بررسی کاربرد هیدروژل‌های کودی زیست تخریب پذیر در کشت گیاه گوجه فرنگی متاثر از شوری خاک در شرایط گلخانه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا ٬ گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

2 استاد ٬ گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

3 دانشیار گروه شیمی، دانشکده علوم ، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

10.22092/ijsr.2025.368881.772

چکیده

تنش شوری یکی از تنش‌هایی است که باعث اختلال در جذب آب و عناصر غذایی توسط گیاهان می‌شود. بنابراین برای بهره‌برداری از خاک‌های شور و سدیمی و تامین عناصر غذایی مورد نیاز گیاهان، استفاده از کودهای آهسته‌ رهش بر پایه ترکیبات هیدروژل می‌تواند در جذب بهتر آب و عناصر غذایی مفید باشد. استفاده از هیدروژل‌های جدید و سازگار با محیط زیست می‌تواند راه حلی برای تنش شوری خاک باشد. ابتدا یک هیدروژل مرکب از کودهای N-P-K بر پایه کربوکسی متیل سلولز در آزمایشگاه سنتز شد. آزمایش‌های مورفولوژیکی و پایداری هیدروژل سنتز شده شامل TEM، SEM، FTIR، EDS و TGA انجام شد. رهاسازی مواد مغذی N-P-K در سطوح مختلف EC و pH طی یک دوره 28 روزه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که منحنی رهاسازی مواد مغذی در pH های مختلف دارای شیب تقریباً یکسانی است که نشان‌دهنده آزادسازی کنترل‌شده و رهاسازی مبتنی بر ماتریس است. منحنی آزادسازی عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم و درصد آزادسازی عنصر از هیدروژل سنتز شده با تعریف استاندارد بین‌المللی برای کودهای آهسته رهش مطابقت داشت. به منظور بررسی تأثیر کود سنتز شده در خاک شور بر صفات رشدی گیاه گوجه‌فرنگی و برخی ویژگی‌های خاک، آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در گلخانه انجام شد. فاکتورهای مورد مطالعه شامل1) نوع خاک در دو سطح شور(EC=6.2) و غیر شور(EC=2) و 2) کود آهسته رهش درسه سطح 0، 1 و 2 درصد بود. نتایج نشان داد که اثر متقابل سطح کود مصرفی و شوری خاک بر برخی صفات رویشی گوجه فرنگی، درصد نیتروژن، فسفر و پتاسیم اندام هوایی گیاه گوجه فرنگی و خصوصیات خاک در سطح 5 درصد معنی دار بود. اثر هیدروژل مصرفی باعث افزایش معنی‌داری در میزان کربن آلی، نیتروژن، فسفر و پتاسیم در خاک شور نسبت به خاک شاهد شد. بیشترین میزان جذب عناصر غذایی در گیاه گوجه فرنگی در سطوح کود هیدروژل 2 درصد نسبت به تیمار شاهد به دست آمد. بنابراین گیاه دارای مواد مغذی کافی برای رشد و نمو در تمام مراحل رشد است که استفاده از عناصر غذایی را در مقایسه با کودهای معمولی کارآمدتر می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study on the use of biodegradable fertilizer hydrogels in tomato cultivation affected by soil salinity in greenhouse conditions

نویسندگان [English]

  • Fatheme Yazdany nejad 1
  • Mostafa Chorom 2
  • Mohammad Javaherin 3
1 PhD Student, Department of Soil Science, College of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz,Iran
2 Professor, Department of Soil Science, College of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz,Iran.
3 Associate Professor, Department of chemistry, College of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz,Iran.
چکیده [English]

