اثر کم‌آبیاری و مقادیر مختلف بیوچار بر عملکرد و اجزای عملکرد کینوا (chenopodium quinoa willd.)

سابقه و هدف:کمبود آب و خشکسالی‌های متناوب از مهم‌ترین چالش‌های کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. در چنین شرایطی، استفاده از گیاهان مقاوم به کم‌آبی مانند کینوا و اصلاح‌کننده‌های خاک، مانند بیوچار، استراتژی‌های موثری برای بهره‌وری پایدار در کشاورزی است. کینوا (chenopodium quinoa willd.)، که به مقاومت بالا در برابر خشکی و شوری و ارزش غذایی بالا شناخته می‌شود، محصول استراتژیکی برای کشت در این مناطق است. ازسوی دیگر بیوچار، به‌عنوان یک اصلاح‌کننده خاک، که خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و ظرفیت نگهداری آب در خاک را بهبود می‌بخشد، اثرات کم‌آبی را کاهش می‌دهد. هدف این پژوهش، بررسی تاثیر بیوچار پوست پسته و کم‌آبیاری در مراحل مختلف رشد بر عملکرد، اجزای عملکرد و کیفیت دانه کینوا بود.مواد و روش‌ها:این پژوهش به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در سال 1401 در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد اجرا شد. تیمارها شامل پنج سطح کم‌آبیاری (ظرفیت زراعی کامل، کاهش 50 درصد ظرفیت زراعی در مراحل رویشی، گلدهی، دانه‌بستن و کل دوره رشد) و سه سطح بیوچار (صفر، 10 و 20 تن در هکتار) بودند. شاخص‌های مورد ارزیابی شامل ارتفاع بوته، وزن دانه در گلدان، وزن بیولوژیک در گلدان، وزن هزار دانه و ویژگی‌های کیفی دانه (محتوای پروتئین، روغن و خاکستر) بود.نتایج:کم‌آبیاری در کل دوره رشد باعث کاهش 60 درصدی وزن دانه در گلدان و کاهش 25/9 درصدی ارتفاع گیاه شد. کاهش وزن دانه در گلدان در تیمارهای کم‌آبیاری در مراحل رویشی، گلدهی و دانه‌بستن به‌ترتیب 14/5، 25/3 و 17/8 درصد بود. همچنین، کم‌آبیاری در مراحل گلدهی و دانه‌بستن به‌ترتیب موجب کاهش 11/7 و 6/5 درصدی ارتفاع گیاه شد. استفاده از بیوچار اثرات منفی کم‌آبیاری را تعدیل کرد؛ به‌طوری‌که کاربرد 10 و 20 تن بیوچار در هکتار به‌ترتیب باعث افزایش ارتفاع گیاه به میزان 18/7 و 23/5 درصد نسبت به تیمار بدون بیوچار شد. کاربرد بیوچار علاوه بر بهبود ارتفاع، وزن دانه در گلدان را نیز به‌طور معناداری افزایش داد و موجب افزایش 28/8 و 54/8 درصدی در مقادیر 10 و 20 تن در هکتار شد. همچنین، 10 و 20 تن در هکتار بیوچار منجر به افزایش 7.9 و 2.6 درصد پروتئین دانه، 20.8 و 7.3 درصد روغن دانه شد. تحلیل همبستگی نشان داد که وزن دانه در گلدان رابطه مثبت و معناداری با وزن بیولوژیک در گلدان (r=0.87)، روغن دانه (r=0.69) و خاکستر دانه (r=0.66) دارد. نتیجه‌گیری:بیوچار پوست پسته توانست اثرات منفی کم‌آبیاری بر ارتفاع، عملکرد و کیفیت دانه کینوا را به‌طور معناداری کاهش داد. بهبود وزن و کیفیت دانه‌های کینوا، نشان‌دهنده پتانسیل بالای بیوچار در استفاده به‌عنوان راهکاری پایدار برای مدیریت منابع آبی و افزایش تولید در شرایط تنش آبی است. پیشنهاد می‌شود که تحقیقات بیشتری در زمینه اثرات بلندمدت و مزرعه‌ای بیوچار بر خصوصیات خاک و رشد کینوا در مناطق خشک انجام شود.

effect of drought stress and different amounts of biochar on yield and yield components of quinoa (chenopodium quinoa willd.)

abstractbackground and objectives:water scarcity and recurrent droughts pose significant challenges to agriculture in arid and semi-arid regions. utilizing resilient crops, such as quinoa (chenopodium quinoa willd.), and soil amendments like biochar are effective strategies to sustain agricultural productivity. quinoa, known for its drought and salinity tolerance and high nutritional value, is a strategic crop for such regions. additionally, biochar, as a soil amendment, improves soil physical and chemical properties, water retention, and mitigates the effects of deficit irrigation. this study aimed to investigate the effects of pistachio shell biochar and deficit irrigation at different growth stages on yield, yield components, and grain quality of quinoa.materials and methods:this experiment was conducted in a factorial arrangement within a completely randomized design with four replications in 2022 at the ferdowsi university of mashhad research greenhouse. treatments included five irrigation levels (full irrigation and 50% field capacity during vegetative, flowering, grain filling, and the entire growth period) and three biochar levels (0, 10, and 20 t.h-1). parameters such as plant height, grain weight per pot, biological weight per pot, thousand-grain weight, and grain quality traits (protein, oil, and ash content) were measured. results:full-season deficit irrigation reduced grain weight per pot by 60% and plant height by 25.9%. yield reductions at deficit irrigation during vegetative, flowering, and grain filling stages were 14.5%, 25.3%, and 17.8%, respectively. additionally, plant height decreased by 11.7% and 23.5% at deficit irrigation during flowering and grain filling stages, respectively. biochar application mitigated these negative effects, increasing plant height by 18.7% and 23.5% at 10 and 20 t/h, respectively. in addition to improving height, biochar application also significantly increased grain weight per pot by 28.8% and 54.8% at 10 and 20 t/h. also, 10 and 20 t/h of biochar resulted in an increase of 7.9% and 2.6% (grain protein) and 20.8% and 7.3% (grain oil). correlation analysis revealed strong positive relationships between grain weight per pot with biological weight per pot (r=0.87), grain oil (r=0.69) and ash content (r=0.66). conclusion:pistachio shell biochar effectively reduced the negative effects of deficit irrigation on plant height, yield, and grain quality. the improvement in grain weight and quality of quinoa highlights biochar’s potential as a sustainable strategy for water resource management and crop production under drought conditions. further research is recommended to explore the long-term and field-scale impacts of biochar on soil properties and quinoa growth in arid regions.