ارزیابی برخی از ویژگی‌های آگرونومیک گندم (Triticum aestivum L. cv. Pishgam) تحت کاربرد کود نیتروژن و محلول دود حاصل از گیاهان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

10.22034/plant.2025.143174.1149

چکیده

مقدمه: گندم به‌عنوان مهم‌ترین محصول زراعی استراتژیک جهان، نقش کلیدی در تأمین امنیت غذایی ایفا می‌کند. افزایش تقاضای جهانی برای این محصول در کنار محدودیت منابع آب، تخریب خاک و پیامدهای تغییر اقلیم، لزوم به‌کارگیری راهکارهای نوین و پایدار برای افزایش عملکرد و بهبود کارایی نهاده‌ها را بیش از پیش آشکار ساخته است. کود نیتروژن یکی از مؤثرترین عوامل مدیریتی در افزایش عملکرد گندم محسوب می‌شود، با این حال مصرف بی‌رویه آن علاوه بر کاهش بهره‌وری اقتصادی، اثرات نامطلوب زیست‌محیطی به همراه دارد. محلول دود حاصل از سوختن گیاهان (دودآب) و ترکیبات بوتنولیدی موجود در آن تأثیر قابل توجهی بر جنبه‌های مختلف رشد و عملکرد محصولات دارند. این ترکیبات به‌عنوان خانواده جدیدی از تنظیم‌کننده‌های رشد گیاهی می‌توانند به‌عنوان مکمل یا جایگزین مصرف بیش از حد کود شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه، با تأکید بر ضرورت حفظ امنیت غذایی و بهبود سطح سلامت محصولات گندم، اثرات کود نیتروژن و دودآب بر برخی از صفات آگرونومیک و عملکرد دانه گیاه در شرایط واقعی مزرعه بررسی شد.
مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسی تأثیر کود نیتروژن و دودآب بر ویژگی‌های آگروفیزیولوژیک گندم رقم پیشگام، یک آزمایش مزرعه‌ای به‌صورت کرت‌های خرد شده بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در یک مزرعه گندم آبی واقع در دهستان سراب نیلوفر از توابع شهرستان کرمانشاه انجام شد. در این مطالعه، کاربرد کود نیتروژن در چهار سطح (شامل 60، 80، 100 و 120 کیلوگرم در هکتار) به‌عنوان عامل اصلی و محلول‌پاشی با پنج غلظت دودآب (شامل شاهد، 1:1500، 1:1000، 1:500 و 1:100 (v/v)) به‌عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شد. جهت اعمال تیمار کود نیتروژن ابتدا از هر سطح کود مقدار 60 کیلوگرم به‌عنوان پایه به واحدهای آزمایشی اضافه شد. سپس مابقی هر سطح (0، 20، 40 و 60 کیلوگرم) به‌صورت سرک در مرحله 25 زادوکس به هر واحد آزمایشی اضافه شد. برای اعمال سطوح مختلف کود محلول‌پاشی، دودآب مورد نیاز با استفاده از مخلوطی از علوفه یونجه و کاه گندم تهیه شد. محلول‌پاشی در تمام واحدهای آزمایشی در سه مرحله 25، 35 و 45 زادوکس انجام شد. صفات مورد ارزیابی شامل ارتفاع بوته، طول سنبله، تعداد سنبله در مترمربع، تعداد دانه در سنبله، وزن هزار دانه، عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و شاخص برداشت بودند. تجزیه و تحلیل داده‌های به‌دست‌آمده با استفاده از نرم‌افزار SAS و مقایسه میانگین‌ها با روش LSD انجام شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که سطوح مختلف نیتروژن باعث افزایش معنی‌دار ارتفاع بوته، تعداد سنبله در مترمربع، عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه و غلظت‌های مختلف دودآب موجب افزایش معنی‌دار مقادیر تمامی صفات به جز وزن هزار دانه شد. ارتفاع بوته، طول سنبله، تعداد سنبله در مترمربع، وزن هزار دانه و عملکرد بیولوژیک تحت تأثیر متقابل دو فاکتور مورد مطالعه قرار گرفتند. بیشترین عملکرد بیولوژیک مربوط به تیمار 120 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و محلول‌پاشی با غلظت 1:1000 (v/v) دودآب بود. مقدار عملکرد دانه در سطح 120 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و محلول‌پاشی با غلظت 1:500 (v/v) دودآب به‌ترتیب 88/32 و 96/50 درصد افزایش یافت. محلول‌پاشی با غلظت 1:100 (v/v) دودآب موجب افزایش 16/8 درصدی شاخص برداشت شد.
