اثر نانوسولفات روی و کود گوگرد بر اسانس و صفات فیتوشیمیایی سیاهدانه (Nigella sativa) تحت تنش خشکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده بین الملل کشاورزی و منابع طبیعی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

2 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، واحد اصفهان (خوراسگان)، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران

10.22059/ijfcs.2024.384342.655106

چکیده

تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر نانوسولفات روی و کود گوگرد بر اسانس و صفات فیتوشیمیایی سیاهدانه
 (Nigella sativa) تحت تنش خشکی در سال زراعی 1402-1403 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی خاتون­آباد اصفهان انجام شد. آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار و سه فاکتور به صورت اسپلیت­فاکتوریل اجرا شد. عامل اول شامل تنش خشکی در سه سطح بدون تنش، 75 و 50 درصد ظرفیت زراعی مزرعه بود. عامل دوم کود گوگرد در سه سطح صفر، 150 و 300 کیلوگرم در هکتار و عامل سوم نانوسولفات روی در سه سطح شامل غلظت صفر، دو و چهار در هزار بود. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار روی جذب­شده توسط گیاه به مقدار 082/0 درصد در تیمار اثر متقابل سه­گانه بین حالت عدم اعمال تنش خشکی، مصرف 150 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و چهار در هزار سولفات روی حاصل شد که 32 درصد بیشتر از حالت اعمال تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی و عدم مصرف هر یک از کودهای سولفات روی یا کود گوگرد بود. بیشترین مقدار اسانس به مقدار 31/0 درصد در تیمار مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی حاصل شد. این افزایش عملکرد می­تواند ناشی از بهبود اجزای عملکرد مانند وزن هزار دانه، تعداد اندام زایشی و تعداد دانه در اندام زایشی باشد که افزایش عملکرد دانه را در پی داشته است. همچنین در تیمار فوق مقدار تیمول به عنوان مهمترین شاخص کیفی این گیاه افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Effect of Zinc Nanosulfate and Sulfur Fertilizer on the Essential Oil and Phytochemical Characteristics of Black Seed (Nigella sativa) under Drought Stress

نویسندگان [English]

  • Ali Habib Makki Allesani 1
  • Mohammad Mirzaei Heydari 2
1 International Faculty of Agriculture and Natural Resources, Isfahan (Khorasgan) Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran.
2 Department of Production Engineering and Plant Genetics, Isfahan (Khorasgan) Branch, Islamic Azad University, Isfahan, Iran.
چکیده [English]

This research was to investigate the zinc nanosulfate and sulfur fertilizer on the essential oil and phytochemical characteristics of Nigella sativa under drought stress in 2023 at the Khatunabad Agricultural Research Station, Isfahan. The research was conducted in a randomized complete block design with three replications and three factors in the form of split factorial. The first factor included drought stress in three levels without stress, 75% and 50% of the field capacity. The second factor was sulfur fertilizer at three levels (zero, 150, and 300 kgha-1 and the third factor was zinc nanosulfate at three levels including zero, two, and four per thousand. The results showed that a large amount of zinc absorbed (0.082%) was obtained in the triple interaction among the condition of without drought stress, application of 150 kgha-1 of sulfur fertilizer and four per thousand zinc sulfate, which was 32% more than 50% of field capacity and no zinc sulfate or sulfur fertilizer. The highest amount of essential oil in the treatment of 300 kgha-1 sulfur fertilizer and drought stress of 50% of the field capacity was obtained as 0.31%. This increase in yield can lead to the improvement of yield components such as the weight of one thousand seeds, the number of reproductive organs, and seed number in the reproductive organ, which lead to the increase of seed yield. Also, in this treatment, the amount of thymol increased as the most important quality indicator of this plant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Black seed
  • essential oil
  • nanomaterials
  • sulfur fertilizer
  • zinc sulfate

. مقدمه

گیاهان دارویی، برای هزاران سال مهمترین بخش از شیوه­های پزشکی سنتی بوده (Ashkiani et al., 2021) و هنوز هم بخش قابل توجهی از پزشکی مدرن را در درمان و پیشگیری از بیماری‌ها تشکیل می‌دهند (Ye et al., 2018). حدود 70 درصد از جمعیت جهان گیاهان دارویی را به دلیل کم­هزینه­بودن، دسترسی آسان، عوارض جانبی کمتر و خواص دارویی مختلف مورد مصرف قرار می­دهند (Rezapour et al., 2021). امروزه اهمیت گیاهان دارویی و طب سنتی و شناساندن نقش حیاتی آنها در پیشبرد اهداف ملی و جهانی برای تحقق سلامت و نشاط جامعه، خودکفایی دارویی، ایجاد اشتغال، توسعه اقتصادی، امنیت غذایی و حفظ ذخایر ژنتیکی و حضور فعال در بازارهای جهانی برکسی پوشیده نیست. گیاهان دارویی و عملکرد متابولیت‌های ثانویه آنها همانند سایر گیاهان زراعی، تحت تأثیر مجموعه­ای از ویژگی­های ژنتیکی، بوم­شناختی، فیزیولوژیکی، محیطی و مدیریتی هستند
 (Safari & Mirzaei Heydari, 2018; Farhoudi & Modhej, 2018). 

سیاه‌دانه، یا «سُنیز» گیاهی یک‌ساله، گلدار و بومی اروپای شرقی و کشورهای بلغارستان، قبرس، رومانی و غرب آسیا و کشورهای ایران، ترکیه و عراق است اما امروزه در مناطق دیگری از اروپا و آسیا نیز می‌روید
 (Asgharzadeh & Edalateyan Kharazi, 2023). گیاه سیاهدانه دولپه، علفی و متعلق به خانواده آلاله بوده که نام علمی آن (Nigella sativa L.) می­باشد. قسمت­های مورد استفاده در سیاه­دانه، دانه و روغن فرار آن می‌باشد. برای دانه این گیاه خواصی مانند شیرآوری، ضد نفخ، مسهل، ضد انگل، ضد باکتری، ضد صرع، ضد ویروس و کاهنده قند خون را ذکر نموده­اند. تاثیر عسل سیاه­دانه در پزشکی سنتی برای زیادکردن شیر به اثبات رسیده است (Farhoudi & Modhej, 2018). در سال زراعی 1401-1402، سطح زیر کشت سیاهدانه در ایران حدود 1800 هکتار بوده است که خراسان رضوی و زنجان به‌عنوان دو منطقه مهم برای کشت این گیاه شناخته می‌شوند؛ میانگین تولید این گیاه 1100 کیلوگرم در هکتار می­باشد (Asgharzadeh et al., 2023).

تنش کم­آبی یکی از عوامل محدودکنندۀ رشد این گیاه است. نتایج پژوهش‌های مختلف بیانگر کاهش رشد
 (MirzaeiHeydari & Bagheri, 2022) و عملکرد دانه تحت تأثیر تنش کمبود آب می‌باشد. تنش خشکی توسط عوامل محدودکننده روزنه‌ای و غیر روزنه‌ای فتوسنتز را کاهش می‌دهد. از عوامل محدودکننده غیر روزنه‌ای می‌توان به کاهش و یا توقف سنتز رنگیز‌ه‌های فتوسنتزی از جمله کلروفیل‌ها و کاروتنوئیدها اشاره کرد (Bahamin et al., 2021). عملکرد متابولیت‌های ثانویه و اسانس گیاهان دارویی تحت تأثیر مجموعه­ای از عوامل بوم­شناختی، ژنتیکی، فیزیولوژیکی، مدیریتی و محیطی قرار می­گیرند. تنش‌های غیر زیستی، عملکرد محصولات راکاهش می­دهند. آسیب گیاهان مناطق تحت تنش خشکی در شرایطی که گیاه با کمبود عناصر تغذیه­ای مواجه باشد شدیدتر است (Baethgen & Alley, 2015).

