کمی‌سازی تأثیر دزهای کاهش یافته علفکش و مقادیر نیتروژن بر رقابت گندم - یولاف زمستانه (Avena ludoviciana Duriu)

دوفصلنامه ی علوم به زراعی گیاهی

مقاله 4، دوره 9، شماره 2، آذر 1398، صفحه 133-148   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

ایمان احمدی1*^{* 1}؛ عبدالمهدی بخشنده²؛ محمد حسین قرینه³

¹1- دانشجوی دکتری گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

²3- استاد گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

³3- دانشیار گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

چکیده

درک بهتر عوامل موثر بر رقابت بین گندم و علف‏های هرز می‏تواند باعث تسهیل توسعه روش‏های مدیریت زراعی موثرتر شود. با هدف کمی‌سازی رقابت گندم - یولاف زمستانهبه سطوح نیتروژن وعلف‌کش اُتللو اُو دی، آزمایش مزرعه‌ای در سال 98-1397 به‌صورت کرت‌های خردشده در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرار در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستانانجام شد. کود نیتروژن شامل پنج سطح صفر، 80، 160، 240 و میزان مصرف غیر متعارف 320 کیلوگرم نیتروژن در هکتار به‌عنوان کرت اصلی و دز علف‌کش اُتللو اُو دی درپنج سطح صفر، 25/0، 5/0، 75/0 و 1 برابر دز توصیه‌شده (میزان دز توصیه شده علف‌کش اُتللو اُو دی 6/1 لیتر در هکتار می‌باشد) به‌عنوان کرت فرعی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که دز مورد نیاز برای 50 درصد کاهش زیست‌توده علف‌های هرز در شرایط بدون مصرف کود معادل 75درصد از دز توصیه‌شده علف‌کش بود. افزایش مصرف کود نیتروژن منجر به کاهش دز مصرفی علف‌کش شد بطوری که با مصرف 320 کیلوگرم نیتروژن در هکتار به 37 درصد از دزتوصیه‌شده این علف‌کش رسید. همچنین، برای دستیابی به زیست‌توده‌ی گندم در حدود 700 گرم در متر مربع با کاربرد 185 کیلوگرم کودنیتروژن در هکتار به همراه 85 درصد دز توصیه شده و یا کاربرد 320 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار با 65 درصد دز توصیه شده علف‌کش مقدور بود.

کلیدواژه‌ها

واژه‌های کلیدی: رقابت؛ علف کش؛ مدیریت علف‌های هرز؛ نیتروژن

اصل مقاله

مقدمه

رقابت علف‌های هرز با گیاهان زراعی چالشی عمده برای تولید محصولات کشاورزی در سرتاسر دنیا است. در حال حاضر، کنترل علف‌های هرز در مزارع بطور عمده به کاربرد علف‌کش‌ها وابسته است. از آنجایی که در گندم عملیات وجین معمول نبوده و روش‏های مکانیکی مبارزه با علف‏های هرز نیز کارایی چندانی ندارند، بنابراین برای مدیریت علف‏های هرز باید از روش‏های پیشگیری، زراعی و شیمیایی استفاده کرد (2و4). در ایران عمده‏ترین روش کنترل علف‏های هرز در مزارع گندم استفاده از مواد شیمیایی است. با این وجود، به دلیل خسارت‌های زیست‌محیطی (20)، مسائل سلامتی انسان (21) و تکامل مقاومت به علف‌کش در علف‌های هرز (14) و به تبع آن افزایش هزینه‌های تولید می‌بایست مصرف علف‌کش‌ها در بخش کشاورزی محدود شود.

علف‏های هرز مزارع گندم را می‏توان در پایان مرحله 3 برگی تا اواسط پنجه‏زنی و با استفاده از برخی از علف‏کش‏های ثبت شده در ایران از جمله دیفنزوکوآت (آونج)، ترالکوکسیدیم (گراسپ)، دایکلوفوپ متیل (ایلوکسان)، فلمپروپ ام ایزوپروپیل متیل (سافیکس بی دبلیو)، کلودینوفوپ پروپارژیل (تاپیک)، فنوکساپروپ پی اتیل (پوماسوپر)، پینوکسادن (آکسیال)، سولفوسولفورون (آپیروس)، یدوسولفورون+ مزوسولفورون (آتلانتیس)، مت‏سولفورون‌متیل+ سولفوسولفورون‌(توتال)‌ و ‌مزوسولفورون متیل + یدوسولفورون متیل سدیم (شوالیه) کنترل کرد (4). تاکنون 22 علف‏کش برای گندم و جو در ایران به ثبت رسیده است که شامل 9 باریک‏برگ‏کش، هشت پهن‏برگ‏کش و پنج علف‏کش دو منظوره می‏باشند (4، 5). از 22 علف‏کش ذکر شده، پنج علف‏کش (شامل سه باریک‌‏برگ‏کش، یک پهن‌برگ‏کش و یک علف‏کش دو منظوره) از رده خارج شده و در بازار موجود نمی‏باشند. همچنین یک پهن‏برگ‏کش و یک علف‏کش دو منظوره اخیراً برای ثبت به کمیته نظارت بر سموم کشور ارسال شده است (6). در ایران طیف باریک‏برگ‏کش‏های گندم و جو از تنوع خوبی برخوردار نیست، زیرا برخی از علف‏کش‏های ثبت شده برای گندم و جو در ایران موجود نمی‏باشند، برخی از کارایی بالایی برخوردار نبوده و علف‏کش‏های باقی‏مانده همگی از گروه بازدارنده‏های ACCase می‏باشند. البته ازآنجاکه می‏توان از علف‏کش‏های دو منظوره برای کنترل علف‏های هرز گندم استفاده نمود، بنابراین در حال حاضر برای کنترل باریک‏برگ‏ها در گندم چندین علف‏کش از گروه‏های مختلف در دسترس است که در صورت اعمال یک مدیریت خوب، می‏توان از بروز پدیده مقاومت علف‏های هرز به علف‏کش‏ها و یا مدیریت علف‏های هرز مقاوم استفاده نمود (4، 5). برخی از علف‏کش‏های دو منظوره ثبت شده در کشور شامل ایمازامتابنز متیل (آسرت)، سولفوسولفورون (آپیروس)، مزوسولفورون متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم (شوالیه)، مت سولفورون متیل+سولفوسولفورون (توتال)، یدوسولفورون+مزوسولفورون (آتلانتیس) و ایزوپروتورون+دیفلوفنیکان (پنتر) می‏باشند که به استثنای ایزوپروتورون+دیفلوفنیکان (بازدارنده PSΙΙ + بازدارنده سنتز کارتنوئید) همگی از بازدارنده‏های آنزیم استولاکتات سینتاز (ALS) می‏باشند(4، 7).

