بهینه‌سازی سطوح کود گاوی و وزن غده در زعفران (Crocus sativus L.) با استفاده از طرح مرکب مرکزی

بهینه‌سازی ورودی‌هایی مانند مصرف کود و وزن غده، رویکردهای مدیریتی پایدار برای حفظ منابع و کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی هستند. روش سطح پاسخ (RSM) یک تکنیک آماری برای بهینه‌سازی چندین عامل است که شرایط بهینه فرآیند را با ترکیب طرح‌های آزمایشگاهی تعیین می‌کند. در این مطالعه، بهینه‌سازی میزان کود دامی گاوی و وزن غده بر عملکرد گل، عملکرد کلاله، وزن خامه و شاخص‌های کیفی زعفران با استفاده از طرح مرکب مرکزی انجام شد. این آزمایش در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد با 13 تیمار و دو تکرار در طول فصل رشد سال‌های 2015-2016 و 2016-2017 انجام شد.درمان‌ها بر اساس سطوح کم و زیاد کود گاوی (به ترتیب 0 و 40 تن در هکتار) و وزن غده (به ترتیب 7 و 20 تن در هکتار) تخصیص داده شدند. تعداد گل، وزن تازه گل، وزن خشک کلاله، وزن خشک خامه، عملکرد کلاله و مقادیر کروکین (عامل رنگ‌دهنده)، پیکروکروکین (طعمی خاص و تلخ) و زعفرانال (عامل اصلی بو) به عنوان متغیرهای وابسته محاسبه شدند و تغییرات این متغیرها با استفاده از مدل رگرسیونی ارزیابی شد. کیفیت مدل برازش شده با استفاده از ضریب تعیین (R2) سنجیده شد. نتایج نشان داد که اثر مولفه خطی بر تمام ویژگی‌های مورد بررسی معنی‌دار بود (p≤0.01). اثر مولفه مربعی بر تمام معیارهای مورد بررسی به جز محتوای کروکین معنی‌دار بود (p≤0.01). اثر تعامل مربعی کامل بر هیچیک از این ویژگی‌ها معنی‌دار نبود. محدوده ضریب تعیین (R2) از 79.28 تا 94.30 محاسبه شد.بیشترین مقادیر شبیه‌سازی‌شده و مشاهده‌شده تعداد گل (به ترتیب 93 و 81.36 گل بر متر مربع) و عملکرد کلاله (به ترتیب 0.523 و 0.46 گرم بر متر مربع) در استفاده از 40 تن کود گاوی در هکتار و 13.5 تن پیازچه در هکتار مشاهده شد. بیشترین مقادیر شبیه‌سازی‌شده و مشاهده‌شده زعفرانال (به ترتیب 38.94 و 38.07 𝑬 𝟎 𝟏٪) و کروکین (به ترتیب 170.41 و 170.36 𝑬 𝟒 𝟒 𝟎 𝟏٪) برای 40 تن کود گاوی در هکتار و 20 تن پیازچه در هکتار ثبت شد. شیب تعداد گل، وزن تازه گل، وزن خشک خامه، وزن خشک کلاله و معیارهای کیفی با افزایش کود گاوی تا 40 تن در هکتار در سطوح بالاتر از سطوح پایین‌تر بیشتر بود. به طور کلی، به نظر می‌رسد بهینه‌سازی استفاده از منابع بر اساس مدل سطح پاسخ (RSM) می‌تواند رویکرد مناسبی برای تولید پایدار زعفران باشد.

Optimization of inputs such as fertilizer consumption and corm weight are sustainable management approaches to conserve resources and mitigate environmental pollutions. Response surface methodology (RSM) is a statistical technique for optimization of multiple factors which determine optimum process conditions by combining experimental designs. In this work, optimization of cow manure and corm weight rates on flower yield, stigma yield, style weight and qualitative criteria of saffron using central composite design was done. This experiment was conducted with 13 treatments and two replications at the Research Field of Ferdowsi University of Mashhad during the growing season of 2015-2016 and 2016-2017. The treatments were allocated based on low and high levels of cow manure (0 and 40 t. ha-1, respectively) and corm weight (7 and 20 t. ha-1, respectively). Flower number, fresh weight of flower, dry weight of stigma, dry weight of style, stigma yield and Crocin (coloring agent), picroCrocin (a specific bitter taste) and Safranal (the main cause of odor) contents were calculated as dependent variables and changes of these variables were evaluated by a regression model. The quality of the fitted model was judged using the determination coefficient (R2). The results showed that the effect of linear component was significant (p≤ 0. 01) on all studied characteristics. Effect of square component was significant (p≤ 0. 01) on all studied criteria except for Crocin content. Interaction effect of full quadratic was not significant on none of these traits. The range of R2 was calculated from 79. 28 to 94. 30. The highest simulated and observed values of flower number (93 and 81. 36 flowers. m-2, respectively) and stigma yield (0. 523 and 0. 46 g. m-2, respectively) observed in 40 tons cow manure per ha and 13. 5 tons corms per ha. The highest simulated and observed values of Safranal (38. 94 and 38. 07 𝑬 𝟑 𝟑 𝟎 𝟏 %, respectively) and Crocin (170. 41 and 170. 36 𝑬 𝟒 𝟒 𝟎 𝟏 %, respectively) contents were recorded for 40 tons cow manure per ha-1 and 20 tons corms per ha. The slope of flower number, fresh weight of flower, dry weight of style, dry weight of stigma and qualitative criteria enhance by an increase in cow manure up to 40 t. ha-1 was higher under high levels than low levels. In general, it seems that resource use optimization based on the RSM may be suitable cropping approach for Sustainable production of saffron.