اثر شور و غرقاب شدن خاک بر غلظت برخی عناصر پرمصرف و سدیم در بخش هوایی ذرت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

شوری و غرقاب از تنش­های غیرزیستی مهم محدود کننده رشد و عملکرد گیاهان در دنیا می­باشند. در این پژوهش، اثر شوری و غرقاب بر غلظت پتاسیم، کلسیم، منیزیم و سدیم بخش هوایی ذرت علوفه­ای (Zea mays L.) رقم سینگل کراس 704 در شرایط گلخانه­ای مطالعه گردید. آزمایش به­صورت فاکتوریل و در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی با فاکتورهای مدت غرقاب در پنج سطح (0، 2، 4، 8 و 20 روز) و شوری عصاره اشباع خاک در چهار سطح (11/0، 2، 4 و 8 دسی­زیمنس بر متر) و در سه تکرار انجام شد. برای بستر رشد گیاه از یک خاک شن لومی و برای ایجاد سطوح شوری در آن از نمک کلرید سدیم استفاده گردید. فاکتورهای شوری و غرقاب به­طور هم­زمان و از مرحله پنج برگی گیاه به بعد اعمال گردید. گیاهان 60 روز پس از کاشت برداشت و غلظت پتاسیم، کلسیم، منیزیم و سدیم بخش هوایی آن‌ها به‌روش خشک­سوزانی اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش سطح شوری غلظت پتاسیم، کلسیم و منیزیم بخش ­هوایی به­طور معنی­داری کاهش ولی غلظت سدیم بخش هوایی به­­طور معنی­داری افزایش یافت. با افزایش مدت غرقاب شدن خاک، غلظت کلسیم بخش هوایی به­طور معنی­داری کاهش در حالی­که غلظت سدیم، پتاسیم و منیزیم بخش هوایی به­طور معنی­داری افزایش یافت. با این حال، اثر شوری بر غلظت پتاسیم، کلسیم، منیزیم و سدیم بخش هوایی ذرت علوفه­ای به مدت غرقاب شدن خاک بستگی داشت. غلظت پتاسیم، منیزیم و کلسیم در بخش هوایی ذرت به­ترتیب 72/3، 17/3 و 69/1 برابر بیشتر از ریشه بود در حالی‌که غلظت سدیم در ریشه 52/1 برابر بیشتر از بخش هوایی بود. نتایج نشان داد که حتی دوره­های کوتاه غرقاب شدن خاک بر غلظت پتاسیم، کلسیم، منیزیم و سدیم بخش هوایی ذرت علوفه­ای در شرایط شور و غیرشور اثرهای طولانی­مدت داشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Soil Salinization and Waterlogging on the Concentrations of Some Macronutrients and Sodium in Corn Shoot

چکیده [English]

Salinity and waterlogging are two important abiotic stresses limiting plants growth and yield in the world. In this research, the effects of soil salinity and waterlogging on the concentrations of calcium (Ca), potassium (K), magnesium (Mg) and sodium (Na) in forage corn (Zea mays cv. single cross 704) shoot were studied under greenhouse conditions. A factorial experiment with two factors was performed on the basis of completely randomized design with three replications. The studied factors were: waterlogging duration in five levels (0, 2, 4, 8, 20 days) and saturated soil extract salinity in four levels (0.11, 2, 4, 8 dS/m). A loamy sand soil for plant growth substrate and NaCl salt for establishing the levels of salinity were used. The salinity and waterlogging factors were imposed simultaneously from the five-leaf stage of plant growth period. The plants were harvested 60 days after sowing and the concentrations of Ca, K, Mg and Na in corn shoot were determined by dry ashing method. The results showed that by increasing the level of salinity, the concentrations of K, Ca and Mg in corn shoot were decreased significantly but the Na concentration of shoot was increased significantly. By increasing the duration of soil waterlogging, the Ca concentration of shoot was decreased significantly, while the K, Mg and Na concentrations of shoot were increased significantly. However, the effect of salinity on the Ca, K, Mg and Na concentrations of shoot was dependent on the duration of soil waterlogging. The K, Ca, and Mg concentrations of corn shoot were greater than those of its root (3.72, 3.17 and 1.69 times, respectively), while the Na concentration of corn root was 1.52 times greater than that of its shoot. The results demonstrated that even short periods of soil waterlogging had considerable long-term effects on the Ca, K, Mg and Na concentrations of forage corn shoot under saline and non-saline conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Corn
  • Macronutrients
  • salinity
  • stress
  • Waterlogging
ابوطالبی ع‎، تفضلی ع، خلدبرین ب، کریمیان ن، و امام ی، 1386. اثر شوری بر غلظت عناصر پر مصرف در شاخساره پنج گونه مرکبات. مجله علوم کشاورزی ایران، جلد 38، شماره 4، صفحه‎های 665 تا 673.
