b b b شماره 103 تابستان 1393 )پژوهش و سازندگی( تأثير بازدارنده نيترات سازي 4-3 دي متيل پيرازول فسفات بر عملکرد و کارايي مصرف نيتروژن در گندم شهرام کیانی استادیار گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد )نویسنده مسئول( علیرضا حسین پور دانشيار گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد رامین ایرانی پور عضو هیات علمی بخش تحقیقات خاك و آب مركز تحقيقات كشاورزي و منابع طبيعي استان چهارمحال و بختياري تاریخ دریافت: فروردین ماه 1390 تاریخ پذیرش: خرداد ماه 1391 تلفن تماس نويسنده مسئول: 09132850579 پست الکترونیک نويسنده مسئول: shkiani2002@yahoo.com چکيده یکی از مشکالت تولید گندم در جهان کارایی پایین مصرف نیتروژن می باشد. بنابراین به منظور بررسی تأثیر بازدارنده نیترات سازی 3 4- دی متیل پیرازول فسفات بر عملکرد و کارایی مصرف نیتروژن آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي با دو عامل نوع كود نیتروژن در چهار سطح )عدم مصرف نيتروژن )شاهد( اوره سولفات نيترات آمونيوم و سولفات نيترات آمونيوم با بازدارنده نيترات سازي 4-3 دي متيل پيرازول فسفات ))DMPP( و نوع خاك در 10 سطح )خاكها با خصوصيات فيزيکوشيميايي مختلف( با سه تكرار در دانشگاه شهركرد بر روي يك رقم گندم بهاره )رقم بهار( در سال 1389 انجام شد. نتایج نشان داد کاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP به همراه سولفات نیترات آمونیوم وزن خشک اندام هوایی و دانه و هم چنین كارايي زراعي و بازیافت نيتروژن اندام هوايي و دانه را در تعدادي از خاك هاي مورد مطالعه به طور معنی داری )0.05 P( در مقایسه با سولفات نیترات آمونیوم و اوره افزایش داد. بیشینه وزن خشک اندام هوایی و دانه )به ترتیب 25/02 و 11/28 گرم در گل دان( در تیمار سولفات نیترات آمونیوم با بازدارنده نیترات سازی DMPP مشاهده شد که نسبت به اوره به ترتیب 7/1 و 9/2 درصد افزایش داشت. هم چنین کاربرد DMPP به همراه سولفات نیترات آمونیوم کارایی زراعی و بازیافت نیتروژن در اندام هوایی را به ترتیب در حدود 8/4 تا 27/7 و 13/4 تا 31/5 درصد نسبت به اوره در خاك هاي مختلف افزایش داد. بر مبنای نتایج حاصله کاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP می تواند به عنوان روشی مناسب در افزايش عملکرد و ارتقای كارايي مصرف نيتروژن در گندم محسوب گردد. کلمات کليدي: بازدارنده نيترات سازي عملکرد كارايي مصرف نيتروژن گندم )L ).Triticum aestivum 3 4- دي متيل پيرازول فسفات )DMPP(
Agronomy Journal (Pajouhesh & Sazandegi) No:103 pp: 158-166 Effects of Nitrification Inhibitor 3, 4- Dimethylpyrazole Phosphate on the Yield and Nitrogen Use Efficiency of Wheat By: Sh. Kiani, (Corresponding Author; Tel: 09132850579), Assistant Professor of ShahreKord University A. R. Hosseinpur, Associate Professor of ShahreKord University R. Iranipour, Agricultural and Natural Resources of Chaharmahal Va Bakhtiari, ShahreKord Received: February 2011 Accepted: May 2012 Low nitrogen (N) use efficiency is considered to be one of the major problems in wheat production fields all over the world. This experiment was conducted to evaluate the effects of nitrification inhibitor (NI) 3, 4- dimethylpyrazole phosphate (DMPP) on the yield and nitrogen use efficiency of spring wheat (Triticum aestivum L.) cv. Bahar during 2011 at ShahreKord University. A factorial experiment in randomized complete block design was carried out with two factors of type of N fertilizer [1- control with no added N fertilizer, 2- urea, 3- ammonium sulphate nitrate (ASN) and 4- ASN plus DMPP] and soil kind (10 soils with different physical and chemical properties) with three replicates. The results indicated that application of nitrification inhibitor DMPP led to significant increase (P 0.05) of both above ground and grain dry weight as well as N agronomic and recovery efficiency of wheat in some of the studied soils compared to ASN and urea. The greatest quantity of above ground and grain dry weight (25.02 and 11.28 g pot -1, respectively) were obtained in ASN plus DMPP treatment 7.1% and 9.2% greater than that obtained with urea. In different soils the agronomic and recovery efficiency of N in wheat above ground increased about 8.4%-27.7% and 13.4%-31.5%, respectively, in the ASN plus DMMP as compared to the urea. The results of this study suggest that the nitrification inhibitor DMPP could improve yield and N use efficiency of wheat. Keyword: Nitrification inhibitor, yield, nitrogen use efficiency, wheat (Triticum aestivum L.), 3, 