Effect of crop rotation and chemical management on weeds seed bank in wheat fields in Khouzestan region

مقدمه

واژه‌ی بانک بذر، به بذرها و اندام‌های رویشی که در خاک ذخیره می‌شوند و ظرفیت جوانه‌زنی یا توسعه گیاهچه در شرایط مناسب را دارند، اطلاق می‌شود O’Donnell et al., 2012)). خاک همچون بانکی است که عملیات سپرده‌گذاری و برداشت بذرها پیوسته در آن جریان دارد. در این بین، با ورود پیوسته بذرها به خاک، تعدادی از آن‌ها از طریق جوانه‌زنی، مرگ، فساد و شکار از محیط خاک خارج می‌شوند
(Douglas, 1995) . پویایی بانک بذر به معنای کلیه تغییرات کمی و کیفی است که در طول زمان در بانک بذر اتفاق می‌افتد و شامل افزایش یا کاهش تراکم بذر گونه‌های مختلف موجود در بانک بذر می‌باشد O’Donnell et al., 2012)). تراکم بذرهای موجود در بانک بذر و نحوه پراکنش گونه‌های مختلف علف‌های‌هرز مزارع می‌تواند تحت تأثیر نوع گیاه زراعی نیز قرار گیرد که می‌توان از آن در مدیریت تلفیقی علف‌های‌هرز استفاده کرد (Roham et al., 2014؛. با این وجود، هر گیاه زراعی، روش مدیریت خاص خود را داراست. همچنین گیاهان مختلف از توانایی رقابتی متفاوتی برخوردارند. ایجاد تنوع در محصولات زراعی باعث بروز تغییر در ترکیب گونه‌ای علف‌های‌هرز رویش یافته در محصولات زراعی می‌شود (Kernel et al., 2002). کاشت مداوم یک گیاه از یک ‌سو موجب ایجاد سازگاری برخی علف‌های‌هرز نسبت به علف‌کش‌ها می‌شود و از سوی دیگر باعث تغییر در غالبیت گونه‌های علف‌های‌هرز مقاوم و سازگار به شرایط تک‌کشتی مداوم خواهد شد  .(Jamali & Jokar, 2010)

طراحی یک تناوب مناسب، احتمالاً موثرترین روش زراعی برای کاهش مسئله علف‌های‌هرز در یک دوره نسبتاً کوتاه است. گونه‌های علف‌های‌هرز یک‌ساله که ممکن است به دنبال کشت مکرر گونه‌های زراعی با چرخه زندگی مشابه بسیار زیاد شده باشند را می‌توان با کاشت محصولات دارای صفات مختلف و در نتیجه ایجاد اختلال در چرخه زندگی‌شان کنترل کرد (Teasdale, 2018). تناوب زراعی، تناوب روش‌های مختلف مدیریت علف‌های‌هرز است و موجب کاهش سازگاری علف‌های‌هرز می‌شود (Zanin et al.,1998). سودمندی عملکرد حاصل از کاربرد تناوب می‌تواند نتیجه اثرات تجمعی و افزایش‌دهنده عملکرد همچون کاهش قدرت رقابت علف‌های‌هرز با گیاهان زراعی و یا استفاده بهتر گیاه از منابع فیزیکی و شیمیایی محیط باشد (Jamali & Jokar, 2010).  Oveisi et al . (2006) نیز گزارش کردند که تراکم بذرها تحت تأثیر نوع تناوب‌های اعمال شده قرار می‌گیرد. در واقع بیشترین تغییر در جوامع علف‌های‌هرز، ناشی از تناوب است. از آن‌جا ‌که اکثر بذرهای علف‌هرز موجود در بانک بذر خاک، بیشتر از یک‌سال زنده می‌مانند، بنابراین شناخت بانک بذر می‌تواند به کنترل بهتر علف‌های‌هرز آتی در مزرعه کمک نماید (Gulden & Shirtliffe, 2009). با توجه به اهمیت بررسی بانک بذر در مطالعات علف‌های‌هرز، تحقیق حاضر با هدف بررسی نقش مدیریت تلفیقی در فراوانی جمعیت بانک بذر علف‌های‌هرز مزارع گندم در طی سه سال انجام گرفت.