اسداللهی ز و مظفری و، 1391. تأثیر شوری و منگنز بر رشد و ترکیب شیمیایی دانهال‌های پسته در محیط کشت پرلیت. مجله علوم و فنون کشت­های گلخانه­ای، جلد 3، شماره 12،  صفحه‎های 13 تا 28.
حیدری ش‎ح، 1380. گیاه و شوری. انتشارات مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع، تهران.
روزیطلب م‎ح، 1386. اثر تغییر اقلیم در کشاورزی و پایداری خاک‌های مناطق خشک و نیمه خشک ایران. صفحه‎های 5 تا 7. مجموعه مقالات دهمین کنگره علوم خاک ایران. 4 تا 6 شهریور، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، کرج.
سیادت ح و سعادت س، 1377.  اثر سوء آب ماندگی سطحی و تهویه ضعیف خاک در تولید گندم. مجله زیتون، جلد 18، شماره 138-137،  صفحه‎های 51 تا 53.
صوفی رس و جانمحمدی ح، 1388. تغذیه دام. ویرایش ششم، انتشارات عمیدی، تبریز.
قبادی م، بخشنده ع، نادریان ح، و قبادی م، 1386. اثرات ماندابی خاک بر برخی عناصر در دانه ارقام گندم بهاره. صفحه‎های 386 تا 387. مجموعه مقالات دهمین کنگره علوم خاک ایران. 4 تا 6 شهریور، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، کرج.
مظلومی ف و  رونقی ع، 1391. اثر شوری و فسفر بر رشد و ترکیب شیمیایی دو رقم اسفناج. مجله علوم و فنون کشت­های گلخانه­ای، جلد 3، شماره 9، صفحه‎های 85 تا 95.
ملکوتی م‌ج، کشاورز پ، سعادت س، و خلدبرین ب، 1382. تغذیه گیاهان در شرایط شور. انتشارات سنا، تهران.
مؤمنی ع، 1389. پراکنش جغرافیایی و سطوح شوری منابع خاک ایران. مجله پژوهش‎های خاک، جلد 24، شماره 3، صفحه‎های 203 تا 215.
نجفی ن و سرهنگ‌زاده ا، 1391. اثر شوری کلرید سدیم و غرقاب شدن خاک بر ویژگی‌های رشد ذرت علوفه‌ای در شرایط گلخانه‌ای. مجله علوم و فنون کشت­های گلخانه­ای، جلد 3، شماره 10، صفحه‎های 1 تا 15.
نجفی ن، مردمی س و اوستان ش، 1391. اثر غرقاب، لجن فاضلاب و کود دامی بر جذب برخی عناصر پرمصرف و سدیم در گیاه آفتابگردان در یک خاک شن لومی. نشریه آب و خاک، جلد 26، شماره 3، صفحه‎های 619 تا 636.
Akhtar J, Shahzad A, Qureshi RH, Nasseem A and Mahmood K, 2000. Testing of wheat (Triticum aestivum L.) genotypes against salinity and waterlogging. Pakistan J Bot 3:1134-1137.
Barrett- Lennard EG, 1986. Effect of waterlogging on the growth and NaCl uptake by vascular plants under saline conditions. Reclam Reveg Res 5: 245-261.
Barrett-Lennard EG, 2003. The interaction between waterlogging and salinity in higher plants: Causes, consequences and implications. Plant Soil 253: 35-54
Chartzulokis K, Loupassaki M, Bertki M, and Androulakis I, 2002. Effects of NaCl salinity on growth, ion content and CO2 assimilation rate of six olive cultivars. Sci Horticul 96: 235-247.
Chen H, Qualls RG and Blank RR, 2005. Effect of soil flooding on photosynthesis, carbohydrate partitioning and nutrient uptake in the invasive exotic Lepidium latifolium. Aqua Bot 82: 250-268.
Cooper A, 1981. The effects of salinity and waterlogging on the growth and cation uptake of salt marsh plants. New Phytol 90: 263-275.
Gee GW and Or D, 2002. Particle-size analysis. Pp. 255-295. In: Dane JH and Topp GC (eds). Methods of Soil Analysis. Part 4. Physical Methods. Soil Sci Soc Am, Madison, WI. USA.
Das M and Maiti SK, 2007. Metal accumulation in 5 native plants growing on abandoned CU-tailings ponds. Appl Ecol and Environ Res 5(1): 27-35.
Drew MC and Sisworo EJ, 1979. The development of waterlogging damage in young barley plants in relation to plant nutrient status and changes in soil properties. New Phytol 82: 301-314.
Drew MC, Guenther J and Lauchli A, 1988. The combined effects of salinity and root anoxia on growth and net Na+ and K+ accumulation in Zea mays L. grown in solution culture. Annals Bot 61: 41-53.
Duran Zuazo VH, Raya AM, Ruiz JA and Tarifa DF, 2004. Impact of salinity on macro- and micro nutrient uptake in mango (Mangifer an indica L. CV. Osteen) with different root stocks. Spanish J Agricul Res 2(1):121-133.
Fageria NK, Baligar VC and Jones CA, 2010. Growth and Mineral Nutrition of Field Crops. Third Edition, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL. USA.
Gupta PK, 2000. Soil, Plant, Water, and Fertilizer Analysis. Agrobios, New Delhi, India.
Havlin JL, Beaton JD, Tisdale SL and Nelson WL, 2004. Soil Fertility and Fertilizers: An Introduction to Nutrient Management. 7th Edition, Prentice Hall, USA.
Hocking PJ, Reicosky DC and W.S. Meyer. 1987. Effects of intermittent waterlogging on the mineral nutrition of cotton. Plant Soil 101(2): 211-221.
Ho LC and Adams P, 1995. Nutrient uptake and distribution in relation to crop quality.  Acta Horticul 396: 33-39.
Islam A and Islam W, 1973. Chemistry of submerged soils and growth and yield of rice. I. Benefits from submergence. Plant Soil 39: 555-565.
Janzen, H.H., and C. Chang. 1987. Cation nutrition of barley as influenced by soil solution composition in a saline soil. Canadian J Soil Sci 67: 619-629.
Kanwar RS, Baker JL and Mukhtar S, 1988.  Excessive soil water effect at various stage of development on the growth and yield of corn. Am Soc Agri Eng 31: 133-141.
Knudsen D, Peterson GA and Pratt PF, 1982. Lithium, sodium, and potassium. Pp. 225-246. In: Page AL, Miller RH and Keeny DR (eds). Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. Soil Sci Soc Am, Madison, WI. USA.
Kozlowski TT, 1984. Plant response to flooding of soil. BioSci 34(3): 162-167.
Lauchi A and Lynch J, 1985. Salt stress disturbs the Ca nutrition of barely. New Phytol 99: 345-354.
Lindsay WL and Norvell WA, 1978. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese, and copper. Soil Sci Soc Am J 42: 421-428.
Malik AI, Colmer TD, Lambers H, Seher TL  and Schortemeyer M, 2002. Short-term waterlogging has long-term effects on the growth and physiology of wheat. New Phytol 153: 225-236.
