چکيده

به منظور بررسي اثرات عصاره آبي دو گونه گياه زراعي چاودار و گندم بر جوانه زني و رشد اوليه علف هاي هرز تاج ريزي و سلمه تره، آزمايشي درآزمايشگاه تحقيقات بذر دانشکده کشاورزي دانشگاه تهران به صورت فاکتوريل و در قالب طرح کاملاً تصادفي با 3 تکرار اجرا شد. غلظت هاي مختلف عصاره آبي (صفر شاهد، 25، 5، 10 و 40 درصد)، گونه گياه زراعي (چاودار و گندم) و گونه علف هرز (سلمه تره و تاج ريزي) به عنوان فاکتورهاي آزمايشي در نظر گرفته شدند. به جز اثرات متقابل گياه زراعي × گونه علف هرز برصفات طول ريشه چه و ساقه چه و اثرات متقابل غلظت عصاره آبي × گياه زراعي× گونه علف هرز بر صفت طول ريشه چه، اثرات تيمارهاي اصلي و متقابل آنها بر صفات مورد ارزيابي (درصد جوانه زني، سرعت جوانه زني، طول ريشه چه و طول ساقه چه) معني دار بود. درصد جوانه زني علف هرز سلمه تره حساسيت بيشتري رانسبت به علف هرز تاج ريزي نشان داد. سرعت جوانه زني بذور سلمه تره تاثير کمتري از مواد آللوکيميکال پذيرفت و غلظت هاي پايين عصاره آبي نتوانست تاثير چنداني بر سرعت جوانه زني آنها اعمال نماييد. درحالي که سرعت جوانه زني بذور تاج ريزي در غلظت هاي پايين به ميزان قابل توجهي کاهش يافت. رشد اوليه علف هرز تاج ريزي در مقايسه با علف هرز سلمه تره نسبت به مواد آللوپاتيک عصاره آبي تحمل بيشتري نشان داد. همچنين رشد ريشه – چه بيشتر از ساقه چه تحت تاثير خواص آللوپاتيک گياهان زراعي چاودار و گندم قرار گرفت. نتايج بدست آمده در اين آزمايش نشان داد که عصاره آبي گياهان زراعي مورد آزمايش بر صفات مورد ارزيابي علف هاي هرز تاج ريزي و سلمه تره اثر بازدارندگي دارد. بنابراين به نظر مي رسد مواد آللوپاتيک موجود در عصاره آبي بقاياي چاودار وگندم مي تواند به عنوان عاملي موثر در ممانعت از جوانه زني و رشد اوليه علف هاي هرز مذکور مطرح گردد.
کلمات کليدي: آللوپاتي، جوانه زني، رشد اوليه، سلمه تره، تاج ريزي، چاودار، گندم

