Effect of Different Fertilizer Resources and Humic acid on some Morphological Criteria,Yield and Antioxidant Activity of Black Zira Seed (Bunium persicum Boiss)

Document Type : Research Paper

Authors

1 member of scientefic staff of Agriculture and Natural Resources Research and Education Center of Khorasan Razavi

2 Ferdowsi University of Mashhad

3 Soil&Water Research Institute

Abstract

Introduction
Black zira (Bunium persicumBoiss.) is a perennial and aromatic plant from Apiaceae family. Black zira seeds are used in culinary and traditional medicine practices. Black zira has high economic value due to its use in pharmaceutical and food industries. In recent years, black zira cultivation is getting more popular among farmers (Askarzade et al.,2005). Nutrient management and application of organic and chemical fertilizers play an important role in increasing quality and quantity of black zira production. There are few studies which show the importance of nutrients management in Black zira (Bunium persicum Boiss.). Many recent studies have focused on caraway (Carumcarvi L.) (Gomaa and Youssef, 2008) and cumin (Cuminum cyminum) (Saeed Nejhad and Rezvani Moghaddam, 2010(. In the current study, the effect of cattle manure, vermicompost, humicacid and chemical fertilizers (nitrogen and phosphorus) was studied on yield, yield components and antioxidant activity of black zira.
Materials and methods
The experiment was conducted in the Agriculture and Natural Resources Research and Education Center of Khorasan Razavi, Mashhad, Iran in 2013-2015. The experiment was designed based on randomized complete block design arranged in a split plot in time with three replicates, consisting of eight main plots [organic sources (cattle manure (10 t. ha-1), vermicompost (5 t. ha-1), humic acid (2.5 kg.ha-1Humax) and control) × chemical fertilizer (N (50 kg.ha-1) P (40 kg.ha-1P2O5) and without NP)] and two sub-plots (first and second year).In this experiment the 3-4 g bulbs were used as seed. In the end of each year, seed yield, biological yield, plant height, umbel number per plant, umblet number per umbel, 1000-seed weight and antioxidant activity were determined. The obtained data were analyzed in a factorial split plot design in time by using SAS, and means were compared by Duncan’s Multiple Range test at 5% probability level.

Results and discussion
The results showed that all morphological characteristics, seed yield, yield components and antioxidant activity were affected significantly by studied treatments (p≤0.01). The humic acid application improved seed and biological yield, umbel number per plant and 1000-seed weight compared with control treatment. Humic acid increased seed yield from 16.35 to 29.89 g m-2. Cattle manure improved umbel number per plant, umblet per umbel, seed and biological yield. Seed yield increased by cattle manure application by 57% compared with control treatment. Humic acid and cattle manure improved seed antioxidant activity. Cattle manure increased antioxidant activity by 60% compared with control treatment. The application of NP improved seed and biological yield, umbel number per plant, umblet numberper umbel and plant height. Nitrogen and phosphorus treatment increased seed yield from 19.74 to 26.57 g.m-2. The application of NP had no significant effect on 1000-seed weight. The application of NP also increased antioxidant activity by 40% compared with control treatment.
Conclusion
Based on the results cattle manure plus NP treatment is recommended to gain the highest seed yield and antioxidant activity in black zira.
Keywords: Medicinal plant, Organic Fertilizer, Mineral Fertilizer, Humic substances, radical scavenging activityy
References
Askarzade, M., Gholami B.,and. Negari. E.2005. Study of qualitative and quantitative yield of mountain cumin (Buniumpersicum) Iran ecotypes in Mashhad weather condition.In: National Conference on Sustainable Development medicinal plants, Mashhad,Iran,17-19 September 2005(In Persian).
Gomaa, A.O. and Youssef, A.S.2008.Efficiency of bio and chemical fertilization in presence of humic acid on growth performance of caraway.In: 4th Scientific Conference of the Agricultural and Biological Research Division, Moshtohor, Egypt,5-6 May 2008.
Saeed Nejhad, A.H., and Rezvani Moghaddam P. 2010. Evaluation of consumption of compost, vermicompostand manure fertilizers on yield,yield components of Cumin and essence percentage. Journal of Horticulture Science, 24 (2):142-148. (In Persianwith English Summary).

