray and, 5 and 10 ton ha-1 of biochar × ZnO foliar spray. 5 and 10 ton ha-1 of biochar × all nanoparticle foliar spray increased P content in the plant compared to other treatments. 5 and 10 ton ha-1 of biochar × quantum dot spray increased K content. A significant increase (P≤5%) in Zn content was recorded in nano ZnO spray and Cu content in nano CuO foliar spray. Independent effects of experimental treatment influenced relative water content and total soluble solid content in plants. 5 and 10 ton ha-1 of biochar increased relative water content and total soluble solid content. All foliar treatments improved the relative water content and total soluble solid content in the plant. The results of GC/MAS analysis showed the presence of 21 compounds in dill essential oil. Apiol (57-84%) was the dominant compound in dill oil, and the highest percentage of this compound was observed in 10 ton ha-1 biochar × CuO foliar spray. The results showed that the application of biochar × quantum dot and ZnO nanoparticles had positive effects on plant growth and the quantitative and qualitative characteristics of the plant, and foliar spraying with CuO increased dominant oil constituents.
چگنی، ر.، م. ذوالفقاری، ف. صدیقی دهکردی و م. محمودی سورستانی. 1397. اثر قارچ میکوریز، باکتری¬های محرک رشد و کود شیمیایی بر عملکرد و میزان بذر شوید. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار. جلد 28، شماره 4: 104-93.
حسن¬پور اقدم، م. ب.، ل. وجودی مهربانی و ط. شمسی¬خطب. 1400. اثر محلول¬پاشی اکسید روی و نانوذره اکسید روی بر شاخص¬های رشدی و غلظت عناصر در گیاه رزماری پرورش یافته در شرایط شور. تولیدات گیاهی. جلد 44، شماره 3: 432-421.
حسینعلی¬پور، ب.، ا. راهنما و ا. فرخیان فیروزی. 1399. اثر تنش خشکی بر رشد و معماری ریشه گندم در مرحله رشد رویشی. نشریه عاوم گیاهان زراعی ایران. دوره 5، شماره 1: 75-63.
خاشعی سیوکی، ع.، ع. شهیدی، م. یعقوب¬زاده و م. دستورانی. 1398. کاربرد بیوچار و سطوح تنش آبی بر عملکرد و اجزای عملکرد گیاه دارویی زنیان (Trachyspermum ammi). آبیاری و زهکشی گیاهی. دوره 13، شماره 2: 328-319.
عزیزی، خ.، ع. نوروزیان، س. حیدری و م. یعقوبی. 1390. بررسی تاثیر محلول¬پاشی عناصر روی و بور بر عملکرد دانه، اجزای عملکرد، برخی شاخص¬های رشد، میزان روغن و پروتئین بذر کلزا (Brassica napus L.). مجله دانش زراعت. شماره 5: 16-1.
قدرتی آزادی، ع.، ر. صدرآبادی حقیقتی و ک. بخش کلارستاقی. 1392. اثر محلول¬پاشی کلات مس بر عملکرد و اجزای عملکرد چهار رقم جو. اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. دوره 7، شماره 3: 313-301.
وجودی مهربانی، ل.، ر. ولیزاده کامران و م. ب. حسن¬پور اقدم. 1398. ارزیابی برخی ویژگی¬های فیتوشیمیایی زرشک سیاه در پاسخ به محلول¬پاشی با نانوذره اکسید روی و دماهای خشک کردن. تولیدات گیاهی. دوره 42، شماره 3: 358-345.
Adams, R. P. 2007. Identification of essential oil components by gas chromatography/mass spectrometry. 4th Ed. Allured Publishing Co. Carol Stream, USA.
Al-Janabi, A. S. A., W. F. F. Alpresem and D. A. Kadhem. 2021. Influence of foliar spraying with potassium, zinc, and copper nano-fertilizers on some vegetative growth characteristics and anthocyanin gene expression of pomegranate transplants. Ann. Romanian Soc. Cell. 25: 8152 - 8160.
AOAC. 1990. Official Methods of Analysis. Association of Official Agricultural Chemists, Washington, DC.
Ayoughi, F., M. Barzegar, M. Sahari and M. A. Sahari. 2009. Antioxidant effect of dill (Anethum graveolens boiss.) oil in crude soybean oil and comparison with chemical antioxidants. J. Med. Plants. 9: 71-83.
Bhagat, M., R. Anand, P. Sharma, P. Rajput, N. Sharma and K. Singh. 2021. Review- multifunctional copper nanoparticles: synthesis and applications. ECS J. Solid State Sci. Technol. 10. Doi:10.1149/2162-8777/ac07f8.
Blackman, S. A., R. L. Obendorf and A. C. Leopold. 1992. Maturation proteins and sugars in desiccation tolerance of developing soybean seeds. Plant Physiol. 100: 225-230.
