ارزیابی تاثیر مقدار کاربرد نیتروژن و دوره ی تداخل علف های هرز بر عملکرد دانه و کارایی مصرف نیتروژن در گندم زمستانه

مقدمه

رقابت علف­های هرز با گیاه زراعی در اکوسیستم­های کشاورزی یکی از تنش­های بیولوژیکی مهم به شمار می­رود که موجب کاهش شدید عملکرد و کارایی مصرف نیتروژن[1] می­شود و کنترل آن­ها
­می­تواند تأثیر زیادی در افزایش تولید گیاه زراعی داشته باشد. آزمایش­های انجام شده (شفق کلوانق و همکاران 1388، ویلیامز و لیندکوئست 2007) نشان داده است که عملیات زراعی توانایی رقابتی گیاهان زراعی و علف­های هرز را در اکوسیتم­های کشاورزی تغییر می­دهد که در نتیجه آن تاثیر علف­های هرز بر روی گیاهان زراعی تغییر می­کند. نیتروژن یکی از مهمترین عناصر غذایی است که در شرایط عدم تداخل علف­های هرز عمدتا افزایش عملکرد گیاه زراعی را به همراه دارد (کامارا و همکاران 2003). رائون و جوهانسون (1999) گزارش کردند که سالانه 95 میلیون تن نیتروژن در سطح جهان استفاده می­شود که شصت درصد آن در تولید غلات استفاده می­شود. در حالی که کارایی مصرف آن در غلات کمتر از 33 درصد است. در حضور علف­های هرز کاربرد نیتروژن ممکن است بی­تاثیر، و یا موجب افزایش و یا کاهش عملکرد گیاه زراعی شود. نتایج بسیاری از آزمایش­ها (بلک شاو و همکاران 2003، تولیکو و سوگوربو 1984) نشان داد که با افزایش مقدار نیتروژن خاک رشد و نمو علف­های هرز نیز افزایش می­یابد که باعث افزایش توانایی رقابتی آن با گیاه زراعی می­شود. از طرف دیگر مدیریت صحیح کاربرد نیتروژن می­تواند شرایط مطلوبی برای گیاه زراعی فراهم نماید که می­تواند رشد و نمو علف­های هرز را تحت فشار قرار دهد (محمد دوست و اصغری 1388، محمد دوست چمن­آباد و تولیکف 1385، آزید و ادتونجی 2007).

کارایی مصرف نیتروژن نشان دهنده راندمان مصرف این عنصر و تاثیر آن در افزایش ماده خشک و عملکرد گیاه است. آزمایش­های زیادی (چمنی اصغری و همکاران 1389؛ حمیدی و همکاران 2010، کانبائو و همکاران 2007) نشان داده است که کاربرد نیتروژن کارایی مصرف نیتروژن گیاه زراعی و علف­های هرز را کاهش می­دهد. برای مثال، آزمایش چمنی­اصغری و همکاران (1389) نشان داد که افزایش مقدار نیتروژن باعث کاهش کارایی مصرف نیتروژن گندم و یولاف وحشی گردید. همچنین تداخل علف­های هرز با گیاهان زراعی کارایی مصرف نیتروژن را کاهش داد (آزید و ادتونجی 2007).

میزان تاثیر منفی علف­های هرز روی گیاه زراعی به عوامل مختلفی از جمله طول دوره تداخل آنها بستگی دارد. نتایج آزمایش محققان نشان داده است که افزایش طول دوره تداخل علف­های هرز تاثیر منفی علف­های هرز بر عملکرد گیاه زراعی را افزایش می­دهد (چایی چی و احتشامی 1380، تولنار و همکاران 1994،  ویلیامز و لیندکوئست 2007). برای مثال، نتایج آزمایش جیمز و همکاران (2006) بر روی ذرت نشان داد که عدم کنترل علف­های هرز تا 4 هفته پس از سبز شدن گیاه زراعی، عملکرد ذرت را بطور معنی داری کاهش دادند. آزمایش­های شفق­کلوانق و همکاران (1388) نشان داد که افزایش طول دوره تداخل علف­های هرز علاوه بر کاهش عملکرد و اجزای عملکرد سویا، میزان کلروفیل آن را نیز کاهش داد. آنها نشان دادند که افزایش مقدار نیتروژن خاک سبب افزایش توان رقابتی سویا با علف­های هرز گردید، بطوری که اثر منفی رقابت علف­های هرز با سویا در سطوح بالای نیتروژن کمتر بود.

اگرچه آزمایش­های زیادی (رحیمی­زاده و همکاران 1389، لوپز و همکاران 2001) برای تعیین کارایی مصرف نیتروژن در گیاهان مختلف انجام شده است، اما نقش تداخل علف­های هرز روی کارایی مصرف نیتروژن کمتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر مقادیر مختلف نیتروژن و دوره­های مختلف تداخل علف­های هرز بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم و کارایی مصرف نیتروژن می­باشد.

