نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام
2 گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام
3 استادیار گروه علوم شیمیایی و دارویی، دانشگاه فرارا، فرارا، ایتالیا
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Background and Objective: Environmental problems due to overuse of herbicides and resistance of weeds to them have made the need to develop agricultural strategies as a secure and less costly method for weed management one of the sustainable agricultural priorities. This study was carried out to study the effect of intercropping of Persian clover or vetch as cover crop with wheat under different soil disturbance regimes on population dynamics of weeds to use as ecological weed management systems.
Materials and methods: The experiment was conducted as split plots in the form of a randomized complete block design with three replications in the research farm of Ilam University during the two cropping years of 2018/19 and 2019/20. Tillage regimes as the main factor in three levels (conventional tillage, minimal tillage and no cultivation) and different intercropping patterns including monocultures wheat, clover, vetch, additive intercropping of 100% wheat + 50% clover, additive intercropping of 100% wheat + 50%vetch and weedy were considered as sub-factors.
Results: The weed density was reduced up to 80.7% in intercropping of wheat+vetch and to 66% in intercropping of wheat+clover under no tillage system. The respected values were, respectively, 91.6 and 77.7% under reduced tillage and 80 and 70.8% under conventional tillage systems. The Shannon and Wiener Brillouin,
Conclusion: Intercropping of wheat and cover crops can be applied to reduce efficiently weed density and also to affect weed diversity. This also can be an important step toward sustainable agriculture.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
مدیریت علفهای هرز یک مسئله بسیار مهم میباشد زیرا علفهای هرز با وجودی که از تنوع زیستی مزارع حمایت میکنند می‌توانند باعث از بین رفتن عملکرد محصولات زراعی شوند (پتیت و همکاران 2016). علفهای هرز از یک سو از طریق سایه‌اندازی و کاهش میزان نور در دسترس گیاه زراعی و یا از طریق تولید برخی مواد شیمیایی آللوپاتیک رشد گیاه را تحت تأثیر قرار میدهند (جبران و چوهان 2018) و از سوی دیگر علفهای هرز در جذب نور، آب و مواد غذایی با محصولات زراعی در رقابت میباشند که این رقابت پایدار معمولاً منجر به کاهش کمیت و کیفیت محصولات کشاورزی میگردد (گوگلیمینی و همکاران 2017). اولین قدم برای توسعه مدیریت علفهای هرز سازگار با محیط زیست این است که بدانیم جوامع علفهای هرز چگونه به محرک‌های محیطی واکنش نشان میدهند و در این میان، احتمالاً شرایط اقلیمی و مدیریتی مهمترین عوامل تعیین کننده جامعه علفهای هرز میباشند (آلارکونویلورا و همکاران 2019).
از بین عوامل مختلف مؤثر بر جمعیت علفهای هرز موجود در یک مزرعه، نوع عملیات مدیریتی و نحوه کنترل علفهای هرز مهمترین عواملی هستند که ترکیب و تراکم گونهایی جمعیت علفهای هرز موجود در مزرعه را تعیین میکنند. اگرچه استفاده از علفکـشها، یک روش سریع در کنترل علفهای هرز میباشد. ولی کاربرد مواد شیمیایی علاوه بر پر هزینه بودن، پیامدهای سوئی از قبیل آلودگی آبها، آلودگی خاک، خسارت به محیط‌زیست و حیات‌وحش، وجود باقیمانده علفکشها در مواد غذایی، تجمع سموم در زنجیرههای غذایی و به‌وجود آمدن علفهای هرز مقاوم به علفکشها را در پی داشته است (یوان-کوان و همکاران 2012). به همین دلیل، تـلاش بـرای اسـتفاده از روشهـای غیرشیمیایی کنترل علفهای هرز، روند رو به رشدی داشته است. جمعیت علفهای هرز ممکن است به‌وسیله تنوع گونهای در سیستمهای زراعی نیز کاهش یابند (کور- هلو و همکاران 2011). یکی از راهکارهای ایجاد تنوع استفاده از سیستمهای کشت مخلوط است. کشت مخلوط به کاشت دو یا چند گیاه بهطور هم‌زمان در یک قطعه از زمین اطلاق میشود (استریچلند و همکاران 2015) که از طریق کاهش فضا و منابع قابل جذب برای علفهای هرز، باعث کنترل غیر شیمیایی علفهای هرز میگردد (کومار و همکاران 2017).
در کشت مخلوط، به‌دلیل رقابت گیاهان با علفهای هرز از رشد و توسعه آنها ممانعت به‌عمل میآید و این امر با وجود عدم کاربرد علفکش، به افزایش تولید در این نوع سیستم کشت منجر میشود. توانایی نظامهای کشت مخلوط برای رقابت با علفهای هرز به عوامل مختلفی از جمله ترکیب گیاهان، ارقام، تراکم گیاهی، سهم هریک از گیاهان زراعی در کشت مخلوط، ترتیب و فاصله قرار گرفتن آنها از یکدیگر، حاصلخیزی خاک و وضعیت رطوبتی خاک بستگی دارد (یوان-کوان و همکاران 2012، آموس و همکاران 2013). علاوه بر این، کاهش آشیانههای خالی و منابع در دسترس برای رشد علفهای هرز نیز تا حدود زیادی کاهش قدرت تهاجم علفهای هرز را موجب میشود (شایگان و همکاران 2008). در آزمایشی کشـت مخلـوط گنـدم و شـبدر زیرزمینـی (Trifolium subterraneum L.) باعث کاهش تراکم و زیستتوده علفهای هرز در مقایسه با کشت خالص گندم (Triticum aestivum L.) شد (کامپیگلیا و همکاران 2014). در مطالعه بر روی کشت مخلوط شنبلیله (Trigonella foenum-graecum) با دیگر گیاهان لگوم، به‌دلیل اثرات دگرآسیبی ریشه شنبلیله بر چرخه زندگی گل جالیز (Orobanche purpurea) در مرحله جوانهزنی منجر به کاهش خسارت این علفهرز شد (فرناندز-آپاریسیو و همکاران 2008). در کشت مخلوط ماشک گلخوشهای با گشنیز مشاهده شد که بوتههای گشنیز و ماشک گل خوشهای با اشغال سطح بیشتری از زمین، از رشد رویشی علفهای هرز ممانعت کرده و در رقابت با آنها کاراتر عمل نموده و درنتیجه با غلبه بر علفهای هرز به کاهش زیستتوده تولیدی آنها نسبت به کشت خالص منجر شدند (نصیری 2020). کشت مخلوط به‌دلیل تأثیری که بر جنبه‌های مختلف تولید و به‌ویژه کارایی استفاده از منابع دارد، می‌توانند افزایش عملکرد گونههای مخلوط نسبت به کشت خالص را در پی داشته باشند (مونتی و همکاران 2016).
