اثرات بیوچار بر بهبود تحمل تنش شوری و برخی صفات رشدی در گیاه پنبه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی کشاورزی-مجتمع آموزش عالی میناب-دانشگاه هرمزگان-بندرعباس

2 دانشگاه اصفهان

10.22092/ijcr.2024.365015.1208

چکیده

سابقه و هدف: امروزه شور شدن آب و خاک یکی از مهمترین عوامل محدود کننده تولید محصولات کشاورزی می‌باشد. تنش شوری یک تنش محیطی اصلی است که بر رشد و نمو گیاهان تأثیر می‌گذارد که در واقع تجمع بیش از حد نمک در خاک است و مانند سایر تنش‌های غیرزیستی، از بسیاری جهات تأثیر منفی بر رشد و تولید مثل گیاهان دارد. بنابراین، تحقیقات مرتبط با رویکردهای زراعی و فیزیولوژیکی برای بهبود تحمل به شوری در گیاهان زراعی حائز اهمیت است و برخی از اقدامات مدیریتی مانند استفاده از ماده بیوچار در کاهش اثرات منفی تنش شوری نقش دارد. لذا مطالعه حاضر به منظور بررسی اثر مصرف بیوچار بر برخی از صفات رشدی گیاه پنبه در شرایط تنش شوری انجام شد.
مواد و روش‌ها: این آزمایش در مجتمع آموزش عالی میناب (دانشگاه هرمزگان)، طی سال زراعی 1401-1402 صورت گرفت. شهرستان میناب بر اساس طبقه بندی اقلیمی کوپن-گیگر دارای اقلیم گرم بیابانی می‌باشد. آزمایش بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 3 تکرار بود که بیوچار حاصل از کهور پاکستانی در سه سطح (0، 1 و 2 درصد) و شوری آب آبیاری نیز در چهار سطح (شاهد، 4، 8 و 12 دسی زیمنس بر متر) استفاده شد. شش بذر پنبه در تاریخ 30 دی ماه 1392 در گلدان‌ها (ارتفاع 30 سانتی‌متر و قطر 20 سانتی‌متر و حاوی مخلوط خاک و بیوچار) کاشته و پس از استقرار گیاهچه‌‌های اضافی تنک شدند. در ضمن سطوح شوری آب آبیاری با حل کردن کلرید سدیم تهیه شد. صفات اندازه‌گیری شده عبارت از ارتفاع بوته، قطر طوقه، تعداد برگ، تعداد غوزه، وزن الیاف، وزن تر و خشک گیاه، طول و حجم ریشه بودند.
یافته‌ها: نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که با افزایش سطوح بیوچار میانگین ارتفاع بوته، تعداد غوزه، وزن الیاف، وزن تر و خشک، طول و حجم ریشه نسبت به تیمار عدم استفاده از بیوچار به طور معنی‌داری افزایش یافت. از طرف دیگر در سطح شوری 12 دسی زیمنس بر متر مقادیر ارتفاع بوته، تعداد غوزه، وزن الیاف، وزن تر و خشک، طول و حجم ریشه نسبت به تیمار شاهد شوری کاهش معنی‌داری نشان دادند. همچنین نتایج اثر متقابل بیوچار و شوری نشان داد که بیشترین تعداد غوزه (6/9 غوزه) و وزن الیاف (84/27 گرم) در تیمار بیوچار 2 درصد و شاهد شوری به دست آمد درحالیکه بیشترین وزن خشک بوته در تیمار شاهد شوری در کلیه سطوح بیوچار مشاهده شد. 
نتیجه‌گیری: باتوجه به نتایج حاصل از این مطالعه کاربرد بیوچار افزایش مقادیر صفات مورد مطالعه را به همراه داشت در حالیکه شوری موجب کاهش صفات گردید. همچنین در کلیه سطوح شوری بیشترین مقدار صفات در تیمارهای مصرف بیوچار مشاهده گردید. لذا مصرف بیوچار در افزایش تحمل به شوری گیاه پنبه موثر بود و می‌توان بعنوان یک روش برای افزایش تولید پنبه در شرایط شور مورد استفاده قرار داد. نتیجه گیری می‌شود که استفاده از بیوچار به عنوان یک اصلاح کننده خاک برای بهبود رشد و کاهش اثر شوری تحت تنش شوری نقش دارد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effects of biochar on improving the tolerance to salinity stress and some growth traits in cotton

نویسندگان [English]

