زيست سنجي پسماند علفکش کلروسولفورون در خاک

زهير يعقوبي اشرفي(دانشجويان کارشناسي ارشد، دانشکده علوم زراعي و دامي، پرديس کشاورزي، دانشگاه تهران)، محسن بهشتيان (دانشجوي دکتري، دانشکده علوم زراعي و دامي، پرديس کشاورزي، دانشگاه تهران)، صديقه صادقي (دانشجويان کارشناسي ارشد، دانشکده علوم زراعي و دامي، پرديس کشاورزي، دانشگاه تهران) و اميد يونسي (دانشجويان کارشناسي ارشد، دانشکده علوم زراعي و دامي، پرديس کشاورزي، دانشگاه تهران)
تاريخ دريافت: 86/8/20
تاريخ پذيرش: 86/11/18

چکيده

کلروسولفورون از جمله علف کش هائي است که داراي فعاليت پسماندگي در خاک مي باشد. بقاياي اين علفکش در خاک ممکن است به گياهان بعدي که در تناوب قرار مي گيرند، خسارت وارد کند. زيست سنجي روشي مناسب براي رديابي پسماندهاي علفکش هايي که از لحاظ زيستي فعال هستند، مي باشد. به منظور رديابي بقاياي فعال علف کش کلروسولفورون (دزهاي صفر تا 0/125 ميلي گرم در ليتر) آزمايشي گلخانه اي به صورت طرح کاملاً تصادفي (CRD) در گلخانه هاي تحقيقاتي دانشکده علوم زراعي و دامي پرديس کشاورزي کرج دانشگاه تهران در تابستان 1385 با استفاده از گياه شاخص شاهي Lepidium sativum L. به اجرا درآمد. از مدل هاي لجستيکي 4 و 3 پارامتر براي تعيين واکنش وزن خشک و ارتفاع گياه به دزهاي علف کش استفاده شد. کمترين دز کلروسولفورون (0/025 ميلي گرم در ليتر) به طول معني داري وزن خشک و ارتفاع گياه شاهي را کاهش داد. I0 (دزي که باعث 20 درصد کاهش خشک مي گردد) کلروسولفورون براي وزن خشک و ارتفاع به ترتيب برابر 0/023 و 0/047 ميلي گرم در ليتر بود. در کل نتايج بدست آمده نشان دهنده اين است که براي کلروسولفورون، وزن خشک، و ارتفاع گياه شاخص شاهي از حساسيت کافي براي رديابي اين علف کش ها برخوردار هستند. جوانه زني شاهي تحت تاثير علف کش و دزهاي آن قرار نگرفت.
کلمات کليدي: زيست سنجي، گياه شاخص، پسماند، علفکش، کلروسولفورون.