سیستمهای خاکورزی با جابه‌جایی و انتقال بذور علفهای هرز به اعماق مختلف خاک، برگرداندن بقایا به خاک و در نتیجه تغییر چرخه عناصر غذایی تأثیر زیادی بر جامعه علفهایهرز دارند (ویرجینیا و همکاران 2015). بهطور کلی شخم، ترکیب و خصوصیات مورفولوژیک و فیزیولوژیک جوامع علفهای هرز را متأثر میسازد (ارمنگوت و همکاران 2016). زمان و نوع خاکورزی در هر کشت تا حد زیادی گونههای علفهرز مهم در گیاه زراعی را تعیین میکنند بنابراین خاکورزی تأثیر انتخابی بر علفهای هرز دارد. نتایج مطالعات نشان داد که کاهش شدت شخم عموماً فراوانی علفهای هرز چندساله و گراسها را زیاد میکند (ارمنگوت و همکاران 2015). محققین در بررسـی تـأثیر روشهــای مدیریتی مختلف بر تراکم، ترکیب و تنوع علفهای هرز مزرعـه ذرت دریافتند که کمترین تراکم و وزن خشک علفهای هـرز در سیستم شخم مرسوم به‌دست آمد. آنها دلیل این امر را دفن علفهای هرز و نابودی مریستمهای حساس آنها توسط شخم سنگین دانستند. در این مطالعه بخش عمده ترکیب علفهای هرز متعلق بـه گونههای پهن‌برگ بود (خرمدل و همکاران 2009).
در سامانههای بیخاکورزی که خاک مزرعه دستکاری نمیگردد تجمع سطحی بذور علفهای هرز میتواند موجب افزایش شکارگرها (پرندگان، جوندگان، حشرات) و تسهیل کردن دسترسی آنان به بذور شده که نتیجه آن کاهش این بذور و در نتیجه جمعیت علفهای هرز است (بلوبو و کاپلان 2015). به‌دلیل عدم خاکورزی یا کاهش خاکورزی، بذرهای موجود بر سطح خاک به درون خاک وارد نشده و بانک بذر علفهای هرز در خاک کاهش مییابد (نیکلز و همکاران 2015) که در بلند مدت میتواند موجب کاهش علفهای هرز گردد. حفظ بقایای گیاهی در سامانههای خاکورزی حفاظتی موجب کاهش دمای متوسط خاک شده و این ممکن است موجب تأخیر در سبز شدن گیاه و بذور علفهای هرز شود (نیکلز و همکاران 2015) این موضوع سبب افزایش توان رقابتی گیاه زراعی با علفهای هرز میشود.
محققین بیان نمودند بیشتر بودن وزن خشک و فراوانی علفهای هرز در سامانه خاکورزی حفاظتی نسبت به خاکورزی رایج احتمالاً به دلیل عدم حذف کلیه علفهای هرز در زمان کم‌خاکورزی و در نتیجه بهبود شرایط برای رشد علفهای هرز باقیمانده بوده است (میرزاوند و همکاران 2017).
با توجه به اهمیت روزافزون کشاورزی پایدار و نقش آن در تولید محصول سالم، این پژوهش با هدف بررسی اثر کشت مخلوط افزایشی و روشهای مختلف خاکورزی بر پویای جمعیت علفهای هرز و ارزیابی الگوهای مختلف کاشت جهت مدیریت اکولوژیک علفهای هرز انجام گرفت.
مواد و روشها
این آزمایش طی دو سال زراعی 98-1397 و 99-1398 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه ایلام با طول جغرافیایی 46 درجه و 28 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 33 درجه و 37 دقیقه شمالی و ارتفاع از سطح دریا 1174 متر انجام گرفت. نتایج آزمون خاک، بافت خاک محل آزمایش را سیلت لوم رسی نشان داد. ویژگیهای خاک محل آزمایش در جدول 1 آمده است. متوسط بارش طی دو سال زراعی به‌ترتیب 1010 و 651 میلی‌متر در سال زراعی بود (شکل 1). آزمایش بهصورت کرتهای خرد شده در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. خاکورزی به‌عنوان عامل اصلی در سه سطح، خاکورزی مرسوم، خاکورزی حداقل و بیخاکورزی و الگوهای مختلف کشت شامل کشت خالص گندم، شبدر، ماشک و کشت مخلوط افزایشی 100 درصد گندم+ 50 درصد شبدر، کشت مخلوط افزایشی 100 درصد گندم+ 50 درصد ماشک و عدم کشت گیاه زراعی به‌عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند. برای کشت از گندم رقم بهاران به‌میزان 20 گرم در مترمربع و بذر مصرفی گیاهان شبدرایرانی رقم هفت چین و ماشک گلخوشهای رقم مراغه در کشت خالص آنها به ترتیب چهار و هفت گرم در مترمربع و متناسب با شیوه کشت مرسوم منطقه در نظر گرفته شد. در هر دو سال، آماده‌سازی و شخم زمین در اواسط مهرماه بر اساس خاکورزی متداول، خاکورزی حداقل و بدون خاکورزی انجام گردید. برای انجام خاکورزی متداول از دستگاه‌های متداول و مرسوم منطقه که بهصورت کامل خاکورزی را انجام میدهند، استفاده شد. زمین پس از گاورو شدن در آغاز با گاوآهن برگرداندار شخم و پس از آن برای نرم‌کردن کلوخه‌ها دو بار دیسک زده شد. در روش خاکورزی حداقل، زمین با استفاده از گاوآهن قلمی شخم زده شد به‌طوری‌که حداقل 30 درصد از بقایا گیاهان روی سطح خاک باقی مانده و بقیه با خاک مخلوط شدند. در روش بدون خاکورزی نیز کشت بدون شخم صورت گرفت. بعد از اعمال سطوح خاکورزی عملیات کاشت تمام گیاهان بهطور هم‌زمان در هفته دوم آبان ماه با دست بهصورت ردیفی در کرتهای به عرض دو و طول سه متر انجام شد. در کشت خالص تمام گیاهان فاصله خطوط از هم 20 سانتیمتر بود و در کرتهای مربوط به کشت مخلوط افزایشی، بین خطوط گندم، لگومها کاشته شدند و فاصله خطوط کاشت 10 سانتیمتر در نظر گرفته شد.