مقدمه

شتاب فزاينده افزايش جمعيت درجهان وابستگي بشر را براي توليد مواد غذايي به منابع فسيلي مانند کودهاي شيميايي، علف کشها و ساير مواد شيميايي کشاورزي افزايش داده است اين پديده فشار زيادي را بر منابع طبيعي غيرقابل تجديد وارد مي آورد. در طي چند دهه گذشته کاربرد علف کش ها باعث بروز مشکلاتي نظير مقاومت علف هاي هرز به علف کش ها و اثرات سوء اين علف کش ها بر سلامتي انسان و محيط گرديده است. بنابراين نياز به ايجاد خلاقيت درتعيين روش هاي جديد و کاهش مصرف علف کش ها به علت هزينه هاي بالا، بروز گونه هاي مقاوم به علف کش و خطرات آنها براي ارگانيسم هاي غير هدف بيش از پيش احساس مي گردد. در اين بين مي توان از قدرت ذاتي گياهان که شامل داشتن قدرت رقابت بالا و توليد مواد آللوپاتيک بازدارنده رشد ميباشد به عنوان گامي در جهت حفظ يک زندگي سالم براي نسل هاي آينده بهره گيري نمود (7). آللوپاتي از ديرباز توسط زارعين شناخته شده و مشاهده گرديد که بسياري از گونه هاي گياهي داراي اثرات شيميايي بر روي خود و ساير گونه هاي گياهي مي باشند (4). آللوپاتي عبارت از تاثير بازدارندگي يا تحريک مستقيم يا غير مستقيم يک گياه بر روي گياه ديگر است که از طريق توليد ترکيبات شميايي توسط گياهان و آزاد شدن آنها در محيط اعمال مي گردد(8). اين پديده در اکوسيستم هاي گياهي وجود دارد و به طور گسترده در اجتماعات گياهي طبيعي اتفاق مي افتد (9). گياهان ترکيبات شيميايي متعددي را در طول دوره رشد و نمو خود توليد مي کنند که دراين بين اسيدهاي آلي ساده قابل حل در آب، تانن ها، ترپنوئيدها، فنوليک اسيدها و بنزوئيک اسيدها در زمره انواعي از متابولهاي ثانويه با خاصيت آللوپاتي مي باشند و ترشحات ريشه، مواد آبشوئي شده از برگ ها تحت تاثير بارندگي و يا ريزش مه عصاره گياهان، بقاياي گياهي و فراورده هاي ناشي از تجزيه ميکربي آنها به عنوان مواد حامل ترکيبات شيميايي آللوپاتيک شناخته شده اند (19). غديري (3) وجود پتانسيل آللوپاتيک را هم درگياهان درحال رشد و هم در بقاياي گياهي پوسيده گزارش کرد. بقاياي گياهاني همچون شبدر، گندم، جو، چاودار، برنج، نيشکر، ذرت، عدس و نخود به عنوان مواد آللوپاتيک بازدارنده رشد شناخته شده اند. چما و همکاران (6) طي بررسي هاي آزمايشگاهي و گلخانه اي پتانسيل آللوپاتيکي عصاره آبي کاه و کلش گندم را بر جوانه زني و رشد پيچک به طور معني داري در تمامي غلظت ها از جوانه زني و رشد پيچک صحرايي مشاهده کردند که عصاره آبي کاه وکلش و گندم بطور معني داري در تمامي غلظت ها از جوانه زني جلوگيري کرد. در اين راستا جانگ و همکاران (13) نيز گزارش کردند که عصاره آبي اندام هوايي برنج به ميزان 59% از جوانه زني علف هرز سوروف جلوگيري به عمل آورد.
در بسياري از ارقام گياهان زراعي که هم اکنون کشت مي گردند خاصيت آللوپاتيک طي مراحل گزينش اصلاحي براي عملکرد بالا و سرعت رشد بالا کمرنگ گرديده است. بنابراين شناسايي ارقام با فعاليت آللوپاتيکي بالا مي تواند گامي در جهت حل مشکلات ياد شده در زمينه کنترل علف هاي هرز باشد. چاودار و گندم گياهاين زراعي و با توانمندي آللوپاتيک بوده و حضور مواد آللوکيميکال در اندام هوايي و زيرزميني آنها به اثبات رسيده است (9، 10، 11). اين گياهان بصورت پاييزه و در تناوب با محصولاتي همچون ذرت و سويا و ديگر محصولات بهاره کشت ميگردند. در شرايط مزرعه اي و بعد از برداشت محصولات چاودار و گندم بقاياي گياهي در سطح مزرعه باقي مانده و ترکيبات آللوپاتيک ناشي از تجزيه و آبشويي آنها مي تواند در جلوگيري و يا تاخير جوانه زني و رشد اوليه علف هاي هرز نقش مهمي را ايفا نموده و در نتيجه موجب کاهش تراکم علف هاي هرز در محصولات بعدي و خسارات ناشي از آن گردند. در زمين هائي که ذرت، سويا و ديگر محصولات بهاره کشت مي گردد، گياهان مختلفي که براي اين گياهان علف هرز محسوب مي گردند رشد کرده و براي ادامه زندگي خود از آب، مواد غذايي و ساير عوامل موجود استفاده مي نمايند و منجر به افت کميت و کيفيت محصولات خواهند شد. علف هاي هرز سلمه تره و تاج ريزي به عنوان علف هاي هرز رايج در اين مزارع شناخته مي شوند. با توجه به مطالب مذکور و اين مسئله که لزوم شناسايي امکان وجود پتانسيل آللوپاتيک گياهان زراعي و تعيين چگونگي تاثير آنها بر رشد و نمو ضروري به نظر مي رسد.
هدف از تحقيق حاضر بررسي اثرات آللوپاتيک عصاره آبي بقاياي گياهان گندم و چاودار بر پارامترهاي رشد و جوانه زني علف هاي هرز مذکور به عنوان گونه هاي رايج در اين مزارع مي باشد.

