بررسی توان دگرآسیبی چاودار و گندم بر جوانه زنی

چکیده

به منظور بررسی اثرات عصاره آبی دو گونه گیاه زراعی چاودار و گندم بر جوانه زنی و رشد اولیه علف های هرز تاج ریزی و سلمه تره، آزمایشی درآزمایشگاه تحقیقات بذر دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار اجرا شد. غلظت های مختلف عصاره آبی (صفر شاهد، 25، 5، 10 و 40 درصد)، گونه گیاه زراعی (چاودار و گندم) و گونه علف هرز (سلمه تره و تاج ریزی) به عنوان فاکتورهای آزمایشی در نظر گرفته شدند. به جز اثرات متقابل گیاه زراعی × گونه علف هرز برصفات طول ریشه چه و ساقه چه و اثرات متقابل غلظت عصاره آبی × گیاه زراعی× گونه علف هرز بر صفت طول ریشه چه، اثرات تیمارهای اصلی و متقابل آنها بر صفات مورد ارزیابی (درصد جوانه زنی، سرعت جوانه زنی، طول ریشه چه و طول ساقه چه) معنی دار بود. درصد جوانه زنی علف هرز سلمه تره حساسیت بیشتری رانسبت به علف هرز تاج ریزی نشان داد. سرعت جوانه زنی بذور سلمه تره تاثیر کمتری از مواد آللوکیمیکال پذیرفت و غلظت های پایین عصاره آبی نتوانست تاثیر چندانی بر سرعت جوانه زنی آنها اعمال نمایید. درحالی که سرعت جوانه زنی بذور تاج ریزی در غلظت های پایین به میزان قابل توجهی کاهش یافت. رشد اولیه علف هرز تاج ریزی در مقایسه با علف هرز سلمه تره نسبت به مواد آللوپاتیک عصاره آبی تحمل بیشتری نشان داد. همچنین رشد ریشه – چه بیشتر از ساقه چه تحت تاثیر خواص آللوپاتیک گیاهان زراعی چاودار و گندم قرار گرفت. نتایج بدست آمده در این آزمایش نشان داد که عصاره آبی گیاهان زراعی مورد آزمایش بر صفات مورد ارزیابی علف های هرز تاج ریزی و سلمه تره اثر بازدارندگی دارد. بنابراین به نظر می رسد مواد آللوپاتیک موجود در عصاره آبی بقایای چاودار وگندم می تواند به عنوان عاملی موثر در ممانعت از جوانه زنی و رشد اولیه علف های هرز مذکور مطرح گردد.
کلمات کلیدی: آللوپاتی، جوانه زنی، رشد اولیه، سلمه تره، تاج ریزی، چاودار، گندم