|
جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک محل آزمایش (عمق 30-0 سانتی‌متری خاک) |
||||||
|
نیتروژن کل (%) |
پتاسیم قابل‌جذب (ppm) |
فسفر قابل‌جذب (ppm) |
ماده آلی (%) |
اسیدیته |
هدایت الکتریکی (dS.m-1) |
سال زراعی |
|
12/0 |
66/386 |
80/10 |
34/2 |
86/7 |
56/0 |
98-1397 |
|
19/0 |
68/339 |
52/3 |
09/3 |
09/8 |
30/0 |
99-1398 |
|
|
|
|
شکل 1- دمای حداقل، دمای حداکثر، دمای متوسط و میزان بارندگی در طول دوره رشد طی دو سال زراعی 99-1398 و 98-1397 |
|
آبیاری بر اساس نیاز آبی گیاهان و شرایط اقلیمی متناسب با سیستم کشت رایج منطقه انجام گرفت.
به‌منظور اندازه‌گیری ﺟﻤﻌیت ﮔﻮﻧﻪﻫﺎی ﻋﻠﻒﻫﺎی ﻫﺮز نمونه‌برداری در مرحله شیری گندم ﺑـﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از ﮐـﻮادراﺗﯽ ﺑـﻪ اﺑﻌـﺎد 50×50 ﺳﺎﻧﺘﯽﻣﺘﺮ انجام ﺷﺪ. ﺗـﺮاﮐﻢ ﻋﻠـﻒﻫـﺎی ﻫـﺮز به تفکیک گونه تعیین گردید. سپس میزان تنوع گونهای علفهایهرز با استفاده از روابط ذیل محاسبه گردید (بوث و همکاران 2003).
|
رابطه (1) شاخص تنوع شانون- وینر (Shannon and Wiener index) |
H/= - |
|
|
رابطه (2) شاخص تنوع بریلویین (Brillouin index) |
= log ( ) |
|
|
رابطه (3) شاخص یکنواختی (Evenness index) |
Ep= |
|
|
رابطه (4) شاخص مارگالف (Margalef index) |
R= |
|
|
رابطه (5) شاخص غالبیت سیمپسون (Simpson dominance index) |
D= |
|
که در این روابط، N تعداد کل افراد، ni تعداد افراد مربوط به گونه i، Pi فراوانی نسبی افراد گونه i ام، S تعداد گونه، 1-D شاخص تنوع سیمپسون و R شاخص غنا میباشد.
مقادیر شاخصهای تنوع زیستی با استفاده از نرمافزار Past تعیین گردید. قبل از تجزیه واریانس دادهها، ابتدا نرمال بودن دادهها مورد بررسی قرار گرفت. همچنین یکنواختی واریانس خطاهای آزمایشی با استفاده از آزمون بارتلت بررسی گردید. تجزیه آماری دادههای آزمایش با نرمافزار SAS ver. 9.1 و مقایسه میانگینها با آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام شد و جهت ترسیم نمودارها از نرمافزار MS Excel 2010 استفاده گردید. با توجه به معنیدار بودن اثرات متقابل سه‌گانه (سال× خاکورزی× الگوی کاشت)، برش‌دهی اثرات متقابل بر اساس سال و مقایسه میانگینها به روش Lsmeans در سطح احتمال پنج درصد صورت گرفت. تابع تشخیص برای تعیین و شناسایی علفهایهرز غالب و رابطه گونههای مختلف بر اساس تراکم در الگوهای مختلف کشت مخلوط تحت سامانههای مختلف خاکورزی در دو سال زراعی 97-1396 و 98-1397 بهصورت جداگانه و بر اساس روش گام به گام صورت گرفت و مقدار توابع تشخیص استخراج شده برای هر گروه و رسم نمودار تابع تشخیص در سال دوم با نرمافزار SPSS (نسخه 20) محاسبه گردید.
نتایج و بحث
در سال اول در تیمارهای مختلف خاکورزی و الگوی کاشت 24 گونه علفهرز یکساله و سه گونه علفهرز چندساله متعلق به 10 خانواده گیاهی مشاهده گردید. خانواده گندمیان (Poaceae) با نُه گونه علفهرز و خانوادههای لگوم (Fabaceae) و شب‌بو (Brassicaceae) هر کدام با چهار گونه علف هرز متنوعترین خانوادههای علف هرز بودند. در سال دوم آزمایش علفهای هرز مشاهده شده در مزرعه متعلق به 11 خانواده بودند که در این میان گندمیان (Poaceae) با 10 گونه علف هرز ولگومها (Fabaceae) با چهار گونه علف هرز از بیشترین تنوع برخوردار بودند. از نظر سیکل رویشی علفهای هرز یکساله با 25 گونه نسبت به علفهای هرز چندساله با سه گونه از فراوانی بیشتری برخوردار بودند. از آنجایی که علفهای هرز یکساله دارای توان بازیابی و قابلیت تکثیر سریع بعد از تخریب بوده و ویژگیهای مشابهی با گیاهان زراعی یکساله دارند (لوسوسووا و همکاران 2008) بنابراین قابل انتظار است که در بوم نظامهای زراعی
فراوانی و تراکم نسبی این گونهها به‌مراتب بالاتر از گونههای چندساله باشد. بر اساس فراوانی نسبی، در سامانه خاکورزی متداول، در سال اول علفهایهرز جودره، یولاف وحشی و کله‌گنجشکی به ترتیب با 12، 10 و 33/9 درصد فراوانی به‌عنوان علفهایهرز غالب مشاهده شدند. در سال دوم نیز بیشترین فراوانی نسبی مربوط به علفهایهرز گلرنگ وحشی و یولاف وحشی بودند. علفهایهرز هترانتلویوم (دگرگل گندمی)، پیچک صحرایی، غربیلک، تاتاری خردل وحشی و جوپیازدار در هر دو سال در خاکورزی متداول وجود نداشتند. همچنین در سال اول علفهایهرز گیامستک، ماستونک و سوزن چوپان و در سال دوم یونجه و جوزراعی در سامانه خاکورزی متداول مشاهده نشدند (جدول 2).