مواد و روش ها

اين آزمايش در سال 1386 در آزمايشگاه تحقيقات بذر دانشکده کشاورزي دانشگاه تهران انجام گرديد. در اين آزمايش اثرات آللوپاتيک غلظت هاي متفاوت محلول عصاره آبي بقاياي گياهان زراعي و چاودار و گندم بر پارامترهاي رشد وجوانه زني بذور علف هاي هرز تاج ريزي و سلمه تره به صورت فاکتوريل و در قالب طرح کاملاً تصادفي در سه تکرار مورد ارزيابي قرار گرفت. غلظت هاي عصاره آبي شامل صفر، 5، 10، 25 و 40 درصد، دو گونه علف هرز سلمه تره و تاج ريزي و نيز دو گونه گياه زراعي چاودار و گندم به عنوان فاکتورهاي آزمايشي در نظر گرفته شدند. به منظور تهيه عصاره آبي، بوته هاي چاودار و گندم در پايان فصل زراعي از مزرعه تحقيقاتي دانشکده کشاورزي دانشگاه تهران واقع در شهرستان کرج جمع آوري و در هواي آزاد خشک و آسياب گرديد. براي تهيه محلول 100 درصد، 10 گرم از پودر مذکور در 100 ميلي متر آب ريخته و به مدت 24 ساعت روي شيکر قرار داده شد و پس از عبور از صافي محلول هاي با غلظت هاي مورد نظر تهيه گرديد. محيط کشت درا ين آزمايش ظروف پتري ديش استريل شده به قطر 9 سانتي متر بود که در کف آن يک عدد کاغذ صافي واتمن شماره يک استريل شده قرار گرفت. بذور جهت ضد عفوني به مدت 30 ثانيه در محلول وايتکس 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 يک از گونه هاي علف هرزسلمه تره و تاج ريزي قرا داده شد و 5 ميلي متر از هر يک از محلول ها به هر يک از ظروف پتري ديش اضافه گرديد. سپس مجموع آنها به ژرميناتور با رطوبت نسبي 70 درصد و درجه حرارت 25 درجه سانتي گراد با طول روشنايي 12ساعت منتقل گرديد. شمارش بذور جوانه زده به منظور تعيين درصد و سرعت جوانه زني در هر 24 ساعت انجام پذيرفت. بذوري که کولئوپتيل آنها به اندازه 25 ميلي متر رشد کرده بودند به عنوان بذور جوانه زده محسوب شدند. ارزيابي جوانه زني هنگامي که تعداد بذور جوانه زده براي دو شمارش متوالي يکسان بود به اتمام رسيد و اين زمان به عنوان پايان دوره جوانه زني در نظر گرفته شد. بعد از اتمام اين دوره صفات زير اندازه گيري شد:
1- درصد جوانه زني (تعداد گياهچه هاي نرمال در پايان دوره جوانه زني استاندارد)
2- سرعت جوانه زني که با استفاده از اطلاعات مربوط به بذور جوانه زده در طول دوره جوانه زني و فرمول ماگوير (15) استفاده گرديد.

