Research Article

Living mulches as a strategy for weed control and improved Nigella sativa L. production in salt-affected soils^☆

Les couverts végétaux vivants comme stratégie de lutte contre les adventices et d’amélioration de la production de Nigella sativa L. dans des sols salins

Department of Agronomy and Plant Breeding Sciences, College of Agricultural Technology, University of Tehran, Tehran, Iran

^* Corresponding author: benakashani@ut.ac.ir

Received: 5 November 2024
Accepted: 17 July 2025

Abstract

Expanding the cultivation of underutilized oilseed crops on marginal lands necessitates innovative agronomic strategies to maintain lipid quality while ensuring stable yields. This study explored the use of living mulch systems for the sustainable production of black cumin (Nigella sativa L.), a promising yet weed-sensitive oilseed crop, in salt-affected soils in Iran. Through a two-year field experiment, the effectiveness of berseem clover (Trifolium alexandrinum L.) and barley (Hordeum vulgare L.) mulches, paired with strategic mowing timings, was evaluated. The results showed that berseem clover mulch significantly reduced the biomass of dominant weeds including Amaranthus retroflexus, Chenopodium album, and Portulaca oleracea, by 47–74.3% compared to weedy control plots. The highest reduction (74.3%) observed in plots with T. alexandrinum living mulch mowed before the black cumin flowering stage. The oil yield of black cumin cultivated under berseem clover living mulch (with post-establishment mowing) increased by 12.4% relative to weed-free control plots. Concurrently, the fatty acid profile improved, with a 3.47% increase in unsaturated fatty acids and a 13.35% higher unsaturated-to-saturated fatty acid ratio compared to the control. These results demonstrate a dual improvement in both oil yield and quality under the living mulch system. The optimal management strategy involved removing berseem clover after crop establishment, which led to a 12.4% and 45.7% increase in oil yield compared to the weed-free and weedy plots, respectively. These findings provide the first evidence-based protocol for managing weeds in black cumin under saline conditions, offering oilseed producers an ecological alternative to herbicides that maintains both yield quantity and lipid quality in marginal environments.

Résumé

L’expansion de la culture de plantes oléagineuses sous-utilisées sur des terres marginales nécessite des stratégies agronomiques innovantes afin de maintenir la qualité des lipides tout en assurant des rendements stables. Cette étude a examiné l’utilisation de systèmes de couverts végétaux vivants pour la production durable de nigelle (Nigella sativa L.), une plante oléagineuse prometteuse mais sensible aux adventices, dans des sols salins en Iran.

Au cours d’une expérimentation de deux ans sur le terrain, l’efficacité des couverts de trèfle d’Alexandrie (Trifolium alexandrinum L.) et d’orge (Hordeum vulgare L.), associés à différents calendriers de fauche, a été évaluée. Les résultats ont montré que le couvert de trèfle d’Alexandrie réduisait significativement la biomasse des adventices dominantes, notamment Amaranthus retroflexus, Chenopodium album et Portulaca oleracea, de 47 à 74,3% par rapport aux parcelles témoins non désherbées. La plus forte réduction (74,3%) a été observée dans les parcelles où le trèfle d’Alexandrie avait été fauché avant la floraison de la nigelle.

Le rendement en huile de la nigelle cultivée avec un couvert vivant de trèfle d’Alexandrie (fauché après l’implantation de la culture) a augmenté de 12,4% par rapport aux parcelles témoins désherbées. Parallèlement, le profil en acides gras s’est amélioré, avec une augmentation de 3,47% des acides gras insaturés et un ratio acides gras insaturés/saturés supérieur de 13,35% par rapport au témoin. Ces résultats démontrent une double amélioration de la teneur et de la qualité de l’huile grâce au système de couvert vivant.

La stratégie de gestion optimale a consisté à supprimer le trèfle d’Alexandrie après l’établissement de la culture, ce qui a permis une augmentation du rendement en huile de 12,4% et 45,7% comparativement aux parcelles désherbées et au témoin non désherbé, respectivement.

Ces résultats fournissent le premier protocole fondé sur des données probantes pour la gestion des adventices dans la culture de nigelle en conditions salines, offrant ainsi aux producteurs d’oléagineux une alternative écologique aux herbicides, qui préserve à la fois le rendement et la qualité de l’huile dans les environnements marginaux.