4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) مقدمه كاربرد نيتروژن به ویژه در خاك هايي با ماده آلي كم يكي از راه كارهاي افزايش عملكرد محصول در اغلب سامانه هاي كشاورزي است. در حال حاضر سالیانه حدود 98 ميليون تن نيتروژن به صورت كود شيميايي در جهان مصرف مي شود. در ايران نيز كودهاي شيميايي نيتروژن دار با 4/2 ميليون تن بيش از 60 درصد كودهاي مصرفي را به خود اختصاص مي دهند )ملكوتي و همكاران 1387(. هدررفت نيتروژن از طريق فرآيندهاي مختلف از قبيل آب شويي نيترات زدايي فرسايش سطحي و تصعيد باعث شده است کارايي مصرف آن براي توليد محصوالت کشاورزي پايين باشد. تحقيقات انجام شده نشان مي دهد که كارايي بازيافت نيتروژن براي توليد غالتي از قبيل گندم جو ذرت و برنج حدود 33 درصد بوده و 67 درصد باقي مانده كه ارزش كودي آن بالغ بر 19 ميليارد دالر است به هدر می رود. در اين ميان كارايي بازيافت نيتروژن در كشورهاي در حال توسعه 29 درصد و براي كشورهاي توسعه يافته حدود 42 درصد است )ران و جانسون 1999(. پايين بودن کارايي بازيافت کودهاي نيتروژن دار نه تنها از لحاظ اقتصادي داراي اهميت زيادي است بلکه به خاطر جنبه هاي زيست محيطي نيز قابل توجه مي باشد. آلودگي آب هاي سطحي و زيرزميني با يون نيترات باعث كاهش كيفيت آن ها براي مصارف شرب شده است. هم چنين فرآيند نيترات زدايي با رهاسازي گاز اکسيد نيترو به اتمسفر باعث تخريب اليه ازن مي شود. بنابراين افزايش کارايي مصرف کودهاي نيتروژن دار يکي از چالش هاي کشاورزي مدرن امروزي است )لدها و همكاران 2005(. تاکنون راه بردهای مختلفي براي افزايش کارايي مصرف نيتروژن در غالت پيشنهاد شده است. استفاده از کودهاي کارا مديريت كاربرد شکل هاي مختلف نيتروژن )نيترات و آمونيوم( روش هاي صحيح کاربرد کودهاي نيتروژن دار تغذيه متعادل استفاده از رقم های داراي شاخص برداشت باال کاربرد شيوه هاي نو براي تعيين نيتروژن خاك و كاهش مصرف كودهاي نيتروژن دار طي دوره گل دهي از جمله این راه بردها هستند که براي افزايش کارايي مصرف نيتروژن پيشنهاد شده اند )ران و جانسون 1999 لدها و همكاران 2005(. در اين ميان مديريت كاربرد شکل هاي مختلف نيتروژن مي تواند در افزايش راندمان مصرف کودهاي حاوی نيتروژن در غالت موثر باشد. نیترات و آمونیوم شکل هاي عمده جذب نيتروژن توسط گياهان هستند. آمونيوم توسط سطوح كلوئيدي خاك به شکل تبادلي نگه داري شده و در معرض فرايندهاي هدررفتي کم تري در مقايسه با نيترات قرار دارد. اما مشكلي كه در مورد آمونيوم وجود دارد تبديل سريع آن به نيترات بر اثر فعاليت باكتري هاي نيتروزوموناس و نيتروباکتر است. يكي از روش هاي نگه داري نيتروژن خاك به شكل آمونيوم اضافه كردن بازدارنده هاي نيترات سازي به كودهاي شيميايي دارای نيتروژن است )لدها و همكاران 2005(. بازدارنده هاي نيترات سازي + NH 4 ) به نيتريت تركيب هائی هستند كه اكسايش زیستی يون آمونيوم ( - NO 2 ) را به واسطه كاهش فعاليت باكتري نيتروزموناس به تأخير مي ( اندازند )پاسدا و همكاران 2001(. كاربرد بازدارنده هاي نيترات سازي منجر به افزايش عملكرد و كارايي مصرف نيتروژن در محصوالت كشاورزي شده است. كاربرد بازدارنده نيترات سازي دي سيانو دي آميد )DCD( منجر به افزايش عملكرد دانه و كاه و هم چنين افزايش كارايي زراعي و جذب
تأثير بازدارنده نيترات سازي... نيتروژن در گندم شده است )شارما و كومار 1998(. تحقیقات انجام شده نشان داده است که کاربرد بازدارنده نیترات سازي 4-3 دي متیل پیرازول فسفات )DMPP( منجر به افزایش عملكرد گندم )به میزان 0/25 تن در هکتار( و هم چنين کارایی مصرف نیتروژن و به تبع آن کاهش میزان کود مصرفی شده است )پاسدا و همكاران 2001(. تحقيقات دوما و همكاران )2005( نشان داد که كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP منجر به افزايش ميانگين عملكرد گندم پاييزه بين 26 تا 40 درصد و عملكرد پنبه تا 5 درصد شد و كارايي مصرف نيتروژن را افزايش داد. تأثير مثبت كاربرد بازدارنده هاي نيترات سازي بر افزايش عملكرد و کارايي مصرف نيتروژن در تحقيقات اورتگا و همكاران )2006( در محصوالت كشاورزي شيلي نيز مشاهده شده است. هم چنين كاربرد كود سولفات نيترات آمونيوم به همراه بازدارنده نيترات سازي DMPP منجر به افزايش وزن خشك نگه داري نيتروژن خاك در سطح باالتر و افزايش كارايي مصرف كود نيتروژن در كلم بروكلي و چاودار شد )ركو و بلو 2006(. عالوه برآن کاربرد بازدارنده هاي نيترات سازي دی سیانو دی آمید )DCD( و DMPP منجر به افزايش عملكرد ماده خشک چاودار به ميزان 32 تا 54 درصد و هم چنين افزايش برداشت نيتروژن به ميزان 34 تا 68 درصد در علوفه توليدي نسبت به تيمار بدون بازدارنده شد )فانگريو و همكاران 2009(. اگرچه استفاده از بازدارنده هاي نيترات سازي در جهان قدمتي 50 ساله دارد اما اين مواد تاکنون در کشاورزي ايران مورد استفاده قرار نگرفته اند. بنابراين با توجه به موارد فوق اين پژوهش با هدف بررسي كاربرد بازدارنده نيترات سازی 4-3 دي متيل پيرازول فسفات