مواد و روش‌ها

این آزمایش در طی سال‌های 1399-1396در منطقه حر ریاحی (عرض جغرافیایی 32 درجه و یک دقیقه شمالی، طول جغرافیایی 48 درجه و سه دقیقه شرقی و ارتفاع 73 متر از سطح دریا) واقع در استان خوزستان، شهرستان شوش، به‌صورت کرت‌های خرد شده (اسپلیت پلات) و در قالب بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. زمین مورد بررسی به مدت 10 سال گذشته تحت تناوب گندم
 (Triticum aestivum L.)- ذرت (Zea mays L.) بود که در هفت سال اخیر، برای کنترل علف‌های‌هرز گندم و ذرت به‌ترتیب از علف‌کش‌های آتلانتیس (مزوسولفورون- متیل+ یدوسولفورون- متیل سدیم+ ایمن کننده مفن‌پایردی اتیل، OD 1.2%) و نیکوسولفورون (کروز، SC 4%) و توفوردی (یو 46 کمبی‌فلوئید، SL 67.5%) استفاده شده بود. بافت خاک مزرعه بر اساس آزمون خاک انجام گرفته، لومی- رسی، 56/7=pH، میزان مواد آلی 84/0 درصد و از نظر فسفر مناسب و پتاسیم متوسط بود. تناوب زراعی در سه سطح به عنوان فاکتور اصلی (گندم-گندم-گندم، گندم-کلزا (Brassica napus L.)-گندم و گندم-چغندرقند (Beta vulgaris L.)-گندم) و مدیریت شیمیایی در سه سطح به عنوان فاکتور فرعی (عدم استفاده از علف‌کش (UTC)، تغییر در علف‌کش (H-2) و عدم تغییر در علف‌کش (H-3) (برنامه کشاورز)) تیمارهای آزمایشی را تشکیل دادند. ارقام مورد استفاده، رقم مهرگان برای گندم، رقم هایولا برای کلزا و رقم آنتک برای چغندرقند بود. کاشت گندم با دیسک سطحی و کاشت چغندرقند و کلزا با استفاده از گاوآهن برگردان‌دار انجام شد. جزئیات مربوط به تیمارهای آزمایشی مانند نوع محصول در سال‌های مختلف، نوع علف‌کش، تاریخ‌های کاشت و برداشت و کاربرد علف‌کش در جدول 1 آورده شده است. همچنین نام عمومی و فرمولاسیون علف­کش­ها در پانویس جدول 1 ذکر شده است.

جدول 1- نوع محصول، تاریخ کاشت و نوع ، میزان و زمان کاربرد علف‌کش

Table 1- Crop plants, planting date and herbicides type, rate and spraying date

^*Othello: Mesosulfuron-Methyl 7.5 g/l + Iodosulfuron-Methyl 2.5 g/l + Diflufenican 50 g/l (6% OD)

Atlantis: Mesosulfuron-Methyl 10 g/l + Iodosulfuron-Methyl 2 g/l (1.2% OD)

Mateno Dou: Aclonifen 500 g/l + Diflufenican 100 g/l (60% SC)

Batanal OF: Phenmedipham 91 g/l + Desmedipham 71 g/l + Ethofumesate 112 g/l (27.4% EC)

Lontrel: Clopyralid (30% SL)

Buctril: Bromoxynil + 2,4-D (56% EC)

2,4-D: U 46 combi fluid (67.5% SL)

Select Super: Clethodim (12% EC)

آزمایش در مساحتی به ابعاد سه هکتار انجام گرفت. طول هر کرت اصلی 290 متر و عرض آن 24 متر بود. ابعاد کرت‌های فرعی برای فاکتور کاربرد علف‌کش 35 متر در 24 متر و برای فاکتور عدم کاربرد علف‌کش (شاهد) 20 متر در 24 متر در نظر گرفته شد. برای کاربرد علف‌کش، از سمپاش بوم‌دار پشت تراکتوری به عرض 12 متر و با فشار سه بار استفاده شد. نمونه برداری از بانک بذر در دو عمق صفر تا 10 و 10 تا 20 سانتی‌متر انجام گرفت. نمونه برداری ها در یک بازه زمانی ثابت با تعبیه کوادرات یک در یکمتر مربع در وسط هر کرت آزمایشی به وسیله اوگر با قطر هشت سانتی‌متر و طول 20 سانتی‌متر در دو مرحله قبل از کاشت و بعد از برداشت (قبل از کاشت محصول بعدی) انجام شد. در هر مرحله برای هر تیمار، پنج اوگر در کوادرات یک متر‌مربعی از قسمت میانی هر کرت زده شد. خاک دو عمق مختلف به‌صورت جداگانه با یکدیگر مخلوط شد و یک نمونه 400 تا 500 گرمی از دو عمق به صورت جداگانه برداشت شد و به آزمایشگاه گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه تهران منتقل شد. برای ارزیابی بانک بذر از روش جداسازی^[1] استفاده شد (Cardinal & Sparrow, 1996).

نمونه‌ها در درون آون به مدت 24 ساعت و در دمای 65 درجه سانتی‌گراد خشک شدند. بعد از نرم کردن نمونه‌ها به روش دستی و اختلاط کامل آن‌ها، 200 گرم خاک خشک از هر نمونه برداشته شد و هر نمونه از غربال‌هایی با مش‌های متفاوت (یک، 5/0 و 1/0 میکرومتر) عبور داده شد و با فشار ملایم آب معمولی شسته شد. مواد باقیمانده (شامل ذرات شن، سنگ، بقایای گیاهی و بذرها) در فضای مناسب در هوای آزاد روی کاغذ پهن شد تا کاملاً خشک شوند و سپس با دقت در داخل کیسه‌های پلاستیکی نام‌گذاری شده، ریخته شدند. در مرحله بعد با استفاده از استریومیکروسکوپ دو چشمی، بذرهای علف‌های‌هرز از سنگ‌ریزها جدا شدند و پس از شمارش، شناسایی آن‌ها در حد جنس و گونه انجام گرفت
 (Bugozas et al., 2004).