RS: سرعت جوانه زني، ni : تعداد بذور جوانه زده در روز i ام، di: تعداد روز تا شمارش iام، n : تعداد کل بذور براي محاسبه طول ريشه چه و ساقه چه در پايان آزمايش از هر پتري ديش 7 گياه چه بطور تصادفي انتخاب گرديد و صفحات طول ريشه چه و ساقه چه اندازه گيري شد.
تجزيه تحليل داده هاي حاصل از اندازه گيري صفات با استفاده از نرم افزار MSTATC انجام گرديد. قبل از انجام تجزيه واريانس داد ها فرض نرمال بودن آنها بررسي شد. براي نرمال بودن داده ها از نرم افزار MINTAB استفاده گرديد.
مقايسه ميانگين هر صفت به کمک آزمون چند دامنه اي دانکن در سطح احتمال 5% انجام شد. نمودارهاي مربوطه نيز با استفاده از نرم افزار Excel رسم گرديد.

نتايج و بحث

درصد جواني زني و سرعت جوانه زني

اثرات کليه تيمارهاي اصلي و برهمکنش آنها بر درصد و سرعت جوانه زني گونه هاي مورد ارزيابي معني دار گرديد (جدول1). با افزايش غلظت عصاره آبي گياهان زراعي درصد و سرعت جوانه زني بذور از يک روند کاهشي پيروي کرد. بيشترين درصد و سرعت جوانه زني در تيمار شاهد و کمترين آن درغلظت 40% عصاره آبي مشاهده گرديد. سرعت جوانه زني بذور درمقايسه با درصد جوانه زني واکنش شديدتري به مواد آللوپاتيک داشت. به طوري که غلظت هاي پايين عصاره آبي گياهان زراعي باعث کاهش معني دار سرعت جوانه زني گونه هاي مورد ارزيابي نسبت به تيمار شاهد گرديد (شکل 3). به نظر مي رسد مقادير کم مواد آللوپاتيک بيشتر از آنکه بر درصد جوانه زني تاثير داشته باشد اغلب جوانه زني را به تاخير مي اندازد. از ميان گياهان زراعي چادار اثر آللوپاتيک بيشتري را بر صفات مذکور نشان داد. دوک (7) به نقل ازبارتون و رايس اثر بازدارندگي مواد آللوپاتيک را به جوانه زني بذور گياهاني همچون چغندر قند و کاهو گزارش کرد. پرز و همکاران (19) گزارش کردند که تراوش هيدروکساميک اسيدها از بقاياي چاودار موجب کاهش 83 درصدي تراکم سرعت جوانه زني بذور سلمه تره تاثير کمتري از مواد آللوکيميکال پذيرفت و غلظت هاي پايين عصاره آبي نتوانست تاثير چنداني بر سرعت جوانه زني بذور سلمه تره اعمال نماييد.
در حالي که سرعت جوانه زني بذور تاج ريزي درغظت هاي پايين به ميزان قابل توجهي کاهش يافت (شکل 3). با توجه به نتايج بدست آمده به نظر مي رسد کاهش سرعت جوانه زني تحت تاثيرمواد آللوپاتيک موجود در بقاياي گياهي مي تواند به عنوان فاکتوري موثر در کاهش قدرت رقابت علف هاي هرز با محصولات بعدي و در نتيجه کاهش ميزان استقرار اوليه آنها مطرح گردد.