مصرف کودهای نیتروژنی در سرتاسر دنیا طی 40 سال گذشته به موازات 2 برابر شدن تولید مواد غذایی در حدود 7 برابر افزایش یافته است (5، 24). تولید کودهای نیتروژنی به روش فرآیند هابربوش با مصرف زیاد انرژی‌های فسیلی و تولید و انتشار مقادیر زیادی گاز‌های گلخانه‌ای همراه است. علاوه بر این، سوء مصرف نیتروژن در نظام‌های کشاورزی فشرده پیامدهای منفی زیست‌‌محیطی مانند آلودگی آب‌های سطحی و زیر زمینی از طریق آبشویی و انتشار گازهای اکسید نیتروژن و آمونیاک به اتمسفر را به دنبال دارد. از اینرو، مدیریت دقیق نیتروژن و بهبود کارایی مصرف آن بنا به دلایل اقتصادی و محدود کردن آسیب‌های زیست‌محیطی ناشی از مصرف بی‌رویه آن از اهمیت زیادی برخوردار است. در صورت عدم وجود علف‌های هرز و بیماری‌ها، افزایش کاربرد کود نیتروژن‌دار بطور معمول منجر به بهبود عملکرد گیاه زراعی می‌شود. با این وجود، تغییر مقدار مصرف نیتروژن در شرایط مزرعه می‌تواند منجر به تغییر توان رقابتی گیاه زراعی و علف‌های هرز شود. باجوا و همکاران (11) مصرف کود نیتروژن‌دار را بر رشد، نمو، توزیع، پویایی، ماندگاری، ظهور و رقابت‌پذیری علف‌های هرز موثر دانستند. در این رابطه گزارش‌های متعددی وجود دارد که علف‌های هرز در شرایط مصرف بیشتر نیتروژن رقابت کننده بهتری نسبت به گیاه زراعی هستند که این موضوع می‌تواند در ارتباط با کارایی بالاتر آنها در استفاده از منابع باشد (11،12). دز توصیه شده برای کاربرد علف‌کش‌ها به گونه‌ای تنظیم می‌شود که تضمین کننده کنترل علف‌های هرز در شرایط مختلف باشد، اما در بسیاری از موارد امکان کاهش دز علف‌کش و کنترل مطلوب علف‌های هرز با دزهای کاهش یافته آن وجود دارد (18). با این وجود، کاربرد علف‌کش به مقدار کمتر از دز توصیه شده ممکن است منجر به کنترل ناکارآمد علف‌های هرز شود و بنابراین رقابت بین گیاه زراعی و علف‌های هرز تداوم یابد و در نهایت به کاهش عملکرد محصول منتج شود. بنابراین، لازم است که تاثیر دزهای کاهش یافته  علف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیل با نام تجاری (اُتللو اُو دی) بر رقابت بین گیاه زراعی و علف‌های هرز بررسی شود.

یولاف زمستانه (Avena ludoviciana Duriu) از مهم‌ترین علف‌های هرز مشکل‌ساز در مزارع گندم استان خوزستان است. بروز مقاومت و یا عدم کارایی پهن برگ‌کش‌هایی مانند تری‌بنورون متیل (با نام تجاری گرانستار؛ (13) و نیز توسعه مقاومت به علف‌کش‌های بازدارنده ACCase در علف‌های‌هرز باریک‌برگ باعث شده که در بسیاری از نقاط کشور مصرف علف‌کش‌های دو منظوره و بویژه علف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیل توصیه گردد. با این وجود، کشاورزان تمایل چندانی به استفاده از علف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیل ندارند، چرا که مصرف دز توصیه شده این علف‌کش باعث سرکوب شدن و توقف موقت رشد گندم می‌شود (پیمایش مزارع و پرسش از کشاورزان). بنابراین، این پژوهش با هدف بررسی برهمکنش دزهای کاهش‌یافته این علف‌کش و کود نیتروژن بر تولید زیست توده گندم چمران 2 در رقابت با علف هرز یولاف زمستانه انجام شد.

