Document Type : Research Paper
Authors
Abstract
Keywords
مقدمه
در طول تاریخ، بشر همواره به دنبال افزایش تولید غذا از طریق افزایش عملکرد گیاهان زراعی بوده است. در اکوسیستمهای کشاورزی، علفهای هرز یکی از عوامل اصلی کاهش کمی و کیفی محصول میباشند. بنابراین مدیریت علفهای هرز به منظور افزایش تولید امری ضروری است (موسوی و همکاران 1384). کنترل علفهای هرز یکی از جنبههای مهم تولید در هر نظام کشاورزی است. علفهای هرز به دلیل رقابت با گیاهان زراعی برای عوامل محیطی و نهادهها، موجب کاهش کیفیت و کمیت محصول و ایجاد پناهگاهی مناسب برای حشرات و عوامل بیماریزا میشوند که میتوانند مشکلساز باشند. مبالغ هنگفتی که هر ساله کشاورزان صرف کاهش اثرات سوء علفهای هرز بر محصولات خود میکنند و همچنین خسارتهایی که آنها به دلیل نبود کنترل کافی علفهای هرز متحمل میشوند نشانگر اهمیت این موضوع است. هزینههای کنترل و خسارتهای مربوط به علفهای هرز، آنها را جزء مهمترین عوامل کاهش دهنده تولیدات کشاورزی قرار داده است (کوچکی و همکاران 1385 و دلافونته و همکاران 2006). طبق برآوردهای انجام شده در صورت کنترل علفهای هرز حدود 10 تا 15 درصد کل ارزش تجاری تولیدات مزرعه بر اثر خسارت علفهای هرز از دست میرود و در صورت عدم کنترل تا 100 درصد میتواند افزایش یابد (زند و همکاران 1383). پیاز خوراکی با نام علمی Allium cepa L. از خانواده Alliaceae، گیاهی است دو ساله و دارای ریشههای سطحی، انتهای ساقه پیاز در خاک به صورت استوانهای به مرور ضخیم شده که برگها و یا لایههای پیاز به طور منظم در اطراف آن قرار میگیرند و مواد مختلف غذایی در آنها ذخیره میشود (پیوست 1388). پیاز نقش اساسی در زندگی انسان ایفا مینماید و مصرف آن به صورت تازه و طبخ شده در میان طبقات مختلف مردم ایران بسیار رایج است. علفهای هرز در رقابت با محصول اصلی از آب، مواد غذایی و نور استفاده نموده و باعث کاهش عملکرد میشوند. به دلیل ضعیف بودن پیاز در رقابت با علفهای هرز و طولانی بودن مرحله داشت، مدیریت علفهای هرز مزارع پیاز بسیار پر هزینه بوده و در صورت عدم موفقیت در کنترل علفهای هرز ممکن است تا 70 درصد، مزارع دچار خسارت گردند (مرادی و رضایی 1386). ملاندر و راسموسن (2001) گزارش کردند که با استفاده از خاکورزی و شعله افکن تا 74 درصد
میتوان علفهای هرز پیاز را کنترل نمود. کاهش عملکرد پیاز از 49 درصد تا 96 درصد به دلیل تداخل علف هرز گزارش شده است (بوند و بورستون 1996). بنابراین برای جلوگیری از افت شدید عملکرد در پیاز، یک دوره زمانی طولانی عاری از علف هرز ضروری است (ویلیامز و همکاران 2007). با توجه به اهمیت ویژه خسارت ناشی از عدم کنترل علفهای هرز در گیاه زراعی، کشاورز تمام سعی خود را در کنترل به موقع آنها معطوف میدارد (پیگ و همکاران 2009).