  • Ashkan Asgari 1
  • abbas ghafori 2
1 Agricultural Engineering Department, Minab Higher Education center, University of Hormozgan, Bandar abbas.
2 Isfahan University of Technology
چکیده [English]

Background and objectives: Today, soil and water salinization are among the most important limiting factors for agricultural production. Salt stress, a major environmental stress, adversely affects plant growth and development by causing the accumulation of excessive salt content in the soil. Like other abiotic stresses, salt stress negatively impacts plant growth and reproduction in various ways. Consequently, research on agronomic and physiological approaches is vital for improving salinity tolerance in crops. Management practices such as using biochar are essential in mitigating the adverse effects of salinity stress. Therefore, the present study was conducted to investigate the effect of biochar on certain growth traits of cotton plants under salt stress conditions.
Materials and methods: The experiment was conducted at the Minab Higher Education Center (University of Hormozgan), Iran, in 2023. According to the Köppen–Geiger climate classification, Minab features a hot desert climate (BWh). This experiment employed a factorial design based on a completely randomized layout with three replications. Treatments included three levels of biochar (0%, 1%, and 2%) and four salinity levels (control, 4, 8, and 12 dS/m). Six cotton seeds were sown on January 20, 2023, in pots (30 cm in height and 20 cm in diameter) containing a soil and biochar mixture. The salinity levels were prepared by dissolving sodium chloride (NaCl) in water. Parameters measured included plant height, collar diameter, number of leaves, number of bolls, fiber weight, wet and dry weight of the plant, root length, and volume.
 
Results: The results showed that increasing levels of biochar significantly enhanced plant height, boll number, fiber weight, wet and dry weight, root length, and volume compared to the control. The study indicated that plant growth (plant height, number of bolls, fiber weight, dry and wet weight, root length, and volume) decreased significantly at the highest salinity level (12 dS/m) compared to the control. The interaction effect of biochar and salinity revealed that the highest number of bolls (9.6 bolls) and fiber weight (27.84 g) were obtained with the 2% biochar treatment and salinity control. In contrast, the highest plant dry weight was observed in the salinity control treatment across all biochar levels.
 
Conclusion: The application of biochar increased the values of growth traits, while salinity decreased these traits. Furthermore, under salinity conditions, the highest number of favorable traits was observed in the biochar treatments. Therefore, biochar effectively increased the salinity tolerance of cotton. It can be concluded that biochar can be used as a soil amendment to improve growth and reduce the adverse effects of salinity on cotton, potentially increasing cotton production in saline conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil amendment
  • fiber weight
  • Resistance
  • number of bolls

