تعيين غلظت و اسيديته بهينه ذرات نانو و ميكرو سيليكات سديم بر راندمان محلول‌پاشي گياهچه‌هاي سيب‌زميني

Determination of Optimal Acidity and Concentration of Nano and Micro Sodium Silicate on Efficiency of Foliar Application of Potato Plantlets

نقش مؤثر سیلیسیم در بهبود خصوصیات گیاهی به اثبات رسیده است. تركیبات حاوی این عنصر در غالب موارد به‌صورت برگ‌پاشی استفاده می‌شوند. از سویی، به نظر می‌رسد كه اسیدیته محلول نقش مؤثری در كارایی این فرآیند ایفا نماید. لذا پژوهش حاضر جهت تعیین غلظت و اسیدیته بهینه ذرات نانو و میكرو سیلیكات سدیم طی دو آزمایش به‌صورت فاكتوریل و در قالب طرح پایه بلوك‌های كامل تصادفی با سه تكرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد در سال 1392 انجام شد. در آزمایش تعیین غلظت بهینه، تیمارها شامل دو اندازه ذره سیلیسیم (نانو و میكرو) و غلظت‌های محلول‌پاشی در 11 سطح (بدون محلول‌پاشی، آب مقطر+ مویان، 100، 200، 300، 400، 500، 600، 700، 800 و 900 میلی‌گرم در لیتر) بود. تیمارهای آزمایش دوم شامل غلظت بهینه سیلیكات سدیم (400 میلی گرم در لیتر)، آب مقطر و سه سطح اسیدیته (5، 7 و 3/11) برای غلظت بهینه سیلیسیم نانو و میكرو بود. نتایج آزمایش اول نشان داد كه با افزایش غلظت سیلیسیم تا 400 میلی‌گرم در لیتر صفات فتوسنتز، كلروفیل a و عملكرد ریزغده‌های سیب‌زمینی افزایش معنی‌داری نشان داد. كاربرد سیلیسیم نانو و میكرو تا غلظت 400 میلی‌گرم در لیتر افزایش پایداری غشای سلولی، كاهش تعرق برگی، افزایش كارایی مصرف آب، افزایش كلروفیل b و كارتنوئیدهای برگ سیب‌زمینی را در پی داشت و اثر نانو ذرات به‌طور معنی‌داری بیشتر از ذرات میكرو بود. اما در غلظت¬های بالا، هر دو اندازه ذرات سیلیسیم اثر منفی بر صفات مورد بررسی داشت. در آزمایش دوم، تأثیر نانو ذرات سیلیسیم در بهبود صفات شاخص پایداری غشای سلولی، كلروفیل b، میانگین وزن ریزغده و وزن خشك اندام هوایی به‌ترتیب 4/5، 7/9، 9 و 12 درصد بیشتر از ذرات میكرو بود. همچنین در تیمار محلول‌پاشی با اسیدیته 5، صفات شاخص پایداری غشای سلولی، وزن خشك اندام هوایی و كارایی مصرف بیشترین افزایش را به‌ترتیب با 8/8، 6/11 و 3/21 درصد نسبت به اسیدیته 3/11 نشان دادند. كاهش اسیدیته محلول‌پاشی ذرات نانو و میكرو سیلیسیم از نظر آماری افزایش فتوسنتز، كاهش تعرق، افزایش عملكرد ریزغده و افزایش مقدار سیلیسیم اندام هوایی را نسبت به شاهد در پی داشت. در مجموع بهترین تیمار، غلظت 400 میلی‌گرم در لیتر سیلیكات سدیم و اسیدیته 5 بود.

Introduction Silicon (Si) is one of the most abundant elements in Earth’s crust. It has been regarded as an essential element in a number of species of the Poaceae and Cyperaceae, however it has not been possible to demonstrate that it is essential to all higher plants because direct evidence is still lacking that it is part of the molecule of an essential plant constituent or metabolite. Recently, the role of Si in plant metabolism has received increasing attention. It has been suggested that Si may be involved in metabolic or physiological and/or structural activity in higher plants in normal condition and exposed to abiotic and biotic stresses. In many researches, it has been found that Si improved water use efficiency, photosynthesis, membrane stability index and yield in crops. The use of nano-compound material has been given a lot of attention by the agricultural researchers, especially by those who examine the characteristics of the seeds, although the exact mechanism of their actions is not well understood. Nanomaterials, because of their tiny size, show unique characteristics. Previous work reported that nano sodium silicate was affected on physiological and yield of potato seedlings in greenhouse. Acidity was determinant factor in foliar application of solutions. However, studies have not been paid attention to this factor. Materials and Methods This research was conducted as a factorial experiment based on a randomized complete block design with three replications at the faculty of agriculture’s research greenhouse, Ferdowsi University of Mashhad, in 2013. Plantlets of Agria cv. produced from nodal tissue culture in Murashinge and Skoog (MS) medium. After 25 days, Free disease and uniform plantlets exported to plastic pots with 12 cm diameter and 30 cm height. Perlite, cocopite and sand with 3:3:4 ratios, formed the substrate. Potato plantlets were fed with corrected Hoagland solution. In the first experiment, Treatments were particle size of sodium silicate (nano and micro) and eleven concentrations (Non-spraying, Distilled water, 100, 200, 300, 400, 500, 600,700, 800 and 900 mg l-1). The pH of Concentrations were measured and was in the range of 7.5 (distilled water) and 11.6. In the second experiment, the optimal concentrations nano and micro particles of first experiment and three pH levels (5, 7 and 11.3) were used. In both experiments, membrane stability index, photosynthesis parameters, chlorophyll a, b and cartenoids, shoot dry weight, silicon concentration and amount, yield and yield components of minituber were measured. Results and Discussion In the first experiment, the results showed that with increasing silicon concentration up to 400 mg l-1, photosynthesis, chlorophyll a and yield of potato minituber, significantly increased. Membrane stability index increased, transpiration reduced, water use efficiency increased, chlorophyll a and cartenoids of potato leaves increased as a result of nano and micro silicon foliar application up to 400 mg l-1and effects of nano particles on traits more than of micro particles. But, both of silicon particle sizes had a negative effect on traits in higher concentrations. In second experiment, effect of nano silicon particles to improve membrane stability index, chlorophyll b, mean of minituber weight and shoot dry weight traits was higher than the micro particles by 5.4, 9.7, 9 and 12 percentages, respectively. Also, membrane stability index, shoot dry weight and water use efficiency trials, improved in foliar application with pH 5 compared to 11.3 by 8.8, 6.11 and 21.3 percentage, respectively. Reducing the acidity of nano and micro-particles sprayed silicon was caused to increasing of photosynthesis, decreasing of transpiration, increasing of silicon amount of shoot significantly. Conclusions Optimal concentration was obtained to foliar application of nano and micro Sodium silicate particles. Overall, the best treatments were 400 mg l-1 sodium silicate and pH=5.