Salinity stress is one of the stresses that disrupts the absorption of water and nutrients by plants. Therefore, in order to use saline and sodic soils and provide the nutrients needed by plants, the use of slow-release fertilizers based on hydrogel compounds can be useful in better absorption of water and nutrients. The use of new and environmentally friendly hydrogels can be a solution to soil salinity stress. First, a composite hydrogel of N-P-K fertilizers based on carboxymethyl cellulose was synthesized in the laboratory. Necessary morphological and stability tests of the synthesized hydrogel were performed, including TEM, SEM, FTIR, EDS and TGA. The release of N-P-K nutrients was investigated at different EC and pH levels over a period of 28 days. The results showed that the nutrient release curve at different pH had almost the same slope, indicating controlled release and matrix-based release. The release curve of nitrogen, phosphorus, and potassium elements and the percentage of element release from the synthesized hydrogel were consistent with the international standard definition for slow-release fertilizers. To investigate the effectiveness of fertilizers in saline soil on the growth characteristics of tomato plants and some soil properties, an experiment was conducted in a randomized complete factorial design with three replications in a greenhouse. The experiment was conducted in a completely randomized design with three replications in a greenhouse. The experiment was factorial. The factors studied included: 1) soil type at two levels (saline and non-saline) and 2) slow-release fertilizer at three levels (0, 1, and 2 percent).The results showed that the interaction effect of applied fertilizer level and soil salinity on some vegetative characteristics of tomato, percentage of nitrogen, phosphorus, and potassium in tomato plant shoots, and soil characteristics was significant at the 5 percent level. The effect of applied hydrogel caused a significant increase in the amount of organic carbon, nitrogen, phosphorus, and potassium in the soil compared to the control soil. The highest amount of nutrient absorption in tomato plants was obtained at 2% hydrogel fertilizer levels compared to the control treatment. Therefore, the plant has sufficient nutrients for growth and development at all stages of growth, which makes the use of nutrients more efficient compared to conventional fertilizers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrogel
  • saline soil
  • slow-release fertilizer
  • tomato
  • nutrient uptake