Keywords

Full Text

مقدمه

یکی از گیاهان دارویی بومی کشور، زیره سیاه ایرانی می باشد. بذر های این گیاه به دلیل خواص دارویی و ادویه ای دارای ارزش اقتصادی زیاد بوده و از طریق صادرات آن، سالانه مبلغ قابل توجهی ارز وارد کشور می شود (Khosravi,1994). بذر زیره سیاه دارای مقادیر قابل توجهی اسانس(هفت درصد) است (Azizi et al., 2009) که در صنایع دارویی، صنایع غذایی، بهداشتی و آرایشی استفاده های فراوان دارد (Robbins et al., 2000). در سال های اخیر،کشت زیره سیاه در نقاط مختلف کشور به صورت زراعی رواج پیداکرده است (Askarzade et al., 2005). با توجه به سازگاری مناسب آن با شرایط جدید اگرواکولوژیکی و بومی مناطق ایران و اهمیت آن به عنوان گیاه دارویی، انجام بررسی های بیشتر روی این گیاه ضروری به نظر می رسد. اسانس دانه زیره سیاه دارای خواص آنتی اکسیدانی است که قادر است سیستم های بیولوژیک را در برابرخطر رادیکالهای آزاد و گونه های فعال اکسیژن محافظت نمایند، از این رو بهبود و افزایش خواص آنتی اکسیدانی در این گیاه نیز حائز اهمیت می باشد (Zarban et al.,2004). نیتروژن و فسفر در بین عوامل زراعی موثر بر عملکرد، مدیریت عناصر غذایی و کاربرد کود های مختلف آلی و معدنی به دلیل بهبود رشد، می تواند نقش به سزایی بر افزایش عملکرد کمی و کیفی گیاهان دارویی داشته باشد (Jha et al.,2011). گیاه دارویی زیره به دو دسته زیره سبز(Cuminum cyminum) و زیره سیاه تقسیم می‏شود. زیره سیاه نیز شامل دو گونه زیره سیاه ایرانی(Persicum Boiss.B. ( و زیره سیاه اروپایی(Carum carvi L.) است. مطالعات چندانی در رابطه با مدیریت تغذیه برای گیاه زیره سیاه ایرانی در دنیا انجام نشده است و عمده مطالعات انجام شده روی زیره سیاه اروپایی و زیره سبز بوده است. بررسی ها نشان داد که مصرف کود گاوی به طور معنی داری عملکرد دانه و  بیولوژیک زیره سیاه را تحت تاثیر قرار داد(Khorramdel et al.,2011). برخی از محققین بیان داشتند که مصرف کود کمپوست به میزان 10 تن در هکتار، عملکرد را در دانه های زیره سیاه اروپایی(Carum carvi L.) افزایش داد(Aflatuni et al.,1993). در حالیکه برخی دیگر از محققین گزارش نمودند که مصرف 20 تن در هکتار کود گاوی نتوانست عملکرد دانه را در زیره سیاه اروپایی افزایش دهد این در حالی است که زمانی که همین مقدار کود گاوی با 50 درصد نیتروژن، فسفر و پتاسیم توصیه شده مصرف شد، بیشترین عملکرد دانه را نشان داد(Sozan & Anber, 2016). در یک آزمایش تحت عنوان بررسی اثر مصرف کمپوست، ورمی کمپوست و کودهای دامی بر عملکرد زیره سبز (Cuminum cyminum)  نتیجه گیری شدکه مصرف کود گاوی باعث افزایش معنی دار عملکرد دانه و بیولوژیک و ارتفاع بوته  گردید (Saeed Nejhad & Rezvani Moghadam,2010). تاکنون مطالعه ای در مورد تاثیر کود بر فعالیت آنتی اکسیدان در زیره سیاه انجام نشده است اما برای گیاهان دارویی دیگر مانند آویشن صورت گرفته است. اثر تیمارهای کودی مختلف آلی و شیمیایی بر فعالیت آنتی اکسیدانی گیاه دارویی آویشن دنایی(Thymus deanensis Celak) معنی دار بود و بیشترین میزان فعالیت آنتی اکسیدانی و محتوای پلی فنلی از تیمارکود دامی به دست آمد (Emami bistgani et al.,2014). در یک بررسی نیاز کود نیتروژن زیره سیاه 30-20 کیلوگرم درهکتار گزارش شد (Salma & Mohamed, 2002). برخی محققین گزارش کردند میزان مصرف 23 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار بیشترین میزان محصول را در زیره سیاه اروپایی تولید نمود (Gomaa & Youssef,2008). نوری حسینی و ذبیحی نشان دادند با مصرف 40 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار عملکرد دانه زیره سیاه ایرانی به میزان 6/19درصد و عملکرد کاه به میزان 8/26درصد نسبت به شاهد ( بدون مصرف نیتروژن) افزایش یافت. این در حالی است که در اثر مصرف سطوح بیشتر مقدار نیتروژن، پاسخ گیاه منفی بود (Nourihoseini & Zabihi,2015).  در یک بررسی گزارش شد که 75 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بهترین میزان نیتروژن از نظر بیشترین و اقتصادی ترین عملکرد در زیره سیاه اروپایی است ) Floot,1990). در گزارشی مصرفNPK  به میزان 103 کیلوگرم در هکتار(37 کیلوگرم نیتروژن در هکتار،17 کیلوگرم فسفر در هکتار و 48 کیلوگرم پتاسیم در هکتار) در زیره سیاه اروپایی(C L.) بطور معنی داری باعث افزایش عملکرد دانه شد (Kozera et al.,2013). در گزارش دیگری میزان مصرف 20 کیلوگرم فسفر( P2O5 ) در هکتار بیشترین میزان محصول را در زیره سیاه اروپایی(Carum carvi L.) تولید نمود(Gomaa & Youssef, 2008). در یک بررسی مصرف 60 کیلوگرم فسفر در هکتار بیشترین عملکرد را در زیره سبز تولیدکرد (Naseripoor,1995). در بررسی دیگر گزارش شد که مصرف30 کیلوگرم فسفر در هکتار P2O5عملکرد دانه زیره سیاه را به میزان 8/29درصد نسبت به شاهد ( بدون مصرف فسفر) افزایش داد(Nourihoseini & Zabihi,2015). علاوه بر  کودهای آلی و شیمیایی، امروزه مصرف ترکیباتی مانند اسید هیومیک نیز در افزایش تولید محصولات کشاورزی مرسوم شده  است که در واقع به عنوان یک بهبود دهنده رشد و نمو گیاه و خصوصیات خاک مطرح می باشد. تا این زمان، مطالعه منتشر شده ای در رابطه با تاثیر اسید هیومیک بر گیاه دارویی زیره سیاه ایرانی گزارش نشده است، اما گوما و یوسف تاثیر اسید هیومیک را بر بهبود برخی خصوصیات رشد زیره سیاه اروپایی از جمله ارتفاع بوته و قطر ساقه را گزارش کردند (Gomaa & Youssef, 2008). در یک بررسی اسید هیومیک بر ارتفاع و تعداد برگ گیاه دارویی اسفرزه (Plantago ovata )تأثیر معنی داری داشت(Miri karbask et al.,2015). در راستای بومی سازی گیاه دارویی زیره سیاه و افزایش عملکرد اقتصادی محصول با توجه به اهمیت مدیریت تغذیه و تعادل عناصر غذایی، تحقیقی با هدف بررسی تاثیر منابع آلی مختلف (کود گاوی و ورمی کمپوست)، کودهای شیمیایی (نیتروژن و فسفر) و اسید هیومیک و با نگاهی به کشاورزی پایدار، بر رشد و نمو، عملکرد، اجزای عملکرد و همچنین فعالیت آنتی اکسیدان گیاه دارویی زیره سیاه انجام شد.