بذرهای جداسازی شده از طریق شناسایی چشمی و با استفاده از کتاب‌های مرجع و اطلس‌های بذر مطابق روش کارترو شناسایی شدند (Dorado et al., 1999). برای تشخیص بذرهای سالم از بذرهای مرده و پوک، از انبرک استفاده شد و بذرهایی که نسبت به فشار انبرک مقاومت نشان دادند، به‌عنوان بذرها سالم محسوب شد (; Roberts & Ricketts, 1979; Bugozas et al., 2004). بعد از شمارش و جمع‌آوری داده‌ها، به‌منظور از بین بردن اثرات عوامل بیرونی و نشان دادن تاثیر تیمارهای مورد بررسی بر فراوانی بانک بذر علف‏های‏هرز، تعداد بذرهای علف‏های‏هرز بعد از برداشت محصول زراعی به تعداد بذرهای علف‏های‏هرز قبل از کاشت گیاه زراعی تقسیم شد (معادله 1) تا نسبت این دو برای تجزیه واریانس و مقایسه میانگین در مراحل بعد مورد استفاده قرار گیرد.

معادله 1       (A/B)= نسبت فراوانی بذر در بانک بذر

که در آن، A: تعداد بذرهای شمارش شده از بانک بذر بعد از برداشت محصول زراعی در هر کرت و B تعداد بذرهای شمارش شده از بانک بذر قبل از کاشت محصول زراعی در هر کرت است.

قبل از انجام تجزیه‌های آماری، نرمالیتی داده‌ها با استفاده از نرم افزار Minitab 16 مورد ارزیابی قرار گرفت. تجزیه آماری داده‌ها با نرم‌افزار SAS نسخه 4/9 انجام شد. جهت مقایسه میانگین اثرات متقابل از آزمون حداقل تفاوت معنی‌دار (LSD)[2] در سطح احتمال پنج درصد استفاده شد و رسم نمودارها توسط نرم‌ افزار Microsoft office Excel نسخه 2016 انجام شد.