تنش خشکی یکی از رایج­ترین تهدیدات محیطی برای رشد و بهره­وری گیاهان در اکوسیستم است. تنش شدید خشکی منجر به پژمردگی و ریزش کل برگ‌ها می‌شود و بر فرآیندهای فیزیولوژیکی مختلف مانند جوانه­زنی، حرکت روزنه­ها و فعالیت فتوسنتزی تأثیر منفی می‌گذارد (Mirzaei Heydari, 2021). علاوه بر این، خشکی باعث تولید بیش از حد گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) از جمله سوپراکسید، پراکسید هیدروژن (H2O2) و رادیکال هیدروکسیل (OH) می‌شود که می‌تواند باعث آسیب اکسیداتیو به اسیدهای نوکلئیک، پروتئین­ها و لیپیدها شود (Bettaieb et al., 2012). در واقع، گیاهان از طیف وسیعی از تنش‌های محیطی رنج می‌برند و لازم است که واکنش گیاهان به‌صورت همزمان یا متوالی در معرض خشکی و تنش‌های دیگر مورد بررسی قرار گیرد
(Candan et al., 2018). نتایج یک مطالعه نشان داده است که ترکیب خشکی با گرما در مقایسه با تنش خشکی اعمال­شده به تنهایی، باعث آسیب شدیدتری شده است (Rezapour et al., 2021). برخی عوامل نظیر عناصر غذایی و کوددهی بر تغییر وضعیت گیاه در حالت تنش خشکی موثر هستند (Abbasi et al., 2022; Heydari et al., 2019) که کودهای نیتروژن و گوگرد، روی و فسفر از آن جمله می­باشند؛ وسعت زیادی از خاک‌های مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران به‌دلیل آهکی­بودن دچار کمبود عناصر ریزمغذی، به‌ویژه روی هستند (Bahamin et al., 2019). در صورتی‌که میزان روی خاک کمتر از 6/0 میلی‌گرم بر کیلوگرم باشد یا غلظت آن در گیاه ذرت از 16 میلی‌گرم بر کیلوگرم کمتر باشد، گیاه دچار کمبود روی می‌شود (Mirzaei Heydari & Mishkhaszadeh, 2023).

روی به‌عنوان کوفاکتور در آنزیم‌های متعددی نظیر آنزیم کربونیک­آنیدراز، سوپراکسیددیسموتاز و بیوسنتز پروتئین‌ها
 (Mirzaei Heydari, 2013)، کربوهیدرات‌ها و ... ایفای نقش می‌کند. برآیند عملکردی موارد فوق بر عملکرد کمی و کیفی محصول تاثیر خواهد داشت. از طرفی، روی به‌عنوان کوفاکتور در ساختار آنزیم Cu/Zn-SOD عمل می‌کند (Cohen et al., 2021). این آنزیم نقش موثری در جمع‌آوری انواع اکسیژن فعال و کاهش میزان صدمات وارد شده به ساختار بیومولکول‌ها و سلول دارد. کمبود روی قابل دسترس گیاه می‌تواند باعث تشدید کاهش عملکرد در زمان وقوع تنش خشکی شود. همچنین عنصر روی در بسیاری از آنزیم‌های مرتبط با تنش، به‌عنوان کوفاکتور عمل می­کند (Dimkpa et al., 2019). با در نظر گرفتن این فرآیندها وزن خشک برگ نیز در اثر کمبود روی کاهش می‌یابد. محلول‌پاشی روی به صورت نانوذرات (Bbaei et al., 2018) نسبت به اکسید معمولی تأثیر بیشتری بر کاهش اثرات تنش خشکی در گیاه ماش داشت (Mirzaei et al., 2018).

خواص گوگرد در کشاورزی زیاد است؛ گوگرد نقش بسیار مهمی در حاصلخیزشدن خاک مزرعه کشاورزی، کاهش اسیدیته خاک، بالابردن مصرف کودها در خاک، افزایش دسترسی گیاهان به مواد غذایی و ریزمغذی‌ها دارد. در بیشتر مناطق ایران خاک مزارع به صورت آهکی بوده و مواد آلی خاک نیز کم می­باشد؛ به همین دلیل، خاک اکثر مزارع دارای تنش خشکی است که می‌توان برای رفع مشکلات و حاصلخیزی خاک از کود گوگردی استفاده کرد (Fathi & Tari, 2016). اخیراً، مطالعه­ای نشان داد که پیش­تیمار با گوگرد از نهال­های ارزن دم­روباهی در برابر آسیب ناشی از تنش خشکی محافظت می‌کند (Lotfi et al., 2021). از روشهای جدید افزایش تحمل به تنش در گیاهان استفاده از کودهای حاوی عناصر ریزمغذی و همچنین کود گوگرد است که نقش مهمی در تأمین عناصر غذایی گیاهان مانند روی تحت شرایط تنش خشکی دارد؛ لذا پژوهش اخیر از این منظر دارای نوآوری است و نقش گوگرد و نانوسولفات روی در تحمل به خشکی و افزایش اسانس و بهبود صفات فیتوشیمیایی سیاهدانه را بررسی می­کند.

 

  1. روش­شناسی پژوهش

این آزمایش در سال زراعی 1403-1402 در ایستگاه تحقیقات کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی اصفهان (خوراسگان) واقع در منطقه خاتون­آباد اصفهان با عرض جغرافیایی 32 درجه و 40 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 51 درجه و 48 دقیقه شرقی اجرا شد. ارتفاع مزرعه از سطح دریا 1555 متر و طبق تقسیم­بندی کوپن دارای اقلیم خشک و بسیار گرم با تابستان­های گرم و خشک و زمستان­های نیمه­سرد می­باشد. متوسط بارندگی و درجه حرارت سالیانه به­ترتیب 121 میلی­متر و 1/16 درجه سانتی­گراد است. تأمین آب ایستگاه از دو طریق آب کانال دریافتی از رودخانه زاینده­رود و چاه­های آب زیرزمینی است. قبل از اجرای آزمایش از خاک نمونه­برداری شد (جدول 1).

 

جدول 1. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل اجرای آزمایش.

عمق

بافت

اسیدیته

هدایت الکتریکی

کربن آلی

نیتروژن

کل

گوگرد

روی

فسفر قابل جذب  

پتاسیم

قابل جذب

(سانتی‌متر)

-

-

(دسی­زیمنس بر متر)

(درصد)

(پی پی ام)

0-30

 لومی

0/7

88/0

80/0

041/0

521

2/1

8/8

130

 

پژوهش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار و سه فاکتور به صورت اسپلیت­فاکتوریل (به­دلیل اجرای تنش خشکی در کرت­های اصلی و اعمال کود گوگرد و نانوسولفات روی در کرت­های فرعی و اهمیت یکسان آنها) اجرا شد. عامل اول شامل تنش خشکی در سه سطح بدون تنش، 75 و 50 درصد ظرفیت زراعی مزرعه بود. عامل دوم کود گوگرد در سه سطح صفر، 150 و 300 کیلوگرم در هکتار (Amani Machiani et al., 2023) و عامل سوم نانوسولفات روی در سه سطح شامل غلظت صفر، دو و چهار در هزار (Dimkpa et al., 2019) بود. فاصله بین کرت‌ها نیم متر، بین کرت­های اصلی دو متر و بین تکرارها سه متر در نظر گرفته شد. در این بررسی منبع کود گوگرد، سولفور تولیدی شرکت صنایع شیمیایی کارون و همچنین منبع کود روی نیز نانوسولفات روی تولیدی شرکت گرومان مشهد بود.

زمین محل آزمایش در بهار شخم و سپس دیسک زده شد. ابعاد هر کرت فرعی 5×3 متر مربع، شامل شش ردیف کاشت به فاصله 50 سانتی‌متر از یکدیگر بود. فاصله روی ردیف 30 سانتی‌متر در نظر گرفته شد. فاصله بین کرت‌های فرعی نیم متر و برای کرت‌های اصلی یک متر در نظر گرفته شد. قبل از کاشت بذور، با توجه به نتایج تجزیه شیمیایی خاک در صورت نیاز کودهای فسفاته و پتاس به صورت یکسان در سطح مزرعه پخش شد. کاشت در اسفندماه به صورت دستی انجام شد. آبیاری به صورت جوی و پشته‌ای (نشتی) انجام شد. اولین آبیاری بلافاصله پس از کاشت بذور، انجام شد. گیاهان تا مرحله شش­برگی به­طور منظم و یکنواخت آبیاری شدند. ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دائم از طریق محاسبه پتانسیل ماتریک توسط تانسیومتر فلزی انجام شد. در این تحقیق برای تعیین ظرفیت زراعی و حجم آب مورد نیاز گیاه در هر دور آبیاری از روش کمبود رطوبت خاک (روش وزنی) نسبت به FC (-Fc θ) استفاده شد. با در نظر گرفتن ضریب گیاهی (Kc)، میزان تبخیر و تعرق بالقوه، مشخص و بر اساس تخلیه رطوبتی و طبق تیمارهای مذکور تا رسیدن رطوبت خاک به حد FC، میزان آب مورد نیاز محاسبه و حجم آب مورد نیاز هر کرت توسط کنتور حجمی اندازه­گیری شد. عمق موثر ریشه 30 سانتی‌متر در نظر گرفته شد. چگالی ظاهری خاک 3/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب بود. در ابتدای کار و پس از خروج آب اضافی از گلدان دارای منفذ وزن گل اشباع محاسبه شد. سپس وزن خاک خشک­شده در آون محاسبه و از تفاضل آن‌ها میزان ظرفیت زراعی خاک محاسبه شد. در نهایت مقدار آن به مزرعه تعمیم داده شد و بر اساس آن تیمار عدم تنش کم­آبیاری، 75 و 50 درصد کمبود رطوبتی خاک محاسبه شد. عمق آب در هر آبیاری (I) بر حسب سانتی­متر و بر اساس معادله 1 محاسبه شد:

 

معادله 1

                   dn =RAW= (θfc – θPWP)* ρb*Z*MAD

 

=RAW کل آب قابل تخلیه (میلی­متر)

 =Z عمق موثر ریشه (متر)

θ = رطوبت خاک قبل از آبیاری

ρb = وزن مخصوص ظاهری خاک مزرعه (واحد گرم بر سانتی‌متر مکعب)

fc رطوبت وزنی در حد ظرفیت مزرعه

PWP رطوبت وزنی قبل از آبیاری کرت­ها

MAD= تخلیه مجاز رطوبتی که در این تحقیق 50 درصد در نظر گرفته می‌شود.

