Evaluation of changes in morpho-physiological traits and essential oil of peppermint (Mentha piperita L.) under different irrigation managements

Document Type : Original Article

Authors

1 PhD Candidate, Department of Water science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran.

2 Professor, Department of Water science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran.

3 Assistant Professor, Department of Water Science and Engineering,, University of Jiroft, Jiroft., Iran

4 PhD Candidate, Water Science and Engineering Department, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad (FUM), Mashhad, Iran.

Abstract

The current limitations in water resources necessitate the adoption of strategies to increase water use efficiency (WUE) and improve the active ingredients of medicinal plants, which requires increasing WUE to produce more crops per unit of consumed water. A method to increase WUE is to apply deficit irrigation (DI) management based on the identification of stress consequences. The effect of different DI methods on the growth and physiological properties of peppermint was investigated in a completely randomized experimental design based on potted planting with three replications in the research greenhouse of Ferdowsi University in 2017-2018. DI treatments were Full Irrigation (FI), DI 50%, Fixed Partial Rootzone Drying (FPRD), and Alternate Partial Rootzone Drying (APRD). The results indicated that the highest (173) and the lowest (140) numbers of leaves belonged to FI and (DI 50%) treatments, respectively. DI 50% and FI treatments presented the highest (39.3 mmol/m2/s) and the lowest (31.3 mmol/m2/s) values of stomatal conductance. The highest values of greenness index (GI, 53.7), electrolyte leakage (48.27%), relative water content (RWC, 55.3%), essential oil (1.58%), and proline content (2.50 mg/l) were obtained in the FPRD treatment. The lowest corresponding values ​​of GI (41.5), electrolyte leakage (35.72%), essential oil (1.14%), and proline content (1.23 mg/l) were recorded in the FI treatment. Essential oil yield was uppermost in the FI treatment and no significant difference was detected in the other treatments. Altogether, given the water crisis in Iran and the reduced yield of the active ingredients of the plant, the APRD treatment is recommended for the irrigation of this plant in greenhouse conditions.

Keywords

References

ابراهیمی اسبورزی، ح.، مدرس ثانوی، س. و باغبانی آرانی، ا. 1400. بررسی صفات مورفوفیزیولوژیک و عملکرد کمی و کیفی نعناع فلفلی (Mentha piperita L.) تحت رژیم‌های مختلف آبیاری و کاربرد انواع کود نیتروژن. تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 14(2): 425-437.
امیری، م. ج.، عابدی کوپایی، ج. و سید سعید اسلامیان، س. س. ۱۳۹۰. ارزیابی استفاده از تشت‌های تبخیر در محیط گلخانه. روابط خاک و گیاه. ۲(۵): ۶۳-۷۳.
بصیری، م.، قمرنیا، ه. و قبادی، م. 1399. اثر شدت‌های مختلف کم‌آبی و شوری بررشد برگ، ساقه و ریشه گیاه نعناع فلفلی (Mentha piperita L.). مدیریت آب و آبیاری. 10(1): 1-14
پارسا، م.، کمائی، ر. و یوسفی، ب. ١٣٩٨. تأثیر کودهای زیستی، عناصر ریزمغذی و کودهای شیمیایی بر عملکرد و عناصر موجود در گیاه نعناع فلفلی (Mentha piperita L.) در شرایط تنش خشکی. تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. ۳۵(۵): ۸۶۰-۸۷۵.
پارسا، م.، یوسفی، ب. و کمائی، ر. ١٣٩٩. اثر کاربرد ترکیبات کودی-زیستی و شیمیایی بر شاخص‌های مورفولوژیک و فیزیولوژیک نعناع فلفلی (Mentha piperita L.) تحت رژیم‌های مختلف آبیاری. روابط خاک و گیاه. 11(2): 61-75.‏
ترابی گیگلو، م.، حیدرنژاد، ر.، اسماعیل پور، ب. و آذرمی، ر. 1399. اثر غلظت‌های مختلف محرک رشدی کیتوپلاس بر خصوصیات موفولوژیکی و اسانس در گیاه نعناع فلفلی تحت تنش کم‌آبیاری. دانش کشاورزی وتولید پایدار. 30(3): 169-184.
حاج میرزایی، م.،  انصاری، ح.، هاشمی نیا، م. و عزیزی، م. ۱۳۹۸. بررسی اثرات متقابل کود آلی و سطوح آبیاری بر برخی شاخص های مورفولوژیک و فیزیولوژیک گیاه نعناع فلفلی (Mentha piperita L.). مجله آبیاری و زهکشی ایران. ۱۳(۶): ۱۷۹۴-۱۸۰۵.
حکم آبادی، ک.، نوریان بیگدلی، س.، نریمانی، ر. و مقدم، م. ۱۳۹۶. بررسی تاثیر تفاله چغندر بر خصوصیات بیوشیمیایی، رنگیزه های فتوسنتزی و فعالیت آنتی اکسیدانتی عصاره برگ نعناع فلفلی (Mentha piperita L.) در شرایط تنش خشکی. نشریه روابط خاک و گیاه. ۸ (۲۹): ۱۳۵-۱۴۴.
خیری، ع.، توری، ه. و مرتضوی، ن. ۱۳۹۶. تاثیر تنش خشکی و جاسمونیک اسید روی صفات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی نعناع فلفلی (Mentha piperita L.). مجله تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران. ۳۳ (۲): ۲۶۸-۲۸۰.
جمالی، ص.، انصاری، ح.  و صفری‌زاده ثانی، ع. 1399. تاثیر سطوح مختلف آبیاری و آب مغناطیسی بر رشد و عملکرد گیاه دارویی نعنا فلفلی. پژوهش آب در کشاورزی. 34 (3): 433-447.
رحیمی، ی.، طالعی، ع. و رنجبر، م. 1396. بررسی سطح بیان ژن های lim، mdehو تغییرات مورفو- فیزیولوژیکی (Mentha piperita L.). در واکنش به تنش خشکی. علوم گیاهان زراعی ایران. 48 (2): 507-516.
شهریاری، س. ۱۳۹۰. بررسی اثر رژیم‌های مختلف آبیاری و خاکپوش بر خصوصیات رویشی، میزان، عملکرد و اجزاء اسانس نعناء فلفلی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی. دانشگاه فردوسی مشهد.
علیزاده، ا. ۱۳۹۰. رابطه آب، خاک و گیاه. انتشارات آستان قدس رضوی. ۳۷۶ صفحه.
فتاحی سیاه کمری، س.، آزاد قوجه بیگلو، ح.، صالحی ساردویی، ع.، فلاح ایمانی، ا. و بابایی، خ. ۱۳۹۹. بررسی تاثیر تنش کمبود آب و سالیسیلیک اسید بر برخی صفات رشدی، رنگیزه های فتوسنتزی و عملکرد اسانس نعناع فلفلی (Mentha piperita L.). فصلنامه گیاه و زیست فناوری ایران. ۱۵ (۲): ۳۹-۵۱.
کوشکی، ا.، عالی نژادیان،  ا. و ملکی، ع. 1399. اثر بیوچار سبوس برنج و کم‌آبیاری بر خصوصیات مورفولوژیکی و کارایی مصرف آب گیاه نعناع فلفلی. نخستین همایش ملی کم‌آبیاری و استفاده از آب های نامتعارف در کشاورزی مناطق خشک. بهمن ماه. دانشگاه فردوسی مشهد. مشهد. ایران.
گرگینی شبانکاره، ح. و خراسانی نژاد، س. ١٣٩٦. اثر کاربرد سطوح مختلف ورمی‌کمپوست بر برخی ویژگی‌های مورفوفیزیولوژیکی و اسانس گیاه‌دارویی نعناع‌فلفلی (Mentha piperita L.) تحت رژیم‌های کم‌آبی. تولید گیاهان زراعی. 10(4): 59-74.
نوبخت، پ.، عبادی، ع.، پرمون، ق. و نیکخواه بهرامی، ر. ۱۳۹۷. تاثیر هیدروژن پراکسید بر رنگدانه های فتوسنتزی نعناع فلفلی در شرایط محدودیت آبی. فصلنامه فرآیند و کارکرد گیاهی. ۷(۵): ۱۹-۳۰.
وفایی رستمی، ص.، عباسی، ر.، پیردشتی، ه. و قاجار سپانلو، م. ۱۳۹۸. تاثیر قارچ های Piriformospora indica و Trichoderma harzianum بر صفات مورفولوژیک و عملکرد اسانس نعناع فلفلی (Mentha piperita L.) در سطوح مختلف فسفر و آبیاری. فصلنامه دانش کشاورزی و تولید پایدار. ۲۹ (۴): ۳۷-۵۰.
Akbarzadeh, A. and Shahnazari, A. 2021. The Effect of Deficit Irrigation Strategies on the Efficiency from Plant to Essential Oil Production in Peppermint (Mentha piperita L.). Frontiers in Water. 66: 1-10.
Barrs, H. D. and Weatherley, P. E. 1962. A re-examination of the relative turgidity technique for estimating water deficits in leaves. Australian journal of biological sciences, 15(3): 413-428.‏
Bates, L. S., Waldren, R. P. and Teare, I. D. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and soil. 39(1): 205-207.‏
Chrysargyris, A., Koutsoumpeli, E., Xylia, P., Fytrou, A., Konstantopoulou, M. and Tzortzakis, N. (2021). Organic Cultivation and Deficit Irrigation Practices to Improve Chemical and Biological Activity of Mentha spicata Plants. Agronomy. 11(3): 1-19.
Goldani, M., Bannayan, M. and Yaghoubi, F. 2021. Crop water productivity and yield response of two greenhouse basil (Ocimum basilicum L.) cultivars to deficit irrigation. Water Supply.‏ 21.7: 3735-3751.
Keshavarz Mirzamohammadi, H., Modarres-Sanavy, S. A. M., Sefidkon, F., Mokhtassi-Bidgoli, A. and Mirjalili, M. H. 2021. Irrigation and fertilizer treatments affecting rosmarinic acid accumulation, total phenolic content, antioxidant potential and correlation between them in peppermint (Mentha piperita L.). Irrigation Science. 39: 671-683.
Jahani, F., Tohidi-Moghadam, H. R., Larijani, H. R., Ghooshchi, F. and Oveysi, M. 2021. Influence of zinc and salicylic acid foliar application on total chlorophyll, phenolic components, yield and essential oil composition of peppermint (Mentha piperita L.) under drought stress condition. Arabian Journal of Geosciences. 14(8): 1-12.
Marcum, K.B. 1998. Cell membrane thermostability and whole‐plant heat tolerance of Kentucky bluegrass. Crop Science. 38(5): 1214-1218.‏
Iranian Journal of Irrigation & Drainage
Volume 16, Issue 4 - Serial Number 94
September and October 2022
Pages 852-862

Files

Share

How to cite

Statistics