The effects of alternate furrow irrigation of Quinoa yield and water productivity at its different growth stages

Document Type : Original Article

Authors

1 Ph.D. candidate, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

2 Professor, Department of Water Sciences and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

3 M.Sc. student, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

4 PhD. student, Water Science and Engineering Department, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

Abstract

Quinoa (Chenopodium quinoa Wild) is a nutritious herb with favorable nutrition and potential for suitable production in adverse environmental conditions that can withstand drought. This study aimed was to evaluate the effects of alternate furrow irrigation at its different growth stages on Quinoa yield and water use efficiency in the Ferdowsi University of Mashhad (FUM) experimental farm research during 2018-19. This research was conducted to completely block randomized design with seven treatments and three replications. In this study, 7 treatments consisted of traditional furrow irrigation (TFI), fixed alternate furrow irrigation (FAFI), variable alternate furrow irrigation (VAFI), fixed alternate furrow irrigation at the vegetative stage and traditional furrow irrigation at other stages (FTT), fixed alternate furrow irrigation at the vegetative and flowering stages and traditional furrow irrigation at other stages (FFT), variable alternate furrow irrigation at the vegetative stage and traditional furrow irrigation at other stages (VTT), variable alternate furrow irrigation at the vegetative and flowering stages and traditional furrow irrigation at other stages (VVT) treatment with supplemental irrigation in time of planting. The results showed that the effect of treatments on panicle length, stem diameter, plant height, panicle weights, grain yield, yield per m2, and water productivity were highly significant (P>0.01) and panicle width was significant at the 5 % levels. Results showed that the highest yield (2.17 ton/ha), grain yield (18.1 g per plant), average plant height (113.3 cm), and physical water productivity (0.41 Kg/m3) were in TFI treatments. Used FAFI, FTT, FFT, VAFI, VTT, and VVT treatments compared to TFI, grain yield decreased by 35.4, 24.3, 32.0, 23.2, 13.8, and 17.7 percent, respectively. Used FAFI, FTT, and FFT treatments compared to TFI, physical water productivity decreased by 19.5, 14.6, and 2.4 percent, respectively. Used VAFI, VTT, and VVT treatments compared to TFI, physical water productivity increased by 2.4, 14.6, and 24.4 percent, respectively. Therefore, the best irrigation treatment for the Quinoa in the field conditions is VTT methods.