تحت سامانه خاکورزی حداقل، علفهرز جودره در سال اول و دوم به‌ترتیب با 51/11 و 41/9 درصد فراوانی نسبی، بیشترین جمعیت علفهایهرز را به خود اختصاص داد. در این سامانه در سال اول، علفهایهرز یولاف وحشی، ماشک و شاخ‌بهسر و در سال دوم علفهرز گلرنگ وحشی از نظر فراوانی نسبی در رتبه‌های بعدی قرار گرفتند. علفهایهرز پیچک صحرایی، خردل وحشی و جوپیازدار در سامانه خاکورزی حداقل دیده نشدند. همچنین در سال اول، علفهایهرز ماشک برگ‌پهن، جوزراعی، غربیلک، قلیانک، ماستونک، سوزن چوپان و در سال دوم، علفهایهرز تاتاری و یونجه وجود نداشتند (جدول 2). تحت شرایط بیخاکورزی در سال اول علفهایهرز جودره، بیتیراخ و یولاف‌وحشی به‌ترتیب با 14/12، 10 و 29/9 درصد و در سال دوم جودره و یولاف وحشی با فراوانی نسبی به‌ترتیب 25/11 و 10 درصد بیشترین جمعیت علفهرز را در بین گونههای علفهرز شناسایی شده داشتند. علفهرز جو زراعی، غربیلک، قلیانک و سوزن چوپان در هر دو سال در شرایط بیخاکورزی مشاهده نشدند. همچنین در سال اول علفهایهرز ماستونک، جوپیازدار، آجیل مزرعه، ماشک برگ‌پهن و دگرگلگندمی و در سال دوم علفهایهرز پیچک صحرایی، تاتاری و خردل وحشی مشاهده نگردیدند (جدول 2). در سامانههای خاکورزی حفاظتی و متداول افزایش فراوانی نسبی علفهرز جودره احتمالاً نشان‌دهنده سازگاری این گونه با شرایط رشد و مساعد بودن شرایط اقلیمی، خاک و مدیریت مزرعه برای رشد آن میباشد. جودره دارای تنوع ژنتیکی است و یکی از علفهایهرز سمج و مهاجم مزارع گندم میباشد که اکثر باریک برگ‌کش‌های رایج توصیه شده برای مزارع گندم قادر به کنترل کامل آن نیستند (موسوی 2019). محققین در بررسی روشهای مختلف خاکورزی بر مدیریت جودره در مزارع گندم بیان نمودند که گاوآهن برگرداندار موجب دفن بذرهای جودره ریزش کرده و افزایش دوام آنها درلایههای خاک شد و به‌دلیل افزایش تراکم بانک بذر در خاکورزی کامل، تراکم و وزن خشک جودره نیز افزایش یافت (جمالی و احمدوند 2017). بررسیها نشان میدهد، هر ساله از کل بانک بذر علفهای هرز، درصد بسیار کمی (کمتر از 5 درصد) جوانه میزنند (شوت و همکاران 2012). با ذخیره انبوه بذر جودره در خاک، مشکل آلودگی مزرعه پیوسته ادامه مییابد.
بررسی نتایج تجزیه مرکب دادهها نشان داد که اثر تیمار خاکورزی، الگوی کاشت، اثر متقابل خاکورزی× الگوی کاشت و سال× الگوی کاشت بر تراکم علفهای هرز معنیدار بود. سال، الگوی کاشت، اثرات دوگانه خاکورزی× الگوی کاشت و سال× الگوی کاشت تأثیری معنیدار بر تعداد گونه علفهایهرز داشت (جدول 3).
بررسی تراکم علفهای هرز تحت اثر ترکیب تیماری خاکورزی با الگوی کاشت نشان داد که کشت مخلوط افزایشی گندم و لگومها موجب کاهش تراکم بوته علفهایهرز میشود. میزان کاهش تراکم بوته علفهایهرز در الگوی کاشت گندم+ ماشک و گندم+ شبدر تحت شرایط بیخاکورزی به ترتیب 72/80 و 99/65 درصد در شرایط خاکورزی حداقل 60/91 و 71/77 درصد و تحت شرایط خاکورزی متداول 04/80 و 83/70 درصد بود (شکل 2). پژوهشگران دیگر نیز نشان دادند که هجوم علفهای هرز در سامانههای کشت مخلوط کـاهش مـییابـد (کومار و همکاران 2017). الگوهای کشت افزایشی ماشک و شبدر با گندم باعث کاهش تراکم علفهایهرز در سامانههای مختلف خاکورزی شدند. با توجه به افزایش تنوع گیاهان در کشت مخلوط، آشیانههای اکولوژیکی بیشتری توسط گیاهان اصلی اشغال شده و با جذب بیشتر منابع قابل دسترس، باعث کاهش رشد و در نتیجه کاهش جمعیت و تراکم علفهایهرز شدند. گیتا و همکاران (2015) گزارش کردند که کشت مخلوط نیشکر با حبوبات باعث کاهش چشمگیر در تراکم علفهای هرز در بین بوتههای نیشکر میشود.
در سامانههای خاکورزی، الگوی کاشت گندم+ ماشک بیشترین تأثیر را در کاهش تراکم علفهایهرز داشت. احتمالاً بیشتر بودن زیستتوده و ارتفاع ماشک باعث کاهش تراکم علفهایهرز در مقایسه با الگوی کشت گندم+ شبدر شده است (دادهها ارائه نشده است). کشت خالص شبدر در سامانههای مختلف خاکورزی بیشترین تراکم علفهرز را داشت. با توجه به بیشتر بودن تراکم علفهایهرز در کشت خالص شبدر، به‌نظر میرسد این گیاه رشد ضعیف‌تری در برابر علفهایهرز دارد.