بر عملكرد و كارايي مصرف نيتروژن در گندم در تعدادی از خاک هاي استان چهارمحال و بختياري اجرا شد. مواد و روش ها اين آزمايش به صورت فاكتوريل در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي با دو عامل نوع كود نيتروژن دار و نوع خاك در سه تكرار در گل خانه تحقيقاتي دانشگاه شهركرد بر روي يك رقم گندم بهاره )رقم بهار( در سال 1389 انجام شد. نوع كود حاوی نيتروژن شامل چهار سطح: 1( عدم مصرف نيتروژن )شاهد( 2( اوره 3( سولفات نيترات آمونيوم حاوی 24 درصد نیتروژن: 20/8 درصد به شکل آمونیوم و 3/2 درصد به شکل نیترات ))NH 4 و 4( سولفات نيترات آمونيوم با بازدارنده نيترات سازي ) 3 SO 4 NO 3 ( 4-3 دي متيل پيرازول فسفات )DMPP( و عامل خاک نيز دارای 10 نوع )خاک هاي داراي خصوصيات فيزيکوشيميايي مختلف( بود. الزم به ذكر است بازدارنده نيترات سازي 4-3 دي متيل پيرازول فسفات به ميزان 0/8 درصد در تركيب كودي سولفات نيترات آمونيوم وجود داشته و در نتيجه مصرف كود مورد نظر به خاك اضافه شده است. ميزان نيتروژن مصرفي در تمام تيمارهاي آزمايشي ثابت و برابر 150 ميلي گرم نيتروژن بر كيلوگرم خاك بود كه پس از تأمين از منابع ذكرشده در دو قسمت مساوي به هنگام کاشت و در زمان ساقه رفتن گندم در اختیار گیاه قرار گرفت. براي انجام اين آزمايش 20 نمونه خاك از دشت هاي استان چهارمحال و بختياري )شهركرد و بروجن( از عمق 0-20 سانتي متري نمونه برداري و براساس روش هاي رايج در آزمايشگاه ويژگي هاي فيزيكوشيميايي و مقدار قابل دسترس هر يك از عناصر غذايي فسفر پتاسيم آهن منگنز مس و روي در آن ها اندازه گيري شد )علي احيايي و بهبهاني زاده 1372(. از ميان خاک هاي نمونه برداري شده 10 نمونه که داراي پراکنش مناسبي از نظر خصوصيات فيزيکوشيميايي )درصد رس ميزان كربن آلي و گنجايش تبادل كاتيوني( بودند انتخاب شدند. در جدول 1 برخي ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي و هم چنین میزان فسفر پتاسيم آهن منگنز روي و مس قابل دسترس در 10 خاك مورد مطالعه نشان شده است. كليه خاك ها بدون مشكل شوري و قابليت هدايت الكتريكي در سوسپانسيون 1 به 2/5 خاک به آب در آن ها بين 0/15 تا 0/25 دسي زيمنس بر متر متغير بود )جدول 1(. اسيديته )ph( سوسپانسيون 1 به 2/5 خاک به آب در خاك های مورد استفاده بين 8/0 تا 8/7 بود كه اين مسئله به دليل وجود كربنات كلسيم در تمامي خاك ها بود. ميزان كربن آلي در خاك های مورد استفاده در محدود 3/6 تا 15/1 گرم بر كيلوگرم خاك قرار داشت. خاك شماره 2 داراي بيش ترين و خاك شماره 8 حاوی كم ترين مقدار كربن آلي بود )جدول 1(. احتماأل ميزان پايين كربن آلي در تمامي خاك های مورد استفاده باعث پاسخ معني دار آن ها نسبت به كاربرد نيتروژن مي شود. براساس نتايج جدول 1 اگرچه ميزان برخي از عناصر غذايي در خاك های مورد استفاده كم تر از حد بحراني آن ها براي كشت گندم بود اما سعي شد با مصرف كودهاي مربوطه كمبود عناصر غذايي )به استثناي نيتروژن( براي كشت گندم محدوديت ايجاد ننماید. )پژوهشوسازندگی( 160
شماره 103 نشریه زراعت تابستان 1393 پس از تهيه خاك ها و الك كردن آن ها با الك 25 ميلي متري نسبت به مصرف عناصر غذايي مورد نياز براي گندم قبل از كشت اقدام شد. در اين مرحله براي حذف تأثير عناصر غذايي )به جز نيتروژن( بر میزان رشد و عملکرد عناصر غذايي حاوی فسفر پتاسيم آهن منگنز روي و مس به ترتیب به میزان 0/77 4/6 4/7 200 15 و 0/70 ميلي گرم بر كيلوگرم بر مبناي حدود بحراني براي کشت گندم به خاک گل دان ها اضافه شد )باللي و همكاران 1379(. سپس در بهمن ماه 1389 در هر گل دان 6 عدد بذر گندم كاشته شد كه پس از مرحله استقرار و در فاصله زماني 1 هفته پس از كشت 3 بوته مناسب انتخاب شد و بقيه حذف گردیدند. گل دان های حاوي بوته های گندم در یک گل خانه دو طرفه با دمای روز 25±2 و دمای شب 20±2 درجه سانتی گراد قرار داده شدند و مراقبت هاي زراعي معمول در حين دوره داشت تا زمان برداشت محصول )دانه( در محیط گل خانه صورت گرفت. در پايان آزمايش وزن خشک اندام هوايي و دانه )عملکرد دانه( غلظت نيتروژن در دانه و کاه و کلش جذب نيتروژن توسط اندام هوایی دانه و کاه و کلش و شاخص هاي كارايي مصرف نيتروژن اندازه گيري شدند. براي اندازه گيري وزن خشك نمونه ها به مدت 48 ساعت در آون فن دار در دماي 70 درجه سانتی گراد قرار داده شدند. به دنبال آن وزن خشك نمونه ها با استفاده از ترازوي رقومی اندازه گيري شد و سپس نمونه ها با آسياب برقي خرد شدند. نمونه هاي گياهي با استفاده از روش ترسوزاني هضم شده و سپس غلظت نيتروژن آن ها با بهره گیری از روش کلدال )امامي 1375( اندازه گيري شد. برای محاسبه جذب نیتروژن کاه و کلش و دانه از حاصل ضرب وزن خشک آن ها در غلظت نیتروژن استفاده شد. براي بررسي تأثير كاربرد بازدارنده نيترات سازی 4-3 دي متيل پيرازول فسفات بر تغييرات نيترات و آمونيوم خاك از خاك گل دان ها در فواصل 45 و 90 روز پس از کشت نمونه برداري و ميزان نيترات و آمونيوم محلول و