غلظت هاي پايين عصاره آبي اختلاف معني داري ميان چاودار و گندم به لحاظ درصد جوانه زني گونه هاي مورد ارزيابي نشان نداد (شکل 4). ليکن به کارگيري غلظت هاي پايين عصاره آبي چاودار موجب کاهش معني دار سرعت جوانه زني گونه هاي مورد ارزيابي نسبت به غلظت هاي مشابه در گندم گرديد (شکل 5). با افزايش غلظت عصاره آبي تفاوت موجود ميان تيمارهاي عصاره آبي گندم و چاودار افزايش يافت و به بالاترين ميزان خود در 40% عصاره آبي رسيد. اين نتايج با نتايج حاصل از تحقيقات موجا و همکاران (16) مطابقت دارد. اين محققين گزارش کردند که بقاياي چاودار و آلوکيميکال هاي آن در شرايط مزرعه اي مي توانند بطور موثري تاج خروس را به مدت 4 تا 8 هفته بسته به شرايط آب و هوايي کنترل کنند. تفاوت در خصوصيات گياهان زراعي را مي توان به خصوصيات ژنتيکي و توانايي آنها در توليد مواد آللوپاتيک نسبت داد. همچنين شرايط اقليمي، استرس و فاکتورهاي نظير سن گياه، تغذيه گياهي، نور و رطوبت مي توانند در ميزان توليد آللوکيميکال ها موثر باشند.
در آزمايش هاي متعدد گزارش شده است که گونه هاي مختلف زراعي رفتارهاي متفاوتي از خود نشان دادند و ترشحات آللوپاتيک از قسمت هاي مختلف يک گياه داراي اثرات شبيه يا متفاوت بوده اند. به نظر مي رسد اثرات مشاهده شده ناشي از فعاليت مواد آللوپاتيکي که غالباً به صورت تاخير يا جلوگيري از جوانه زني مشاهده مي شوند ناشي از اثرات اوليه اين مواد بر فرايندهاي متابوليکي باشد. واکنش ها و فرايندهاي همانند تقسيم سلولي، توليد هورمون ها، پايداري و نفوذپذيري غشاء، فتوسنتز و تنفس مي توانند به عنوان هدف و نقطه اثر براي مواد آللوپاتيک مطرح باشند (1). بدين ترتيب مي توان چنين نتيجه گيري کرد که مواد بازدارنده موجود در عصاره آبي چاودار و گندم باعث کاهش درصد جوانه زني گياهان مورد ارزيابي گرديد و شدت اين بازدارندگي با افزايش غلظت عصاره آبي افزايش يافته است. شايان ذکر است که مواد آللوپاتيک موجود در عصاره آبي هميشه عامل بازدارنده نبوده و در مواردي به ويژه در غلظت هاي پايين اثرات تحريک کنندگي نيز بر جوانه زني گياهان دارد. اودهيا و همکاران (17) افزايش درصد جوانه زني نخود سياه را تحت تاثير عصاره حاصله از اندام هاي مختلف علف هرز داتوره (ريشه، ساقه، برگ، ساقه +برگ) گزارش کردند. در آزمايش ديگري که توسط اودهيا (18) انجام گرفت افزايش درصد جوانه زني نخود سياه متاثر از ترشحات حاصله از برگ علف هاي هرز موجود در مزرعه نخود سياه (گاوپنبه، گل داودي، لانتانا و فرفيون) گزارش شد.