مراجع

  1. بی‎نام. 1401. آمارنامه کشاورزی، جلد اول: محصولات زراعی. وزارت جهادکشاورزی، معاونت آمار مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات، 100 صفحه.
  2. گیوی، ج. و حقیقی، ا. 1394. برآورد پتانسیل تولید و ارزیابی کمی تناسب اراضی شمال شهرکرد برای کشت آبی کلزا. آب و خاک، 29(6):1651-1661.
  3. حسین پور، ف.، نوری امامزاده ای، م.، خدامباشی امامی، م.، زمانیان، م.و. 1391. تاثیر زهکشی کنترل شده بر عملکرد سویا و ارتقاء کارایی مصرف آب. آبیاری و زهکشی ایران. 6(1): 11-20.
  4. سیدجلالی، س.ع.، نویدی، م.ن.، زین الدینی میمند، ع.، محمداسماعیل، ز. 1398. نیازهای رویشی گیاهان زراعی. موسسه تحقیقات خاک و آب. 250 صفحه.
  5. یزدانی، ف.، اکبری، غ.، مین باشی مبینی، م.، و اله دادی، ا. 1392. استعدادیابی اراضی زراعی استان های تهران و البرز برای کشت کلزا با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS). کشاورزی بوم شناختی، 1(3):27-41.
  6. نویدی، م.ن.، سیدمحمدی، ج.، سیدجلالی، س.ع.، زین الدینی، ع.، فرج نیا، ا. و زارعیان، غ. 1401. ارزیابی تناسب اراضی برای کشت گندم در دشت‎های آبی کشور. پژوهش‎های خاک، 36(2):109-224.
  7. سیدمحمدی، ج.، نویدی، م.ن.، سیدجلالی، س.ع.، فرج نیا، ا. و فاتحی، ش. 1401. تحلیل محدودیت‎های اراضی و تعیین درجه تناسب آنها برای کشت غلات در اراضی تحت کشت آبی کشور. تحقیقات آب و خاک ایران، 53(9):1957-1978.
  8. نویدی، م.ن. و سیدمحمدی، ج. 1402. ارزیابی تناسب اراضی و بررسی محدودیت‎ها برای کشت گیاهان صنعتی در مناطق تحت کشت آبی کشور. پژوهش‎های خاک، 37(4):109-224.
  9. Akpoti, K., Kabo-bah, A.T., Dossou-Yovo, E.R., Groen, T.A., Zwart, S.J. 2020. Mapping suitability for rice production in inland valley landscapes in Benin and Togo using environmental niche modeling. Science of the Total Environment, 709, 136165, doi: 1016/j.scitotenv.2019.136165.
  10. AL-Taani, A., Al-husban, Y., Farhan I., 2020. Land suitability evaluation for agricultural use using GIS and remote sensing techniques: The case study of Ma’an Governorate, Jordan. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, In Press.
  11. Behera, S.K., Mathur, R.K., Shukla, A.K., Suresh, K., Prakash, C., 2018. Spatial variability of soil properties and delineation of soil management zones of oil palm plantations grown in a hot and humid tropical region of southern India. Catena 165, 251-259.
  12. Bleam, W.F. 2017. Soil and Environmental Chemistry. 2nd edition, Academic Press, 586p.
  13. Boyer, J.S., James, R.A., Munns, R., Condon, T.A.G., Passioura, J.B., 2008. Osmotic adjustment leads to anomalously low estimates of relative water content in wheat and barley. Functional Plant Biology, 35(11), 1172-1182.
  14. Cicek, N. and Cakirlar, H. 2008. Effect of salt stress on some physiological and photosynthetic parameters at three different temperatures in six soyabean (GlycinemaxL.Merr.) cultivars. Journal of Agronomy and Crop Science, 194, 34-46.
  15. Dadgar, M., Mahmoodi, Sh., Masihabadi, M.H. 2007. Qualitative assessment of land suitability for soybean and sunflower cultivation in Damavand region by Faryab cultivation method. Plant and Ecosystem, 3(10), 102-110. (In Persian)
  16. Davatgar, N., Neishabouri, M.R, Sepaskhah, A.R. 2012. Delineation of site specific nutrient management zones for a paddy cultivated area based on soil fertility using fuzzy clustering. Geoderma 173-174:111-118.
  17. Dedeoglu, M. and Dengiz, O. 2019. Generating of land suitability index for wheat with hybrid system approach using AHP and GIS. Computers and Electronics in Agriculture, 167, 105062.
  18. Dharumarajan, S., and Singh, S.K. 2014. GIS based soil site suitability analysis for potato: a case study in lower Indogangetic alluvial plain. Potato Journal, 41(2), 113-
  19. Fan, J., Sun, W., Zhou, K., Chen, D. 2012. Major function oriented zone: New method of spatial regulation for reshaping regional development pattern in China. Chinese Geographically Science, 22 (2), 196-209.
  20. 1976. A framework for land evaluation. FAO Soils Bulletin, No. 32. Rome: Land and Water Development Division, FAO, UN.