 مواد و روشها            

این آزمایش در شرایط مزرعه بصورت فاکتوریل در قالب کرت های خرد  شده در زمان با طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی در 3 تکرار با 8 کرت اصلی شامل منابع آلی در4 سطح(کودگاوی، ورمی کمپوست، اسید هیومیک و بدون مصرف کود) وکود شیمیایی در دو سطح ( عدم مصرف و مصرف نیتروژن و فسفر) و دو کرت فرعی(سال اول و دوم)، در  دو سال زراعی 95-1393 در ایستگاه تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی طرق مشهد اجرا ‌گردید. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل اجرای آزمایش نیز در  جدول 1 ارائه شده است. ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی طرق مشهددر طول جغرافیایی 6/59 درجه شرقی و عرض جغرافیایی 2/36 درجه شمالی و ارتفاع 987 متری از سطح دریا واقع می باشد. نیتروژن و فسفر(P2O5) به ترتیب 50 و 40 کیلوگرم، کودگاوی 10 تن، ورمی کمپوست 5 تن و اسید هیومیک 5/2کیلوگرم در هکتار مصرف گردید. در تحقیق حاضر از کودگاوی پوسیده، ورمی کمپوست تهیه شده از کود گاوی، پودر هیومکس ساخت امریکا (80% اسید هیومیک و 20% اسید فلویک)، اوره(46%  نیتروژن) و سوپر فسفات تریپل (45% P2O5) استفاده شد. سطوح انتخاب شده نیتروژن و فسفر در این تحقیق بر مبنای آزمایش خاک به‌ دست آمد. کودهای گاوی و ورمی کمپوست قبل از اجرای آزمایش آنالیز شد و میزان شوری؛ اسیدیته، کربن آلی و عناصر غذایی آنها اندازه گیری ‌گردید که در جدول 2 ارایه شده است.

جدول 1-2-

عملیات آماده سازی زمین و تهیه بستر کاشت شامل شخم، دیسک، تسطیح و کرت بندی در ابتدای شروع آزمایش (هفته اول شهریور 1393) اجرا شد. تیمارهای آزمایشی(کودهای گاوی، ورمی کمپوست، اسید هیومیک، کود های نیتروژن و فسفر)  به تفکیک در کرتهای مربوطه به خاک اضافه شد و با لایه 30- 0 سانتی متری خاک مخلوط گردید. اسید هیومیک (هیومکس) و دو سوم از کود اوره همراه با اولین آب آبیاری مصرف شد. مابقی اوره به صورت سرک در مرحله شروع گلدهی زیره سیاه (هفته دوم فروردین ماه1394 ) مصرف گردید. در این آزمایش از غده های با وزن بین 4-3 گرم که از مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی تهیه شده بود، برای کاشت استفاده شد. عملیات کاشت دستی غده های زیره سیاه در هر کرت در سه پشته 50 سانتیمتری و در شش ردیف (در دو طرف هر پشته) بطول سه متر در عمق 10 سانتی متر و با تراکم 20 غده در متر مربع در هفته سوم شهریور ماه سال 1393 انجام شد. کنترل علف های هرز در سه مرحله رشد قبل از سبز شدن، ظهور برگ واقعی و تشکیل چتر با دست انجام شد. در طول اجرای آزمایش به دلیل عدم مشاهده آفات و بیماریها از هیچگونه سموم شیمیایی استفاده نشد. در طول فصل رشد در هر سال چهار نوبت آبیاری انجام شد. زمان آبیاری بر اساس 50 درصد تخلیه رطوبتی خاک در نظر گرفته شد (براساس برداشت نمونه خاک از 30-0 و تعیین ظرفیت زراعی و رطوبت خاک). میزان آب مصرفی در دوره رشد گیاه، حدود 2000 مترمکعب در هکتار با روش اندازه گیری دبی خروجی لوله برآورد شد. در پایان فصل رشد به منظور بررسی ارتفاع بوته و اجزای عملکرد شامل تعداد چتر در بوته، تعداد چترک در چتر و وزن هزار دانه، تعداد پنج بوته بطور تصادفی از هر کرت برداشت و صفات مورد نظر اندازه گیری شد. برای تعیین عملکرد زیست توده و دانه پس از زرد شدن بوته ها از سطحی معادل5/4 متر مربع، تمامی بوته برداشت گردید و پس خشک کردن در سایه، عملکرد زیست توده تعیین و سپس دانه ها از کاه وکلش جدا شد. ارزیابی فعالیت آنتی اکسیدان در اسانس دانه زیره سیاه،  با روش تست DPPH انجام شد.9/3 میلی لیتر از DPPH استوک ساخته شده را  داخل کوت ریخته و جذب آن توسط دستگاهUV در طول موج 515 نانومتر قرائت شد (دستگاه قبلاً توسط اتانول صفر گردید)، سپس 100 میکرولیتر از عصاره به آن اضافه و جذب آن در همین طول موج هر دقیقه یک بار به مدت 30 دقیقه خوانده شد. این عمل برای هر نمونه 3 بار تکرار گردید.سپس درصد مهار کنندگی رادیکال آزاد DPPH توسط معادله زیر محاسبه شد. .(McDonald et al., 2001)

DPPHدرصد مهارکنندگی رادیکال آزاد = ( 1-AA/AB)×100

=AAجذب نمونه و =AB  جذب شاهد (جذب اولیه DPPH به تنهایی)

داده های حاصل با استفاده از نرم افزارSAS  و به صورت فاکتوریل در قالب کرتهای خرد شده در زمان تجزیه شدند. از آزمون چند دامنه ای دانکن (05/0≤p) جهت مقایسه میانگین ها استفاده گردید.

نتایج و بحث

عملکرد دانه

اثر مصرف منابع آلی و کود شیمیایی بر عملکرد دانه زیره سیاه در سطح 1 درصد معنی دار بود  (جدول3).  بیشترین عملکرد دانه از مصرف اسید هیومیک با 89/29 گرم دانه در متر مربع و کمترین آن از تیمار شاهد با 35/16 گرم دانه در متر مربع به ‌دست آمد. مصرف اسید هیومیک نسبت به تیمار شاهد باعث افزایش عملکرد دانه به میزان 82% شد (جدول4).  اسید هیومیک در واقع یک بهبود دهنده رشد و نمو گیاه می باشد. این ترکیب می تواند بطور مستقیم اثرات مثبتی بر رشد گیاه بگذارد، رشد قسمت هوایی و ریشه گیاه توسط اسید هیومیک تحریک می شود، ولی اثر آن روی ریشه برجسته تر است، حجم ریشه را افزایش داده و باعث اثربخشی سیستم ریشه می گردد. اسید هیومیک جذب نیتروژن، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و فسفر را توسط گیاه افزایش می دهد (Liu et al.,1998). اسید هیومیک به علت خواص سایتوکینینی موجب به تاخیر انداختن تجزیه کلروفیل و پروتئین ها در برگ و پیری در گل ها می‌شود و این ترکیبات نیز در متابولیسم کربوهیدرات‌ها و انتقال آنها به جوانه های در حال رشد نقش اساسی دارند و از این طریق موجب افزایش میزان ماده خشک در گل ها و افزایش طول عمر آنها می شوند (Arteca,1996). در تایید این نتایج گوما و یوسف (Gomaa & Youssef, 2008) اعلام کردند کاربرد اسید هیومیک باعث بهبود عملکرد دانه و برخی خصوصیات رشدی در زیره سبز (Cuminum cyminum) شد. مصرف کود شیمیایی نیتروژن و فسفر باعث افزایش 34 درصدی عملکرد دانه در مقایسه با عدم مصرف کود شیمیایی گردید (جدول5). در بررسی  انجام شده در کشور هندوستان، حاکی از آن است که زیره سیاه برای تولید یک تن بذر 72 کیلوگرم نیتروژن و 32 کیلوگرم اکسید فسفر از خاک جذب می نماید، لذا به نظر می رسد عناصر غذایی نقش موثری در افزایش عملکرد زیره سیاه  دارد (Askarzade et al., 2005). محققین گزارش کردند که افزایش نیتروژن در سال اول کاشت زیره سیاه، موجب افزایش میزان گلدهی و عملکرد دانه در فصل بعد خواهد شد (Salma & Mohamed, 2002 ; Weglars, 2006 ). وگلارز (Weglars, 2006) در یک آزمایش گلدانی، گزارش کرد گیاهانی که در سال اول به‌خوبی تغذیه نشده بودند در بهار سال بعد اندام های زایشی کوچکی را تولید کردند و این درحالی بود که مصرف کودهای شیمیایی نیتروژن و فسفر در سال اول باعث افزایش معنی دار وزن دانه در بوته شد. وی همچنین اعلام کرد که مصرف دو برابر کودهای شیمیایی نیتروژن و فسفر در زیره سیاه، سبب افزایش وزن دانه در بوته از 98/0 به 02/3 گرم شد. کوزرا و همکاران(Kozera and et al., 2013) اعلام داشتند مصرف کودهای شیمیایی نیتروژن و فسفر در زیره سیاه اروپایی (Carum carvi L.) بطور معنی داری باعث افزایش عملکرد دانه شد. احترامیان (Ehtramian, 2002) در آزمایشی تأثیر مقادیر نیتروژن و تاریخ کاشت بر عملکرد و اجزای عملکرد زیره سبز در منطقه کوشکک فارس گزارش کرد30 کیلوگرم نیتروژن برای دستیابی به حداکثر عملکرد زیره سبز کفایت می نماید. عملکرد دانه زیره سیاه در طی دو سال اجرای آزمایش اختلاف معنی داری نشان داد (جدول  3و4) بطوریکه  در سال اول میزان عملکرد دانه 85/30 گرم در متر مربع شد و در سال دوم این میزان کاهش یافت (جدول4). به نظر می رسد علت این امر در سال دوم بدلیل عدم دریافت دوره سرمایی مورد نیاز غده ها در طول فصل پاییز و زمستان 95-1394  باشد (جدول 4). ضرورت وجود دوره 30 تا 40 روزه سرما در مرحله ابتدایی رشد بذور و غده های زیره سیاه  توسط  محققین دیگر گزارش شده است (Saeidnejad et al., 2012 Sharma & Sharma, 2010;). اثر متقابل منابع آلی و کود شیمیایی بر عملکرد دانه زیره سیاه معنی دار نبود (جدول 3) با این حال بیشترین عملکرد دانه از تیمار هیومیک اسید و نیتروژن و فسفر به میزان 18/33 گرم در متر مربع به‌دست آمد (جدول 5). تحقیقات انجام شده روی زیره سیاه نشان داد که تیمار اسید هیومیک و مخلوط کودهای شیمیایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم بیشترین افزایش عملکرد و  ارتفاع بوته را در سطح 1 درصد نشان دادند (Gomaa & Youssef, 2008 ; Sozan & Anber, 2016).

جدول 3-4-----

اجزای عملکرد دانه (تعداد چتر، تعداد چترک و وزن هزار دانه)

