
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,616,145 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,206,201 |
تأثیر افزایش غلظت دیاکسید کربن اتمسفری و نیتروژن بر رشد و جذب عناصر غذایی در گندم | ||
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار | ||
مقاله 2، دوره 7، شماره 4، اسفند 1396، صفحه 19-43 اصل مقاله (517.07 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2018.13713.1765 | ||
نویسندگان | ||
حسین میر سید حسینی* 1؛ منصور کوهستانی2؛ ارژنگ فتحی گردلیدانی3؛ محمد رضا بیهمتا4 | ||
1دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران | ||
2دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران | ||
3دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی دانشگاه تهران | ||
4استاد ، گروه زراعت و اصلاح نباتات ، دانشگاه تهران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: رشد جمعیت و افزایش فعالیتهای صنعتی در دو قرن اخیر سبب افزایش قابلتوجهی در غلظت CO2 اتمسفر شده است. بر اساس تحقیقات انجام شده افزایش غلظت CO2 اتمسفری از شروع انقلاب صنعتی در اواسط قرن هجدهم تا به امروز همچنان ادامه دارد، بهنحویکه غلظت CO2 از حدود 270 میلیگرم در لیتر قبل از انقلاب صنعتی به حدود 394 میلیگرم در لیتر در سال 2013 میلادی افزایش یافته است. تأثیر غلظت افزایش یافته CO2 بر جذب عناصر غذایی مانند نیتروژن، آهن، منگنز و روی در مورد بسیاری از محصولات مطالعه شده است. بهبود شرایط تغذیهای ناشی از مصرف کودهای نیتروژنی و افزایش غلظت CO2 اتمسفری به دلیل افزایش فتوسنتز و تولید ماده خشک موجب افزایش رشد و عملکرد گیاهان زراعی مختلف و همچنین سبب تغییر غلظت بسیاری از عناصر غذایی ضروری گیاه میشود. پژوهش حاضر باهدف بررسی اثر افزایش غلظت CO2 و فراهمی نیتروژن خاک بر جذب عناصر غذایی در گیاه گندم انجام گردید. مواد و روشها: کشت گلخانهای گندم بهصورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی شامل فاکتور خاک در دو سطح (لومرسیشنی و لومشنی) و فاکتور نیتروژن در سه سطح (صفر، 100 و 200 میلیگرم در کیلوگرم از منبع اوره) و در دو سطح CO2 (400 و 850 میلیگرم در لیتر) در چهار تکرار انجام شد که جمعا در هر آزمایش 24 و در کل آزمایش 48 گلدان استفاده گردید. 60 روز پس از کشت گیاهان برداشت شدند و وزن خشک و میزان جذب نیتروژن، فسفر، پتاسیم، منیزیم، آهن، منگنز و روی بخش هوایی آنها اندازهگیری گردید. یافتهها: نتایج نشان داد با افزایش غلظت CO2، در تیمارهای مختلف کود نیتروژنی، وزن خشک بخش هوایی گندم بهطور میانگین 67/10 درصد افزایش یافت. افزایش غلظت CO2 تاثیری بر جذب نیتروژن و منیزیم در بخش هوایی گندم نداشت ولی جذب فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز و روی را بهترتیب 58/18، 72/20، 87/32، 66/24 و 36/22 درصد افزایش داد. با کاربرد کود نیتروژن جذب نیتروژن، فسفر، پتاسیم، منیزیم، آهن، منگنز و روی بخش هوایی گندم بهترتیب 337، 93، 96، 145، 135، 129 و 156 درصد افزایش یافت و این افزایش برای عناصر فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز و روی در غلظت افزایش یافته CO2 شدیدتر بود. نتیجهگیری: میزان مصرف کودهای شیمیایی و بهخصوص نیتروژن و برقراری تعادل تغذیهای برای گیاه باید براساس شرایط اقلیمی تغییر یابد. با توجه به نتایج این آزمایش افزایش مقدار نیتروژن خاک منجر به تشدید اثرات مثبت افزایش غلظت دیاکسید کربن گردید. بنابراین درصورتیکه محدودیتی از نظر تامین عناصر غذایی ضروری گیاه به خصوص نیتروژن وجود نداشته باشد، در شرایط افزایش غلظت CO2 اتمسفری، رشد گیاه گندم و جذب اکثر عناصر غذایی در بخش هوایی آن افزایش خواهد یافت. | ||
کلیدواژهها | ||
تغییر اقلیم؛ جذب عناصر غذایی؛ دیاکسید کربن؛ نیتروژن خاک | ||
مراجع | ||
1.Ainsworth, E.A., and Long, S.P. 2005. What have we learned from 15 years of free-air CO2 enrichment (FACE)? A meta-analytic review of the responses of photosynthesis, canopy properties and plant production to rising CO2. New Phytol. 165: 2. 351-372. 2.Asing, J., Saggar, S., Singh, J., and Bolan, N.S. 2008. Assessment of nitrogen losses from urea and an organic manure with and without nitrification inhibitor, dicyandiamide, applied to lettuce under glasshouse conditions. Soil Res. 46: 7. 535-541. 3.Black, C.A. 1968. Soil-plant relationships. Soil-plant relationships.: 2nd ed. 4.Bottrill, D., Possingham, J., and Kriedemann, P. 1970. The effect of nutrient deficiencies on phosynthesis and respiration in spinach. Plant Soil. 32: 1. 