دوره بحرانی کنترل علفهای هرز یکی از مهمترین ضرورتهای کنترل آنها میباشد که بسته به نوع گیاه، مراحل رشد و نمو، نوع خاک، شرایط آب و هوا و تغییرات فصلی تغییر مینماید (اصغری 1381). مطالعات گسترده حاکی از آن هستند که با توجه به ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی، کنترل علفهای هرز در تمام فصل رشد ضروری نبوده و برای جلوگیری از کاهش عملکرد بیش از حد قابل قبول، کنترل بایستی در مقطعی از فصل رشد گیاه زراعی انجام شود که دورۀ بحرانی کنترل علفهای هرز نامیده میشود (کنزویک و همکاران 2002). کنترل علفهای هرز پس از اتمام دوره بحرانی نه تنها تأثیری بر افزایش عملکرد گیاه زراعی ندارد، بلکه در بعضی موارد ممکن است بر گیاه زراعی صدمه وارد ساخته و باعث افزایش هزینه تولید شود (اصغری 1381). در واقع دوره بحرانی نشاندهنده مدت زمان بین دو دورۀ مجزا است که شامل حداکثر دوره آلودگی به علف هرز و یا مدت زمانی است که علفهای هرز سبز شده با گیاه زراعی رقابت نمیکنند و عملکرد کاهش نمییابد. حداقل زمان عاری بودن از علف هرز دورهای است که گیاه زراعی به منظور جلوگیری از کاهش عملکرد باید از هجوم علفهای هرز به دور باشد (موهلر 2001).
توماس و رایت (1984) دریافتند که حساسیت پیاز به رقابت علفهای هرز بین 2 تا 10 هفته پس از 50 درصد سبز شدگی رخ میدهد. رامشوار و همکاران (2001) گزارش دادند که بیشترین عملکرد و صفتهای موثر در عملکرد پیاز از پلاتهای عاری از علف هرز در 60 روز اول پس از نشاکاری بدست آمد. کیزیل کایا و همکاران (2001) به این نتیجه رسیدند که علفهای هرز عامل جدی در کاهش عملکرد و کیفیت پیاز خوراکی هستند، بنابراین باید در 4 تا 5 هفته پس از سبز شدن بذر پیاز کنترل شوند. در مطالعه دیگری، شعیب (2001) گزارش داد که نگهداری گیاه زراعی عاری از علف هرز تنها در 15 روز اول، منجر به کاهش 81 درصدی در عملکرد پیاز خوراکی میشود. بنابراین، دوره بحرانی رقابت علفهای هرز از 15 تا 45 روز پس از نشاء است. نتایج گافر و همکاران (1993) نشان داد که دوره بحرانی رقابت پیاز خوراکی و علف هرز بین 36 و 48 روز پس از نشاء است. این پژوهش با هدف تعیین دوره بحرانی کنترل علفهای هرز پیاز رقم قرمز آذر شهر در تبریز به اجرا گذاشته شد.
مواد و روشها
این پژوهش به صورت آزمایش مزرعهای در سال زراعی 90-89 در ایستگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز واقع در شرق تبریز (خلعت پوشان) و در زمینی به مساحت تقریبی 600 مترمربع به اجرا درآمد. ارتفاع منطقه 1360 متر از سطح دریا است و در 42 درجه و 27 دقیقه طول شرقی و در 38 درجه و 3 دقیقه عرض شمالی قرار دارد. متوسط بارندگی سالیانه برابر با 271 میلی متر گزارش شده است. خاک مزرعه آزمایشی دارای بافت شنی سیلتی بود. نتایج تجزیه خاک برای سال 1389، pH: 3/7، EC: 201 میکروموس بر سانتی متر، پتاسیم: mg/kg 250 ، فسفر: mg/kg 18 ، نیتروژن 14/0 درصد، ماده آلی 81/0 درصد گزارش گردید. آماده سازی زمین مورد کاشت بر اساس عملیات رایج منطقه انجام گرفت. به این صورت که در اوایل پاییز سال 1388 یک شخم عمیق زده شد و در اسفند ماه عملیات زراعی شامل شخم مجدد و دو دیسک عمود بر هم و تسطیح زمین انجام گرفت. آماده سازی بستر به صورت کرت بندی بود. واحدهای آزمایشی (کرتها) در سه تکرار جداگانه و به ابعاد 5×8/1 متر در نظر گرفته شد. هر بلوک شامل 12 واحد آزمایشی بود. در هر کرت شش ردیف کاشت با فاصله 30 سانتیمتر قرار داشت. بذر مورد استفاده از رقم قرمز آذر شهر بود که از ایستگاه خلعت پوشان تهیه گردید. کاشت بذر توسط دست با فاصله ردیف 30 ساتنتیمتر و تراکم 100 بذر در متر مربع صورت گرفت. بعد از سبز شدن و استقرار گیاه، اقدام به تنک کردن شد، به گونهای که فاصله بوتهها 10 سانتیمتر و تراکم نهایی 33 بوته در متر مربع حاصل گردید. آبیاری بر اساس نیاز آبی گیاه زراعی هر هفته انجام شد. در طول مرحله داشت از هیچ گونه علفکش یا آفتکش استفاده نشد.