 

مواد و روش‌ها

این پژوهش در سال زراعی 98-1397 در مزرعه پژوهشی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان انجام شد. آزمایش به‌صورت کرت‌های خردشده در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با 4 تکرار اجرا شد. کود نیتروژن در پنج سطح صفر، 80، 160، 240 و 320 کیلوگرم نیتروژن از منبع اوره در هکتار به‌عنوان فاکتور اصلی و دزعلف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیل با نام تجاری (اُتللو اُو دی) در پنج سطح صفر، 25/0، 5/0 ،75/0و یک برابر دزتوصیه‌شده (6/1 لیتر در هکتار) به‌عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شد.

عملیات تهیه بستر شامل انجام شخم با گاوآهن برگردان‌دار سه مرتبه دیسک عمود بر هم و یک مرتبه رتیواتور بود. برای یکنواخت سبز شدن تراکم بوته‌ها، بذور مربوط به هر خط کشت برای هر یک از گیاهان گندم (چمران2) و یولاف زمستانه و به صورت ضریبی از تراکم مورد نیاز (به‌ترتیب 400 و50 بوته در مترمربع) محاسبه و در پاکت‌هایی جداگانه قرار داده شد. گندم (رقم چمران2) به‌صورت دستی در تاریخ 12 آبان در کرت‌های فرعی به طول 4 متر روی 20 ردیف کاشت با فواصل 5/17 سانتی‌متر کشت شد و همچنین بذور یولاف زمستانه به صورت دستی در بین خطوط کشت پخش شد. فاصله در هر تکرار آزمایش، بین کرت‌های فرعی دو متر و بین کرت‌های اصلی سه متر در نظر گرفته شد. پس از سبز شدن گندم و یولاف زمستانه تعداد بوته‌ها در روی ردیف‌های کاشت طوری تنظیم شد که تراکم نهایی برای هر گیاه معادل 400 و 50 بوته در متر مربع به دست آمد. کود نیتروژن به صورت پایه و سرک در مرحله کاشت، پنجه‌زنی و ساقه‌روی در کرت‌ها اعمال شد. سم‌پاشی توسط دستگاه سم‌پاش پشتی شارژی مدل Matabi با نازل پلی‌جت در فشار ثابت 2 اتمسفر در اواخر مرحله پنجه‌زنی گندم انجام شد. چهار هفته پس از سمپاشی، نمونه‌برداری تخربی از هر کرت (گندم و یولاف زمستانه) با استفاده از کادر 50×50 سانتیمتر مربع انجام شد. نمونه‌های گیاهی پس از خشک شدن در آونی با دمای 75 درجه سانتیگراد توزین شدند.

جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش.

اسیدیته خاک	نیتروژن (درصد)	هدایت الکتریکی  (دیس زیمنس بر متر)	پتاسیم (میلی گرم بر کیلوگرم)	فسفر (میلی گرم بر کیلوگرم)	رس (درصد)		سیلت (درصد)		شن (درصد)
25/7	07/0	70/1	161	76/5	46	38		11

 

رابطه بین مجموع زیست‌توده یولاف زمستانه (W) و دزعلف‌کش (dose) در هر سطح از مصرف کود نیتروژن با استفاده از مدل دز-پاسخ زیر توصیف شد (19):

(1)      W

W₀، مجموع زیست‌توده یولاف زمستانه در شرایط آلوده به علف‌ هرز یا تیمار بدون کاربرد علف‌کش (گرم در متر مربع)؛ b، شیب منحنی دز-پاسخ و ED₅₀؛ دز مؤثر مورد نیاز (برحسب نسبت از دزتوصیه‌شده علف‌کش) برای 50 درصد کاهش زیست‌توده یولاف زمستانه هستند. سپس، با ارزیابی روابط مختلف تغییرات هر یک از پارامترهای مدل دز- پاسخ با افزایش مصرف کود نیتروژن بررسی و معادله مناسبی برای توصیف آن انتخاب شد.

رابطه بین زیست‌توده گندم (Y) و دزعلف‌کش با استفاده از مدل سیگموئید زیر توصیف شد (18):

(1)     

Y_wi، زیست‌توده گندم در شرایط آلوده به علف‌هرز (گرم در متر مربع)؛ Y_wf، زیست‌توده گندم در شرایط عاری از علف‌هرز؛ CD₅₀، دزعلف‌کش مورد نیاز برای 50 درصد کاهش اثر رقابتی علف‌ هرز یولاف زمستانه یا دزی که در آن زیست‌توده گندم نیمی از حداکثر زیست‌توده به دست آمده در شرایط عاری از علف‌هرز است و B، شیب منحنی سیگوئیدی را نشان می‌دهد. سپس، با ارزیابی روابط مختلف تغییرات هر یک از پارامترهای این مدل با افزایش مصرف کود نیتروژن بررسی و معادله مناسبی برای توصیف آن انتخاب شد. رابطه بین زیست‌توده گندم و علف‌های هرز با استفاده از مدل زیر توصیف شد (1):

(2)     

که در این رابطهμ، توان رقابتی علف‌ هرز یولاف زمستانه در برابر گیاه زراعی را نشان می‌دهد.

