نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

بررسی جوانه زنی گیاهان شورزی در شرایط شوره زار دشت قزوین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، وزارت نیرو
2 گروه مهندسی آب دانشگاه بین المللی امام خمینی قزوین
3 رئیس هیئت مدیره شرکت کاریزآب رایان پگاه، قزوین ایران
4 گروه مدیریت منابع آب، دانشگاه واخنینگن، هلند
چکیده
گسترش اراضی شور در مناطق مختلف، از جمله دشت اله‌آباد استان قزوین، عمدتاً به دلایل انسان‌محور، موجب کاهش حاصلخیزی خاک و بروز آسیب‌های زیست‌محیطی شده است. این پژوهش با هدف امکان‌سنجی شوری‌زدایی زیستی با استفاده از گونه‌های گیاهی مقاوم به شوری انجام گرفت. آزمایش جوانه‌زنی به‌صورت فاکتوریل دو عامله روی ۱۶ رقم از گونه‌های اسپرس، قره‌داغ، آتریپلکس، جو دوسر، آستراگالوس، سالیکورنیا (توده‌های بوشهر، گلستان، ارومیه و بیگیلووی)، کینوا (ارقام صدوق، تیتیکاکا و رحمت)، سالسولا، سوئدا و پانیکوم در سه سطح شوری ۲، ۲۰ و ۴۰ دسی‌زیمنس بر متر (از رقیق‌سازی آب زهکش منطقه) با انتخاب ۲۵ بذر از هر توده طی ۱۴ روز با سه تکرار در پتری‌دیش‌های استریل با اندازه‌گیری درصد و سرعت جوانه‌زنی، طول ریشه‌چه و ساقه‌چه انجام شد. نتایج نشان داد که کینوا، به‌ویژه رقم صدوق، با ۱۰۰٪ جوانه‌زنی در تمامی سطوح شوری و میانگین سرعت جوانه‌زنی 9/54 بذر در روز، برتری معنی‌داری نسبت به سایر ارقام داشت. در سالیکورنیا نیز بیشترین طول ساقه‌چه (9/1 سانتی‌متر) در توده ارومیه و بیشترین طول ریشه‌چه (4/1 سانتی‌متر) در توده بیگیلووی مشاهده شد. با این حال، نتایج کشت گلخانه‌ای در خاک سیلتی رسی منطقه با شوری 91 دسی‌زیمنس بر متر، نشان داد که رشد گیاهان کینوا و سالیکورنیا در خاک دشت اله‌آباد، چه در کشت نشائی و چه جوانه‌زنی مستقیم، مطلوب نبود. بنابراین، به دلیل شوری بالای خاک، شوری‌زدایی صرفاً با استفاده از این گیاهان مؤثر نخواهد بود. پیشنهاد می‌شود از رویکردهای تلفیقی نظیر بهره‌گیری از اصلاح‌کننده‌های خاک همراه با ارزیابی اثرات زیست‌محیطی پیش از اجرای میدانی استفاده شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Assessment of Seed Germination in Halophytic Species under Saline Conditions of Qazvin Plain

نویسندگان English

Mahdi Kalanaki 1
Hadi Ramezani Etedali 2
Ali Kalanaki 3
Pieter van Oel 4
1 Iran National Committee on Irrigation and Drainage (IRNCID), Ministry of Energy
2 Water Sciences and Engineering Department, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
3 Karizab Rayan Pegah Co., Qazvin, Iran
4 Water Resources Management Group, Wageningen University and Research, The Netherlands
چکیده English