مقدمه

شتاب فزاینده افزایش جمعیت درجهان وابستگی بشر را برای تولید مواد غذایی به منابع فسیلی مانند کودهای شیمیایی، علف کشها و سایر مواد شیمیایی کشاورزی افزایش داده است این پدیده فشار زیادی را بر منابع طبیعی غیرقابل تجدید وارد می آورد. در طی چند دهه گذشته کاربرد علف کش ها باعث بروز مشکلاتی نظیر مقاومت علف های هرز به علف کش ها و اثرات سوء این علف کش ها بر سلامتی انسان و محیط گردیده است. بنابراین نیاز به ایجاد خلاقیت درتعیین روش های جدید و کاهش مصرف علف کش ها به علت هزینه های بالا، بروز گونه های مقاوم به علف کش و خطرات آنها برای ارگانیسم های غیر هدف بیش از پیش احساس می گردد. در این بین می توان از قدرت ذاتی گیاهان که شامل داشتن قدرت رقابت بالا و تولید مواد آللوپاتیک بازدارنده رشد میباشد به عنوان گامی در جهت حفظ یک زندگی سالم برای نسل های آینده بهره گیری نمود (7). آللوپاتی از دیرباز توسط زارعین شناخته شده و مشاهده گردید که بسیاری از گونه های گیاهی دارای اثرات شیمیایی بر روی خود و سایر گونه های گیاهی می باشند (4). آللوپاتی عبارت از تاثیر بازدارندگی یا تحریک مستقیم یا غیر مستقیم یک گیاه بر روی گیاه دیگر است که از طریق تولید ترکیبات شمیایی توسط گیاهان و آزاد شدن آنها در محیط اعمال می گردد(8). این پدیده در اکوسیستم های گیاهی وجود دارد و به طور گسترده در اجتماعات گیاهی طبیعی اتفاق می افتد (9). گیاهان ترکیبات شیمیایی متعددی را در طول دوره رشد و نمو خود تولید می کنند که دراین بین اسیدهای آلی ساده قابل حل در آب، تانن ها، ترپنوئیدها، فنولیک اسیدها و بنزوئیک اسیدها در زمره انواعی از متابولهای ثانویه با خاصیت آللوپاتی می باشند و ترشحات ریشه، مواد آبشوئی شده از برگ ها تحت تاثیر بارندگی و یا ریزش مه عصاره گیاهان، بقایای گیاهی و فراورده های ناشی از تجزیه میکربی آنها به عنوان مواد حامل ترکیبات شیمیایی آللوپاتیک شناخته شده اند (19). غدیری (3) وجود پتانسیل آللوپاتیک را هم درگیاهان درحال رشد و هم در بقایای گیاهی پوسیده گزارش کرد. بقایای گیاهانی همچون شبدر، گندم، جو، چاودار، برنج، نیشکر، ذرت، عدس و نخود به عنوان مواد آللوپاتیک بازدارنده رشد شناخته شده اند. چما و همکاران (6) طی بررسی های آزمایشگاهی و گلخانه ای پتانسیل آللوپاتیکی عصاره آبی کاه و کلش گندم را بر جوانه زنی و رشد پیچک به طور معنی داری در تمامی غلظت ها از جوانه زنی و رشد پیچک صحرایی مشاهده کردند که عصاره آبی کاه وکلش و گندم بطور معنی داری در تمامی غلظت ها از جوانه زنی جلوگیری کرد. در این راستا جانگ و همکاران (13) نیز گزارش کردند که عصاره آبی اندام هوایی برنج به میزان 59% از جوانه زنی علف هرز سوروف جلوگیری به عمل آورد.
در بسیاری از ارقام گیاهان زراعی که هم اکنون کشت می گردند خاصیت آللوپاتیک طی مراحل گزینش اصلاحی برای عملکرد بالا و سرعت رشد بالا کمرنگ گردیده است. بنابراین شناسایی ارقام با فعالیت آللوپاتیکی بالا می تواند گامی در جهت حل مشکلات یاد شده در زمینه کنترل علف های هرز باشد. چاودار و گندم گیاهاین زراعی و با توانمندی آللوپاتیک بوده و حضور مواد آللوکیمیکال در اندام هوایی و زیرزمینی آنها به اثبات رسیده است (9، 10، 11). این گیاهان بصورت پاییزه و در تناوب با محصولاتی همچون ذرت و سویا و دیگر محصولات بهاره کشت میگردند. در شرایط مزرعه ای و بعد از برداشت محصولات چاودار و گندم بقایای گیاهی در سطح مزرعه باقی مانده و ترکیبات آللوپاتیک ناشی از تجزیه و آبشویی آنها می تواند در جلوگیری و یا تاخیر جوانه زنی و رشد اولیه علف های هرز نقش مهمی را ایفا نموده و در نتیجه موجب کاهش تراکم علف های هرز در محصولات بعدی و خسارات ناشی از آن گردند. در زمین هائی که ذرت، سویا و دیگر محصولات بهاره کشت می گردد، گیاهان مختلفی که برای این گیاهان علف هرز محسوب می گردند رشد کرده و برای ادامه زندگی خود از آب، مواد غذایی و سایر عوامل موجود استفاده می نمایند و منجر به افت کمیت و کیفیت محصولات خواهند شد. علف های هرز سلمه تره و تاج ریزی به عنوان علف های هرز رایج در این مزارع شناخته می شوند. با توجه به مطالب مذکور و این مسئله که لزوم شناسایی امکان وجود پتانسیل آللوپاتیک گیاهان زراعی و تعیین چگونگی تاثیر آنها بر رشد و نمو ضروری به نظر می رسد.
هدف از تحقیق حاضر بررسی اثرات آللوپاتیک عصاره آبی بقایای گیاهان گندم و چاودار بر پارامترهای رشد و جوانه زنی علف های هرز مذکور به عنوان گونه های رایج در این مزارع می باشد.

