Effects of Salinity, Nutrients, Heavy Metals and Organic Matters on Growth, Yield and Uptake of Pea in Piped Hydroponics

Thumbnail Image
Date
2014
Authors
Mohammad Ass'ad Saeed AL Jada
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Population growth in Palestine and consequent increased water consumption lead to erosion of arable land and reduction in fresh water suitable for agriculture, so hydroponics may be the most appropriate alternative in these circumstances. The main objective of this research is to study the effect of three salinity levels(750, 1500 and 3750 ppm NaCl) , two levels of micro and macronutrients(Cooper, 1/4 Cooper solution) and of heavy metals(3.26 , 3.2 , and 2 ppm Zn, Cu and Fe, respectively ) on growth, yield, and uptake of pea plants grown in piped hydroponic. Six inches plastic (PVC) pipe have been used in closed hydroponics, that contain sites growth, injection tubes, sprayers, drainage tube, as well as 120 liter drums and pumps (1/2 Horse Power). The experiment was divided to six lines that depended on composition of nutrient solutions as mentioned above, each line included five pipes, each pipe contains a four seedlings, and all the pipes in various lines have been raised on a wooden stand about one meter. Then seeds are planted in organic soil for approximately 15 days, placed in a pot or a bin and installed by substrates and transferred to the pipelines of growth chambers that received tap water for one week and replaced with nutrient solutions that are previously prepared and pumps run three times for entirety 1.5 to 2 hours a day. Experience has shown survival percentage of six lines: 100%, 95%, 90%, 80%, 50% and 70%, respectively. The plants separated and divided into pods, leaves, stems and roots, then physical and chemical measurements conducted on them. It has been observed that the different salt proportion and nutrients and heavy metals affect significantly the quantities of some nutritional elements, and a negative effect on morphological characteristics of plants at high salinity of nutrient solution, that's where the plants under 3750 ppm did not produce pods. The best growth and yield and weight plants were in the Line 1, where fresh weight of pods, leaves, stems and roots were measured (6.53, 1.81, 1.58, 1.60 g), respectively . The least growth, yield and biomass plants were in the Line 5. Fresh biomass weight of pods, leaves, stems and roots (0.00, 0.23, 0.21 and 0.15g/plant), respectively. Stems and roots of plants that grew in Line 6, they had length 20.21, 21.07 cm that more than control . the performance of the plants have dropped under nutrient solution which has deficiency and decreased relative water content with increasing salinity (Ec) between 79.10% and 86.00%, where the relative water content relied directly on the salinity of the solutions, with the exception of the Line 6 was less than expected. Increasing the concentration of sodium chloride in the nutrient solutions that led generally to increase the concentration of sodium and chloride ions in plant parts, and particularly to increase chloride concentration in the roots( largest value 5.16% in Line 5 ) and sodium in the leaves and stems (largest values 4.90% and 6.11% in Line 5). Concentrations of nitrate and potassium in plants has decreased due to the impact and interact with chloride and sodium ions ,respectively. Calcium percentage found in Line 2 is greater than Line 1, but in roots decreased (3.76% , 2.63% respectively), in roots of Line 6 more than Line3 (1.74% , 1.57% respectively), the greatest phosphate percentage in whole plants of Line 1 ( 0.64%). In general, high salinity led to decrease the elements in plant parts, but some elements increased in plant parts such as phosphorus in the roots, and other elements has increased in the leaves or stems, such as magnesium and calcium and phosphate in the pods peas, but nitrate was noted a slight increase in leaves of plants at 1500 ppm NaCl (Line 4) became (0.71%). The largest weight copper and zinc were found at the root of Line 6 (36.05 and 211.58 mg/kg dry plant, respectively). The effect of nutrients on plant peas have been positive, but increased nutrient value that needs the plant does not lead to growth, yield and production more than usual and decreased with increasing salinity, However there are complex interactions between the ions within the plants. The recommendations to the Palestinian community, it is desirable to use PHS because it does not need a large space and fertilizers as well as use water has electrical conductivity about 4 ms/cm, in addition it economically feasible, and recommendations fot researchers; study the effect of salinity on pea plants in hydroponics at different levels of salinity between the extent (1500 - 3750) ppm NaCl, in order to determine the maximum tolerable in peas without affecting the growth and performance of the plant and study the effect of a few types (pairs) of nutrients within different levels of salinity, due to the existence of relationships and complex interactions occur between the ions in nutrient solutions and within the plant tissue.
زيادة النمو السكاني في فلسطين، ينتج عنه استهلاك المياه وتآكل الأراضي الصالحة للزراعة وانخفاض في المياه العذبة الصالحة للزراعة، ولذلك الزراعة المائية قد تكون البديل الأنسب في هذه الظروف. الهدف الرئيسي من هذا البحث هو دراسة تأثير ثلاثة مستويات من الملوحة (750، 1500 و 3750 جزء بالمليون كلوريد الصوديوم)، مستويين من المغذيات (كوبر، 1/4 كوبر الحل) والمعادن الثقيلة (3.26 جزء في المليون الزنك، 3.20 جزء في المليون النحاس و 2 جزء في المليون الحديد) على النمو، المحصول وامتصاص نباتات البازلاء تزرع في الأنابيب، وقد استخدمت الأنابيب البلاستيك (PVC) بقطر ستة انشات في الزراعة المائية المغلقة، التي تحتوي على المواقع النمو، وأنابيب الحقن، والرشاشات، أنبوب الصرف الصحي، فضلا عن 120 الطبول لتر والمضخات (1/2 عدد الاحصنة). تم تقسيم التجربة إلى ستة خطوط التي تعتمد على مكونات المحاليل الغذائية على النحو المذكور أعلاه، وشمل كل سطر على خمسة أنابيب، كل أنبوب يحتوي على أربعة الشتلات، كما تم رفع جميع الأنابيب على حامل خشبي طوله 1 م . ثم زرعت البذور في التربة العضوية ما يقرب من 15 يوما، ثم وضعت الشتلات في اوعية أو كواوير مثقبة، وتم تثبت جذورها بواسطة الحجارة الصغيرة (ركائز) ونقلت إلى خطوط في مواضع النمو التي زودت بماء الصنبور لمدة أسبوع واستبدالها بالمحاليل المغذيات التي تم إعدادها وثم تشغيل المضخات لثلاث مرات، لمدة 1.5 إلى 2 ساعة في اليوم. وقد أظهرت التجربة أن نسبة البقاء على قيد الحياة في الخطوط الستة: 100٪، 95٪، 90٪، 80٪، 50للقرون،على التوالي، وبعد ذلك النباتات فصلت وقسمت إلى القرون والأوراق والسيقان والجذور، ومن ثم أجريت عليها القياسات الفيزيائية و الكيميائية . وقد لوحظ أن اختلاف نسبة الملح والمواد المغذية والمعادن الثقيلة تؤثر تأثيرا كبيرا على كميات بعض العناصر المغذية، ولها تأثير سلبي على الخصائص المورفولوجية للنباتات مع ارتفاع ملوحة المحلول المغذي، حيث ان النباتات تحت 3750 جزء في المليون لم تنتج ثمار القرون . وكان أفضل نمو ومحصول وكتلة حيوي في نباتات الخط رقم 1، حيث كان وزن الكتلة الحيوية الطازجة للقرون ، الأوراق ، السيقان والجذور (6.53، 1.81، 1.58، 1.60 جم / كجم من النبات)، على التوالي. وكان أقل نمو ومحصول وكتلة حيوي في نباتات الخط 5، حيث كان وزن الكتلة الحيوية الطازجة للقرون، الأوراق، السيقان والجذور (0.00، 0.23، 0.21 و 0.15g/ كغم من النبات)، على التوالي. السيقان وجذور النباتات التي نمت في الخط 6، لقد كان لديها طول 20.21، 21.07 سم أكبر من الخط 3 (المرجع ). وقد انخفض أداء النباتات تحت المحلول المغذي الذي كان لديه عوز، وانخفاض محتوى الماء النسبي مع زيادة الملوحة بين 79.10٪ و 86.00٪، حيث المحتوى المائي النسبي تعتمد مباشرة على ملوحة المحاليل، باستثناء الخط 6 كان أقل من المتوقع. زيادة تركيز كلوريد الصوديوم في المحلول المغذي التي أدى بشكل عام إلى زيادة تركيز أيونات الصوديوم وكلوريد في أجزاء النبات، وعلى وجه الخصوص زيادة تركيز الكلوريد في جذور (أكبر قيمة 5.16٪ في السطر 5) والصوديوم في الأوراق و السيقان (أكبر القيم 4.90٪ و 6.11٪ في السطر 5). تراكيز النيترات والبوتاسيوم في النباتات قد انخفض نتيجة لتأثير والتفاعل مع أيونات كلوريد و الصوديوم على التوالي. نسبة الكالسيوم الموجود في الخط 2 أكبر من الخط 1، ولكن في جذور انخفض (3.76٪، 2.63٪ على التوالي)، في جذور الخط 6 أكثر من الخط 3 (1.74٪،1.57٪ على التوالي) ، و أكبر نسبة للفوسفات في النباتات كاملة في الخط 1 (0.64٪). بشكل عام الملوحة العالية أدت إلى تقليل العناصر في أجزاء النبات، ولكن زيادة بعض العناصر في أجزاء النبات مثل الفسفور في الجذور، وزادت عناصر أخرى في الأوراق أو السيقان، مثل المغنيسيوم والكالسيوم والفوسفات في القرون ، ولكن لوحظ زيادة طفيفة للنترات في أوراق في 1500 جزء في المليون كلوريد الصوديوم (الخط 4) أصبح (0.71٪). تم العثور على أكبر الوزن للنحاس والزنك في جذور الخط 6 (36.05 و 211.58 ملغ / كغ النبات الجاف على التوالي). وقد أثرت المغذيات على البازلاء إيجابياً، ولكن زيادة المغذيات فوق حاجة النباتات لا تؤدي إلى نمو، محصول وإنتاج أكثر من المعتاد ،والتي انخفضت مع زيادة الملوحة، ولكن هناك تفاعلات معقدة بين الأيونات داخل النباتات. توصيات للمجتمع الفلسطيني، فمن المستحسن استخدام PHS لأنها لا تحتاج إلى مساحة كبيرة وتوفير الأسمدة ، وكذلك يمكن استخدام المياه التي لديها التوصيل الكهربائي حوالي 4 مللي / سم، بالإضافة إلى ذلك فإنه مجدياً اقتصاديا، والتوصيات للباحثين: دراسة تأثير الملوحة على نباتات البازلاء في الزراعة المائية على مستويات مختلفة من الملوحة بين مدى (1500 - 3750) جزء في المليون كلوريد الصوديوم، وذلك لتحديد الحد الأقصى مقبولة في البازلاء دون التأثير على نمو وأداء النباتات ودراسة تأثير لأنواع قليلة (أزواج) من المغذيات ضمن مستويات مختلفة من الملوحة، وذلك بسبب وجود علاقات وتفاعلات معقدة تحدث بين الأيونات في المحاليل المغذية وداخل الأنسجة النباتية.
Description
Keywords
Citation