نتایج و بحث

در این آزمایش، علف‌های‌هرز یولاف وحشی زمستانه (Avena ludiviciana Durieu)، خردل وحشی (Sinapis arvensis L.) و پنیرک (Malva neglecta Wallr.)، علف‌های‌هرز غالب مزرعه بودند. نتایج آزمایش نشان داد که کاربرد تناوب زراعی و شیمیایی با گذشت زمان، باعث کاهش معنی‌دار (01/0p≤) نسبت فراوانی بانک بذر یولاف وحشی شد. در تیمار زراعی گندم- گندم- گندم و عدم مصرف ‌علف‌کش، نسبت فراوانی بذر یولاف وحشی به‌ترتیب 23/3 ، 68/2 و 83/2 در سال اول تا سوم بود. در صورت عدم رعایت تناوب و رعایت مدیریت شیمیایی بر اساس توصیه محقق، نسبت فراوانی بذر این علف‌هرز در سال دوم و سوم به‌ترتیب 55/1 و 50/0 بود و نسبت فراوانی آن کاهش یافت. بنابراین می‌توان گفت که اگر تناوب زراعی را به‌خاطر مسائل مختلف همچون عدم وجود ماشین‌آلات کاشت، برداشت و ... نتوان رعایت کرد، ولی با رعایت تناوب شیمیایی صحیح می‌توان بانک بذر علف‌هرز یولاف وحشی در عمق صفر تا 10 سانتی‌متر را به مرور زمان کاهش داد (شکل 1). همچنین نتایج نشان داد اگر تناوب زراعی رعایت نشود و کشاورز از علف‌کش مصرفی خود بدون رعایت تناوب شیمیایی استفاده کند، به مرور زمان باعث غنی شدن بانک بذر یولاف وحشی خواهد شد؛ به این صورت که نسبت فراوانی بذر به‌ترتیب از سال اول تا سال سوم، 68/1، 46/2 و 48/2 افزایش یافت. رعایت تناوب زراعی و قرار دادن محصول کلزا و چغندرقند در سال دوم زراعی، در کاهش بانک بذر تاثیر بسزایی داشت؛ البته نتایج نشان داد که کشت چغندرقند نسبت به کشت کلزا در کاهش بانک بذر یولاف وحشی موفق‌تر عمل کرده است که استفاده از وجین دستی علف‌هرز در کشت چغندرقند را  می‌توانبه عنوان یکی از دلایل آن بیان کرد و این میزان از کاهش بذر را می‌توان در زمانی که حتی علف‌کشی مصرف نشده است، در سال سوم به‌ترتیب 63/0 و 48/1 در تناوب گندم-چغندرقند- گندم نسبت به گندم- کلزا- گندم مشاهده کرد (شکل 1). به گزارش Cardina & Doohan (2002)، به‌علت تغییرات زیادی که در مدیریت علف‌های‌هرز، گیاه زراعی و خاک در تناوب دیده می‌شود، شانس مرگ و میر علف‌های‌هرز در تناوب بیش از تک کشتی است. البته زمانی که تناوب شیمیایی در کنار تناوب زراعی استفاده می‌شود، این کاهش نسبت فراوانی بانک بذر به وضوح دیده می‌شود. بنابراین می‌توان بیان کرد که زمانی که تناوب زراعی همراه با تناوب شیمیایی بکار گرفته ‌شد، بانک بذر یولاف وحشی بهتر تخلیه شد (شکل 1). اگرچه تحقیقات دیگری نشان داده است که تناوب زراعی با کاهش تولید بذر علف‌های‌هرز و تغییر گونه‌ای علف‌های‌هرز، موجب کاهش ذخیره بانک بذر خاک شد (Booth et al., 2003; Alimoradi et al., 2010) که با یافته‌های این پژوهش در تناوب گندم- چغندرقند- گندم مطابقت دارد. در شرایطی که تناوب زراعی رعایت نشد، ولی تناوب شیمیایی صحیح رعایت شد، نسبت فراوانی بذر در بانک بذر کاهش یافت، به‌طوری‌که نسبت فراوانی بانک بذر یولاف وحشی در تناوب گندم- گندم- گندم همراه با علف‌کش توصیه شده محقق در سال سوم 50/0 در شرایط رعایت تناوب زراعی گندم- چغندرقند- گندم همراه با علف‌کش مصرفی کشاورز در سال سوم 55/0 به‌دست آمد (شکل 1)؛ بر این اساس، کاربرد علف‌کش در مدیریت علف‌هرز بسیار ضروری است. تأثیر علف‌کش بر ترکیب و تراکم بانک بذر به‌خوبی اثبات شده است، زیرا هنگامی‌که کاربرد علف‌کش قطع می‌شود، تراکم بذر گونه‌های حساس به مدیریت شیمیایی در بانک بذر افزایش می‌یابد (Blackshaw et al., 2000). محققین نشان دادند که تناوب زراعی، به‌دلیل کاهش تولید بذر علف‌های‌هرز و ایجـاد تنـوع در سیستم‌های تولید گیاهان زراعی و تغییر گونـه‌ای علـف‌هـای‌هـرز، در کاهش ذخیره بانک بذر خـاک مـؤثر اسـت (Booth et al., 2003). Alimoradi et al (2010) نیز با بررسی تاثیر تناوب زراعی بر بانک بذر نشان دادند که تراکم بذرهای علـف‌هـای‌هـرز موجود در کرت‌های تحت کشت مداوم گندم، نسـبت بـه تنـاوب‌هـای دیگر بیشتر بود.

شکل 1- تأثیر فاکتورهای تناوب زراعی و مدیریت شیمیایی بر نسبت فراوانی جمعیت بانک بذر یولاف وحشی Avena ludoviciana در عمق صفر الی 10 سانتی‌متر در سال‌های مختلف با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد.

Figure 1. Effect of crop rotation and chemical management factors on the frequency ratio of Avena ludoviciana seed bank population at the depths of 0 to 10 cm in different years with LSD test at 5% of probability level.

استفاده از تناوب زراعی صحیح، به مرور زمان سبب کاهش بانک بذر یولاف وحشی در عمق 10 تا 20 سانتی‌متری در خاک شد (شکل 2). زمانی که کشت گندم- گندم- گندم همراه با عدم مصرف علف‌کش وجود داشت، نسبت فراوانی بانک بذر یولاف وحشی با گذشت زمان 19/2 بود، ولی فقط با تغییر در تناوب زراعی و کشت کلزا و چغندرقند در سال دوم زراعی و حتی با عدم مصرف علف‌کش، نسبت فراوانی بانک بذر یولاف وحشی در سال سوم زراعی به‌ترتیب به 10/1 و 72/0 رسید (شکل 2). با توجه به نتایج به‌دست آمده می‌توان گفت که استفاده از چغندرقند در تناوب، سبب کاهش بیشتر بانک بذر در دو لایه (صفر تا 10 و 10 تا 20 سانتی‌متری خاک) در صورت عدم مصرف علف‌کش در طول زمان می‌شود، و دلیل اصلی آن را می‌توان کاربرد وجین دستی در مرحله داشت این محصول دانست (شکل‌ 1، 2). همانند نتایج به‌دست آمده در عمق صفر تا 10 سانتی‌متر، در صورتی‌که تناوب زراعی رعایت نشود و کشت گندم- گندم- گندم انجام شود، ولی تناوب شیمیایی با توصیه محقق صورت گیرد، نسبت فراوانی آن در سال سوم به 72/0 رسید. در صورتی که در همین نوع کشت و زمانی‌که کشاورز بدون رعایت تناوب شیمیایی، علف‌کش را مصرف کند، در طی زمان نسبت فراوانی بانک بذر به 63/1 رسید و همانند عمق صفر تا 10 سانتی‌متر، سبب غنی شدن بانک بذر از این علف‌هرز شد (شکل2). در نتیجه، در صورت رعایت تناوب زراعی گندم- چغندرقند- گندم همراه با تناوب شیمیایی توصیه شده محقق و کشاورز، نسبت فراوانی بانک بذر به‌ترتیب 67/0 و 62/0 بعد از سه سال بود، که بیشترین میزان را در تخلیه بانک بذر دارا بودند (شکل 2). نتایج به‌دست آمده در این عمق همانند نتایج به‌دست آمده در عمق صفر تا 10 سانتی‌متر بود. در تحقیقات Casscio &Barberi (2001 ) نیز تناوب زراعی، اندازه بانک بذر یا توزیع گیاهچه‌های علف‌های‌هرز را بین لایه‌های خاک تحت تاثیر قرار نداد و تنها تاثیر کوچکی روی فراوانی گونه‌های اصلی (غالب) علف‌های‌هرز گذاشت.