مواد و روش ها

این آزمایش در سال 1386 در آزمایشگاه تحقیقات بذر دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران انجام گردید. در این آزمایش اثرات آللوپاتیک غلظت های متفاوت محلول عصاره آبی بقایای گیاهان زراعی و چاودار و گندم بر پارامترهای رشد وجوانه زنی بذور علف های هرز تاج ریزی و سلمه تره به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار مورد ارزیابی قرار گرفت. غلظت های عصاره آبی شامل صفر، 5، 10، 25 و 40 درصد، دو گونه علف هرز سلمه تره و تاج ریزی و نیز دو گونه گیاه زراعی چاودار و گندم به عنوان فاکتورهای آزمایشی در نظر گرفته شدند. به منظور تهیه عصاره آبی، بوته های چاودار و گندم در پایان فصل زراعی از مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران واقع در شهرستان کرج جمع آوری و در هوای آزاد خشک و آسیاب گردید. برای تهیه محلول 100 درصد، 10 گرم از پودر مذکور در 100 میلی متر آب ریخته و به مدت 24 ساعت روی شیکر قرار داده شد و پس از عبور از صافی محلول های با غلظت های مورد نظر تهیه گردید. محیط کشت درا ین آزمایش ظروف پتری دیش استریل شده به قطر 9 سانتی متر بود که در کف آن یک عدد کاغذ صافی واتمن شماره یک استریل شده قرار گرفت. بذور جهت ضد عفونی به مدت 30 ثانیه در محلول وایتکس 10 درصد غوطه ور و بلافاصله با آب مقطر شستشو شدند. سپس در هر ظرف و در هر تکرار 15 عدد بذر سالم از هر یک از گونه های علف هرزسلمه تره و تاج ریزی قرا داده شد و 5 میلی متر از هر یک از محلول ها به هر یک از ظروف پتری دیش اضافه گردید. سپس مجموع آنها به ژرمیناتور با رطوبت نسبی 70 درصد و درجه حرارت 25 درجه سانتی گراد با طول روشنایی 12ساعت منتقل گردید. شمارش بذور جوانه زده به منظور تعیین درصد و سرعت جوانه زنی در هر 24 ساعت انجام پذیرفت. بذوری که کولئوپتیل آنها به اندازه 25 میلی متر رشد کرده بودند به عنوان بذور جوانه زده محسوب شدند. ارزیابی جوانه زنی هنگامی که تعداد بذور جوانه زده برای دو شمارش متوالی یکسان بود به اتمام رسید و این زمان به عنوان پایان دوره جوانه زنی در نظر گرفته شد. بعد از اتمام این دوره صفات زیر اندازه گیری شد:
1- درصد جوانه زنی (تعداد گیاهچه های نرمال در پایان دوره جوانه زنی استاندارد)
2- سرعت جوانه زنی که با استفاده از اطلاعات مربوط به بذور جوانه زده در طول دوره جوانه زنی و فرمول ماگویر (15) استفاده گردید.