The expansion of saline lands in various regions, including the Allahabad Plain in Qazvin Province, has mainly resulted from human-induced factors, leading to reduced soil fertility and environmental degradation. This study was conducted to evaluate the feasibility of biological desalination using salt-tolerant plant species. A two-factor factorial germination experiment was carried out on 16 accessions of Onobrychis (sainfoin), Nitraria (Ghara-Dagh), Atriplex, oat (Avena sativa), Astragalus, Salicornia (populations from Bushehr, Golestan, Urmia, and Beiglouvi), Chenopodium quinoa (Sadough, Titicaca, and Rahmat varieties), Salsola, Suaeda, and Panicum, under three salinity levels: 2, 20, and 40 dS/m, prepared by diluting drainage water from the region. For each population, 25 seeds were placed in sterile Petri dishes and incubated for 14 days with three replications. Germination percentage, germination rate, and radicle and plumule lengths were measured. Results showed that Chenopodium quinoa, especially the Sadough variety, had 100% germination across all salinity levels and an average germination rate of 54.9 seeds per day, showing a significant advantage over other accessions. Among Salicornia populations, the longest plumule (1.9 cm) was observed in the Urmia population, and the longest radicle (1.4 cm) in the Beiglouvi population. However, greenhouse cultivation in the silty clay soil of the region, with a salinity of 91 dS/m, indicated that the growth of Quinoa and Salicornia, whether by transplanting or direct seeding, was not favorable. Therefore, due to the high soil salinity, phytoremediation using these species alone will not be effective. It is recommended that integrated approaches, such as the use of soil amendments along with environmental impact assessments, be considered before field implementation.