 

به­وسیله رابطه 2 حجم آب آبیاری مورد نیاز هر کرت برآورد شد:

 

معادله 2

V=I×A×100

V= حجم آب آبیاری استفاده­شده در هر کرت (لیتر)

A= مساحت هر کرت (متر مربع)

I=ارتفاع آب آبیاری (میلی­متر)

 

در دفعات بعدی آبیاری و پس از جوانه­زنی و استقرار بوته‌ها، عمق خالص برای آبیاری بر حسب رطوبت کاهش­یافته خاک در محیط ریشه گیاه (اندازه­گیری­شده با دستگاه رطوبت­سنج T.D.R) تعیین شد. در زمان اعمال تیمارها با اندازه­گیری کمبود رطوبتی خاک در منطقه ریشه، ارتفاع خالص آب مورد نیاز تعیین و با توجه به مساحت هر کرت برای تیمارهای 75 و 50 درصد ظرفیت زراعی منظور شد.

در مرحله رسیدگی، نمونه­برداری از هر کرت بعد از حذف اثرات حاشیه­ای انجام و صفات مورد نظر اندازه­گیری شد. سطحی معادل دو متر مربع از نیمه میانی کرت، برداشت شده و پس از خشک­شدن، میزان عملکرد هر کرت محاسبه شد. جهت تعیین عملکرد بیولوژیک (کل ماده خشک اندام‌های بالای سطح خاک) در مرحله رسیدگی، نمونه‌ها به آزمایشگاه منتقل شدند. پس از خشک­شدن در آون تهویه­دار با درجه حرارت 75 درجه سانتی­گراد به مدت 48 ساعت، وزن آنها محاسبه شد. صفات فیزیولوژیکی مانند میزان کلروفیل آ و ب، فعالیت آنزیم‌های آنتی­اکسیدان در مرحله گلدهی اندازه‌گیری شد. برای تعیین میزان رنگیزه‌های فتوسنتزی برگ از روش آرنون (Arnon, 1975) استفاده شد.

ابتدا آزمون بارتلت توسط نرم­افزار SAS انجام و سپس تجزیه واریانس داده‌ها، انجام شد. مقایسه میانگین اثرات اصلی به روش LSD در سطح احتمال پنج درصد انجام شد. در صورت معنی‌دار بودن برهمکنش، برش‌دهی انجام و میانگین­ها با استفاده از آزمون حداقل تفاوت معنی‌داری مقایسه شدند. نمودارها نیز با کمک نرم‌افزار اکسل رسم شدند.

 

  1. یافته­های پژوهش و بحث

3-1. ارتفاع بوته

نتایج تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که اثر اصلی تنش خشکی، اثر اصلی کود گوگرد و اثر اصلی سولفات روی بر ارتفاع بوته معنی­دار بود (جدول 2).

 

جدول 2. تجزیه واریانس اثر تیمارهای آزمایش بر برخی صفات.

منابع تغییرات

درجه آزادی

ارتفاع بوته

عملکرد تر بوته

عملکرد خشک بوته

اسانس

تکرار

2

2.44 *

142.4 ns

219.9**

0.003ns

تنش خشکی

2

262.9 **

2680.7 **

268.3**

0.019**

خطای اصلی

4

0.16

126.9

9.4

0.001

کود گوگرد

2

79.1 **

4618.3 **

386.0**

0.032**

تنش خشکیx کود گوگرد

4

3.80 ns

221.7 ns

7.9 ns

0.012**

سولفات روی

2

77.5 **

7523.2 **

81.0 **

0.038**

تنش خشکیx سولفات روی

4

1.85 ns

336.3 ns

13.5 ns

0.002*

کود گوگردx سولفات روی

4

1.20 ns

1654.3 *

20.5 *

0.008*

تنش خشکیx کود گوگردx سولفات روی

8

0.48 ns

357.6 ns

7.6 ns

0.0001ns

خطای آزمایش

48

1.05

271.0

4.3

0.001

ضریب تغییرات

-

12.1

10.3

12.5

14.7

*،** و ns:به­ترتیب بیانگر اختلاف آماری معنی‌دار در سطح پنج درصد، یک درصد و عدم اختلاف آماری معنی‌دار توسط آزمون دانکن می­باشد.

 

یافته­های این تحقیق در خصوص اثر اصلی تنش خشکی بر ارتفاع بوته نشان داد که در تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی این شاخص به مقدار 8/26 سانتی‌متر حاصل شد که 26 درصد نسبت به تیمار عدم تنش خشکی کاهش داشت. اختلاف آماری بین هر سه سطح تنش خشکی نیز معنی­دار بود (جدول 3). در مورد اثر کود گوگرد بر ارتفاع بوته، با مصرف 300 کیلوگرم در هکتار ارتفاع 8/31 سانتی‌متر به­دست آمد که 17 درصد بیشتر از عدم مصرف کود گوگرد بود و اختلاف آماری بین آنها معنی‌دار بود؛ اما اختلاف آماری بین 150 و 300 کیلوگرم در هکتار از لحاظ آماری معنی‌دار نبود (جدول 3). نتایج در خصوص اثر کود سولفات روی بر ارتفاع بوته نشان داد که با مصرف چهار در هزار این کود، شاخص فوق به مقدار 7/31 سانتی‌متر رسید که 11 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف سولفات روی بود و در دسته­های آماری جداگانه­ای قرار گرفت. همچنین اختلاف بین چهار و دو در هزار مصرف سولفات روی از لحاظ آماری معنی‌دار بود (جدول 3).



جدول 3. مقایسه میانگین اثرات اصلی تیمارهای آزمایشی بر برخی صفات.

تیمار

سطح

ارتفاع بوته (سانتی‌متر)

عملکرد تر بوته (گرم در بوته)

عملکرد خشک بوته (گرم در بوته)

کلروفیل آ (میلی­گرم بر گرم وزن تر)

کلروفیل ب (میلی­گرم بر گرم وزن تر)

تنش (درصد ظرفیت زراعی)

50

26.8 c

90.0 c

27.12 c

6.00 c

5.67 c

75

31.6 b

97.7 b

30.31 b

6.25 b

6.41 b

100

34.6 a

109.7 a

33.43 a

8.25 a

7.31 a

کود گوگرد (کیلوگرم در هکتار)

0

28.5 b

84.8 c

26.01 c

6.38 b

5.83 c

150

30.7 ab

102.3 b

31.82 b

7.23 ab

6.48 b

300

31.8 a

110.3 a

33.12 a

7.67 a

7.07 a

سولفات روی (در هزار)

0

28.4 b

82.3 c

28.53 c

6.68 c

5.93 b

2

30.9 ab

99.4 b

30.42 b

6.98 b

6.67ab

4

31.7 a

115.7 a

32.02 a

7.62 a

6.78 a

حروف مشترک در هر گروه تیماری بیانگر عدم اختلاف معنی‌دار آن صفت در سطح احتمال پنج درصد توسط آزمون دانکن است.

 

2-3. عملکرد تر بوته

نتایج تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که اثر اصلی تنش خشکی، کود گوگرد، سولفات روی و اثر متقابل کود گوگرد و سولفات روی بر عملکرد تر بوته معنی­دار بود (جدول 2). یافته­های این تحقیق در خصوص اثر اصلی تنش خشکی بر عملکرد تر بوته نشان داد که در تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی این شاخص به مقدار 0/90 گرم در بوته حاصل شد که 28 درصد نسبت به تیمار عدم تنش خشکی کاهش داشت. اختلاف آماری بین هر سه سطح تنش خشکی نیز معنی­دار بود (جدول 3). نتایج تحقیق در مورد مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد و سولفات روی بر عملکرد تر بوته نشان داد که بیشترین مقدار این صفت به مقدار 118 درصد گرم در بوته در تیمار مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و مصرف چهار در هزار سولفات روی حاصل شد که 94 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف هر یک از این کودها بود و این اختلاف از لحاظ آماری معنی‌دار بود. همچنین در تمامی سطوح مصرف سولفات روی، همواره کود گوگرد نیز موجب افزایش مقدار این شاخص شد (شکل 1).

