تأثیر سطوح زغال زیستی بر رشد و برخی خصوصیات کیفی گیاه دارویی مرزه (Satureja hortensis L.) در شرایط تغذیه‎ گوگردی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• محمد بهزاد امیری ¹
• وحید محمدزاده کاخکی ²
• محمدحسین امینی فرد ³

¹ دانشیار دانشگاه گناباد

² دانش‎آموخته کارشناسی ارشد علوم باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

³ دانشیار، گروه باغبانی و مرکز پژوهشی گیاهان ویژه منطقه، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

10.22067/jhs.2025.91238.1400

چکیده

امروزه تولید محصولات کشاورزی سالم به‎ویژه در حوزه گیاهان دارویی بسیار مورد تأکید بوده و در راستای نیل به اهداف کشاورزی پایدار استفاده از نهاده‎های بوم‎سازگار جایگزین نهاده‎های مخرب شیمیایی امری اجتناب‎ناپذیر است. به‎منظور بررسی اثر مقادیر مختلف بیوچار و گوگرد معمولی و نانوکود گوگرد در مرزه، آزمایشی به‎صورت کرت‎های خردشده در قالب طرح پایه بلوک‎های کامل تصادفی طی دو سال زراعی (1401-1399) در مجتمع آموزش عالی گناباد با سه تکرار انجام شد. مقادیر مختلف زغال زیستی (شامل مقادیر صفر، 5، 10 و 20 تن در هکتار) به‎عنوان عامل اصلی و تیمارهای تغذیه‎ای گوگردی (شامل کاربرد خاکی گوگرد، محلول‎پاشی نانوکود گوگرد و شاهد) به‎عنوان عامل فرعی در نظر گرفته شد. نتایج آزمایش نشان داد که در هر دو سال زراعی بیشترین ارتفاع بوته (به‎ترتیب با 41 و 39 سانتی‎متر ارتفاع بوته در سال زراعی اول و دوم) و تعداد شاخه فرعی (با ترتیب با 28 و 30 شاخه فرعی در سال زراعی اول و دوم) در تیمار کاربرد تلفیقی 20 تن در هکتار زغال زیستی و محلول‎پاشی نانوکود گوگرد بدست آمد و در هر دو سال زراعی، استفاده از گوگرد معمولی و محلول‎پاشی نانوکود گوگرد در سطوح بالاتر زغال زیستی (10 و 20 تن در هکتار) منجر به تولید سطح برگ و قطر ساقه بیشتری نسبت به کاربرد این نهاده‎های تغذیه‎ای گوگردی در سطوح پایین‎تر زغال زیستی شد. نتایج اثرات متقابل مقادیر مصرفی زغال زیستی و تیمار تغذیه‎ای در سال زراعی 1400-1399 نشان داد که با افزایش مقادیر زغال زیستی تا سطح 10 تن در هکتار، اثرات مثبت گوگرد معمولی و نانوگوگرد در بهبود میزان اسانس محسوس‎تر بود، به‎طوری‎که بیشترین میزان اسانس (40/2 درصد) در تیمار کاربرد همزمان 10 تن در هکتار زغال زیستی و مصرف خاکی گوگرد معمولی بدست آمد. در هر دو سال زراعی، بیشترین میزان اسانس (به‎ترتیب با 10/2 و 13/2 درصد اسانس در سال‎های زراعی اول و دوم) در تیمار 10 تن در هکتار بیوچار بدست آمد. بیشترین تأثیر تیمارهای تغذیه‎ای گوگردی بر میزان کلروفیل a، کلروفیل b و کلروفیل کل زمانی بروز یافت که از آن‎ها همزمان با زغال زیستی استفاده گردید، به‎عنوان مثال میزان کلروفیل a در شرایط محلول‎پاشی نانوکود گوگرد همزمان با کاربرد 5، 10 و 20 تن در هکتار زغال زیستی به‎ترتیب 42، 54 و 72 درصد در سال زراعی اول و به‎ترتیب 43، 54 و 73 درصد در سال زراعی دوم بیشتر از مقدار این صفت در شرایط محلول‎پاشی جداگانه نانوکودگوگرد بود. به‎طور کلی بر اساس نتایج این پژوهش، به‎نظر می‎رسد مصرف تلفیقی زغال زیستی با گوگرد معمولی و یا نانوکود گوگرد ضمن بهبود خصوصیات کمی مرزه می‎تواند منجر به بهبود ویژگی‎های فیزیولوژیکی آن شده و تولید محصول عاری از مواد شیمیایی را در این گیاه دارویی ارزشمند تضمین کند.

