Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Effect of biochar on water use efficiency, element concentration, and some characteristics of Satureja hortensis L under deficit irrigation and partial root-zone drying

Document Type : Original Article

Authors
1 Department of Water Sciences and Engineering, University of Torbat-e Jam, Torbat-e Jam, Iran.
2 Department of Horticulture Sciences and Engineering, University of Torbat-e Jam, Torbat-e Jam, Iran.
Abstract
To investigate the effect of biochar application on some characteristics of Satureja hortensis L under deficit irrigation and partial root-zone drying conditions, a factorial experiment based on a completely randomized design with 3 replications was conducted in 2024 at the research greenhouse of Torbat Jam Higher Education Complex. In this experiment, treatments included three levels of irrigation (100% of water requirement, 50% deficit irrigation, and 50% partial root-zone drying) and three levels of biochar application (0, 2.5, and 5% by weight of soil per pot). The results showed that applying 50% deficit irrigation (DI) and partial root-zone drying (PRD) increased water use efficiency by 52.13% and 65.91%, respectively. The results also indicated that applying biochar at 2.5% and 5% by weight per pot increased water use efficiency compared to no biochar application. Based on the above results, it can be concluded that the savory plant was sensitive to drought stress, and deficit irrigation would lead to a reduction in yield in this plant. Furthermore, based on the results of this research, the partial root-zone drying (PRD) method was identified as a more suitable method than deficit irrigation (DI) in terms of increasing water use efficiency, elemental concentration, and essential oil percentage in Satureja hortensis L.
Keywords

اسدی، ر.، حسنپور، ف.، مهربانی، م.، باقیزاده، ا. و کاراندیش، ف. 1398. تاثیر کمآبیاری تنظیم شده ریشه بر ویژگی‌های کمی رزماری. نشریه آب و خاک. 33 (5): 670-659.
تجلی، ع.ا.، مهرابی، ح. ر. و لاریجانی، ک. 1392. مقایسه میزان درصد و ترکیبات اسانس گیاه Satureja hortensis L در شرایط رویشگاه و زراعی در مطقه نهاوند. فصلنامه پژوهش‌های علوم گیاهی. 8: 65-57.
جمالی، ص.، بانژاد، ح.، صفری‌زاده ثانی، ع. و هادی، ب. ۱۴۰۱. بررسی اثر سطوح آبیاری بر عملکرد و بهره‌وری مصرف آب گیاه دارویی نعنا فلفلی تحت تنش شوری. علوم آب و خاک. ۲۶ (۱): 146-131.
حسینیان، س.ح.، سعیدی‌نیا، م. و بیرانوند، فرهاد. 1399. بررسی اثر تنش خشکی بر برخی شاخص های فتوسنتزی و رشدی گیاه مرزه. تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 13 (4): 1124-1115.
حیدر پور، امید.، اسماعیل پور، ب.، سلطانی، ع. و اصلانی، ز. 1403. پاسخ فیزیولوژیکی و آنتی اکسیدانی گیاه مرزه تابستانی (Satureja hortensis L)  به مایه‌کوبی با باکتری های محرک رشد و ورمی‌کمپوست تحت شرایط تنش خشک.  دو فصلنامه علوم سبزی ها. 8 (16): 206-183.
سودائی زاده، ح.، شمسایی، م.، تجملین، م.، میرمحمدی، س. ع. م. و حکیم زاده، م. ع. 1395. بررسی تاثیر تنش خشکی بر برخی صفات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی مرزه. فرآیند و کارکرد گیاهی. 5(15): 12-1.
شمس آبادی، و.، بانژاد، ح.، انصاری، ح. و نعمتی، س. ح. 1401. بررسی تاثیر کاربرد تنش خشکی و شوری بر رنگیزههای فتوسنتزی و غلظت عناصر نعناع فلفلی (Mentha Piperita L) در شرایط سلنیوم. مدیریت آب در کشاورزی. 10 (1): 110-95.
شمس آبادی، و.، بانژاد، ح.، انصاری، ح. و نعمتی، س. ح. 1401. بهره‌وری آب و بعضی خصوصیات گیاه نعناع فلفلی در شرایط تنش آبی و شوری در حضور سلنیوم. مدیریت آب در کشاورزی. 9 (2): 130-115.
شمس آبادی، و.، مرادی، م. و نستری نصرآبادی، حسین. 1403. بررسی تاثیر سطوح آبیاری و بافت خاک بر برخی خصوصیات و بهره‌وری مصرف آب گیاه مرزه. پژوهش آب ایران. 18 (3): 82-75.
شمس آبادی، و. و مودودی، م. ن. 1404. تاثیر محلول‌پاشی سلنیوم بر کارایی مصرف آب و برخی صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک گیاه مرزه (Satureja hortensis L) تحت تنش خشکی و آبیاری بخشی ریشه. نشریه روابط خاک و گیاه. 16 (2): 104-93.
فخرآبادی، ح. و خوش سیمای چنار، م. 1400. اثر کم‌آبیاری و بیوچار بر روی خصوصیات کمی و کیفی گیاه دارویی ریحان. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 15(4): 941-954.
مسلم لی، ا.، بهمنش، ج. و رضاوردی نژاد، و. 1403. اثر کم‌آبیاری و بیوچار بر روی خصوصیات مرفولوژیک گیاه گشنیز در یک خاک ریزدانه. مدیریت آب و آبیاری. 14 (3): 788-777.
مهدیزاده، ل.، مقدم، م. و لکزیان، ا. 1398. اثر بیوچار بر خصوصیات رشدی و نسبت پتاسیم به سدیم مرزه تابستانه (.Satureja hortensis L) تحت تنش کلرید سدیم. تنش‌های محیطی در علوم زراعی. 12 (2): 606-595.
نادری، ن.، فضل اولی، ر.، شاهنظری، ع.، خاوری خراسانی، س. 1399. اثر کم‌آبیاری تنظیم شده و آبیاری بخشی ریشه (ثابت و متغیر) بر خصوصیات رشدی ریشه در ذرت علوفهای. نشریه آبیاری و زهکشی. 6 (14): 1972-1964.
Arnon A.N. 1967. Method of extraction of chlorophyll in the plants. Agronomy Journal. 23:112-121.
Bates, L. S., Waldren, R. P. and Teare, I. D. 1973. Rapid determination of free proline for water -stress studies. Plant and Soil. 39: 205 -207.
Chandra, P., Wunnava, A., Verma, P., Chandra, A., & Sharma, R. K. 2021. Strategies to mitigate the adverse effect of drought stress on crop plants influences of soil bacteria: A review. Journal of Pedosphere, 31, 496-509.
De La Luz, L. 2004. Chilling-enhanced photo–oxidation, the peoxidative destruction of lipids during chilling injury to photosynthesis and ultrastructure. Plant Physiol. 83:278–282.
Faisal, E.A., Yagoub, S.O. and Elsheikh, E.A.E. 2000. Effects of mycorrhizal inoculation and phosphorus application on the nodulation, mycorrhizal infection and yield components of faba bean grown under two different watering regimes. Khartoum Journal of Agricultural Sciences. 1(1): 137-151.
Ritchie, S.W., Nguyen, H.T. and Holaday, A.S. 1990. Leaf water content and gasexchange parameters of two wheat genotypes differing in drought resistance. Crop Science. 30(1): 105-111.
Van Zwieten, L., Kimber, S., Morris, S., Chan, K., Downie, A., Rust, J., Joseph, S. and Cowie, A. 2010. Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility. Journal of Plant and Soil, 327, 235-246. Doi: 10.1007/s11104-009-0050-x.
Yuan B. Z., Kang Y. and Nishiyama S. 2001. Drip irrigation scheduling for tomatoes in unheated greenhouse. Irrigation Science. 20: 149 – 154.