424-438. 5.Bouyoucos, G.J. 1962. Hydrometer method improved for making particle size analyses of soils. Agron J. 54: 5. 464-465. 6.Bremner, J. 1996. Nitrogen-total. P 1085-1121, In: J.M. Bartels and J.M. Bigham (Eds.), Methods of soil analysis, Part 3, Chemical Methods, Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 7.Chunwu, Z., Qilong, Z., Hongyan, Y., Shengjin, L., Gangqiang, D., and Jianguo, Z. 2016. Effect of Elevated CO2 on the Growth and Macronutrient (N, P and K) Uptake of Annual Wormwood (Artemisia annua L.). Pedosphere. 26: 2. 235-242. 8.Cottenie, A. 1980. Soil and plant testing as a basis of fertilizer recommendations. F.A.O. Soils Bulletin 38/2. Rome, Italy, 118p. 9.Fangmeier, A., Grüters, U., Högy, P., Vermehren, B., and Jäger, H.J. 1997. Effects of elevated CO2, nitrogen supply and tropospheric ozone on spring wheat-II. Nutrients (N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn). Environ. Pollut. 96: 1. 43-59. 10.Flexas, J., and Medrano, H. 2002. Drought-inhibition of photosynthesis in C3 plants: stomatal and non-stomatal limitations revisited. Ann. Bot. 89: 2. 183-189. 11.Foehse, D., and Jungk, A. 1983. Influence of phosphate and nitrate supply on root hair formation of rape, spinach and tomato plants. Plant Soil. 74: 3. 359-368. 12.Goldberg, S.P., Smith, K.A., and Holmes, J.C. 1983. The effects of soil compaction, form of nitrogen fertiliser and fertiliser placement on the availability of manganese to barley. J. Sci. Food Agric. 34: 7. 657-670. 13.Hao, X., Gao, J., Han, X., Ma, Z., Merchant, A., Ju, H., and Lin, E. 2014. Effects of open-air elevated atmospheric CO2 concentration on yield quality of soybean (Glycine max (L.) Merr). Agric. Ecosyst. Environ. 192: 80-84. 14.Helmke, P.A., and Sparks, D. 1996. Lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium. P 551-575, In: D.L. Sparks (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 3, Chemical Methods, Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 15.Heydarian Pour, M.B., Ramezani Mozhdeh, Z., and Samini, A.M. 2013. Effect of nitrogen and biological bacteria on performance, total concentration and uptake of nutrient elements in shoot of Wheat. Soil Res. (Soil and Water). 27: 2. 141-148. (In Persian) 16.Högy, P., Wieser, H., Köhler, P., Schwadorf, K., Breuer, J., Franzaring, J., and Fangmeier, A. 2009. Effects of elevated CO2 on grain yield and quality of wheat: results from a 3-year free-air CO2 enrichment experiment. Plant Biol. 11: 1. 60-69. 17.IqbaII, M., Hassan, A., and Abid, M. 1999. Effect of soil texture and compaction on nutrient uptake and growth of maize (Zea mays L.). Pak. J. Agric. Sci. 36: 3-4. 154-160. 18.Jensen, B., and Christensen, B.T. 2004. Interactions between elevated CO2 and added N: effects on water use, biomass and soil 15N uptake in wheat. Acta Agric Scand B Soil Plant Sci. 54: 3. 175-184. 19.Jin, C.W., Du, S.T., Chen, W.W., Li, G.X., Zhang, Y.S., and Zheng, S.J. 2009. Elevated carbon dioxide improves plant iron nutrition through enhancing the iron-deficiency-induced responses under iron-limited conditions in tomato. Plant Physiol. 150: 1. 272-280. 20.Jin, J., Tang, C., and Sale, P. 2015. The impact of elevated carbon dioxide on the phosphorus nutrition of plants: a review. Ann. Bot. 116: 6. 987-999. 21.Kantety, R., van Santen, E., Woods, F., and Wood, C. 1996. Chlorophyll meter predicts nitrogen status of tall fescue. J. Plant Nutr. 19: 6. 881-889. 22.Karimian, N. 1995. Effect of nitrogen and phosphorus on zinc nutrition of corn in a calcareous soil. J. Plant Nutr. 18: 10. 2261-2271. 23.Keeling, C., and Whorf, T. 2005. Atmospheric CO2 records from sites in the SIO air sampling network, Trends: a compendium of data on global change,Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, Pp: 16-26. 24.Kimball, B., Kobayashi, K., and Bindi, M. 2002. Responses of agricultural crops to free-air CO2 enrichment. Adv. Agron. 77: 293-368. 