  21. 1985. Guidelines: Land evaluation for irrigated agriculture. FAO Soils Bulletin, No. 55, Rome.
  22. Gandhi, G., and Savalia, S.G. 2014. Soil-site suitability evaluation for mustard in calcareous soils of Girnar toposequence in Southern Saurashtra region of Gujarat. Journal of Oilseed Brassica, 5(2), 128-133.
  23. Hazir, M.H.M., Abdul Kadir, R., Gloor, E., Galbraith, D. 2020. Effect of agroclimatic variability on land suitability for cultivating rubber (Hevea brasiliensis) and growth performance assessment in the tropical rainforest climate of Peninsular Malaysia. Climate Risk Management, 27, 100203
  24. Kamkar, B., Dorri, M.A., Teixeira da Silva, J.A. 2014. Assessment of land suitability and the possibility and performance of a canola (Brassica napus L.) -soybean (Glycine max L.) rotation in four basins of Golestan province, Iran. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 17, 95-104.
  25. Kamrava, S., Babaeian Jelodar, N. and Bagheri, N. 2016. Evaluation of some soybean genotypes (Glycine max) under salt stress. Journal of Crop Breeding, 8(18), 57-63.
  26. Kundu, M., Krishnan, P., Kotnala, R.K., Sumana, G., 2019. Recent developments in biosensors to combat agricultural challenges and their future prospects. Trends in Food Science & Technology, 88, 157-178.
  27. Malmir, M., Kheirkhah Zarkesh, M.M., Monavari, S.M., Jozi, S.A., Sharifi, E., 2016. Analysis of land suitability for urban development in Ahwaz County in southwestern Iran using fuzzy logic and analytic network process (ANP). Environmental Monitoring and Assessment, 188, 447.
  28. Mandal, S., Choudhury, B.U. and Satpati, L. 2020. Soil site suitability analysis using geo-statistical and visualization techniques for selected winter crops in Sagar Island, India. Applied Geography, 122, 102249.
  29. Mazahreh, S., Bsoul, M., and Hamoor, D.A. 2019. GIS approach for assessment of land suitability for different land use alternatives in semi arid environment in Jordan: Case study (Al Gadeer Alabyad-Mafraq). Information Processing In Agriculture, 6, 91-108.
  30. McClave, J. and Sincich, T. (2012). Statistics. 12th edition, Pearson Press, 840p.
  31. Moradi, M., Ebrahimi, A., Ghodrati, Gh. 2016. Evaluation effect of salt stress, growth, physiological characteristic and seed yield of spring canola cultivars (Brassica napus L). Quarterly Journal of Plant Production Science, 6(2), 1-12.
  32. Munns, R., and Tester, M., 2008. Mechanisms of salinity tolerance. Annual Review Plant Biology, 59, 651-681.
  33. Navidi, M.N., Chatrenour, M., Seyedmohammadi, J., Delsous Khaki, B., Moradi-Majd, N., & Mirzaei, S. 2023. Ecological potential assessment and land use area estimation of agricultural lands based on multi-time images of Sentinel-2 using ANP-WLC and GIS in Bastam, Iran. Environmental, Monitoring and Assessment, 195, 36.
  34. Navidi, M.N., Seyedmohammadi, J. & McDowell, R.W. 2022. A Proposed New Approach to Identify Limiting Factors in Assessing Land Suitability for Sustainable Land Management. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 53(19):2558-2573. doi:10.1080/00103624.2022.2072511.
  35. Nguyen, H., Nguyen, T., Hoang, N., Bui, D., Vu, H., and Van, T. 2020. The application of LSE software: A new approach for land suitability evaluation in agriculture. Computers and Electronics in Agriculture, 173, 105440.
  36. Ostovari, Y., Honarbakhsh, A., Sangoony, H., Zolfaghari, F., Maleki, K., Ingram, B., 2019. GIS and multi-criteria decision-making analysis assessment of land suitability for rapeseed farming in calcareous soils of semi-arid regions. Ecological Indicators, 103, 479-487
  37. Pakpour Rabati, A., Jafarzadeh, A.A., Shahbazi, F., Rezapour, S. and Momtaz, H.R. 2012. Qualitative and quantitative land-suitability evaluation for sunflower and maize in the north-west of Iran. Archives of Agronomy and Soil Science, 58(11), 1229-1242.