 

 

شکل 1. مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد (کیلوگرم در هکتار) و سولفات روی (در هزار) بر عملکرد تر بوته.

3-3. عملکرد خشک بوته

اثر اصلی تنش خشکی، کود گوگرد، سولفات روی و اثر متقابل کود گوگرد و سولفات روی بر عملکرد خشک بوته معنی­دار بود (جدول 2). یافته­های این تحقیق در خصوص اثر اصلی تنش خشکی بر عملکرد خشک بوته نشان داد که در تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی، این شاخص به مقدار 12/27 گرم در بوته رسید که 30 درصد نسبت به تیمار عدم تنش خشکی کاهش داشت. اختلاف آماری بین هر سه سطح تنش خشکی نیز معنی­دار بود (جدول 3). نتایج تحقیق در مورد مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد و سولفات روی بر عملکرد خشک بوته نشان داد که بیشترین مقدار این صفت به مقدار 7/27 درصد در تیمار مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و مصرف چهار در هزار سولفات روی حاصل شد که 87 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف هر یک از این کودها بود و این اختلاف از لحاظ آماری معنی­دار بود. همچنین در تمامی سطوح مصرف سولفات روی، همواره کود گوگرد نیز موجب افزایش مقدار این شاخص شد. روند تغییرات ماده خشک همانند عملکرد تر بود (شکل 2).

 

 

شکل 2. مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد (کیلوگرم در هکتار) و سولفات روی (در هزار) بر عملکرد خشک بوته.

 

3-4. اسانس

نتایج تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که اثر اصلی تنش خشکی، کود گوگرد، سولفات روی، اثرات متقابل کود گوگرد و سولفات روی، کود گوگرد و تنش خشکی و کود، تنش خشکی و سولفات روی بر درصد اسانس معنی­دار بود (جدول 2). نتایج تحقیق در مورد مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد و تنش خشکی بر مقدار اسانس بوته نشان داد که بیشترین مقدار این صفت به مقدار 31/0 در تیمار مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی درصد رسید که 43 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف کود و عدم اعمال تنش خشکی بود که این اختلاف از لحاظ آماری معنی‌دار بود. همچنین در تمامی سطوح مصرف تنش خشکی، همواره افزایش مقدار مصرف کود گوگرد موجب افزایش مقدار این شاخص شد. با افزایش شدت اعمال تنش خشکی، مقدار اسانس بوته افزایش یافت (شکل 3). نتایج تحقیق در مورد مقایسه میانگین اثر متقابل سولفات روی و تنش خشکی بر مقدار اسانس بوته نشان داد که بیشترین مقدار این صفت به مقدار 32/0 درصد در تیمار مصرف چهار در هزار سولفات روی و تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی حاصل شد که 36 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف کود و عدم اعمال تنش خشکی بود که این اختلاف از لحاظ آماری معنی‌دار بود. همچنین در تمامی سطوح مصرف تنش خشکی، همواره افزایش مقدار مصرف سولفات روی موجب افزایش مقدار این شاخص شد. با افزایش شدت اعمال تنش خشکی، مقدار اسانس بوته افزایش یافت (شکل 4). نتایج تحقیق در مورد مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد و سولفات روی بر مقدار اسانس بوته نشان داد که بیشترین مقدار این صفت به مقدار 028/0 درصد در تیمار مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و مصرف چهار در هزار سولفات روی حاصل شد که 35 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف هر یک از این کودها بود و این اختلاف از لحاظ آماری معنی‌دار بود. همچنین در تمامی سطوح مصرف سولفات روی، همواره کود گوگرد نیز موجب افزایش مقدار این شاخص شد (شکل 5).

 

 

شکل 3. مقایسه میانگین اثر متقابل تنش خشکی (درصد ظرفیت زراعی) و کود گوگرد (کیلوگرم در هکتار) بر مقدار اسانس.

 

 

شکل 4. مقایسه میانگین اثر متقابل تنش خشکی (درصد ظرفیت زراعی) سولفات روی (در هزار) بر مقدار اسانس.

 

3-5. تیمول

نتایج تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که اثر اصلی کود گوگرد، اثر اصلی سولفات روی و اثر متقابل کود کود گوگرد و سولفات روی بر مقدار تیمول اسانس معنی­دار بود (جدول 4). نتایج تحقیق در مورد مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد و سولفات روی بر مقدار تیمول اسانس نشان داد که بیشترین مقدار این صفت به مقدار 08/12 درصد اسانس در تیمار مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و مصرف چهار در هزار سولفات روی حاصل شد که 28 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف هر یک از این کودها بود و این اختلاف از لحاظ آماری معنی‌دار بود. همچنین در تمامی سطوح مصرف سولفات روی، همواره کود گوگرد نیز موجب افزایش مقدار این شاخص شد (شکل 6).

 

شکل 5. مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد (کیلوگرم در هکتار) و سولفات روی (در هزار) بر مقدار اسانس.

 

جدول 4. تجزیه واریانس اثر تیمارهای آزمایش بر برخی صفات.

منابع تغییرات

درجه آزادی

تیمول

کلروفیل آ

کلروفیل ب

کاتالاز

تکرار

2

7.87ns

2.87ns

0.06ns

18.33ns

تنش خشکی

2

0.55ns

78.2**

48.2**

9.25ns

خطای اصلی

4

0.04

10.82

3.65

11.60

کود گوگرد

2

39.67**

11.4**

10.4**

0.65**

تنش خشکی* کود گوگرد

4

1.49ns

0.07ns

1.14ns

0.76**

سولفات روی

2

13.69**

6.34**

5.71**

0.72**

تنش خشکی* سولفات روی

4

1.22ns

0.43ns

0.27ns

0.18ns

کود گوگرد* سولفات روی

4

1.57*

0.15ns

1.52ns

0.13ns

تنش خشکی* کود گوگرد* سولفات روی

8

1.00ns

0.06ns

0.07ns

0.06ns

خطای آزمایش

48

0.23

0.40

1.69

0.15

ضریب تغییرات

-

8.6

16.4

11.9

12.4

*،** و ns: به­ترتیب بیانگر اختلاف آماری معنی‌دار در سطح پنج درصد، یک درصد و عدم اختلاف آماری معنی‌دار توسط آزمون دانکن می­باشند.

 

3-6. کلروفیل آ

نتایج تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که اثر اصلی تنش خشکی، کود گوگرد و سولفات روی بر کلروفیل آ معنی­دار بود (جدول 4). یافته­های این تحقیق در خصوص اثر اصلی تنش خشکی بر کلروفیل آ نشان داد که در تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی این شاخص به مقدار 0/6 میلی­گرم بر گرم وزن تر حاصل شد که 31 درصد نسبت به تیمار عدم تنش خشکی کاهش داشت. اختلاف آماری بین هر سه سطح تنش خشکی نیز معنی­دار بود (جدول 3). با مصرف 300 کیلوگرم کود گوگرد در هکتار، کلروفیل آ به میزان 67/7 میلی­گرم بر گرم وزن تر رسید که 23 درصد بیشتر از عدم مصرف کود گوگرد بود و اختلاف آماری بین آنها معنی‌دار بود؛ اما اختلاف آماری بین 30 و 15 کیلوگرم در هکتار از لحاظ آماری معنی‌دار نبود (جدول 3). نتایج در خصوص اثر کود سولفات روی بر کلروفیل آ نشان داد که با مصرف چهار در هزار این کود، شاخص فوق به مقدار 62/7 میلی­گرم بر گرم وزن تر رسید که 24 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف سولفات روی بود و در دسته­های آماری جداگانه­ای قرار گرفتند. همچنین اختلاف بین چهار در هزار و دو در هزار مصرف سولفات روی از لحاظ آماری معنی‌دار بود (جدول 3).

 

 

شکل 6. مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد (کیلوگرم در هکتار) و سولفات روی (در هزار) بر مقدار تیمول اسانس.

 

3-7. کلروفیل ب

نتایج تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که اثر اصلی تنش خشکی، کود گوگرد و سولفات روی بر کلروفیل ب معنی­دار بود (جدول 4). یافته­های این تحقیق در خصوص اثر اصلی تنش خشکی بر کلروفیل ب نشان داد که در تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی این شاخص به مقدار 67/5 میلی­گرم بر گرم وزن تر رسید که 27 درصد نسبت به تیمار عدم تنش خشکی کاهش داشت. اختلاف آماری بین هر سه سطح تنش خشکی نیز معنی­دار بود (جدول 3). با مصرف 300 کیلوگرم کود گوگرد در هکتار کلروفیل ب به میزان 07/7 میلی­گرم بر گرم وزن تر رسید که 18 درصد بیشتر از عدم مصرف کود گوگرد بود و اختلاف آماری بین آنها معنی‌دار بود. اختلاف آماری بین 30 و 15 کیلوگرم در هکتار نیز از لحاظ آماری معنی‌دار بود (جدول 3). نتایج در خصوص اثر کود سولفات روی بر کلروفیل ب نشان داد که با مصرف چهار در هزار این کود، شاخص فوق به مقدار 78/6 میلی­گرم بر گرم وزن تر رسید که 19 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف سولفات روی بود و در دسته­های آماری جداگانه­ای قرار گرفتند. همچنین اختلاف بین چهار در هزار و دو در هزار مصرف سولفات روی از لحاظ آماری معنی‌دار نبود (جدول 3).