RS: سرعت جوانه زنی، ni : تعداد بذور جوانه زده در روز i ام، di: تعداد روز تا شمارش iام، n : تعداد کل بذور برای محاسبه طول ریشه چه و ساقه چه در پایان آزمایش از هر پتری دیش 7 گیاه چه بطور تصادفی انتخاب گردید و صفحات طول ریشه چه و ساقه چه اندازه گیری شد.
تجزیه تحلیل داده های حاصل از اندازه گیری صفات با استفاده از نرم افزار MSTATC انجام گردید. قبل از انجام تجزیه واریانس داد ها فرض نرمال بودن آنها بررسی شد. برای نرمال بودن داده ها از نرم افزار MINTAB استفاده گردید.
مقایسه میانگین هر صفت به کمک آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال 5% انجام شد. نمودارهای مربوطه نیز با استفاده از نرم افزار Excel رسم گردید.

نتایج و بحث

درصد جوانی زنی و سرعت جوانه زنی

اثرات کلیه تیمارهای اصلی و برهمکنش آنها بر درصد و سرعت جوانه زنی گونه های مورد ارزیابی معنی دار گردید (جدول1). با افزایش غلظت عصاره آبی گیاهان زراعی درصد و سرعت جوانه زنی بذور از یک روند کاهشی پیروی کرد. بیشترین درصد و سرعت جوانه زنی در تیمار شاهد و کمترین آن درغلظت 40% عصاره آبی مشاهده گردید. سرعت جوانه زنی بذور درمقایسه با درصد جوانه زنی واکنش شدیدتری به مواد آللوپاتیک داشت. به طوری که غلظت های پایین عصاره آبی گیاهان زراعی باعث کاهش معنی دار سرعت جوانه زنی گونه های مورد ارزیابی نسبت به تیمار شاهد گردید (شکل 3). به نظر می رسد مقادیر کم مواد آللوپاتیک بیشتر از آنکه بر درصد جوانه زنی تاثیر داشته باشد اغلب جوانه زنی را به تاخیر می اندازد. از میان گیاهان زراعی چادار اثر آللوپاتیک بیشتری را بر صفات مذکور نشان داد. دوک (7) به نقل ازبارتون و رایس اثر بازدارندگی مواد آللوپاتیک را به جوانه زنی بذور گیاهانی همچون چغندر قند و کاهو گزارش کرد. پرز و همکاران (19) گزارش کردند که تراوش هیدروکسامیک اسیدها از بقایای چاودار موجب کاهش 83 درصدی تراکم سرعت جوانه زنی بذور سلمه تره تاثیر کمتری از مواد آللوکیمیکال پذیرفت و غلظت های پایین عصاره آبی نتوانست تاثیر چندانی بر سرعت جوانه زنی بذور سلمه تره اعمال نمایید.
در حالی که سرعت جوانه زنی بذور تاج ریزی درغظت های پایین به میزان قابل توجهی کاهش یافت (شکل 3). با توجه به نتایج بدست آمده به نظر می رسد کاهش سرعت جوانه زنی تحت تاثیرمواد آللوپاتیک موجود در بقایای گیاهی می تواند به عنوان فاکتوری موثر در کاهش قدرت رقابت علف های هرز با محصولات بعدی و در نتیجه کاهش میزان استقرار اولیه آنها مطرح گردد.