تبادلی آن ها به روش رنگ سنجي )مولواني 1996( اندازه گيري شد. با استفاده از اطالعات به دست آمده شاخص هاي كارايي مصرف نيتروژن شامل كارايي زراعي و كارايي بازيافت براساس روابط زیر محاسبه شدند )لدها و همكاران 2005(. AE N = (Y T Y 0 )/F N = ΔY/ΔN AE N معادل كارايي زراعي نيتروژن بر حسب گرم ماده در اين فرمول: Y T مساوی وزن خشك اندام هوايي خشك توليدي بر گرم نيتروژن مصرفي Y 0 نماینده وزن خشك اندام هوايي یا دانه در تيمار داراي نيتروژن كودی F N نشان دهنده ميزان یا دانه در تيمار شاهد )بدون مصرف نيتروژن( و نيتروژن مصرفي است. RE N = (U T U 0 )/F N = ΔU/AN RE N نشان دهنده كارايي بازيافت نيتروژن بر حسب درصد در اين فرمول: U T نماینده جذب نيتروژن توسط اندام هوايي یا دانه در تيمار داراي نيتروژن U 0 مساوی جذب نيتروژن توسط اندام هوايي یا دانه در تيمار شاهد كودی F N معادل ميزان نيتروژن مصرفي است. )بدون مصرف نيتروژن( و در نهایت نتايج حاصله به كمك نرم افزار SAS )نسخه 8/02( تجزيه و تحليل شد و براي مقايسه ميانگي نها از آزمون حداقل تفاوت معنی دار )LSD( در سطح آماری 5 درصد استفاده گردید. نتايج و بحث تأثير منابع مختلف نيتروژن و نوع خاك بر ميزان آمونيوم و نيترات خاك براساس نتايج حاصله کاربرد بازدارنده نیترات سازی DMPP تأثیری بر غلظت آمونیوم و نیترات خاک )محلول و تبادلی( در هر دو نوبت نمونه برداری 45 و 90 روز پس از کشت نداشت )نتایج ارائه نشده است(. افزایش جذب آمونیوم توسط گندم و نمونه برداری در زمان بعد از دوره موثر کارکرد این بازدارنده از جمله دالیل احتمالی این امر است که با نتایج تحقیقات انجام شده در این زمینه هم سو بود )كراوفورد و چالك 1993 سرنا و همكاران 2000 دوما و همكاران 2005 ديز - لوپز و همكاران 2008(. بر مبنای توصيه شركت سازنده كاربرد مقدار 0/5 تا 1/5 كيلوگرم در هكتار از بازدارنده مزبور بر حسب ميزان نيتروژن مصرفي مي تواند فرايند نيترات سازي را به مدت 28 تا 70 روز بسته به ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک و شرایط آب و هوایی با تأخیر مواجه نماید )پاسدا و همكاران 2001(. به نظر می رسد با توجه به انجام نمونه برداری در فواصل 45 و 90 روز پس از کشت احتماأل دوره موثر کارکرد بازدارنده نیترات سازی DMPP در خاک های مورد بررسی قبل از تاریخ های نمونه برداری بوده است. پی آمد این امر عدم واکنش میزان آمونیوم و نیترات خاک به کاربرد بازدارنده بود. تأثير منابع مختلف نيتروژن و نوع خاك بر وزن خشك اندام هوایی و دانه گندم براساس نتايج حاصل از تجزيه واريانس تأثير منبع نيتروژن نوع خاك و برهم كنش آن ها بر وزن خشك اندام هوايي و دانه گندم بسیار معني دار ( 0.01 P( بود. نتايج مقايسه ميانگين های برهم كنش منبع نيتروژن و نوع خاك بر وزن خشك اندام هوايي )مجموع وزن خشک كاه و كلش و دانه( نشان داد که كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP به همراه كود سولفات نيترات آمونيوم در خاك هاي 8 6 3 2 و 9 منجر به افزايش معني دار وزن خشك اندام هوايي در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن از قبيل سولفات نيترات آمونيوم اوره و شاهد شده است )جدول 2(. با اين حال در ساير خاك هاي مورد بررسي )1 5 4 و 10( اگرچه كاربرد نيتروژن از منابع مختلف منجر به افزايش معني دار وزن خشك اندام هوايي در مقايسه با شاهد شد اما تفاوت معني داري بين منابع مختلف نيتروژن ديده نشد )جدول 2(. در خاك 7 نيز كاربرد بازدارنده مزبور به همراه كود سولفات نيترات آمونيوم منجر به كاهش معني دار وزن خشك اندام هوايي )به ميزان 3/7 درصد( در مقايسه با كود اوره شد اگرچه تفاوت معني داري با سولفات نيترات آمونيوم نداشت. نتايج مقايسه ميانگين های برهم كنش منبع نيتروژن و نوع خاك بر وزن خشك دانه )عملكرد دانه( نشان داد که كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP به همراه كود سولفات نيترات آمونيوم در خاك هاي 8 2 1 و 9 منجر به افزايش معني دار عملكرد دانه در مقايسه با كود سولفات نيترات آمونيوم اوره و شاهد شد )جدول 2(. در اين ميان اگرچه كاربرد بازدارنده مورد بحث به همراه كود سولفات نيترات آمونيوم در خاك هاي 3 و 6 منجر به افزايش معني دار عملكرد دانه در مقايسه با كود مشابه )اما بدون بازدارنده( و شاهد شد اما تفاوت معني داري با كود اوره نداشت )جدول 2(. كاربرد نيتروژن از منابع مختلف در خاك هاي 7 5 4 و 10 نيز منجر به افزايش معني دار وزن خشك دانه در مقايسه با شاهد شد اما تفاوت معني داري بين منابع مختلف نيتروژن مشاهده نگردید. )پژوهشوسازندگی( 161