در مطالعه حاضر بیشترین تراکم علفهایهرز در سامانه بیخاکورزی مشاهده شد. . گزارش‌های چندی در مورد افزایش تراکم علفهایهرز در سامانههای خاکورزی حداقل وجود دارد (دمجانووا و همکاران 2009 و سانتین مونتانیا و همکاران 2013). چون خاکورزی به‌عنوان یک روش مهار علفهای هرز مطرح است، کم کردن یا حذف آن سبب افزایش جمعیت علفهای هرز میشود (اُدونووان و مک اندرو 2000). در بررسی اثر سیستمهای شخم بر روی علفهای هرز گندم زمستانه مشخص شد که توزیع علفهای هرز تحت تأثیر سامانه خاکورزی قرار گرفته و در سامانه خاکورزی متداول جمعیت علفهرز کمتر از سامانه های خاکورزی کاهش‌یافته و تیمار علف کش بود (وونیاک 2018). نتایج تحقیقات نشان داد با گذشت زمان با انجام عملیات بی خاکورزی نسبت به خاکورزی رایج و کم خاکورزی تراکم علفهای هرز چندساله بیش از 60 درصد افزایش یافت، درحالی که تراکم علفهای هرز یکساله را حدود 40 درصد کاهش داد (میرزاوند و همکاران 2017).
بیشترین تعداد گونه علفهای هرز در تیمار خاکورزی حداقل و سیستم بدون کشت گیاه زراعی مشاهده گردید. کشت مخلوط گندم+ ماشک در همه سطوح خاکورزی بیشترین تأثیر را بر کاهش تعداد گونه علفهای هرز را داشت. میزان کاهش تعداد گونه علفهای هرز در الگوی کشت گندم+ ماشک در سامانههای بیخاکورزی، خاکورزی حداقل و خاکورزی مرسوم به‌ترتیب 17/46 درصد 27/71 و 39/55 درصد بود. ماشک به علت رشد سـریع، ارتفاع بلند و سایه‌اندازی بر علفهای هرز و همچنین ترشح برخـی مـواد دگرآسـیب به ریزوسفر (کوبایاشی و همکاران 2004) قابلیت بالاتری در کنترل علفهای هرز دارد. محققین دیگر نیز گزارش نمودند که جوانهزنی و سبز شدن علفهای هرز یکساله و چندساله تحت تأثیر کاشت ماشک گل خوشهای به میزان زیادی کاهش مییابند (میسچلر و همکاران 2010).
شکل 2- میانگین تراکم علف هرز تحت تاثیر ترکیب تیماری الگوهای کاشت و خاکورزی. حروف متفاوت بیانگر اختلاف معنیدار براساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد است.
|
جدول 4- اثرات خاکورزی بر شاخصهای تنوع علفهایهرز طی دو سال زراعی |
|||||
|
سال زراعی |
خاکورزی |
شاخص غالبیت سیمپسون |
شاخص شانون- وینر |
شاخص تنوع بریلویین |
شاخص یکنواختی |
|
98-1397 |
بیخاکورزی |
317/0ab |
487/1cd |
416/1cd |
664/0a |
|
خاکورزی حداقل |
240/0bc |
574/1c |
471/1c |
693/0a |
|
|
خاکورزی متداول |
305/0ab |
565/1c |
475/1c |
684/0a |
|
|
99-1398 |
بیخاکورزی |
399/0a |
354/1d |
292/1d |
454/0b |
|
خاکورزی حداقل |
229/0bc |
834/1b |
703/1b |
718/0a |
|
|
خاکورزی متداول |
179/0c |
996/1a |
882/1a |
741/0a |
|
|
میانگین‌های دارای حروف مشترک در هر ستون، بر اساس آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد اختلاف معنیداری ندارند. |
|||||
خاکورزی، الگوی کاشت و اثر دوگانه سال × خاکورزی و سال × الگوی کاشت تأثیر معنیداری بر شاخص غالبیت سیمپسون داشتند (جدول 3). تیمار بیخاکورزی بیشترین شاخص غالبیت سیمپسون (317/0) را در سال اول دارا بود هر چند اختلاف بین سطوح خاکورزی در این سال معنیدار نبود. در سال دوم بیشترین و کمترین شاخص غالبیت سیمپسون در شرایط بیخاکورزی (399/0) و خاکورزی متداول (179/0) مشاهده گردید (جدول 4). در سال اول بیشترین شاخص غالبیت سیمپسون در کشت مخلوط گندم و ماشک (492/0) و کمترین مقدار آن در عدم کشت گیاه زراعی (160/0) مشاهده شد ولی در سال دوم اختلاف معنیداری بین الگوهای کاشت وجود نداشت (جدول 5).
شاخص تنوع شانون- وینر تحت تأثیر اثرات معنیدار خاکورزی، الگوی کاشت، اثرات دوگانه سال× خاکورزی و سال × الگوی کاشت قرار گرفت (جدول 3). در سال اول هر سه سطح خاکورزی از نظر شاخص تنوع شانون- وینر در یک گروه آماری قرار گرفتند هرچند بیشترین مقدار این شاخص (574/1) در سطح خاکورزی حداقل مشاهده شد در حالی که در سال دوم تفاوت بین سطوح خاکورزی معنیدار بود و خاکورزی متداول دارای بیشترین مقدار شاخص تنوع شانون- وینر (996/1) بود و پس از آن خاکورزی حداقل (834/1) قرار داشت (جدول 4). بررسی اثر دوگانه سال× الگوی کاشت بر شاخص تنوع شانون- وینر نشان داد که بیشترین و کمترین مقدار این شاخص در سال اول به‌ترتیب در شرایط عدم کشت گیاه زراعی و کشت مخلوط گندم و ماشک مشاهده شد. در سال دوم اختلاف معنیداری بین الگوهای کشت مشاهده نشد (جدول 5).
