استفاده از هیدروژل سوپرجاذب برای بهبود بهره وری آب و کیفیت زعفران (Crocus sativus L.) در شرایط کم آبی

رژیم‌های آبیاری کم‌آب و تکنیک‌های استفاده از مواد جاذب رطوبت، رویکردهای اصلی برای دستیابی به اهداف کشاورزی پایدار و حفاظت از منابع آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک هستند. یک آزمایش میدانی به صورت طرح بلوک‌های کاملا تصادفی با طرح کرت‌های خرد شده و با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی موسسه زعفران دانشگاه تربت حیدریه در طول سه سال زراعی متوالی (۹۴-۹۵، ۹۵-۹۶ و ۹۶-۹۷) انجام شد. کرت‌های اصلی شامل سه رژیم آبیاری با فواصل آبیاری ۲۰ (W1)، ۳۵ (W2) و ۵۰ روزه (W3) بودند و کرت‌های فرعی شامل عدم استفاده (H0) و استفاده از هیدروژل فوق جاذب (H1) بودند. یافته‌های تحقیق نشان داد که بالاترین مقادیر تعداد برگ گیاه (به ترتیب ۱۹.۳، ۲۱.۳ و ۳۳.۵) و عملکرد برگ خشک (به ترتیب ۲۲۹۱.۹، ۳۸۳۷، ۴۹۷۹.۵ کیلوگرم در هکتار) در طول سال‌های آزمایش، با استفاده از هیدروژل تحت شرایط آبیاری کامل (W1H1) حاصل شد. بهبود این پارامترهای زراعی زمانی که هیدروژل در شرایط تنش آبی استفاده می‌شد، به طور قابل توجهی بیشتر از شرایط آبیاری کامل بود. بر اساس میانگین سه ساله، بالاترین افزایش در تعداد برگ (۱۸.۱٪) در نتیجه استفاده از هیدروژل در تیمار W3 مشاهده شد، در حالی که بالاترین افزایش در عملکرد برگ خشک (۲۴.۸٪) در تیمار W2 مشاهده شد. عملکرد گل تر نیز در تیمار W1H1 به بالاترین میزان خود رسید (به ترتیب ۷۷۶.۵، ۱۴۲۱.۱ و ۲۰۷۴.۸ کیلوگرم در هکتار). به طور مشابه، عملکرد کلاله خشک به بالاترین مقادیر خود (به ترتیب ۶.۳، ۱۱.۲ و ۱۷.۰ کیلوگرم در هکتار) در تیمار W1H1 رسید. در حالی که بالاترین افزایش در دو صفت ذکر شده به دلیل استفاده از هیدروژل در سال‌های آزمایش (به ترتیب ۲۵.۳ و ۳۲.۹٪) زمانی به دست آمد که گیاهان زعفران تحت فاصله آبیاری ۳۵ روزه قرار داشتند. در حالی که تیمار W1H1 بالاترین تعداد پیاز (۱۲۲.۸، ۲۵۲.۸ و ۳۴۱.۴) و عملکرد پیاز (۱۹.۸، ۳۱.۷ و ۴۵.۱ تن در هکتار) را نشان داد، اثر هیدروژل در بهبود این پارامترها تحت فواصل آبیاری طولانی‌تر بیشتر بود، به طوری که بالاترین افزایش در تعداد پیاز (۱۹.۶٪) تحت فاصله آبیاری ۳۵ روزه و در عملکرد پیاز (۲۱.۹٪) تحت فاصله آبیاری ۵۰ روزه مشاهده شد. ضریب تبدیل گل به کلاله و بهره‌وری آب به بالاترین مقادیر خود در تیمار W2H1 رسیدند (به ترتیب ۰.۹۸، ۱.۱ و ۱.۰ درصد و ۰.۰۰۱۸، ۰.۰۰۲۰ و ۰.۰۰۴۳ کیلوگرم در متر مکعب). علاوه بر این، تیمار W2H1 در دو سال آخر آزمایش، بالاترین غلظت‌های کروکین (۱۱.۹ و ۱۲.۲٪)، پیکروکروکین (۶.۷ و ۵.۸٪) و سافرانال (۲.۶ و ۲.۴٪) را نشان داد. این امر پتانسیل استفاده از هیدروژل را در افزایش نه تنها پارامترهای مرتبط با عملکرد، بلکه ویژگی‌های کیفی زعفران نیز نشان می‌دهد.

Water deficit regimes and techniques using moisture-absorbent materials are the main approaches to achieving the goals of sustainable agriculture and water resources conservation in arid and semi-arid areas. A field experiment as a split-plot based on randomized complete blocks design with three replications at the research farm of the Saffron Institute of the University of Torbat Heydarieh during three consecutive crop years (2015–16, 2016–17, and 2017–18). The main plots consisted of three irrigation regimes 20 (W1), 35 (W2), and 50-day irrigation interval (W3), and the sob-plots included without application (H0) and application of superabsorbent hydrogel (H1). The research findings showed that the highest values of the plant leaf number (19.3, 21.3, and 33.5, respectively) and the dry leaf yield (2291.9, 3837, 4979.5 kg ha−1, respectively) during the experiment years were achieved from the application of hydrogel under full irrigation condition (W1H1). The improvement in these crop parameters was significantly higher when the hydrogel was used under water deficit compared to well-watered conditions. Based on the three-year means, the highest increase in the leaf number (18.1 %) as a result of the hydrogel application was observed in the W3 treatment, while the highest increase in the dry leaf yield (24.8 %) was observed in the W2 treatment. The fresh flower yield also peaked in the W1H1 treatment (776.5, 1421.1, and 2074.8 kg ha−1, respectively). Similarly, dry stigma yield reached its highest values (6.3, 11.2, and 17.0 kg ha−1, respectively) in the W1H1 treatment. While the highest increase in the two mentioned traits due to hydrogel application in the experiment years (25.3 and 32.9 %, respectively) was obtained when the saffron plants were subjected to a 35-day irrigation interval. While the W1H1 treatment displayed the highest corm number (122.8, 252.8, and 341.4) and corm yield (19.8, 31.7, and 45.1 t ha−1), the effect of hydrogel in improving these parameters was greater under prolonged irrigation intervals, so that the highest increase in the corm number (19.6 %) was obtained under 35-day irrigation interval and in the corm yield (21.9 %) was observed under 50-day irrigation interval. The flower-to-stigma conversion factor and water productivity achieved their peak values in the W2H1 treatment (0.98, 1.1, and 1.0 %, and 0.0018, 0.0020, and 0.0043 kg m−3, respectively). Furthermore, the W2H1 treatment exhibited the highest concentrations of crocin (11.9 and 12.2 %), picrocrocin (6.7 and 5.8 %), and safranal (2.6 and 2.4 %) in the last two years of the experiment. This underscores the potential of hydrogel application in enhancing not only yield-related parameters but also the quality attributes of saffron