اثر کود نیتروژن و تراکم بوته بر عملکرد کمی و کیفی کنجد با استفاده از طرح مرکب مرکزی

بهینه‌سازی نیتروژن و تراکم یکی از راهکارهای مدیریتی برای حفاظت از منابع و کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی محسوب می‌شود. مدل سطح پاسخ (rsm) مجموعه‌ای از تکنیک‌های آماری مورد استفاده برای بهینه‌سازی نهاده‌های تولید به‌شمار می‌آید. در این مطالعه، اثر کود نیتروژن و تراکم بوته کنجد با استفاده از طرح مرکب مرکزی (ccd) برای مدل سطح پاسخ بررسی شد. این آزمایش با 13 تیمار و دو تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد در سال زراعی 951394 انجام شد. تیمارها بر اساس سطح پایین و بالای تراکم بوته (به‌ترتیب با 10 و 40 بوته در متر مربع) و نیتروژن (به‌ترتیب با صفر و 100 کیلوگرم اوره در هکتار) تعیین شدند. ارتفاع بوته، اجزای عملکرد (شامل تعداد کپسول در بوته، تعداد دانه در کپسول و وزن هزار دانه)، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت، درصد روغن، عملکرد روغن، درصد پروتئین و عملکرد پروتئین به‌عنوان متغیر وابسته مورد اندازه‌گیری قرار گرفتند و تغییرات این متغیرها با استفاده از مدل رگرسیونی ارزیابی شد. به‌منظور ارزیابی کیفیت مدل برازش شده از آزمون عدم برازش استفاده شد. بسندگی مدل با استفاده از آنالیز واریانس مورد ارزیابی قرار گرفت. به‌طور کلی، معادله چند جمله‌ای درجه دوم کامل برای تعیین معنی‌داری مدل و اجزای مدل (خطی، درجه دو و اثر متقابل) مورد بررسی قرار گرفت.کیفیت مدل برازش شده با استفاده از ضریب تبیین (r2) ارزیابی شد. نتایج نشان داد که اثر جزء خطی بر تمام صفات مورد مطالعه معنی‌دار بود. اثر جزء درجه دو کامل تمام صفات به‌جز شاخص برداشت، تعداد دانه در کپسول و وزن هزار دانه را به‌طور معنی‌داری تحت تاثیر قرار داد. اثر متقابل دو عامل نیتروژن و تراکم بوته تنها بر کارایی مصرف نیتروژن، ارتفاع بوته و تعداد کپسول در بوته و درصد پروتئین معنی‌دار بود. آزمون عدم برازش در مورد هیچ‌کدام از صفات معنی‌دار نشدکه این امر نشان‌دهنده برازش مطلوب مدل رگرسیون درجه دوکامل بود. بیشترین عملکرد دانه مشاهده شده و برازش شده به‌ترتیب برای تراکم 25 بوته در متر مربع و 50 کیلوگرم کود اوره در هکتار و تراکم 25 بوته در متر مربع و 100 کیلوگرم کود اوره در هکتار با 1320.52 و 1272.45 کیلوگرم در هکتار به‌ترتیب به‌دست آمد. بیشترین درصد روغن و درصد پروتئین مشاهده شده به‌ترتیب از تراکم 10 بوته در متر مربع و عدم مصرف اوره (46.67 درصد) و 40 بوته در متر مربع و 100 کیلوگرم اوره در هکتار (25.31 درصد) حاصل شد و بالاترین مقادیر مشاهده شده این صفات به‌ترتیب مربوط به تراکم 10 بوته در متر مربع و عدم مصرف اوره (46.49 درصد) و 40 بوته در متر مربع و 100 کیلوگرم اوره در هکتار (25.01 درصد) بود. به‌طور کلی، اثر تراکم بوته بر افزایش عملکرد در سطوح بالای کود نیتروژن افزایش یافت که به‌طور آشکار نشان‌‎دهنده اهمیت نیتروژن در بهبود عملکرد دانه کنجد می‌باشد. بهینه‌سازی میزان مصرف منابع با استفاده از طرح مرکب مرکزی می‌تواند به‌عنوان راهکاری مطلوب در تولید پایدار کنجد مد نظر قرار گیرد.

Effect of Nitrogen Fertilizer and Plant Density on Seed Yield and Oil Yield of Sesame Using a Central Composite Design

Introduction;Sesame (Sesamum indicum L.) is known as the king of oil seeds due to the high oil content (5060%) of its seed. Nitrogen (N) is one of the most important nutrients in crop production systems. Excessive use of N in crop production causes a declining trend in nitrogen use efficiency (NUE). It has been reported that not more than 33% of N applied is used by the plant, while the remainder is lost and causes environmental pollution as well as emission of greenhouse. Optimization of nitrogen and plant density is a management approach to conserve resources and decline environmental pollutions. Response surface methodology (RSM) is defined as a set of mathematical and statistical techniques that are used to develop, to improve or to optimize a product. RSM is a statistical method for optimization of multiple factors which determine optimum process conditions by combining experimental designs. In this work, optimization of nitrogen fertilizer and plant density of sesame using central composite design for Response surface methodology was done.; Materials and Methods;This research was conducted using central composite design with 13 treatments and two replications at the Research Field of Ferdowsi University of Mashhad during the growing season of 20152016. The treatments were allocated based on low and high levels of plant density (10 and 40 plants.m2, respectively) and nitrogen (0 and 100 kg Urea ha1, respectively). Plant height, yield components, seed yield, biological yield, harvest index, oil percentage, oil yield, protein percentage and, protein yield were calculated as dependent variables and changes of these variables were evaluated by a regression model. Lackoffit test was used to evaluate the quality of the fitted model. The adequacy of the model was tested by analysis of variance. In general, the full quadratic polynomial equation was tested to determine the significance of the model and the component of the model (linear, squared, firstorder interaction terms). The quality of the fitted model was judged using the determination coefficient (R2).; Results and Discussion;The results showed that effect of linear component was significant on all studied characteristics. Effect of square component was significant on all studied criteria except harvest index, seed No. per capsule and 1000seed weight. Interaction effect of full quadratic was significant on plant height, seed No. per plant and protein percentage. Lack of fit test had no significant effect on the studied traits. The full square model for the response variables gave insignificant lackoffit indicating that the data of experimental were satisfactorily explained. The highest estimated and observed values of seed yield were obtained for 25 plants.m2 and 50 kg Urea ha1 and 25 plants.m2 and 100 kg Urea ha1 with 1320.5 and 1272.4 kg.ha1, respectively. The highest estimated values of oil percentage and protein percentage were obtained for 10 plants.m2 and without Urea application (46. 7%) and 40 plants.m2 and 100 kg Urea ha1 kg Urea ha1 (25.3%) and these maximum observed amounts were recorded in 10 plants.m2 and without Urea application (46.5%) and 40 plants.m2 and 100 kg Urea ha1 kg Urea ha1 (25.0%), respectively.; Conclusions;The slope of seed yield increased by an increase in density up to 25 plants.m2 and was higher under high levels of N fertilizer (optimum level= 50 kg Urea ha1) than under low levels, because the plant growth was improved in high amount of N fertilizer and resulted in high yield components and seed yield. Therefore, the effect of plant density on yield improvement could be increased at high levels of N fertilizer which clearly suggest the importance of N for higher seed production in sesame. In general, it seems that resource use optimization based on the central composite design may be suitable cropping approach for sustainable production of sesame.; Acknowledgement;This research was funded by Vice Chancellor for Research of Ferdowsi University of Mashhad, which is hereby acknowledged.