تأثير بازدارنده نيترات سازي... پژوهش های انجام شده در مورد تأثیر کاربرد بازدارنده های نیترات سازی بر عملكرد محصوالت کشاورزی حاکی از تأثیر متفاوت آن ها بوده است. در برخی از آزمایش ها کاربرد این گونه مواد منجر به افزایش عملكرد و میزان ماده خشک محصول تولیدی شده است )كراوفورد و چالك 1993 پرساد و پاور 1995 شارما و كومار 1998 سرنا و همكاران 2000 پاسدا و همكاران 2001 گوالمس و ويالر 2004 دوما و همكاران 2005 ارتگا و همكاران 2006 ركو و بلو 2006 چن و همكاران 2008 لي و همكاران 2008 فانگريو و همكاران 2009(. در حالی که در بعضی از آزمایش ها مصرف بازدارنده ها بر عملكرد محصول تأثیری نداشته است )ديز - لوپز و همكاران 2008 ويالر و گوالمس 2010(. نتایج این پژوهش نشان داد کاربرد بازدارنده نیترات سازی DMPP منجر به افزایش وزن خشک اندام هوایی گندم در نیمی از خاک های مورد بررسی )خاک های 8 6 3 2 و 9( و افزايش عملكرد دانه گندم در خاک های 8 2 1 و 9 شد. كاهش هدررفت نيتروژن از طريق فرایندهای هدررفتی آب شويي و نيترات زدايي و به تبع آن بهبود عرضه نيتروژن به گياه افزایش فراهمی نیتروژن برای محصول در يك دوره طوالني تر به دلیل مقادير نسبتأ باالتر آمونيوم خاك و تغذیه آمونیومی ریشه از جمله داليل افزايش عملكرد محصوالت کشاورزی در نتيجه كاربرد بازدارنده های نيترات سازي به شمار می آیند )كراوفورد و چالك 1993 شارما و كومار 1998 گوالمس و ويالر 2004 لي و همكاران 2008(. بررسی های انجام شده نشان مي دهد که كاربرد آمونيوم در مقايسه با نيترات نیازمند انرژی کم تری برای جذب و ساخت بوده و از طرف دیگر با اسیدی کردن محيط ريشه جذب نيترات را از طريق انتقال هم زمان پروتون/نيترات تسهيل می کند. این امر در نهایت منجر به افزایش عملکرد گیاه می شود )مارشنر 1995(. با این وجود برخی از محققان بر این باورند که افزايش عملكرد در نتيجه كاربرد بازدارنده هاي نيترات سازي بیش تر به دليل نگه داشت نيتروژن در درون سامانه خاك است تا به دليل تغذيه آمونيومي ریشه )پاسدا و همكاران 2001 دوما و همكاران 2005(. به هرحال در این پژوهش افزایش وزن خشک اندام هوایی و دانه در خاک های مورد بررسی )1 8 6 3 2 و 9( می تواند به دالیل فوق الذکر باشد که با تحقیقات انجام شده در این زمینه نیز هم خوان است )پرساد و پاور 1995 پاسدا و همكاران 2001 ركو و بلو 2006 فانگريو و همكاران 2009(. )پژوهشوسازندگی( 162
شماره 103 نشریه زراعت تابستان 1393 براساس نتايج جدول 2 کاهش 3/7 درصدی وزن خشک اندام هوایی در نتیجه کاربرد بازدارنده نیترات سازی DMPP به همراه کود سولفات نیترات آمونیوم در مقایسه با اوره در خاک 7 می تواند به دلیل برآیند مجموعه ویژگی های خاک بر کارکرد بازدارنده مزبور از طریق افزایش میزان آمونیوم خاک باشد که منجر به بروز اثرات سمی آمونیوم بر رشد گندم شده است. زمانی كه جذب آمونيوم گیاه از ميزان آسيميالسيون آن تجاوز كند تجمع آمونيوم آزاد در بافت گياهي رخ م يدهد. تجمع آمونيوم آزاد و انتقال آن به برگ ها ميتواند بسياري از فرايندهاي سوخت وساز از قبيل فتوسنتز را مختل کرده و در نهایت منجر به کاهش عملکرد شود )مارشنر 1995(. كاهش عملکرد اسفناج در نتيجه كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP در تحقيقات پاسدا و همكاران )2001( نيز گزارش شده است. بر اساس نتایج این تحقیق کاربرد بازدارنده فوق تأثیری بر وزن خشک اندام هوایی در خاک های 5 4 1 و 10 و وزن خشک دانه در خاک های 7 5 4 و 10 نداشت. این یافته با تحقیقات دیز- لوپز و همکاران )2008( در ذرت و ويالر و گوالمس )2010( در گندم هم خوانی داشت. تأثير منابع مختلف نيتروژن و نوع خاك بر كارايي مصرف نيتروژن در گندم نتايج حاصل از تجزيه واريانس تأثير منبع نيتروژن نوع خاك و برهم كنش آن ها بر كارايي زراعي و بازيافت نيتروژن در اندام هوايي و دانه گندم حاكي از تأثير بسیار معني دار )0.01 P( آن ها بر شاخص هاي فوق بود. نتايج مقايسه ميانگين های برهم كنش منبع نيتروژن و نوع خاك بر كارايي زراعي نيتروژن در اندام هوايي )مجموع كاه و كلش و دانه( نشان داد که در خاك هاي 3 2 و 8 كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP به همراه كود سولفات نيترات آمونيوم منجر به افزايش معني دار كارايي زراعي نيتروژن در اندام هوايي در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن از قبيل سولفات نيترات آمونيوم اوره و شاهد شد )جدول 3(. در خاك 9 نيز اگرچه كاربرد بازدارنده مزبور به همراه سولفات نيترات آمونيوم منجر به افزايش معني دار كارايي زراعي نيتروژن در اندام هوايي به ميزان 13/3 درصد در مقايسه با سولفات نيترات آمونيوم شد اما تفاوت معني داري با اوره نشان نداد. كاربرد این بازدارنده به همراه سولفات نيترات آمونيوم در ديگر خاك هاي مورد بررسي )1 7 6 5 4 و 10( تأثير معني داري بر كارايي مصرف نيتروژن اندام هوايي در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن نداشت )جدول 3(. مقايسه ميانگين برهم كنش منبع نيتروژن و نوع خاك بر كارايي زراعي نيتروژن دانه نشان داد که كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP به همراه سولفات نيترات آمونيوم در خاك هاي 8 6 2 1 و 9 منجر به افزايش معني دار كارايي زراعي نيتروژن دانه در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن از قبيل سولفات نيترات آمونيوم اوره و شاهد شد )جدول 3(. در خاك 