مقدمه

کلروسولفورون به ترتيب متعلق به خانواده هاي شيميايي سولفونيل اوره است که خاصيت علف کشي خود را از طريق بازدارندگي آنزيم استولاکتات سينتازيا استو هيدروکسي اسيد سينتاز (اولين آنزيم در بيوسنتز اسيدهاي آمينه زنجيره اي شاخه دار) اعمال مي کند(1). اين علف کش تنها مانع سنتز اسيدهاي آمينه شاخه دار (لوسين، ايزولوسين و والين) مي گردند و اثرات ثانويه آنها نيز به صورت جلوگيري از رشد گياه به علت ممانعت از تقسيم سلولي تظاهر پيدا مي کند. از جمله ويژگي هاي مهم اين علف کش ميزان مصرف بسيار کم آن است، به طوري که ميزان مصرف سولفونيل اوره ها بين 8 تا 80 گرم در هکتار متغير است. علاوه بر اين، تفاوت بسيار زيادي بين گياهان از نظر حساسيت به علف کش هاي سولفونيل اوره وجود دارد. بطور مثال، چغندر قند 1000 مرتبه بيشتر از گندم نسبت به کلروسولفورون حساس است. کلروسولفورون در غلات دانه ريز نظير گندم، جو و يولاف جهت کنترل بسياري از علف هاي هرز پهن برگ و باريک برگ استفاده مي شود (2). ميزان مصرف اين علف کش بسيار پائين و بين 4 تا 20 گرم در هر هکتار متغير است. اين علف کش به صورت WG 75% با نام تجاري گلين فرموله شده و نيمه عمر آن در خاک حدود 4 تا 6 هفته گزارش شده است.
کلروسولفورون در خاک داراي فعاليت پسماندگي است (2) و بقاياي آن در خاک مي تواند به محصولات حساسي مانند آفتاگردان، کلزا و چغندر قند که در تناوب قرار مي گيرند صدمه وارد کند. از اين رو اتخاذ روشي ساده و در عين حال کارآمد در رديابي بقاياي فعال اين علف کش ها در خاک ضروري به نظر مي رسد. زيست سنجي يکي از روش هايي است که براي رديابي پسماندهاي علفکش که از لحاظ زيستي فعال هستند، به کار مي رود. روش هاي تجزيه اي و ايمونولوژيکي نيز وجود دارند که از حساسيت بيشتر براي رديابي باقيمانده علف کش ها در خاک برخوردارند، ليکن بکارگيري اين روش ها هزينه بر و مستلزم وجود تکنولوژي هاي خاص است که در اغلب مواقع دستيابي سريع به آنها ميسر نيست. علاوه بر اين، عوامل زيادي مي توانند جذب علف کش توسط گياه را تحت تاثير قرار دهند و بنابراين فراهمي زيستي علف کش بيش از مقدار باقيمانده اصلي علف کش حائز اهميت است. در نتيجه زيست سنجي روشي مناسب براي رديابي مقادير اندک باقيماند فيتوتوکسيک علف کش در خاک به شمار مي آيد.
هولاوي و همکاران (1999) حساسيت زيست سنجي در رديابي باقيمانده هاي برخي علفکش هاي سولفونيل اوره را نسبت به تکنيک هاي شيميايي مورد مقايسه قرار دادند و دريافتند که اين دو روش مکمل يکديگر هستند. آنها توانستند مقادير 0/1 تا 1 (ميکروگرم ماده موثره در کيلوگرم خاک) باقيمانده علفکش را به کمک زيست سنجي رديابي کنند. در مطالعه ارتگا و همکاران (2004). در غلظت 0/04 ميلي گرم در ليتر هگزازينون و 0/2 ميلي گرم در ليتر سيمازين به ترتيب 35/6% و 85% گياهان (شاهي) از بين رفتند که اين مقدار با شاهد تفاوت معني داري داشت.

سويلانو و همکاران (2001)، I50 (دزي که باعث 50% بازدارندگي مي شود) براي علف کش هاي سولفوسولفورون و ترياسولفورون را بين 0/9 تا 2/9 ميکروگرم در ليتر گزارش کردند. از گياهان شاخص متفاوتي مانند آفتابگردان کاهو، عدس، ذرت، نخود و لوپن (Lupinus avguistifolius L.) براي رديابي پسماندهاي علف کش هاي سولفونيل در زيست سنجي استفاده شده است. اسميت و همکاران (2005) در زيست سنجي درون مزرعه اي از گياهان زراعي ذرت، پنبه، سورگوم دانه اي و سويا براي تعيين ميزان پايداري علف کش هاي ايمازاکوئين و پايرتيوباک استفاده کردند. ارتگا و همکاران (2004) نيز از گياه شاهي (Lepidium sativum L.) براي رديابي پسماندهاي فيتوتوکسيک علف کش هاي سيمازين و هگزازينون استفاده کردند. با توجه به خطرات زيست محيطي سموم آفت کش و کاربرد تناوب زراعي در کشاورزي سنتي و همين طور کشاورزي جديد، تعيين مدت زمان بقاي آفت کش ها و سموم در محيط مزرعه ضروري به نظر مي رسد.
بدين منظور براي تعيين ميزان پسماند علفکش کلروسولفورون در خاک، از روش زيست سنجي که روش ارزان و در عين حال آسان، با کارائي مناسب است استفاده گشت. در اين آزمايش از گياه شاهي به خاطر حساسيت زياد و همچنين دوره رشد کوتاه آن استفاده شد.

