گرايش زراعت
عنوان
زيست سنجي حساسيت گياهان زراعي تناوبي با گندم نسبت به علف كش هاي خانواده سولفونيل اوره در خاك هاي محتوي مقادير مختلف موادآلي
استاد راهنما
دكتر جاويد قرخلو
استادان مشاور
مهندس ناصر باقراني
مهندس فرزاد فنودي
تكه هايي از متن به عنوان نمونه :
مقدمه:
استان گلستان به عنوان يكي از قطب هاي توليد محصولات كشاورزي به خصوص گندم نقش به سزايي در افزايش توليد ملي دارد. به طوري كه بيش از ۶۵ درصد سطح زير كشت محصولات زراعي استان گلستان به كشت گندم اختصاص دارد و با توليد متوسط بيش از يك ميليون تن گندم در سال مقام سوم توليد در كشور را دارد. با توجه به نقش گندم در تامين امنيت غذايي و پتانسيل استان در توليد آن، شناخت عوامل محدود كننده توليد گندم بسيار حائز اهميت است. يكي از عوامل مهم كه تاثير بسزايي در كاهش و راندمان توليد اين محصول را دارد، علفهاي هرز مي باشد كه استفاده از علف‌كش جهت مهار آن حائز اهميت است، به طوري كه هر ساله در استان گلستان بيش از سيصد تن علف‌كش جهت مبارزه با علفهاي هرز مورد استفاده قرار مي گيرد، علف‌كش هاي خانواده سولفونيل اوره، با نحوه عمل بازدارنده استولاكتات سنتاز، علف‌كش هايي با خاصيت انتخابي هستند كه علفهاي هرز پهن برگ و باريك برگ را تحت تاثير قرار مي دهند(پورترفيلد[۱] و همكاران، ۲۰۰۶). با توجه به دوام بازدارنده هاي ALS گياهاني كه در چرخه تناوب گندم به زير كشت مي روند در خطر كاهش جوانه زني و رشد قرار مي گيرند به طوري كه در شرايطي خاص بقاياي آنها مي تواند پايداري خود را حتي بيش از يك فصل زراعي حفظ و بر گياهان زراعي حساس موجود در تناوب هاي بعدي صدمه وارد كند(راشد محصل وموسوي، ۱۳۸۵). علف‌كش هاي خانواده سولفونيل اوره يك گروه از علف‌كش ها هستند كه داراي ماندگاري زيادي در خاك هستند و در نتيجه مشكلاتي از نظر وجود بقايا براي محصولاتي كه در تناوب زراعي با گياهي كه در آن مورد استفاده قرار مي گيرند، به همراه دارند(راسل[۲] و همكاران، ۲۰۰۲). مهمترين ويژگي اين خانواده علف‌كش، فعاليت زيستي بالاي آنها و در نتيجه مقدار بسيار كم مصرف و طيف وسيع علف‌كشي آنها است(براون، ۱۹۹۰[۳] ؛ راسل و همكاران، ۲۰۰۲). برخي گونه هاي زراعي مانند كلزا، آفتابگردان، ذرت، يونجه، سيب زميني، عدس و چغندر قند حساسيت زيادي نسبت به باقي مانده علف‌كش هاي سولفونيل اوره دارند. باقي مانده اين علف‌كش ها در خاك نگران كننده اعلام شده است(آنونيموس[۴]، ۲۰۰۳ ؛ رحمان[۵]، ۱۹۸۹ ؛ گانتر[۶] و همكاران، ۱۹۹۲ ؛ پانگ[۷] و همكاران، ۲۰۰۲ ؛ هاچينسون[۸] و همكاران، ۲۰۰۷ ؛ موسوي و همكاران، ۱۳۸۴). استان گلستان با دارا بودن ۶۲۰ هزار هكتار اراضي زراعي قابل كشت در منطقه اي واقع شده كه از نظر آب و هوايي قابليت انجام دو تا سه كشت در طول سال را دارا مي باشد و همچنين از نظر توليد رتبه اول توليد سويا، رتبه اول توليد كلزا، رتبه سوم توليد پنبه، رتبه چهارم توليد برنج و رتبه يازدهم توليد ذرت در كل كشور را دارد. بنابراين بررسي و تعيين حساسيت گياهان زراعي تناوبي با گندم نسبت به علف‌كش هاي بازدارنده ALS در استان ضروري مي باشد.