3 نيز اگرچه كاربرد این بازدارنده به همراه سولفات نيترات آمونيوم منجر به افزايش معني دار كارايي زراعي نيتروژن دانه به ميزان 18/9 درصد در مقايسه با سولفات نيترات آمونيوم شد اما تفاوت معني داري با اوره نشان نداد )جدول 3(. كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP به همراه سولفات نيترات آمونيوم در ديگر خاك هاي مورد بررسي )4 7 5 و 10( تأثير معني داري بر كارايي مصرف نيتروژن دانه در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن نداشت. مقايسه ميانگين برهم كنش منبع نيتروژن و نوع خاك بر كارايي بازيافت نيتروژن در اندام هوايي )مجموع كاه و كلش و دانه( نشان داد که كاربرد بازدارنده مزبور به همراه سولفات نيترات آمونيوم در خاك هاي 8 3 2 1 و 9 منجر به افزايش معني دار كارايي بازيافت نيتروژن در اندام هوايي در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن از قبيل سولفات نيترات آمونيوم اوره و شاهد شد )جدول 3(. در خاك 6 نيز اگرچه كاربرد این بازدارنده به همراه سولفات نيترات آمونيوم منجر به افزايش معني دار كارايي بازيافت نيتروژن در اندام هوايي به ميزان 15/2 درصد در مقايسه با سولفات نيترات آمونيوم شد اما تفاوت معني داري با اوره نشان نداد )جدول 3(. كاربرد بازدارنده مزبور به همراه سولفات نيترات آمونيوم در ديگر خاك هاي مورد بررسي )4 7 5 و 10( تأثير معني داري بر كارايي بازيافت نيتروژن اندام هوايي در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن نداشت. نتايج مقايسه ميانگين های برهم كنش منبع نيتروژن و نوع خاك بر كارايي بازيافت نيتروژن دانه نشان داد که كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP به همراه سولفات نيترات آمونيوم در خاك هاي 8 2 1 و 9 منجر به افزايش معني دار كارايي بازيافت نيتروژن دانه در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن از قبيل سولفات نيترات آمونيوم اوره و شاهد شد )جدول 3(. در خاك هاي 3 و 6 نيز اگرچه كاربرد این بازدارنده به همراه سولفات نيترات آمونيوم منجر به افزايش معني دار كارايي بازيافت نيتروژن دانه به ترتيب به ميزان 17/2 و 17/1% در مقايسه با سولفات نيترات آمونيوم شد اما تفاوت معني داري با اوره نشان نداد )جدول 3(. كاربرد بازدارنده نيترات سازي به همراه سولفات نيترات آمونيوم در ديگر خاك هاي مورد بررسي )4 7 5 و 10( تأثير معني داري بر كارايي بازيافت نيتروژن دانه در مقايسه با ديگر منابع نيتروژن نداشت. به طور كلي هدف از کاربرد بازدارنده های نیترات سازی طوالنی کردن حضور نیتروژن در خاک به شکل آمونیوم و افزایش کارایی مصرف نیتروژن است )پاسدا و همكاران 2001(. پژوهش هاي انجام شده در مورد كاربرد این بازدارندها بيان گر تأثير مثبت آن ها بر كارايي مصرف نيتروژن )كارايي زراعي و جذب( بوده است )پرساد و پاور 1995 شارما و كومار 1998 ويليامسون و همكاران 1998 سرنا و همكاران 2000 پاسدا و همكاران 2001 گوالمس و ويالر 2004 دوما و همكاران 2005 ارتگا و همكاران 2006 ركو و بلو 2006 فانگريو و همكاران 2009 ويالر و گوالمس 2010(. با اين وجود در برخي ديگر از بررسی ها كاربرد بازدارنده هاي مزبور تأثيري بر كارايي مصرف نيتروژن نداشته است )آرگويي و كومادا 2008(. نتايج اين پژوهش نشان داد که كاربرد بازدارنده نيترات سازي DMPP منجر به افزايش كارايي زراعي نيتروژن در اندام هوايي )خاك هاي 8 3 2 و 9( و دانه )خاك هاي 8 6 3 2 1 و 9( و هم چنين كارايي جذب نيتروژن توسط اندام هوايي و دانه در خاك هاي 2 1 9 8 6 3 شد. اين دست آورد با پژوهش هاي انجام شده توسط محققان مختلف در گندم مطابقت دارد )شارما و كومار 1998 پاسدا و همكاران 2001 دوما و همكاران 2005 ويالر و گوالمس 2010(. افزایش کارایی زراعی و بازیافت نيتروژن در نتیجه کاربرد بازدارنده های نیترات سازی به دلیل تنظیم عرضه نیتروژن به گیاه رهاسازی مداوم نیترات به خاک و کاهش هدررفت نیتروژن از طریق فرايندهاي هدررفتي از قبيل آب شویی و نیترات زدایی )به دليل نگه داري نيتروژن به شكل آمونيوم( است )سرنا و همكاران 2000 پاسدا و همكاران 2001 گوالمس و ويالر 2004 ديز - لوپز و همكاران 2008(. در حقيقت افزايش كارايي زراعي نيتروژن دانه بيان گر اين مطلب است كه با كاربرد يك واحد كود حاوی نيتروژن )پژوهشوسازندگی( 163