با افزایش تنوع زیستی در کشت مخلوط ماشک و گندم، نیچ‌های اکولوژیکی کمتری در اختیار علفهایهرز قرار گرفته است. در نتیجه کاهش شاخصهای تنوع علفهایهرز در مقایسه با کشت خالص را در برداشته است. سایر مطالعات نیز کاهش شاخصهای تنوع علفهایهرز در کشت مخلوط در مقایسه با کشت خالص گزارش دادند (سیدی و حمزه‌یی 2020 و کوچکی و همکاران 2014). کوچکی و همکاران (2014) با مطالعه چندکشتی گندم و کلزا کاهش شاخص شانون- وینر علفهایهرز، در کشت مخلوط در مقایسه با تک‌کشتی کلزا گزارش کردند. این محققان بیشترین میزان شاخص تنوع شانون- وینر (86/0) در کشت خالص گندم و کمترین میزان آن (66/0) در کشت مخلوط دو ردیف گندم+ دو ردیف کلزا، مشاهده کردند. این محققان گزارش کردند که با افزایش تنوع، تخصیص منابع و توزیع آنها بین گونهها با کارایی بیشتری صورت گرفته که این امر منجر به کاهش تعداد و تنوع علفهایهرز شده که در نهایت کاهش شاخص شانون را به دنبال داشته است (کوچکی و همکاران 2014).
|
جدول 5- اثرات الگوهای کاشت بر شاخصهای تنوع علفهایهرز طی دو سال زراعی 99-1398 و 98-1397 |
|
|||||||
|
سال زراعی |
الگوی کاشت |
تراکم علفهای هرز |
تعداد گونه علفهایهرز |
شاخص غالبیت سیمپسون |
شاخص شانون- وینر |
شاخص غنای مارگالف |
شاخص تنوع بریلویین |
|
|
98-1397 |
عدم کشت گیاه زراعی |
22/518a |
11/13a |
160/0c |
093/2a |
949/1a |
037/2a |
|
|
کشت خالص شبدر |
78/217cd |
11/10bc |
242/0bc |
777/1ab |
694/1abc |
691/1b |
||
|
کشت خالص ماشک |
22/146ef |
78/5e |
341/0b |
327/1c |
969/0e |
254/1c |
||
|
کشت خالص گندم |
33/209cd |
67/9bc |
224/0bc |
819/1ab |
670/1abc |
718/1b |
||
|
کشت مخلوط گندم + ماشک |
56/31h |
67/2f |
492/0a |
698/0d |
507/0f |
609/0d |
||
|
کشت مخلوط گندم + شبدر |
56/91g |
33/6e |
266/0bc |
537/1bc |
191/1de |
418/1bc |
||
|
99-1398 |
عدم کشت گیاه زراعی |
56/359b |
22/11b |
276/0bc |
777/1ab |
750/1abc |
711/1b |
|
|
کشت خالص شبدر |
22/234bc |
33/10bc |
277/0bc |
758/1ab |
731/1abc |
670/1b |
||
|
کشت خالص ماشک |
56/163de |
33/10bc |
254/0bc |
823/1ab |
857/1ab |
702/1b |
||
|
کشت خالص گندم |
89/204cd |
55/9bc |
302/0b |
674/1b |
664/1abc |
574/1b |
||
|
کشت مخلوط گندم + ماشک |
22/109fg |
44/7de |
249/0bc |
623/1bc |
407/1cd |
493/1bc |
||
|
کشت مخلوط گندم + شبدر |
56/163de |
8/55cd |
257/0bc |
712/1b |
521/1bcd |
604/1b |
||
|
میانگین‌های دارای حروف مشترک در هر ستون، بر اساس آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد اختلاف معنیداری ندارند. |
|
|||||||
اثر خاکورزی، الگوی کاشت و اثر دوگانه سال× خاکورزی بر روی شاخص یکنواختی نیز معنیدار بود (جدول 3). در هر دو سال کمترین مقدار شاخص یکنواختی در شرایط بیخاکورزی مشاهده شد و بیشترین شاخص یکنواختی در سال اول در خاکورزی حداقل و در سال دوم در خاکورزی متداول دیده شد (جدول 4) البته سطوح مختلف خاکورزی در سال اول فاقد اختلاف معنیدار بودند. بیشترین شاخص یکنواختی علفهای هرز در الگوی کاشت گندم+ شبدر (73/0) و گندم+ ماشک (72/0) به‌دست آمد؛ و کمترین شاخص یکنواختی در شرایط عدم کشت گیاه زراعی و کشت خالص شبدر مشاهده گردید که در مقایسه با کشت مخلوط گندم+ شبدر 81/17 درصد کاهش نشان دادند. مقادیر یکنواختی به‌دست آمده گویای این مطلب است که گونههای موجود در الگوی کشت گندم+ شبدر و گندم+ ماشک از یکنواختی بیشتری نسبت به سایر الگوهای کشت برخوردار بودند. بنابر این به‌نظر میرسد در شرایط کشت مخلوط تعداد گونههای شاخص بیشتر بوده و غالبیت به تعداد بیشتری از گونهها اختصاص یافته است. بررسی خاکورزی حفاظتی و کشت مخلوط بر رقابت علفهای هرزنشان داد که تیمارهای خاکورزی کاهش یافته و کشت خالص دارای بیشترین مقادیر تراکم و بیوماس کل علفهایهرز بودند. ولی، خاکورزی مرسوم و سیستم کشت مخلوط توانستند تراکم و بیوماس علفهای هرز غالب مانند تاجخروس، چسبک و پیچک را کاهش دهند (سیدی و حمزهئی 2020). احمدوند و حاجی‌نیا (2016) بیشترین شاخص غالبیت علفهایهرز (87/0) در تیمار گیاه پوششی جو توأم با کنترل تلفیقی در سیستمهای خاکورزی کاهش‌یافته در کشت سیب‌زمینی گزارش دادند که با نتایج این آزمایش مطابقت دارد.