تیمارهای آزمایشی در دو سری تنظیم شدند، سری اول شامل شش تیمار بود که از شروع دوره رشد تا صفر، 20، 40، 60، 80 و 100 روز پس از سبز شدن کلیه علفهای هرز کنترل شدند و سپس به آنها تا زمان برداشت پیاز اجازه رشد داده شد و سری دوم نیز شامل شش تیمار بود که، از شروع دوره رشد تا صفر، 20، 40، 60، 80 و 100 روز پس از سبز شدن به علفهای هرز اجازه رشد داده شد و سپس تا زمان برداشت، کنترل شدند. برای تعیین بیوماس علفهای هرز، پس از پایان هر دوره تداخل علفهای هرز در هر کرت با حذف اثرات حاشیهای واحد نمونه گیری به ابعاد 1×1 متر از وسط هر کرت جدا شده و علفهای هرز واقع در این چارچوب برداشت و به مدت 48 ساعت در آون با دمای 75 درجه سانتیگراد قرار داده شده، سپس وزن خشک آنها ثبت شد. در مورد تیمارهایی که تا محدوده زمانی مشخصی آلوده به علف هرز نبودند و پس از گذشت آن محدوده زمانی اجازه رشد به علفهای هرز تا پایان فصل رشد داده میشد، نمونه برداری از علفهای هرز در انتهای فصل صورت گرفت. در مورد تیمارهایی که تا محدوده زمانی مشخصی آلوده به علفهای هرز بودند و پس از گذشت آن محدوده زمانی، علفهای هرز تا پایان فصل رشد حذف میشدند، نمونه برداری از علفهای هرز قبل از حذف آنها صورت گرفت. در مرحله رسیدگی پیاز، پس از حذف اثرات حاشیه در هر کرت، تعداد بوتههای پیاز خوراکی موجود در مساحت سه متر مربع، برداشت شده و سپس سوخها توزین و عملکرد در واحد سطح ثبت گردید. به منظور محاسبه بیوماس در واحد سطح، اندام هوایی و سوخ پیاز در یک متر مربع از هر کرت، به مدت 48 ساعت در آونی با دمای 75 درجه سانتیگراد قرار گرفته و سپس وزن خشک آنها ثبت گردید. برای تعیین دوره بحرانی تداخل علفهای هرز، از معادلات گامپرتز و لجستیک (سینک و همکاران 1996، وان آکر و کنزویک 2002) استفاده شد.
Y=A exp (-B exp (-KT)) معادله گامپرتز
در این مدل Y عبارت از عملکرد سوخ پیاز خوراکی بر حسب درصدی از تیمار شاهد، A مجانب بالایی منحنی، B و K پارامترهای تعیین کننده شکل منحنی و T زمان پس از سبز شدن پیاز (بر حسب روز) است.
Y=C + D/ (1+ exp (-A + BT)) معادله لجستیک
در این مدل Y عبارت از عملکرد پیاز خوراکی بر حسب درصدی از تیمار شاهد، A و B پارامترهای تعیین کننده شکل منحنی، C مجانب پایینی منحنی، D اختلاف مجانب بالایی و پایینی منحنی و T زمان پس از سبز شدن پیاز (بر حسب روز) است.
بر همین اساس برای تعیین دوره بحرانی حذف علفهای هرز از معادله لجستیک و برای دوره بحرانی عاری از علفهای هرز از معادله گامپرتز استفاده شد. پس از محاسبه ضرایب مربوط به معادلات لجستیک و گامپرتز دوره بحرانی کنترل علفهای هرز در سطوح مختلف کاهش عملکرد قابل قبول پیاز معادل 5/2، 5 و 10 درصد محاسبه و حداکثر دوره آلودگی و حداقل دوره فقدان علفهای هرز برای هر سه سطح محاسبه گردید. جهت برازش معادلات لجستیک و گامپرتز از نرم افزار SPSS استفاده شد و رسم نمودارها با نرم افزار Excel انجام شد.
نتایج و بحث
بیوماس علفهای هرز
با توجه به جدول تجزیه واریانس (جدول 1)، اثر تیمارهای مختلف تداخل و فقدان علف هرز بر بیوماس علفهای هرز در سطح احتمال یک درصد معنیدار گردید. شکل 1 نیز نشان داد که بیشترین بیوماس علف هرز در تیمار شاهد آلوده به علف هرز در کل فصل رشد به میزان 1049 گرم در متر مربع بود. افزایش طول دوره رقابت علفهای هرز موجب افزایش بیوماس علفهای هرز در واحد سطح گردید (شکل 1). به نظر میرسد این موضوع به دلیل مساعد شدن شرایط محیطی و افزایش درجه حرارت در اواخر فصل رشد و همچنین افزایش سطح برگ و اندامهای هوایی و استقرار کامل گیاه و نیز به دلیل جایگزینی گونههای بزرگتر به جای گونههای کوچکتر بوده است. نتایج مشابه توسط قاسم (2005) برای پیاز خوراکی نیز حاکی از آن است که وزن تر و خشک علف هرز در صورت اجازه دادن به علفهای هرز برای رقابت با پیاز خوراکی برای دوره طولانی بعد از نشا افزایش یافته است. بالاترین بیوماس علف هرز زمانی که علفهای هرز با پیاز برای کل فصل رشد در حال رقابت بودند حاصل شد. عباسپور (1379) نیز گزارش کرده است که با طولانیتر شدن دوره تداخل علفهای هرز، وزن خشک علفهای هرز در واحد سطح افزایش یافت، به طوری که حداکثر مقدار در تیمار تداخل تمام فصل در حدود 1225 گرم در متر مربع حاصل شد.
جدول 1- تجزیه واریانس تأثیر دورههای مختلف تداخل علفهای هرز بر بیوماس علفهای هرز
منابع تغییرات |
درجه آزادی |
میانگین مربعات |
|
بیوماس علف هرز در واحد سطح |
|||
تکرار |
2 |
ns78/36344 |
|
دورههای تداخل |
11 |
**127/493970 |
|
خطای آزمایشی |
22 |
056/16489 |
|
ضریب تغییرات (%) |
- |
71/26 |
** معنیداری در سطح احتمال 1% و ns غیر معنی دار.
شکل 1- میانگین بیوماس علفهای هرز در تیمارهای کنترل و عدم کنترل آنها
(حروف متفاوت بیانگر اختلاف معنیدار در بین تیمارهاست).
کمترین ماده خشک علفهای هرز در آخر فصل مربوط به تیمار وجین مکرر در کل فصل رشد و تیمار 100 روز کنترل بود که معادل صفر بود. در مجموع رابطه معکوسی بین طول دوره عاری ماندن مزرعه از علفهای هرز از ابتدای سبز شدن با وزن خشک آنها در هنگام برداشت برقرار بود (شکل 1). حذف علفهای هرز موجود در اثر وجین باعث کاهش تجمع ماده خشک علفهای هرز گردید و هر چه زمان وجین به آخر فصل نزدیکتر بود، ماده خشک علفهای هرز در آخر فصل کمتر گردید. این نتیجه با مشاهدات مکلاچلان و همکاران (1993) و تولنار و همکاران (1994) منطبق است. این پژوهشگران گزارش دادهاند که افزایش تعداد دفعات کنترل، ماده خشک و تعداد علفهای هرز را در واحد سطح به شدت کاهش میدهد.
دوره بحرانی بر اساس بیوماس
ضرایب معادلات لجستیک و گامپرتز در جدول 2 نشان داده شدهاند. سه سطح افت قابل قبول طول دوره بحرانی برای صفت مورد بررسی با افزایش میزان افت قابل قبول بیوماس از 5/2 تا 10 درصد کاهش یافت (جدول 3). با افزایش طول دوره تداخل علفهای هرز، بیوماس پیاز خوراکی بر اساس تابع لجستیک روند کاهشی دارد. در حالیکه دورههای عاری از علف هرز بر اساس تابع گامپرتز منجر به افزایش بیوماس پیاز شده است. با در نظر گرفتن 10 درصد افت قابل قبول برای بیوماس پیاز خوراکی، زمان شروع دوره بحرانی تداخل علفهای هرز 9/4 روز پس از سبز شدن پیاز بدست آمد (جدول 3). عدم کنترل علفهای هرز تا این دوره اثر چندانی بر روی بیوماس پیاز نداشت و پس از آن تا حدود 100 روز پس از سبز شدن پیاز دارای روند نزولی سریع و بعد از آن روند نزولی کندتر داشته و پس از 100 روز منحنی بیوماس به صورت افقی درآمد (شکل 2). دوره فقدان صفر روز نسبت به دوره فقدان کامل در طول دوره رشد، از حدود 100 درصد افت بیوماس برخوردار بود. وان همست (1985) نشان داد که متوسط کاهش عملکرد ناشی از علفهای هرز در گندم 25، برنج نشائی 49، چغندر قند 77 و پیاز خوراکی تا 100 درصد میباشد. عملکرد و بیوماس پیاز با افزایش دوره رقابت کاهش و بیشترین کاهش عملکرد 7/94 درصد ناشی از رقابت در تمام فصل رخ داده است (رامشوار و همکاران، 2001). پراکاش و همکاران (2000) گزارش کردند که طولانی بودن فصل رقابت علف هرز با گیاه زراعی عملکرد سوخ پیاز خوراکی را 2/81 درصد در مقایسه با شرایط بدون علف هرز کاهش میدهد. مشابه عملکرد سوخ پیاز خوراکی، طول دوره بحرانی برای بیوماس پیاز نیز با افزایش سطح قابل قبول افت از 5/2 تا 10 درصد، کاهش یافت (جدول 3 و شکل 2) و در محدوده 2/96 تا 9/76 روز قرار گرفت.
جدول 2- مقادیر پارامترهای مدل لجستیک و گامپرتز به همراه خطای استاندارد آنها (داخل پرانتز) در مورد اثر افزایش طول دوره آلوده به علف هرز و عاری از علف هرز بر عملکرد سوخ و بیوماس پیاز خوراکی (بر حسب درصد شاهد) بر اساس روزهای پس از سبز شدن پیاز
مقادیر پارامترهای برآورد شده برای تیمارهای آلوده به علفهای هرز بر اساس مدل لجستیک |
صفت |
|||||||
R2 |
D |
C |
B |
A |
||||
99/0 |
(239/1) 62/113 |
(255/0) 0429/0 |
(0014/0) 072/0 |
(0604/0) 95/1 |
عملکرد سوخ |
|||
98/0 |
(4187/14) 64/177 |
(7006/0) 40/2- |
(0023/0) 043/0 |
(173/0) 285/0 |
بیوماس پیاز خوراکی |
|||
مقادیر پارامترهای برآورد شده برای تیمارهای عاری از علفهای هرز بر اساس مدل گامپرتز |
صفت |
|||||||
R2 |
K |
B |
A |
|||||
96/0 |
(0026/0) 07/0 |
(586/4) 35/37 |
(726/0) 75/101 |
عملکرد سوخ |
||||
95/0 |
(0019/0) 05/0 |
(822/0) 28/9 |
(045/1) 28/104 |
بیوماس پیاز خوراکی |
||||
دوره بحرانی بر اساس عملکرد سوخ
ضرایب معادلات لجستیک و گامپرتز در جدول 2 نشان داده شدهاند. سه سطح افت عملکرد قابل قبول طول دوره بحرانی برای صفت مورد بررسی با افزایش میزان افت قابل قبول عملکرد از 5/2 تا 10 درصد کاهش یافت (جدول 3). با افزایش طول دورههای تداخل و کنترل علفهای هرز متوسط عملکرد سوخ پیاز به ترتیب کاهش و افزایش یافت (شکل 3).
جدول 3- حداکثر دوره آلودگی و حداقل دوره فقدان علفهای هرز در سه سطح از افت عملکرد سوخ و بیوماس پیاز خوراکی
درصد افت بیوماس قابل قبول درصد افت عملکرد قابل قبول |
|
|||||
10% |
5% |
5/2% |
10% |
5% |
5/2% |
|
9/4 8/81 9/76 |
2/2 8/90 6/88 |
1 2/97 2/96 |
5/8 4/73 9/64 |
5/4 9/80 4/76 |
1/2 1/87 85 |
حداکثر دوره آلودگی (روز پس از سبز شدن) حداقل دوره فقدان (روز پس از سبز شدن) طول دوره بحرانی (روز) |
شکل 2- اثر افزایشی طول دوره آلوده به علف هرز (--- ) و طول دوره عاری از علف هرز (- ) بر بیوماس پیاز خوراکی
(بر حسب درصد شاهد) به وسیله معادلات لجستیک و گامپرتز.
شکل 3- اثر افزایشی طول دوره آلوده به علف هرز (--- ) و طول دوره عاری از علف هرز (- ) بر عملکرد پیاز خوراکی
(بر حسب درصد شاهد) به وسیله معادلات لجستیک و گامپرتز.