تجزیه وتحلیل داده‌ها و نرم افزارهای مورد استفاده

داده‌ها با استفاده از نرم افزارSAS 9.4 تجزیه وتحلیل و همچنین به منظور رسم نمودارها از نرم افزار 14 SigmaPlot استفاده شد.

نتایج و بحث

زیست‌ تودهعلف‌هرزیولاف زمستانه

‌زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه در سطوح مختلف مصرف کود نیتروژن در پاسخ به افزایش دز علف‌کش سیر نزولی را پیش گرفت. برازش منحنی دز-پاسخ به تغییرات ‌زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه با افزایش دزعلف‌کش اُتللو اُو دی در هر سطح از مصرف کود نیتروژن در شکل (1) و پارامترهای برآورد شده در جدول (2) ارائه‌شده است. این مدل به‌خوبی تغییرات ‌زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه با افزایش دز علف‌کش را توجیه کرد؛ به‌طوری‌که ضریب تبیین مدل برای سطوح مختلف علف‌کش، بالاتر از 99/. برآورده شد و همچنین تجزیه واریانس رگرسیون نیز برای همه‌ی سطوح کودی معنی‌دار بود (جدول 2). ‌زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه در شرایط آلوده به علف‌ هرز (W₀) با افزایش مصرف کود نیتروژن افزایش یافت، به‌طوری‌که از حدود 46/154گرم در متر مربع در تیمار بدون مصرف کود به حدود 81/460 گرم در متر مربع در شرایط مصرف 320 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار رسید (جدول 2). یک رابطه نمایی افزایشی پاسخ W₀ به مقدار مصرف کود نیتروژن را بخوبی توصیف کرد، بطوریکه 99 درصد از تغییرات این پارامتر با تغییر مقدار مصرف کود قابل توجیه بود (شکل2). مقادیر خطای استاندارد نشان داد که میان سطوح مختلف مصرف نیتروژن اختلاف معنی‌داری از نظر برآورد پارامتر B وجود نداشت (جدول 2). بر این اساس، میانگین برآورد این پارامتر در سطوح مختلف مصرف کود در مدل نهایی به‌کار رفت. دز مورد نیاز برای 50 درصد کاهش زیست‌توده علف هرز یولاف زمستانه (ED₅₀) در شرایط بدون مصرف کود معادل 75 درصد از دزتوصیه‌شده علف‌کش علفکش اُتللو اُو دی بود که با افزایش مصرف بیشتر کود نیتروژن منجر به کاهش ED₅₀ شد و در سطح مصرف 320 کیلوگرم نیتروژن در هکتار به 37 درصد از دزتوصیه‌شده این علف‌کش رسید(جدول2).

رابطه بین ED₅₀ و میزان مصرف کود نیتروژن با استفاده از یک رابطه نمایی ED₅₀=Yo-a*exp(-b*x) توصیف شد (شکل 3). این رابطه در حدود 99 درصد از تغییرات ED₅₀ در پاسخ به تغییر میزان مصرف کود را توجیه کرد و تجزیه واریانس رگرسیون از نظر آماری معنی‌دار بود. لازم به ذکر است که رابطه بین ED50 و نیتروژن در ابتدا با استفاده از مدل‌های رگرسیون ساده خطی و کوآدراتیک ارزیابی شد اما قدرت این دو مدل در توصیف این رابطه کمتر از مدل نمایی بود. با جایگذاری روابط کوآدراتیک و نمایی توصیف‌کننده تغییرات W₀ و ED₅₀در پاسخ به افزایش مصرف کود نیتروژن و میانگین برآورد B در سطوح مختلف مصرف کود بجای پارامترهای مذکور در مدل دز-پاسخ (رابطه 1)، مدل نهایی برای توصیف تغییرات زیست‌توده علف‌های هرز در پاسخ به برهمکنش دزعلف‌کش و کود نیتروژن به شکل زیر به دست آمد:

(2)     

پیش‌بینی مجموع زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه در پاسخ به برهمکنش بین دزهای کاهش یافته علف‌کش اُتللو اُو دی و سطوح مصرف کود نیتروژن در قالب نمودار کانتور (شکل4) ارائه شده است. مجموع زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه با افزایش دز علف‌کش اُتللو اُو دی ‌در تمام سطوح مصرف کود کاهش یافت اما دزهای کمتری از این علف‌کش جهت به حداقل رساندن زیست‌توده علف‌هرز در سطوح بالاتر مصرف کود لازم بود. هر یک از خطوط نمودارکانتور میزان ثابتی از زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه در دزهای مختلف علف‌کش اُتللو اُو دی و مقادیر مختلف کود نیتروژن را نشان می‌دهد. جهت کاهش میزان زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه به کمتر از 70 گرم در متر مربع در شرایط مصرف صفر، 80، 160، 240 و 320 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار بترتیب دز علف‌کش بیشتری از 85، 70، 55، 45 و 40 درصد از دز توصیه شده علفکش لازم بود (شکل 4). در آزمایش‌های متعددی، افزایش زیست‌توده و توان رقابتی علف‌های هرز در مقایسه با گیاه زراعی در پاسخ به افزایش مصرف کود نیتروژن در ارزیابی رقابت گندم با علف‌های‌هرزی مانند بی‌تی‌راخ (Galium aparine L.)، یولاف وحشی (Avena fatua L.) (22) و علف پشمکی (Bromus sterilis L.) (17)گزارش‌شده زارع و همکاران (3) نیز گزاش کردند که افزایش مصرف کود نیتروژن منجر به افزایش زیست‌توده علف‌های هرز ذرت شد و در نتیجه دزهای بالاتری از علف‌کش نیکوسولفورون جهت کنترل علف‌های هرزلازم بود.