شاخص تنوع بریلویین بطورمعنیدار تحت اثر خاکورزی، الگوی کاشت و اثرات دوگانه سال× خاکورزی، خاکورزی× الگوی کاشت و سال× الگوی کاشت قرار گرفت (جدول 3). بررسی اثر دوگانه سال× خاکورزی نشان داد که در هر دو سال کمترین و بیشترین شاخص تنوع بریلویین به‌ترتیب در بیخاکورزی و خاکورزی متداول مشاهده گردید (جدول 4). بررسی اثر متقابل خاکورزی× الگوی کاشت نشان داد که بیشترین شاخص تنوع بریلویین در سیستم خاکورزی حداقل و خاکورزی مرسوم در شرایط عدم کشت گیاه زراعی و در تیمار بیخاکورزی در کشت خالص شبدر و عدم کشت گیاه زراعی مشاهده شد و کمترین شاخص تنوع بریلویین در کشت مخلوط گندم و ماشک به‌دست آمد (شکل 3). در هر دو سال اجرای آزمایش بالاترین شاخص تنوع بریلویین در شرایط عدم کشت گیاه زراعی و کمترین شاخص تنوع بریلویین در کشت مخلوط گندم و ماشک مشاهده شد (جدول 5).
شاخص غنای گونهای مارگالف بطور معنی داری تحت تأثیر تیمار خاکورزی، الگوی کاشت و اثر متقابل سال× الگوی کاشت قرار گرفت (جدول 3). کمترین (335/1) و بیشترین (599/1) غنای گونهای مارگالف به‌ترتیب بیخاکورزی و خاکورزی مرسوم به‌دست آمد. خاکورزی مرسوم و خاکورزی حداقل از نظر این شاخص در یک گروه آماری بودند. الگوی کاشت گندم+ ماشک در هر دو سال دارای کمترین شاخص غنای مارگالف بود (جدول 5).
نتایج تابع تشخیص برای تمایز بین گونههای مختلف علفهایهرز در بین الگوهای کشت مخلوط تحت سامانههای مختلف خاکورزی در هر دو سال بهصورت جداگانه در جدول 6 نشان داده شده است. همان‌طور که مشاهده میشود در سال اول کل واریانس (100 درصد)
شکل 3- اثرات الگوهای کاشت بر شاخص تنوع بریلیون تحت شرایط مختلف خاکورزی
توسط یک تابع بیان گردید. با توجه به ضرایب تابع تشخیص استخراج شده می‌توان این تابع را به‌عنوان علفهرز غالب جودره معرفی کرد. علفهرز جودره بیشترین ضریب تابع را به خود اختصاص داده است. در سال دوم سه تابع اول، دوم و سوم به‌ترتیب 9/89، 7/6 و 4/3 درصد از واریانس را توجیه کردند و در مجموع 100 درصد واریانس به‌وسیله این سه تابع بیان گردید. با توجه به مقادیر توابع تشخیص استخراج شده، می‌توان تابع دوم را به‌عنوان علفهرز یولاف وحشی و تابع سوم را تابع آژیلوپ تائوشی مشخص کرد (جدول 6).
بر اساس تابع اول، تیمار علفهرز بدون کشت گیاه زراعی تحت شرایط بدون‌خاک‌ورزی بیشترین میزان این
|
جدول 6- مقادیر ویژه، درصد تبیین واریانس و ضرایب استاندارد شده حاصل از تجزیه تابع تشخیص برای تراکم گونههای مختلف علفهایهرز در الگوهای کشت مخلوط تحت سامانههای مختلف خاکورزی طی سال‌های 1397 و 1398 |
|||||
|
سال دوم |
|
سال اول |
گونههای علفهرز |
||
|
تابع سوم |
تابع دوم |
تابع اول |
تابع اول |
||
|
225/0 |
251/0- |
034/0- |
131/0- |
کله کنجشکی |
|
|
036/0 |
093/0- |
112/0 |
102/0 |
شاخ به سر |
|
|
220/0- |
080/0 |
094/0 |
049/0- |
بی تی راخ |
|
|
171/0 |
178/0- |
969/0 |
000/1 |
جودره |
|
|
569/0- |
777/0 |
269/0 |
115/0- |
یولاف وحشی |
|
|
047/0 |
384/0- |
013/0 |
249/0 |
گلرنگ وحشی |
|
|
092/0- |
225/0- |
141/0 |
009/0- |
زیرک |
|
|
011/0 |
017/0- |
332/0- |
207/0 |
ماشک معمولی |
|
|
134/0- |
023/0- |
325/0- |
143/0 |
ماشک برگ‌پهن |
|
|
041/0 |
136/0 |
130/0- |
192/0 |
چچم |
|
|
471/0- |
412/0- |
139/0- |
222/0- |
جوموشی |
|
|
251/0 |
059/0- |
133/0 |
018/0- |
علف‌پشمکی |
|
|
057/0 |
093/0- |
145/0- |
169/0- |
آلاله وحشی |
|
|
025/0- |
115/0- |
010/0- |
382/0- |
جغجغک |
|
|
068/0 |
087/0- |
008/0- |
036/0 |
شقایق |
|
|
175/0 |
159/0- |
178/0- |
209/0 |
آجیل مزرعه |
|
|
811/0 |
584/0 |
034/0 |
206/0 |
آژیلوپس تائوشی |
|
|
039/0- |
032/0- |
112/0- |
139/0 |
خلر |
|
|
006/0 |
099/0- |
085/0 |
170/0- |
ازمک |
|
|
126/0- |
074/0- |
320/0- |
052/0- |
یونجه |
|
|
208/0 |
503/0- |
427/0 |
093/0 |
دگرگلگندمی |
|
|
488/0- |
191/0 |
415/0- |
106/0- |
گیامستک |
|
|
059/0- |
026/0- |
016/0 |
033/0 |
جو زراعی |
|
|
066/0 |
039/0 |
039/0 |
047/0 |
قلیانک |
|
|
- |
- |
- |
062/0- |
تاتاری |
|
|
- |
- |
- |
047/0 |
خردل وحشی |
|
|
- |
- |
- |
047/0 |
پیچک صحرایی |
|
|
040/0 |
012/0- |
015/0- |
- |
ماستونک |
|
|
023/0 |
193/0 |
174/0- |
- |
جو پیازدار |
|
|
022/0 |
211/0- |
078/0- |
- |
سوزن چوپان |
|