3-8. فعالیت آنزیم کاتالاز

نتایج تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که اثر اصلی کود گوگرد، سولفات روی و اثر متقابل کود گوگرد و تنش خشکی بر مقدار فعالیت آنزیم کاتالاز معنی­دار بود (جدول 4). نتایج تحقیق در مورد مقایسه میانگین اثر متقابل کود گوگرد و تنش خشکی بر مقدار فعالیت آنزیم کاتالاز نشان داد که بیشترین مقدار این صفت به مقدار 78/6 میلی­مول آب مقطر در دقیقه بر میلی­گرم پروتئین در تیمار مصرف 300 کیلوگرم در هکتار کود گوگرد و عدم اعمال تنش خشکی حاصل شد که 21 درصد بیشتر از تیمار عدم مصرف کود و تنش خشکی 50 درصد ظرفیت زراعی بود که این اختلاف از لحاظ آماری معنی‌دار بود. همچنین در تمامی سطوح مصرف تنش خشکی، همواره افزایش مقدار مصرف کود گوگرد موجب افزایش مقدار این شاخص شد (شکل 7).

3-9. بحث

تنش خشکی می‌تواند تأثیرات منفی بسیاری بر رشد و توسعه گیاهان داشته باشد که یکی از این تأثیرات، کاهش تعداد برگ‌ها می‌باشد. این کاهش تعداد برگ‌ها می‌تواند منجر به کاهش فعالیت فتوسنتزی، کاهش تراکم غده‌های گیاهی، اختلال در تبادل گازها و همچنین کاهش عملکرد نهایی گیاه شود (Semida et al., 2021).کود گوگرد و نانوسولفات روی می‌توانند باعث افزایش جذب عناصر غذایی از خاک توسط گیاه شوند. این عناصر غذایی از جمله نیتروژن، فسفر و پتاسیم هستند که برای رشد و توسعه گیاهان ضروری هستند. با افزایش جذب این عناصر، گیاهان قادر به رشد سریع‌تر و افزایش ارتفاع بوته خود می‌شوند
 (Rafique, 2023). استفاده از کود گوگرد و نانوسولفات روی می‌تواند باعث افزایش مقاومت گیاهان در برابر استرس‌های محیطی مانند خشکی، نمکی، ورمی‌کم‌شدن و آلودگی هوا شود. با افزایش مقاومت گیاهان، آن‌ها قادر به رشد بهتر و افزایش ارتفاع بوته خود می‌شوند. به­طور کلی، استفاده از کود گوگرد و نانوسولفات روی می‌تواند منجر به بهبود رشد و توسعه گیاهان، افزایش ارتفاع بوته و افزایش عملکرد محصول شود (Ma, 2017).

 

 

شکل 7. مقایسه میانگین اثر متقابل تنش خشکی (درصد ظرفیت زراعی) وکود گوگرد (کیلوگرم در هکتار) بر مقدار فعالیت آنزیم کاتالاز.

 

محققان علت اختلاف عملکرد بین تیمارهای مختلف آبی را به کاهش پتانسیل فشاری، هدایت روزنه­ای و میزان نسبی آب برگ در حالت تنش آبی نسبت می­دهند که سبب افت شدت رشد برگ­ها و ریشه به علت توسعه و انبساط کمتر سلول­ها می­شود. احتمالا در اوایل فصل رشد، ازت باعث افزایش تعداد، اندازه و ماده خشک برگ و دمبرگ و در اواخر فصل سبب افزایش ماده خشک غده در واحد سطح می­شود (Kim & Lee, 2023). کاربرد کود روی موجب افزایش عملکرد ساقه و برگ و وزن خشک گیاه شده است که می­تواند علت­های مختلفی داشته باشد که از آن جمله می­توان به افزایش بیوسنتز اکسین در حضور عنصر روی، افزایش غلظت کلروفیل، افزایش فعالیت فسفو اینول­پیروات­کربوکسیلاز و ریبولوز بی­فسفات­کربوکسیلاز، کاهش تجمع سدیم در بافت­های گیاهی و افزایش کارایی جذب نیتروژن و فسفر در حضور عنصر روی اشاره کرد (Khatibi et al., 2022).

علت افزایش وزن خشک با مصرف کود روی را می­توان به افزایش بیوسنتز اکسین در حضور عنصر روی نسبت داد. پژوهشگران گزارش کردند که مصرف کود روی به­طور معنی­داری تولید ماده خشک گیاهی را در ذرت افزایش داده است
(Rezapour et al., 2021). روی به عنوان جزء ساختمانی بعضی از آنزیم­ها بوده و در فعالیت­های آنزیمی گوناگون شرکت دارد و با کاهش واکنش اسیدی خاک قابلیت جذب بیشتری پیدا می­کند. بهبود شاخص­های رشدی گیاه با کاربرد انواع کود معدنی در مطالعات مختلف به اثبات رسیده است. افزودن مستقیم عناصر غذایی به خاک، افزایش دسترسی و حفظ عناصر غذایی از طریق افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی، بهبود خصوصیات فیزیکی خاک، افزایش ظرفیت نگهداری آب و تأثیر مثبت بر میکروارگانیسم خاک از جمله دلایل تأثیر مثبت تغذیه معدنی می­باشد (Kaur et al., 2019). محققان نشان دادند که تغذیه معدنی با افزایش محتوای عناصر در خاک، این امکان را به گیاهان می‎دهد که نسبت اندام هوایی از جمله تعداد ساقه فرعی به ریشه را افزایش داده و با این فعالیت سطح فعال فتوسنتزی را افزایش دهند (Hafeez et al., 2017). بنابراین گیاه قادر است با بهبود فراهمی عناصر غذایی بیوماس خود را افزایش دهد. در حالی­که در گیاه شاهد به دلیل پایین­تر بودن محتوای عناصر غذایی، گیاه بیشتر به توسعه ریشه پرداخته و تولید اندام هوایی کاهش می­یابد. سیتوکینین‌ها، گروهی از هورمون‌های گیاهی هستند که نقش مهمی در رشد و توسعه گیاهان دارند. این هورمون‌ها به عنوان تنظیم‌کننده‌های رشد در گیاهان عمل می‌کنند و تأثیرات متعددی بر رشد، تقسیم سلولی، تشکیل میوه و مثلثات گیاهان دارند. سیتوکینین‌ها در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاهان مانند تقسیم سلولی، تشکیل مثلثات، تشکیل برگ، ریشه و میوه، تنظیم رشد و توسعه شاخه‌ها، تنظیم تولید کلروفیل و تنظیم توزیع مواد غذایی در گیاهان نقش دارند. سیتوکینین‌ها یکی از انواع اصلی هورمون‌های گیاهی هستند که در تنظیم رشد و توسعه گیاهان و تشکیل اجزای مختلف گیاهان مانند کپسول‌ها و میوه‌ها نقش دارند. استفاده از کودهای گوگردی و نانوسولفات روی می‌تواند تولید و تنظیم سیتوکینین‌ها را بهبود بخشیده و در نتیجه، عملکرد محصول را افزایش دهد (Hafeez et al., 2021).

در شرایط تنش خشکی، گیاهان تغییرات فیزیولوژیکی متعددی را تجربه می‌کنند. به منظور مقابله با این تنش، گیاهان به تنظیم متابولیسم‌های خود پرداخته و به تولید مواد دارویی و عطری یا اسانس‌ها اقدام می‌کنند. این اسانس‌ها می‌توانند به عنوان مکمل‌های محافظتی در برابر تنش‌های محیطی، به­خصوص تنش خشکی، عمل کنند. تنش خشکی می‌تواند به تغییرات در ترکیب اسانس‌ها منجر شود. در شرایط تنش، گیاهان ممکن است به سمت تولید ترکیبات خاصی از اسانس‌ها هدایت شوند که خواص ضد ‌استرس و محافظتی بیشتری دارند. این تغییرات ممکن است منجر به افزایش ارزش کاربردی اسانس‌ها شود (Fathi et al., 2017). عناصر معدنی نقش کلیدی در عملکرد بیوشیمیایی گیاهان دارند. این عناصر از جمله آهن، روی، منگنز، مس و سلنیوم به‌عنوان عناصر کم‌مقدار ضروری به شمار می‌روند. مطالعات نشان داده‌اند که تأمین مناسب این عناصر معدنی در شرایط تنش خشکی، می‌تواند به افزایش مقدار اسانس‌ها در گیاهان کمک کند. تغذیه معدنی می‌تواند تنظیم‌کننده‌های متعددی در مسیرهای متابولیکی گیاهان ایجاد کند (Rezapour et al., 2021). این تنظیم‌کننده‌ها می‌توانند تولید اسانس‌ها را تشدید کرده و بهبود دهند. عناصر معدنی مانند گوگرد می‌توانند بر رشد و توسعه ریشه‌ها تأثیر بگذارند. تقویت ریشه‌ها توسط تغذیه معدنی می‌تواند به افزایش مقدار اسانس‌ منجر شود (Dimkpa et al., 2017).