نتیجه‌گیری: به‌طور کلی، استفاده هم‌زمان از دودآب و کود نیتروژن با ایجاد هم‌افزایی فیزیولوژیک، موجب بهبود رشد رویشی، افزایش اجزای عملکرد، ارتقای شاخص برداشت و افزایش عملکرد دانه می‌شود. کاربرد دودآب به‌عنوان یک محرک زیستی می‌تواند بخشی از وابستگی به نهاده‌های شیمیایی را کم کرده و گامی مؤثر در جهت مدیریت پایدار تغذیه گیاه و افزایش تولید گندم رقم پیشگام در شرایط مزرعه‌ای باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of some agronomic characteristics of wheat (Triticum aestivum L. cv. Pishgam) under application of nitrogen fertilizer and plant-derived smoke

نویسندگان [English]

  • Zhila Moradi
  • Saeid Jalali Honarmand
  • Farzad Mondani
  • Faride Noroozi Shahri
Department of Plant Production and Genetics, Razi University, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Introduction: Wheat, as the most important strategic crop worldwide, plays a key role in ensuring food security. The increasing global demand for this crop, coupled with water scarcity, soil degradation, and the impacts of climate change, has highlighted the urgent need for innovative and sustainable strategies to enhance yield and improve input use efficiency. Nitrogen fertilizer is one of the most effective management tools for increasing wheat productivity; however, its excessive application not only reduces economic efficiency but also imposes adverse environmental effects. Smoke water, derived from the combustion of plant residues, and its butenolide compounds have significant effects on different aspects of plant growth and crop performance. Previous studies have indicated that these compounds, as a novel class of plant growth regulators, can be used as a supplement or alternative to excessive chemical fertilizer application. In this study, with an emphasis on maintaining food security and improving the quality of wheat crops, the effects of nitrogen fertilizer and smoke water on some agronomic characteristics and grain yield were evaluated under field conditions.
Materials and methods: In order to investigate the effect of nitrogen fertilizer and SW on the agrophysiological characteristics of wheat cv. Pishgam, a field experiment, was conducted as a split plot based on a complete randomized block design with three replications in an irrigated wheat field located in the Sarab-e-Niloufar rural district, a subdivision of Kermanshah County. In this study application of nitrogen fertilizer in four levels (including 60, 80, 100, and 120 kg ha-1) was assigned to the main factor, and five SW concentrations (including Control, 1:1500, 1:1000, 1:500 and 1:100 (v/v)) were assigned to the subfactor. Initially, 60 kg.ha-1 of nitrogen was uniformly applied to all plots. The remaining amounts (0, 20, 40, and 60 kg.ha-1) were top-dressed at Zadoks growth stage 25. The required SW was prepared using a mixture of alfalfa forage and wheat straw. Foliar applications were carried out at three growth stages: Zadoks 25, 35, and 45. The evaluated traits included plant height, spike length, number of spikes per square meter, number of grains per spike, 1000-grain weight, biological yield, grain yield, and harvest index. Data analysis was conducted using SAS software, and mean comparisons were performed using the LSD method.
Results: The results indicated that increasing nitrogen levels significantly enhanced plant height, number of spikes per square meter, biological yield, and grain yield. Smoke-water application significantly increased all measured traits except 1000-grain weight. Significant interaction effects between nitrogen fertilizer and smoke-water were observed for plant height, spike length, number of spikes per square meter, 1000-grain weight, and biological yield. The highest biological yield was obtained from the treatment combination of 120 kg.ha-1 nitrogen and foliar application of smoke-water at a concentration of 1:1000 (v/v). Grain yield increased by 32.88% and 50.96% at the nitrogen rate of 120 kg.ha-1 and smoke-water concentrations of 1:500 (v/v), respectively. Foliar application of smoke-water at a concentration of 1:100 (v/v) resulted in an 8.16% increase in harvest index.