|
082/0- |
054/0- |
118/0 |
- |
غربیلک |
|
|
208/0- |
082/0 |
155/0- |
- |
سنگدانه وحشی |
|
|
349/2 |
658/4 |
281/62 |
730/8 |
مقادیر ویژه |
|
|
4/3 |
7/6 |
9/89 |
100 |
درصد واریانس |
|
|
100 |
6/96 |
9/89 |
100 |
درصد واریانس تجمعی |
|
|
299/0 |
053/0 |
001/0 |
103/0 |
آماره لامبدا |
|
|
000/0 |
000/0 |
000/0 |
000/0 |
سطح معنیداری |
|
تابع (بیشترین تراکم علفهرز جودره) را به خود اختصاص داد و سپس کشت خالص گندم در شرایط بدون خاکورزی بیشترین میزان تراکم علفهرز جودره را داشتند. کشت مخلوط گندم+ ماشک و گندم+ شبدر تحت شرایط خاکورزی متداول و خاکورزی حداقل کمترین میزان تراکم علفهرز یولاف وحشی و جودره را داشتند (شکل 4). بر این اساس می‌توان علفهایهرز یولاف وحشی و جودره را به‌عنوان علفهایهرز غالب در مزرعه گندم تحت شرایط خاکورزی حفاظتی معرفی کرد. غالب بودن علفهایهرز جودره و یولاف‌وحشی احتمالاً به‌علت سازگار شدن آنها با شرایط اقلیمی و خاکی مزرعه و عدم رعایت تناوب زراعی در منطقه است. همچنین کشت مخلوط گیاهان علوفه‌ای از خانواده لگوم باعث کاهش جمعیت علفهایهرز یولاف وحشی و جودره در سامانه خاکورزی حفاظتی و متداول شد. به‌نظر میرسد اقلیم منطقه و میزان بارندگی درفصل زراعی و همچنین عملیات زراعی مانند شخم، کوددهی و کاربرد علفکشها در غالبیت یک گونه نقش داشته است.
|
|
|
شکل 4- نمودار بای پلات حاصل از تابع تشخیص بر اساس توابع اول و دوم در سال دوم. TN(IC): الگوی کشت مخلوط شبدر+ گندم تحت شرایط بدون خاکورزی؛ TM(IV): الگوی کشت مخلوط ماشک+ گندم تحت شرایط خاکورزی حداقل؛ TC(IV): الگوی کشت مخلوط ماشک+ گندم تحت شرایط خاکورزی متداول؛ TN(IC): الگوی کشت مخلوط شبدر+ گندم تحت شرایط بدون خاکورزی؛ TM(IC): الگوی کشت مخلوط شبدر+ گندم تحت شرایط خاکورزی حداقل؛ TC(IC): الگوی کشت مخلوط شبدر+ گندم تحت شرایط خاکورزی متداول؛ TN(MV): کشت خالص ماشک تحت شرایط بدون خاکورزی؛ TM(MV): کشت خالص ماشک تحت شرایط خاکورزی حداقل؛ TC(MV): کشت خالص ماشک تحت شرایط خاکورزی متداول؛ TN(MC): کشت خالص شبدر تحت شرایط بدون خاکورزی؛ TM(MC): کشت خالص شبدر تحت شرایط خاکورزی حداقل؛ TC(MC): کشت خالص شبدر تحت شرایط خاکورزی متداول؛ TN(MW): کشت خالص گندم تحت شرایط بدون خاکورزی؛ TM(MW): کشت خالص گندم تحت شرایط خاکورزی حداقل؛ TC(MW): کشت خالص گندم تحت شرایط خاکورزی متداول؛ TN(W): علفهرز بدون کشت گیاه زراعی تحت شرایط بدون خاکورزی؛ TM(W): علفهرز بدون کشت گیاه زراعی تحت شرایط خاکورزی حداقل؛ TC(W): علفهرز بدون کشت گیاه زراعی تحت شرایط خاکورزی متداول. |
نتیجه‌گیری کلی
بررسی جمعیت علفهایهرز در کشت گندم تحت سامانههای مختلف خاکورزی طی دو سال نشان داد که بیشترین تراکم علفهایهرز مربوط به بیخاکورزی بود. سامانههای خاکورزی حداقل و متداول کمترین میزان تراکم بوته علفهایهرز را داشتند. کمترین شاخص تنوع گونهای مانند شاخص تنوع شانون- وینر، شاخص تنوع بریلویین، شاخص یکنواختی و غنای گونهای مارگالف و بیشترین شاخص غالبیت سیمپسون نیزدر سامانه بیخاکورزی مشاهده شد؛ که این امر میتواند به‌علت تراکم و غالبیت علفهرز جودره تحت این شرایط باشد. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که تراکم بوته، تعداد گونه و شاخصهای تنوع علفهایهرز در کشت گندم تحت تأثیر کشت مخلوط با ماشک و شبدر قرار می‌گیرند. گیاه علوفه‌ای ماشک در مقایسه با شبدر، توانست علفهای هرز را به میزان بیشتری کنترل کند. بنابراین برای کنترل علفهایهرز در گیاه زراعی گندم تحت شرایط خاکورزی حفاظتی و متداول، کشت مخلوط افزایشی با ماشک میتواند توصیه گردد. از دستاوردهای این پژوهش می‌توان به استفاده از نتایج جهت طراحی بوم‌نظام‌های سازگار با محیط‌زیست در سامانه خاکورزی حفاظتی اشاره نمود. در نتیجه کاربرد الگوهای کشت مخلوط میتواند به‌عنوان راهکاری اکولوژیکی، در جهت کاهش مصرف علفکشها توسط کشاورزان در سامانههای خاکورزی حفاظتی به‌کار برده شوند. کاربرد روشهای خاکورزی حفاظتی در تلفیق با الگوی کشت مخلوط برای کنترل علفهایهرز میتواند گام بزرگی در جهت کشاورزی پایدار نیز باشد.
سپاسگزاری
نویسندگان مقاله از استاد محترم پروفسور لارس آندرسون برای مشاوره در اجرای این پژوهش صمیمانه تشکر و قدردانی می‌نمایند. به‌علاوه از دانشگاه ایلام به‌خاطر حمایت از انجام این رساله دکتری تشکر و قدردانی میگردد.
)