مصرف منابع آلی و کود شیمیایی نیتروژن و فسفر ، تعداد چتر در هر بوته، تعداد چترک در هر چتر و وزن هزار دانهزیره سیاه را تحت تاثیر قرار داد (جدول3). بیشترین تعداد چتر در هر بوته از مصرف کود گاوی و اسید هیومیک به ترتیب با  75/17 و 42/17 و کمترین آن از عدم مصرف کود با 25/14 بدست آمد و نسبت به شاهد به ترتیب 24درصد و 22 درصد افزایش نشان دادند. این در حالی است که بیشترین تعداد چترک (15) تنها از مصرف کود گاوی بدست آمد که نسبت به شاهد(67/13) تنها 10 درصد افزایش نشان داد. مصرف اسید هیومیک وزن هزار دانه را در زیره سیاه نسبت به شاهد 21 درصد افزایش داد. این در حالی است که مصرف ورمی کمپوست باعث افزایش وزن هزار دانه به میزان 18 درصد نسبت به شاهدگردید. این دو تیمار اختلاف معنی داری با یکدیگرنداشتند (جدول5 ). مشابه این نتایج توسط تعدادی از محققین گزارش شده است. خرم دل و همکاران (Khorramdel et al., 2011) گزارش کردند که میزان مصرف کود گاوی به طور معنی داری تعداد چتر و وزن هزار دانه را در زیره سیاه تحت تأثیر قرار داد. در تحقیقی کاربرد 15 تن در هکتار ورمی کمپوست، تعداد چتر و تعداد چترک و کاربرد 30 تن در هکتار کود دامی، وزن هزار دانه و عملکرد دانه را در گیاه دارویی زیره سبز(Cuminum cyminum L. )افزایش داد (Forouzande et al., 2015). بیشترین تعداد چتر و چترک از مصرف نیتروژن و فسفر به ترتیب با  42/17 و 54/14 و کمترین آن از عدم مصرف نیتروژن و فسفر به ترتیب با 50/14 و 25/13 بدست آمد. با مصرف نیتروژن و فسفر تعداد چتر و تعداد چترک به ترتیب 20 و 10 درصد نسبت به شاهد افزایش نشان داد.  مصرف نیتروژن و فسفر تاثیری بر وزن هزار دانه در زیره سیاه نشان نداد (جدول 5). نتایج این تحقیق با نتایج افشاری و همکاران (Afshari et al.,2008)  مطابقت دارد آنها اعلام کردند نیتروژن و توده های بذور مناطق مختلف بر وزن هزار دانه زیره سبز اثر معنی داری نداشتند. ناصری پور (Naseripoor,1995) نیز گزارش نمود که سطوح نیتروژن بر وزن هزاردانه زیره سبز در شرایط مشهد بی تاثیر بود. سفا (Sefa, 1986) بیان کرد که استفاده از 70 کیلوگرم در هکتار نیتروژن به اضافه همین مقدار پنتا اکسید فسفر(P2O5)، اقتصادی ترین تیمار کودی از لحاظ رشد و عملکرد زیره سبز بود. در یک آزمایش مصرف تیمار 100کیلوگرم در هکتارکود اوره بیشترین تعداد چتر در گیاه زیره سبز را به همراه داشت (Bagheri,2004). نوری حسینی و ذبیحی (Nourihoseini & Zabihi,2015) گزارش کردند که  مصرف30 کیلوگرم در هکتار فسفر(  P2O5)عملکرد دانه زیره سیاه را به میزان 8/29درصد، عملکرد کاه را به میزان 2/19درصد، تعداد چتر در بوته را به میزان 2/26درصد و ارتفاع بوته را به میزان 6 درصد  نسبت به شاهد( بدون مصرف فسفر) افزایش داد. بررسی ها و مطالعات نشان داده است که اثر متقابل نیتروژن و فسفر در بابونه آلمانی(Matricaria chmomilla L.) (Franz et al.,1983) و  زیره سبز  (Fagaria,1972) منجر به بهبود محصول در آنها شد.

اثر متقابل مصرف منابع آلی با مصرف کود شیمایی نیتروژن و فسفر بر اجزای عملکرد دانه زیره سیاه معنی دار نشد (جدول6). با این حال بیشترین تعداد چتر در بوته و بیشترین وزن هزار دانه از مصرف اسید هومیک با کود شیمیایی نیتروژن و فسفر عایدگردید(جدول6). همچنین بیشترین تعداد چترک در چتر ار مصرف کود دامی و کود شیمیایی نیتروژن و فسفر به‌دست آمد (جدول6). نتایج این تحقیق با نتایج گوما و یوسف (Gomaa & Youssef,2008) و اکبری نیا و همکاران (Akbarinia et al.,2003) مطابقت دارد آنها اعلام داشتند که استفاده از اسید هیومیک و کود گاوی با کودهای شیمیایی نیتروژن، فسفرو پتاسیم به صورت تلفیقی در مقایسه با کاربرد جداگانه هر یک از آنها عملکرد و اجزای عملکرد دانه را در زیره سیاه اروپایی (Carum carvi,L.) و زنیان (Trachyspermum ammi ) افزایش می دهد.

جدول 5-6-------

عملکرد بیولوژیک و ارتفاع بوته   

مصرف منابع آلی و کود شیمیایی نیتروژن و فسفر بر عملکرد بیولوژیک زیره سیاه معنی دار شد(01/0p≤) این در حالی است که مصرف منابع آلی بر ارتفاع بوته تاثیری نداشت، اما مصرف کود شیمیایی نیتروژن و فسفر بر ارتفاع بوته معنی دار شد (جدول3). بیشترین عملکرد بیولوژیک از مصرف هیومیک اسید به میزان  5/102 گرم در متر مربع به‌دست آمد و کمترین عملکرد بیولوژیک در تیمار شاهد (بدون مصرف کود) به میزان 64/60 گرم در متر مربع مشاهده شد. مصرف هومیک اسید نسبت به شاهد باعث افزایش عملکرد بیولوژی به میزان 69 درصد گردید (جدول5 ). بر اساس گزارشات موجود استفاده از اسید هیومیک در زیره سبز باعث افزایش کلروفیل a و b و کربوهیدرات ها شد (Gomaa & Youssef,2008). در یک تحقیق کاربرد ترکیبات آلی نظیر کود گاوی، میزان کربو هیدرات ها را در زیره سبز افزایش داد (El-Khayat, & Zaghloul, 1999).  

مصرف نیتروژن و فسفر سبب افزایش عملکرد بیولوژیک  به میزان 65/93 گرم در متر مربع شد که نسبت به عدم مصرف آن (86/65 گرم در متر مربع)، 42 درصد افزایش نشان داد (جدول5). فاجریا (Fagaria, 1972) در یک خاک شنی لومی در یک آزمایش 3 ساله اختلاف معنی داری بین عملکرد حاصل از استفاده سطوح مختلف کودی یعنی صفر تا 50 کیلوگرم نیتروژن و فسفر در هکتار در کشت زیره سبز ملاحظه کرد حداکثر تعداد چترها، تعداد شاخه‌ها و حداکثر محصول در فرمول کودی 50-50  کیلوگرم درهکتار به‌دست آمد.