جدول 2-پارامترهای مدل دز-پاسخ برازش داده‌شده به زیست‌توده علف‌های هرز در برابر دزهای کاهش‌یافته علف‌کشمزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیل
در هر سطح از مصرف کود نیتروژن

 

کود نیتروژن (کیلوگرم در هکتار)		R2
			زیست توده علف‌های هرز در شرایط آلوده به علف هرز (گرم در متر مربع)	دز علفکش مورد نیاز برای کاهش 50 درصد زیست توده	شیب منحنی دز-پاسخ
0	46/154±37/12	75/0±09/0	14/2±74/0		99/0
80	54/283±85/6	52/0±01/0	89/2±25/0		99/0
160	70/334±88/17	41/0±03/0	38/3±60/0		99/0
240	68/385±90/16	39/0±02/0	77/5±85/0		99/0
320	81/460±80/11	37/0±08/0	82/4±57/0		99/0

 

 

شکل 1- منحنی دز-پاسخ برازش داده‌شدهبه زیست‌توده علف‌های هرز در برابر دزهای کاهش‌یافته علف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیل در سطوح مصرف کود نیتروژن

 

در پژوهشی دیگر مشاهده شد که در شرایط بدون مصرف علف‌کش با افزایش میزان مصرف نیتروژن میزان ماده خشک ارشته خطاییLepyrodiclis holosteoides Fenzl.)) در هر دو منطقه افزایش یافت، به‌طوری که در شرایط بدون مصرف نیتروژن میزان ماده خشک این علف هرز بین350 تا 400 گرم در متر مربع بود ولی با افزایش میزان نیتروژن به 150 کیلوگرم در هکتار میزان ماده خشک آن به بیش از 1200 گرم در مترمربع در هر دو منطقه شهریار و کرج افزایش یافت و با افزایش دز علف‌کش به بیش از 20گرم در هکتار میزان ماده خشک ارشته خطایی در مقادیر بالاتر نیتروژن کاهش بیشتری نسبت به مقادیر پایین تر نیتروژن نشان دادند (9).

 

شکل 2- تغییرات زیست‌توده علف‌های هرز در شرایط آلوده به علف‌های هرز (W₀) در پاسخ به افزایش مصرف کود نیتروژن. خط مدل کوآدراتیک برازش داده شده به مقادیر W₀ در پاسخ به تغییر میزان مصرف کود را نشان می‌دهد.

 

 

شکل 3- تغییراتدزمورد نیاز برای 50 درصد کاهش زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه (ED₅₀) در پاسخ به افزایش مصرف کود نیتروژن. خط مدل نمایی برازش داده شده به مقادیر ED₅₀ در پاسخ به تغییر میزان مصرف کود را نشان می‌دهد.

 

شکل4- دز علف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌تیل مورد نیاز برای کاهش زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه  به یک سطح معین برای سطوح مختلفمصرف کود نیتروژن‌.

 

 

زیست‌توده گندم

زیست‌توده گندم در پاسخ به افزایش دز علف‌کش اُتللو اُو دی و کاهش توان رقابتی علف‌ هرز یولاف زمستانه در سطوح مختلف مصرف کود نیتروژن سیر افزایشی و کاهشی را نشان داد (شکل 5). مدل سیگموئیدی چهار پارامتری (رابطه 2) به‌خوبی این روند را توصیف کرد به‌طوری‌که ضریب تبیین این مدل بیشتراز 98/. برآوردشد (شکل 5). بر اساس پیش‌بینی‌های این مدل Y_wi(زیست توده گندم در شرایط آلوده به علف هرز) در زمان مصرف مقادیر صفر تا 320 کیلوگرم کود نیتروژن بین 85/249 تا01/398 متغییر بود. تغییرات پارامتر Y_wiدر پاسخ به افزایش مصرف کود نیتروژن با استفاده از یک رابطه نمایی افزایشی توصیف شد. به طوری که این مدل تغییرات Y_wiرا با افزایش مصرف کود نیتروژن با ضریب تبیین 97/0 توصیف کرد(شکل6). Y_wf (زیست توده گندم در شرایط عاری از علف هرز) در زمان مصرف مقادیر صفر تا 320 کیلوگرم کودنیتروژن بین 39/311 تا 01/641 بود. CD₅₀ (دز مؤثر مورد نیاز برای کاهش 50/0 از تأثیر رقابت علف‌ هرز یولاف زمستانه بر زیست‌توده گندم) بین 54 تا30 درصد از دزتوصیه شده علف‌کش پیش‌بینی شد. همچنین تغییرات CD₅₀ در پاسخ به افزایش مصرف نیتروژن با یک رابطه‌ی نمایی کاهشی توصیف شد (شکل 7).این رابطه در حدود 94/0 درصد از تغییرات CD₅₀ با افزایش مصرف اوره را توجیه کرد. شیب منحنی سیگموئید بین 23/0 و 11/0 در سطوح مختلف مصرف کودنیتروژن متغیر بود (جدول3).