مواد و روش­ها

به منظور بررسی تاثیر نیتروژن و طول دوره تداخل علف­های هرز بر عملکرد دانه و کارایی مصرف نیتروژن گندم،  آزمایشی در سال زراعی 88-89 در مزرعه تحقیقاتی بابلان دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی انجام شد. تیمارهای مورد آزمایش مقادیر مختلف نیتروژن {0 (شاهد)، 75 و 150 کیلوگرم در هکتار} و طول دوره رقابت علف­های هرز (تداخل کامل در تمام طول فصل رشد، تداخل تا 50 روز پس از شروع رشد بهاره و کنترل کامل علف­های هرز) بودند. طرح مورد استفاده طرح اسپلیت­ پلات در قالب بلوک­های کامل تصادفی با 3 تکرار بود. مساحت هر کرت 25 متر مربع (5×5) در نظر گرفته شد.

محصول سال قبل کلزا بود که بقایای آن قبل از کاشت توسط گاوآهن برگردان شخم زده شد. 200 کیلوگرم در هکتار  بذر ضد­عفونی شده گندم رقم سای­سونز در تاریخ 26 مهرماه به­صورت دستی کشت گردید. همزمان با عملیات کاشت 200 کیلوگرم در هکتار کود فسفر بکاربرده شد. پس از کاشت یک­سوم نیتروژن مورد نیاز در کرت­های مورد نظر بکار برده شد و بلافاصله مزرعه آبیاری گردید. سایر آبیاری­ها نیز با توجه به نیاز گیاه در طی فصل رشد صورت گرفت. دوسوم باقی­مانده نیتروژن مورد نیاز در مرحله به ساقه­رفتن گندم مورد استفاده قرار گرفت.

در مرحله رسیدن گندم، بوته­های گندم از سطح یک متر مربع میانی هر کرت برداشت و برای تعیین تعداد سنبله و عملکرد دانه به آزمایشگاه منتقل شدند. کارایی مصرف نیتروژن با استفاده از فرمول زیر محاسبه شد.

قبل از انجام تجزیه­های آماری جهت همگنی داده­ها در موارد لازم از تبدیل جذری x Ö استفاده شد. تجزیه آماری داده­ها با استفاده از نرم افزار MSTATC انجام گرفت و میانگین­ها توسط آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح احتمال 5 درصد مقایسه گردیدند.

نتایج و بحث

تجزیه آماری داده­های آزمایش نشان داد که کاربرد کود نیتروژن تاثیر معنی­داری بر تعداد سنبله و عملکرد دانه گندم نداشت، اما طول دوره تداخل علف­های هرز تاثیر معنی­­­­داری بر تعداد سنبله و عملکرد دانه داشت. با افزایش  طول دوره تداخل علف­های هرز تعداد سنبله و عملکرد دانه گندم کاهش یافت (شکل 1 و 2). تعداد سنبله در واحد سطح در تیمار کنترل کامل علف­های هرز 602 سنبله در مترمربع بود که تفاوت معنی­داری با تداخل علف­های هرز برای مدت 50 روز نداشت (شکل 1). تعداد سنبله در واحد سطح در شرایط تداخل کامل علف­های هرز در مقایسه با عدم تداخل علف­های هرز و یا تداخل علف­های هرز برای 50 روز به ترتیب 36 و 34 درصد کمتر بود که از نظر آماری در سطح احتمال 5 درصد معنی­دار بود. کمترین تعداد سنبله (67/226) در تیمار عدم کاربرد نیتروژن و حضور علف­های هرز مشاهده شد که بیش از 3 برابر کمتر از تعداد سنبله در تیمار کنترل کامل علف­های هرز با 150 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بود. کاهش تعداد سنبله در واحد سطح ممکن است نتیجه کاهش تولید پنجه و یا مرگ و میر بوته­ها در اثر رقابت شدید علف­های هرز با گندم باشد. داده­های آزمایش محبوب و همکاران (14) نیز نشان داد که با افزایش طول دوره تداخل علف­های هرز عملکرد و اجزای عملکرد گندم کاهش یافت.   

شکل 1- تاثیر طول دوره تداخل علف­های هرز  بر تعداد سنبله گندم در متر مربع

طول دوره تداخل علف­های هرز تاثیر معنی­داری بر عملکرد دانه گندم داشت. تداخل علف­های هرز با گندم برای 50 روز کاهش معنی­داری بر عملکرد دانه گندم ایجاد نکرد (شکل 2). در حالی که تداخل کامل علف­های هرز عملکرد دانه گندم را در مقایسه با کنترل کامل علف­های هرز و تداخل علف­های هرز برای 50 روز به ترتیب 45 و 38 درصد کاهش داد که این اختلاف از نظر آماری معنی­داری بود (شکل 2). در شرایط عدم حضور علف­های هرز، با افزایش مقدار نیتروژن عملکرد دانه گندم نیز افزایش یافت. بطوری که بیشترین مقدار عملکرد در واحد سطح در تیمار کنترل کامل علف­های هرز و کاربرد 150 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بدست آمد (شکل 2). در حضور علف­های هرز تاثیر نیتروژن بر عملکرد دانه متغییر بود. کمترین عملکرد دان گندم در تیمار تداخل کامل علف­های هرز و کاربرد 150 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بدست آمد.