غلظت های پایین عصاره آبی اختلاف معنی داری میان چاودار و گندم به لحاظ درصد جوانه زنی گونه های مورد ارزیابی نشان نداد (شکل 4). لیکن به کارگیری غلظت های پایین عصاره آبی چاودار موجب کاهش معنی دار سرعت جوانه زنی گونه های مورد ارزیابی نسبت به غلظت های مشابه در گندم گردید (شکل 5). با افزایش غلظت عصاره آبی تفاوت موجود میان تیمارهای عصاره آبی گندم و چاودار افزایش یافت و به بالاترین میزان خود در 40% عصاره آبی رسید. این نتایج با نتایج حاصل از تحقیقات موجا و همکاران (16) مطابقت دارد. این محققین گزارش کردند که بقایای چاودار و آلوکیمیکال های آن در شرایط مزرعه ای می توانند بطور موثری تاج خروس را به مدت 4 تا 8 هفته بسته به شرایط آب و هوایی کنترل کنند. تفاوت در خصوصیات گیاهان زراعی را می توان به خصوصیات ژنتیکی و توانایی آنها در تولید مواد آللوپاتیک نسبت داد. همچنین شرایط اقلیمی، استرس و فاکتورهای نظیر سن گیاه، تغذیه گیاهی، نور و رطوبت می توانند در میزان تولید آللوکیمیکال ها موثر باشند.
در آزمایش های متعدد گزارش شده است که گونه های مختلف زراعی رفتارهای متفاوتی از خود نشان دادند و ترشحات آللوپاتیک از قسمت های مختلف یک گیاه دارای اثرات شبیه یا متفاوت بوده اند. به نظر می رسد اثرات مشاهده شده ناشی از فعالیت مواد آللوپاتیکی که غالباً به صورت تاخیر یا جلوگیری از جوانه زنی مشاهده می شوند ناشی از اثرات اولیه این مواد بر فرایندهای متابولیکی باشد. واکنش ها و فرایندهای همانند تقسیم سلولی، تولید هورمون ها، پایداری و نفوذپذیری غشاء، فتوسنتز و تنفس می توانند به عنوان هدف و نقطه اثر برای مواد آللوپاتیک مطرح باشند (1). بدین ترتیب می توان چنین نتیجه گیری کرد که مواد بازدارنده موجود در عصاره آبی چاودار و گندم باعث کاهش درصد جوانه زنی گیاهان مورد ارزیابی گردید و شدت این بازدارندگی با افزایش غلظت عصاره آبی افزایش یافته است. شایان ذکر است که مواد آللوپاتیک موجود در عصاره آبی همیشه عامل بازدارنده نبوده و در مواردی به ویژه در غلظت های پایین اثرات تحریک کنندگی نیز بر جوانه زنی گیاهان دارد. اودهیا و همکاران (17) افزایش درصد جوانه زنی نخود سیاه را تحت تاثیر عصاره حاصله از اندام های مختلف علف هرز داتوره (ریشه، ساقه، برگ، ساقه +برگ) گزارش کردند. در آزمایش دیگری که توسط اودهیا (18) انجام گرفت افزایش درصد جوانه زنی نخود سیاه متاثر از ترشحات حاصله از برگ علف های هرز موجود در مزرعه نخود سیاه (گاوپنبه، گل داودی، لانتانا و فرفیون) گزارش شد.

