Skip to main content
SUPERVISOR
Hamid Reza Eshghizadeh Samani,Hossein Shariatmadari,Parviz Ehsanzadeh
حمیدرضا عشقی زاده سامانی (استاد راهنما) حسین شریعتمداری (استاد مشاور) پرویز احسان زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Negin Mohammadi
نگین محمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Effects of Increased Air CO2 Concentration and Temperature on Dry Matter and Nitrogen Partitioning in Wheat
Wheat is the most important cereal crop in the world as well as in Iran. The studies related to the effects of global climate change on wheat production usually assess the impact of changes in air CO 2 concentration and temperature on growth and yield. On the other hand, nitrogen is the most crucial plant nutrient for crop production. The proper management and improving the utilization efficiency of nitrogen fertilizers is very important. Two greenhouse experiments were, therefore, conducted to assess combined effects of CO 2 concentration, temperature and nitrogen supply on the growth, dry matter partitioning and some physiological traits of Bahar bread wheat cultivar. In the first experiment effects of four nitrogen levels (0, 50, 100 and 150 mg kg -1 from ammonium nitrate source, N=34.4%) at two environments, one with an ambient temperature of 25 ± 3°C and the other with elevated temperature of 35 ± 3°C were tested on the latter wheat genotype in a completely randomized design with three replications. The results were suggestive of decreases in the leaf stomatal conductance (44.5%), plant leaf area (36%), chlorophyll a concentration (12.5%), chlorophyll b concentration (14.2%), carotenoid concentration (14.7%), leaf protein concentration (9.7%), root dry weight (26.1%), shoot dry weight (27.2%), root nitrogen concentration (26.3%) and nitrogen use efficiency of shoot (18%) and increases in shoot nitrogen concentration (43.5%) and nitrogen use efficiency of root (18.6%) with increasing temperature. Elevated temperature led to 7.6 cm 2 (62%), 5.9 cm 2 (53%), 4 cm 2 (26%) and 0.5 cm 2 (4%) decreases for leaf area/plant, respectively, and 0.184 (41%), 0.019 (3%), 0.027 (5%) and 0.068 (13%) mg g -1 FW decreases for carotenoids concentration at 0, 50, 100, and 150 mg kg -1 levels of nitrogen fertilizers, respectively. Exposure to ambient temperature in the presence of 50, 100 and 150 mg kg -1 of N fertilizer led to 21, 12 and 38 percent increases in plant root weight compared to non-fertilized control (2.18 g plant -1 ) respectively, and exposure to an elevated temperature at the presence of the mentioned levels of fertilizer led to 16, 35 and 6 percent increases compared to control (1.16 g plant -1 ), respectively. Increased temperature decreased shoot dry weight by 1.16 g or 50%, 0.47 g or 21%, 0.45 g or 16% and 0.81 or 26%, respectively, in the presence of 0, 50, 100 and 150 mg kg -1 of nitrogen fertilizer. Under these experimental conditions, the maximum shoot dry matter belonged to 150 mg kg -1 of nitrogen fertilizer at ambient temperature and 100 mg kg -1 of soil nitrogen fertilizer at an elevated temperature. Shoot-NUE increased under effect of high temperature in the control treatment by 6.08 unit or 67% but it decreased by 2.64 unit or 28%, 4.95 unit or 41% and 6.0 unit or 53% in the presence of 50, 100 and 150 mg kg -1 of soil nitrogen fertilizer, respectively. The second experiment was conducted using four nitrogen levels (0, 50, 100 and 150 mg kg -1 ) in a completely randomized design with three replications in each of the four different environments, i.e. two air carbon dioxide concentrations (ambient CO 2 of 390 ± 50 µmol mol -1 and enriched CO 2 of 700 ± 50 µmol mol -1 ) and two air temperatures (ambient temperature of 25 ± 3°C and elevated temperature of 35 ± 3°C). The results showed that the mean ratio of shoot/total biomass (S/TB) decreased by 7% , averaged over the three levels of N fertilizer, under effects of CO 2 enrichment, but it increased by 30% when the wheat plants were deprived of any N fertilizer, i.e. control treatment. In conclusion, these results suggest that the rate of nitrogen fertilizer for a better performance of Bahar bread wheat cultivar depended on air carbon dioxide concentration and temperature. These findings are potent to benefit breeding programs and the management strategies for mitigating the influence of climate change on wheat production. Keywords: Assimilate partitioning, air carbon dioxide, climate change, high temperature, fertilizer N use efficiency, wheat