مواد و روشها

اين آزمايش در گلخانه تحقيقاتي دانشکده علوم زراعي و دامي پرديس کشاورزي کرج، دانشگاه تهران در تابستان سال 1385 به اجرا در آمد. بافت خاک، متوسط و از نوع افق ماليک و مالي سول انتخاب گشت. خصوصيات خاک مورد استفاده در آزمايش در جدول -1 ارائه شده است. علف کش مورد آزمايش شامل کلروسولفورون (WG 75%) بود. دزهاي مورد نظر علف کش در آب مقطر حل شد و بطور يکنواخت با حجم خاک لازم براي هر تيمار مخلوط گرديدند. خاک هاي تيمار شده به مدت 24 ساعت در پاکت هاي پلاستيکي سر بسته قرار گرفتند تا علف کش بطور يکنواخت در خاک پخش شود. غلظت هاي کلروسولفورون شامل صفر (شاهد) ، 0/025، 0/05، 0/1 و 0/125 ميلي گرم در ليتر بود. اين دزها با توجه به نيمه عمر علف کش ها و مقدار علف کشي که پس از 6 ماه مي تواند در خاک باقي بماند، انتخاب شدند. 15 عدد بذر شاهي (Lepidium sativum L) در گلدان هايي به قطر و ارتفاع cm 10 کشت گرديد. به منظور جلوگيري از شستشوي
(2) (((Y=Max/(1+exp(b.(log(X)- log (ID50)
علف کش ها، به غير از آبياري اول، ساير آبياري ها به صورت تحتاني انجام گرفت. گياهان تحت نور طبيعي و دماي C 17-20 و 20-25 شب / روز نگهداري شدند. اين آزمايش به صورت طرح کاملاً تصادفي با 4 تکرار به اجرا درآمد. درصد جوانه زني 1 هفته، ارتفاع گياه 3 و 6 هفته پس از کاشت، وزن خشک بخش هوايي گياه و تعداد گياهان به گل رفته نيز 6 هفته پس از کاشت (انتهاي رشد رويشي) اندازه گيري شد. جهت برازش منحني هاي پاسخ (وزن خشک و ارتفاع گياه) به علفکش دز، از مدل لوگ لجستيک 3 و 4 پارامترها استفاده شد. لازم به توضيح است که مدل لوگ لجستيک، نوع جديد مدل هاي رگرسيوني غير خطي بوده با توجه به ميزان بدست آمده از داده هاي آزمايش موسوم به دز پاسخ بدست آمده است. طبق اين مدل پاسخ گياه در برابر دز علف کش برابر است با لوگ جمع اثر، منهاي ميانگين اثر دز، که با افزايش تعداد پارامترها بر تعداد نهاده هاي فرمول افزوده مي شود. برايند منحني هاي بدست آمده به صورت معادله خطي 3و 4 پارامتري بيان مي شود. که معادله اين منحني ها به صورت زير است.
Y=Min+ ((Max-Min)/(1+xep(b.(log(x)-log(ID50)) (1
در اين معادله Y برابر است با وزن خشک بخش هوايي گياه (برحسب گرم) يا ارتفاع گياه (بر حسب سانتي متر)، X غلظ يا دز علف کش (بر حسب ميلي گرم در ليتر)، Min حد پائين (حداقل وزن خشک و ارتفاع)، Max حد بالا (حداکثر وزن خشک و ارتفاع)، ID50 مقدار علف کشي است که وزن خشک يا ارتفاع گياه را به 50% حداکثر، تقليل مي دهد و b شيب خط در محدوده ID50 است. در مواردي که براي Min (حد پائين) عدد منفي بدست مي آمد، از مدل سه پارامتره استفاده گرديد. معادله 2 پارامتره با قرار دادن Min=0 در معادله (1) بدست مي آيد.
براي مدل هاي فوق توسط نرم افزار Curve Expert 1.3 انجام گرفت. I20 (مقدار علف کش لازم براي 20% کاهش وزن خشک يا ارتفاع) نيز توسط اين نرم افزار محاسبه گرديد. تجزيه واريانس و مقايسه ميانگين ها (به روش حداقل تفاوت هاي معني دار LSD) بوسيله نرم افزار (SAS(SAS Institute Inc., 1997 و رسم گراف ها توسط نرم افزار EXCEL انجام گرفت.