Conclusion: In conclusion, the combined application of smoke-water and nitrogen fertilizer, through physiological synergistic effects, improved vegetative growth, enhanced yield components, increased harvest index, and ultimately promoted grain yield. The use of smoke-water as a biostimulant can reduce dependence on chemical inputs and represent an effective strategy toward sustainable nutrient management and increased wheat cv. Pishgam production under field conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Foliar application
  • Plant growth regulators
  • Spike
  • Urea
  • Yield

مراجع

Abedi, T., Alemzadeh, A., & Kazemeini, S. A. (2011). Wheat yield and grain protein response to nitrogen amount and timing. Australian Journal of Crop Science, 5(3), 330-336.
Abid, M., Tian, Z., Tahir, S., Cui, Y., Liu, Y., Zahoor, R., Jiang, D., & Dai, T. (2016). Nitrogen nutrition improves the potential of wheat (Triticum aestivum L.) to alleviate the effects of drought stress during vegetative growth periods. Frontiers in Plant Science, 7, 198979. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00981
Alim, M.A., Hossain, S.I., Ditta, A., Hasan, M.K., Islam, M.R., Hafeez, A.G., & Khan, M.A. (2023). Chowdhury MK, Pramanik MH, Al-Ashkar I, El Sabagh A. Comparative efficacy of foliar plus soil application of urea versus conventional application methods for enhanced growth, yield, agronomic efficiency, and economic benefits in rice. ACS omega, 8(39), 35845-35855. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c03483
Aremu, A.O., Plačková, L., Novák, O., Stirk, W.A., Doležal, K., & Van Staden, J. (2016). Cytokinin profiles in ex vitro acclimatized Eucomis autumnalis plants pre-treated with smoke-derived karrikinolide. Plant Cell Reports, 35, 227-238. https://doi.org/10.1007/s00299-015-1881-y
Baldrianová, J., Černý, M., Novák, J., Jedelský, P.L., Divíšková, E., & Brzobohatý, B. (2015). Arabidopsis proteome responses to the smoke-derived growth regulator karrikin. Journal of proteomics, 120, 7-20. https://doi.org/10.1016/j.jprot.2015.02.011
Bauer, B., & von Wirén, N. (2020). Modulating tiller formation in cereal crops by the signalling function of fertilizer nitrogen forms. Scientific Reports, 10, 20504. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77467-3
Ding, H., Wang, C., Cai, Y., Yu, K., Zhao, H., Wang, F., Shi, X., Cheng, J., Sun, H., Wu, Y., & Qin, R. (2024). Characterization of a wheat stable QTL for spike length and its genetic effects on yield-related traits. BMC Plant Biology, 24(1), 292. https://doi.org/10.1186/s12870-024-04963-3
FAO. (2017). The future of food and agriculture – Trends and challenges. Food and Agriculture Organization of the United Nations. from http://www.fao.org/3/i6583e/i6583e.pdf
Gasparyan, G., Eloyan, A., Jhangiryan, T., Markosyan, A., Beglaryan, I., & Barseghyan, M. (2025). Wheat production management in saline soils through the use of vinasse. Functional Food Science, 5(1), 20-29. https://doi.org/10.31989/ffs.v5i1.1539
Genaev, M.A., Komyshev, E.G., Smirnov, N.V., Kruchinina, Y.V., Goncharov, N.P., & Afonnikov, D.A. (2019). Morphometry of the wheat spike by analyzing 2D images. Agronomy, 9(7), 390. https://doi.org/10.3390/agronomy9070390
Gholami, B., Noroozi Shahri, F., Mondani, F., Jalali Honarmand, S., & Saeidi, M. (2018). Evaluating some growth indices and grain yield in wheat in response to urea fertilizer and smoke-water. Journal of Crops Improvement 20(3), 609-626. (In Persian). https://doi.org/10.22059/jci.2018.250390.1929