طول ريشه چه و ساقه چه

اثرات کليه تيماهاي اصلي و برهمکنش آنها به استثناء برهمکنش گياهان زراعي در گونه هاي مورد بررسي بر طول ريشه چه و ساقه چه معني دار گرديد (جدول1).
ميانگين طول ريشه چه و طول ساقه چه گونه هاي مورد ارزيابي در غلظت 40% عصاره آبي از ديگر غلظت ها کمتر بود که نشان دهنده شدت اثر مواد آللوپاتيک در غلظت هاي بالاي عصاره آبي مي باشد. رشد ساقه چه در مقايسه با رشد ريشه چه تاثير کمتري از مواد آللو کيميکال پذيرفت و با افزايش غلظت عصاره آبي نسبت طول ريشه چه به ساقه چه کاهش يافت که بيانگر حساسيت رشد ريشه چه به مواد بازدارنده مي باشد. تورک و همکاران (21) نيز گزارش کردند که با افزايش غلظت عصاره آبي اندام هاي مختلف خردل سياه رشد ريشه چه نسبت به رشد ساقه چه عدس حساسيت بيشتري به ترکيبات آللوپاتيک داشت. رشد ريشه چه و ساقه چه در علف هرز سلمه تره نسبت به تاج ريزي حساسيت بيشتري را به مواد آللو کيميکال نشان داد و کاهش معني دار طول ساقه چه در غلظت هاي بالاي عصاره آبي مشاهده گرديد (شکل 6، 7).
در ميان گياهان زراعي مذکور چاودار اثر اللوپاتيک بيشتري را بر طول ريشه چه و ساقه چه گونه هاي مورد ارزيابي داشت و موجب کاهش صفات مورد ارزيابي به پايين ترين ميزان خود گرديد (شکل 8، 9). به کارگيري عصاره آبي گياهان زراعي در غلظت هاي پايين تاثير چنداني بر رشد ريشه چه و ساقه چه نداشت. ليکن با افزايش غلظت صفات مورد بررسي از يک روند کاهشي پيروي کرد. به نظر مي رسد مواد بازدارنده موجود در عصاره آبي بقاياي سورگوم از طريق تحت تاثير قرار دادن مکانيسم هاي همانند تقسيم سلولي، ممانعت از عمل هورمون هاي همانند اسيد جيبرليک و ايندول اسيد استيک، از رشد ريشه چه جلوگيري و مانع از طويل شدن آن مي گردند (2).
بوکولوا (5) مشاهده کردکه سموم حاصل از سه گونه علف هرز Sanchus arvensis Cirium arvenis و Chenopodium، فعاليت ميتوزي را در ريشه هاي گندم چاودار و شاهي کاهش مي دهند. همچنين لاوري (15) در پژوهشي در اين زمينه مشاهده کرد که کنگر صحرايي تقسيم ميتوزي را در گياهان مرتعي ديگر از جمله چاودار فستوکا و لوليوم کاهش مي دهد. از ديدگاه زراعي به نظر مي رسد که مديريت علف هاي هرز از طريق فعاليت آللوپاتيک گياهان زراعي مي تواند به عنوان يک روش جايگزين و يا مکمل ساير روش هاي مديريتي به سرعت گسترش يابد. امروزه با توجه به افزايش تمايل استفاده روش هاي شخم حفاظت شده و حفظ بقاياي گياهي در سطح خاک بويژه نقاطي که با کمبود آب و نزولات آسماني مواجه هستند نقش اين مواد آللوپاتيک در کنترل علف هاي هرز پر رنگ تر مي گردد.
در روش کاشت بدون شخم و يا شخم حداقل که تقريباً تمامي بقاياي گياهي روي زمين باقي مي ماند، سرعت و مقدار آزادسازي مواد آللوپاتيک تعيين کننده مي باشد. در اين راستا لزوم تحقيقات گسترده تر امري اجتناب ناپذير است تا پتانسيل اين مواد بر جوانه زني و رشد گياهان در شرايط مزرعه مورد ارزيابي قرار گيرد. همچنين جدا از اثرات اين مواد بر علف هاي هرز تاثير اين آللوکميکال ها بر ارگانيسم هاي غير هدف و گياهان زراعي در شرايط طبيعي و مزرعه اي مورد بررسي قرار گيرد.

منابع:

1- حجازي ا. 1379. آللوپاتي (خود مسمومي و دگر مسمومي). انتشارات دانشگاه تهران، صفحه 181.
2- زند ا.، ح. رحيميان، ع. کوچکي، ج. خلقاني، س. موسوي و ک. رمضاني. 1383. اکولوژي علف هاي هرز. انتشارات جهاد دانشگاهي مشهد، صفحات 110 تا 123 .
3- غديري ح. 1372. اصول و روش علم علف هاي هرز (ترجمه). انتشارات دانشگاه شيراز، صفحات 63 تا 70.
4- مظاهري د. 1377. زراعت مخلوط. انتشارات دانشگاه تهران، صفحه 83 تا 90.

پي نوشت :

*دانشجويان کارشناي ارشد زراعت دانشگاه تهران (نويسنده مسئول: Email:omid-younesi-57@yahoo.com
**استاديار دانشگاه تهران
***دانشجوي کارشناسي ارشد زراعت دانشگاه تربيت مدرس

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