تأثير بازدارنده نيترات سازي... مقدار دانه گندم بيش تري توليد شده است. بر مبنای نتايج جدول 3 به طور میانگین در مجموع خاك هاي مورد استفاده با كاربرد یک گرم سولفات نيترات آمونيوم به همراه بازدارنده نيترات سازي DMPP 18/22 گرم دانه توليد شد در حالي كه اين ميزان براي سولفات نيترات آمونيوم و اوره به ترتيب 15/52 و 15/70 گرم بود. به طور مشابه در بررسی شارما و كومار )1998( كارايي زراعي دانه گندم در نتيجه كاربرد بازدارنده نيترات سازي دي سيانو دي آميد با اوره به ازاي هر كيلوگرم نيتروژن مصرفي از 18/6 به 23 كيلوگرم افزایش یافت. اين امر بدين معني است كه براي توليد يك واحد دانه گندم نياز به مصرف كود نيتروژن دار كم تري است. كاهش ميزان كود مصرفي حاوی نيتروژن و به تبع آن كاهش تعداد دفعات كاربرد آن از جهت اقتصادي داراي اهميت بااليي بوده و هزينه هاي توليد را كاهش می دهد )شارما و کومار 1998 پاسدا و همکاران 2001 ويالر و گوالمس 2010(. براساس نتايج جدول 3 كارايي جذب نيتروژن به طور میانگین در مجموع خاك هاي مورد بررسي از 46/7 و 47/4 درصد به ترتيب براي سولفات نيترات آمونيوم و اوره به 53/4 براي سولفات نيترات آمونيوم به همراه بازدارنده نيترات سازي DMPP افزايش يافت. به طور مشابه ويالمسون و همكاران )1998( افزايش كارايي بازیافت نيتروژن از 32 به 42 درصد )در نتيجه كاربرد بازدارنده نيترات سازي دي سيانو دي آميد( و گوالمس و ويالر )2004( افزايش كارايي بازيافت نيتروژن از 22 به 31 درصد را در چاودار گزارش كردند. افزايش كارايي بازيافت نيتروژن منجر به هدررفت نيتروژن كم تري از خاك شده و در درازمدت در كاهش آالينده هاي زيست محيطي نقش به سزايي خواهد داشت )سينگ و ورما 2007(. بر مبنای نتايج حاصل از بررسی حاضر كارايي زراعي نيتروژن در اندام هوايي )خاك هاي 7 6 5 4 1 و 10( و دانه )خاك هاي 7 5 4 و 10( و هم چنين كارايي بازيافت نيتروژن در اندام هوايي و دانه )خاك هاي 7 5 4 و 10( تحت تأثير كاربرد بازدارنده نيترات سازي قرار نگرفت. اين یافته با نتایج پژوهش هاي آرگويي و كومادا )2008( در گندم هم خوانی داشت. )پژوهشوسازندگی( 164
شماره 103 نشریه زراعت تابستان 1393 7. Chen, D. Suter, H.C. Islam, A. Edis, R. and Freney, J.R. (2008). Prospects of improving efficiency of fertilizer nitrogen in Australian agriculture; a review of enhanced efficiency fertilizers. Aust. J. Soil Res., 46: 289-301. 8. Crawford, D.M. and Chalk, P.M. (1993). Sources of N uptake by wheat (Triticum aestivum L.) and N transformations in soil treated with a nitrification inhibitor (nitrapyrin). Plant Soil, 149: 59-72. 9. Di, H.J. and Cameron, K.C. (2004). Effects of temperature and application rate of a nitrification inhibitor, dicyandiamide (DCD), on nitrification rate and microbial biomass in a grazed pasture system. Aust. J. Soil Res., 42: 927-932. 10. Díez-López, J.A. Hernaiz-Algarra, P. Arauzo-Sánchez, M. and Carrasco-Martín, I. (2008). Effect of a nitrification inhibitor (DMPP) on nitrate leaching and maize yield during two growing seasons. Span. J. Agric. Res., 6: 294-303. 11. Douma, A.C. Polychronaki, E.A. Giourga, C. and Loumou, A. (2005). Effects of fertilizers with the nitrification inhibitor DMPP (3,4-Dimethylpyrazole Phosphate) on yield and soil quality. Proc. 9 th Int. Conf. Environ. Sci. Technol., Rhodes Island, Greece. 12. Fangueiro, D. Fernandes, A. Coutinho, J. Moreira, N. and Trindade, H. (2009). Influence of two nitrification inhibitors (DCD and DMPP) on annual ryegrass yield and soil mineral N dynamics after incorporation with cattle slurry. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 40: 3387-3398. 13. Guillaumes, E. and Villar, J.M. (2004). Effects of DMPP on the growth and chemical composition of ryegrass (Lolium perenne L.) raised on calcareous soil. Span. J. Agric. Res., 2: 588-596. 14. Irigoyen, I. Muro, J. Azpilikueta, M. Aparicio-Tejo, P.M. and Lamsfus, C. (2003). Ammonium oxidation kinetics in the presence of nitrification inhibitors DCD and DMPP at various temperatures. Aust. J. Soil Res., 41: 1177-1183. 15. Ladha, J.K. Pathak, H. Krupnik, T.J. Six, J. and Kessel, C.V. (2005). Efficiency of fertilizer nitrogen in cereal production: retrospects and prospects. Adv. Agron., 87: 85-156. 16. Li, H. Liang, X. Chen, Y. Lian, Y. Tian, G. and Ni, W. (2008). Effect of nitrification inhibitor DMPP on nitrogen leaching, nitrifying organisms, and enzyme activities in a rice-oilseed rape cropping system. J. Environ. Sci., 20: 149-155. 17. Marschner, H. (1995). Mineral Nutrition of Higher Plants. (2 nd ed.). Academic Press, London. 18. Mulvaney, R.L. (1996). Nitrogen inorganic forms. In: Methods of Soil Analysis. Part 3: Chemical Properties, ed. Sparks, D.L. pp.1123-1184. SSSA and ASA, Madison, Wisconsin. 19. Ortega, R. Maria, S. Molina, M. and Mackenna, V. (2006). Increasing nitrogen and phosphorus fertilizer use efficiency by using the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) in Chile. Proc. 18 th World Cong. Soil Sci., Philadelphia, USA. 20. Pasda, G. Hahndel, R. and Zerulla, W. (2001). Effect of fertilizers with the new nitrification inhibitor DMPP (3,4-dimethylpyrazole phosphate) on yield and quality of agricultural and horticultural crops. Biol. Fertil Soils, 34: 85-97. 