گرایش زراعت

عنوان

زیست سنجی حساسیت گیاهان زراعی تناوبی با گندم نسبت به علف کش های خانواده سولفونیل اوره در خاک های محتوی مقادیر مختلف موادآلی

استاد راهنما

دکتر جاوید قرخلو

استادان مشاور

مهندس ناصر باقرانی

مهندس فرزاد فنودی

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
مقدمه:
استان گلستان به عنوان یکی از قطب های تولید محصولات کشاورزی به خصوص گندم نقش به سزایی در افزایش تولید ملی دارد. به طوری که بیش از ۶۵ درصد سطح زیر کشت محصولات زراعی استان گلستان به کشت گندم اختصاص دارد و با تولید متوسط بیش از یک میلیون تن گندم در سال مقام سوم تولید در کشور را دارد. با توجه به نقش گندم در تامین امنیت غذایی و پتانسیل استان در تولید آن، شناخت عوامل محدود کننده تولید گندم بسیار حائز اهمیت است. یکی از عوامل مهم که تاثیر بسزایی در کاهش و راندمان تولید این محصول را دارد، علف‌های هرز می باشد که استفاده از علف‌کش جهت مهار آن حائز اهمیت است، به طوری که هر ساله در استان گلستان بیش از سیصد تن علف‌کش جهت مبارزه با علف‌های هرز مورد استفاده قرار می گیرد، علف‌کش های خانواده سولفونیل اوره، با نحوه عمل بازدارنده استولاکتات سنتاز، علف‌کش هایی با خاصیت انتخابی هستند که علف‌های هرز پهن برگ و باریک برگ را تحت تاثیر قرار می دهند(پورترفیلد[۱] و همکاران، ۲۰۰۶). با توجه به دوام بازدارنده های ALS گیاهانی که در چرخه تناوب گندم به زیر کشت می روند در خطر کاهش جوانه زنی و رشد قرار می گیرند به طوری که در شرایطی خاص بقایای آنها می تواند پایداری خود را حتی بیش از یک فصل زراعی حفظ و بر گیاهان زراعی حساس موجود در تناوب های بعدی صدمه وارد کند(راشد محصل وموسوی، ۱۳۸۵). علف‌کش های خانواده سولفونیل اوره یک گروه از علف‌کش ها هستند که دارای ماندگاری زیادی در خاک هستند و در نتیجه مشکلاتی از نظر وجود بقایا برای محصولاتی که در تناوب زراعی با گیاهی که در آن مورد استفاده قرار می گیرند، به همراه دارند(راسل[۲] و همکاران، ۲۰۰۲). مهمترین ویژگی این خانواده علف‌کش، فعالیت زیستی بالای آنها و در نتیجه مقدار بسیار کم مصرف و طیف وسیع علف‌کشی آنها است(براون، ۱۹۹۰[۳] ؛ راسل و همکاران، ۲۰۰۲). برخی گونه های زراعی مانند کلزا، آفتابگردان، ذرت، یونجه، سیب زمینی، عدس و چغندر قند حساسیت زیادی نسبت به باقی مانده علف‌کش های سولفونیل اوره دارند. باقی مانده این علف‌کش ها در خاک نگران کننده اعلام شده است(آنونیموس[۴]، ۲۰۰۳ ؛ رحمان[۵]، ۱۹۸۹ ؛ گانتر[۶] و همکاران، ۱۹۹۲ ؛ پانگ[۷] و همکاران، ۲۰۰۲ ؛ هاچینسون[۸] و همکاران، ۲۰۰۷ ؛ موسوی و همکاران، ۱۳۸۴). استان گلستان با دارا بودن ۶۲۰ هزار هکتار اراضی زراعی قابل کشت در منطقه ای واقع شده که از نظر آب و هوایی قابلیت انجام دو تا سه کشت در طول سال را دارا می باشد و همچنین از نظر تولید رتبه اول تولید سویا، رتبه اول تولید کلزا، رتبه سوم تولید پنبه، رتبه چهارم تولید برنج و رتبه یازدهم تولید ذرت در کل کشور را دارد. بنابراین بررسی و تعیین حساسیت گیاهان زراعی تناوبی با گندم نسبت به علف‌کش های بازدارنده ALS در استان ضروری می باشد.