در شرایط تنش خشکی، گیاهان ممکن است به روش‌های مختلفی واکنش نشان دهند که می‌تواند شامل افزایش تولید اسانس‌ها باشد. این افزایش می‌تواند به چندین دلیل باشد؛ در شرایط تنش خشکی، گیاهان برای مقابله با این وضعیت ممکن است اسانس‌هایی تولید کنند که به عنوان مکانیسم‌های دفاعی عمل کنند. این اسانس‌ها می‌توانند به کاهش تبخیر آب و حفاظت از بافت‌های گیاهی کمک کنند. تنش‌ها (از جمله خشکی) می‌توانند تولید متابولیت‌های ثانویه را در گیاهان افزایش دهند
 (Fathi et al., 2017). این متابولیت‌ها که شامل اسانس‌ها نیز می‌شوند، ممکن است نقش‌هایی در جذب گرده‌افشان‌ها و دفع آفات و بیماری‌ها داشته باشند. در شرایط تنش، تولید هورمون‌هایی مانند اکسین، سیتوکینین و اسیدآبسیزیک تغییر می‌کند و این تغییرات می‌توانند به افزایش تولید اسانس‌ها کمک کنند. بنابراین، افزایش تولید اسانس‌ها در شرایط تنش خشکی ممکن است به عنوان یک استراتژی تطبیقی برای بقا و سازگاری گیاهان با شرایط نامساعد محیطی عمل کند (Kaur et al., 2019).

محققان بیان کردند که تنش خشکی با افزایش تولید متابولیت­های ثانویه موجب افزایش مقدار اسانس علف لیمو تحت شرایط تنش شده است (Candan et al., 2018). اسانس­ها اغلب ترکیب­هایی ترپنوئیدی هستند که واحدهای سازنده آن­ها مانند ایزوپنتنیل­پیروفسفات و دیمتیل­آلیل­پیروفسفات نیاز مبرم به NADPH و AATP دارند و حضور عناصری مانند نیتروژن، منیزیم، آهن و فسفر برای تشکیل ترکیب­های اخیر ضروری است. کود گوگرد حاوی عناصر غذایی می­باشد و با در دسترس قرار گرفتن عناصر غذایی در طول دوره رشدی گیاه منجر به افزایش غدد ترشح­کننده اسانس گیاه می­شود که در نهایت منجر به افزایش ترکیبات تشکیل­دهنده اسانس شده است (Ashkiani et al., 2020). نیتروژن، فسفر و پتاسیم موجود در این کود، درصد و عملکرد اسانس را در گیاهان دارویی افزایش می­دهند، زیرا این عناصر در توسعه و تقسیم سلول­های جدید حاوی اسانس و بیوسنتز اسانس و مواد مؤثره گیاهان دارویی نقش مهمی ایفاء می­کنند (Bettaieb et al., 2012).

یکی از روش‌های ارزیابی و پیش‌بینی تحمل گیاهان زراعی به تنش خشکی، مطالعه میزان تغییراتی است که در سنتز کلروفیل (a+b) برگ در اثرکمبود آب اتفاق می­افتد. کاهش سنتز کلروفیل آ از واکنش­های عمومی گیاهان نسبت به کمبود آب می­باشد. میزان کلروفیل در گیاه زنده یکی از عوامل مهم برای فتوسنتز به شمار می­آید. در این بین بسته به شدت، مدت و مرحله تأثیر خشکی مقادیر کلروفیل در گیاهان متفاوت است (Semida et al., 2021). در واقع، کاهش کلروفیل آ بر اثر تنش خشکی مربوط به افزایش تولید رادیکال­های اکسیژن در سلول است، زیرا این رادیکال­ها سبب پراکسیداسیون و در نتیجه تجزیه این رنگیزه می­شوند (Abbasi et al., 2022). استفاده از کودهای گوگردی و نانو روی به دلیل ویژگی‌های خاص این کودها و تأثیر مثبت آن‌ها بر رشد و توسعه گیاهان می‌تواند به افزایش وزن هزار دانه گیاهان زراعی کمک کند. علت افزایش وزن هزار دانه با استفاده از کودهای گوگردی و نانو روی، افزایش تولید کلروفیل در گیاهان است؛ کلروفیل نقش مهمی در فرایند فتوسنتز دارد و افزایش مقدار آن می‌تواند به تولید انرژی بیشتر و رشد بهتر گیاهان منجر شود (Ma et al., 2017).

محققان بیان کردند که در اثر کمبود عنصر روی در گیاه، غلظت کلروفیل برگ کاهش یافته و با کاهش میزان کلروفیل در برگ، میزان فتوسنتز و به تبع آن سطح برگ تولیدی کاسته می­شود (Candan et al., 2018)؛ با در نظر گرفتن این فرآیندها وزن خشک برگ نیز در اثر کمبود روی کاهش می­یابد. محققان گزارش کردند محلول­پاشی عناصر کم­مصرف مانند آهن و روی در شرایط تنش خشکی، عملکرد آفتابگردان را با بهبود بازده فتوشیمیایی و غلظت سبزینه، افزایش می‌دهد (Hafeez et al., 2017).

کود گوگرد و نانوسولفات روی می‌توانند به بهبود فعالیت آنزیم‌های مختلف در گیاهان منجر شوند. این آنزیم‌ها نقش مهمی در فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاهان دارند و با افزایش فعالیت آنزیم‌ها، گیاهان قادر به رشد بهتر و افزایش ارتفاع بوته خود می‌شوند (Hafeez et al., 2021). نانو روی می‌تواند به بهبود جذب عناصر غذایی توسط گیاهان کمک کند که این موضوع به تغذیه مناسب گیاهان و در نتیجه افزایش تعداد دانه در کپسول یا نیام منجر می­شود. با توجه به این عوامل، استفاده از نانو روی در گیاهان زراعی می‌تواند بهبود فعالیت آنزیم‌ها، افزایش جذب عناصر غذایی، افزایش مقاومت گیاهان و در نتیجه افزایش تعداد دانه در کپسول یا نیام را فراهم کند (Jeshni et al., 2017). نانو روی و کود گوگرد می‌توانند بهبود فعالیت آنزیم‌های مختلف در گیاهان را تسهیل کنند. این افزایش در فعالیت آنزیم‌ها می‌تواند بهبود فرآیندهای متعددی از جمله تقسیم سلولی در گیاهان را تسهیل کند. نانو روی و کود گوگرد دارای خواص ضد ‌اکسیدانی هستند که به جلوگیری از خسارت‌های اکسیداتیو در سلول‌های گیاهی کمک می­کنند؛ این تأثیرات می‌توانند به حفظ سلامت سلول‌ها و تقویت فعالیت آن‌ها در تقسیم سلولی بیانجامند (Babaei et al., 2018).

 

  1. نتیجه­ گیری

به­ طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که کود گوگرد و نانوسولفات روی با غلظت چهار در هزار به صورت مصرف جداگانه و به­خصوص در حالت مصرف همزمان منجر به افزایش عملکرد ماده خشک و تر سیاهدانه شدند. این افزایش عملکرد می­تواند ناشی از بهبود اجزای عملکرد نظیر افزایش وزن خشک برگ و ساقه باشد. همچنین در تیمار فوق مقدار تیمول به عنوان مهمترین شاخص کیفی این گیاه افزایش یافت که این افزایش مقدار اسانس و ترکیبات آن احتمالا به دلیل دو عنصر روی و گوگرد است.

 

  1. منابع

Abbasi, M., Maleki, A., Mirzaei Heydari, M., & Rostaminya, M. (2022). Interaction of mycorrhizal coexistence and foliar application of iron and zinc on some quantitative and qualitative characteristics of mung bean under different irrigation regimes. Environmental Stresses in Crop Sciences, 15(2), 407-426.‏

Amani Machiani, M., Javanmard, A., Ostadi, A., & Alizadeh, K. (2023). Improvement in essential oil quantity and quality of thyme (Thymus vulgaris L.) by integrative application of chitosan nanoparticles and arbuscular mycorrhizal fungi under water stress conditions. Plants, 12(7), 1422.‏

Arnon, D.I. (1949). Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology, 24, 1-15.

