نقش کود نیتروژن و بسترهای مختلف بذر در مدیریت تلفیقی علف‌های هرز گندم در شرایط آب و هوایی خوزستان

نوع مقاله : مقاله کامل علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد علوم علف‌های هرز، دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، باوی، ملاثانی، ایران.

2 دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی-دانشکده کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، باوی، ملاثانی، ایران.

3 دانشیار، گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی-دانشکده کشاورزی،دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، باوی، ملاثانی، ایران.

چکیده

سابقه و هدف: گندم به عنوان یک محصول استراتژیک نقش اساسی در امنیت غذایی کشور دارد. یکی از عوامل مهم کاهش عملکرد گندم وجود علف‌های‌هرز می‌باشد. به دلیل اتکاء زیاد به روش‌های شیمیایی برای مدیریت علف‌های‌هرز گندم، پدیده بروز مقاومت علف‌های‌هرز به علف‌کش‌ها منجر به یک چالش بزرگ شده است. در مدیریت تلفیقی علف‌های‌هرز، روش‌های زراعی می‌تواند در کاهش بانک بذر و همچنین مهار علف‌های‌هرز موثر باشد. استفاده از روش‌های زراعی به مانند مدیریت کود به خصوص نیتروژن و همچنین بستر بذر (دروغین و کاذب) می‌تواند راهگشا باشد. هدف از انجام این تحقیق ارزیابی سطوح مختلف کود و بسترهای بذر بر وزن خشک علف‌های‌هرز، عملکرد و اجزای عملکرد گندم در شرایط آب و هوایی خوزستان می‌باشد.
مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت اسپلیت‌پلات (کرت‌های خرد شده) در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. سیستم‌های مختلف بستر بذر شامل 1- تهیه بستر بذر کشت مرسوم (آماده‌سازی بستر بذر شامل شخم، دیسک، ماله و کاشت در هفته دوم آذرماه)، 2- بستر بذر دروغین (بستر با پشته‌های دائم) با کاربرد علف‌کش پاراکوات 4 لیتر در هکتار، 3- بستر بذر دروغین با کاربرد علف‌کش گلایفوسیت 6 لیتر در هکتار، 4- بستر بذر دروغین با کاربرد شعله‌افکن، 5- بستر بذر کاذب (بستر با پشته‌های غیردائم) با کولتیواتور (کولتیواتور از نوع تیلر) و کرت فرعی شامل سطوح مختلف کود نیتروژن (صفر، 100، 200 و 300 کیلوگرم در هکتار از اوره 46 درصد به ترتیب معادل صفر، 46، 92 و 138 کیلوگرم در هکتار نیتروژن خالص) بود.
یافته‌ها: نتایج تحقیق نشان داد که بین بسترهای بذر و سطوح مختلف کود نیتروژن بر وزن خشک علف‌های‌هرز اختلاف معنی‌داری مشاهده گردید. بیشترین وزن خشک کل علف‌های‌هرز (96/73 گرم در مترمربع) در شرایط کاربرد 300 کیلوگرم در هکتار در بستر بذر دروغین در شرایط کاربرد شعله افکن و کمترین وزن خشک کل علف‌های‌هرز(37/6 گرم در مترمربع) در سطح کود 100 کیلوگرم در هکتار در بستر بذر دروغین به همراه کاربرد پاراکوات مشاهده گردید. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین تعداد دانه در سنبله (5/49) در کشت مرسوم با کاربرد 200 کیلوگرم در هکتار و کمترین تعداد دانه در سنبله (31) در بستر بذر دروغین و با استفاده از شعله افکن در شرایط عدم کاربرد کود نیتروژن به دست آمد. نتایج مقایسه میانگین اثر ساده سطوح مختلف کود نیتروژن و بسترهای مختلف بذر بر وزن هزار دانه نشان داد که بیشترین وزن هزار دانه (30/41 گرم) در کشت مرسوم و در بین سطوح مختلف کود نیتروژن بیشترین وزن هزار دانه (27/40 گرم) به سطح کود 300 کیلوگرم در هکتار اختصاص یافت. بیشترین عملکرد دانه گندم (5249 کیلوگرم در هکتار) در کشت مرسوم و کاربرد 300 کیلوگرم کود نیتروژن و کمترین عملکرد دانه (2852 کیلوگرم در هکتار) در بستر بذر دروغین و استفاده از شعله افکن در شرایط کاربرد کود نیتروژن 300 کیلوگرم در هکتار مشاهده گردید. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که بسترهای مختلف بذر به خصوص بستر بذر دروغین همراه با کاربردگلایفوسیت و پاراکوات در کاهش ماده خشک تولید علف‌های‌هرز نسبت به کولتیواتور و شعله افکن موفق‌تر بودند، اما با توجه به تاخیر کشت در بستر بذر دروغین و مصادف شدن مرحله زایشی و پرشدن دانه با تنش گرما، تعداد دانه در سنبله و وزن هزار دانه کاهش چشمگیری داشت.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که در شرایط عدم کنترل مناسب علف‌های‌هرز (شعله افکن)، سطوح بالاتر کود نیتروژن به مانند 300 کیلوگرم در هکتار منجر به افزایش شدید وزن خشک علف‌های‌هرز و کاهش صفات گندم گردید. کشت به موقع و مدیریت مقدار کود مصرفی می‌تواند در افزایش توان رقابتی گندم در برابر علف‌های‌هرز به عنوان یک ابزار غیرشیمیایی در مدیریت تلفیقی علف‌های‌هرز مورد توجه قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Role of Nitrogen Fertilizer and Different Seed Beds in Integrated Weed Management of Wheat in Khuzestan Weather Condition