  38. Purnamasari, R.A., Noguchi, R., and Ahamed, T. 2019. Land suitability assessments for yield prediction of cassava using geospatial fuzzy expert systems and remote sensing. Computers and Electronics in Agriculture, 166, 105018.
  39. Sadak, M.S., Abd El-Hameid, A.R., Zaki, F.S.A., Dawood, M.G. and El-Awadi, M.E. 2020. Physiological and biochemical responses of soybean (Glycine max L.) to cysteine application under sea salt stress. Bulletin of the National Research Centre, 44, 1, doi: 10.1186/s42269-019-0259-7.
  40. Safwan, M., Alsafadi, K., Ali, H., Mousavi, S.M.N., Kiwan, S., Hennawi, S., Harsanyie, E., Pham, Q.B., Thi Thuy Linh, N., Ali, R., Anh, D.T., and Thai, V.N. 2020. Assessment of land suitability potentials for winter wheat cultivation by using a multi criteria decision Support- Geographic information system (MCDS-GIS) approach in Al-Yarmouk Basin (Syria). Geocarto International, doi:10.1080/10106049.2020.1790674
  41. Seyedmohammadi, J. & Navidi, M.N. 2022. Applying fuzzy inference system and analytic network process based on GIS to determine land suitability potential for agricultural. Environ. Monit. Assess. 194, 712.
  42. Seyedmohammadi, J., Sarmadian, F., Jafarzadeh, A.A. Ghorbani, M.A., Shahbazi, F. 2018. Application of SAW, TOPSIS and fuzzy TOPSIS models in cultivation priority planning for maize, rapeseed and soybean crops. Geoderma, 310, 178-190.
  43. Seyedmohammadi, J., Sarmadian, F., Jafarzadeh, A.A., McDowel, R.W., 2019. Development of a model using matter element, AHP and GIS techniques to assess the suitability of land for agriculture. Geoderma 352, 80-95.
  44. Shu, K., Qi, Y., Chen, F., Meng, Y., Luo, X., Shuai, H., Zhou, W., Ding, J., Du, J., Liu, J., Yang, F., Wang, Q., Liu, W., Yong, T., Wang, X., Feng, Y. and Yang, W. 2017. Salt stress represses soybean seed germination by negatively regulating GA biosynthesis while positively mediating ABA biosynthesis. Frontiers in Plant Science, 8, 1372. doi: 10.3389/fpls.2017.01372
  45. Singha, C., Swain, K.C., 2016. Land suitability evaluation criteria for agricultural crop selection: A review. Agricultural Reviews, 37 (2), 125–
  46. Sparks, D.L. 2003. Environmental Soil Chemistry. 2nd edition, Academic Press, 352p.
  47. Sposito, C. 2016. The Chemistry of Soils. 3rd edition, Oxford University Press, 272p.
  48. Tashayo, B., Honarbakhsh, A., Akbari, M., Eftekhari, M. 2020. Land suitability assessment for maize farming using a GIS-AHP method for a semi arid region, Iran. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 19, 332-338
  49. Tercan, E., and Dereli M.A. 2020. Development of a land suitability model for citrus cultivation using GIS and multi-criteria assessment techniques in Antalya province of Turkey. Ecological Indicators, 117, 106549
  50. Tripathi, R., Nayak, A.K., Shahid, M., Lal, B., Gautam, P., Raja, R., Mohanty, S., Kumar, A., Panda, B.B., and Sahoo, R.N., 2015. Delineation of soil management zones for a rice cultivated area in eastern India using fuzzy clustering. Catena 133, 128-136.
  51. Ustaoglu, E. and Aydınoglu, A.C. 2020. Suitability evaluation of urban construction land in Pendik district of Istanbul, Turkey. Land Use Policy, 99, 104783.
  52. Wacal, C., Ogata, N., Basalirwa, D., Handa, T., Sasagawa, D., Acidri, R., Ishigaki, T., Kato, M., Masunaga, T., Yamamoto, S. and Nishihara, E. 2019. Growth, Seed Yield, Mineral Nutrients and Soil Properties of Sesame (Sesamum indicum L.) as Influenced by Biochar Addition on Upland Field Converted from Paddy. Agronomy, 9(2), 55; doi:10.3390/agronomy9020055
  53. Wanyama, D., Mighty, M., Sim, S., and Koti, F. 2019. A spatial assessment of land suitability for maize farming in Kenya. Geocarto International, doi:10.1080/10106049.2019.1648564
  54. Weil, R.R., and Brady, N.C., 2016. The nature and properties of soils. 15th edition, Pearson Education Limited, 1104p.

 

پژوهش های خاک
دوره 39، شماره 1
خرداد 1404
صفحه 127-151

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار