اثر آللوپاتی بقایای اندام‌های آفتابگردان (Helianthus annuus L.) بر تجمع ماده خشک و تولید بذر تاج‌خروس ریشه قرمز (Amaranthus retroflexus)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز

چکیده

به­منظور ارزیابی اثرات آللوپاتیک بقایای حاصل از اندام‌‌های آفتابگردان (در مراحل رشدی مختلف و با مقادیر متفاوت) بر تاج­خروس ریشه قرمز آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز در سال 1387-1388 اجرا گردید. تیمار­های آزمایش شامل بقایای حاصل از  اندام­های مختلف آفتابگردان در چهار سطح بقایای حاصل از برگ، ساقه، ریشه و کل اندام­ها، مقدار بقایای اضافه شده به خاک در پنج سطح شامل صفر (شاهد یا عدم مصرف بقایا)، 50، 100، 150 و 200 گرم در مترمربع و بقایای مراحل مختلف رشدی آفتابگردان در سه سطح شامل شامل مراحل رویشی، گلدهی و پر شدن دانه بودند. نتایج نشان داد که افزودن بقایای اندام­های آفتابگردان و به­ویژه مقادیر آن­ها به خاک، دارای اثر کاهشی معنی­دار بر خصوصیات رویشی و زایشی تاج­خروس بود. بیشترین کاهش سطح برگ، وزن خشک برگ و ساقه، وزن هزار دانه و تولید دانه­ی تاج­خروس با اضافه کردن 200 گرم بقایای برگی آفتابگردان، به ترتیب معادل 29/54، 33/64، 14/58، 98/50 و 49/71 درصد حاصل شد. وزن خشک برگ و تولیـد بذر تاج­خروس حساسیت بیشتری در برابر میزان بقایای آفتابگردان نسبت به سایر صفات از خود نشان دادند. در اثر بقایای آفتابگردان، توده­ی بذری تولیدی تاج­خروس (در نتیجه بذر اضافه شده به بانک بذر خاک) نیز از 24 تا 70 درصد کاهش یافت. بقایای برگ آفتابگردان در مرحله­ی رویشی بیش­ترین اثر کاهشی را بر صفات مورد بررسی و به خصوص میزان بذر اضافه شده به بانک بذر خاک داشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Allelopatic effect of sunflower (Helianthus annuus L.) residuals on dry matter accumulation and seed production in redroot pigweed (Amaranthus retroflexus L.)

نویسنده [English]

  • Mehrdad Yarnia
Associate Prof. Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz. Iran
چکیده [English]

Because of prevalence and importance of redroot pigweed as weed in most fields, a factorial experiment in three replication was conducted to evaluate the effect of residual of different parts in growth stages and different level of sunflower on pigweed in field of Agricultural Faculty of Islamic Azad University, Tabriz Branch during 2008-2009. Treatments were residual of different parts of sunflower in four levels (root, stem, leaf and whole plant) and amount of residuals of sunflower in five levels (residual as 0, 50, 100, 150 and 200 g/m2) and residual of different growth stages of sunflower in three levels including vegetative, inflorescence and seed filling. The results indicate that the effect of residual of different parts of sunflower decreased significantly leaf area, leaf, stem and shoot dry weight, 1000 seed weight and seed production of redroot pigweed. Increasing sunflower residuals in soil decreased all characters of pigweed. Decreasing leaf area, leaf and stem dry weight, 1000 seed weight and seed production of redroot pigweed by adding 200 g/m2 reduced as 54.29, 64.33, 58.14, 50.98 and 71.49% respectively, in comparing with control. So, leaf dry weight and seed production of redroot pigweed were the most susceptible attributes of pigweed. Seed bank of pigweed decreased from 24 to 71%. Residuals of sunflower leaf in vegetative stage had the highest reduction effect on most attributes and especially on soil seed bank.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Allelopathy
  • Extract
  • Pigweed
  • Residuals
  • Seed bank
  • Sunflower

اثر آللوپاتی بقایای اندام­های آفتابگردان (Helianthus annuus L.) بر تجمع ماده خشک و تولید بذر تاج­خروس ریشه قرمز (Amaranthus retroflexus)

 

Allelopatic effect of sunflower (Helianthus annuus L.) residuals on dry matter accumulation and seed production in redroot pigweed(Amaranthus retroflexus L.)

 

مهرداد یارنیا1*

 

1-دانشیار گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز

نویسنده مسئول:Yarnia@iaut.ac.ir

 

تاریخ دریافت: 21/01/92                                                                                        تاریخ پذیرش: 30/04/92

 

چکیده

به­منظور ارزیابی اثرات آللوپاتیک بقایای حاصل از اندام‌‌های آفتابگردان (در مراحل رشدی مختلف و با مقادیر متفاوت) بر تاج­خروس ریشه قرمز آزمایشی به­صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز در سال 1387-1388 اجرا گردید. تیمار­های آزمایش شامل بقایای حاصل از  اندام­های مختلف آفتابگردان در چهار سطح بقایای حاصل از برگ، ساقه، ریشه و کل اندام­ها، مقدار بقایای اضافه شده به خاک در پنج سطح شامل صفر (شاهد یا عدم مصرف بقایا)، 50، 100، 150 و 200 گرم در مترمربع و بقایای مراحل مختلف رشدی آفتابگردان در سه سطح شامل شامل مراحل رویشی، گلدهی و پر شدن دانه بودند. نتایج نشان داد که افزودن بقایای اندام­های آفتابگردان و به­ویژه مقادیر آن­ها به خاک، دارای اثر کاهشی معنی­دار بر خصوصیات رویشی و زایشی تاج­خروس بود. بیشترین کاهش سطح برگ، وزن خشک برگ و ساقه، وزن هزار دانه و تولید دانه­ی تاج­خروس با اضافه کردن 200 گرم بقایای برگی آفتابگردان، به ترتیب معادل 29/54، 33/64، 14/58، 98/50 و 49/71 درصد حاصل شد. وزن خشک برگ و تولیـد بذر تاج­خروس حساسیت بیشتری در برابر میزان بقایای آفتابگردان نسبت به سایر صفات از خود نشان دادند. در اثر بقایای آفتابگردان، توده­ی بذری تولیدی تاج­خروس (در نتیجه بذر اضافه شده به بانک بذر خاک) نیز از 24 تا 70 درصد کاهش یافت. بقایای برگ آفتابگردان در مرحله­ی رویشی بیش­ترین اثر کاهشی را بر صفات مورد بررسی و به خصوص میزان بذر اضافه شده به بانک بذر خاک داشت.