نویسندگان [English]

  • Asadolha Ababafian 1
  • Ahmad Zare 2
  • Elham Elhaeifard 3
  • Mohammad reza Moradi telavat 3
1 Master's degree in Weed Science, Faculty of Agriculture, Khuzestan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Bavi, Mollasani, Iran.
2 Associate Professor, Department of Plant Production Engineering and Genetics - Faculty of Agriculture, Khuzestan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Bavi, Mollasani, Iran.
3 Associate Professor, Department of Plant Production Engineering and Genetics - Faculty of Agriculture, Khuzestan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Bavi, Mollasani, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: Wheat, as a strategic crop, plays a pivotal role in national food security. One significant factor reducing wheat yield is the presence of weeds. Extensive reliance on chemical methods for weed management in wheat has led to a major challenge: the emergence of herbicide-resistant weeds. In integrated weed management, cultural practices can be effective in reducing the seed bank and controlling weeds. Utilizing cultural methods such as fertilizer management, especially nitrogen, as well as seedbed preparations (false and stale seedbed) can be promising. This research aims to assess the effects of different fertilization levels and seedbed preparations on weed biomass and wheat yield and yield components under Khuzestan weather conditions.
Materials and Methods: The experiment was conducted as a split-plot design based on completely randomized block design (RCBD) with three replicates. Different seedbed systems included: 1. Conventional seedbed preparation (plowing, discing, leveling, and planting in the second week of December) 2. Stale seedbed with permanent ridges using paraquat herbicide 4L/ha 3. Stale seedbed with glyphosate herbicide 6L/ha 4. Stale seedbed with flaming 5. False seedbed with non-permanent ridges using a cultivator (Tiler). The sub-plots included different nitrogen fertilizer levels (0, 100, 200, and 300 kg/ha of urea 46%, equivalent to 0, 46, 92, and 138 kg/ha of pure nitrogen respectively).
Results: The results indicated significant differences in weed biomass between seedbed treatments and different nitrogen fertilizer levels. The highest total weed biomass (73.96 g/m²) was observed under 300 kg/ha fertilizer in the stale seedbed with flaming application, while the lowest total weed biomass (6.37 g/m²) was obtained under 100 kg/ha fertilizer in the stale seedbed with paraquat.
Moreover, the results showed the highest number of grain per spike (49.5) was in conventional seedbed preparation with 200 kg/ha fertilizer, and the lowest (31) was one under stale seedbed with flaming and no nitrogen application. The comparison of means for 1000 grain weight across different nitrogen fertilizer levels and seedbed treatments showed the highest thousand grain weight (41.30 g) was observed in conventional seedbed preparation, with the highest weight (40.27 g) among nitrogen levels at 300 kg/ha. The maximum wheat grain yield (5249 kg/ha) was recorded in conventional seedbed preparation with 300 kg/ha nitrogen application, while the lowest grain yield (2852 kg/ha) was in the false seedbed with flaming treatment and 300 kg/ha nitrogen application. The research demonstrated that different seedbed preparations, particularly stale seedbeds with application glyphosate and paraquat, were successful in reducing the seed bank and weed biomass compared to cultivator and flaming treatments. However, due to delayed planting in the stale and false seedbeds, the reproductive phase coincided with heat stress, significantly reducing the number of seeds per spike and 1000 grain weight of wheat.
Conclusion: This study concluded that under inadequate weed control conditions (flaming application), application of higher nitrogen fertilizer levels such as 300 kg/ha significantly increased weed biomass and reduced wheat traits. Timely sowing and proper fertilizer management can improve wheat's competitive ability against weeds, serving as a non-chemical tool for integrated weed management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Number of seeds per spike
  • thousand grain weight
  • weed biomass
  • cultural management
  • glyphosate
  1. 1.Adeux, G., Vieren, E., Carlesi, S., Bàrberi, P., Munier-Jolain, N., & Cordeau, S. (2019). Mitigating crop yield losses through weed diversity. Nature Sustainability, 2(11), 1018-1026.