25.Kuo, S. 1996. Phosphorus. P 869-919, In: D.L. Sparks, A.L. Page, P.A. Helmke and R.H. Loeppert (Eds.), Methods of soil analysis, Part 3, chemical methods, Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 26.Li, D., Liu, H., Qiao, Y., Wang, Y., Cai, Z., Dong, B., and Liu, M. 2013. Effects of elevated CO2 on the growth, seed yield and water use efficiency of soybean (Glycine max (L.) Merr.) under drought stress. Agric. Water Manage. 129: 105-112. 27.Li, P., Han, X., Zong, Y., Li, H., Lin, E., Han, Y., and Hao, X. 2015. Effects of free-air CO2 enrichment (FACE) on the uptake and utilization of N, P and K in Vigna radiata. Agric. Ecosyst. Environ. 202: 120-125. 28.Lindsay, W.L., and Norvell, W.A. 1978. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Sci. Soc. Am. J. 42: 3. 421-428. 29.Madhu, M., and Hatfield, J. 2013. Dynamics of plant root growth under increased atmospheric carbon dioxide. Agron. J. 105: 3. 657-669. 30.Manderscheid, R., Pacholski, A., Frühauf, C., and Weigel, H.J. 2009. Effects of free air carbon dioxide enrichment and nitrogen supply on growth and yield of winter barley cultivated in a crop rotation. Field Crops. Res. 110: 3. 185-196. 31.Marschner, H. 2011. Mineral nutrition of higher plants, Academic press, 672p. 32.McGrath, J.M., and Lobell, D.B. 2013. Reduction of transpiration and altered nutrient allocation contribute to nutrient decline of crops grown in elevated CO2 concentrations. Plant, Cell Environ. 36: 3. 697-705. 33.Mishra, A.K., Rai, R., and Agrawal, S. 2013. Differential response of dwarf and tall tropical wheat cultivars to elevated ozone with and without carbon dioxide enrichment: growth, yield and grain quality. Field Crops. Res. 145: 21-32. 34.Murata, Y. 1961. Studies on photosynthesis in rice plants and its culture significance. Bull. Nat. Inst. Agr. Sci. Japan Ser. D. 9: 1-169. 35.Murcia, M., Vera, A., Ortiz, R., and Garcia-Carmona, F. 1995. Measurement of ion levels of spinach grown in different fertilizer regimes using ion chromatography. Food Chem. 52: 2. 161-166. 36.Myers, S.S., Zanobetti, A., Kloog, I., Huybers, P., Leakey, A.D., Bloom, A.J., and Hasegawa, T. 2014. Increasing CO2 threatens human nutrition. Nature. 510: 7503. 139-142. 37.Nelson, D., and Sommers, L.E. 1982. Total carbon, organic carbon and organic matter. P 539-580, In: A.L. Page (Ed.), Methods of soil analysis, Part 2, 2nd ed, Chemical and microbiological properties, Agronomy monograph No.9. Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 38.Nelson, R. 1982. Carbonate and gypsum. P 181-197, In: A.L. Page (Ed.), Methods of soil analysis, Part 2, 2nd ed, Chemical and microbiological properties, Agronomy monograph No.9. Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 39.Olsen, S. 1972. Micronutrient interactions, Pp: 243-264. 40.Olsen, S., and Sommers, L. 1982. Phosphorus. P 403-430, In: A.L. Page (Ed.), Methods of soil analysis, Part 2, 2nd ed, Chemical and microbiological properties, Agronomy monograph No.9. Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 41.Olson, R.A., and Frey, K. 1987. Nutritional quality of cereal grains: genetic and agronomic improvement. Am. Soc. Agron, Madison, WI, 511p. 42.Osanai, Y., Tissue, D.T., Bange, M.P., Anderson, I.C., Braunack, M.V., and Singh, B.K. 2016. Plant-soil interactions and nutrient availability determine the impact of elevated CO2 and temperature on cotton productivity. Plant Soil. 410: 1. 87-102. 43.Pal, M., Karthikeyapandian, V., Jain, V., Srivastava, A., Raj, A., and Sengupta, U. 2004. Biomass production and nutritional levels of berseem (Trifolium alexandrium) grown under elevated CO2. Agric. Ecosyst. Environ. 101: 1. 31-38. 44.Phothi, R., Umponstira, C., Sarin, C., Siriwong, W., and Nabheerong, N. 2016. Combining effects of ozone and carbon dioxide application on photosynthesis of Thai jasmine rice (Oryza sativa L.) cultivar Khao Dawk Mali 105. Aust. J. Crop Sci. 10: 4. 591-597. 45.Pleijel, H., and Högy, P. 2015. CO2 dose-response functions for wheat grain, protein and mineral yield based on FACE and open-top chamber experiments. Environ. Pollut. 