مصرف کود گاوی، ورمی کمپوست و اسید هیومیک بر ارتفاع بوته زیره سیاه تاثیری نداشت، اما مصرف نیتروژن و فسفر ارتفاع بوته را به‌صورت معنی داری افزایش داد (جدول3). مصرف نیتروژن و فسفر سبب افزایش ارتفاع بوته به میزان 75/70 سانتی متر شد که نسبت به شاهد به میزان 10 درصد افزایش نشان داد (جدول 5). نتایج فوق با نتایج آزمایشات برخی محققین در زیره سبز (El-Khayat & Zaghloul, 1999) و زیره سیاه اروپایی(Badran et al,2007) مشابه می باشد. بر خلاف نتایج این آزمایش افشاری و همکاران (Afshari et al., 2008) اعلام کردند نیتروژن اثر معنی داری بر ارتفاع بوته نداشت. گوما و یوسف (Gomaa & Youssef,2008) اعلام کردند کاربرد اسید هیومیک و کودگاوی به تنهایی ارتفاع بوته را افزایش نداد، ولی مصرف نیتروژن، فسفر  و پتاسیم باعث افزایش ارتفاع زیره سیاه شد. نتایج تحقیق دادخواه و همکاران (Dadkhah et al.,2012) و فرانز و کرش (Franz et al.,1983) نشان داد که کاربرد کود نیتروژن و فسفر باعث افزایش ارتفاع بوته، تعداد ساقه اصلی و فرعی گل دهنده در گیاه دارویی بابونه آلمانی (Matricaria chamomilla L.) شد. این می تواند به دلیل تاثیر عناصر غذایی به ویژه نیتروژن در تحریک رشد رویشی و طولانی کردن دوره رشد باشد که منجر به تولید شاخه های بیشتر در بوته شد.  دلیل دیگر تاثیر کودها بر افزایش ارتفاع بوته و تعداد ساقه های اصلی و فرعی را می توان این‌گونه توجیه کرد که با مصرف کود، گیاهان آسان تر به عناصرغذای دسترسی داشته و بهتر استقرار می یابند.

غعالیت آنتی اکسیدان اسانس

مصرف منابع آلی و کود شیمیایی نیتروژن و فسفر بر فعالیت آنتی اکسیدان در اسانس دانه زیره سیاه معنی دار شد ( جدول 3). کود گاوی میزان فعالیت آنتی اکسیدان را نسبت به شاهد 60 درصد( از 7/34 درصد به 56 درصد) افزایش داد (شکل 1). به نظر می رسد که کود گاوی احتمالاً با تاثیر مثبت بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و افزایش ماده آلی خاک و همچنین قابلیت دسترسی گیاه به عناصر غذایی بیشتر، باعث افزایش فعالیت آنتی اکسیدان در اسانس دانه شده است. در تایید این نتایج نیز امامی بیستگانی و همکاران(Emami bistgani et al.,2014) گزارش کردند بیشترین میزان فعالیت آنتی اکسیدان از تیمار کود دامی در گیاه دارویی آویشن دنایی(Thymus deanensis Celak)  به دست آمد. در یک مطالعه روی گیاه خار مریم (Silybum marianum L.)  اعلام گردید که مصرف کودهای آلی منجر به افزایش میزان سیلیمارین(silymarin) در این گیاه دارویی شد (Abdolah zareh et al.,2013). سیلیمارین دارای خاصیت آنتی هپاتوتوکسیتی (antihepatotoxicity) است که مکانیزم آن مشابه آنتی اکسیدان است. نتایج یک تحقیق نشان داد که در روش تغذیه آلی با افزایش مقدار کود دامی، مقدار اسید کلروژنیک غنچه کنگر فرنگی(Cynara scolymus) افزایش یافت (Fateh,2009). اسیدکلروژنیک به عنوان یک آنتی اکسیدان در سیستم عصبی انسان فعالیت می‌کند و عوامل ایجاد کننده التهاب در سیستم عصبی را سرکوب می‌نماید.

مصرف کود شیمیایی نیتروژن و فسفر باعث شد که فعالیت آنتی اکسیدان دانه زیره سیاه از2/37 درصد در تیمار شاهد  به 8/49 درصد افزایش یابد (شکل2). به نظر می رسد مصرف کود های شیمیایی نیتروژن و فسفر بدلیل قابلیت دسترسی گیاه به عناصر غذایی نیتروژن و فسفر باعث افزایش عملکرد دانه زیره سیاه و میزان فعالیت آنتی اکسیدان دانه شد.  بررسی میزان جذب نیتروژن و فسفر دانه با میزان فعالیت آنتی اکسیدان دانه زیره سیاه توسط نویسندگان بررسی شده است که در مقاله بعدی گزارش خواهد  شد.  نتایج تحقیقی روی آویشن دنایی(Thymus deanensis Celak)   نشان داد که مصرف نیتروژن، فسفر و پتاسیم  میزان ماده خشک و فعالیت آنتی اکسیدان را در برگ این گیاه افزایش داد، اما افزایش فعالیت آنتی اکسیدان معنی دار نبود (Emami bistgani et al.,2014).

اثرات متقابل مصرف منابع آلی و کود شیمیایی نیتروژن و فسفر بر میزان فعالیت آنتی اکسیدان دانه زیره سیاه از لحاظ آماری در سطح یک درصد معنی دار شد ( جدول 3). بر این اساس بیشترین میزان فعالیت آنتی اکسیدان از مصرف کود گاوی به علاوه کود شیمیایی NP به میزان 2/66 درصد به‌دست آمدکه نسبت به شاهد (47 درصد) 40 درصد افزایش نشان داد ( شکل3). به نظر می رسد کود گاوی با بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی خاک و آزاد سازی تدریجی عناصر غذایی و کود شیمیایی با در اختیار قرار دادن عناصر غذایی نیتروژن و فسفر برای گیاه، توانسته است میزان فعالیت آنتی اکسیدان را در دانه زیره سیاه افزایش  دهد. در تایید نتایج این تحقیق فاتح (Fateh,2009) بیان کرد که مصرف تیمارهای تلفیقی کود دامی و شیمیایی سبب افزایش فعالیت آنتی اکسیدان در برگ کنگر فرنگی (Cynara scolymus) شد. حسن زاده و همکاران (Hasanzadeh et al.,2014) در آزمایشی اعلام داشتند کاربرد کودهای آلی و مواد شیمیایی بر درصد اسانس و فعالیت آنتی اکسیدان گیاه دارویی بادرنجبویه (.Melissa officinalis L ) تاثیر گذار بود.