مراجع

  1. Ahmad, P., Hashem, A., Abd-Allah E.F., Alqarawi, A.A., John, R., Egamberdieva, D., and Gucel, S. 2015. Role of Trichoderma harzianum in mitigating NaCl stress in Indian mustard (Brassica juncea) through antioxidative defense system. Frontiers in Plant Science, 6:868.
  2. Akhtar, S.S., Andersen, M.N., and Liu, F. 2015. Biochar mitigates salinity stress in potato. Journal of Agronomy and Crop Science, 201: 368-378.
  3. Akhtar, S.S., Li, G., Andersen M.N., and Liu, F. 2014. Biochar enhances yield and quality of tomato under reduced irrigation. Agricultural Water Management, 138: 37-44.
  4. Ashraf, M. 2002. Salt tolerance of cotton: some new advances. Critical Reviews in Plant Sciences, 21:1-30.
  5. Ashraf, M., Athar, H.R., Harris, P.J.C., and Kwon, T.R. 2008. Some Prospective Strategies for Improving Crop Salt Tolerance. pp. 45–110. In:S. Donald, (ed.), Advances in Agronomy. Academic Press.
  6. Basso, A.S., Miguez, F.E., Laird, D.A., Horton, R., and Westgate, M. 2013. Assessing potential of biochar for increasing water-holding capacity of sandy soils. GCB Bioenergy, 5: 132–143.
  7. Cheng, Y., Cai, Z., Chang, S., Wang, J., and Zhang, J. 2012. Wheat straw and its biochar have contrasting effects on inorganic N retention and N2O production in a cultivated Black Chernozem. Biology and Fertility of Soils, 48: 941-946.
  8. Farrar, M.B., Wallace, H.M., Xu, C.Y., Joseph, S., Dunn, P.K., Nguyen, T.T.N. 2021. Biochar co-applied with organic amendments increased soil-plant potassium and root biomass but not crop yield. Journal of Soils and Sediments, 21: 784-798.
  9. Hanin, M., Ebel, C., Ngom, M., Laplaze, L., and Masmoudi, K. 2016. New insights on plant salt tolerance mechanisms and their potential use for breeding. Frontiers in Plant Science, 7:1-17.
  10. Hou, J., Zhang, J., Liu, X., Ma, Y., Wei, Z., Wan, H., and Liu, F. 2023. Effect of biochar addition and reduced irrigation regimes on growth, physiology and water use efficiency of cotton plants under salt stress. Industrial Crops and Products, 198:116702.
  11. Jien, S. H., and Wang, C.S. 2013. Effects of biochar on soil properties and erosion potential in a highly weathered soil. Catena, 110: 225–233.
  12. Lashari, M.S., Liu, Y., Li, L., Pan, W., Fu, J., Pan, G., Zheng, J., Zheng, J., Zhang, X., and Yu, X. 2013. Effects of amendment of biochar-manure compost in conjunction with pyroligneous solution on soil quality and wheat yield of a salt-stressed cropland from Central China Great Plain. Field Crops Research, 144: 113-118.
  13. Lehmann, J., Czimnik, C., Laird, B., and Sohi, S. 2009. Biochar for environmental management: science and technology. London: Earthscan, 976p.
  14. Lehmann, J., Gaunt, J., and Rondon, M. 2006. Biochar sequestration in terrestrial ecosystems – a review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, 11: 395-419.
  15. Liang, B., Lehmann, J., Solomon, D., Kinyangi, J., Grossman, J., O’Neill, B., Skjemstad, J.O., Thies, J., Luizão, F.J., Petersen, J., and Neves, E.G. 2006. Black carbon increases cation exchange capacity in soils. Soil Science Society of America Journal, 70:1719–1730.
  16. Lin, , Wang, Y., Sun, S., Mu, C., and Yan, X. 2017. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on the growth, photosynthesis and photosynthetic pigments of Leymus chinensis seedlings under salt-alkali stress and nitrogen deposition. Science of the Total Environment, 576:234–241.
  17. Martinsen, V., Mulder, J., Shitumbanuma, V., Sparrevik. M., Børresen, T., and Cornelissen, G. 2014. Farmer led maize biochar trials: Effect on crop yield and soil nutrients under conservation farming. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 177: 681-695.
  18. Mguis, K., Albouchi, A., Khadhri, A., Abassi, M., Yakoubi-Tej, M., Mahjoub, A., Ouerghi, Z., and Brahim, N.B. 2012. Adjustments in leaf water relations of wild wheat relative Aegilops geniculata Roth. and wheat (Triticum durum) plants grown in a salinity gradient. Australian Journal of Crop Science, 6:768-776.
  19. Munns, R., 2005. Genes and salt tolerance: bringing them together. New Phytologist, 167: 645–663.
  20. Munns, R., and Tester, M. 2008. Mechanism of salinity tolerance. The Annual Review of Plant Biology, 59: 651-681.
  21. Novak, J.M., and Watts, D.W. 2013. Augmenting soil water storage using uncharred switchgrass and pyrolyzed biochars. Soil Use and Management, 29: 98–104.
  22. Shahbaz, M., and Ashraf, M. 2013. Improving salinity tolerance in cereals. Critical Reviews in Plant Sciences, 32: 237–249.
  23. Sohi, S.P., Krull, E., Lopez-Capel, E., and Bol, R. 2010. A review of biochar and its use and function in soil. Advances in Agronomy, 105: 47–82.
  24. Wang, Q., Huo, Z., Zhang, L., Wang, J. and Zhao, Y. 2016. Impact of saline water irrigation on water use efficiency and soil salt accumulation for spring maize in arid regions of China. Agricultural Water Management, 163:125-138.
  25. Wang, X., Riaz, M., Babar, S., Eldesouki, Z., Liu, B., Xia, H., Li, Y., Wang, J., Xia, X., and Jiang, C. 2024. Alterations in the composition and metabolite profiles of the saline-alkali soil microbial community through biochar application. Journal of Environmental Management, 352:120033.
  26. Wu Y, Wang X, Zhang L, Zheng Y, Liu X and Zhang Y (2023). The critical role of biochar to mitigate the adverse impacts of drought and salinity stress in plants. Frontiers in Plant Science, 14:1163451.
  27. Yang, X., Liu, J., McGrouther, K., Huang, H., Lu, K., and Guo, X. 2016. Effect of biochar on the extractability of heavymetals (Cd, Cu, Pb, and zn) and enzyme activity in soil. Environmental Science and Pollution Research, 23: 974–984.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار