نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکتری، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
2
دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
3
دانشیار، موسسه تحقیقات برنج کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، رشت، ایران
4
استاد، گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
10.22124/cr.2024.25854.1831
چکیده
مقدمه: بهینه‌سازی مصرف کود نیتروژن برای افزایش بهره‌وری و کاهش اثرات نامطلوب زیست‌محیطی آن در شالیزارها، اهمیت زیادی دارد. با این‌حال، پیش‌بینی دقیق زمان نیاز گیاه به نیتروژن و مدیریت مناسب آن در زراعت برنج چالش‌برانگیز است، زیرا به‌دلیل کارایی پایین استفاده از آن و دشواری پیش‌بینی دقیق نیاز گیاه، تنها بین 30 تا 50 درصد از کود نیتروژن مصرفی جذب گیاه می‌شود. استفاده از تصاویر دیجیتال و ارتباط دادن آن‌ها با مقدار نیتروژن برگ برنج، می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا بتوانند با برآورد نسبتاً درستی از وضعیت نیتروژن گیاه، میزان کود مصرفی را مدیریت کنند. این کار مستلزم تعیین ارتباط بین مقدار نیتروژن مورد استفاده با محتوای نیتروژن گیاه و پارامترهای تصاویر دیجیتال است. بنابراین، با توجه به اهمیت کشت برنج در استان گیلان و لزوم مصرف بهینه کود نیتروژن، این آزمایش با هدف بررسی اثر تغییرات مقدار نیتروژن مصرفی بر محتوای نیتروژن بافت، سطح برگ و زیست‌توده برنج طراحی و اجرا شد.
مواد و روش‌ها: این آزمایش در سال زراعی 96-1395 به‌صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعۀ پژوهشی دانشکدۀ علوم کشاورزی دانشگاه گیلان اجرا شد. هفت مقدار نیتروژن (صفر، 30، 45، 60، 75، 90، 105 کیلو گرم در هکتار نیتروژن خالص از منبع اوره) به‌عنوان تیمارهای آزمایش در نظر گرفته شدند. رقم برنج استفاده شده در این آزمایش رقم محلی هاشمی بود. نشاکاری در 10 اردیبهشت‌ماه در کرت‌هایی به ابعاد 2×3 متر انجام شد و در هر کپه تعداد سه عدد نشا با فاصله 20×20 سانتی‌متر نشا شد. از گیاهان نمونه‌برداری شده در مراحل مختلف رشد، برای اندازه‌گیری میزان نیتروژن موجود در پیکره گیاه، سطح برگ و وزن خشک زیست‌توده استفاده شد. داده‌های به‌دست آمده پس از تجزیه واریانس، با آزمون چند دامنه‌ای دانکن مقایسه شدند.
یافته‌های تحقیق: تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که افزایش مصرف نیتروژن تا 45 کیلوگرم در هکتار تأثیر معنی‌داری بر محتوای نیتروژن بافت بوته‌های برنج در مقایسه با تیمار شاهد آزمایش نداشت، اما استفاده از 60 کیلوگرم نیتروژن در هکتار تفاوت معنی‌داری با کاربرد 30 کیلوگرم نیتروژن و همچنین تیمار شاهد آزمایش داشت. این در حالی بود که افزایش مصرف نیتروژن به بیش از 60 کیلوگرم در هکتار هم تأثیر معنی‌داری بر محتوای نیتروژن بافت‌های برنج نداشت. یافته‌ها همچنین نشان دادند که بیش‌ترین محتوای نیتروژن مربوط به زمان شروع پنجه‌زنی و مرحله آبستنی گیاه و کم‌ترین آن مربوط به زمان نشاکاری بوته‌ها بود. در این آزمایش، نیتروژن مصرفی تأثیر بسیار معنی‌داری بر سطح برگ‌ها داشت، به‌طوری که بیش‌ترین سطح برگ در تیمارهای کودی 90 و 105 کیلوگرم در هکتار نیتروژن و کم‌ترین میزان آن در تیمار شاهد (بدون تفاوت معنی‌دار با تیمارهای 30 و 45 کیلوگرم در هکتار نیتروژن) مشاهده شد. معنی‌دار شدن برهمکنش کود نیتروژن × زمان نمونه‌برداری روی زیست‌توده برنج نشان داد که بیش‌ترین زیست‌توده بوته مربوط به تیمار کاربرد 105 کیلوگرم در هکتار نیتروژن در مرحله آبستنی گیاه به‌دست آمد. نتایج این آزمایش نشان داد که با افزایش مقدار نیتروژن مصرفی نه تنها مقدار زیست‌توده بوته افزایش یافت، بلکه موجب تغییر سهم زیست‌توده انباشته شده در مراحل مختلف نموی نسبت به زیست‌توده کل گیاه هم شد.
نتیجه‌گیری: در مجموع یافته‌های این آزمایش نشان داد که میزان بهینه نیتروژن برای افزایش محتوای نیتروژن بافت‌های برنج بین 45 تا 60 کیلوگرم در هکتار است. برای رسیدن به حداقل 95 درصد از بیش‌ترین محتوای نیتروژن در بافت گیاه، دست کم باید 57.64 کیلوگرم نیتروژن در هکتار استفاده شود. این مقدار مصرف نیتروژن نه تنها می‌تواند به افزایش محتوای نیتروژن و زیست‌توده گیاه کمک می‌کند، بلکه همچنین می‌تواند نقش مهمی در بهبود بهره‌وری و کاهش تلفات نیتروژن در شالیزار داشته باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Effect of varying nitrogen fertilizer levels on tissue nitrogen content, leaf area, and biomass of rice (Oryza sativa L. cv Hashemi)
نویسندگان [English]
-
Sahebeh Valiollahi
1
-
Mohsen Zavareh
2
-
Masoud Kavoosi
3
-
Asadollah Shahbahrami
4
1
Department of Plant Production and Genetics Engineering, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
2
Department of Plant Production and Genetics Engineering, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
3
Associate Professor, Rice Research Institute of Iran, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Rasht, Iran
4
DProfessor, Department of Computer Engineering, Faculty of Engineering, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده [English]
Introduction
Optimizing nitrogen fertilizer use is crucial for increasing efficiency and reducing its adverse environmental impacts in rice paddies. However, accurately predicting the timing of nitrogen requirements and effectively managing it in rice cultivation is challenging. Due to low nitrogen use efficiency and the difficulty in precisely forecasting plant needs, only 30-50% of the applied nitrogen is typically absorbed by the crop. Utilizing digital imagery to estimate the nitrogen content in rice leaves can aid farmers in managing fertilization by providing a relatively accurate assessment of the plant's nitrogen status. This approach requires establishing a relationship between the amount of applied nitrogen, the plant's nitrogen content, and the parameters of digital images. Therefore, given the importance of rice cultivation in Guilan and the necessity of optimizing nitrogen use, this study was designed and conducted to investigate the effect of varying nitrogen application rates on nitrogen content, leaf area, and biomass of Hashemi rice in Rasht.
Materials and methods
This experiment was conducted during the 2016-2017 growing season as a randomized complete block design with three replications at the research farm of the Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, on Hashemi rice. Seven nitrogen levels (0, 30, 45, 60, 75, 90, and 105 kg N/ha from urea) were applied as the experimental treatments. Transplanting occurred on April 30, with three seedlings per hill, spaced 20×20 cm apart, in plots measuring 3×2 meters. Samples were collected at various growth stages to measure plant nitrogen content, leaf area, and dry biomass. The data were analyzed using ANOVA, followed by Duncan's multiple range test for mean comparisons.
Research findings
The analysis of variance revealed that increasing nitrogen application up to 45 kg/ha did not significantly affect plant nitrogen content compared to the control, while 60 kg/ha resulted in a significant difference compared to both 30 kg/ha and the control. Further increases beyond 60 kg/ha had no significant effect on tissue nitrogen content. The findings also indicated that the highest nitrogen content occurred at the tillering and booting stages, while the lowest was observed at the transplanting time. Nitrogen application also had a significant impact on leaf area, with the largest leaf areas recorded at 90 and 105 kg N/ha, and the smallest in the control, which showed no significant difference from the 30 and 45 kg N/ha treatments. The significant interaction effect of nitrogen application and sampling time on biomass indicated that the highest biomass was observed at 105 kg N/ha during the booting stage. Increasing nitrogen not only increased biomass but also altered the proportion of biomass accumulated at different growth stages relative to total biomass.
Conclusion
Overall, the findings of this study suggest that the optimal nitrogen rate for enhancing nitrogen content in rice tissues ranges between 45 and 60 kg N/ha. To achieve at least 95% of the maximum tissue nitrogen content, a minimum of 57.64 kg N/ha is required. This level of nitrogen application not only boosts nitrogen content and plant biomass but also plays a crucial role in improving efficiency and reducing nitrogen losses in rice paddies.
کلیدواژه‌ها [English]
-
Booting stage
-
Efficiency
-
Maximum tillering stage
-
optimal nitrogen use
-
Sampling time
)