Asgharzadeh, A., & Edalateyan Kharazi, M. (2023). Effects of water stress as well as the effect of putrescine, spermidine and salicylic acid on biomass yield and oil content nigella (Nigella sativa L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 4(8), 12-24.

Ashkiani, A., Sayfzadeh, S., Shirani Rad, A.H., Valadabadi, A.E.K., & Hadidi Masouleh, E. (2020). Effects of foliar zinc application on yield and oil quality of rapeseed genotypes under drought stress. Journal of Plant Nutrition, 43(11), 1594-1603.‏

Babaei, R., Mirzaei Heydari, M., & Bazgir, M. (2018). Study the impact of various levels of phosphate fertilizer and plant growth promoting bacteria on availability of some of nutrients and wheat yield indices. Journal of Plant Ecophysiology, 10(34), 109-120.‏

Baethgen, W., & Alley, M. (2015). Optimizing soil and fertilizer nitrogen use by intensively managed winter wheat. II. Critical levels and optimum rates of nitrogen fertilizer. Agronomy Journal, 81(1), 120-125.

Bahamin, S., Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., & Behashti, S. (2021). Effect of nitrogen and phosphorus fertilizers on yield and nutrient efficiency indices in maize under drought stress. Environmental Stresses in Crop Sciences, 14, 675-690.

Bahamin, S., Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., & Behashti, S. (2019). Effect of biological and chemical fertilizers of nitrogen and phosphorus on quantitative and qualitative productivity of maize under drought stress conditions. Environmental Stresses in Crop Sciences, 12, 123-139.

Bettaieb, I., Knioua, S., Hamrouni, I., Limam, F., & Marzouk, B. (2012). Effect of drought on the biochemical composition and antioxidant activities of cumin (Cuminum cyminum L.) seeds. Industrial Crops and Products, 36, 238-245.

Candan, N., Cakmak, I.E.K., & Ozturk, L. (2018). Zinc‐biofortified seeds improved seedling growth under zinc deficiency and drought stress in durum wheat. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 181(3), 388-395.‏

Cohen, I., Zandalinas, S.I., Huck, C., Fritschi, F.B., & Mittler, R. (2021). Meta-analysis of drought and heat stress combination impact on crop yield and yield components. Physiologia Plantarum,171, 66–76.

Dimkpa, C.O., Singh, U., Bindraban, P.S., Elmer, W.H., Gardea-Torresdey, J.L.E.K., & White, J.C. (2019). Zinc oxide nanoparticles alleviate drought-induced alterations in sorghum performance, nutrient acquisition, and grain fortification. Science of the Total Environment, 688, 926-934.‏

Fathi, A., & Tari, D.B. (2016). Effect of drought stress and its mechanism in plants. International Journal of Life Sciences, 10(1), 1-6.

Fathi, A., Kardoni, F., Bahamin, S., Khalil Tahmasebi, B., & Naseri, R. (2017). Investigation of management strategy of the consolidated system of organic and biological inputs on growth and yield characteristics in corn cultivation. Applied Research of Plant Ecophysiology, 4(1), 137-156.‏

Hafeez, M.B., Ramzan, Y., Khan, S., Ibrar, D., Bashir, S., Zahra, N., ..., & Diao, Z.H. (2021). Application of zinc and iron-based fertilizers improves the growth attributes, productivity, and grain quality of two wheat (Triticum aestivum) cultivars. Frontiers in Nutrition, 1036.‏

Hafeez, Y., Iqbal, S., Jabeen, K.H., Shahzad, S., Jahan, S., & Rasul, F. (2017). Effect of biochar application on seed germination and seedling growth of Glycine max (L.) merr. under drought stress. Pakistan Journal of Botany, 49, 7-13.

Heydari, M.M., Maleki, A., Brook, R., & Jones, D.L. (2009). Efficiency of phosphorus solubilising bacteria and phosphorus chemical fertilizer on yield and yield components of wheat cultivar (Chamran). Aspects of Applied Biology, 98, 189-193.

Heydari, M.M., Brook, R.M., & Jones, D.L. (2019). The role of phosphorus sources on root diameter, root length and root dry matter of barley (Hordeum vulgare L.). Journal of Plant Nutrition, 42(1), 1-15.

Islam, M.S., Ali, M.T., Hasan, M.K., Wais, A.H., Hafeez, A.G., & Chowdhury, M.K. (2019). Response of sulphur and zinc on the growth and yield traits of sesame (Sesamum indicum L.) at old Himalayan piedmont plain soil. ISPEC Journal of Agricultural Sciences3(1), 98-115.‏

Jeshni, M.G., Mousavinik, M., Khammari, I., & Rahimi, M. (2017). The changes of yield and essential oil components of German chamomile (Matricaria recutita L.) under application of phosphorus and zinc fertilizers and drought stress conditions. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 16(1), 60-65.

Kaur, G., & Asthir, B. (2017). Molecular responses to drought stress in plants. Plant Biology, 61, 201–209.

Khatibi, A., Omrani, S., Omrani, A., Shojaei, S.H., Mousavi, S.M.N., Illés, Á., ..., & Nagy, J. (2022). Response of maize hybrids in drought-stress using drought tolerance indices. Water14(7), 1012.‏

Kim, K.H., & Lee, B.M. (2023). Effects of climate change and drought tolerance on maize growth. Plants12(20), 3548.‏

Lotfi, B., Maleki, A., Mirzaei Heydari, M., Rostaminiya, M., & Babaei, F. (2021). The effect of different tillage systems, nitrogen fertilizer and mycorrhiza on mung bean (Vigna radiata) production and energy indices. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 52(4), 416-428.‏

Ma, D., Sun, D., Wang, C., Ding, H., Qin, H., Hou, J., & Guo, T. (2017). Physiological responses and yield of wheat plants in zinc-mediated alleviation of drought stress. Frontiers in Plant Science, 8, 860.‏

Mirzaei Heidari, M., & Mishkhaszadeh, K. (2023). Evaluating the effects of mycorrhizal fungi on growth and yield of winter chickpea (Cicer arietinum L.) under conditions of supplemental irrigation. Journal of Plant Environmental Physiology, 18(3), 18-31.

Mirzaei Heydari, M. (2021). Investigation the effect of mycorrhizal fungus and supplementary irrigation on growth, yield and yield components of chickpea (Cicer arietinum L.) in two seasons of autumn and spring cultivation in climatic conditions of Ilam province. Crop Physiology Journal, 13(50), 23-45.

Mirzaei Heydari, M. (2013). The role of bio-inoculants on phosphorous relations of barley. PhD Thesis, Bangor University, Wales, United Kingdom, 193 pp.

Mirzaei Heydari, M., & Babaei, Z. (2022). Evaluating the effect of potential of plant growth promoting bacteria as inoculated in soil and different rates of phosphorous fertilizer on growth and yield of autumn wheat. Iranian Journal of Soil and Water Research, 53(10), 2247-2259.

Mirzaei, A., Naseri, R., Torab Miri, S.M., Soleymani Fard, A., & Fathi, A. (2018). Reaspose of yield and yield components of chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars to the application of plant growth promoting rhizohbacteria and nitrogen chemical fertilizer under rainfed conditions. Journal of Crop Ecophysiology, 11(44(4)), 775-790.‏

Rafique, S. (2023). Physiological and biochemical responses in maize under drought stress. In Maize Improvement: Current Advances in Yield, Quality, and Stress Tolerance under Changing Climatic Scenarios (pp. 117-136). Cham: Springer International Publishing.‏

Rezapour, A., Heydari, M., Glovi, M., & Ramroudi, M. (2021). The effect of drought stress and different amounts of sulfur fertilizer on yield and components of seed yield and osmotic regulators in the medicinal plant Nigella sativa (L.). Iranian Medicinal and Aromatic Plants Research, 27(3), 384-396.

Semida, W.M., Abdelkhalik, A., Mohamed, G.F., Abd El-Mageed, T.A., Abd El-Mageed, S.A., Rady, M.M., & Ali, E.F. (2021). Foliar application of zinc oxide nanoparticles promotes drought stress tolerance in eggplant (Solanum melongena L.). Plants10(2), 421.‏

Ye, J., Wang, S., Deng, X., Yin, L., Xiong, B., & Wang, X. (2016). Melatonin increased maize (Zea mays L.) seedling drought tolerance by alleviating drought-induced photosynthetic inhibition and oxidative damage. Acta Physiologiae Plantarum, 38(2), p. 48.