Chapman, H.D. and Pratt, P.F. 1962. Methods of Analysis for Soils, Plants and Waters. Soil Sci. 93: 1. 60-62
Chartzoulakis, K., A. Patakas, G. Kofidis. A. Bosabalidis and A. Nastou. 2002. Water stress affects leaf anatomy, gas exchange, water relation and growth of two avocado cultivars. Sci. Hortic. 95: 39-50
Ghani, M. I,. S. Saleem, S. A. Rather, M. S. Rehmani, S. Alamri, V. D. Rajput, H. M. Kalaji, N. Saleem, T. A. Sial and M. Liu. 2022. Foliar application of zinc oxide nanoparticles: An effective strategy to mitigate drought stress in cucumber seedling by modulating antioxidant defense system and osmolytes accumulation. Chemosphere. 289: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.133202
Gilbertson, L. M., L. Pourzahedi, S. Laughton, X. Gao, J. B. Zimmerman, T. L. Theis. P. Westerhoff and G. V. Lowry. 2020. Guiding the design space for nanotechnology to advance sustainable crop production. Nat. Nanotechnol. 15: 801–810. https://doi.org/10.1038/s41565-020-0706-5
Green, J. M. and G. B. Beestman. 2007. Recently patented and commercialized formulation juvant technology. Crop Prot. 26: 320-327.
Hasanpouraghdam, M. B., L. Vojodi Mehrabani and N. Tzortzakis. 2019. Foliar application of nano-zinc and iron affects physiological attributes of Rosmarinus officinalis and quietens NaCl salinity depression. J. Soil Sci. Plant Nutr. 20: 335-345.
Iftikhar, A., M. Rizwan, M. Adrees, S. Ali, M. Z. ur Rehman, M. F. Qayyum and A. Hussain. 2020. Effect of gibberellic acid on growth, biomass, and antioxidant defense system of wheat (Triticum aestivum L.) under cerium oxide nanoparticle stress. Environ. Sci. Pollut. Res. 27: 33809-33820.
Jelle, B. 2012. World Agriculture: towards 2015/2030 an FAO Perspective (2012).
Kasim. W. A. 2007. Physiological consequences of structural and ultra-structural changes induced by Zn stress in Phaseolus vulgaris.I. Growth and Photosynthetic apparatus. Int. J. Bot. 3: 15-22.
Kaya, C., A. L. Tuna, M. A. Ashraf and H. Altunlu. 2007. Improved salttolerance of melon (Cucumis melo L.) by the addition of proline and potassium nitrate. Environ. Exp. Bot. 60: 397-403.
Kishor, P. B. K., Z. L. Hong, G. H. Miao, C. A. A. Hu and D. P. S. Verma. 1995. Overexpression of D 1-pyrroline-5-carboxylate synthetase increases proline production and confers osmotolerance in transgenic plants. Plant Physiol. 108: 1387-1394.
Kohatsu, M.Y., C. N. Lange, M. T. Pelegrino, J. C. Pieretti, G. Tortella, O. Rubilar, B. L. Batista, A. B. Seabra and T. A. de Jesus. 2021. Foliar spraying of biogenic CuO nanoparticles protects the defence system and photosynthetic pigments of lettuce (Lactuca sativa). J. Clean. Prod. 324. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.129264.
Li, Y., X. Xu, B. Li, J. Zhuang, X. Zhang, C. Hu, J. Cui and Y. Liu. 2021. Magnesium –nitrogen co-doped carbon dots enhance plant growth through multifunctional regulation in photosynthesis. Chem. Eng. J. 422. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130114
Liang, Z., X. Pan, W. Li, Y. Kou, B. Lei and A. Song. 2021. Dose-dependent effects of ZnO quantum dots for lettuce growth. ACS Omega. 6: 10141-10149.
Li, F., C. Sun, X. Li, X. Yu, C. Luo, Y. Shen and S. Qu. 2018. The effect of graphene oxide on adventitious root formation and growth in apple. Plant Physiol. Biochem. 129: 122-129. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.05.029.
Ma, H., D. Egamberdieva, S. Wirth and S. D. Bellingrath-Kimura. 2019. Effect of biochar and irrigation on soybean rhizobium symbiotic performance and soi enzymatic activity in field rhizosphere. Agronomy. 9: 626; doi:10.3390/agronomy9100626.
Marschner, H. 2012. Mineral nutrition of higher plants. 3rd Edition. London: Academic Press.
Misra, A., A. K. Srivastava, N. K. Srivastava and A. Khan. 2005. Zn-acquisition and its role in growth, photosynthesis, photosynthetic pigments and biochemical changes in essential monoterpene oil(s) of Pelargonium graveolens. Photosynthetica. 43: 153- 155.
Nair, R., M. Sheikh Mohamed, W. Gao, T. Maekawa, Y. Yoshida, P. M. Ajayan and D. S. Kumar. 2012. Effect of carbon nanomaterials on the germination and growth of rice plants. J. Nanosci. Nanotechnol. 12: 1-9.
Ndoung, O.C., N. C. C. de Figueiredo and M. L. Ramos. 2021. A scoping review on biochar-based fertilizers: enrichment techniques and agro-environmental application. Heliyon. 7: ttps://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e08473.
Nekoukhou, M., S. Fahhah, L. Raj Pokhrel, A. Abbasi-Surki and A. Rostamnejadi. A. 2023. Foliar enrichment of copper oxide nanoparticles promotes biomass, photosynthetic pigments, and commercially valuable secondary metabolites and essential oils in dragonhead (Dracocephallum moldavica L.) under semi-arid conditions. Sci. Total Environ. 863. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160920
Pessarakli, M. 2016. Handbook of photosynthesis, 3rd edn. CRC Press 846 pages.
Pradhan, S., P. Patra, S. Mitra, K. K. Dey, S. Basu, S. Chandra, P. Palit and A. Goswami. 2015. Copper nanoparticle (CuNP) nanochain arrays with a reduced toxicity response: A biophysical and biochemical outlook on Vigna radiata. J. Agric. Food Chem. 63: 2606-2617.
Prakash, V., J. Peralta-Videa, D. K. Tripathi, X. Ma and S. Sharma. 2021. Recent insight into the impact, fate and transport of cerium oxide nanoparticles in the plant-soil continuum. Ecotoxicol. Environ. Saf. 221: Https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112403
Prochazkova, D., R. K. Sairam, G. C. Srivastava and D.V. Singh, 2001. Oxidative stress and antioxidant activity as the basis of senescence in maize leaves. Plant Sci. 161: 765-771.
Safikhan, S., M. R. Chaihi, K. Khoshbakht and B. C. Motesharezadeh. 2018. Application of nanomaterial graphen oxide on biochemical traits of Milk (Silybum marianum L.) thistle under salinity stress. Aust. J. Crop Sci. 12: DOI: 10.21475/ajcs. 18.12.06.PNE972.
Shiri, F., M. A. Aazami, M., B. Hassanpouraghdam, F. Rasouli, K. Kakaei and M. Asadi. 2023. Cerium oxide- salicylic acid nanocomposite foliar use impacts physiological responses and essential oil composition of spearmint (Mentha spicata L.) under salt stress. Sci. Hortic. 317. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2023.112050
Simiele, M., O. Argentino, S. Baronti, G.S. Scippa, D. Chiatante, M. Terzaghi and A. Montegnoil. 2022. Biochar enhances plant growth, Fruit yield, and antioxidant content of cherry tomato (Solanum lycopersicum L.) in a soilless substrate. Agriculture. 12: 1135; https://doi.org/10.3390/agriculture12081135
Sun, M., C. Zhao, H. Shang, Y. Hao, L. Han, k. Qian, J. C. White, C. Ma and B. Xing. 2023. ZnO quantum dots outperform nanoscale and bulk particles for enhancing tomato (Solanum lycopersicum) growth and nutritional values. Sci. Total Environ. 857: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.159330.
Tavallali, V., M. Rahemi, S. Eshghi, B. Kholdebarin and A. Ramezanian. 2010. Zinc alleviates salt stress and increases antioxidant enzyme activity in the leaves of pistachio (Pistacia vera L.‘Badami’) seedlings. Turk. J. Agric. For. 34: 349-359.
Tsamaidi, D., D. Daferera, T. C. Karapanos and H. C. Passam. 2017. The effect of water deficiency and salinity on the quality of fresh dill during autumn and spring cultivation. International J. Plant Prod. 11: 33-46.
Villagarcia, H., E. Dervishi, K. de Silva, A. S. Biris and M. V. Khodakovskaya. 2012. Surface chemistry of carbon nanotubes impacts the growth and expression of water channel protein in tomato plants. Small, 8: 2328-2334.
Weisany, W., Y. Sohrabi, G. R. Heidari, A. Siosemardeh and H. Badakhshan. 2014. Effects of zinc application on growth, absorption and distribution of mineral nutrients under salinity stress in soybean (Glycine max L.) J. Plant Nutr. 37: 2255-2269.
Xu, X., C. Zhao, K. Qian, M. Sun, Y. Hao, L. Han, C. Wang, C. Ma, J. Ehite and B. Xing. 2020. Physiological responses of pumpkin to zincoxide quantum dots and nanoparticles. Environ. Pollut. 269: 118723. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118723
Yaashikaa, P.R., P.S. Kumar, S. Varjani and A. A. Saravanan. 2020. Critical review on the biochar production techniques, characterization, stability and applications for circular bioeconomy. Biotechnol. Rep. 28: e00570. https://doi.org/10.1016/j.btre.2020.e00570