گندم مهم‌ترین محصول غله جهان و نیز ایران محسوب می‌شود. تحقیقات مربوط به اثر تغییر اقلیم جهانی بر تولید گندم معمولا به ارزیابی تاثیر تغییر غلظت دی‌اکسیدکربن و درجه حرارت بر رشد و عملکرد می‌پردازد. از سوی دیگر نیتروژن از مهم‌ترین و تعیین‌کننده‌‌ترین مواد مغذی گیاه برای تولید محصول است و مدیریت صحیح و افزایش راندمان مصرف کودهای حاوی نیتروژن بسیار حائز اهمیت است. بنابراین این مطالعه در دو آزمایش گلخانه ای به منظور ارزیابی ترکیبی از اثرات دما، غلظت دی‌اکسیدکربن هوا و سطوح مختلف نیتروژن خاک بر رشد، تسهیم ماده خشک و برخی صفات فیزیولوژیکی رقم گندم بهار در سال‌ 1394 به اجرا درآمد. آزمایش اول با چهار سطح نیتروژن (0، 50، 100 و150 میلی‌گرم درکیلوگرم از منبع نیترات آمونیوم با 4/34 درصد نیتروژن) در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در دو محیط یکی با دمای معمول یا 3± 25 درجه سلسیوس و دیگری با دمای افزایش یافته یا 3± 34 درجه سلسیوس انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش دما هدایت روزنه‌ای برگ (5/44 درصد)، سطح برگ (36 درصد)، غلظت کلروفیل a (5/12 درصد)، غلظت کلروفیل b (2/14 درصد)، غلظت کارتنوئید (7/14 درصد)، غلظت پروتئین برگ (7/9 درصد)، وزن خشک ریشه (1/26 درصد)، وزن خشک اندام هوایی (2/27 درصد)، غلظت نیتروژن ریشه (3/26 درصد) و کارایی مصرف نیتروژن اندام هوایی (18 درصد) کاهش ولی غلظت نیتروژن اندام هوایی (5/43 درصد) و کارایی مصرف نیتروژن ریشه (6/18 درصد) افزایش یافت.افزایش مصرف کود نیتروژن در شرایط متفاوت دمایی هدایت روزنه‌ای برگ را کاهش داد. افزایش دما در سطوح صفر، 50، 100 و 150 میلی‌گرم کود نیتروژن درکیلوگرم خاک به ترتیب سطح برگ گیاه را 6/7 (62%)، 9/5 (53%)، 4 (26%) و 5/0 (4%) سانتی‌مترمربع و غلظت کارتنوئید برگ به را ترتیب 184/0 (41%)، 019/0 (3%)، 027/0 (5%) و 068/0 (13%) میلی‌گرم درگرم وزن‌تر کاهش داد. در شرایط دمای معمول، وزن خشک ریشه در سطوح 50، 100 و 150 میلی‌گرم نیتروژن درکیلوگرم خاک در مقایسه با عدم مصرف کود (18/2 گرم دربوته)، به ترتیب 21، 12 و 38 درصد کاهش یافت در حالی که در شرایط دمای افزایش یافته در مقایسه با شاهد (16/1 گرم دربوته) در سطح 50، 100 و150 میلی‌گرم درکیلوگرم به ترتیب 16، 35 و 6 درصد افزایش نشان داد. افزایش دما در سطوح 0، 50، 100 و 150 میلی‌گرم درکیلوگرم خاک کاربرد نیتروژن به ترتیب سبب کاهش 16/1 گرم یا 50 درصد، 47/0 گرم یا 21 درصد، 45/0 یا 16 درصد و 81/0 یا 26 درصد وزن خشک اندام هوایی شد. تحت شرایط این آزمایش بیشترین ماده خشک اندام هوایی در دمای معمول در غلظت 150 میلی‌گرم کود نیتروژن درکیلوگرم خاک و در دمای افزایش یافته در غلظت 100 میلی‌گرم کود نیتروژن درکیلوگرم خاک به دست آمد. در شرایط شاهد یا عدم کاربرد کود نیتروژن، کارایی مصرف نیتروژن اندام هوایی در اثر افزایش دما، 08/6 واحد یا 67 درصد افزایش ولی در سطوح 50، 100 و 150 میلی‌گرم نیتروژن درکیلوگرم خاک به ترتیب 64/2 واحد یا 28 درصد، 95/4 واحد یا 41 درصد و 0/6 واحد یا 53 درصد کاهش یافت. آزمایش دوم با چهار سطح نیتروژن (0، 50، 100 و150 میلی‌گرم درکیلوگرم) در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در چهار محیط متفاوت از نظر غلظت دی‌اکسیدکربن (غلظت دی‌اکسیدکربن معمول یا 390 میکرومول برمول و غلظت دی‌اکسیدکربن غنی شده یا 700 میکرومول برمول) و دما (دمای معمول یا 3± 25 درجه سلسیوس و دمای افزایش یافته یا 3± 34 درجه سلسیوس) انجام شد. نتایج نشان داد که غنی‌شدن دی‌اکسیدکربن (700 میکرومول برمول) در سطوح مختلف مصرف کود نیتروژن نسبت اندام ‌هوایی به وزن خشک کل گیاه را به طور میانگین حدود 7 درصد کاهش و در شرایط عدم مصرف کود یا شاهد حدود 30 درصد افزایش داد. به طور کلی مقدار کود نیتروژن جهت دستیابی به بالاترین تولید در رقم گندم بهار به طور بارزی به غلظت دی‌اکسیدکربن و دمای محیط وابسته بود. یافته‌های این تحقیق می‌توانند در برنامه‌های اصلاحی و راهبردهای مدیریتی به منظور تعدیل اثرات تغییر اقلیم بر تولید گندم مد نظر قرار گیرند. کلمات کلیدی: تسهیم مواد فتوسنتزی، تغییر اقلیم، دی‌اکسیدکربن هوا، دمای بالا، کارایی مصرف نیتروژن، گندم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی