تأثير سطوح مختلف آبياري و زمان برداشت بر برخي خصوصيات زراعي و ميزان اسانس گياه دارويي زنيان (Carum copticum L.)

Effect of different levels of irrigation and harvesting time on some agronomical characteristics and oil production of Carum copticum L.

مقدمه زنيان (Carum copticum L.) گياهي يك‌ساله متعلق به تيره چتريان است (Majnoon Hosseini and Davazdah Emami, 2007). بذر زنيان داراي اسانس حاوي تيمول، تركيبات سيمن، آلفا پينن، بتاپينن، گاما ترپينن، ميرسن و ليمونن مي باشد (Majnoon Hosseini and Davazdah Emami, 2007; Khajeh et al., 2004). زمان بندي و برنامه ريزي آبياري بر اساس مراحل رشد و نمو گياهان و يا بر اساس كاهش ميزان آب قابل دسترس گياهان صورت مي گيرد تا از اين طريق آب لازم به صورت دقيق و به موقع به محصول زراعي رسانده شود. اين تكنيك ها در راستاي حفاظت، افزايش بهره وري و پايداري آب كشاورزي مي باشد. تنش آب به طور قابل ملاحظه اي رشد، متابوليسم، فتوسنتز و عملكرد گياهان را كاهش مي دهد، اما در برخي از گياهان دارويي كمبود آب مواد موثره را از قبيل اسانس ها افزايش مي دهد. حيدري و همكاران (Heidari et al., 2012) طي تحقيقي در گياه آنيسون نشان دادند كه عملكرد دانه و عملكرد اسانس تحت تأثير تنش خشكي و زمان هاي برداشت قرار گرفت. رضائي چيانه (RezaeiChiyaneh, 2011) گزارش كرد كه با افزايش فاصله آبياري تعداد چتر در گياه، تعداد دانه در هر چتر، وزن هزار دانه، عملكرد دانه، عملكرد بيولوژيك و عملكرد اسانس در گياه رازيانه به‌طور معني‌داري كاهش يافت، اما تنش خشكي باعث افزايش توليد اسانس دانه شد. با وجودي كه در مورد اثر تنش آبي برمحصولات زراعي تحقيقات وسيع و جامعي انجام گرفته، اما رفتار گياهان دارويي در چنين شرايطي به خوبي مطالعه نشده است. اين تحقيق با هدف بررسي نحوه واكنش گياه دارويي زنيان در طول دوره رسيدگي دانه به كمبود آب اجرا گرديد تا ضمن تعيين سطح آبياري مطلوب، تأثير تيمارهاي متفاوت آبياري و زمان برداشت بر خصوصيات زراعي و تغييرات كمي اسانس در دانه زنيان تعيين گردد. مواد و روش‌ها آزمايشي در سال زراعي 13901389 در مزرعه‌اي واقع در استان آذربايجان غربي شهرستان نقده با طول جغرافيايي ْ45 و َ24 و عرض جغرافيايي ْ36 و َ57 و ارتفاع 1328 متر از سطح آب‌هاي آزاد اجرا شد. ميانگين هاي متوسط دما و بارندگي ساليانه در طي يك دوره ده‌ساله به ترتيب برابر 12/40 درجه سانتي گراد و 323 ميلي‌متر گزارش شده است. بافت خاك مزرعه از نوع رسسيلتي است. آزمايش به‌صورت كرت‌هاي خردشده بر پايه بلوك هاي كامل تصادفي با سه تكرار اجرا شد. در اين آزمايش پنج تيمار آبيارﻯ بر اساس ميزان تبخير از تشتك تبخير كلاس A (آبياري بعد از 6٠، 90، 120، 150 و ١8٠ ميلي متر تبخير) در كرت هاﻯ اصلي و سه زمان برداشت (شيري، خميري و رسيدگي كامل دانه ها) در كرت هاﻯ فرعي قرار گرفتند. بذور در عمق سه سانتي‌متر زير سطح خاك به‌صورت كرتي، در تاريخ 15 فروردين 1390 كشت شدند. بعد از استقرار كامل بوته ها، تيمارهاي آبياري اعمال گرديد. علف هاي هرز در طول فصل رشد بنا به‌ضرورت از طريق وجين دستي كنترل شدند. بر اساس آزمون خاك، كود سوپرفسفات تريپل به ميزان 150 كيلو گرم تماماً قبل از كاشت و كود اوره به ميزان 100 كيلوگرم در هكتار به‌صورت سرك (در دو مرحله قبل از كاشت و مرحله ساقه رفتن) به كرت هاي آزمايش اضافه شد. هر واحد آزمايشي شامل هشت رديف كاشت به طول چهار متر، بافاصله‌ي بين رديف 40 سانتي متر و روي رديف 25 سانتي متر در نظر گرفته شد. همچنين به‌منظور جلوگيري از نشت آب به كرت‌هاي مجاور، فاصله هر كرت اصلي 5/1 متر و فاصله بين دو بلوك سه متر در نظر گرفته شد. به‌منظور استخراج اسانس، 30 گرم نمونه بذري از هر كرت وزن گرديد و پس از آسياب شدن مختصر در 300 ميلي‌ليتر آب مقطر در داخل دستگاه كلونجر به مدت سه ساعت جوشانده شد تا اسانس آن استخراج شود. پس از تعيين درصد اسانس، عملكرد اسانس بر اساس عملكرد دانه × درصد اسانس محاسبه شد. جهت تجزيه‌وتحليل داده هاي به‌دست‌آمده از نرم‌افزار SPSS 16 و مقايسه ميانگين هاي به‌دست‌آمده آماري توسط روش آزمون چند دامنه اي دانكن در سطح احتمال پنج درصد صورت گرفت. نتايج و بحث نتايج تجزيه واريانس داده ها نشان داد كه سطوح مختلف تيمارهاي آبياري بر ارتفاع بوته، تعداد چتر در بوته، تعداد دانه در چتر، وزن هزار دانه، عملكرد بيولوژيكي، عملكرد دانه، درصد اسانس و عملكرد اسانس تأثير معني داري داشته است. افزايش فاصله آبياري از 60 به 180 ميلي‌متر تبخير از تشتك سبب كاهش معني دار تمامي صفات مذكور شد. بيشترين عملكرد دانه (1074 كيلوگرم در هكتار) و عملكرد اسانس (39/90 كيلوگرم در هكتار) از تيمار آبياري پس از 60 ميلي‌متر تبخير از تشتك حاصل شد. زمان برداشت بر تعداد چتر در بوته، وزن هزار دانه، عملكرد دانه، عملكرد بيولوژيكي، درصد اسانس و عملكرد اسانس تأثير معني داري داشت. به‌طوري‌كه بيشترين عملكرد دانه (931 كيلوگرم در هكتار)، درصد اسانس (4/35 درصد) و عملكرد اسانس (40/13 كيلوگرم در هكتار) از برداشت در مرحله خميري به دست آمد. نتيجه‌گيري با افزايش فاصله دور آبياري از 60 به 180 ميلي‌متر تبخير از تشتك تبخير ارتفاع بوته، تعداد چتر در بوته، تعداد دانه در چتر، وزن هزار دانه، عملكرد بيولوژيكي، عملكرد دانه، درصد اسانس و عملكرد اسانس كاهش يافت. از آنجايي‌كه تيمار آبياري پس از 90 ميلي‌متر تبخير از تشتك تبخير نسبت به تيمار آبياري پس از 60 ميلي‌متر تبخير از تشتك ازنظر توليد دانه اختلاف معني داري نداشت و زمان برداشت در مرحله خميري عملكرد بالاتري را نشان داد. بنابراين، توصيه مي گردد كه براي كسب حداكثر توليد اسانس و حصول عملكرد قابل‌قبول، گياه زنيان تحت تنش ملايم خشكي قرارگرفته و برداشت گياه در مرحله خميري دانه صورت پذيرد.

Introduction  Ajowan (Carum copticum L.) is an annual plant and herbaceous belonging to the Apiaceae family (Majnoon Hosseini and Davazdah emami, 2007). The main component of ajowan essential oil is Thymol. Other main components of seed oil include αpinene, βpinene, pcymene, γterpinene, pcymine and limonene (Majnoon Hosseini and Davazdah emami, 2007). Irrigation scheduling based on developmental stage or deficit irrigation is the technique of applying water on a timely and accurate basis to the crop, and is the key to conserving water and improving irrigation performance and sustainability of irrigated agriculture (Omidbaigi, 2009). Water stress substantially alters plant metabolism, decreasing plant growth, yield and photosynthesis but in some medicinal plants increase active substances such as essential oil (Bettaieb et al., 2009; Rebey, 2012). Heidari et al (2012) indicated that seed yield and essential oil yield affected by water stress and during maturation stages and found great differences in the essential oil percentage. Rezaei Chiyaneh (2011) reported that number of umbels per plant, number of seeds per umbels, 1000seed weight, biological yield, seed yield and essential oil yield significantly decreased with increasing irrigation intervals, but essential oil percentage increased. Despite considerable studies on the effect of drought stress on field crops the information on the behavior of the aromatic and medicinal plants has not been well investigated under water deficiency. Therefore, the main objective of the present study was to find out the effect of water deficit and harvesting time on the performance of plant and change in oil Ajowan in during stage of maturity. And so, it can be determine the optimal irrigation level and harvest time to maximize the seed yield and essential oil content. Materials and methods Field experiment was conducted at the farm located in West Azerbaijan province city Nagadeh, Iran (latitude of 36, 57' and longitude of 45, 24’ at an altitude of 1328 m above mean sea level) during growing reason of 20102011. Treatments included irrigation (Irrigation after 60, 90, 120, 150 and 180 mm evaporation from class A pan) as main plots and harvesting time (milky, dough and maturity stages) as subplots were arranged as split plot based on randomized complete block design with three replications.  Mean annual temperature and rainfall were 12.40 ˚C and 323 mm, respectively. The soil was clay loam. Each plot size was 3.2 m× 4m involving 8 rows with 40 cm between rows and a distance of 25 cm between plants in the row on April 4, 2011. Basic fertilization was applied at the time of soil preparation at rates of 100 kg/ha N and 150 kg/ha p2o5. Weed control was performed manually. Also a block distance the main plot 1.5 meter and threemeter distance between the two blocks were considered to have an effect on both the moisture adjacent plots. The essential oil was isolated from 3o g of the fruits by conventional hydrodistillation for 3 h according to the method described in British Pharmacopeia. The essential oil content was calculated as a percentage. SPSS software was used for statistical analysis. To compare the means of Duncan's multiple range test at 5% probability level was used.   Result and discussion Results of ANOVA showed the significant effect of irrigation on the plant height, number of umbels per plant, number of seeds per umbels, 1000seed weight, biological yield, seed yield, essential oil percentage and essential oil yield. All the mentioned traits significantly decreased with increasing irrigation intervals from 60 to 180 mm evaporation. The highest yield of seed (1074 kg.ha1) and essential oil yield (39.63 kg.ha1) were achieved by irrigation after 60 mm evaporation. The effects of harvest date on the number of umbrella per plant, 1000seed weight, biological yield, grain yield, essential oil percentage and essential oil yield were significant. The highest seed yield (931 kg.ha1), essential oil percentage (4.35%) and essential oil yield (40.13 kg.ha1) were obtained in dough stage. Telci et al (2009) compared the variation of fennel fruit essential oil composition during maturation stages and found great differences in the oil composition. Conclusion Increasing irrigation intervals from 60 to 180 mm evaporation resulted in decreasing plant height, umbels per plant, seeds perumbel, seeds per umbelet, 1000seed weight, biological yield, seed yield and essential oil yield. Since irrigation after 90 mm evaporation of the irrigation after 60 mm evaporation of grain produced no significant difference and stage of dough showed higher performance. Therefore, it is recommended that to maximize essential oil production and achieve acceptable performance of Ajowan plant, it would be grown under moderate water deficit stress and be harvested at hard dough stage.