Keywords

References

اردلان، و.، آقایاری، ف.، پاک نژاد، ف.، صادقی شعاع، م.، اسماعیل زاده خراسانی، ش. و فاطمی ریکا، ز. 1391. بررسی اثر تنش کم‌آبیاری و شیوه‌های مختلف آبیاری بر عملکرد و اجزای عملکرد دو رقم ذرت. مجله زراعت و اصلاح نباتات. 8 (3): 189-175.
اکبرزاده، ع.، شاهنظری، ع.، ضیاءتبار احمدی، م.خ. و اکبرزاده، م. 1397. اثر سطوح مختلف آبیاری بر صفات کمی و کیفی گیاه دارویی نعناع فلفلی. علوم و مهندسی آبیاری. 41 (4): 107-118.
اکبری نودهی، ا. 1393. تأثیر روش‌های آبیاری جویچه‌ای و کم‌آبیاری بر عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت علوفه‌ای در مازندران. مجله علوم آب و خاک. 9 (7): 245-254.
جعفری، ن.، آقایاری، ف. و پاک‌نژاد، ف. 1397. تأثیر روش‌های مختلف کم‌آبیاری بر عملکرد و کارآیی مصرف آب گندم رقم پارسی. مجله اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. 12 (4): 581-598.
جمالی، ص.، شریفان، ح. و سجادی، ف. 1397. اثر توأم رژیم‌های مختلف آب دریا و کم‌آبیاری بر خصوصیات برگ گیاه کینوا (رقم Titicaca). مجله مدیریت آب و آبیاری. 8 (2): 177-191.
جمالی، ص.، گلدانی، م. و زین‌الدین، س.م. 1398. بررسی اثر تنش آبی دوره ای بر عملکرد و بهره وری مصرف آب گیاه کینوا (رقم NSRCQ). مجله آبیاری و زهکشی ایران. 13 (6): 1687-1697.
جمالی، ص.، انصاری، ح. و زین‌الدین، س.م. 1399. اثر آبیاری بخشی ریشه و بستر کاشت بر عملکرد و اجزای عملکرد کینوا. مجله آب و خاک. 34 (1): 1-10.
چراغی زاده، م.، شاهنظری، ع. و ضیاءتبار احمدی، م.خ. 1397. بررسی اثر کم‌آبیاری بخشی ریشه در دورهای آبیاری مختلف بر کارایی مصرف آب و پارامترهای رشد گیاه آفتابگردان. مجله آب و خاک. 32 (3): 501-516.
دهقانی، م.، نوری امامزاده‌ای، م. ر.، شاهنظری، ع. و قیصری، م. 1398. تأثیر مدیریت‌های محتلف آبیاری جویچه‌ای و کارایی مصرف آب ذرت علوفه‌ای در اصفهان. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 50 (8): 1899-1910.
صالحی تیزابی، س.، گلدانی، م. و نباتی، ج. 1399. تأثیر خشکی ناحیه‌ای بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب در گیاه گوجه‌فرنگی در شرایط کم‌آبیاری. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 14 (2): 426-435.
صمصامی پور، م.، افراسیاب، پ.، امداد، م.ر.، دلبری، م.، کاراندیش، ف. 1394. ارزیابی عملکرد و اجزای عملکرد ذرت علوفه‌ای در مدیریت آبیاری جویچه‌ای یک در میان متناوب. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 46 (1): 11-18.
صمصامی پور، م.، امداد، م. ر.، افراسیاب، پ. و دلبری، م. 1395. بررسی اثر کم‌آبیاری جویچه‌ای یک‌درمیان متناوب در مراحل مختلف رشد ذرت. مجله‌ مهندسی منابع آب. 9: 66-57.
غلامحسینی، م.، قلاوند، ا. و جمشیدی، ا. 1387. تاثیر رژیم‌های آبیاری و تیمارهای کودی بر عملکرد دانه و غلظت عناصر در برگ و دانه آفتابگردان. مجله پژوهش و سازندگی در زراعت و باغبانی. 21 (2): 91-100.
مولوی، ح.، محمدی، م. و لیاقت، ع. 1390. اثر آبیاری کامل و یک‌درمیان جویچه‌ای بر عملکرد، اجزا عملکرد و کارآیی مصرف آب گوجه‌فرنگی. مجله دانش آب و خاک. 21 (3): 115-126.
نوبخت، پ.، عبادی، ع.، پرمون، ق. و نیکخواه بهرامی، ر. 1397. اثر محلول پاشی پراکسید هیدروژن بر رنگ‌دانه‌های فتوسنتزی نعناع فلفلی در شرایط محدودیت آبی. مجله فرآیند و کارکرد گیاهی. 27: 19-29.
نوری، م.، برومند نسب، س. 1388. بررسی اثر آبیاری جویچه‌ای یک‌درمیان متغیر در مراحل مختلف رشد روی عملکرد کمی وکیفی نیشکر رقم CP69-1062. مجله علوم و مهندسی آبیاری. 32 (1): 56-49.
یوسفیان، م.، شاهنظری، ع.، ضیاءتبار احمدی، م.خ.، رایینی سرجاز، م. و عربزاده، ب. 1397. اثر کم‌آبیاری تنظیم‌شده و خشکی بخشی ریشه بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهره‌وری آب برنج درروش جوی و پشته و کرتی. مجله پژوهش آب در کشاورزی. 32 (3): 341-350.
Ahmad, S., Raza, M.A.S, Saleem, M.F., Zaheer, M.S., Iqbal, R., Haider, I., Aslam, M.U., Ali, M. and Khan, I.H. 2020. Significance of partial root zone drying and mulches for water saving and weed suppression in wheat. Journal of Animal and Plant Sciences. 30:154–162
Ali, O.I., Fghire, R., Anaya, F., Benlhabib, O. and Wahbi, S. 2019. Physiological and morphological responses of two quinoa cultivars (Chenopodium quinoa Willd.) to drought stress. Gesunde Pflanzen. 71(2):123-133.‏
Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D. and Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and drainage paper 56. Rome. Italy.
Alvar-Beltrán, J., Saturnin, C., Dao, A., Dalla Marta, A., Sanou, J. and Orlandini, S. 2019. Effect of drought and nitrogen fertilisation on quinoa (Chenopodium quinoa Wild.) under field conditions in Burkina Faso. Italian Journal of Agrometereology. 1: 33-43.‏
Aly, A.A., Al-Barakah, F.N. and El-Mahrouky, M.A. 2018. Salinity Stress Promote Drought Tolerance of Chenopodium Quinoa Willd. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 49(11): 1331-1343.‏
Cakir, R. 2004. Effect of water stress at different development stages on vegetative and reproductive growth of corn. Field Crops Research. 89(1): 1-16.
Çolak, Y. B., Yazar, A., Alghory, A. and Tekin, S. 2020. Evaluation of crop water stress index and leaf water potential for differentially irrigated quinoa with surface and subsurface drip systems. Irrigation Science. 38(4): 1-20.‏
Emam, Y., Ranjbari, A. and Bohrani, M.J. 2007. Evaluation of grain yield and its components in wheat genotypes under drought stress condition after anthesis. Journal Agriculture Natural Resource Science Technology. 11: 317-327.
Iqbal, R., Raza, M.A.S., Toleikiene, M., Ayaz, M., Hashemi, F., Habib-ur-Rahman, M., Zaheer, M.S., Ahmad, S., Riaz, U., Ali, M., Aslam, M.U. and Haider, I. 2020. Partial root-zone drying (PRD), its effects and agricultural significance: a review. Bulletin of the National Research Centre. 44(1): 1-15.‏
Jbawi, E.A., Danoura, R. and Yaacoub, A. 2018. Effect of Deficit Irrigation and Manure Fertilizer on Improving Growth and Yield of Quinoa in Syria. Agriculture Research. OAJAR-100007: 1-11.‏
Jacobsen S.E., Liu, F. and Jensen, C.R. 2009. Does root-sourced ABA play a role for regulation of stomata under drought in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Scientia Horticulture. 122(2): 281-287.
Khalili, F., Aghayari, F. and Ardakani, M.R. 2020. Effect of Alternate Furrow Irrigation on Maize Productivity in Interaction with Different Irrigation Regimes and Biochar Amendment. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 51(6): 757-768.
Kolenc, Z., Vodnik, D., Mandelc, S., Javornik, B., Kastelec, D. and Čerenak, A. 2016. Hop (Humulus lupulus L.) response mechanisms in drought stress: Proteomic analysis with physiology. Plant physiology and biochemistry. 105: 67-78.‏
Okwany, R. O., Peters, T. R., Ringer, K. L., Walsh, D. B. and Rubio, M. 2011. Impact of sustained deficit irrigation on spearmint (Mentha spicata L.) biomass production, oil yield, and oil quality. Irrigation Science. 30 (3): 213-219.
Okwany, R. O., Peters, R. T., Ringer, K. L. and Walsh, D.B. 2012. Sustained Deficit Irrigation Effects on Peppermint Yield and Oil Quality in the Semi-Arid Pacific Northwest, USA. Applied Engineering in Agriculture. 28(4): 551-558.‏
Salim, S.A., Hadeethi, I.K.H. and Hadithi, R.A.G.M. 2020. Water stress on different growing stage for Quinoa (Chenopodium quinoa willd) and its influence on water requirement and yield. Iraqi journal of agriculture sciences. 51(3): 953-966.
Sarker, K.K., Hossain, A., Timsina, J., Biswas, S.K., Kundu, B.C., Barman, A. and Akter, F. 2019. Yield and quality of potato tuber and its water productivity are influenced by alternate furrow irrigation in a raised bed system. Agricultural Water Management. 224: 105750.
Sarker, K.K., Hossain, A., Timsina, J., Biswas, S.K., Malone, S.L., Alam, M.K. and Bazzaz, M. 2020. Alternate furrow irrigation can maintain grain yield and nutrient content, and increase crop water productivity in dry season maize in sub-tropical climate of South Asia. Agricultural Water Management. 238: 106229.
Sepaskhah, A.R. and Parand, A.R. 2006. Effects of alternate furrow irrigation with supplemental every-furrow irrigation at different growth stages on the yield of maize (Zea mays L.). Plant production science. 9(4): 415-421.
Sepaskhah, A.R. and Ghasemi, M. 2008. Every-other-furrow irrigation with different intervals for sorghum. Pakistan Journal of Biological Sciences. 11(9): 1234-1239.
Talebnejad, R. and Sepaskhah, A. 2015. Effect of deficit irrigation and different saline groundwater depths on onyield and water productivity of quinoa. Agricultural Water Management. 159: 225-238.
Tawfik R.S. and El-Mouhamady, A.B.A. 2019. Molecular genetic studies on abiotic stress resistance in sorghum entries through using half diallel analysis and inter-simple sequence repeat (ISSR) markers. Bulletin of the National Research Centre. 43:117.
Yang, A., Akhtar, S.S., Li, L., Fu, Q., Li, Q., Naeem, M.A., He, X., Zhang, Z. and Jacobsen, S.E. 2020. Biochar Mitigates Combined Effects of Drought and Salinity Stress in Quinoa. Agronomy. 10(6):912.‏
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 15, Issue 2 - Serial Number 86
May and June 2021
Pages 414-427

Files

Share

How to cite

Statistics