اثرات باقی مانده علف‌کش ها در محیط
       ماندگاری علف‌کش ها در خاک پس از کاربرد آنها از سه جنبه اهمیت دارد. اول، عاملی است که کنترل علف هرز در فصل جاری و در سال های آتی را تحت تاثیر قرار می دهد. دوم، این که ماندگاری از نظر تاثیر بالقوه آن بر آلودگی زیست محیطی اهمیت دارد هرچه علف‌کش مدت و زمان بیشتری در سطح یا درون خاک باقی بماند احتمال انتقال به نواحی مجاور یا منابع آب از طریق رواناب سطحی و نشت از طریق نیمرخ خاک افزایش می یابد. سوم، باقی مانده علف‌کش در خاک عامل آسیب به سایر گیاهان زراعی در سال های آتی است(راشد محصل وموسوی، ۱۳۸۵). تجزیه و ماندگاری علف‌کش تابعی از ماهیت علف‌کش مورد نظر، نوع خاک، روش کاربرد و شرایط محیطی بعد از کاربرد است استفاده از روش های زیست سنجی کمی و کیفی خاک در پژوهش های علوم علف‌های هرز متداول است مراد از زیست سنجی در پژوهش های علف‌کشی اندازه گیری پاسخ زیستی موجود زنده ای برای تعیین وجود یا غلظت ماده ای شیمیایی در گهرمایه است. زیست سنجی برای تعیین وجود علف‌کش ها معمولاً با بهره گرفتن از گونه های حساس به علف‌کش انجام می شود برای مثال، زیست سنجی خاک مستلزم کاشت گونه گیاهی محک در خاک تیمار شده با علف‌کش و پس از آن مقایسه پاسخ آن ها با گیاهان شاهد کاشته شده در خاک تیمار نشده یا در خاک حاوی غلظت معینی از علف‌کش است زیست سنجی بر دو فرض استوار است. (۱) گونه گیاهی مورد استفاده در آزمون می بایست متناسب با غلظت علف‌کش پاسخ(آسیب دیدگی) نشان دهد؛ (۲) پاسخ ها تکرار پذیر باشند(زندوهمکاران، ۱۳۸۷). زیست سنجی معمولاً برای اندازه گیری کمی غلظت های فعال بیولوژیکی علف‌کش ها مورد استفاده قرار می گیرد البته گاهی اوقات نیز از آن برای تعیین حضور یا غیبت علف‌کش ها استفاده می شود زیست سنجی کار دشواری است زیرا علف‌کش های مربوط به یک گروه علائم خسارت مشابهی ایجاد می کنند.
زیست سنجی علف‌کش را در واقع می توان روش ارزیابی علف‌کش بر اساس تعامل بین مولکول علف‌کش و موجودی زنده عنوان نمود. این ارزیابی ممکن است از ماهیتی کیفی یا کمی برخوردار باشد. معمولاً گیاهان عالی یا میکروارگانیسم ها تحت عنوان گونه های شاخص یا محک در این نوع مطالعات مورد استفاده قرار می گیرند. به عبارت کاملاً ساده در آزمایش زیست سنجی از گیاهان حساس به منظور تشخیص حضور علف‌کش، در حد غلظت هایی که سبب بازدارندگی جوانه زنی یا رشد شود استفاده می گردد. حساسیت گیاهان نسبت به علف‌کش درجات متفاوتی دارد. پاسخ گیاهان محک به علف‌کش ها در قالب مولفه های(پارامترهای)مختلف گیاهی ارزیابی می شود. علف‌کش ها ممکن است به شدت از جوانه زنی گونه های حساس ممانعت به عمل آورند، اما به ندرت فقط بر اساس جوانه زنی استنتاج می شود. در غلظت های کمتر از حد کشنده علف‌کش ممکن است از طویل شدگی ریشه یا شاخساره جلوگیری کند وبرخی گونه های حساس پاسخ وابسته به دزی نشان می دهند که امکان ارزیابی اندازه گیری ها را فراهم    می کند. انواع مختلف روش های زیست سنجی شامل زیست سنجی با بهره گرفتن از میکروارگانیسم ها، روش ساده زیست سنجی، زیست سنجی مزرعه ای، زیست سنجی آزمایشگاهی، زیست سنجی های برگی، زیست سنجی گهر مایه ای و زیست سنجی در پتری دیش مورد استفاده قرار می گیرد(زند و همکاران، ۱۳۸۷).
استفاده از این روش های زیست سنجی سه مزیت اصلی دارد: اول حساسیت بالا برای علف‌کش هایی که در مقادیر کم به کار می روند نظیر سولفونیل اوره ها(بیر[۹]و همکاران، ۱۹۸۸؛ هولاوی[۱۰]و همکاران، ۱۹۹۹). دوم این که برخی روش های تجزیه جدید برای اندازه گیری این قبیل علف‌کش ها ارائه شده است که بسیار تخصصی، حساس و پرهزینه هستند و به طور گسترده ای در دسترس نیست(مثل روش آنالیز دستگاهی). در حالی که روش های زیست سنجی به سهولت در دسترس و کم هزینه هستند. در نهایت در آزمایش های زیست سنجی قسمتی از کل باقی مانده علف‌کش در خاک که برای جذب گیاهی در دسترس است، اندازه گیری می شود و این همان چیزی است که در ارزیابی خطر آسیب دیدگی گیاهان زراعی بعدی به کار می آید(رشید[۱۱] و همکاران، ۲۰۰۱).
در آزمایش های زیست سنجی معمولاً دو نوع متفاوت پاسخ گیاهی اندازه گیری می شود: (۱) پاسخ اندام های گیاهی- مشتمل بر طویل شدگی ریشه یا شاخساره، تکثیر، کلروز یا نکروز شدن اندام گیاهی معین و تغییرات مرفولوژیکی آن؛ (۲) پاسخ کلی گیاه- معمولاً به صورت کلروز یا فرونشانی یا بازدارندگی رشد گیاهی متظاهر می شود یا با برداشت گیاهان و اندازه گیری وزن تر یا وزن خشک معلوم می گردد. در صورت یکنواختی شرایط، در زیست سنجی وزن تر در مقایسه با وزن خشک از ارزش بیشتری برخوردار است، زیرا گیاهی که تازه از بین رفته و نکروز شده دارای وزن خشک تقریباً برابری با گیاهان سبز سالم خواهد بود. علاوه بر این ممکن است تاثیر فعالیت های فیزیولوژیکی گیاه مورد ارزیابی قرار گیرد. در مقایسه با معیار های وزن و ارتفاع بوته، میزان مصرف آب گیاه حساسیت بیشتری نسبت به فعالیت علف‌کش دارد. تعیین وزن تر و وزن خشک گیاه محک از جمله مهم ترین معیارهای ارزیابی در آزمایش های زیست سنجی است. اندازه گیری طول دمبرگ، طول برگ یا سطح برگ نیز در ارزیابی فعالیت علف‌کش ها مورد استفاده قرار می گیرد. چنین اندازه گیری هایی معمولاً بعد از گذشت ۲ تا ۳ هفته از رشد ثبت می گردد. کاهش فعالیت فتوسنتزی، محتوای کلروفیل و زیستایی بافت های ریشه ناشی از کاربرد علف‌کش ها نیز می تواند در زیست سنجی مورد استفاده قرار گیرد. در برخی موارد ارزیابی کیفی بر مبنای عارضه های گیاهی مربوط به هر گروه علف‌کش ها یا ترکیب معینی صورت می گیرد. در صورتی که شدت عوارض گیاهی وابسته به دز باشد، چنین معیاری می تواند به صورت کمی نیز به کار گرفته شود. برای مثال، باقی مانده علف‌کش توفوردی در خاک براساس اپی ناستی و بدشکلی ساقه نخودفرنگی و بدشکلی گیاه پنبه قابل اندازه گیری است(زندوهمکاران،۱۳۸۷).
این تحقیق به منظور:
۱- سنجش حساسیت گیاهان زراعی عمده استان گلستان نسبت به مقادیر مختلف علف‌کش های خانواده سولفونیل اوره
۲- سنجش تاثیر محتوای ماده آلی خاک بر قابلیت دسترسی علف‌کش های خانواده سولفونیل اوره توسط گیاهان زراعی انجام شد.
ویژگی های فیزیکی و شیمیایی سولفونیل اوره ها
مشابه بسیاری از علف‌کش های دیگر، ویژگی فیزیکی و شیمیایی سولفونیل اوره ها برای آگاهی از رفتار علف‌کش ها در گیاهان و خاک مهم می باشند. علف‌کش های سولفونیل اوره در دمای معمولی جامد بوده و دارای ترکیبات کریستاله هستند. این ترکیبات دارای فشار بخار کم بوده و در نتیجه فرّار نیستند. این علف‌کش ها معمولاً به شکل پودر(روان ریز خشک)یا در برخی موارد به شکل قرص که در آن مقادیر کم علف‌کش به شکل بسته می باشد فرموله می گردد و از این طریق امکان جا به جایی دقیق علف‌کش در مقادیر کم در سطح مزرعه ممکن می شود. علف‌کش های سولفونیل اوره اسید های ضعیفی می باشند، ثابت اسیدی آنها بین ۳ تا ۵ متغیر می باشد. پروتون روی پل و مجاور گروه های سولفونیل و کربونیل به این دلیل که در مجاورت یک عامل الکترون خواه قرار گرفته، دارای خاصیت اسیدی می باشند. در نتیجه سولفونیل اوره ها بلافاصله در واکنش با هیدروکسیدهای فلزی به شکل نمک در می آیند که از خصوصیات مورد توجه در رابطه با جذب سطحی خاک است که با افزایش pH حلالیت این ترکیبات در آب افزایش می یابد(راشد محصل وهمکاران، ۱۳۸۵).
 علف کش های خانواده سولفونیل اوره
ترکیبات سولفونیل اوره عمده ترین گروه از علف‌کش هایی هستند که به دلیل اثر مشترک شان که ممانعت از آنزیم استولاکتات سنتاز است، مجموعاً بازدارنده های ALS خوانده می شوند(راشد محصل و همکاران، ۱۳۸۵). علف‌کش های خانواده سولفونیل اوره بازدارنده استوهیدروکسی اسید سنتاز نیز نامیده می شوند. استولاکتات سنتاز یا استوهیدروکسی سنتاز، اولین آنزیم لازم در بیوسنتز ساختار زنجیره ای شاخه دار اسید های آمینه ضروری لوسین، ایزولوسین و والین در گیاهان می باشند(شوستر[۱۲]و همکاران، ۲۰۰۷ ؛والی[۱۳] و همکاران، ۲۰۰۷ ؛ هاچینسون و همکاران، ۲۰۰۷ ؛ کریستوفر[۱۴]و همکاران، ۲۰۰۶).
علف‌کش های خانواده سولفونیل اوره در ایران
       اولین علف‌کش سولفونیل اوره ثبت شده در ایران، علف‌کش تری بنورون متیل با نام تجاری گرانستار است که در سال ۱۳۶۹ به ثبت رسید. در بین سال های ۱۳۶۹ تا ۱۳۸۸، ۱۰ علف‌کش دیگر از این خانواده به ثبت رسیده اند. علف‌کش های سولفونیل اوره ثبت شده در این سال ها متمرکز به سه محصول اصلی گندم، برنج و ذرت بودند(زندوهمکاران، ۱۳۸۶ ؛ زندوهمکاران، ۱۳۸۷).