شکل 1-3---------

نتیجه گیری

تیمارهای آزمایش به طور معنی داری خصوصیات مورفولوژیکی، عملکرد دانه، اجزای عملکرد دانه و فعالیت آنتی اکسیدان اسانس دانه گیاه دارویی زیره سیاه را تحت تأثیر قرار داد؛ مصرف اسید هیومیک موجب بهبود عملکرد دانه و بیولوژیک، تعداد چتر در بوته و وزن هزار دانه نسبت به شاهد شد. اسید هومیک به عنوان یک بهبود دهنده رشد و نمو گیاه احتمالاً با تحریک رشد ریشه باعث جذب بیشتر عناصر از قبیل نیتروژن، فسفر، پتاسیم و روی توسط گیاه می شود (جذب عناصر توسط گیاه در مقاله بعدی مورد بررسی قرار خواهدگرفت). کودگاوی از طریق افزایش تعداد چتر در بوته و تعداد چترک در چتر موجب بهبود عملکرد دانه و بیولوژیک شد همچنین فعالیت آنتی اکسیدان اسانس دانه را تا 60 درصد نیز افزایش داد. علاوه بر این مصرف نیتروژن و فسفر (50  و 40 کیلوگرم به ترتیب نیتروژن و P2O5 در هکتار) موجب بهبود عملکرد دانه و بیولوژیک ، تعداد چتر در بوته، تعداد چترک در چتر، ارتفاع بوته و فعالیت آنتی اکسیدان دانه شد. مصرف نیتروژن و فسفر بر وزن هزار دانه تاثیری نداشت. مصرف متعادل عناصر نیتروژن و فسفر توانسته است نیازهای گیاه زیره سیاه را به این عناصر بر طرف نموده و باعث افزایش عملکرد دانه در زیره سیاه شوند. بر اساس نتایج، جهت دستیابی به بهترین  عملکرد و فعالیت آنتی اکسیدان در دانه گیاه دارویی زیره سیاه، مصرف 10 تن در هکتار کود گاوی  توام با  50 کیلوگرم نیتروژن و 40 کیلو گرم فسفر خالص در هکتار  مناسب می باشد. 