نتايج و بحث

جوانه زني شاهي تحت تاثير هيچ يک از دزهاي علف کش به کار برده شده، قرار نگرفت، به طوري که متوسط جوانه زني در يک هفته پس از کاشت 92% بود. در سه هفته پس از کاشت هيچ يک از دزهاي علف کش تاثير معني داري بر ارتفاع گياه شاهي نداشتند (داده ها نشان داده نشده اند). ولي ارتفاع نهايي آن (6 هفته پس از کاشت) به طور معني داري توسط علف کش کلروسولفورون کاهش پيدا کرد ( شکل -2). در تيمار کلروسولفورون تنها بين شاهد و ساير غلظ ها اختلاف معني داري از نظر ارتفاع داشت، ولي در غلظت هاي بالاتر از 0/025 ميلي گرم در ليتر علي رغم کاهش ارتفاع معني داري بين آنها مشاهده نشد.

 I20 (دزي که باعث کاهش 20% ارتفاع مي گردد) محاسبه شده براي اين علف کش برابر 0/047 ميلي گرم در ليتر بود ( جدول -2). بالاترين دز کلروسولفورون (0/125 ميلي گرم در ليتر ) ارتفاع شاهي را 28% نسبت به شاهد کاهش داد. طبق معادله لجستيک، شيب بيشتر (b بزرگتر) کاهش ارتفاع شاهي (با افزايش غلظت) در مقايسه با شيب کاهش ارتفاع شاهي پس از کاربرد غلظت هاي مختلف علف کش کلروسولفورون نيز بازگوکننده اين موضوع است (جدول -2) . اين علف کش در بالاترين دز (30 ميلي گرم در ليتر) ارتفاع شاهي را 42/5% نسبت به شاهد کاهش داد همانند ارتفاع نتايج مشابهي نيز از تاثير دزهاي کلروسولفورون بر وزن خشک شاهي بدست آمد. در اين مورد نيز تنها بين شاهد و غلظت هاي مختلف علف کش تفاوت معني داري وجود داشت ولي بعد از دز 0/025 ميلي گرم در ليتر، افزايش غلظت علف کش کاهش معني داري در وزن خشک شاهي را موجب نگرديد (شکل -2) I20 محاسبه شده براي وزن خشک برابر 0/023 ميلي گرم در ليتر بود که اين مقدار تقريباً نصف I20 محاسبه شده براي ارتفاع (0/047 ميلي گرم در ليتر) است. (جدول -2) بنابراين، اگرچه نتايج تجزيه واريانس شباهت بسيار زياد اين دو صفت (ارتفاع و وزن خشک) درپاسخ به دزهاي علف کش کلروسولفورن را نشان مي دهد ولي برازش مدل هاي رگرسيوني بيانگر حساسيت بيشتر وزن خشک نسبت به ارتفاع در پاسخ به دزهاي علف کش است، به بيان ديگر کاهش وزن خشک اندام هوايي شاهي شاخص بهتري براي شناسايي پسماند علف کش کلروسولفورون بود.

هيچ يک از دزهاي علف کش مورد آزمايش تاثيري بر جوانه زني شاهي نداشتند. عدم تاثير اين دزهاي علف کش بر جوانه زني با توجه به نحوه عمل آنها دور از انتظار نيست. چرا که اين علف کش تنها مانع سنتز اسيدهاي آمينه شاخه دار (لوسين، ايزولوسين و والين) مي گردند و اثرات ثانويه آنها نيز به صورت جلوگيري از رشد گياه به علت ممانعت از تقسيم سلولي تظاهر پيدا مي کند. کندي اثر اين علف کش که معمولاً به صورت تدريجي مرگ گياه را موجب مي گردد نيز مي تواند توضيحي براي عدم تاثير معني دار آنها بر ارتفاع گياه در 3 هفته پس از کاشت باشد. ارتگا و همکاران (2004)، در رديابي بقاياي علف کش هاي سيمازين و هگزازينون با استفاده از گياه شاهي نشان دادند که درصد گياهان مرده در 21 روز پس از کاشت از حساسيت کافي برخوردار است ولي بيشترين حساسيت را در 42 روز پس از کاشت گزارش کردند. در مجموعه اندازه هيچ از يک دو صفت اندازه گيري شده (وزن خشک و ارتفاع) در دزهاي به کاربرده شده به ميزان 50% کاهش پيدا نکرد؛ اين بدان معنا است که براي علف کش کلروسولفورون I50 خارج از دامنه دزهاي اعمال شده بوده و به غلظت هاي بالاتري از علف کش ها احتياج است. مدل لجستيک در ناحيه I50 متقارن است و در نتيجه در اکثر آزمايشات از اين شاخص (I50) استفاده مي شود، ولي بسته به آزمايش و شرايط ممکن است I هاي ديگري مانند I20,I10,I90 نيز مورد استفاده قرار گيرند. به عنوان مثال شرايط تنش خشکي و يا شوري، تغيير مقدار مواد آلي خاک، ميزان رطوبت، تغييرات ضريب تبادل کانيوني و غيره نيز بر آن تاثير دارند.

به طور مثال، پاريش و همکاران (1995)، در گياهان زراعي مختلف مقادير I20 را براي علف کش هاي سولفوسولفورون، ترياسولفورون و کلروسولفورون بدست آوردند. در اين آزمايش نيز از شاخص I20 که بد از I50 بيشتر کاربرد دارد، استفاده شد و همان گونه که پيش تر بيان شد اين شاخص از درجه حساسيت مناسبي براي وزن خشک در مورد کلروسولفورن برخوردار بود. بنابراين واکنش يک گياه به علف کش هاي مختلف، مي تواند متقاوت باشد و از اين رو در اتخاذ زيست سنجي به عنوان روشي براي رديابي بقاياي فعال علف کش ها، مي بايست اين موضوع مد نظر قرار گيرد. در اين آزمايش سه صفت جوانه زني، وزن خشک و ارتفاع گياه مورد بررسي قرار گرفت؛ مسلماً اگر هر يک از صفات فوق فقط به تنهايي به عنوان معيار در نظر گرفته مي شدند، نتايج حاصله عدم کارايي روش زيست سنجي در رديابي پسماندهاي حداقل يکي از علف کش ها را در پي مي داشت. ولي اکنون مي توان به حساسيت کافي اين روش در رديابي علف کش هاي فوق اطمينان پيدا کرد. در برخي مطالعات از ارتفاع و وزن تر به عنوان پارامترهاي حساس به علف کش هاي سولفونيل اوره ياد شده است. رشد ريشه نيز گاهي براي افزايش دقت و حساسيت مورد ارزيابي قرار گرفته است. از بين خصوصيات ريشه، وزن خشک و طول ريشه بيشترين حساسيت را نشان داده اند. در ذرت طول ريشه و در آفتابگردان وزن خشک ريشه حساسيت بيشتري به علف کش هاي سولفونيل اوره داشتند. درصد گياهاني که به گل مي روند نيز مي تواند معيار مناسبي براي رديابي علف کش ها باشد، چرا که فرايند گل دهي به انرژي زيادي نياز دارد و کاهش تعداد گل نشان دهنده تاثير سوء علف کش بر گياه است. با توجه به نتايج بدست آمده مي توان نتيجه گرفت که حساسيت ارتفاع و وزن خشک اندام هوايي شاهي به کلروسولفورون براي رديابي سريع و آسان پسماندهاي اين علف کش کفايت مي کند و مي توان از اين تکنيک در اين راستا استفاده کرد. با توجه به اينکه اين روش از دقت مطلوب برخوردار است و از طرفي در مقياس با روش هاي ديگر نظير کروموتوگرافي و HPLC ارزان تر است و عمليات اجرائي نيز راحت و آسان است، در کشور ما کاربرد فراواني خواهد داشت.
1- زند ا. و م. ع. باغستاني. 1381. مقاومت علف هاي هرز به علف کش ها. انتشارات جهاد دانشگاهي مشهد. 177 صفحه.
2. غديري ح. 1381. دانش علف هاي هرز (مباني و روش ها). انتشارات دانشگاه شيراز. 678 صفحه.
منبع: پژوهش در علوم کشاورزی
/خ