منابع
Abbasi, M., Maleki, A., Mirzaei Heydari, M., & Rostaminya, M. (2022). Interaction of mycorrhizal coexistence and foliar application of iron and zinc on some quantitative and qualitative characteristics of mung bean under different irrigation regimes. Environmental Stresses in Crop Sciences, 15(2), 407-426.‏
Amani Machiani, M., Javanmard, A., Ostadi, A., & Alizadeh, K. (2023). Improvement in essential oil quantity and quality of thyme (Thymus vulgaris L.) by integrative application of chitosan nanoparticles and arbuscular mycorrhizal fungi under water stress conditions. Plants, 12(7), 1422.‏
Arnon, D.I. (1949). Copper enzymes in isolated chloroplasts. Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology, 24, 1-15.
Asgharzadeh, A., & Edalateyan Kharazi, M. (2023). Effects of water stress as well as the effect of putrescine, spermidine and salicylic acid on biomass yield and oil content nigella (Nigella sativa L.). Iranian Journal of Medicinal and Aromatic Plants Research, 4(8), 12-24.
Ashkiani, A., Sayfzadeh, S., Shirani Rad, A.H., Valadabadi, A.E.K., & Hadidi Masouleh, E. (2020). Effects of foliar zinc application on yield and oil quality of rapeseed genotypes under drought stress. Journal of Plant Nutrition, 43(11), 1594-1603.‏
Babaei, R., Mirzaei Heydari, M., & Bazgir, M. (2018). Study the impact of various levels of phosphate fertilizer and plant growth promoting bacteria on availability of some of nutrients and wheat yield indices. Journal of Plant Ecophysiology, 10(34), 109-120.‏
Baethgen, W., & Alley, M. (2015). Optimizing soil and fertilizer nitrogen use by intensively managed winter wheat. II. Critical levels and optimum rates of nitrogen fertilizer. Agronomy Journal, 81(1), 120-125.
Bahamin, S., Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., & Behashti, S. (2021). Effect of nitrogen and phosphorus fertilizers on yield and nutrient efficiency indices in maize under drought stress. Environmental Stresses in Crop Sciences, 14, 675-690.
Bahamin, S., Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., & Behashti, S. (2019). Effect of biological and chemical fertilizers of nitrogen and phosphorus on quantitative and qualitative productivity of maize under drought stress conditions. Environmental Stresses in Crop Sciences, 12, 123-139.
Bettaieb, I., Knioua, S., Hamrouni, I., Limam, F., & Marzouk, B. (2012). Effect of drought on the biochemical composition and antioxidant activities of cumin (Cuminum cyminum L.) seeds. Industrial Crops and Products, 36, 238-245.
Candan, N., Cakmak, I.E.K., & Ozturk, L. (2018). Zinc‐biofortified seeds improved seedling growth under zinc deficiency and drought stress in durum wheat. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 181(3), 388-395.‏
Cohen, I., Zandalinas, S.I., Huck, C., Fritschi, F.B., & Mittler, R. (2021). Meta-analysis of drought and heat stress combination impact on crop yield and yield components. Physiologia Plantarum,171, 66–76.
Dimkpa, C.O., Singh, U., Bindraban, P.S., Elmer, W.H., Gardea-Torresdey, J.L.E.K., & White, J.C. (2019). Zinc oxide nanoparticles alleviate drought-induced alterations in sorghum performance, nutrient acquisition, and grain fortification. Science of the Total Environment, 688, 926-934.‏
Fathi, A., & Tari, D.B. (2016). Effect of drought stress and its mechanism in plants. International Journal of Life Sciences, 10(1), 1-6.
Fathi, A., Kardoni, F., Bahamin, S., Khalil Tahmasebi, B., & Naseri, R. (2017). Investigation of management strategy of the consolidated system of organic and biological inputs on growth and yield characteristics in corn cultivation. Applied Research of Plant Ecophysiology, 4(1), 137-156.‏
Hafeez, M.B., Ramzan, Y., Khan, S., Ibrar, D., Bashir, S., Zahra, N., ..., & Diao, Z.H. (2021). Application of zinc and iron-based fertilizers improves the growth attributes, productivity, and grain quality of two wheat (Triticum aestivum) cultivars. Frontiers in Nutrition, 1036.‏
Hafeez, Y., Iqbal, S., Jabeen, K.H., Shahzad, S., Jahan, S., & Rasul, F. (2017). Effect of biochar application on seed germination and seedling growth of Glycine max (L.) merr. under drought stress. Pakistan Journal of Botany, 49, 7-13.
Heydari, M.M., Maleki, A., Brook, R., & Jones, D.L. (2009). Efficiency of phosphorus solubilising bacteria and phosphorus chemical fertilizer on yield and yield components of wheat cultivar (Chamran). Aspects of Applied Biology, 98, 189-193.
Heydari, M.M., Brook, R.M., & Jones, D.L. (2019). The role of phosphorus sources on root diameter, root length and root dry matter of barley (Hordeum vulgare L.). Journal of Plant Nutrition, 42(1), 1-15.
Islam, M.S., Ali, M.T., Hasan, M.K., Wais, A.H., Hafeez, A.G., & Chowdhury, M.K. (2019). Response of sulphur and zinc on the growth and yield traits of sesame (Sesamum indicum L.) at old Himalayan piedmont plain soil. ISPEC Journal of Agricultural Sciences3(1), 98-115.‏
Jeshni, M.G., Mousavinik, M., Khammari, I., & Rahimi, M. (2017). The changes of yield and essential oil components of German chamomile (Matricaria recutita L.) under application of phosphorus and zinc fertilizers and drought stress conditions. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 16(1), 60-65.
Kaur, G., & Asthir, B. (2017). Molecular responses to drought stress in plants. Plant Biology, 61, 201–209.
Khatibi, A., Omrani, S., Omrani, A., Shojaei, S.H., Mousavi, S.M.N., Illés, Á., ..., & Nagy, J. (2022). Response of maize hybrids in drought-stress using drought tolerance indices. Water14(7), 1012.‏
Kim, K.H., & Lee, B.M. (2023). Effects of climate change and drought tolerance on maize growth. Plants12(20), 3548.‏
Lotfi, B., Maleki, A., Mirzaei Heydari, M., Rostaminiya, M., & Babaei, F. (2021). The effect of different tillage systems, nitrogen fertilizer and mycorrhiza on mung bean (Vigna radiata) production and energy indices. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 52(4), 416-428.‏
Ma, D., Sun, D., Wang, C., Ding, H., Qin, H., Hou, J., & Guo, T. (2017). Physiological responses and yield of wheat plants in zinc-mediated alleviation of drought stress. Frontiers in Plant Science, 8, 860.‏
Mirzaei Heidari, M., & Mishkhaszadeh, K. (2023). Evaluating the effects of mycorrhizal fungi on growth and yield of winter chickpea (Cicer arietinum L.) under conditions of supplemental irrigation. Journal of Plant Environmental Physiology, 18(3), 18-31.
Mirzaei Heydari, M. (2021). Investigation the effect of mycorrhizal fungus and supplementary irrigation on growth, yield and yield components of chickpea (Cicer arietinum L.) in two seasons of autumn and spring cultivation in climatic conditions of Ilam province. Crop Physiology Journal, 13(50), 23-45.
Mirzaei Heydari, M. (2013). The role of bio-inoculants on phosphorous relations of barley. PhD Thesis, Bangor University, Wales, United Kingdom, 193 pp.
Mirzaei Heydari, M., & Babaei, Z. (2022). Evaluating the effect of potential of plant growth promoting bacteria as inoculated in soil and different rates of phosphorous fertilizer on growth and yield of autumn wheat. Iranian Journal of Soil and Water Research, 53(10), 2247-2259.
Mirzaei, A., Naseri, R., Torab Miri, S.M., Soleymani Fard, A., & Fathi, A. (2018). Reaspose of yield and yield components of chickpea (Cicer arietinum L.) cultivars to the application of plant growth promoting rhizohbacteria and nitrogen chemical fertilizer under rainfed conditions. Journal of Crop Ecophysiology, 11(44(4)), 775-790.‏
Rafique, S. (2023). Physiological and biochemical responses in maize under drought stress. In Maize Improvement: Current Advances in Yield, Quality, and Stress Tolerance under Changing Climatic Scenarios (pp. 117-136). Cham: Springer International Publishing.‏
Rezapour, A., Heydari, M., Glovi, M., & Ramroudi, M. (2021). The effect of drought stress and different amounts of sulfur fertilizer on yield and components of seed yield and osmotic regulators in the medicinal plant Nigella sativa (L.). Iranian Medicinal and Aromatic Plants Research, 27(3), 384-396.
Semida, W.M., Abdelkhalik, A., Mohamed, G.F., Abd El-Mageed, T.A., Abd El-Mageed, S.A., Rady, M.M., & Ali, E.F. (2021). Foliar application of zinc oxide nanoparticles promotes drought stress tolerance in eggplant (Solanum melongena L.). Plants10(2), 421.‏
Ye, J., Wang, S., Deng, X., Yin, L., Xiong, B., & Wang, X. (2016). Melatonin increased maize (Zea mays L.) seedling drought tolerance by alleviating drought-induced photosynthetic inhibition and oxidative damage. Acta Physiologiae Plantarum, 38(2), p. 48.