پيش‌بيني نياز نيتروژني گياه ريحان در طول دوره رشد با استفاده از شاخص تغذيه نيتروژن

Estimation of In-season Basil Nitrogen Requirement Using the Nitrogen Nutrition Index

نيتروژن يكي از پرمصرف­ترين عناصر مورد نياز گياه است. كاربرد كودهاي نيتروژني نقش تعيين كننده­اي در افزايش عملكرد بسياري از محصولات كشاورزي دارد. براي دستيابي به حداكثر عملكرد محصول و كاهش اثرات منفي زيست­محيطي، كاربرد كودهاي نيتروژني مي­بايست بر اساس ديناميك بين عرضه نيتروژن و تقاضاي گياه انجام گيرد. براي مديريت مصرف كودهاي نيتروژني، پيش­بيني دقيق نياز گياه به نيتروژن در مراحل مختلف رشد ضروري است. در اين پژوهش، مفهوم غلظت نيتروژن بحراني (Ncritical) به عنوان يك رويكرد مؤثر براي سنجش وضعيت نيتروژن و تخمين نياز نيتروژني گياه ريحان مورد استفاده قرار گرفته است. بدين منظور، گياه ريحان در گلخانه تحقيقاتي پرديس كشاورزي و منابع طبيعي دانشگاه تهران واقع در كرج طي دو دوره كشت شد. تيمارهاي مختلف كود نيتروژن در هفت سطح با سه تكرار اعمال شدند. مقادير زيست­توده خشك و غلظت نيتروژن در هفت نوبت طي دوره رشد اندازه­گيري و شاخص تغذيه نيتروژن (NNI) و نياز نيتروژني (NR) ريحان براي كشت اول محاسبه شد. نتايج نشان داد، بين NNI و NR گياه ريحان رابطه رگرسيوني معنا­داري (R2>0.96) وجود دارد. بر اين اساس، مدل پيش­بيني NR با استفاده از مقادير NNI و روز پس از كاشت (DAP) توسعه يافت. سپس دقت و عملكرد رابطه NR-NNI توسط داده­هاي كشت دوم صحت سنجي شد. مقادير به دست آمده براي شاخص­هاي آماري ريشه ميانگين مربعات خطا (RMSE)، ميانگين خطاي اريب نرمال شده (NMB) و ريشه ميانگين مربعات خطا نرمال شده (NRMSE) به ترتيب كمتر از 1 كيلوگرم در هكتار و 10/0 درصد و 10/3 درصد بود كه بيانگر دقت بالاي مدل در برآورد نياز گياه به نيتروژن است. به طور كلي نتايج نشان داد، تخمين NR بر اساس مفهوم Nc مي­تواند به عنوان يك روش علمي و مناسب براي مديريت مصرف كودهاي نيتروژني در توليد محصولات كشاورزي به كار رود.

Nitrogen is one of the most widely used nutrients for crop development. Application of nitrogen fertilizers plays a crucial role in increasing agricultural yield and production. In order to achieve maximum crop yield and reduce the negative environmental effects, application of nitrogen fertilizers should be based on the dynamics between nitrogen supply and crop demand. In order to manage the consumption of nitrogen fertilizers, it is necessary to accurately predict the crop nitrogen requirements at different growth stages. In present study, the concept of critical nitrogen concentration (Nc) has been used as an effective approach to determine nitrogen status and estimate nitrogen requirement of basil. For this purpose, basil was cultivated in the research greenhouse of the College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran. Different nitrogen fertilizer treatments were applied at seven levels with three replications. Crop dry matter and nitrogen concentrations were measured seven times during the growth period. Then nitrogen nutrition index (NNI) and basil nitrogen requirement (NR) were calculated for the first experiment. Results showed that, there was a significant regression relationship between basil NNI and NR (R2> 0.96). Accordingly, the NR prediction model was developed using NNI values and day after planting (DAP). Then, accuracy and performance of the NR-NNI relationship were verified by the second experiment data. The values ​​obtained for RMSE, NMB and NRMSE statistical indicators were less than 1 kg / ha, 0.10% and 3.10%, respectively, which indicates high accuracy of the model for prediction of crop nitrogen requirement. In general, results showed that estimation of crop NR based on the concept of Nc could be used as a scientific and suitable approach for managing nitrogen application in agricultural production.