 

واژه‌های کلیدی: آفتابگردان، آللوپاتی، بانک بذری خاک، بقایا، تاج­خروس

 

 

 

 

 


مقدمه

تاج­خروس (Amaranthus retroflexus) یکی از مهمترین و اصلی­ترین علف­های هرز جهان بوده و یکی از عوامل خسارت­زایی این گیاه، توان رقابتی آن می­باشد (Patterson, 1976). ویژگی­های فیزیولوژیکی تاج­خروس آن را به­عنوان رقیبی جدی برای گیاهان زراعی درآورده است. این علف­هرز با توجه به اندازه بوته توانایی زیادی در تولید بذر بین 117400 – 229175 بذر در هر بوته را دارد (Weaver, 2001).

با استفاده از خاصیت آللـوپاتیک بقـایای گیاهی می­توان جمعیت علف­های هرز را در مزرعه کنترل کرد. فنولیک­ها و اسیدهای آلیفاتیک آزاد شده از بقایای گیاهی می­تواند دارای اثرات سمی برای جوانه­زنی و رشـد گیاهچه­ها بوده و باعث کنترل علف­های هرز شوند (Takikawa et al., 2003). از گیاهانی که خاصیت آللوپاتیک آن روی علف­های هرز مورد تایید قرار گرفته است، آفتابگردان می­باشد که علف­های هرز یا گیاهان زراعی تحت تاثیر این خاصیت قرار می­گیرند. ترکیبات موثره شناسایی شده در این گیاه در جدول 1 آورده شده است (Xuan et al., 2005). اولین گزارش از خاصیت آللوپاتیک آفتابگردان در سال 1931 منتشر گردید (Casas et al., 2009).


 

جدول 1- اثرآللوپاتیک آفتابگردان روی گیاهان و ترکیبات موثر آنها (Xuan et al., 2005).

Table 1-Effects of sunflower allelopathic on plants and active components.

گیاهان (Plants)

ترکیبات فعال (active components)

Amaranthus retroflexus, Brassica kaber, Ipomoea purpurea, Datura stramonium, Chenopodium album, Cirsium arvense, Setaria faberi, Stellaria media, Capsella bursapactoris, Nicotiana tabacum, Triticum aestivum, Glycine max, Sorghum spp., Lycopersicon esculentum, Hordeum vulgare, Phaseolus mungo, Trifolium alexandrium

AnnuolidesA–E, tambulin, kukulcanin B, heliannote A–C, guaianolides1–6, germacranolides7 and 15, heliangolides8-11, 13, melampolide 16, cisgermacradiennolide 14

 

 

اوهنو و همکاران (Ohno et al., 2001) از بذور آفتابگردان ترکیبات آللوپاتیک مانند سس­کویی ترپن­ها را جداسازی نمودند. این ترکیبات آللـوپاتیک می­توانـد در هنگام جـوانه­زنی بذور آفتابگردان، از جوانه­زنی بذور سایر گیاهان جلوگیری کند. سـایر محققین نیز اظهار داشته­اند که هلیانولز[1] یکی از مهم­ترین آللوکمیکال­های فنولیک آفتابگردان است که روی گونه­های دولپه­ای دارای خاصیت آللوپاتیک است (Vyvyan & Looper, 2000). در یک آزمایش annuionone H[2] به­دست آمده از آفتابگردان از ترکیبات بسیار فعال در کنترل علف­های هرز معرفی گردید (Anjum & Bajwa, 2005). در این آزمایش رشد گیاهان Chenopodium album L.، Coronopis didymus L.، Medicago polymorpha L.، Rumex dentatus L. و Pharlaris minor به طور معنی­داری تحت تاثیر این ترکیب آللوپاتیک جداسازی شده از آفتابگردان قرار گرفت (Anjum & Bajwa, 2005). در یک آزمایش بقایای خرد شده آفتابگردان تعداد علف­های هرز را در مزرعه به­میزان 50 درصد و بقایای پودر شده برگ تعداد علف­های هرز را به­میزان 75 درصد کاهش داد. در بررسی دیگر، عملکرد گندم نیز تحت تاثیر بقایای آفتابگردان کاهش یافت (Morris & Parrish, 1992). در آزمایشی توسط انجوم و بجوا (Anjum & Bajwa, 2007b) عصاره برگ آفتابگردان به­شدت رقابت سلمه­تره را با گندم کاهش داد و منجر به افزایش عملکرد در گندم گردید. آن­ها همچنین گزارش نمودند که در مخلوط 2 تا  10 درصدی از برگ‌های آفتابگردان با خاک، ظهور گیاهچه‌ها و رشد سویا و سورگوم کاهش یافت. در آزمایش دیگری توسط این محققین، عصاره آفتابگردان تمام جمعیت گیاهی ترشک را از بین برد (Anjum & Bajwa, 2007a). همچنین در آزمایش دیگری توسط اوم و همکاران (Om et al., 2002) استفاده از بقایای اندام­های مختلف آفتابگردان به میزان 200 گرم در متر مربع، جمعیت Phalaris minorرا از 40 تا 83 درصد کاهش داد. گزارش شده است که مخلوط کردن80 گرم از بقایای خشک شده بخش هوایی آفتابگردان در هر متر مربع از خاک نیز در شرایط مزرعه­ای، ارتفاع و وزن زیست توده تاج­خروس را به ترتیب 58 و 66 درصد کاهش می‌دهد (Ohno et al., 2001).