Mamta JB, Ashish DP, Pranali MB and Pandey AN, 2008. Effect of soil salinity on growth, water status and nutrient accumulation in seedlings of Ziziphus mauitiana (Rhamnaceae). J Fruit Ornam Plant Res 16: 383-401.
Marschner H, 1995. Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, London.
Mclean EO, 1982.  Soil pH and lime requirement. Pp. 199-224. In: Page AL, Miller RH and Keeny DR (eds). Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. Soil Sci Soc Am, Madison, WI. USA.
Milroy SP, Bange MP and Thongbai P, 2009. Cotton leaf nutrient concentrations in response to waterlogging under field conditions. Field Crops Res 113: 246-255.
Narteh LT and Sahrawat KL, 1999. Influence of flooding on electrochemical and chemical properties of West African soils. Geoderma 87: 179-207.
Nelson DW and Sommers LE, 1982. Total carbon, organic carbon, and organic matter. Pp. 539-579. In: Page AL, Miller RH and Keeny DR (eds). Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. Soil Sci Soc Am, Madison, WI. USA.
Nikam VK and Chanav PD, 2009. Influence of water deficit and waterlogging on the mineral status of a medicinal plant Chlorophytum borivilianum. Acta Bot Hung 51: 105-113.
Olsen SR and Sommers LE, 1982. Phosphorus. Pp. 403-430. In: Page AL, Miller RH and Keeny DR (eds). Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. Soil Sci Soc Am, Madison, WI. USA.
Qureshi RH and Barrat-Lannard EG, 1998. Saline Agriculture for Irrigated Land in Pakistan. A Handbook Monograph No. 50. Australian Centre for International Agriculture Research, Chanberra, Australia.
Richards LA, 1954. Diagnosis and Improvement of Saline and Alkali Soils. US Salinity Laboratory Staff, Agricultural Handbook No 60. USDA, USA.
Ruiz D, Martinez V and Cerda A, 1997. Citrus response to salinity growth and nutrient uptake. Tree Physiol 17: 141-150.
Smethurst CF, Garnett T and Shabala S, 2005. Nutritional and chlorophyll fluorescence responses of lucerne (Medicago sativa) to waterlogging and subsequent recovery. Plant Soil 270: 31-45.
Soloman M, Geldalovich E, Mayer AM and Poljakoff MA, 1986. Changes induced by salinity to the anatomy and morphology of excised pea roots in culture. Ann Bot 57: 811-818.
Stevens RM and Prior LD, 1994. The effect of transient waterlogging on the growth, leaf gas exchange, and mineral composition of potted Sultana grapevines.  Am J Enol Viticul 45: 285-290.
Talwar HS, Kumari A, Surwenshi A and Seetharama N, 2011. Sodium: potassium ratio in foliage as an indicator of tolerance to chloride-dominant soil salinity in oat. Indian J Agric Sci 85(5): 481-484.
Teakle NL, Real D and Colmer TD, 2006. Growth and ion relations in response to combined salinity and waterlogging in the perennial forage legumes Lotus corniculatus and Lotus tenuis. Plant Soil 289: 369-383.
Thomson CJ, Atwell BJ and Greenway H, 1989. Response of wheat seeding to low oxygen concentration in nutrient solution. 2. K/Na selectivity of root tissue of different age. J Exp Bot 40: 995-999.
Trought MCT and Drew MC, 1980. The development of waterlogging damage in wheat seedlings (Triticum aestivum L.). II. Accumulation and redistribution of nutrients by the shoot. Plant Soil 56: 187-199.
Waheed A, Hafiz IA, Qadir G, Murtaza G, Mahmood T and Ashraf M, 2006. Effect of salinity on germination, growth, yield, ionic balance and solute composition of pigeon pea (Cajanus cajan L.). Pakistan J Bot 38(4): 1103-1117.
Westerman RL, 1990. Soil Testing and Plant Analysis. Soil Sci Soc Am Book Series, Number 3, Madison, WI. USA.