کلیدواژه‌ها English

Germination test
Halophytic plants
Salinity
Unconventional water
Biological desalination
بی‌نام. 1393. مطالعات بهنگام‌سازی بیلان منابع حوضه آبریز دریاچه نمک. شرکت مدیریت منابع آب ایران. وزارت نیرو
بی نام. 1398. مطالعات زهکشی دشت قزوین. سازمان جهاد کشاورزی استان قزوین.
ستوده‌نیا، ع. جعفری، م. و دانش‌کارآراسته، پ. 1393. نقش زهکش حایل شوره‌زار مرکزی قزوین در کنترل شوری. تحقیقات آب و خاک ایران. 45(4): 447-452.
رضایی، گ.، سرمدیان, ف.، محمدی ترکاشوند، ع.، سید محمدی, ج. و مرعشی علی آبادی, م. 1402. نقشه‌برداری رقومی تغییرات سطحی و زیرسطحی کربن آلی و شوری خاک در بخشی از اراضی دشت قزوین (مطالعه موردی: مناطق آبیک و نظر آباد). آب و خاک, 37(2). 315-331. doi: 10.22067/jsw.2023.80369.1238
یوسف‌گمرکچی، الف،. اکبری، م.، حسن اقلی، ع. و یونسی، م. 1399. پایش شوری خاک و پوشش گیاهی با استفاده از داده‌های سنجش از دورچند طیفی در محدوده زهکش حائل شوره‌زار دشت قزوین. جغرافیا و پایداری محیط. 10(1): 52-37.
Akram, M. and Sotoodehnia, A. 2011. Monitoring plan of interceptor drain in Qazvin. Company Reports, Kamab Pars Saman Abrah.
Ahmadi F, Mohammadkhani N. and Servati M. 2022. Halophytes play important role in phytoremediation of salt-affected soils in the bed of Urmia Lake, Iran. Scientific Reports. 12:12223. https://doi.org/10.1038/s41598-022-16266-4
Al-Khafaji AH, Kwao S, Gómez Galindo F, Sajeevan RS. (2024). Germination and stress tolerance of oats treated with pulsed electric field at different phases of seedling growth. Bioelectrochemistry, 158:108692. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2024.108692
Balasubramaniam T, Shen G, Esmaeili N, Zhang H. (2023). Plants’ Response Mechanisms to Salinity Stress. Plants, 12:1–22. https://doi.org/10.3390/plants12122253
Ben Gaied R, Brígido C, Sbissi I, Tarhouni M. (2024). Sustainable Strategy to Boost Legumes Growth under Salinity and Drought Stress in Semi-Arid and Arid Regions. Soil Systems, 8:84. https://doi.org/10.3390/soilsystems8030084
Calone R, Bregaglio S, Sanoubar R, et al. (2021). Physiological Adaptation to Water Salinity in Six Wild Halophytes Suitable for Mediterranean Agriculture. Plants, 10(2):309. https://doi.org/10.3390/plants10020309
Gonzales V, Huallpan M, Ramirez X, et al. (2024). Rhizosphere bacteria from the Bolivian highlands improve drought tolerance in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.). Journal of Applied Microbiology, 135:296. https://doi.org/10.1093/jambio/lxae296
Hasan H, Shloul T, Alomari B, et al. (2024). Phytoremediation ability of Panicum maximum and Salicornia europaea irrigated with treated wastewater for salt elements in the soil. Journal of Saudi Society of Agricultural Sciences, 23:451–457. https://doi.org/10.1016/J.JSSAS.2024.04.006
Hasanuzzaman M, Raihan MRH, Masud AAC, et al. (2021). Regulation of reactive oxygen species and antioxidant defense in plants under salinity. International Journal of Molecular Sciences, 22:9326. https://doi.org/10.3390/ijms22179326
Hayat K, Bundschuh J, Jan F, et al. (2020). Combating soil salinity with combining saline agriculture and phytomanagement with salt-accumulating plants. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 50:1085–1115. https://doi.org/10.1080/10643389.2019.1646087
Kalanaki M, Ritzema H, Bamshad R, et al. (2020). Application of bio-desalinization for reclamation of salt-affected soil under composted cow manure and deficit irrigation with saline water. Paddy and Water Environment, 18:469–479. https://doi.org/10.1007/s10333-020-00795-7
Li CY, He R, Tian CY, Song J. (2023). Utilization of halophytes in saline agriculture and restoration of contaminated salinized soils from genes to ecosystem: Suaeda salsa as an example. Marine Pollution Bulletin, 197:115728. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2023.115728
Li J, Chang Y, Al-Huqail AA, et al. (2021). Effect of manure and compost on the phytostabilization potential of heavy metals by the halophytic plant wavy-leaved saltbush. Plants, 10(1):1–13. https://doi.org/10.3390/plants10102176
Li M, Heng Q, Hu C, et al. (2024). Phytoremediation efficiency of poplar hybrid varieties with diverse genetic backgrounds in soil contaminated by multiple toxic metals (Cd, Hg, Pb, and As). Ecotoxicology and Environmental Safety, 283:116843. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116843
Moreira MH, They NH, Rodrigues LR, et al. (2023). Salty freshwater macrophytes: the effects of salinization in freshwaters upon non-halophyte aquatic plants. Science of the Total Environment, 857:159608. https://doi.org/10.1016/J.SCITOTENV.2022.159608
Naheed N, Abbas G, Naeem MA, et al. (2022). Nickel tolerance and phytoremediation potential of quinoa are modulated under salinity: multivariate comparison of physiological and biochemical attributes. Environmental Geochemistry and Health, 44:1409–1424. https://doi.org/10.1007/s10653-021-01165-w
Pompelli MF, García Castaño S, Vásquez Bettin A, et al. (2024). Desert species: seed germination, ecological achievement, and land area protection. Brazilian Journal of Development, 10:e76092. https://doi.org/10.34117/BJDV10N12-060
Razanov S, Tkachuk O, Lebedieva N, et al. (2024). Phytoremediation of heavy metal contamination by perennial legumes. International Journal of Environmental Studies, 81:216–222. https://doi.org/10.1080/00207233.2023.2296764
Sulaiman, Ullah S, Saud S, et al. (2023). Germination response of Oat (Avena sativa L.) to temperature and salinity using halothermal time model. Plant Stress, 10:100263. https://doi.org/10.1016/j.stress.2023.100263
Verma M, Pandove G, Kalia A, Singh TP. (2024). Insight of salinity stress amelioration in oats by use of plant growth promoting bacteria. Cereal Research Communications, 1–16. https://doi.org/10.1007/s42976-024-00612-5
Wang S, Liu J, Wang Y, et al. (2023). Performance of halophytes in soil desalinization and its influencing factors: a meta-analysis. Frontiers in Environmental Science, 11:1198540. https://doi.org/10.3389/fenvs.2023.1198540
Xu Q, Liu H, Li M, et al. (2024). Optimizing water and nitrogen management for saline wasteland improvement: A case study on Suaeda salsa. Agriculture and Water Management, 301:108930. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.108930