Research Article

Enhancing safflower traits: a comparative study of fertilizer treatments on growth, yield, and oil quality

Étude comparative de la fertilisation conventionnelle et intégrée sur la croissance, le rendement et la qualité de l’huile du carthame en Iran

Department of Plant Eco-physiology, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz, Iran

^* Corresponding author: yaegoob@yahoo.com

Received: 14 September 2025
Accepted: 21 November 2025

Abstract

Efficient nutrient management plays a key role in improving safflower (Carthamus tinctorius L.) yield and oil quality. This study examined the effects of conventional and integrated fertilization strategies on safflower growth, yield components, oil yield, and fatty acid composition over two growing seasons (2021–2023) in Tabriz, Iran. A randomized complete block design included six treatments: an unfertilized control, 100% urea (UR), foliar NPK, and the biofertilizer PhosphoBARVAR-2 (PSB) combined with 100% UR, 50% UR, or NPK. All fertilized treatments performed significantly better than the control in most parameters across both years. The chlorophyll index increased by up to 31.12% under PSB+100% UR in Year 2 and by 38.43% under NPK in Year 1, showing improved photosynthetic activity. Seed yield rose markedly, reaching 296.18 g/m² with NPK in Year 1 and 290.78 g/m² with PSB+NPK in Year 2. Oil yield also increased sharply by 66.2% with NPK in Year 1 and 58.87% with PSB+NPK in Year 2 compared to the control. The highest oil content (37.7%) was recorded with PSB+50% UR. Integrated nutrient management (INM) treatments, i.e., PSB+100% UR, PSB+50% UR, and PSB+NPK, proved highly effective. They often matched or exceeded the performance of full conventional fertilization, particularly PSB+50% UR. These treatments also enhanced oil composition. PSB+100% UR and PSB+50% UR produced the highest linoleic acid (C18:2) levels (up to 73.55%), while PSB+NPK maximized the amount of oleic acid (C18:1) to 16.05% and total unsaturated fatty acids to 83.57%. Cluster analysis clearly separated INM treatments, highlighting their distinct impact. Overall, integrating PSB with urea or NPK fertilizers, even at reduced rates, offers a promising and sustainable approach to improve both safflower yield and oil quality.

Résumé

Une gestion efficace des nutriments joue un rôle clé dans l’amélioration du rendement du carthame (Carthamus tinctorius L.) et de la qualité de son huile. Cette étude a examiné les effets de stratégies de fertilisation conventionnelles et intégrées sur la croissance du carthame, les composantes du rendement, le rendement en huile et la composition en acides gras durant deux saisons de culture (2021–2023) à Tabriz, en Iran. Un dispositif en blocs complets randomisés comprenait six traitements : un témoin non fertilisé, un apport 100 % urée (UR), un apport foliaire NPK, et le biofertilisant PhosphoBARVAR-2 (PSB) combiné avec 100 % UR, 50 % UR ou l’engrais NPK. Tous les traitements fertilisés ont montré des performances significativement supérieures au témoin pour la plupart des paramètres, durant les deux années. L’indice de chlorophylle a augmenté jusqu’à 31,12 % avec PSB+100 % UR en année 2 et de 38,43 % avec NPK en année 1, indiquant une activité photosynthétique améliorée. Le rendement en graines a nettement augmenté, atteignant 296,18 g/m² avec NPK en année 1 et 290,78 g/m² avec PSB+NPK en année 2. Le rendement en huile a également fortement progressé, de 66,2 % avec NPK en année 1 et de 58,87 % avec PSB+NPK en année 2 par rapport au témoin. La plus forte teneur en huile (37,7 %) a été enregistrée avec PSB+50 % UR. Les traitements de gestion intégrée des nutriments (INM), c’est-à-dire PSB+100 % UR, PSB+50 % UR et PSB+NPK, se sont révélés très efficaces. Ils ont souvent égalé ou dépassé les performances de la fertilisation conventionnelle complète, en particulier PSB+50 % UR. Ces traitements ont également amélioré la composition en acides gras. PSB+100 % UR et PSB+50 % UR ont atteint les plus hauts taux d’acide linoléique (C18:2) (jusqu’à 73,55 %), tandis que PSB+NPK a maximisé la teneur en acide oléique (C18:1) à 16,05 % et le total des acides gras insaturés à 83,57 %. L’analyse en clusters a clairement distingué les traitements INM, soulignant leur impact spécifique. Dans l’ensemble, l’intégration du PSB avec l’urée ou les engrais NPK, même à doses réduites, constitue une approche prometteuse et durable pour améliorer à la fois le rendement du carthame et la qualité de son huile.