اثرات باقي مانده علف‌كش ها در محيط
ماندگاري علف‌كش ها در خاك پس از كاربرد آنها از سه جنبه اهميت دارد. اول، عاملي است كه كنترل علف هرز در فصل جاري و در سال هاي آتي را تحت تاثير قرار مي دهد. دوم، اين كه ماندگاري از نظر تاثير بالقوه آن بر آلودگي زيست محيطي اهميت دارد هرچه علف‌كش مدت و زمان بيشتري در سطح يا درون خاك باقي بماند احتمال انتقال به نواحي مجاور يا منابع آب از طريق رواناب سطحي و نشت از طريق نيمرخ خاك افزايش مي يابد. سوم، باقي مانده علف‌كش در خاك عامل آسيب به ساير گياهان زراعي در سال هاي آتي است(راشد محصل وموسوي، ۱۳۸۵). تجزيه و ماندگاري علف‌كش تابعي از ماهيت علف‌كش مورد نظر، نوع خاك، روش كاربرد و شرايط محيطي بعد از كاربرد است استفاده از روش هاي زيست سنجي كمي و كيفي خاك در پژوهش هاي علوم علفهاي هرز متداول است مراد از زيست سنجي در پژوهش هاي علف‌كشي اندازه گيري پاسخ زيستي موجود زنده اي براي تعيين وجود يا غلظت ماده اي شيميايي در گهرمايه است. زيست سنجي براي تعيين وجود علف‌كش ها معمولاً با بهره گرفتن از گونه هاي حساس به علف‌كش انجام مي شود براي مثال، زيست سنجي خاك مستلزم كاشت گونه گياهي محك در خاك تيمار شده با علف‌كش و پس از آن مقايسه پاسخ آن ها با گياهان شاهد كاشته شده در خاك تيمار نشده يا در خاك حاوي غلظت معيني از علف‌كش است زيست سنجي بر دو فرض استوار است. (۱) گونه گياهي مورد استفاده در آزمون مي بايست متناسب با غلظت علف‌كش پاسخ(آسيب ديدگي) نشان دهد؛ (۲) پاسخ ها تكرار پذير باشند(زندوهمكاران، ۱۳۸۷). زيست سنجي معمولاً براي اندازه گيري كمي غلظت هاي فعال بيولوژيكي علف‌كش ها مورد استفاده قرار مي گيرد البته گاهي اوقات نيز از آن براي تعيين حضور يا غيبت علف‌كش ها استفاده مي شود زيست سنجي كار دشواري است زيرا علف‌كش هاي مربوط به يك گروه علائم خسارت مشابهي ايجاد مي كنند.
زيست سنجي علف‌كش را در واقع مي توان روش ارزيابي علف‌كش بر اساس تعامل بين مولكول علف‌كش و موجودي زنده عنوان نمود. اين ارزيابي ممكن است از ماهيتي كيفي يا كمي برخوردار باشد. معمولاً گياهان عالي يا ميكروارگانيسم ها تحت عنوان گونه هاي شاخص يا محك در اين نوع مطالعات مورد استفاده قرار مي گيرند. به عبارت كاملاً ساده در آزمايش زيست سنجي از گياهان حساس به منظور تشخيص حضور علف‌كش، در حد غلظت هايي كه سبب بازدارندگي جوانه زني يا رشد شود استفاده مي گردد. حساسيت گياهان نسبت به علف‌كش درجات متفاوتي دارد. پاسخ گياهان محك به علف‌كش ها در قالب مولفه هاي(پارامترهاي)مختلف گياهي ارزيابي مي شود. علف‌كش ها ممكن است به شدت از جوانه زني گونه هاي حساس ممانعت به عمل آورند، اما به ندرت فقط بر اساس جوانه زني استنتاج مي شود. در غلظت هاي كمتر از حد كشنده علف‌كش ممكن است از طويل شدگي ريشه يا شاخساره جلوگيري كند وبرخي گونه هاي حساس پاسخ وابسته به دزي نشان مي دهند كه امكان ارزيابي اندازه گيري ها را فراهم مي كند. انواع مختلف روش هاي زيست سنجي شامل زيست سنجي با بهره گرفتن از ميكروارگانيسم ها، روش ساده زيست سنجي، زيست سنجي مزرعه اي، زيست سنجي آزمايشگاهي، زيست سنجي هاي برگي، زيست سنجي گهر مايه اي و زيست سنجي در پتري ديش مورد استفاده قرار مي گيرد(زند و همكاران، ۱۳۸۷).
استفاده از اين روش هاي زيست سنجي سه مزيت اصلي دارد: اول حساسيت بالا براي علف‌كش هايي كه در مقادير كم به كار مي روند نظير سولفونيل اوره ها(بير[۹]و همكاران، ۱۹۸۸؛ هولاوي[۱۰]و همكاران، ۱۹۹۹). دوم اين كه برخي روش هاي تجزيه جديد براي اندازه گيري اين قبيل علف‌كش ها ارائه شده است كه بسيار تخصصي، حساس و پرهزينه هستند و به طور گسترده اي در دسترس نيست(مثل روش آناليز دستگاهي). در حالي كه روش هاي زيست سنجي به سهولت در دسترس و كم هزينه هستند. در نهايت در آزمايش هاي زيست سنجي قسمتي از كل باقي مانده علف‌كش در خاك كه براي جذب گياهي در دسترس است، اندازه گيري مي شود و اين همان چيزي است كه در ارزيابي خطر آسيب ديدگي گياهان زراعي بعدي به كار مي آيد(رشيد[۱۱] و همكاران، ۲۰۰۱).
در آزمايش هاي زيست سنجي معمولاً دو نوع متفاوت پاسخ گياهي اندازه گيري مي شود: (۱) پاسخ اندام هاي گياهي- مشتمل بر طويل شدگي ريشه يا شاخساره، تكثير، كلروز يا نكروز شدن اندام گياهي معين و تغييرات مرفولوژيكي آن؛ (۲) پاسخ كلي گياه- معمولاً به صورت كلروز يا فرونشاني يا بازدارندگي رشد گياهي متظاهر مي شود يا با برداشت گياهان و اندازه گيري وزن تر يا وزن خشك معلوم مي گردد. در صورت يكنواختي شرايط، در زيست سنجي وزن تر در مقايسه با وزن خشك از ارزش بيشتري برخوردار است، زيرا گياهي كه تازه از بين رفته و نكروز شده داراي وزن خشك تقريباً برابري با گياهان سبز سالم خواهد بود. علاوه بر اين ممكن است تاثير فعاليت هاي فيزيولوژيكي گياه مورد ارزيابي قرار گيرد. در مقايسه با معيار هاي وزن و ارتفاع بوته، ميزان مصرف آب گياه حساسيت بيشتري نسبت به فعاليت علف‌كش دارد. تعيين وزن تر و وزن خشك گياه محك از جمله مهم ترين معيارهاي ارزيابي در آزمايش هاي زيست سنجي است. اندازه گيري طول دمبرگ، طول برگ يا سطح برگ نيز در ارزيابي فعاليت علف‌كش ها مورد استفاده قرار مي گيرد. چنين اندازه گيري هايي معمولاً بعد از گذشت ۲ تا ۳ هفته از رشد ثبت مي گردد. كاهش فعاليت فتوسنتزي، محتواي كلروفيل و زيستايي بافت هاي ريشه ناشي از كاربرد علف‌كش ها نيز مي تواند در زيست سنجي مورد استفاده قرار گيرد. در برخي موارد ارزيابي كيفي بر مبناي عارضه هاي گياهي مربوط به هر گروه علف‌كش ها يا تركيب معيني صورت مي گيرد. در صورتي كه شدت عوارض گياهي وابسته به دز باشد، چنين معياري مي تواند به صورت كمي نيز به كار گرفته شود. براي مثال، باقي مانده علف‌كش توفوردي در خاك براساس اپي ناستي و بدشكلي ساقه نخودفرنگي و بدشكلي گياه پنبه قابل اندازه گيري است(زندوهمكاران،۱۳۸۷).