Hamoda, A., Khojah, E.Y., & Radhi, K.S. (2025). Synergistic effects of herbicides and gibberellic acid on wheat yield and quality. Scientific Reports, 15(1), 7496. https://doi.org/10.1038/s41598-025-90217-7
Hudeček, M., Nožková, V., Plíhalová, L., & Plíhal, O. (2023). Plant hormone cytokinin at the crossroads of stress priming and control of photosynthesis. Frontiers in Plant Science, 13, 1103088. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1103088
Jarecki, W. (2024). Response of winter wheat to delayed sowing and varied nitrogen fertilization. Agriculture, 14(1), 121. https://doi.org/10.3390/agriculture14010121
Khan, G.R., Alkharabsheh, H. M., Akmal, M., Al-Huqail, A. A., Ali, N., Alhammad, B. A., Anjum, M. M., Goher, R., Wahid, F., Seleiman, M. F., & Hoogenboom, G. (2022). Split nitrogen application rates for wheat (Triticum aestivum L.) yield and grain N using the CSM-CERES-wheat model. Agronomy, 12(8), 1766. https://doi.org/10.3390/agronomy12081766
Klikocka, H., Cybulska, M., Barczak, B., Narolski, B., Szostak, B., Kobiałka, A., Nowak, A., & Wójcik, E. (2016). The effect of sulphur and nitrogen fertilization on grain yield and technological quality of spring wheat. Plant, Soil and Environment, 62(5), 230-236. https://doi.org/10.17221/18/2016-PSE
Koprna, R., Humplík, J.F., Špíšek, Z., Bryksová, M., Zatloukal, M., Mik, V., Novák, O., Nisler, J., & Doležal, K. (2020). Improvement of tillering and grain yield by application of cytokinin derivatives in wheat and barley. Agronomy, 11(1), 67. https://doi.org/10.3390/agronomy11010067
Kulkarni, M.G., Ascough, G.D., & Van Staden, J. (2007). Effects of foliar applications of smoke-water and a smoke-isolated butenolide on seedling growth of okra and tomato. HortScience, 42(1), 179-182. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.42.1.179
Lloyd, M. V., Dixon, K. W., & Sivasithamparam, K. (2000). Comparative effects of different smoke treatments on germination of Australian native plants. Austral Ecology, 25(6), 610-615. https://doi.org/10.1111/j.1442-9993.2000.tb00066.x
Luo, Y., Yin, H., Ma, Y., Wang, J., Che, Q., Zhang, M., Chen, B., & Feng, G. (2024). Optimizing nitrogen fertilizer for improved root growth, nitrogen utilization, and yield of cotton under mulched drip irrigation in southern Xinjiang, China. Scientific Reports, 14(1), 23223. https://doi.org/10.1038/s41598-024-73350-7
Nelson, D. C., Riseborough, J.A., Flematti, G. R., Stevens, J., Ghisalberti, E.L., Dixon, K. W., & Smith, S. M. (2009). Karrikins discovered in smoke trigger Arabidopsis seed germination by a mechanism requiring gibberellic acid synthesis and light. Plant physiology, 149(2), 863-873. https://doi.org/10.1104/pp.108.131516
Nelson, D. C., Scaffidi, A., Dun, E. A., Waters, M.T., Flematti, G. R., Dixon, K.W., & Smith, S.M. (2011). F-box protein MAX2 has dual roles in karrikin and strigolactone signaling in Arabidopsis thaliana. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(21), 8897-8902. https://doi.org/10.1073/pnas.1100987108
Noroozi Shahri, F., Gholami, B., Jalali Honarmand, S., Mondani, F., & Saeedi M. (2018). Evaluating the effect of smoke-water and nitrogen fertilizer on wheat (Triticum aestivum L.) ecophysiological traits. Iranian Journal of Field Crops Research, 16(2), 459-475. (In Persian). https://doi.org/10.22067/gsc.v16i2.66520 
Noroozi Shahri, F., Jalali Honarmand, S., Saeidi, M., & Mondani, F. (2021). Evaluation of some biochemical characteristics of medicinal plant basil (Ocimum basilicum L.) under the application of growth phytohormones and phytohormones-like. Plant Process and Function, 10(42), 189-210. (In Persian). http://dorl.net/dor/20.1001.1.23222727.1400.10.42.19.1