21. Prasad, R. and Power, J.F. (1995). Nitrification inhibitors for agriculture, health, and the environment. Adv. Agron., 54: 233-281. 22. Raun, W.R. and Johnson, G.V. (1999). Improving nitrogen use efficiency for cereal. Agron., J. 91: 357-363. نتیجه گیری اين پژوهش نشان داد که کاربرد بازدارنده نیترات سازی DMPP منجر به افزایش وزن خشک اندام هوایی عملکرد دانه كارايي زراعي و بازیافت نيتروژن در اندام هوايي و دانه در خاك هاي 1 8 6 3 2 و 9 شد. با این وجود کاربرد این بازدارنده در سایر خاك هاي مورد بررسی تأثیری بر شاخص های مورد مطالعه نداشت. بر مبنای مطالعات انجام شده تغيير پذيري در پاسخ به کاربرد بازدارنده های نيترات سازي به ویژگی های خاک از قبیل بافت اسيديته رطوبت و دما پتانسيل نيترات سازي سابقه ي کوددهی و میزان مصرف نیتروژن ارتباط دارد )بارت و همكاران 2001 ايرگوين و همكاران 2003 دي و كامرون 2004 چن و همكاران 2008(. در این میان بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاك هاي 8 6 3 2 1 و 9 نشان داد که میزان شن آن ها از 230 گرم بر کیلوگرم بیش تر و در سایر خاک ها از این مقدار کم تر بود. نتايج حاصل از کاربرد بازدارنده های نیترات سازی نیز نشان داده است که این مواد در خاك هاي شني و شرايط مرطوب از كارايي باالتري برخوردار بوده اند )چن وهمکاران 2008 ويالر و گوالمس 2010 ( به طوری که وجود هم بستگی منفی و معنی دار بین درصد شن و تشکیل نیتریت در حضور بازدارنده نیترات سازی DMPP در تحقیقات انجام شده ثابت شده است )بارت و همكاران 2001(. به هرحال كاركرد بازدارنده هاي نيترات سازي در خاك هاي مختلف به خصوصيات فيزيكي و شيميايي آن ها مربوط بوده و انجام تحقیقات بیش تر برای چگونگی پاسخ نسبت به کاربرد آن ها در خاك هاي ایران ضروری است. با این حال کاربرد كودهاي نيتروژن دار حاوي بازدارنده نيترات سازي DMPP می تواند روش خوبي براي افزايش عملکرد و كارايي مصرف نيتروژن در گندم باشد. سپاس گزاری اعتبارات اجرای این پژوهش توسط معاونت پژوهشی دانشگاه شهرکرد تأمین شده است که بدین وسیله تشکر و قدردانی می شود. منابع مورد استفاده 1 امامي 1. ع. )1375(. روش هاي تجزيه گياه. نشريه فني شماره 982 انتشارات موسسه تحقيقات خاك و آب تهران. 2 باللی 2. م. ملکوتی م.ج. مشایخی ح.ح. و خادمی ز. )1379(. اثر عناصر ریزمغذی بر افزایش عملکرد و تعیین حد بحرانی آن ها در خاک های تحت کشت گندم آبی ایران. در: تغذیه متعادل گندم راهی به سوی خودکفایی در کشور و تأمین سالمت جامعه. گردآورنده: ملکوتی م.ج. صفحات 121-134. نشر آموزش کشاورزی تهران. 3 علي 3. احيايي م. و بهبهاني زاده ع. ا. )1372(. شرح روشهاي تجزيه شيميايي خاك. نشريه فني شماره 893 انتشارات مؤسسه تحقيقات خاك و آب تهران. 4 ملكوتي 4. م.ج. كشاورز پ. و كريميان ن.ج. )1387(. روش جامع تشخيص و توصيه بهينه کودي براي کشاورزي. انتشارات دانشگاه تربيت مدرس تهران. 5. Arregui, L.M. and Quemada, M. (2008). Strategies to improve nitrogen use efficiency in winter cereal crops under rainfed conditions. Agron. J., 100: 277-284. 6. Barth, G. Tucher, S.V. and Schmidhalter, U. (2001). Influence of soil parameters on the effect of 3,4-dimethylpyrazolephosphate as a nitrification inhibitor. Biol. Fertil Soils, 34: 98-102. )پژوهشوسازندگی( 165
تأثير بازدارنده نيترات سازي... 23. Roco, M.M. and Blu, R.O. (2006). Evaluation of the nitrification inhibitor 3,4-dimethylpyrazole phosphate in two Chilean soils. J. Plant Nutr., 29: 521-534. 24. Serna, M. Balnus, J. and Quinones, A. (2000). Evaluation of 3,4-Dimethylpyrazole phosphate as a nitrification inhibitor in citrus-cultivated soil. Biol. Fertil Soils, 32: 41-46. 25. Sharma, S.N. and Kumar, R. (1998). Effects of dicyandiamide (DCD) blended with urea on growth, yield and nutrient uptake of wheat. J. Agric. Sci., 131: 389-394. 26. Singh, S.N. and Verma, A. (2007). The potential of nitrification inhibitors to manage the pollution effect of nitrogen fertilizers in agricultural and other soils: a review. Environ. Pract., 9: 266-279. 27. Villar, J.M. and Guillaumes, E. (2010). Use of nitrification inhibitor DMPP to improve nitrogen recovery in irrigated wheat on a calcareous soil. Span. J. Agric. Res., 8: 1218-1230. 28. Williamson, J.C. Taylor, M.D. Torrens, R.S. and Vojvodic- Vukovic, M. (1998). Reducing nitrogen leaching from dairy farm effluent-irrigated pasture using dicyandiamide: a Lysimeter study. Agric Ecosyst Environ., 69: 81-88. )پژوهشوسازندگی( 166