اين تحقيق به منظور:
۱- سنجش حساسيت گياهان زراعي عمده استان گلستان نسبت به مقادير مختلف علف‌كش هاي خانواده سولفونيل اوره
۲- سنجش تاثير محتواي ماده آلي خاك بر قابليت دسترسي علف‌كش هاي خانواده سولفونيل اوره توسط گياهان زراعي انجام شد.
ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي سولفونيل اوره ها
مشابه بسياري از علف‌كش هاي ديگر، ويژگي فيزيكي و شيميايي سولفونيل اوره ها براي آگاهي از رفتار علف‌كش ها در گياهان و خاك مهم مي باشند. علف‌كش هاي سولفونيل اوره در دماي معمولي جامد بوده و داراي تركيبات كريستاله هستند. اين تركيبات داراي فشار بخار كم بوده و در نتيجه فرّار نيستند. اين علف‌كش ها معمولاً به شكل پودر(روان ريز خشك)يا در برخي موارد به شكل قرص كه در آن مقادير كم علف‌كش به شكل بسته مي باشد فرموله مي گردد و از اين طريق امكان جا به جايي دقيق علف‌كش در مقادير كم در سطح مزرعه ممكن مي شود. علف‌كش هاي سولفونيل اوره اسيد هاي ضعيفي مي باشند، ثابت اسيدي آنها بين ۳ تا ۵ متغير مي باشد. پروتون روي پل و مجاور گروه هاي سولفونيل و كربونيل به اين دليل كه در مجاورت يك عامل الكترون خواه قرار گرفته، داراي خاصيت اسيدي مي باشند. در نتيجه سولفونيل اوره ها بلافاصله در واكنش با هيدروكسيدهاي فلزي به شكل نمك در مي آيند كه از خصوصيات مورد توجه در رابطه با جذب سطحي خاك است كه با افزايش pH حلاليت اين تركيبات در آب افزايش مي يابد(راشد محصل وهمكاران، ۱۳۸۵).
علف كش هاي خانواده سولفونيل اوره
تركيبات سولفونيل اوره عمده ترين گروه از علف‌كش هايي هستند كه به دليل اثر مشترك شان كه ممانعت از آنزيم استولاكتات سنتاز است، مجموعاً بازدارنده هاي ALS خوانده مي شوند(راشد محصل و همكاران، ۱۳۸۵). علف‌كش هاي خانواده سولفونيل اوره بازدارنده استوهيدروكسي اسيد سنتاز نيز ناميده مي شوند. استولاكتات سنتاز يا استوهيدروكسي سنتاز، اولين آنزيم لازم در بيوسنتز ساختار زنجيره اي شاخه دار اسيد هاي آمينه ضروري لوسين، ايزولوسين و والين در گياهان مي باشند(شوستر[۱۲]و همكاران، ۲۰۰۷ ؛والي[۱۳] و همكاران، ۲۰۰۷ ؛ هاچينسون و همكاران، ۲۰۰۷ ؛ كريستوفر[۱۴]و همكاران، ۲۰۰۶).
علف‌كش هاي خانواده سولفونيل اوره در ايران
اولين علف‌كش سولفونيل اوره ثبت شده در ايران، علف‌كش تري بنورون متيل با نام تجاري گرانستار است كه در سال ۱۳۶۹ به ثبت رسيد. در بين سال هاي ۱۳۶۹ تا ۱۳۸۸، ۱۰ علف‌كش ديگر از اين خانواده به ثبت رسيده اند. علف‌كش هاي سولفونيل اوره ثبت شده در اين سال ها متمركز به سه محصول اصلي گندم، برنج و ذرت بودند(زندوهمكاران، ۱۳۸۶ ؛ زندوهمكاران، ۱۳۸۷).