کلیدواژه‌ها

• بیوچار
• سطح برگ
• کشاورزی پایدار
• کلروفیل a
• نانوکود گوگرد

موضوعات

• گیاهان دارویی

عنوان مقاله [English]

Effect of levels of biochar on growth and some qualitative characteristics of savory medicinal plant (Satureja hortensis L.) in conditions of sulfur nutrition

نویسندگان [English]

• Mohammad Behzad Amiri ¹
• Vahid Mohammadzadeh Kakhki ²
• Mohammad Hosein Aminifard ³

¹ Associate Professor, University of Gonabad

² 3- M.Sc. in Medicinal Plants, Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran

³ 4- Associate Professor, Department of Horticultural Science, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran

چکیده [English]

IIntroduction

Soil amendment materials have diverse properties and tend to affect soil physi‌cochemical properties in several ways. Of these amendments, biochar has received considerable attention due to its role in the management of acid soils, pollution remediation, and improvement of soil fertility, carbon sequestration, and mitigation of climate change. Biochar is a porous carbon-rich material comprised chiefly of aromatic carbons and/or heteroatoms. Biochar is a product obtained from biological waste, particularly agricultural biomass waste which is thermally degraded using a process called pyrolysis, in the absence of oxygen. Biochar is useful as 1) a fuel source (charcoal) for renewable energy and 2) for carbon sequestering to the soil preventing the release of carbon dioxide to the atmosphere, 3) as a waste recycling method, 4) as a soil amendment to improve the soil structure, texture, water holding capacity and other physicochemical properties thus improving the soil fertility, 5) plant growth promotion due to the nutrients supplied by biochar when used as manure and 6) plant disease management by either directly (antagonism) or indirectly (induced systemic resistance) in plants.

Sulfur (S) is an important component of many amino acids such as methionine and cysteine in plants. The balance update of sulfur decreases the speed of oxidative processes with an improvement reduction mechanism. It also plays a critical role in the improvement of wheat productivity through better grain production. sulfur is very important for the efficacious use of nitrogen especially in the formation of protein contents. Without sulfur, the optimum activity of nitrogen regarding protein content biosynthesis cannot be achieved in terms of yield. Application of Nano fertilizers and reduction of the size of the material to the nanoscale leads to an increase in the surface mass ratio of the particles, and as a result, an abundant amount of nutrient ions is absorbed slowly and steadily for a long period.

Satureja hortensis L. which is a medicinal plant in the Lamiaceae (Labiatae) family is widely grown in France, Hungary, Spain and Iran. The essential oil of Satureja hortensis L. finds application in food products due to its antimicrobial and antioxidant properties. Traditionally, it was utilized as a stomachic, stimulant, expectorant, aphrodisiac and carminative treatment of various kinds of infectious illnesses.



Material and Methods

In order to investigate the effects of different levels of biochar and common sulfur and nona-fertilizer of sulfur on some morphological and physiological characteristics of Satureja hortensis L., an experiment was done at the Research Field of University of Gonabad during the years 2020-2021 and 2021-2022. A split plot based on a randomized complete block design with three replications was conducted. Biochar with three levels (5, 10 and 20 t.ha-1 and control) and two sulfur nutritional treatments (common sulfur, nano-fertilizer of sulfur and control) were used as main and subplots, respectively. Plant height, lateral branch number, leaf area, stem diameter, dry shoot weight, dry matter yield, carbohydrate content, chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll were recorded.



Results and Discussion

The results showed that in both of two cropping year, the highest plant height (with 41 and 39 cm plant height in the first and second cropping year, respectively) and lateral branch number (with 28 and 30 lateral branch number in the first and second cropping year, respectively) obtained in combined applicaton treatment of 20 t.ha-1 biochar and spraying of nano-fertilizer of sulfur and in both of two cropping year, use of common sulfur and spraying nano-fertilizer of sufur at higher levels of biochar (10 and 20 t.ha-1) resulted in the production of more leaf area and stem diameter than the application of these sulfur nutritional inputs in lower levels of biochar.

The results of the interaction effects of biochar application and nutritional treatment in the 2018-2019 crop year showed that with increasing biochar amounts to 10 t.ha-1, the positive effects of common sulfur and nanosulfur in improving essential oil content were more noticeable, so that the highest amount of essential oil (2.40%) was obtained in the treatment of simultaneous application of 10 t.ha-1 of biochar and soil application of common sulfur. In both years, the highest amount of essential oil (2.10 and 2.13% essential oil in the first and second year, respectively) was obtained in 10 t.ha-1 biochar.

The highest influence of sulfur nutritional treatments on chlorophyll a, chlorophyll b and total chlorophyll appeared when they were used simultaneously with biochar, for example, chlorophyll a content in conditions of spraying of nano-fertilizer of sulfur with the application of 5, 10 and 20 t.ha-1 biochar was 42, 54 and 72% in the first cropping year, respectively and 43, 54 and 73% in the second cropping year, respectively more than amount of these traits in conditions of separate spraying of nano-fertilizer of sulfur.



Conclusion

In general, based on the results of this research, it seems that the combined consumption of biochar with common sulfur and nano-fertilizer of sulfur, while improving the quantitative characteristics of Satureja hortensis L. can lead to the improvement of its physiological characteristics and the production of free of chemical substances in this valuable medicinal plant.

کلیدواژه‌ها [English]

• Biochar
• Chlorophyll a
• Leaf area
• Nano-fertilizer of sulfur
• Sustainable agriculture