    2.Gan, H., Emmett, B.D., & Drinkwater, L.E. (2021). Soil management legacy alters weed-crop competition through biotic and abiotic pathways. Plant and Soil, 462, 543-560.

    3.Schimel, J.P., & Bennett, J. (2004). Nitrogen mineralization: challenges of a changing paradigm. Ecology, 85(3), 591-602.

    4.Beheshtian, M., Rahimain, H., Alizadeh, H., Ohadi, S., & Zare, A. (2013). Modeling the Germination Responses of Wild Barley (Hordeum spontaneum) and Littleseed CannaryGrass (Phalaris minor) to Temperature. Iranian Journal of Weed Science, 9(2), 105-118. [In Persian].

    5.Smith, R.G., Mortensen, D.A., & Ryan, M.R. (2010). A new hypothesis for the functional role of diversity in mediating resource pools and weed–crop competition in agro ecosystems. Weed Research, 50(1), 37-48.

    6.Hawkesford, M.J. (2014). Reducing the reliance on nitrogen fertilizer for wheat production. Journal of Cereal Science, 59(3), 276-283.

    7.Anas, M., Liao, F., Verma, K.K., Sarwar, M.A., Mahmood, A., Chen, Z.L., Liu, Y. & Li, Y.R. (2020). Fate of nitrogen in agriculture and environment: agronomic, eco-physiological and molecular approaches to improve nitrogen use efficiency. Biological Research, 53, 1-20.

    8.Holman, J. D., Haag, L. A., Schlegel, A. J., & Assefa, Y. (2021). Yield components of dry land winter wheat genotypes and response to seeding rate. Agronomy Journal, 113(2), 1776-1791.

    9.Wang, D., Xu, Z., Zhao, J., Wang, Y., & Yu, Z. (2011). Excessive nitrogen application decreases grain yield and increases nitrogen loss in a wheat–soil system. Acta Agriculturae Scandinavica, Section B-Soil & Plant Science, 61(8), 681-692.

    10.Whetton, R. L., Harty, M. A., & Holden, N. M. (2022). Communicating nitrogen loss mechanisms for improving nitrogen use efficiency management, focused on global wheat. Nitrogen, 3(2), 213-246.

    11.Benvenuti, S., Selvi, M., Mercati, S., Cardinali, G., Mercati, V., & Mazzoncini, M. (2021). Stale seedbed preparation for sustainable weed seed bank management in organic cropping systems. Scientia Horticulturae, 289, 110453.

    12.Rasmussen, I. A. (2004). The effect of sowing date, stale seedbed, row width and mechanical weed control on weeds and yields of organic winter wheat. Weed Research, 44(1), 12-20.

    13.Merfield, C. N. (2015). False and Stale Seedbeds: The most effective non-chemical weed management tools for cropping and pasture establishment. The FFC Bulletin, (V4), 25.

    14.Boyd, N. S., Brennan, E. B., & Fennimore, S. A. (2006). Stale seedbed techniques for organic vegetable production. Weed Technology, 20(4), 1052-1057.