شکل 2- تأثیر فاکتورهای تناوب زراعی و مدیریت شیمیایی بر نسبت فراوانی جمعیت بانک بذر یولاف وحشی
 Avena ludoviciana در عمق 20-10 سانتی‌متر در سال‌های مختلف با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد.

Figure 2. Effect of crop rotation and chemical management factors on frequency ratio of
Avena ludoviciana seed bank population at depths of 10 to 20 cm in different years with LSD test at 5% of probability level

هنگام کشت گندم- گندم- گندم همراه با عدم مصرف علف‌کش، بانک بذر از بذر خردل وحشی در طی سه سال غنی شد (شکل 3)، اما زمانی که در همین تناوب زراعی و با توصیه محقق از علف‌کش به‌صورت صحیح استفاده شد، بانک بذر از سال دوم به ‌بعد از این علف هرز تخلیه شد (شکل 3). اگر تاثیر تناوب‌های زراعی در طول سه سال در کاهش نسبت فراوانی بانک بذر خردل وحشی در صورت عدم مصرف علف‌کش مقایسه شود، نتایج حاصله بیانگر تاثیر بالای کشت گندم- چغندرقند- گندم نسبت به دو تناوب دیگر بر نسبت فراوانی بذر در بانک بذر است که بعد از گذشت زمان، بانک بذر را از بذر خردل وحشی تخلیه کرده است (شکل 3). البته کاربرد صحیح علف‌کش در تناوب‌های مختلف می‌تواند سبب تخلیه این بذر از بانک بذر شود که در تناوب گندم- گندم- گندم همراه با علف‌کش توصیه شده محقق و کشاورز و تناوب گندم- چغندرقند- گندم همراه با علف‌کش توصیه شده محقق دیده شد (شکل 3). بر اساس نتایج تحقیقات، بانک بذر تحت تاثیر عملیات زراعی، علف‌کش‌ها و رقابت محصول قرار می‌گیرد (Zanin et al., 1998; Zewdie et al., 2004).

شکل 3- تأثیر فاکتورهای تناوب زراعی و مدیریت شیمیایی بر نسبت فراوانی جمعیت بانک بذر خردل وحشی Sinapis arvensis در عمق صفر الی 10 سانتی‌متر در سال‌های مختلف با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد

Figure 3. Effect of crop rotation and chemical management factors on frequency ratio of Sinapis arvensis seed bank population at depths of 0 to 10 cm in different years with LSD test at 5% of probability level

در ارتباط با بذر پنیرک در بانک بذر، نتایج نشان داد که با رعایت تناوب زراعی به سمت کشت کلزا و یا چغندرقند در سال دوم زراعی، بانک بذر در سال آخر از این علف هرز تخلیه شد (شکل 4). با تغییر در کشت و انتخاب چغندرقند در تناوب و در صورت عدم مصرف علف‌کش، نسبت فراوانی بانک بذر این علف‌هرز از 42/1 در سال اول به 73/0 در سال سوم رسید که اعمال وجین دستی در این نوع کشت در کاهش آن بی‌تاثیر نبوده است. البته زمانی‌که تناوب به جای کشت گندم- گندم- گندم به سمت کشت گندم-کلزا- گندم و گندم- چغندرقند- گندم همراه با علفک‌ش‌های توصیه شده محقق و حتی کشاورز، سبب تخلیه بانک بذر در همان سال اول شد، در صورتی‌که در تناوب گندم- گندم- گندم همراه با علف‌کش توصیه شده محقق و کشاورز، در سال اول نسبت فراوانی بذر پنیرک به‌ترتیب 99/0 و 34/1 و در سال دوم 41/0 و 75/0 بود (شکل 4). Koocheki & Nassiri Mahallati(2006) بیان داشتند که مصرف علف‌کش‌هـا، نقـش مؤثری در نظـام پرنهاده در کنترل علف‌های‌هرز و کاهش تولید بذر توسط آن‌ها دارند؛ هرچند در بین سال اول و دوم، علف‌کش توصیه شده محقق، روند کاهشی بالاتری برای کاهش بانک بذر را داشته است. در نهایت و با توجه به نتایج به‌دست آمده، در کنترل و کاهش فراوانی بانک بذر پنیرک، تناوب چغندرقند همراه با کنترل شیمیایی نتایج بهتری ارائه داد (شکل 4).