Noroozi Shahri, F., Jalali Honarmand, S., Saeidi, M., & Mondani, F. (2022). Improving some biochemical characteristics of lemon balm (Melissa officinalis L.) with phytohormones-like activity of plant-derived smoke. Iranian Journal of Field Crop Science, 53(4): 229-244. (In Persian). https://doi.org/10.22059/ijfcs.2022.337941.654892
Rivera-Amado, C., Trujillo-Negrellos, E., Molero, G., Reynolds, M. P., Sylvester-Bradley, R., & Foulkes, M. J. (2019). Optimizing dry-matter partitioning for increased spike growth, grain number and harvest index in spring wheat. Field Crops Research, 240, 154-167. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2019.04.016
Salemi Parizi, S., Ilkaee, M. N., Paknejad, F., AghaYari, F., & Sadeghi Shoa, M. (2025). Efficiency of paclobutrazol and gibberellic acid in wheat (Triticum aestivum L.) under different doses of nitrogen fertilization. Journal of Plant Nutrition, 48(4), 690-702. https://doi.org/10.1080/01904167.2024.2412724
Salim, N., & Raza, A. (2020). Nutrient use efficiency (NUE) for sustainable wheat production: A review. Journal of Plant Nutrition, 43(2), 297-315. https://doi.org/10.1080/01904167.2019.1676907
Ullah, I., Ali, N., Durrani, S., Shabaz, M. A., Hafeez, A., Ameer, H., Ishfaq, M., Fayyaz, M. R., Rehman, A., & Waheed, A. (2018). Effect of different nitrogen levels on growth, yield and yield contributing attributes of wheat. International Journal of Scientific & Engineering Research, 9(9), 595-602.
Ullah, M. I., Mahpara, S., Bibi, R., Shah, R. U., Ullah, R., Abbas, S., Ullah, M. I., Hassan, A. M., El-Shehawi, A. M., Brestic, M., & Zivcak M. (2021). Grain yield and correlated traits of bread wheat lines: Implications for yield improvement. Saudi Journal of Biological Sciences, 28(10), 5714-5719. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2021.06.006
Van Staden, J., Jäger, A. K, Light, M. E, & Burger, B. V. (2004). Isolation of the major germination cue from plant-derived smoke. South African Journal of Botany, 70(4), 654-659. https://doi.org/10.1016/S0254-6299(15)30206-4
Waters, M. T., Nelson, D. C., Scaffidi, A., Flematti, G. R., & Smith, S. M. (2015). Mechanism of karrikin and strigolactone signaling. Current Opinion in Plant Biology, 24, 63-69. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2015.02.001 
Waters, M. T., Scaffidi, A., Sun, Y. K., Flematti, G. R., & Smith, S. M. (2014). The karrikin response system of A rabidopsis. The Plant Journal, 79(4), 623-631. https://doi.org/10.1111/tpj.12430
Zhang, M., Wang, H., Yi, Y., Ding, J., Zhu, M., Li, C., Guo, W., Feng, C., & Zhu, X. (2017). Effect of nitrogen levels and nitrogen ratios on lodging resistance and yield potential of winter wheat (Triticum aestivum L.). PLoS One, 12(11), e0187543. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0187543
Zhang, W., Huang, Z., Xu, K., Liu, L., Zeng, Y., Ma, S., & Fan, Y. (2019). The effect of plant growth regulators on recovery of wheat physiological and yield-related characteristics at booting stage following chilling stress. Acta Physiologiae Plantarum, 41, 1-0. https://doi.org/10.1007/s11738-019-2924-8
Zheng, J. C., Hong, Z., Jie, Y., Ting, L., Yang, L. W., Feng, X., Jun, W.G., Wen, Z. Q., & Cai, L. J. (2021). Late sowing and nitrogen application to optimize canopy structure and grain yield of bread wheat in a fluctuating climate. Turkish Journal of Field Crops, 26(2), 170-179. https://doi.org/10.17557/tjfc.1036633

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار