تولیدات گیاهی

تولیدات گیاهی

بررسی اثر سطوح شوری بر صفات مورفولوژیک، کمیت و کیفیت علوفۀ اکوتیپ‌های یونجه باغی (Securigera varia L.) در شرایط گلخانه

نوع مقاله : علمی پژوهشی - تنش محیطی یا زیستی

نویسندگان
1 گروه تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
2 گروه علوم و مهندسی باغبانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
چکیده
یونجه باغی به‌دلیل سازگاری بالا با شرایط محیطی، سیستم ریشه‌ای عمیق و تحمل نسبی به خشکی، از گیاهان مهم علوفه‌ای در مناطق خشک و نیمه‌خشک محسوب می‌شود. با این­ حال، شوری خاک به ­عنوان یکی از مهم‌ترین تنش‌های غیرززیستی، رشد، کمیت و کیفیت علوفه این گیاه را محدود می‌کند. ازاین‌رو، بررسی واکنش اکوتیپ‌های مختلف این گیاه به شوری در شناسایی ژنوتیپ‌های متحمل و مناسب برای تولید پایدار علوفه اهمیت دارد. به‌منظور بررسی تغییرات صفات مورفولوژیک، کمیت و کیفیت علوفه و شناسایی اکوتیپ‌های برتر یونجه ‌باغی تحت سطوح تنش شوری، این آزمایش در سال زراعی ۱۴۰۳ در گلخانة دانشگاه کردستان به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با ۱۰ اکوتیپ یونجه‌باغی و چهار سطح شوری (صفر، ۱۰۰، ۲۰۰ و ۳۰۰ میلی‌مولار کلرید سدیم) و در سه تکرار اجرا شد. نتایج نشان داد برهم‌کنش سطوح مختلف شوری و اکوتیپ‌های مختلف، اثر معنی دار بر صفات مورفولوژیک، کمیت و کیفیت یونجه باغی داشت. در سطح شوری 100 میلی‌مولار، وزن خشک اندام هوایی و زیرزمینی، ارتفاع بوته، طول ریشه، پروتئین خام و مادۀ خشک قابل هضم افزایش یافت، اما در سطوح بالاتر (200 و 300 میلی‌مولار) این صفات کاهش یافتند. بالاترین پروتئین خام (24/70درصد) در شوری ۱۰۰ میلی‌مولار متعلق به اکوتیپ‌های نهاوند و سقز و کمترین مقدار آن (6/93 درصد) در شوری ۳۰۰ میلی‌مولار مربوط به اکوتیپ ایلام بود. میزان فیبر خام در شوری ۳۰۰ میلی‌مولار بیشترین مقدار (79/31 درصد) را برای اکوتیپ پاوه و در شوری ۱۰۰ میلی‌مولار کمترین مقدار (11/10 درصد) را در اکوتیپ همدان نشان داد. بیشترین مقادیر فیبرهای نامحلول در شویندۀ اسیدی و شوینده‌های خنثی (83/05 و 85/03 درصد) در شوری ۳۰۰ میلی‌مولار در اکوتیپ پاوه و کمترین آن‌ها (21/01 و 31/55 درصد) در شوری ۱۰۰ میلی‌مولار برای اکوتیپ‌های نهاوند و سروآباد مشاهده شد. مادۀ خشک قابل هضم بالاترین مقدار خود (۷۶/۷۸ درصد) را در شوری ۱۰۰ میلی‌مولار برای اکوتیپ نهاوند و کمترین مقدار (78/24 درصد) را در شوری ۳۰۰ میلی‌مولار برای اکوتیپ ایلام داشت. میزان خاکستر کل در شوری ۳۰۰ میلی‌مولار برای اکوتیپ پاوه به بیشترین مقدار (44/15 درصد) رسید، درحالی‌که کمترین مقدار (99/7 درصد) در شوری ۱۰۰ میلی‌مولار برای اکوتیپ همدان به‌دست آمد. یه طور کلی، شوری ۱۰۰ میلی‌مولار اثر مثبتی بر رشد و کیفیت علوفه داشت، درحالی­‌که شوری‌های بالاتر موجب کاهش این ویژگی‌ها شدند. در میان اکوتیپ‌ها، اکوتیپ نهاوند با بیشترین تحمل به شوری و بهترین کیفیت علوفه، عملکرد برتری نسبت به دیگر اکوتیپ‌ها داشت. بنابراین، انتخاب اکوتیپ نهاوند برای کشت در شرایط شوری می‌تواند موجب بهبود بهره‌وری و کیفیت علوفه گردد. یافته‌­های این پژوهش نشان‌دهندۀ اهمیت انتخاب اکوتیپ‌های مناسب در مدیریت تولید علوفۀ با کیفیت در مناطق شور است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effects of salinity levels on morphological traits, yield and forage quality of crown vetch (Securigera varia L.) ecotypes under greenhouse conditions

نویسندگان English

Rahimeh Saberfar 1
Gholamreza Heidari 1
Farzad Nazari 2
Sirwan Babaei 1
Ayoub Molaahmad Nalousi 2
1 Department of Plant Production and Genetics, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
2 Department of Horticultural Sciences and Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده English

Introduction
Crown vetch (Securigera varia) is considered one of the most suitable perennial forage species for cultivation in arid and semi-arid regions due to its high adaptability to diverse environmental conditions and favorable forage characteristics. Salinity stress is one of the most critical limiting factors affecting forage yield and quality in such regions. Owing to its deep root system, strong regrowth ability, and relatively high drought tolerance, this species can grow in areas where many other forage crops fail to survive. However, soil salinity remains a major abiotic stress that severely restricts the growth, quantity, and quality of forage production. Therefore, understanding the responses of different S. varia ecotypes to salinity stress is essential for identifying tolerant and high-quality genotypes and ensuring sustainable forage production.
Materials and Methods
The experiment was conducted in 2024 in the greenhouse of the University of Kurdistan, Iran, using a factorial arrangement based on a completely randomized design with three replications. The first factor consisted of ten Securigera varia ecotypes (Nahavand, Hamedan, Semnan, Ilam, Kermanshah, Paveh, Sanandaj, Marivan, Saqez, and Sarvabad), while the second factor included four salinity levels (0, 100, 200, and 300 mM NaCl). Morphological and quantitative traits, including shoot and root dry weight, plant height, and root length, as well as forage quality parameters such as crude protein, crude fiber, acid detergent fiber, neutral detergent fiber, digestible dry matter, and total ash, were measured.
Results and Discussion 
The interaction between salinity levels and ecotypes had a significant effect on the morphological traits, quantity, and quality crown vetch. At 100 mM salinity, shoot and root dry weight, plant height, root length, crude protein, and digestible dry matter increased, whereas these traits decreased at higher salinity levels (200 and 300 mM). The highest crude protein content (24.70%) was recorded in the Nahavand and Saqez ecotypes at 100 mM, while the lowest (6.93%) was observed in the Ilam ecotype at 300 mM. Crude fiber reached its maximum (31.79%) in the Paveh ecotype at 300 mM and the minimum (10.11%) in the Hamedan ecotype at 100 mM. Acid detergent fiber and neutral detergent fiber were highest (83.05% and 85.03%) in the Paveh ecotype at 300 mM and lowest (21.01% and 31.55%) in the Nahavand and Sarvabad ecotypes at 100 mM. Digestible dry matter was highest (76.78%) in the Nahavand ecotype at 100 mM and lowest (24.78%) in the Ilam ecotype at 300 mM. Total ash content reached its maximum (15.44%) in the Paveh ecotype at 300 mM and minimum (7.99%) in the Hamedan ecotype at 100 mM.
Conclusion
Mild salinity (100 mM) promoted the growth and forage quality of crown vetch, whereas higher salinity levels significantly impaired these traits. Among the evaluated ecotypes, the Nahavand ecotype exhibited the greatest salinity tolerance and consistently produced superior forage quality compared with the other ecotypes. These findings indicate that the Nahavand ecotype is the most suitable candidate for cultivation in saline environments, where it can help maintain both forage yield and quality. Overall, salinity is a major factor influencing the growth and forage quality of crown vetch, underscoring the importance of selecting salt-tolerant ecotypes to enhance productivity and support sustainable forage production under saline conditions.

کلیدواژه‌ها English

Shoot and root dry weight
Crude protein
Crude fiber
Digestible dry matter
Total ash
Abebe, H., & Tu, Y. (2024). Impact of salt and alkali stress on forage biomass yield, nutritive value, and animal growth performance: A comprehensive review. Grasses, 3(4), 355-368. https://doi.org/10.3390/grasses3040026
Acosta-Motos, J. R., Ortuno, M. F., Bernal-Vicente, A., Diaz-Vivancos, P., Sanchez-Blanco, M. J., & Hernandez, J. A. (2017). Plant responses to salt stress: Adaptive mechanisms. Agronomy, 7, 38. https://doi.org/10.3390/agronomy7040038
Al-Dakheel, A. J., Hussain, M. I., & Rahman, A. Q. M. A. (2015). Impact of irrigation water salinity on agronomical and quality attributes of Cenchrus ciliaris L. accessions. Agricultural Water Management, 159, 148-154. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2015.06.014
AOAC. (2019). Official Methods of Analysis (21st ed.). Arington, VA: AOAC International.
Anderson, A. W., Gull, U., Benes, S. E., Singh, S., Hutmacher, R. B., Brummer, E. C., & Putnam, D. H. (2023). Salinity and cultivar effects on alfalfa forage yield and nutritive value in a Mediterranean climate. Grassland Research, 2(3), 153-166. https://doi.org/10.1002/glr2.12061
Andrioli, R. J. (2023). Adaptive mechanisms of tall wheatgrass to salinity and alkalinity stress. Grass and Forage Science, 78(1), 23-36. https://doi.org/10.1111/gfs.12585
Ayars, J. E., Soppe, R. W., & Shouse, P. (2011). Alfalfa production using saline drainage water. Irrigation and Drainage, 60, 123-135. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ird.534
Bertrand, A., Gatzke, C., Bipfubusa, M., Levesque, V., Chalifour, F. P., Claessens, A., Rocher, S., Tremblay, G. F., & Beauchamp, C. J. (2020). Physiological and biochemical responses to salt stress of alfalfa populations selected for salinity tolerance and grown in symbiosis with salt-tolerant rhizobium. Agronomy, 10, 569. https://doi.org/10.3390/agronomy10040569
Bilal, M., Ayub, M., Tariq, M., Tahir, M., & Nadeem, M. A. (2017). Dry matter yield and forage quality traits of oat (Avena sativa L.) under integrative use of microbial and synthetic source of nitrogen. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 16, 236–241. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2015.08.002
Cornacchione, M. V., & Suarez, D. L. (2017). Evaluation of alfalfa (Medicago sativa L.) populations’ response to salinity stress. Crop Science, 57, 137–150. https://doi.org/10.2135/cropsci2016.05.0364
Diaz, F. J., Grattan, S. R., Reyes, J. A., De La Roza-Delgado, B., Benes, S. E., Jiménez, C., Dorta, M., & Tejedor, M. (2018). Using saline soil and marginal quality water to produce alfalfa in arid climates. Agricultural Water Management, 199, 11–21. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.12.025
Farissi, M., Mouradi, M., Farssi, O., Bouizgaren, A., & Ghoulam, C. (2018). Variations in leaf gas exchange, chlorophyll fluorescence and membrane potential of Medicago sativa root cortex cells exposed to increased salinity: The role of the antioxidant potential in salt tolerance. Archives of Biological Sciences, 70, 413-423. https://doi.org/10.2298/ABS1802413F
Ferreira, L. J., Azevedo, V., Maroco, J., Oliveira, M. M., & Santos, A. P. (2015). Salt tolerant and sensitive rice varieties display differential methylome flexibility under salt stress. PLoS ONE, 10(5), e0124060. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0124060
Gustine, D. L., & Moyer, B. G. (1990). Crownvetch (Coronilla varia L.). In Legumes and Oilseed Crops I (Vol. 10, pp. 341–354). Springer-Verlag Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-04199-5_15
Hafeez, M. B., Ghaffar, A., Zahra, N., Ahmad, N., Raza, A., Wang, R., & Li, J. (2024). Effect of plant growth regulators on water relations, proximate composition, and ascorbate/glutathione cycle of late-sown wheat under saline conditions. Journal of Crop Health, 76(6), 1679-1692. https://doi.org/10.1007/s10343-024-01038-z
Hou, C., Li, X., Tian, D., Xu, B., Zhang, C., Ren, J., & Chen, N. (2022). Evaluation of the effects of water and salinity stress on the growth and biochemistry of alfalfa (Medicago sativa L.) at the branching stage. Sustainability, 14(16), 10262. https://doi.org/10.3390/su141610262
ISTA. (2018). International Rules for Seed Testing. Bassersdorf, Switzerland: International Seed Testing Association.