نتایج آزمایش نشان داد که با گذشت زمان، کاربرد تناوب زراعی و شیمیایی باعث کاهش معنی‌دار (01/0p≤) نسبت فراوانی بانک بذر مجموع کل علف‌های هرز شد. همان‌طور که در شکل 5 مشاهده می‌شود، تیمار زراعی گندم- گندم- گندم و عدم مصرف ‌علف‌کش، دارای بیشترین نسبت فراوانی بذر علف‌های‌هرز در سال سوم به میزان 49/7 بود؛ در صورتی‌که تناوب زراعی رعایت نشود، ولی تناوب شیمیایی با توصیه آگاهانه محقق صورت گیرد، نسبت فراوانی این مجموع علف‌های‌هرز در سال سوم 97/1 رسید. بنابراین می‌توان گفت که اگر تناوب زراعی را نتوان رعایت کرد، با رعایت تناوب شیمیایی صحیح می‌توان بانک بذر علف‌‌های‌هرز را در عمق صفر تا 10 سانتی‌متر به مرور زمان کاهش داد (شکل 5).

شکل 4- تأثیر فاکتورهای تناوب زراعی و مدیریت شیمیایی بر نسبت فراوانی جمعیت بانک بذر پنیرک Malva neglecta در عمق صفر الی 10 سانتی‌متر در سال‌های مختلف با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد

Figure 4. Effect of crop rotation and chemical management factors on frequency ratio of Malva neglecta seed bank population at depths of 0 to 10 cm in different years with LSD test at 5% of probability level

رعایت تناوب زراعی و قرار دادن محصول کلزا و چغندرقند در سال دوم زراعی، در کاهش بانک بذر تاثیر بسزایی داشت. این تاثیر در میزان کاهش نسبت فراوانی بذر را می‌توان در زمانی که حتی علف‌کشی مصرف نشده است، در سال سوم به‌ترتیب 32/4 و 51/2 در تناوب گندم-چغندرقند- گندم نسبت به گندم- کلزا- گندم مشاهده کرد، در صورتی در تناوب گندم- گندم- گندم در سال سوم، نسبت فراوانی بانک بذر 49/7 بود (شکل 5). زمانی که تیمار گندم- چغندرقند- گندم همراه با علف‌کش توصیه شده توسط محقق استفاده شد، نسبت فراوانی بانک بذر در سال سوم تناوب به 68/0 رسید، در صورتی که در تیمار گندم- کلزا- گندم همراه با علف‌کش توصیه شده محقق، این نسبت در سال سوم به 87/2 رسید (شکل 5).

شکل 5- تأثیر فاکتورهای تناوب زراعی و مدیریت شیمیایی بر نسبت فراوانی جمعیت بانک بذر مجموع علف‌های‌هرز در عمق صفر الی 10 سانتی‌متر در سال‌های مختلف با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد

Figure 5. Effect of crop rotation and chemical management factors on frequency ratio of total weeds seed bank population at depths of 0 to 10 cm in different years with LSD test at 5% of probability level

باید به این نکته توجه داشت که در مدیریت موفق علف‌های‌هرز و تخلیه بانک بذر، فقط یک تیمار خاص تاثیر بالایی ندارد، بلکه مجموعه‌ای از عوامل هم‌چون رعایت تناوب زراعی صحیح، انتخاب صحیح علف‌کش، استفاده از وجین‌دستی در محصولاتی مانند چغندرقند و ... در کاهش بانک بذر علف‌های‌هرز تاثیر بسزایی داراست. Ball (1992) گزارش کرد که با مصرف مداوم علف‌کش‌ها، تراکم کل بذرهای موجود در بانک بذر کاهش خواهد یافت. Mohler & Callaway  (1995) گزارش کردند هر بوته تاج‌خروس (Amaranthus retroflexus L.) در صورتی که رقیبی در مزرعه نداشته باشد، 253000 بذر تولید می‌کند، اما کاربرد آترازین موجب کاهش تعداد بذر به 770 عدد شد. در صورت رقابت محصول (ذرت)، تنها 28 عدد در هر بوته تولید شد. Wicks & Somerhalder (1971) توزیع بـذر در پروفیـل خـاک را در دو روش آماده سازی بستر به روش متـداول و حـداقل (کشـت پشـته‌ای) مـورد بررسی قرار دادند و دریافتند که در روش متداول، 25 درصد بذرها و در روش کشت پشته‌ای، 50 درصد بذرها در لایـه صفر الی هفت سـانتی‌متری خـاک قرار گرفتند.

استفاده از تناوب زراعی صحیح، به مرور زمان سبب کاهش نسبت فراوانی بذر در بانک بذر مجموع علف‌های هرز در عمق 10 تا 20 سانتی‌متری خاک شد (شکل 6). همان‌طور که در شکل قابل مشاهده است، زمانی که کشت گندم- گندم- گندم همراه با عدم مصرف علف‌کش بود، با گذشت زمان نسبت فراوانی بانک بذر 04/6 بود، ولی تنها با تغییر در تناوب زراعی و کشت کلزا و چغندرقند در سال دوم زراعی، حتی با عدم مصرف علف‌کش، نسبت فراوانی بانک بذر مجموع علف‌های هرز در سال سوم زراعی به‌ترتیب به 92/2 و 92/2 رسید (شکل 6). با توجه به نتایج مشابه به‌دست آمده در عمق صفر تا 10 سانتی‌متر و در صورتی‌که تناوب زراعی رعایت نشود و کشت گندم- گندم- گندم انجام شود، ولی تناوب شیمیایی با توصیه محقق صورت گیرد، نسبت فراوانی آن در سال سوم به 73/0 رسید. در صورتی که در همین نوع کشت و زمانی‌که کشاورز بدون رعایت تناوب شیمیایی علف‌کش را مصرف کرد، نسبت فراوانی بانک بذر در طی زمان به 96/2 رسید و همانند عمق صفر تا 10 سانتی‌متر، سبب غنی شدن بانک بذر این علف‌هرز شد (شکل 6). با توجه به نتایج به‌دست آمده، در صورت رعایت تناوب زراعی گندم- چغندرقند- گندم همراه با تناوب شیمیایی توصیه شده محقق، نسبت فراوانی بانک بذر به 67/0 بعد از سه سال رسید که بالاترین میزان را در تخلیه بانک بذر دارا بود (شکل 6). نتایج به‌دست آمده در این عمق، همانند نتایج به‌دست آمده در عمق صفر تا 10 سانتی‌متر است.

شکل 6- تأثیر فاکتورهای تناوب زراعی و مدیریت شیمیایی بر نسبت فراوانی جمعیت بانک بذر مجموع علف‌های‌هرز در عمق 10-20 سانتی‌متر در سال‌های مختلف با آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد

Figure 6. Effect of crop rotation and chemical management factors on frequency ratio of total weeds seed bank population at depths of 10 to 20 cm in different years with LSD test at 5% of probability level

Siah-Marguee et al (2011) گزارش کردند که تراکم بذر علف‌های‌هرز در تیمارهای دارای تناوب در مقایسه با تیمارهای مشابه و بدون تناوب کمتر بود. این امر بر به‌کارگیری تناوب به‌عنوان یک راهکار مناسب در کاهش تراکم بانک بذر تأکید می‌کند. نتایج نشان داد که بین فراوانی بذر علف‌های‌هرز در سال اول و دوم و همچنین بین فراوانی گیاهچه علف‌هرز و فراوانی بانک بذر آن‌ها همبستگی بالایی وجود داشت.

نتیجه‌گیری کلی

می‌توان چنین بیان کرد که استفاده تلفیقی از مدیریت زراعی (تناوب زراعی) و شیمیایی (تناوب در کاربرد علف‌کش‌ها) می‌تواند بر کاهش فراوانی بانک بذر علف‌های‌هرز تاثیر گذار باشد. با توجه به نتایج به‌دست آمده، تناوب گندم-چغندرقند-گندم همراه با استفاده از علف‌کش‌هایی با نحوه عمل متفاوت و تغییر در نوع علف‌کش مصرفی که سبب کاهش شدید فراوانی بذر در بانک بذر و تخلیه بانک بذر مزرعه شده بود، بهترین نوع تناوب و ناکارآمدترین تیمار در کنترل بانک بذر علف‌های‌هرز، تناوب گندم-گندم-گندم همراه با عدم مصرف علف‌کش بود که سال به سال فراوانی بذر در بانک بذر خاک را غنی‌تر کرد. بنابراین می‌توان با تغییر محصول زراعی بر اساس انتخاب بهترین محصول قابل کشت در منطقه از لحاظ اقتصادی همراه با تناوب صحیح در کاربرد علف‌کش‌ها، به سطح قابل قبولی از کنترل علف‌های‌هرز در کنار تولید پایدار دست یافت.

REFERENCES

1. Alimoradi, L., Rashed Mohassel, M. , Khazaee, H. & Ahmadian Yazdi, A. (2010). Crop rotation effects on different weed species appearance. The Proceedings of 3rd Iranian Weed Science Congress. Babolsar, Iran, 17-18 February, p. 224-226. (In Persian with English Summary)
2. Ball, D. A. (1992). Weed seedbank Response to tillage, herbicides, and crop rotation sequence. Weed Science, 40, 654-659.
3. Barberi, P. & Casscio. B. (2001). Long term tillage and crop rotation effects on weed seed bank size and composition. Weed Research, 41, 315-340
4. Blackshaw, R. E., Semach, G. P.  & Donovan.,J. T. O. (2000). Utilization of wheat seed rate to manage redstem filaree (Erodium cicutarium) in a zero-tillage cropping system. Weed Technology, 14, 389-396.
5. Boguzas, V., Marcinkeviciene, A. & Kairyte, A. (2004). Quantitative and qualitive evaluation of weed seed bank in organic farming. Research, 2, 13- 22
6. Booth, B.D., Murphy, S. D. & Swanton, C. J. 2003. Weed Ecology in Natural and Agricultural Systems. CABI Publication. 303 pp.
7. Cardina, J. C. & Doohan. D. J. (2002). Crop rotation and tillage system effects on weed seed banks. Weed Science, 5l, 448-460.
8. Cardinal, J. & Sparrow, D. H. (1996). A comparison of method to predict weed seedling populations from the soil seed bank. Weed Science, 44, 46-51.
9. Dorado, J., Del-Mont, J. P. & Lopez-Fando, C. (1999). Weed seedbank Response to crop rotation and tillage in semiarid agroecosystems. Weed Science, 47, 67-73.
10. Douglas, D. B. 1995. Influences of tillage systems on weed population dynamics and management in corn and soybean in the central USA. Crop Science, 35, 1247- 1258
11. Gulden, R. H. & Shirtliffe, S. J. (2009). Weed Seed Banks: Biology and Management. Prairie Soils and Crops, 2: 9.
12. Jamali, M. & Jokar, (2010). Effect of crop rotation on wild barley control in wheat fields of Fars province. Journal of Plant Protection, 24, 99-107. (In Persian)
13. Kernel, N. C., Derksen, D. A., Thomas, A. G. & Waston, P. R. (2002). Multivariate analysis in weed science research. Weed Science, 50, 281-292.
14. Koocheki, A. & Nassiri Mahallati, M. (2006). Effects of different input levels on weed seed bank in wheat fields of Mashhad. Iranian Journal of Field Crops Research, 3, 89-102. (In Persian)
15. Mohler, C. L. & Callaway, M. B. (1995). Effects of tillage and mulch on weed seed production and seed banks in sweet corn. Ecological Applications, 32, 627 - 639
16. O’Donnell, J., Fryirs, K. & Leishman, M. R. (2012). Depth, stratification and viability of seed banks in riparian systems: Watagan Creek, NSW, in Grove, J.R & Rutherford, I.D (eds.) Proceedings of the 6th Australian Stream Management Conference, Managing for Extremes, 6–8 February. Canberra, Australia, published by the River Basin Management Soc. Pp: 1–8
17. Oveisi, M., Rezvani Moghaddam, P., Rostami, M., Baghestani, M. A. & Nasiri Mahallati, M. 2006. Effect of three rotation systems on weed seed bank of barely fields in Karaj. Iranian Journal of Field Crops Research, 4, 1-11. (In Persian)
18. Roham, R., Pirdashti, H., Yaghubi, M. & Nematzadeh, G. (2014). Spatial distribution of nutsedge (Cyperus spp L.) seed bank in rice growth cycle using geostatistics. Crop Protection, 55, 133-141.
19. Robert, H. A. & Ricketts, M. E. (1979). Quantitative relations between the weed flora after cultivation and the seed population in the soil. Weed Research, 19, 269-275.
20. Siah-Marguee, S., Koochakim A., Nasiri Mahallati, M. & Mahghani, S. (2011). Effect of integrated weed management systems on seed bank of weeds grown in sugar beet (Beta vulgaris). Agroecology Journal, 3: 151-162. (In Persian)
21. Teasdale, J. R. (2018). The use of rotations and cover crops to manage weeds. Chapter 12. In: Zimdahl, R.L. (Ed.), Integrated Weed Management for Sustainable Agriculture. Burleigh Dodds Science Publishing, Cambridge, UK, pp. 227–260.
22. Wicks, G. A. & Somerhalder, B. R. (1971). Effect of seedbed preparation for corn on distribution of weed seed. Weed Science, 19, 666-676.
23. Zanin, G., Berti, A. & Riello, L.(1998). Incorporation of weed spatial variability in to the weed control decision -making process. Weed Research, 38, 101 -118.
24. Zewdie, K., Suwanketnikom, R., Chinawong, S., Suwannarat, C., Juntakool, S. & Vichukit, V. (2004). Weed population dynamics as influenced by tillage, fertilizer and weed management in wheat (Triticum aestivum) cropping systems of central Ethiopia. Kasetsart Journal (Natural Scien), 38, 290 -304.

[1]  Seed extraction

[2] Least Significant Difference