با افزایش مقدار نیتروژن تا 75 کیلوگرم در هکتار، افت عملکرد ناشی از تداخل علف­های هرز کاهش یافت. اما با دو برابر شدن مقدار نیتروژن افت عملکرد دانه گندم به بیش از 60 درصد رسید (شکل 3). این نشان می­دهد که مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی رشد و نمو علف­های هرز را بیش از گیاه زراعی تحریک می­نماید که می­تواند تاثیر منفی آنها روی گیاه زراعی را افزایش دهد. محمددوست و اصغری (1388) گزارش کردند که کاربرد کود نیتروژن موجب افزایش وزن خشک علف­های هرز بویژه در لایه یک­سوم بالایی جو بهاره گردید. لایبمن و همکاران (2004) نیز گزارش کردند که کاربرد کود نیتروژن در مزرعه جو تاثیری بر افزایش ارتفاع جو نداشت و شاخص سطح سبز آن­ را تنها 10 درصد افزایش داد، اما ارتفاع خردل سفید بیش از 5/1 برابر و شاخص سطح سبز آن، بویژه در لایه­های بالایی ارتفاع جو بیش از 7 برابر افزایش یافت.

شکل 2-  تاثیر طول دوره تداخل علف­های هرز  بر عملکرد  گندم

شکل 3- افت عملکرد دانه گندم ناشی از طول دوره تداخل علف­های هرز و مقدار نیتروژن

سطوح مختلف نیتروژن تاثیر متفاوتی بر کارایی مصرف نیتروژن بر اساس عملکرد اقتصادی و عملکرد بیولوژیکی داشت (شکل 4). در شرایط عدم تداخل علف­های هرز، با افزایش مقدار نیتروژن کارایی مصرف نیتروژن عملکرد اقتصادی نیز افزایش یافت (شکل 4 الف). در شرایط تداخل کامل علف­های هرز با کاربرد 150 کیلوگرم نیتروژن در هکتار کارایی مصرف نیتروژن بر اساس عملکرد اقتصادی کاهش داد و به کمتر از یک درصد رسید (شکل 4 الف). بر عکس، در تداخل کامل علف­های هرز، کاربرد 75 کیلوگرم نیتروژن در هکتار کارایی مصرف نیتروژن را بر اساس عملکرد اقتصادی افزایش داد. تاثیر متفاوت سطوح کود نیتروژن بر کارایی مصرف نیتروژن به تاثیر متفاوت آنها بر شرایط رقابت گندم با علف­های هرز مربوط می­شود. آزمایش­های زیادی (محمد­دوست و اصغری، 1388، تولیکو و همکاران 1986) نشان داده است که کاربرد زیاد کود نیتروژن شرایط رقابت بین گیاه زراعی و علف­های هرز را به نفع علف­های هرز تغییر می­دهد و رشد و نمو آنها را افزایش می­دهد. این موضوع می­تواند کارایی مصرف نیتروژن را نیز کاهش دهد. چمنی­اصغری و همکاران (1389) گزارش کردند که افزایش مقدار نیتروژن موجب کاهش نمایی کارایی مصرف نیتروژن گندم گردید. آنها گزارش کردند شدت کاهش کارایی مصرف نیتروژن در شرایط رقابت گندم با یولاف وحشی بیشتر بود. برعکس، نتایج آزمایش زمنچیک و البرچت (2002) نشان داد که در صورت تقسیط نیتروژن، با افزایش مقدار نیتروژن کارایی مصرف آن نیز افزایش یافت. رحیمی­زاده و همکاران (1389) و لوپزبلیدو و لوپزبلیدو (2001) نیز گزارش کردند که کاربرد نیتروژن در کشت متناوب کارایی مصرف نیتروژن را افزایش داد. افزایش مقدار کود نیتروژن و طول دوره تداخل علف­های هرز کارایی مصرف نیتروژن بر اساس عملکرد بیولوژیک را کاهش داد (شکل 4 ب).

شکل 4. تاثیر مقادیر مختلف نیتروژن و طول دوره تداخل علف­های هرز بر کارایی مصرف نیتروژن (الف، دانه گندم، ب، کل وزن خشک)

داده های این آزمایش نشان می دهد که 1) حضور علف های هرز گندم برای 50 روز تاثیر منفی بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم نداشت؛ 2) از آنجا که کاربرد بیش از حد کودهای شیمیایی از جمله نیتروژن ممکن است توانایی رقابتی علف های را بیش از گیاه زراعی افزایش دهد بنابر این در شرایط حضور علف های هرز برای رسیدن به حداکثر عملکرد به مقدار نیتروژن کمتری نیاز است.