اثر نیتروژن و تنش کم‌آبی بر خصوصیات ریشه و عملکرد دانه ذرت رقم (sc. 704)

به‌منظور تعیین اثر نیتروژن و تنش کم‌آبی بر خصوصیات ریشه و عملکرد دانه ذرت رقم (sc. 704)، آزمایشی طی سال زراعی 1394 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. نیتروژن در دو سطح (100 و 200 کیلوگرم در هکتار از منبع اوره) و آبیاری در شش سطح (آبیاری کامل، تنش متوسط کم‌آبی در مرحله 4 تا 6 برگی، تنش شدید کم‌آبی در مرحله 4 تا 6 برگی، تنش متوسط کم‌آبی در مرحله 4 تا 6 برگی و ادامه آبیاری با کم‌آبیاری، تنش شدید کم‌آبی در مرحله 4 تا 6 برگی و ادامه آبیاری با کم‌آبیاری، کم‌آبیاری بعد از مرحله 6 برگی) بر روی گیاهان اعمال شد. برای اعمال تنش متوسط 55، برای تنش شدید 45 و برای اعمال کم آبیاری 65 درصد رطوبت ظرفیت زراعی در نظر گرفته شد و آبیاری بعد از رسیدن رطوبت خاک در عمق توسعه ریشه به مقادیر ذکر شده انجام شد. نتایج نشان داد که آبیاری مجدد به همراه کود سرک نیتروژن منجر به تسریع بیشتر رشد گیاهانی شد که در شرایط تنش شدید کم‌آبی و کمبود نیتروژن قرار گرفته بودند. اندازه‌گیری‌ها در مرحله کاکل‌دهی ذرت نشان داد اثر نیتروژن و آبیاری بر شاخص کلروفیل، شاخص سطح برگ، تعداد ریشه‌های هوایی، عملکرد، کارایی زراعی مصرف نیتروژن و کارایی جذب نیتروژن در (p≤0.05) معنی‌دار شد، ضمن این‌که اثر نیتروژن بر تعداد و زوایای ریشه‌های طوقه‌ای، تعداد ریشه‌های جانبی در ریشه‌های طوقه‌ای در (p≤0.05) معنی‌دار بود. با وجودی‌که بیشترین عملکرد با مصرف 200 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و آبیاری کامل به مقدار 11640 کیلوگرم در هکتار و کمترین عملکرد با مصرف نیتروژن به مقدار 100 کیلوگرم در هکتار و تنش شدید کم آبی در مرحله 4 تا 6 برگی و کم آبیاری متعاقب آن به مقدار 6490 کیلوگرم در هکتار به‌دست آمد، کاهش عملکرد در تنش متوسط کم‌آبی در مرحله رویشی معادل 11 درصد بود که نشان‌دهنده مقاومت نسبی گیاه ذرت در این مرحله به تنش کم‌آبی و سازگاری در شاخساره و ریشه‌ها برای تعدیل اثر تنش کم‌آبی در شرایط این آزمایش است.

Effect of Nitrogen and Water Deficit Stress on Corn (Zea mays L.) Root Characters and Grain Yield

IntroductionIn recent years regulated deficit irrigation as a part of conservation and saving practices in water consumption has received attention. Vegetative growth stage of corn has a relative tolerance to water deficit stress. Therefore, yield loss is negligible. Nitrogen shortage stress leads to decrease in leaf area, leaf senescence and reduction of photosynthesis as a result of decrease in chlorophyll content. Roots play an important role in soil searching for water and nutrients. Root ability to change soil biochemical and physiological processes consider as a remarkable mechanism to tolerate environmental stress. Considering the role of nitrogen in corn production and irrigation in summer crops, understanding the response of corn to water stress and nitrogen consumption level are important. Furthermore, corn growth recovery after water deficit stress is critical for better understanding of water saving techniques. This study designed to determine morphological change in root of corn and their effect on corn yield under different irrigation and nitrogen levels.Materials and MethodsIn order to evaluate the impact of different levels of nitrogen consumption and water deficit stress on corn (SC 704) in field condition, an experiment conducted during 2015 in the experimental field of Ferdowsi University of Mashhad. Nitrogen levels were, including 100 and 200 kg ha1and irrigation applied in 6 levels, including W1: complete irrigation, W2: moderate water stress (55% of field capacity) at V4V6 growth stage, W3: severe water stress (45% of field capacity) at V4V6 growth stage, W4: moderate water stress (55% of field capacity) at V4V6 growth stage followed by deficit irrigation (65% of field capacity), W5: severe water stress (45% of field capacity) in V4V6 growth stage followed by deficit irrigation (65% of field capacity), W6: deficit irrigation (65% of field capacity) after V6 growth stage. Effect of water deficit stress and rewatering concurrently with two levels of nitrogen consumption attested by crop growth rate index between stress time and 10 days after rewatering. Furthermore at silking stage, SPAD, leaf area index, the number and angle of crown and brace roots, grain yield, agronomic nitrogen use efficiency, nitrogen uptake efficiency and nitrogen harvest index measured and calculated.Results and DiscussionResult showed that under severe water stress rewatering at the same time with applying nitrogen led to faster growth. Effects of nitrogen and irrigation were significant on SPAD, leaf area index, the number of brace roots, grain yield, agronomic use efficiency and nitrogen uptake efficiency in 5% probability level, while effect of nitrogen on number of crown root, angle of crown root and number of lateral root in crown root were significant at 5% probability level (pvalue lt; 0.05). Grain yield had a significant and positive correlation with leaf area index, the number of brace roots and SPAD, whereas yield had a negative correlation with brace root angle. Despite highest yield obtained under the consumption of 200 kg ha1 nitrogen with complete irrigation, yield reduction due to water deficit at V4V6 growth stage was 6% which shows the relative tolerance of corn to water deficit stress during aforementioned growth stage and effective tolerance of root and shoot of corn for minimizing the consequences of water stress on our experiment condition.Conclusions Although highest grain yield obtained with consumption of 200 kg ha1 nitrogen with complete irrigation, flexible management with considering availability of water and nitrogen during vegetative growth stage lead to maximum profitability. Relative tolerance of corn seedling to water deficit stress and growth recovery of crop makes it possible to save water. Flexibility of corn root number and angle can be used in breeding program to obtain hybrids with more effective nitrogen use efficiency.