    15.Benvenuti, S., & Mazzoncini, M. (2018). Soil physics involvement in the germination ecology of buried weed seeds. Plants, 8(1), 7.

    16.Gardarin, A., Dürr, C., & Colbach, N. (2011). Prediction of germination rates of weed species: Relationships between germination speed parameters and species traits. Ecological Modelling, 222(3), 626-636.

    1. Riemens, M., Van Der Weide, R., Bleeker, P., & Lotz, L. (2007). Effect of stale seedbed preparations and subsequent weed control in lettuce (cv. Iceboll) on weed densities. Weed Research, 47(2), 149-156.

    18.Senthilkumar, D., Chinnusamy, C., Bharathi, C., & Lavanya, Y. (2019). Stale seed bed techniques as successful weed management practice. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 8(2S), 120-123.

    19.Nalayini, P., Blaise, D., & Mundafale, H. (2023). Stale seed bed technique and leguminous cover crops as components of integrated weed management in irrigated cotton. Indian Journal of Weed Science, 55(1), 46–49.

    21.Ludwig, F., & Asseng, S. (2006). Climate change impacts on wheat production in a Mediterranean environment in Western Australia. Agricultural Systems, 90(1-3), 159-179.

    21.Waongo, M., Laux, P., & Kunstmann, H. (2015). Adaptation to climate change: The impacts of optimized planting dates on attainable maize yields under rainfed conditions in Burkina Faso. Agricultural and Forest Meteorology, 205, 23-39.

    22.Fang, Q., Zhang, X., Chen, S., Shao, L., & Sun, H. (2017). Selecting traits to increase winter wheat yield under climate change in the North China Plain. Field Crops Research, 207, 30-41.

    23.Yadav, P., Kurchania, S., & Tiwari, J. (1995). Herbicide and fertilizer compatibility under normal and stale seedbed sowing of wheat (Triticum aestivum) at different levels of nitrogen. The Indian Journal of Agricultural Sciences, 65(4).265-270.

    24.Singh, M., Bhullar, M.S., & Gill, G. (2018). Integrated weed management in dry-seeded rice using stale seedbeds and post sowing herbicides. Field Crops Research, 224, 182-191.

    254.Kanatas, P., Travlos, I., Gazoulis, J., Antonopoulos, N., Tsekoura, A., Tataridas, A., et al. (2020). The combined effects of false seedbed technique, post-emergence chemical control and cultivar on weed management and yield of barley in Greece. Phytoparasitica, 48, 131-143.

    26.Klauk, B., & Petersen, J. (2023). The potential of glyphosate-alternatives like electro physical weeding in the stale seedbed method for Alopecurus myosuroides (Huds.) control. Plant, Soil & Environment, 69(11).

    27.Nasiri, A., Ghadiri, H., & Kazemeini, S.A. (2015). Interaction effects of nitrogen fertilizer and nicosulfuron+ rimsulfuron herbicide on weed control in grain corn. Iranian Journal of Weed Science, 11(1), 51-60. [In Persian].

    28.Zare, A., Alizadeh, H., Beheshtian Mesgaran, M., & Rahimian Mashahadi, H. (2009). The responses of corn weeds to nitrogen fertilizer rates and herbicide dosages. Iranian Journal of Weed Science, 4(2), 21-32. [In Persian].

    29.Lanie, A.J., Griffin, J. L., Vidrine, P.R., & Reynolds, D.B. (1994). Weed control with non-selective herbicides in soybean (Glycine max) stale seedbed culture. Weed Technology, 8(1), 159-164.

    30.Travlos, I., Gazoulis, I., Kanatas, P., Tsekoura, A., Zannopoulos, S., & Papastylianou, P. (2020). Key factors affecting weed seeds' germination, weed emergence, and their possible role for the efficacy of false seedbed technique as weed management practice. Frontiers in Agronomy, 2 (1), 1-9.

    31.Myers, M.W., Curran, W.S., Vangessel, M.J., Majek, B.A., Mortensen, D.A., Calvin, D.D., Karsten, H.D. & Roth, G. W. (2005). Effect of soil disturbance on annual weed emergence in the northeastern United States. Weed Technology, 19(2), 274-282.

    32.Schutte, B., Tomasek, B., Davis, A., Andersson, L., Benoit, D., Cirujeda, A., et al. (2014). An investigation to enhance understanding of the stimulation of weed seedling emergence by soil disturbance. Weed Research, 54(1), 1-12.

    1. Lotfizad, F., Zare, A., Elahifard, E., & Khodaei Joghan, A. (2022). Efficiency of seedbeds and different dosage of oxyfluorfen herbicide on weeds control, yield and yield components of garlic (Allium sativum L.) Journal of Crop Production, 15(3), 103-122. [In Persian].

    34.Menegat, A., & Nilsson, A.T.S. (2019). Interaction of preventive, cultural, and direct methods for integrated weed management in winter wheat. Agronomy, 9(9), 564

    35.Menegat, A., Jäck, O., Zhang, J., Kleinknecht, K., Müller, B.U., Piepho, H.P., et al. (2013). Japanese Bindweed (Calystegia hederacea) Abundance and Response to Winter Wheat Seeding Rate and Nitrogen Fertilization in the North China Plain. Weed Technology, 27(4), 768-777.

    36.Awan, T.H., Sta Cruz, P.C., & Chauhan, B.S. (2015). Ecological significance of rice (Oryza sativa) planting density and nitrogen rates in managing the growth and competitive ability of itchgrass (Rottboellia cochinchinensis) in direct-seeded rice systems. Journal of Pest Science, 88, 427-438.

    37.Awan, T.H., Chauhan, B.S., & Cruz, P.C.S. (2014). Physiological and morphological responses of Ischaemum rugosum Salisb. (Wrinkled Grass) to different nitrogen rates and rice seeding rates. PLoS One, 9(6), e98255.

    38.Dilipkumar, M., Mohamad-Ghazali, M.S.S., Shari, E.S., Lee Chuen, N., Chauhan, B.S., & Chuah, T.S. (2022). Integrated use of the stale seedbed technique with pre-emergence herbicides to control weedy rice in wet seeded rice. Weed Technology, 36(3), 373-378.

    39.Nakachew, K., Assefa, F., & Yigermal, H. (2024). The effect of seed and nitrogen-phosphorous fertilizer rates on growth and yield components of bread wheat (Triticum aestivum L.) in Burie District, Northwestern Ethiopia: Dataset article. Data in Brief, 54, 110308.

    40.Sohrabi, M., Mashadi, H.R., & Mohammadi, G.N. (2009). Management of rye (Secale cereale) in wheat (Triticum aestivum L.) field through preparation of false seed bed on different. Research on Crops, 10(3), 500-505.

    41.Lachutta, K., & Jankowski, K.J. (2024). An agronomic efficiency analysis of winter wheat at different sowing strategies and nitrogen fertilizer rates: A case study in northeastern Poland. Agriculture, 14(3), 442.

    42.Yonas, M.W., Mubeen, K., Irfan, M., Shahzad, M.A., Aziz, M., & Zawar, S. (2023). Influence of herbicides on weeds and wheat (Triticum aestivum) dynamics under stale Seedbed. Sarhad Journal of Agriculture, 39(2), 465-478.

    43.Baloch, M., Shah, I., Nadim, M., Khan, M., & Khakwani, A. (2010). Effect of seeding density and planting time on growth and yield attributes of wheat. The Journal of Animal & Plant Sciences, 20(4), 239-240.

    44.Feng, H., Fan, X., Miller, A.J., & Xu, G. (2020). Plant nitrogen uptake and assimilation: regulation of cellular pH homeostasis. Journal of Experimental Botany, 71(15), 4380-4392.

    45.Hussain, I., Khan, M.A., & Khan, E.A. (2006). Bread wheat varieties as influenced by different nitrogen levels. Journal of Zhejiang University Science B, 7(1), 70-78.

    46.Iqbal, J., Hayat, K., Hussain, S., Ali, A., & Bakhsh, M.A.A.H.A. (2012). Effect of seeding rates and nitrogen levels on yield and yield components of wheat (Triticum aestivum L.). Pakistan Journal of Nutrition, 11(7), 531-536.

    47.Mohammaddoust Chamanabad, H.R., Hemmati, K., Asghari, A., & Barmaki, M. (2014). Effect of nitrogen and weed interference on some agronomic traits, five cultivars wheat yield and yield components. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 23(4), 131-140. [In Persian].