با جایگذاری متوسط Y_wi و B در سطوح مختلف مصرف نیتروژن و روابط توصیف‌کننده تغییرات Y_wfو CD₅₀در پاسخ به افزایش مصرف نیتروژن بجای پارامترهای مذکور در مدل سیگموئیدی توصیف‌کننده رابطه بین زیست‌توده گندم و دزعلف‌کش، مدل نهایی برای توصیف تغییرات زیست‌توده گندم تحت تأثیر برهمکنش دزعلف‌کش و کود نیتروژن به شکل زیر به دست آمد:

 

پیش‌بینی زیست‌توده گندم در پاسخ به برهمکنش دز علفکش اُتللو اُو دی و کود نیتروژن با استفاده از این رابطه در قالب نمودار کانتور ارائه‌شده است (شکل8). بر اساس پیش‌بینی این مدل، زیست‌توده گندم در شرایط مصرف مقادیر بیشتر کود نیتروژن و دزهای بالاتر علفکش اُتللو اُو دی در حداکثر و در شرایط مصرف مقادیر کم کود نیتروژن و علف‌کش در حداقل بود. همچنین در شرایط مصرف مقادیر بیشتر کود نیتروژن تندی شیب کاهش زیست‌توده گندم در اثر رقابت با علف‌های‌هرز با کاربرد دزهای کاهش یافته علف‌کش شدیدتر از شرایط مصرف مقادیر کم نیتروژن بود. همچنین، برای دستیابی به زیست‌توده‌ای در حدود 700 گرم در متر مربع با کاربرد 185 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار به همراه 85 درصد دز توصیه شده علف‌کش یا کاربرد 240 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار و 60 درصد دز توصیه شده علف‌کش و یا کاربرد 320 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار با 65 درصد دز توصیه شده علف‌کش مقدور بود (شکل 8).

زیست‌توده گندم در شرایط مصرف مقادیر کم نیتروژن به‌طور قابل‌توجهی پایین بود. برای دستیابی به عملکردهای بهینه در گندم بسته به ویژگی‌های فیزیک و شیمیایی خاک و گیاه زراعی کاشته شده درسال قبل بین 100 تا 200 کیلوگرم نیتروژن خالص در هکتار نیاز است (16). در این مطالعه، افزایش مصرف کود اوره منجر به افزایش قابل توجه مجموع زیست‌توده علف‌های هرز در واحد سطح شد. با افزایش میزان کاربرد نیتروژن، میزان اسیمیلات‌ها و انتقال آنها و در نتیجه انتقال علف‌کش افزایش می‌‌یابد زابالتا و همکاران (23). کیم وهمکاران(15) و مون وهمکاران(18) نیاز به مصرف دزهای بالاتر علف‌کش را در شرایط آلودگی شدید مزرعه به علف‌های هرز گزارش کردند. زارع و همکاران (3) نیز گزاش کردند که افزایش مصرف کود نیتروژن منجر به افزایش زیست‌توده علف‌های هرز ذرت شد و در نتیجه دزهای بالاتری از علف‌کش نیکوسولفورون جهت کنترل علف‌های هرز لازم بود. گزارش‌شده است که
دز-پاسخ علف‌کش برای کلزا (به‌عنوان علف‌هرز مدل) در شرایط تک‌کشتی تحت تاثیر مصرف نیتروژن قرار نگرفت، یعنی ED₅₀ و B با تغییر مصرف نیتروژن ثابت بود (16).

جدول3- پارامترهای مدل سیگموئید برازش داده‌شده به زیست‌توده گندم در برابر دزهای کاهش‌یافته علف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیل در هر سطح از مصرف کود نیتروژن

 

کود نیتروژن (کیلوگرم در هکتار)		پارامتر± خطای استاندارد برآورد					R2
		زیست‌توده گندم در شرایط آلوده به علف‌ هرز (گرم در متر مربع)	زیست‌توده گندم در شرایط عاری از علف‌ هرز (گرم در متر مربع)	دز مورد نیاز برای حفظ نیمی از حداکثر زیست‌توده گندم در شرایط عاری از علف ‌هرز	شیب منحنی سیگموئیدی
0		85/249±85/7	39/311±57/10	54/0±08/0	18/0±10/0		98/0
80		29/316±37/22	75/417±03/13	41/0±06/0	15/0±06/0		99/0
160		67/366±80/60	04/670±6/23	38/0±09/0	23/0±06/0		98/0
240		6/375±6/11	95/739±6/10	36/0±08/0	15/0±07/0		99/0
320		01/398±6/8	01/641±10/11	33/0±01/0	11/0±01/0		99/0

 

 

شکل 5- منحنی سیگموئیدی برازش داده‌شدهبه زیست توده گندم در پاسخ به افزایش دزعلف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیل در سطوح کود نیتروژن

 

 

شکل6- تغییرات Y_wf (زیست توده گندم در شرایط عاری از علف‌هرز)
در پاسخ به افزایش مصرف کود نیتروژن

 