198: 70-77. 46.Prior, S.A., Runion, G.B., Marble, S.C., Rogers, H.H., Gilliam, C.H., and Torbert, H.A. 2011. A review of elevated atmospheric CO2 effects on plant growth and water relations: implications for horticulture. HortScience. 46: 2. 158-162. 47.Rhoades, J. 1996. Salinity: electrical conductivity and total dissolved solids. P 417-435, In: D.L. Sparks (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 3, Chemical Methods, Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 48.Ritchie, S.W., and Hanway, J.J. 1989. How a corn plant develops, Ames, IA (USA), Iowa State University, 20p. 49.Roy, K., Bhattacharyya, P., Neogi, S., Rao, K., and Adhya, T. 2012. Combined effect of elevated CO2 and temperature on dry matter production, net assimilation rate, C and N allocations in tropical rice (Oryza sativa L.). Field Crops. Res. 139: 71-79. 50.Ryan, J., Estefan, G., and Rashid, A. 2007. Soil and plant analysis laboratory manual, ICARDA, Beirut, Lebanon, 243p. 51.Schahczenski, J., and Hill, H. 2009. Agriculture, climate change and carbon sequestration. ATTRA, Melbourne, Pp: 14-18. 52.Solomon, S., Qin, D., Manning, M., Chen, Z., Marquis, M., Averyt, K.B., and Miller, H.L. 2007. Contribution of working group I to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 996p. 53.Staal, M., Maathuis, F.J., Elzenga, J.T.M., Overbeek, J.H.M., and Prins, H. 1991. Na+/H+ antiport activity in tonoplast vesicles from roots of the salt-tolerant Plantago maritima and the salt-sensitive Plantago media. Physiol. Plant. 82: 2. 179-184. 54.Sumner, M., and Miller, W. 1996. Cation exchange capacity and exchange coefficients. P 1201-1229, In: Sparks, D.L. (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 3, Chemical Methods. Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 55.Thomas, G. 1996. Soil pH and soil acidity. P 475-490, In: D.L. Sparks (Ed.), Methods of Soil Analysis, Part 3, Chemical Methods. Soil Sci. Soc. Am. J. Madison, WI. 56.Thompson, T.L., and Doerge, T.A. 1995. Nitrogen and water rates for subsurface trickle -irrigated collard, mustard and spinach. HortScience. 30: 7. 1382-1387. 57.Torbert, H., Prior, S., Rogers, H., and Runion, G. 2004. Elevated atmospheric CO2 effects on N fertilization in grain sorghum and soybean. Field Crops. Res. 88: 1. 57-67. 58.Weigel, H.J., and Manderscheid, R. 2012. Crop growth responses to free air CO2 enrichment and nitrogen fertilization: rotating barley, ryegrass, sugar beet and wheat. Eur. J. Agron. 43: 97-107. 59.Wilkinson, S., Grunes, D., and Sumner, M. 2000. Nutrient interactions in soil and plant nutrition. Handbook of soil science, Pp: 89-112. 60.Wu, D.X., Wang, G.X., Bai, Y.F., and Liao, J.X. 2004. Effects of elevated CO2 concentration on growth, water use, yield and grain quality of wheat under two soil water levels. Agric. Ecosyst. Environ. 104: 3. 493-507. 61.Yang, L., Wang, Y., Huang, J., Zhu, J., Yang, H., Liu, G., and Hu, J. 2007. Seasonal changes in the effects of free-air CO2 enrichment (FACE) on phosphorus uptake and utilization of rice at three levels of nitrogen fertilization. Field Crops. Res. 102: 2. 141-150. 62.Yang, L., Wang, Y., Kobayashi, K., Zhu, J., Huang, J., Yang, H., and Han, Y. 2008. Seasonal changes in the effects of free-air CO2 enrichment (FACE) on growth, morphology and physiology of rice root at three levels of nitrogen fertilization. Glob. Change. Biol. 14: 8. 1844-1853. 63.Zeng, Q., Liu, B., Gilna, B., Zhang, Y., Zhu, C., Ma, H., and Zhu, J. 2011. Elevated CO2 effects on nutrient competition between a C3 crop (Oryza sativa L.) and a C4 weed (Echinochloa crusgalli L.). Nutr. Cycl. Agroecosys. 89: 1. 93-104. 64.Zhang, X., Yu, X., and Ma, Y. 2013. Effect of nitrogen application and elevated CO2 on photosynthetic gas exchange and electron transport in wheat leaves. Photosynthetica. 4: 51. 593-602. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,139 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,184 |