علف‌كش يدوسولفورون+ مزوسولفورون+ مفن‌پاير(شواليه، WG 6%)
شواليه علف‌كش پس رويشي دو منظوره از خانواده سولفونيل اوره مي‌باشد كه علفهاي هرز پهن برگ و باريك برگ در غلات(گندم، تريتيكاله، چاودار) را به طور هم زمان كنترل مي‌كند. شواليه مخلوط مزوسولفورون و يدوسولفورون به همراه ايمن كننده است كه موجب افزايش خاصيت انتخابي شواليه شده بدون آن كه تاثيري در اثر علف‌كشي شواليه بگذارد. مشابه ساير علف‌كش هاي خانواده سولفونيل اوره، اولين نقطه تاثير شواليه بر سنتز آنزيم استو هيدروكسي اسيد سنتاز مي باشد. دو ماده موثر موجود در شواليه پس ازسمپاشي به صورت سيستميك از راه برگ و مقداري نيز از طريق ريشه جذب علفهاي هرز و پس از ۴۸ ساعت باعث توقف رشد آن مي شوند. ابتدا توقف رشد و سپس نقاط كمرنگي روي علف هاي هرز مشاهده مي‌شود و به دنبال آن زردي و نهايتاً سوختگي در برگ ها و ساقه علفهاي هرز نمايان مي شود. ايمن كننده موجود در شواليه مانند كاتاليزور عمل مي‌كند و باعث سرعت بخشيدن به تجزيه تركيبات علف‌كش در غلات مي‌شود. انعطاف پذيري كاربرد شواليه(از مرحله ۲ برگي تا انتهاي پنجه زني گندم) كشاورزان را قادر مي سازد كه با يك بار سمپاشي پهن برگ ها و باريك برگ ها را به طور هم زمان كنترل نمايند. شواليه به ميزان ۳۵۰ گرم در هكتار استفاده مي‌شود. افزودن روغن(سورفاكتانت هاي غير يوني مانند روغن ولك و سيتوگيت) به ميزان ۲ در هزار اثر علف‌كش شواليه را افزايش مي دهد(توسلي، ۱۳۸۸؛ بهنيا، ۱۳۸۶؛ خيامي راد، ۱۳۸۶).
علف‌كش سولفوسولفورون (آپيروس، WG 75%)
آپيروس علف‌كشي انتخابي است كه براي كنترل علفهاي هرز پهن برگ و باريك برگ در مزارع گندم به كار مي‌رود. عمدتاً توسط برگ علفهاي هرز و به صورت سيستميك عمل مي كند. اين علف‌كش پس از ۴ ساعت كاملاً جذب گياه شده و وارد آوند آبكش مي‌شود و مانع فعاليت آنزيم استولاكتات سنتاز مي‌گردد. آپيروس اولين علف‌كشي است كه علف هرز بروموس را كاملاً كنترل مي كند. آپيروس داراي فرمولاسيون گرانول قابل پخش در آب است كه مقدار مصرف آن در هكتار ناچيز يعني ۶/۲۶ گرم(به‌همراه سورفكتانت غير يوني مانند سيتوگيت) مي باشد. پس از سمپاشي حداكثر طي چهار ساعت، جذب بافت علف هرز مي‌شود. در نتيجه بارندگي پس از اين مدت اثر سوئي بر كارايي آن ندارد. بهترين زمان مصرف براي به دست آوردن حداكثر تاثير، در مرحله ۲ تا ۴ برگي علفهاي هرز است. رطوبت خاك و دماي مناسب باعث افزايش تاثير آن مي‌گردد. پايداري آپيروس در خاك زياد مي باشد(توسلي، ۱۳۸۸؛ بهنيا، ۱۳۸۶؛ خيامي راد، ۱۳۸۶).
علف‌كش سولفوسولفورون+ متسولفورون متيل(توتال، WG 75%)
توتال علف‌كش انتخابي از خانواده سولفونيل اوره در مزارع گندم و جو است كه به صورت پس رويشي بسياري از علفهاي هرز پهن برگ و باريك برگ را به ميزان ۵۰-۴۰ گرم در هكتار به نحو موثري كنترل