شکل 7- تغییرات CD₅₀ (دز مورد نیاز برای حفظ نیمی از حداکثر زیست‌توده گندم به‌دست‌آمده
در شرایط عاری از علف‌هرز) در پاسخ به افزایش مصرف کود نیتروژن

 

 

شکل 8 - پیش‌بینی زیست توده گندم در شرایط رقابت با علف‌ هرز تحت تأثیر دزهای کاهش‌یافته علف‌کش مزوسولفورون‌متیل+ یدوسولفورون متیل سدیم+ دیفلوفنیکان + مفن‌پایر‌دی‌اتیلو کود نیتروژن

 

رابطه بین زیست‌توده یولاف زمستانه و گندم در هر سطح از مصرف کود نیتروژن با استفاده از مدل هذلولی راست‌گوشه توصیف شد (شکل11). پارامتر µ در این مدل توانایی رقابتی علف‌هرز در برابر گیاه زراعی و عکس این پارامتر‌ زیست‌توده‌ای از علف ‌هرز که در شرایط رقابت منجر به 50 درصد افت زیست‌توده گیاه زراعی می‌شود را نشان می‌دهد. پارامتر  برای سطوح مختلف مصرف نیتروژن به‌طور متفاوتی برآورد شد (شکل 11). پارامتر µ درپاسخ به افزایش مصرف کود نیتروژن با تابعیت از یک رابطه‌ی درجه دوم توصیف شد .این مدل 98/0 از تغییرات µ با افزایش مصرف کود نیتروژن را توجیه کرد (شکل 12). بر اساس این رابطه، پارامتر μ برای شرایط بدون مصرف کود معادل 0012/0 برآورد شد و در شرایط مصرف 320 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار به 0021/0 رسید. بر اساس این مدل،مقدار  با افزایش مصرف کود نیتروژن افزایش و با مصرف 157 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار به حداکثر رسید و مصرف کود بیشتر از این حد باعث کاهش توان یولاف زمستانه شد (شکل12). در پژوهشی مرتضی‌پور و همکاران (8) گزارش کردند طبق پیش بینی مدل توان رقابتی توق در برابر سویا در حالت بدون کاربرد علف‌کش 35/0 بود که با افزایش دز علف‌کش‌ کاهش یافت. پیش بینی مدل نشان داد که با کاربرد حدود24 گرم علفکش ایمازتاپیر در هکتار توان رقابتی توق تا50/0 کاهش یافت. در پژوهشی یوسفی و همکاران (10) با مطالعه برهمکنش بین دزهای کاهش یافته علف‌کش ایمازتاپیر و تداخل چندگانه علف‌های هرز توق (Xanthium strumarium) و تاج‌خروس ریشه قرمز بر عملکرد دانه سویا گزارش کردند که توان رقابتی هر دو گونه با مصرف نیمی از دز توصیه شده به مقدار قابل توجهی کاهش یافت و به افت عملکرد کمتر سویا منتج گردید.

 

شکل 11- مدل هذلولی راست‌گوشه برازش داده شده به زیست‌توده گندم
در برابر زیست‌توده علف هرز یولاف زمستانه در سطوح مصرف کود نیتروژن

 

 

Mu=0.0012+1.87-4.79*N²

Rsqr=0.98

شکل 12- تغییرات ضریب رقابتی علف‌های هرز (μ) با افزایش مصرف کود نیتروژن

 

 

نتیجه‌گیری

طبق نتایج این پژوهش، جهت کاهش میزان زیست‌توده علف‌ هرز یولاف زمستانه به میزان زیست‌توده علف‌های هرز به کمتر از 70 گرم در متر مربع در شرایط مصرف صفر، 80، 160، 240 و 320 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار بترتیب دز علف‌کش بیشتری از 85، 70، 55، 45 و 40 درصد از دز توصیه شده علفکش لازم بود. همچنین بر اساس پیش‌بینی‌های مدل ترکیبی به دست آمده، بیشترین زیست توده گندم در متر مربع با کاربرد 320 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار به همراه 100 درصد از دز توصیه شده علفکش و یا با کاربرد 295 کیلوگرم کود نیتروژن در هکتار با 85 درصد از دز توصیه شده علفکش مقدور بود.

 

منابع

1ز

مراجع

-اویسی، م.، رحیمیان مشهدی، ح.، باغستانی، م.، و علیزاده، ح. 1392. پیش بینی رویش علف‌های هرز توق و تاج خروس در ذرت با مدل‌‌های زمان دمایی. دانش علف‌های هرز ایران، 11(1):90-77

2-ایزدی دربندی، ا.، راستگو، م.، و افریکان، ر.1394. امکان سنجی کاهش مقدار کاربرد علف کش سولفوسولفورون (آپیروس) در گندم (Triticum aestivum L.) با کمک مدیریت کاربرد نیتروژن. مطالعات حفاظت گیاهان، 4(29):581-571 

3-زارع، ا.، رحیمیان مشهدی، ح.،علیزاده،ح.، و بهشتیان مسگران، م. 1388. واکنش علف های هرز مزارع ذرت به مقادیر مختلف کود نیتروژن و دز‌های علفکش. سومین همایش علوم علف های هرز ایران بابلسر، مازندران. صفحه21.