 علف‌کش یدوسولفورون+ مزوسولفورون+ مفن‌پایر(شوالیه، WG 6%)
      شوالیه علف‌کش پس رویشی دو منظوره از خانواده سولفونیل اوره می‌باشد که علف‌‌های ‌هرز پهن برگ و باریک‌ برگ در غلات(گندم، تریتیکاله، چاودار) را به طور هم زمان کنترل می‌کند. شوالیه مخلوط مزوسولفورون و یدوسولفورون به همراه ایمن‌ کننده است که موجب افزایش خاصیت انتخابی شوالیه شده بدون آن که تاثیری در اثر علف‌کشی شوالیه بگذارد. مشابه سایر علف‌کش های خانواده سولفونیل اوره، اولین نقطه تاثیر شوالیه بر سنتز آنزیم استو هیدروکسی اسید سنتاز می باشد. دو ماده موثر موجود در شوالیه پس ازسمپاشی به صورت سیستمیک از راه برگ و مقداری نیز از طریق ریشه جذب علف‌های هرز و پس از ۴۸ ساعت باعث توقف رشد آن می شوند. ابتدا توقف رشد و سپس نقاط کمرنگی روی علف ‌‌های ‌هرز مشاهده می‌شود و به دنبال آن زردی و نهایتاً سوختگی در برگ ها و ساقه علف‌های هرز نمایان می شود. ایمن‌ کننده موجود در شوالیه مانند کاتالیزور عمل می‌کند و باعث سرعت بخشیدن به تجزیه ترکیبات علف‌کش در غلات می‌شود. انعطاف ‌پذیری کاربرد شوالیه(از مرحله ۲ برگی تا انتهای پنجه‌ زنی گندم) کشاورزان را قادر می سازد که با یک بار سمپاشی پهن برگ ها و باریک برگ ها را به طور هم زمان کنترل نمایند. شوالیه به میزان ۳۵۰ گرم در هکتار استفاده می‌شود. افزودن روغن(سورفاکتانت های غیر یونی مانند روغن ولک و سیتوگیت) به میزان ۲ در هزار اثر علف‌کش شوالیه را افزایش می دهد(توسلی، ۱۳۸۸؛ بهنیا، ۱۳۸۶؛ خیامی راد، ۱۳۸۶).
علف‌کش سولفوسولفورون (آپیروس، WG 75%)
      آپیروس علف‌کشی انتخابی است که برای کنترل علف‌های ‌هرز پهن برگ و باریک برگ در مزارع گندم به کار می‌رود. عمدتاً توسط برگ علف‌های هرز و به صورت سیستمیک عمل می کند. این علف‌کش پس از ۴ ساعت کاملاً جذب گیاه شده و وارد آوند آبکش می‌شود و مانع فعالیت آنزیم استولاکتات سنتاز می‌گردد. آپیروس اولین علف‌کشی است که علف ‌هرز بروموس را کاملاً کنترل می کند. آپیروس دارای فرمولاسیون گرانول قابل پخش در آب است که مقدار مصرف آن در هکتار ناچیز یعنی ۶/۲۶ گرم(به‌همراه سورفکتانت غیر یونی مانند سیتوگیت) می باشد. پس از سمپاشی حداکثر طی چهار ساعت، جذب بافت علف ‌هرز می‌شود. در نتیجه بارندگی پس از این مدت اثر سوئی بر کارایی آن ندارد. بهترین زمان مصرف برای به دست آوردن حداکثر تاثیر، در مرحله ۲ تا ۴ برگی علف‌های هرز است. رطوبت خاک و دمای مناسب باعث افزایش تاثیر آن می‌گردد. پایداری آپیروس در خاک زیاد می باشد(توسلی، ۱۳۸۸؛ بهنیا، ۱۳۸۶؛ خیامی راد، ۱۳۸۶).
علف‌کش سولفوسولفورون+ متسولفورون متیل(توتال، WG 75%)
توتال علف‌کش انتخابی از خانواده سولفونیل اوره در مزارع گندم و جو است که به صورت پس ‌رویشی بسیاری از علف‌های هرز پهن برگ و باریک برگ را به میزان ۵۰-۴۰ گرم در هکتار به نحو موثری کنترل