References

Abdolahzareh, S., Fateh, A., and Ayneband, A. 2013. Effect of Planting date and chemical, organic and integrated fertilizers on the amount of active ingredient seed of marythistle (Silybum marianum L.). Medicinal and Aromatic Plants Research, 29:486-501(In Per-sian).
Aflatuni, A., Palevitch, D., and Putievsky, E. 1993. The effect of manure composted with drumcomposter on aromatic plants. Acta Horti-culturae, 344: 63–68.
Afshari, M., Valadabadi, A., Daneshian J., and Akbarinia. A. 2008. Study of the properties crops local population of cumin in conditions of different nitrogen amounts. New agricultural findings, 3: 223-213 (In Persian).
Akbarinia, A., Ghalavand, A., Sefidkon, F., Rezaei, M. B. and Sharifi ashurabadi, A. 2003. The effect of chemical fertilizers, manure and combined on seed yield and essential oil of the Ajowan. Research and development,16: 42-32. (In Persian).
Arteca, R.N.1996. Plant Growth Substances: Principle and Applications. Chapman and Hall. New Yourk.
Askarzade, M., Gholami B., and Negari. E. 2005. Study of qualitative and quantitative yeild of mountain cumin (Bunium persicum) Iran ecotypes in Mashhad weather condition.In: National Conference on Sustainable Development medicinal plants, Mashhad,Iran,17-19 sep-tamer 2005, p.327-328. (In Persian).
Azizi, M., Davareenejad, G.H., Bos, R., Woerdenbag, Herman, J., and Kayser, O. 2009. Essential oil content and constituents of black zira (Bunium persicum [Boiss.] B. Fedtsch.) from Iran during field cultivation (Domestication). Essential Oil Researches, 21: 78-82.
Badran, F.S., Aly, M.K., Hassan, E.A. and Shalatet, S.G. 2007. Effect of organic and biofertilization treatments on cumin plants. In:The Third Confrance of Sustainable Agriculture Development, Al Fayoum, Egypt,12-14 November 2007, p. 371-380.
Bagheri, A. 2004. Determine the optimum amount of nitrogen, row spacing cultivation of cumin in the Fars province.In: The first Na-tional Conference of cumin, Sabzevar, Iran.2-3 December, 2004, P.90-93 (In Persian).
Dadkhah, A, Aminidahchi, M. and Kafi M. 2012. The effect of different levels of nitrogen and phosphorus on qualitative and quantitative yield of German chamomile (Matricaria recutita), Crop Researches,10: 326-321. (In Persian).
Ehtramian, K. 2002. The effect of nitrogen fertilization and sowing date on yield and yield components of cumin in Kooshkak in Fars province. MS M.Sc. dissertation, Faculty of Agriculture, University of Shiraz, Iran (In Persian with English Summary).
El-Khayat, A.S.M. and Zaghloul, R.A. 1999. Biofertiliztion and organic manuring efficiency on growth and yield of caraway plants (Carum carvi, L). Annals of Agriculture Sciences,37: 1379-1397.
Emami bistgani, Z., Syadat, S. E., Bakhshande, E., and Ghasemi pirbaloti, E. 2014.The effect of chemical, organic fertilizers and chi-tosan on physiological characteristics and the Phenolic Compounds of thyme daenensis(Thymus deanensis Celak) in shahrekord ar-ea. Better crops research, 7:1-11. (In Persian with English Summary).
Fagaria, N. K. 1972. Effect of nitrogen, phosphous and potassium fertilization on yield and yield attributing characters of cumin crop. Plant Nutrition and Soil Science, 132:30-34.
Fateh, A.2009. Investigate the impact of soil fertility systems (organic and chemical) on forage yield and properties of arti-chokes (Cynara scolymus). PhD dissertation, Faculty of Agriculture, University of Tehran,Iran(In Persian with English Summary).
Floot, H., W., G. 1990. Effect of nitrogen rate and split nitrogen application on caraway yield and quality. (In Dutch). Annual Report 1989/1990. Publication 54, Research Station for Arable Farming and Field Production of Vegetables (PAGV), 84-87.
Forouzande, M., Karimian, M. and Mohkami, Z. 2015. Effect of drought stress and different types of organic fertilizers on yield of cumin components in sistan region.European Journal of Medicinal Plants,5: 95-100.
Franz C., Hoelzl J., and Kirsch, C. 1983. Influence of nitrogen, phosphorus and potassium fertilization on Chamomile( Matricaria chmomilla L.). International Society for Horticultural Science, 48: 17-22.
Gomaa, A .O. and Youssef, A.S. 2008. Efficiency of bio and chemical fertilization in presence of humic acid on growth performance of caraway.In: 4th Scientific Conference of the Agricultural and Biological Research Division, Moshtohor, Egypt. 5-6 May 2008.
Hasanzade, K., Hemati, K. and Alizade, M. 2014. The impact of organic fertilizers and salicylic acid on some secondary metabolites of lemon balm(Melissa officinalis L .), The first national conference on new ideas in sustainable agriculture, Islamic Azad University Bor-oujerd,Iran http://www.civilica.com/Paper-idehnowin01 _083.html (In Persian).
Jha, P., Ram, M., Khan, M.A., Kiran, U., Uzzafar, M., and Abdinb, M.Z. 2011. Impact of organic manure and chemical fertilizers on ar-temisinin content and yield in Artemisiaannua L. Industrial Crops and Products, 33(2): 396-301.
Khorramdel, S., Rezvani Moghaddam, P., Asadi, Gh., Seyedi, S.M. and Azizi, E.2015. The effect of manure and weight of tubers on yield, yield components and essential oil of Black caraway (Bunium Persicum Bioss.). Plant Production Researches, 22(4),P:133-155(In persian).
Khosravi, M. 1994. Bunium persicum, botany, ecology and investigation the possibility of crop production. M.Sc. Dissertation.Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad,Iran. (InPersian).
Kozera,W., Majcherczak, E. and Barczak, B. 2013. Effect of varied NPK fertilization on the yield size, content of essential oil and mineral composition of caraway fruit (Carum carvi L.). Journal of Elementology. 2: 255–267.
Liu, C., Cooper, R.J. and Bowman, D.C. 1998. Humic acid application affects photosynthesis, root development and nutrient content of bentgrass. Hortcal Science, 33(6), 1023-1025.
McDonald, S., Prenzler, P.D., Autolovich, M., and Robards, K. 2001. Phenolic content and antioxidant activity of olive extracts. Food chemistry, 73:73-84.
Miri karbask, A., Ebrahimi, M., and Bidarnameni, F. 2015. The effect of humic acid on height and number of leaves medicinal plant Psyl-lium (Plantago ovate). In: Second National Conference of medicinal plants, Hamedan, Iran. 27 August 2015, (In Persian with English Summary).
Naseripoor,M.T. 1995. Effects of NPK on growth and yield of cumin.M.Sc. Dissertation.Faculty of Agriculture, Tarbiat Modarres Universi-ty,Tehran, Iran (In persian).
Nourihoseini, M. and Zabihi, H. 2015, Optimum management of fertilizer recommendation in land under cultivation Black Caraway (Bu-nium persicum). Land Management, 3(1): 49-60.(In Persian).
Robbins, C.W., Freeborn, L.L. and Westermann, D.T. 2000. Organic phosphorus source effects on calcareous soil phosphorus and organic carbon. Environmental Quality. 29(3):973- 978.
Saeed Nejhad, A.H., Kafi, M. and Pessarakli, M. 2012. Evaluation of cardinal temperatures and germination responses of four ecotypes of Bunium persicum under different thermal conditions. Agriculture and Crop Sciences, 4:1266-1271, (In Persian).
Saeed Nejhad, A.H., and Rezvani Moghadam P. 2010. Evaluation of consumption of compost, vermicompost and manure fertilizers on yield,yield components of Cumin and essence percentage. Journal of Horticulture Sciences , 24 (2):142-148. (In Persian with English Summary).
Salma, A., and Mohamed, M. A. 2002. Cumin herb as a new source of essential oils and its response to foliar spray with macro and onicro elements. Food Chemistry.77:75-80.
Sharma, R. and Sharma, S. 2010. Effect of storage and cold-stratification on seed physiological aspects of Bunium persicum: A threat-ened medicinal herb of Trans-Himalaya. International Journal of Botany, 6: 151-156.
Sefa, S. 1986. Nitrogen and phosphorus requirements of cumin growth under dry and irrigated conditionsin eskise hir prov-ince. Horticultural Science Abstracts, 58:331.
Sozan, A. A., and Anber, M.A.H. 2016. Growth, yield and seed quality of caraway under chemical, organic or biological production in new reclaimed soil of upper Egypt. Horticultural Science & Ornamental Plants, 8 (2): 66-73.
Weglars, Z. 2006. Production of biennial caraway for seed and essential oil. In E., nemeth(ed).Handbook: Caraway,The Genus Carum. Harwood academic publishers, Amsterdam, p.129-140.
Zarban, A., Molkane, M., Hasanpour, M., Najari M.T., and Abad M.2004. Evaluation of antioxidant properties 28 medicinal plants in Iran, Birjand University of Medical Sciences, 11(1) :5-13 (In Persian).
Applied Field Crops Research
Volume 29, Issue 4 - Serial Number 113
papers
September 2017
Pages 88-105

Files

Share

How to cite

Statistics