4-زند، ا.، باغستانی میبدی، م.، بیطرفان، م.،و شیمی، پ. 1389. راهنمای کاربرد علف‏کش‏های ثبت شده در ایران، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد. 65 صفحه.

5-زیدعلی، ا.، ناصری، ر.، میرزایی، ا.، و چیت بند، ع. 1395. بررسی ویژگی‌های اکوفیزیولوژیکی گندم متاثر از تراکم و کاربرد علف‌کش‌ها. اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی، 4(4): 856-839.

6-قرخلو، ج.، و زند، ا. 1389. مروری بر تحقیقات انجام شده پیرامون مقاومت علف‌های هرز به علفکش‌ها در ایران. مجموعه مقالات کلیدی یازدهمین کنگره علوم زراعت و اصلاح نباتات ایران. دانشگاه شهید بهشتی تهران. صفحه 110.

7-محمد دوست چمن آباد، ح. 1390. مقدمه ای بر اصول علمی و عملی کنترل علف‌های هرز، انتشارات جهاد دانشگاهی. ص 236.

8-مرتضی پور، ح.، اویسی، م،. وزان، س.، و زند، ا.1389. مدلسازی بر همکنش دز علف کش ایمازتاپیر و تراکم توق بر عملکرد سویا. دانش علف‌های هرز ایران، 6 (2): 11-1.

9-یعقوبی، س.، آقاعلی خانی،م.،  قلاوند، ا.، و  زند، ا.1390. ارزیابی برهمکنش علف کش و نیتروژن بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم در رقابت با علف هرز ارشته خطایی (Lepyrodiclis holosteoides Fenzl.). دانش علف‌های هرز ایران، 7 (1):31-13

10-یوسفی، ع.، علیزاده، ح.، باغستانی،م.، و رحیمیان، ح.1387. مدلسازی رقابت توأم توق (Xanthium strumarium) و تاج خروس (Amaranthus retroflexus) در سویا. دانش علف‌های هرز ایران، 4 (2):78-69

11-Bajwa, A.A., Mahajan, G. and Chauhan, B.S. 2014. Nonconventional Weed Management Strategies for Modern Agriculture. Weed Science, 63(4):723-747.

12-Blackshaw, R.E., O’Donovan, J.T., Harker, K. N. and Clayton,G.W. 2006. Reduced herbicide doses in field crops: A review. Weed Biology Management, 6: 10–17.

13-Derakhshan, A. and Gherekhloo, J. 2013. Investigating cross-resistance of resistant-Phalaris minor to ACCase herbicides. Weed Research, 4: 15-25.

14-Heap, I. 2017. International Survey of Herbicide Resistant Weeds. Available at: http://weedscience.org/summary/MOA.aspx.

15-Kim, D. S., Marshall, E.J.P., Brain, P. and Caseley, J. C. 2006a. Modelling the effects of sub-lethal doses of herbicide and nitrogen fertilizer on crop–weed competition. Weed Research, 46: 492–502.

16-Kim, D. S., Marshall, E.J.P., Caseley, J.C. and Brain, P. 2006b. Modelling interactions between herbicide dose and multiple weed species interference in crop–weed competition. Weed Research, 46: 175–184.

17-Lintell-Smith, G., Watkinson, A.R. and Firbank, L.G. 1991. The effects of reduced nitrogen and weed-weed competition on the populations of three common cereal weeds. Proceedings of the Brighton Crop Protection Conference-Weeds. Brighton, UK. 135–140 p.

18-Moon, B.C., Kim, J.W., Cho, S.H., Park, J.E., Song, J.S. and Kim, D.S. 2014. Modelling the effects of herbicide dose and weed density on rice-weed competition. Weed Research, 54:484–491.

19-Sterling, T. M., Balke, N.E. and Silverman, D. S. 1990. Uptake and accumulation of the herbicide bentazon by cultured plant cells. Plant Physiology, 92: 1121-1127.

20-Stoate, C., Boatman, N.D., Borralho, R.J., arvalho, C.R., de Snoo, G.R. and Eden, P. 2001. Ecological impacts of arable intensification in Europe. Journal of Environmental Management, 63:337–365.

21-Waggoner, J. K., Henneberger, O. K., Kullman, G. J., Umbach, D.M., Kamel, F., Beane Freeman, L.E., Alavanja, M.C.R., Sandler, D.P. and Hoppin, J.A. 2012. Pesticide use and fatal injury among farmers in the agricultural health study. International Archives of Occupational and Environmental Health, 86: 177–187.

22-Wright, K. J. and Wilson, B. J. 1992. Effects of nitrogen on competition and seed production of Avena fatua and Galiuma parinein in winter wheat. Applied. Biology, 30: 1051–1058.

23-Zabalza, A., Gaston, S., Ribas-Carbó, M., Orcaray, L., Igal, M. and Royuela, M. 2006. Nitrogen assimilation studies using 15N in soybean plants treated with imazethapyr, an inhibitor of branched-chain amino acid biosynthesis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54:18-23.

24-Zhao, B., Liu, Z., Ata-Ul-Karim, S.T., Xiao, J., Liu, Z., Qi, A., Ning, D., Nan, J. and Duan, A. 2016. Rapid and nondestructive estimation of the nitrogen nutrition index in winter barley using chlorophyll measurements. Field Crops Research, 185: 59–68.