عصـاره‌های آفتـابگردان، پوشش‌ کلی علف­های هرز را 33 درصد کاهش بر این اساس هدف از این بررسی، مطالعه­ی اثرات آللوپاتی بقایای حاصل از اندام­های مختلف گیاه زراعی آفتابگردان در مراحل متفاوت رشدی بر توان تجمع ماده خشک و تولیـد بـذر در علف­هرز تاج­خروس ریشه قرمز بود.

 

مواد و روش­ها

این آزمایش در سال زراعی 87-1388 در دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی تبریز با طول جغرافیایی 46 درجه و 17 دقیقه­ی شرقی، عرض جغرافیایی 38 درجه و 5 دقیقه شمالی و ارتفاع 1360 متر از سطح دریا اجرا گردید. آزمایش­ها در دو مرحله­ی جداگانه شامل: 1- کاشت آفتابگردان در بهار 1387 و برداشت اندام­های مختلف آن در مراحل متفاوت رشدی برای تهیه­ی بقایای پودر شده 2- آزمایش مزرعه­ای با بقایای پودر شده آفتابگردان از پاییز 1387 تا اواخر تابستان 1388 انجام گرفت.

آزمایش به­صورت فاکتوریل و بر پایه‌ی طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. تیمار­های شامل عامل اول: مرحله‌ی برداشت آفتابگردان در سه سطح (شامل مراحل رشد رویشی قبل از گلدهی، آغاز گلدهی و دوره‌ی پر شدن دانه)، عامل دوم: بقایای خشک شده‌­ی حاصل از اندام­های مختلف آفتابگردان در چهار سطح (شامل برگ، ساقه، ریشه و مخلوط کل اندام­ها) و عامل سوم: مقدار بقایای اضافه شده به خاک در پنج سطح (شامل 0 (شاهد یا عدم مصرف بقایا)، 50، 100، 150 و 200 گرم در مترمربع) بود (James et al., 2005).

در مرحله اول از آزمایش، آفتابگردان در قطعه زمینی به مساحت حدود 600 متر مربع در سه قطعه‌ی 200 متری با هدف تهیه‌‌ی نمونه‌های گیاهی بر اساس تیمارهای مرحله‌ی برداشت آفتابگردان (دوره‌ی رشد رویشی قبل از گلدهی، شروع گلدهی و دوره‌ی پر شدن دانه) کشت شد. کشت به صورت جوی- پشته با فاصله ردیف‌های 60 سانتی‌متر و روی ردیف 20 سانتی‌متر انجام شد. پخش کودهای پایه­ی مورد نیاز شامل سوپر فسفات تریپل، سولفات پتاسیم و اوره بر اساس توصیه‌های کودی برای آفتابگردان انجام شد.

به­منظور تهیه‌ی بقایای گیاه جهت استفاده در مرحله دوم آزمایش، نمونه‌های آفتابگردان در مراحل مختلف رشدی تعریف شده، جمع‌آوری و پس از جداکردن ساقه، برگ و ریشه و زدودن بقایای خاک و مواد خارجی، درآون الکتریکی با دمای 60 درجه­ی سانتی­گراد به­مدت 48 ساعت خشکانیده شدند. پس از خشک شدن کامل، جهت تهیه­ی پودر، بقایا آسیاب شده و برای پرهیز از آلودگی با کوچک‌ترین غربال موجود (مش 100) غربال ‌شدند (Yarnia. 2013 & Chon et al., 2005). در آزمایش کشت تاج­خروس بر روی بقایای آفتابگردان، زمین طرح متشکل از 144 کرت به ابعاد 4×75/0 متر بود. در هر کرت 5 ردیف کاشت به‌صورت ردیفی به فاصله­ی 15 سانتی‌متر و فاصله­ی کرت­ها از همدیگر یک خط نکاشت و فاصله تکرارهای آزمایشی دو متر منظور شد.

تیمارهای اضافه کردن بقایای اندام­های آفتابگردان به­صورت پودر به خاک مزرعه بر اساس تیمارهای آزمایشی در 15 مهر ماه 1387 در عمق حدود ده سانتی­متری خاک انجام شد. کشت بذر تاج­خروس بر روی بقایای آفتابگردان در فروردین ماه 1388، با آرایش کاشت 15×5 سانتی­متر و تراکم 130 بوته در متر مربع انجام و در اردیبهشت ماه، عملیات وجین برای ایجاد تراکم مورد نظر در تاج­خروس انجام شد. آبیاری به­طور متوسط هر ده روز یک­بار در کرت‌ها به طور یکسان انجام پذیرفت. عملیات برداشت نهایی پس از رسیدن بوته‌های تاج­خروس انجام و به‌منظور از بین بردن اثرات حاشیه‌ای در هر کرت برداشت از ردیف‌های میانی صورت گرفت. پس از برداشت صفـاتی از قبیل، سطــح و وزن خشک برگ، سـاقه و اندام­های هوایی در بوته، وزن هزار دانه و مقدار تولید بذر در تک بوته اندازه گیری شد. سطح برگ هر بوته پس از جدا کردن کلیه­ی برگ­های سبز بوته، با استفاده از دستگاه پرتابل اندازه‌گیری سطح برگ مدل ACD100 انگلستان اندازه­گیری شد.

تجزیه واریانس کلیه‌ی داده‌ها با استفاده از برنامه آماری MSTAT-C و مقایسه میانگین­ها با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال 5 درصد انجام گردید.

 

نتایج و بحث

اثر بقایای بخش­های مختلف آفتابگردان بر سطح برگ، وزن خشک برگ، ساقه، اندام هوایی، وزن 1000 دانه و وزن بذر تولیدی تاج­خروس در سطح احتمال یک درصد و اثر بقایای حاصل از مراحل مختلف رشدی آفتابگردان بر صفات سطح برگ، وزن خشک برگ، و اندام هوایی تاج خروس در سطح احتمال یک درصد معنی­دار بود. اثر متقابل این دو عامل بر هیچ­کدام از صفات بررسی شده معنی­دار نگردید (جدول 2). اثر مقدار بقایای آفتابگردان نیز بر سطح برگ، وزن خشک برگ، ساقه، اندام هوایی و وزن بذر تولیدی تاج خروس در سطح احتمال یک درصد معنی­دار گردید.

 

 اثر متقابل بقایای اندام­های مختلف آفتابگردان در مقدار بقایا نیز بر کلیه صفات به غیر از وزن 1000 دانه معنی­دار بود. اثر متقابل بقایای حاصل از مراحل مختلف رشدی در مقدار بقایا بر سطح برگ، وزن خشک برگ و انـدام هوایی تاج­خروس معنی­دار گـردید. اثرات متقابل سه­جانبه عـوامل مورد ارزیابی بر صفات بررسی شــده تاج­خروس در معنی دار نبود (جدول 2).

 

 

جدول 2- تجزیه واریانس صفات مورد بررسی مزرعه در تاج خروس.

Table 2- Analysis of variance of evaluated traits in red root pigweed field.

منابع تغییر

Source of Variation

درجه آزادی

df

سطح برگ

leaf area

وزن خشک برگ

leaf dry weight

وزن خشک ساقه

stem dry weight

وزن خشک  اندام هوایی

shoot dry weight

وزن هزار دانه

1000 grain weight

وزن دانه

seed weight

 

(Replication) تکرار

2

159.79 ns

0.17 ns

0.35 ns

0.89 ns

.002 ns

0.003 ns

بقایای اندام­های آفتابگردان

Residuals of sunflower organs (R)

3

7128.25**

1.21 **

7.41 **

11.54 **

0.012 **

0.188 **

مراحل رشدی بقایای

Residuals growth stage (S)

2

1493.99 **

0.23 ns

1.49 **

2.35 **

0.002 ns

0.013 ns

(بقایای اندام­های آفتابگردان× مراحل رشدی بقایای) (RÎS)

مقدار باقیمانده

6

76.63 ns

0.06 ns

0.24 ns

0.41 ns

0.001 ns

0.002 ns

Residuals quantative (Q)

4

14982.59 **

1.36 **

8.75 **

16.65 **

0.018 ns

0.348 **

مراحل رشدی بقایای × مقدار باقیمانده

 (SÎQ)

12

837.31 **

0.29 **

1.46 **

2.35 **

0.002 ns

0.025 **

مراحل رشدی بقایای× مقدار باقیمانده

 (SÎQ)

بقایای اندام­های آفتابگردان× مراحل رشدی بقایای× مقدار باقیمانده

8

431.75 **

0.06 ns

0.63 **

0.79 **

0.001 ns

0.003 ns

 (RÎSÎQ)

24

49.22 ns

0.05 ns

0.24 ns

0.38 ns

0.002 ns

0.001 ns

(Error) خطا

118

81.20

0.09

0.19

0.25

0.003

0.006

ضریب تغییرات (% C.V) 

 

6.76

24.58

11.95

10.04

14.79

17.61

                 

ns، * و ** به ترتیب نشانگر عدم اختلاف آماری معنی‌دار و معنی‌داری در سطوح احتمال پنج و یک درصد می‌باشد.

ns, * and**: non –significant, significant at 5% and 1% levels, respectively

 

 

بر اساس مقایسه میانگین داده‌های حاصل از این بررسی مشاهده شد که بیشترین میزان سطح برگ، وزن خشک برگ، ساقه و اندام هوایی، وزن هزار دانه و وزن دانه در تاج­خروس در تیمار شاهد (بدون مصرف بقایا) با اختلاف معنی‌داری نسبت به تیمارهای مصرف بقایای آفتابگردان حاصل گردید.

بیشترین سطح برگ در شرایط شاهد معادل 7/170 سانتی­متر مربع در بوته به­دست آمد. در تیمار مقدار 50 گرم بقایا، تفاوت معنی­داری بین اندام­های آفتابگردان وجود نداشت (شکل 1). اما با افزایش مقدار بقایای اضافه شده به خاک تا سطح 200 گرم در متر مربع، کاهش سطح برگ ایجاد شده توسط اندام­های مختلف آفتابگردان معنی­دار گردید. بقایای برگی آفتابگردان در تمامی سطوح مقدار بقایا کمترین سطح برگ تاج­خروس را ایجاد کردند (شکل 1). در میزان 200 گرم بقایای ریشه، ساقه، برگ و کل اندام­های آفتابگردان اضافه شده به خاک، سطح برگ تاج­خروس به ترتیب 04/33، 48/27، 29/54 و 02/38 درصد نسبت به شاهد کاهش یافت. بدین ترتیب، کم­ترین و بیش­ترین اثر کاهشی بر سطح برگ تاج­خروس به ترتیب در تیمار با بقایای برگ و ساقه آفتابگردان حاصل شد (شکل 1).

 

 

 

شکل 1- اثر مقادیر بقایای حاصل از اندام­های مختلف آفتابگردان بر سطح برگ تاج­خروس.

Figure 1- Effect of different organs of sunflower residuals quantities on red root pigweed leaf area.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

 

اثر بقایای حاصل از مراحل رشدی آفتابگردان در غلظت­های 50 تا 200 گرم اضافه شده به خاک بر سطح برگ معنی­دار بود (جدول 2). در مقادیر پایین بقایا (50 و 100 گرم در متر مربع)، بقایای حاصل از مرحله پر شدن دانه و در مقادیر بالای بقایای اضافه شده به خاک (150 و 200 گرم در متر مربع) بقایای حاصل از مرحله رشد رویشی اثر کاهشی معنی­دار بیشتری بر سطح برگ داشت (شکل 2). در مجموع اثر کاهشی بقایای حاصل از مرحله رویشی نسبت به بقایای حاصل از سایر مراحل رشدی بر سطح برگ تاج­خروس بیشتر بود (شکل 2).  چنین به­نظر می­رسد که این کاهش در سطح برگ تولیدی تاج­خروس ناشی از پیری زودرس، ریزش زودتر از موعد و کوچکی برگ­های تولید شده بود. از جمله عواملی که می‌تواند در تاثیر ترکیبات آللوپاتیک بر تعداد برگ نقش داشته باشد تداخل این ترکیبات در فعالیت هورمون‌های گیاهی است به عنوان مثال فرولیک اسید باعث افزایش سنتز ABA به عنوان هورمون ریزش و پیری می­گردد (De Neergard & Porter, 2000). ترکیبات آللوپاتیک همچنین با کاستن از فعالیت میتوزی موجب کاهش گسترش سطح برگ و فتوسنتز گیاهان می‌گردند که این تاثیر می‌تواند در اثر توقف فرآیند میتوز توسط کومارین­ها ایجاد گردد (Yang et al., 2002). اسکوپولتین یکی از مشتقات کومارین و گلیکوزید اسکوپولین از ترکیبات تنباکو وآفتابگردان، گسترش سطح برگ را در تاج­خروس و پنجه­مرغی کاهش می‌دهند(Inderjit & Duke, 2003 و Mallik, 2005).

 

 

شکل 2- اثر مقادیر بقایای حاصل از مراحل مختلف رشدی آفتابگردان بر سطح برگ تاج­خروس.

Figure 2- Effect of sunflower residuals quantities in different growth stages on red root pigweed leaf area.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

 

ترکیبات آللوپاتیک می‌توانند با تاثیر بر روی همه‌ی فازهای سیکل نیتروژن، باعث کاهش نیتروژن در دسترس گیاه گردیده و در نتیجه توسعه‌ی سطوح برگی کاهش می‌یابد (Adair, 1999). ترکیبات آللوپاتیک با کاهش تقسیم سلولی و رشد در سلول‌ها توسعه‌ی بخش‌های مختلف از جمله برگ‌ها را محدود می‌کنند (El-Khatib et al., 2004). کاهش سطح برگ این علف هرز مهم توان رقابتی آن را در دریافت نور نسبت به گیاهان مجاور کاهش می­دهد.

وزن خشک برگ تاج­خروس در شرایط شاهد معادل 139/2 گرم بود. با اضافه شدن مقدار 50 گرم بقایای ریشه، ساقه، برگ و کل اندام­های آفتابگردان به خاک، این میزان به­ترتیب به 404/1، 39/1، 357/1 و 318/1 گرم رسید  (شکل 3).  بدین ترتیب بیشترین اثر کاهشی بر وزن خشک برگ تاج­خروس از بقایای کل اندام­های آفتابگردان اضافه شده به خاک و کمترین آن از بقایای ریشه حاصل شد. روند کاهشی وزن خشک برگ تاج­خروس با افزایش مقدار بقایای اضافه شده به خاک از 50 گرم به 200 گرم در متر مربع ضمن شدت گرفتن، تغییر یافت به­طوری­که کمترین اثر کاهشی بر وزن خشک تاج­خروس در تمامی غلظت­ها از بقایای ریشه و بیشترین اثر کاهشی بر وزن خشک برگ تاج­خروس از مقدار 100 تا 200 گرم توسط بقایای برگ به­دست آمد (شکل 3). بنابراین می­توان گفت که بقایای آفتابگردان، وزن خشک برگ تاج­خروس را حداقل 36/34 (50 گرم بقایای ریشه) و حداکثر 33/64 درصد (بقایای 200 گرم برگ) کاهش می­دهد (شکل 3).

 

 

شکل 3- اثر مقادیر بقایای حاصل از اندام­های مختلف آفتابگردان بر وزن خشک برگ تاج­خروس.

Figure 3- Effect of different organs of sunflower residuals quantities on red root pigweed leaf dry weight.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

 

 

تغییرات وزن خشک ساقه­ی تاج­خروس تحت تاثیر تیمارهای بقایای آفتابگردان مشابه تغییرات وزن خشک برگ بود. بیشترین وزن خشک ساقه­ی تاج­خروس در شرایط شاهد معادل 408/5 گرم بود. با اضافه شدن بقایای آفتابگردان از 50 تا 200 گرم به خاک وزن خشک ساقه تاج­خروس به صورت معنی­داری کاهش یافت (شکل 4). میزان کاهش وزن خشک ساقه با اضافه شدن مقدار 50 گرم بقایای ریشه، ساقه، برگ و کل اندام­های آفتابگردان به خاک، به­ترتیب به 23، 89/23، 61/25 و 70/27 درصد نسبت به شرایط شاهد بود. با افزایش مقدار بقایای اضافه شده به خاک از 50 گرم به 200 گرم در متر مربع این کاهش نسبت به شاهد در تیمـار با بقـایای ریشه، ساقه، برگ و کل اندام­های آفتابگردان به­ترتیب به 61/38، 29/41، 14/58 و 97/43 درصد رسید. بدین ترتیب، بیش­ترین اثر کاهشی بر وزن خشک ساقه­ی تاج­خروس نیز همانند وزن خشک برگ از بقایای برگ­های آفتابگردان اضافه شده به خاک و کمترین آن از بقایای کل اندام­های آفتابگردان حاصل شد (شکل 4).

 

اثر بقایای حاصل از مراحل رشدی آفتابگردان در غلظت­های 50 تا 200 گرم اضافه شده به خاک بر وزن خشک ساقه معنی­دار بود (جدول 2). در مقادیر پایین بقایا (50 و 100 گرم در متر مربع)، بقایای حاصل از مرحله آغاز گلدهی و در مقادیر بالای بقایای اضافه شده به خاک (200 گرم در متر مربع) بقایای حاصل از مرحله رشد رویشی اثر کاهشی معنی­دار بیشتری بر وزن خشک ساقه داشت (شکل 5).

 

 

شکل 4- اثر مقادیر بقایای حاصل از اندام­های مختلف آفتابگردان بر وزن خشک ساقه تاج­خروس.

Figure 4- Effect of different organs of sunflower residuals quantities on red root pigweed stem dry weight.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

 

 

 

شکل 5- اثر مقادیر بقایای حاصل از مراحل مختلف رشدی آفتابگردان بر وزن خشک ساقه تاج­خروس.

Figure 5- Effect of sunflower residuals quantities in different growth stages on red root pigweed stem dry weight.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

 

اثر معنی­دار بقایای آفتابگردان بر وزن خشک برگ و ساقه تاج­خروس منجر به تغییرات قابل توجه در وزن خشک اندام­های هوایی این گیاه گردید. مشاهده اثرات مشابه بقایای آفتابگردان بر وزن خشک اندام­های هوایی تاج­خروس با اجزای آن کاملاً طبیعی است. اثر کاهشی بقایای برگ بر وزن خشک اندام­های هوایی تاج­خروس به مراتب بیشتر از سایر اندام­های آفتابگردان بود (شکل 6). این کاهش در اثر بقایای حاصل از مرحله رشد رویشی نسبت به سایر مراحل رشدی آفتابگردان بیشتر بود (شکل7)، بدین ترتیب استفاده از بقایای برگ آفتابگردان در مرحله رشد رویشی بیشترین کاهش در تجمع ماده خشک را در اندام­های هوایی تاج­خروس فراهم می­کند.

 

 

 

شکل 6- اثر مقادیر بقایای حاصل از اندام­های مختلف آفتابگردان بر وزن خشک اندام هوایی تاج­خروس.

Figure 6- Effect of different organs of sunflower residuals quantities on red root pigweed shoot dry weight.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

 

شکل 7- اثر مقادیر بقایای حاصل از مراحل مختلف رشدی آفتابگردان بر خشک اندام هوایی تاج­خروس.

Figure 7- Effect of sunflower residuals quantities in different growth stages on red root pigweed shoot dry weight.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

کاهش بیوماس تاج­خروس با مخلوط کردن80 گرم از بقایای خشک شده بخش هوایی آفتابگردان در هر متر مربع توسط اوهنو و همکاران (Ohno et al., 2001) گزارش شده است. عواملی که در این مراحل می‌تواند باعث کاهش وزن خشک بخش هوایی گردد، کاهش جذب مواد مورد نیاز از ریشه و برگ برای فتوسنتز و همچنین کاهش میزان فتوسنتز می‌باشد. این امر می‌تواند در اثر تداخل ترکیبات آللوپاتیک در تقسیم سلولی و سنتز پروتئین‌ها و هورمون‌ها که در نهایت باعث کاهش رشد در سلول‌ها می‌شود، ایجاد گردد (El-Khatib et al., 2004). در اثر اسیدهای فنولیک که مهم‌ترین گروه از ترکیبات آللوپاتیک این سه علف هرز هستند، میزان مبادله‌ی CO2 کاهشمی‌یابد که می‌تواند باعث کاهش وزن خشک گیاهان گردد (Colpas et al., 2003).

 فتوسنتز مهم‌ترین عاملی است که باعث افزایش میزان تجمع ماده‌ی خشک (تولید کربوهیدرات) در گیاهان می‌گردد (El-Khawas & Shehala, 2005). کاهش در میزان فتوسنتز چه به­طور مستقیم از طریق کاهش در میزان کلروفیل و تغییر شکل آنها و تداخل در انتقال جفت الکترون‌ها و فتوفسفریلاسیون چرخه‌ای و غیرچرخه‌ای و چه به‌طور غیر مستقیم در اثر بسته شدن روزنه‌ها تحت تاثیر ترکیبات آللوپاتیک ایجاد می‌گردد (De Neergard & Porter, 2000). اسید‌های فنولیک که از مهم‌ترین ترکیبات آللوپاتیک این علف­هرز می‌باشد که می‌تواند با کاستن از رشد ریشه‌ها، منجر به کاهش جذب مواد معدنی و انتقال مواد غذایی از ریشه‌ها به دیگر بخش‌های گیاه گردد (Costea et al., 2003).

وزن هـزار دانه تاج­خروس نیـز تحت تاثیر نوع بقایای آفتابگردان به­طور معنی­داری کاهش یافت. در شرایط شاهد وزن هزار دانه تاج­خروس 409/0 گرم بود که با اضافه شدن بقایای ریشه، ساقه، بـرگ و کل اندام­های آفتابگردان به خـاک، این میـزان به ترتیب به 398/0، 375/0، 358/0 و 375/0 گرم رسید. کاهش وزن هزار دانه در اثر تیمار بقایای برگ معنی­دار بود (جدول 2). میزان این کاهش معادل 47/12 درصد بود (شکل 8). این میزان کاهش کمترین اثر کاهشی ناشی از افزودن بقایای برگی آفتابگردان در بین صفات مورد بررسی بود. بدین ترتیب وزن هزار دانه صفتی است که چندان تحت تاثیر اثرات آللوپاتیک بقایای این گیاه قرار نمی­گیرد.

 

 

شکل 8- اثر مقادیر بقایای حاصل از اندام­های مختلف آفتابگردان بر وزن هزار دانه تاج­خروس.

Figure 8- Effect of sunflower different organs residuals on red root pigweed 1000 seed weight.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

 

میزان تولید بذر تاج­خروس در شرایط شاهد معادل 693/0 گرم در هر بوته بود. این مقدار تولید بذر در بوته بر اثر اضافه شدن میزان بقایای ریشه، برگ و کل اندام­های هوایی آفتابگردان به میزان 50 گرم در متر مربع از خاک به ترتیب به 526/0، 519/0 و 486/0 گرم رسید (شکل 9).

 

 

شکل 9- اثر مقادیر بقایای حاصل از اندام­های مختلف آفتابگردان بر میزان تولید بذر تاج­خروس.

Figure 9- Effect of different organs of sunflower residuals quantities on red root pigweed seed production.

میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک در سطح احتمال 5% اختلاف معنی دار ندارند.

Means with at least one similar letter are non significantly different at the 5% level of probability

 

 

تغییر حاصله ناشی از بقایای ساقه آفتابگردان بر تولید بذر معنی­دار نبود. افزایش مقدار بقایای اضافه شده به 100 تا 200 گرم در هر متر مربع خاک اثرات معنی­دار قابل توجهی بر تولید بذر تاج­خروس نسبت به شرایط شاهد داشت. با اضافه شدن 100 گرم بقایای ریشه، ساقه، برگ و کل اندام­های آفتابگردان این کاهش به­ترتیب 98/26، 03/32، 98/50 و 12/36 درصد بود. این کاهش در اضافه شدن مقدار 150 گرم بقایای ریشه، ساقه، برگ و کل اندام­های آفتابگردان به ترتیب 65/36، 78/34، 10/67 و 25/45 درصد بود. با اضافه شدن 200 گرم بقایای ریشه، ساقه، برگ و کل اندام­های آفتابگردان به خاک به­ترتیب 52/51، 37/39، 49/71 و 90/52 درصد بود. بدین ترتیب با افزایش مقدار بقایای اضافه شده هر بخش از گیاه آفتابگردان به خاک کاهش تولید بذر تاج­خروس نسبت به شاهد کاهش یافت. بدین ترتیب بیشترین کاهش ایجاد شده در تولید بذر ناشی از بقایای اندام هوایی و برگ بود (شکل 9).

کاهش جمعیت علف­های هرز مزارع توسط بقایای خرد شده آفتابگردان به­میزان 50 درصد و بقایای پودر شده برگ به­میزان 75 درصد توسط موریس و پاریش (Morris & Parrish, 1992)، کاهش 40 تا 83 درصـد جمعیت Phalaris minorبا استفاده از بقایای اندام­های مختلف آفتابگردان به میزان 200 گرم در متر مربع توسط اوم و همکاران (Om et al., 2002) گزارش شده است.

بر اساس نتایج حاصله، بقایای برگ آفتابگردان در بالاترین مقدار اضافه شده به خاک (200 گرم بر متر مربع)، بیشترین اثر منفی بر صفات مورد بررسی را داشته است، کاهش رشد رویشی و تجمع ماده خشک تا 60 درصد شرایط شاهد، زمینه­ی کاهش رقابت علف­هرز و گیاه زراعی و کاهش تولید بذر تاج­خروس تا 70 درصد زمینه­ی کاهش ذخایر بذری این علف هرز بسیار مهم را در خاک برای سال­های بعدی فراهم می­کند.

 

نتیجه­گیری

نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر آن است که بقایای حاصل از اندام­های هوایی و ریشه‌ی آفتابگردان، رشد تاجخروس و تـولید بذر آن را تحت تاثیر قرار داد، در کلیه‌ی صفات بررسی شده با افزایش مقدار بقایای اضافه شده به خاک تاثیر منفی آللوپاتی آفتابگردان بر این علف­هرز بیشتر شد تا حدی که اضافه کردن بقایای حاصل از آفتابگردان، تولید بذر این علف­هرز را از حداقل 25 درصد تا حداکثر 71 درصد، بسته به نوع اندام و میزان بقایا کاهش  داد، بدین ترتیب باقی ماندن بقـایای قابل توجه آفتابگردان به­ویژه برگ­های این گیاه در مزارع آلوده به گیاه تاج­خروس، رشـد و تجمع ماده خشک این گیاه هرز را کاهش می­دهد و با کاهش تولید بذر آن، در افت ذخایر بانک بذری تاج­خروس در خاک نیز بسیار موثر خواهد بود. از آن­جایی که ظرفیت بالای تولید مثل در علف­های هرز یکی از دلایل موفقیت این گیاهان در رقابت با گیاهان زراعی می­باشــــد، لذا این کاهش در میزان تولید بذر تاج­خروس تـوسط ترکیبات آللوپاتیک حاصل از بقایای آفتابگردان، تاثیر چشم­گیری را در سال­های بعدی روی تداخل تاج­خروس با گیاهان زراعی خواهد داشت.


 

References

 

Adair, E.C. 1999. Allelopathic Inhibition of the Nitrogen Cycle by Monoterpens. Colorado State University, Fort collins. Colorado. 89 pp.

Anjum, T. and Bajwa, R. 2005. A bioactive annuionone one from sunflower leaves. Phytochemistry. 66(16): 1919–1921.

Anjum, T. and Bajwa, R. 2007 (a). Field appraisal of herbicide potential of sunflower leaf extract against Rumex dentatus. Field Crop Res. 100: 139–142.

Anjum, T. and Bajwa, R. 2007 (b). The effect of sunflower leaf extracts on Chenopodium album in wheat fields in Pakistan. Crop Prot. 26: 1390–1394.

Casas, L., Mantell, C., Rodrıguez, M., Torres, A., Macıas, F.A. and Ossa, E.M. 2009. Extraction of natural compounds with biological activity from sunflower leaves using supercritical carbon dioxide. Chemical Engin. J. 152: 301–306.

Chon, S.U., Jang, H.G., Kim, D.K., Kim, Y.M., Boo, H.O. and Kim, Y.J. 2005. Allelopathic potential in lettuce (Lactuca sativa L.) plants. Scientia Horticulturae. 106: 309-17.

Colpas, F.T., Ohno, E.O., Rodrigues J.D. and Pass, J.D.D.S. 2003. Effects of some phenolic compounds on soybean seed germination and on seed- borne fungi. Brazilian Biology and Technology. 46(2):289-296.

Costea, M., Weaver, S.E. and Tardif, F.J. 2003. The biology of Canadian weeds. Canadian Journal of Plant Science. 84:631-668.

De Neergard, A. and Porter, J. 2000. Allelopathy. Department of Plant Pathology, Physiology and Weed Science. http://www.kursus.kvl.dk/shares/ea/03Projects/32gamle/_Project%20 files/alleopathy.

El-Khatib, A.A., Hegazy, A.K. and Gala, H.K. 2004. Does allelopathy have a role in the ecology of Chenopodium murale?. Ann. Bot. Fenn. 41: 37-45.

El-Khawas, S.A. and Shehala, M.M. 2005. The allelopathic potentialities of Acacia nilotica and Eucalyptus prostrate on monocot (Zea mays L.) and dicot (Phaseolus vulgaris L.) plants. Biotechnol. 4(1): 23-34.

Inderjit, W.J. and Duke, S.O. 2003. Ecophysiological aspects of allelopathy. Planta. 217(4): 125-132.

James, W., Steinsiek, A., Lawrence, B., Oliver, R. and Fred Collings, C. 2005. Allelopathic potential of wheat (Triticum aestivum) straw on selected weed species. Weed Sci. 70(3): 213-218.

Mallik, A. 2005. Allelopathy, challenges and opportunities. Fourth World Congress in Allelopathy. 6-9 Sep. Australia. 264p.

Morris, P. J. and Parrish, D. J. 1992. Effects of sunflowernext term residues and tillage on winter wheat. Field Crop Res. 29 (4): 317-327.

Ohno, S., Yokotani, K., Kosemura, S., Node, M., Suzuki, T., Amano, M., Yasui, K., Goto, T., Yamamura, S. and Hasegawa, K. 2001. A species- selective allelopathic substance from germinating sunflower (Helianthus annuus L.) seeds. Phytochemistry. 56: 577-581.

Om, H., Dhiman, S.D., Kumar, S. and Kumar, H. 2002. Allelopathic response of Phalaris minor to crop and weed plants in rice–wheat system. Crop Prot. 21: 699–705.

Patterson, D.T. 1976. C4 Photosynthesis in smooth pigweed. Weed Sci. 24:127-130.

Roy, A., Biswas, B., Senb, P.K. and Venkateswaran, R.V. 2007. Total synthesis of heliannuol B, an allelochemical from Helianthus annuus., Tetrahedron Lett. 48: 6933–6936.

Takikawa, H., Hirooka, M. and Sasaki, M. 2003. The first synthesis of (±)-brevione B, an allelopathic agent isolated from Penicillium sp. Tetrahedron Letters. 44: 5235–5238.

Vyvyan, J.R. and Looper, R.E. 2000. Total synthesis of heliannuol D, an allelochemical from Helianthus annuus. Tetrahedron Lett. 41: 1151–1154.

Weaver, S.E. 2001. The biology of Canadian weeds. Amaranthus retroflexus L.A. Can. J. Plant Sci. 60:1215-1234.

Xuan, T.D., Shinkichi, T., Khanh, T.D. and Min, C.I. 2005. Biological control of weeds and plant pathogens in paddy rice by exploiting plant allelopathy: an overview. Crop Prot. 24: 197–206

Yang, C.M., Lee, C.N. and Chou, C.H. 2002. The biology of Canadian weeds. 130. Amaranthus retroflexus L., A. powelli. Swatsonand A. hybridus L. Can. J. Plant Sci. 84:631-668.

Yarnia, M. 2013. Germination, growth and seed bank of red-root pigweed (Amaranthus retroflexus) as influenced by allelopathic extract and residues of alfalfa. Res. Crops. 13 (3): 1057-1063

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Allelopatic effect of sunflower (Helianthus annuus L.) residuals on dry matter accumulation and seed production in redroot pigweed (Amaranthus retroflexus L.)

 

Mehrdad Yarnia1*

 

1-Associate Prof. Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz. Iran.

*Corresponding author: Yarnia@iaut.ac.ir

 

Received: 2013.04.10                                                                             Accepted: 2014.07.21

 

Abstract

Because of prevalence and importance of redroot pigweed as weed in most fields, a factorial experiment in three replication was conducted to evaluate the effect of residual of different parts in growth stages and different level of sunflower on pigweed in field of Agricultural Faculty of Islamic Azad University, Tabriz Branch during 2008-2009. Treatments were residual of different parts of sunflower in four levels (root, stem, leaf and whole plant) and amount of residuals of sunflower in five levels (residual as 0, 50, 100, 150 and 200 g/m2) and residual of different growth stages of sunflower in three levels including vegetative, inflorescence and seed filling. The results indicate that the effect of residual of different parts of sunflower decreased significantly leaf area, leaf, stem and shoot dry weight, 1000 seed weight and seed production of redroot pigweed. Increasing sunflower residuals in soil decreased all characters of pigweed. Decreasing leaf area, leaf and stem dry weight, 1000 seed weight and seed production of redroot pigweed by adding 200 g/m2 reduced as 54.29, 64.33, 58.14, 50.98 and 71.49% respectively, in comparing with control. So, leaf dry weight and seed production of redroot pigweed were the most susceptible attributes of pigweed. Seed bank of pigweed decreased from 24 to 71%. Residuals of sunflower leaf in vegetative stage had the highest reduction effect on most attributes and especially on soil seed bank.

 

Keywords: Allelopathy, Extract, Pigweed, Residuals, Seed bank, Sunflower.

 



[1]- heliannuols

[2]- یک ترکیب زیستی فعال مستخرج از برگ­های آفتابگردان که دارای انواع A, B, F, G, H می­باشد (Anjum and Bajwa, 2005).