طول ریشه چه و ساقه چه

اثرات کلیه تیماهای اصلی و برهمکنش آنها به استثناء برهمکنش گیاهان زراعی در گونه های مورد بررسی بر طول ریشه چه و ساقه چه معنی دار گردید (جدول1).
میانگین طول ریشه چه و طول ساقه چه گونه های مورد ارزیابی در غلظت 40% عصاره آبی از دیگر غلظت ها کمتر بود که نشان دهنده شدت اثر مواد آللوپاتیک در غلظت های بالای عصاره آبی می باشد. رشد ساقه چه در مقایسه با رشد ریشه چه تاثیر کمتری از مواد آللو کیمیکال پذیرفت و با افزایش غلظت عصاره آبی نسبت طول ریشه چه به ساقه چه کاهش یافت که بیانگر حساسیت رشد ریشه چه به مواد بازدارنده می باشد. تورک و همکاران (21) نیز گزارش کردند که با افزایش غلظت عصاره آبی اندام های مختلف خردل سیاه رشد ریشه چه نسبت به رشد ساقه چه عدس حساسیت بیشتری به ترکیبات آللوپاتیک داشت. رشد ریشه چه و ساقه چه در علف هرز سلمه تره نسبت به تاج ریزی حساسیت بیشتری را به مواد آللو کیمیکال نشان داد و کاهش معنی دار طول ساقه چه در غلظت های بالای عصاره آبی مشاهده گردید (شکل 6، 7).
در میان گیاهان زراعی مذکور چاودار اثر اللوپاتیک بیشتری را بر طول ریشه چه و ساقه چه گونه های مورد ارزیابی داشت و موجب کاهش صفات مورد ارزیابی به پایین ترین میزان خود گردید (شکل 8، 9). به کارگیری عصاره آبی گیاهان زراعی در غلظت های پایین تاثیر چندانی بر رشد ریشه چه و ساقه چه نداشت. لیکن با افزایش غلظت صفات مورد بررسی از یک روند کاهشی پیروی کرد. به نظر می رسد مواد بازدارنده موجود در عصاره آبی بقایای سورگوم از طریق تحت تاثیر قرار دادن مکانیسم های همانند تقسیم سلولی، ممانعت از عمل هورمون های همانند اسید جیبرلیک و ایندول اسید استیک، از رشد ریشه چه جلوگیری و مانع از طویل شدن آن می گردند (2).
بوکولوا (5) مشاهده کردکه سموم حاصل از سه گونه علف هرز Sanchus arvensis Cirium arvenis و Chenopodium، فعالیت میتوزی را در ریشه های گندم چاودار و شاهی کاهش می دهند. همچنین لاوری (15) در پژوهشی در این زمینه مشاهده کرد که کنگر صحرایی تقسیم میتوزی را در گیاهان مرتعی دیگر از جمله چاودار فستوکا و لولیوم کاهش می دهد. از دیدگاه زراعی به نظر می رسد که مدیریت علف های هرز از طریق فعالیت آللوپاتیک گیاهان زراعی می تواند به عنوان یک روش جایگزین و یا مکمل سایر روش های مدیریتی به سرعت گسترش یابد. امروزه با توجه به افزایش تمایل استفاده روش های شخم حفاظت شده و حفظ بقایای گیاهی در سطح خاک بویژه نقاطی که با کمبود آب و نزولات آسمانی مواجه هستند نقش این مواد آللوپاتیک در کنترل علف های هرز پر رنگ تر می گردد.
در روش کاشت بدون شخم و یا شخم حداقل که تقریباً تمامی بقایای گیاهی روی زمین باقی می ماند، سرعت و مقدار آزادسازی مواد آللوپاتیک تعیین کننده می باشد. در این راستا لزوم تحقیقات گسترده تر امری اجتناب ناپذیر است تا پتانسیل این مواد بر جوانه زنی و رشد گیاهان در شرایط مزرعه مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین جدا از اثرات این مواد بر علف های هرز تاثیر این آللوکمیکال ها بر ارگانیسم های غیر هدف و گیاهان زراعی در شرایط طبیعی و مزرعه ای مورد بررسی قرار گیرد.

منابع:

1- حجازی ا. 1379. آللوپاتی (خود مسمومی و دگر مسمومی). انتشارات دانشگاه تهران، صفحه 181.
2- زند ا.، ح. رحیمیان، ع. کوچکی، ج. خلقانی، س. موسوی و ک. رمضانی. 1383. اکولوژی علف های هرز. انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد، صفحات 110 تا 123 .
3- غدیری ح. 1372. اصول و روش علم علف های هرز (ترجمه). انتشارات دانشگاه شیراز، صفحات 63 تا 70.
4- مظاهری د. 1377. زراعت مخلوط. انتشارات دانشگاه تهران، صفحه 83 تا 90.

پي نوشت :

*دانشجویان کارشنای ارشد زراعت دانشگاه تهران (نویسنده مسئول: Email:omid-younesi-57@yahoo.com
**استادیار دانشگاه تهران
***دانشجوی کارشناسی ارشد زراعت دانشگاه تربیت مدرس

منبع: پژوهش در علوم کشاورزی جلد 4 شماره 1
/س