Jahanzad, E., Jorat, M., Moghadam, H., Sadeghpour, A., Chaichi, M. R., & Dashtaki, M. (2013). Response of a new and a commonly grown forage sorghum cultivar to limited irrigation and planting density. Agricultural Water Management, 117, 62–69. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2012.11.001
Kaur, N., Sohu, R. S., Bhardwaj, R., Kaur, M., Oberoi, H. K., & Singh, T. (2024). Forage quality analysis in response to salt stress and plant maturity in sorghum. Cereal Research Communications, 52(1), 1-10. https://doi.org/10.1007/s42976-023-00417-2
Lemaire, G., & Belanger, G. (2020). Allometries in plants as drivers of forage nutritive value: A review. Agriculture, 10(1), 5. https://doi.org/10.3390/agriculture10010005
Lazarevic, D., Stevovic, V., Lugic, Z., Tomić, D., Markovic, J., Zornić, V., & Prijovic, M. (2023). Quality of alfalfa (Medicago sativa L.) and red clover (Trifolium pratense L.) mixture silages depending on the share in the mixture and additives. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 51(1), 12954. https://doi.org/10.15835/nbha51112954
Nolan, J. (2007). Nutrient Requirements of Domesticated Ruminants. CSIRO Publishing.
Oddy, V. U., Robards, G. E., & Low, S. G. (1983). Prediction of in vivo dry matter digestibility from the fibre and nitrogen content of a feed. In G. E. Robards & R. G. Packham (Eds.), Feed information and animal production: Proceedings of the Second Symposium of the International Network of Feed Information Centres (pp. 395–398). Commonwealth Agricultural Bureaux.
Qiu, Y., Fan, Y. Q., Chen, Y., Hao, X. M., Li, S. E., & Kang, S. Z. (2021). Response of dry matter and water use efficiency of alfalfa to water and salinity stress in arid and semiarid regions of Northwest China. Agricultural Water Management, 254, 106934. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.106934
Qiu, Y., Wang, Y., Fan, Y., Hao, X., Li, S., & Kang, S. (2023). Root, yield, and quality of alfalfa affected by soil salinity in Northwest China. Agriculture, 13(4), 750. https://doi.org/10.3390/agriculture13040750
Salehi Shanjani, P., Rasoulzadeh, L., & Javadi, H. (2023). Evaluation of morphological traits in the populations of Coronilla varia L. Journal of Rangeland Science, 13(1), 52-71.
Simmons, M., Bertelsen, M., Windhager, S., & Zafian, H. (2011). The performance of native and nonnative turf grass monocultures and native turf grass polycultures: An ecological approach to sustainable lawns. Ecological Engineering, 37(8), 1095-1103. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2011.03.004
Singh, P., Prasad, S., Kumar, R., & Meena, N. R. (2022). Effect of sodic soil and water logged condition on forage crop and their application in breeding. International Journal of Plant & Soil Science, 34(24), 601-606. https://doi.org/10.9734/ijpss/2022/v34i242679
Titei, V. (2021). The prospects of cultivation and utilization of Coronilla varia L. in Moldova. Oltenia Journal for Studies in Natural Sciences, Proceedings of the 28th International Conference of the Oltenia Museum, Craiova, Romania, 37(2), 46-52.
Tariq, M., Khan, F., Shah, A. H., Fahad, S., Wahid, F., Ali, J., Adnan, M., Ahmad, M., Irfan, M., Zafar-ul-Hye, M., & Battaglia, M. L. (2020). Effect of micronutrients foliar supplementation on the production and eminence of plum (Prunus domestica L.). Quality Assurance and Safety of Crops & Foods, 12(1), 32-40. https://doi.org/10.1111/jac.12271
Van Soest, P. J. (1963). Use of detergents in the analysis of fibrous feeds: A rapid method for the determination of fiber and lignin. Journal of the Association of Official Agricultural Chemists, 46(1), 829-835. https://doi.org/10.1093/jaoac/46.1.829
Wang, T., Xu, Y., Zuo, Q., Shi, J., Wu, X., Liu, L., Sheng, J., Jiang, P., & Ben-Gal, A. (2023). Evaluating and improving soil water and salinity stress response functions for root water uptake. Agricultural Water Management, 287, 108451. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2023.108451
Wang, N., Zhao, Z., Zhang, X., Liu, S., Zhang, K., & Hu, M. (2023). Plant growth, salt removal capacity, and forage nutritive value of the annual euhalophyte Suaeda salsa irrigated with saline water. Frontiers in Plant Science, 13, 1040520. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1040520
Xiong, X., Liu, N., Wei, Y. Q., Bi, Y. X., Luo, J. C., Xu, R. X., Zhou, J. Q., & Zhang, Y. J. (2018). Effects of non-uniform root zone salinity on growth, ion regulation, and antioxidant defense system in two alfalfa cultivars. Plant Physiology and Biochemistry, 132, 434-444. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2018.08.008