بررسی روند تجزیه شیمیایی و زیستی علف کش متری بیوزین در خاک و ارزیابی حساسیت برخی از گیاهان زراعی به بقایای آن : پایان نامه ارشد مهندسی کشاورزی زراعت و اصلاح نباتات

کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.دیجی لود در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان” بررسی روند تجزیه شیمیایی و زیستی علف کش متری بیوزین در خاک و ارزیابی حساسیت برخی از گیاهان زراعی به بقایای آن” با گرایش کشاورزی زراعت و اصلاح نباتات و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.

چکیده بررسی روند تجزیه شیمیایی و زیستی علف کش متری بیوزین در خاک و ارزیابی حساسیت برخی از گیاهان زراعی به بقایای آن:

متری بیوزین یکی از مهم ترين علف کش های بازدارنده فتوسیستم ІІ و دارای ماندگاری متوسط به بالايي در خاک است. این مطالعه با هدف بررسی روند تجزیه شیمیایی و زیستی این علف کش در در خاک و ارزیابی خسارت بقایای احتمالی آن بر محصولات زراعی موجود درتناوب طی دو آزمايش جداگانه انجام شد. در آزمايش اول که در شرايط کنترل شده آزمايشگاهی انجام شد، عوامل مورد بررسی در آن شامل مقدار ماده آلي خاک (کود گاوی ) در چهار سطح (0، 1، 5 و 10درصد وزنی خاک)، شرایط سترون خاک و ماده ی آلی در دو سطح (سترون شده و سترون نشده) و زمان برداشت نمونه ها در 7 سطح (صفر، 2، 4، 8، 16، 36، 64و 90 روز پس از خوابانیدن نمونه ها در انکوباتور) بودند که در قالب طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار انجام شد. آزمايش دوم به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کامل تصادفی در چهار تکرار و به منظور بررسی حساسیت گیاهان زراعی به بقایای شبیه سازی شده متری بيوزين در خاک انجام شد. عوامل مورد بررسی در آن شامل هشت گياه زراعي (لوبيا، عدس، نخود، ذرت، گندم ،جو، كلزا و چغندرقند) و غلظت های مختلف متري بيوزين در خاك در هفت سطح شامل (0، 016/0، 032/0، 064/0، 128/0، 16/0 ميلي گرم در كيلوگرم خاك) بودند. بر مبنای نتایج آزمایش اول ، کاربرد سطوح مختلف ماده آلی (سترون و غیر سترون) در خاک سترون منجر به کاهش نیمه عمر متری بیوزین در مقایسه با شاهد شد اما از نظر آماری اختلافات در سطوح 1و 10 درصد معنادار نبود، اما با کاربرد 5 درصد ماده آلی سترون در این خاک نیمه عمر از 63/113روز(شاهد) به 34/51 روز کاهش یافت. وکاربرد همین سطح از کود آلی به صورت غیر سترون منجر به کاهش نیمه عمر متری بیوزین از 511/83 روز (شاهد)به 50/49 روز شد.

نتایج مربوط به تجزيه متری بيوزين در خاک غیر سترون نیز نشان داد که مقدار کود آلی به کاربرده شده نقش موثری در کاهش نیمه عمر متری بیوزین دارد بطوریکه کم ترین نیمه عمر در این خاک در سطح 10درصد وزنی کود آلی در خاک (08/38روز )، مشاهده شد. نتایج آزمایش دوم نشان داد که بقایای متری بیوزین تاثیر معنی داری بر جوانه زنی گیاهان مذکور نداشت اما با افزایش غلظت متری بیوزین در خاک، وزن خشک تمام گیاهان به طور کاملا معنی داری کاهش پيداكرد .با توجه به نتايج آزمايش ذرت با داشتن بالاترين ED₅₀ (19/0) به عنوان مقاومترين گياه و كلزا با كم ترين مقدار ED₅₀ (012/0) به عنوان حساس ترين گياه به بقاياي متري بيوزين شناخته شدند و ساير گياهان زراعي بر اساس شاخص مذكور از نظر حساسيت به بقاياي متري بيوزين به صورت: ذرت<لوبيا<نخود<عدس<گندم <جو<چغندرقند<كلزا طبقه بندي شدند.

مقدمه

رشد روز افزون جمعیت و نیاز آنها به غذا و عدم امکان افزایش سطح زمین های زراعی منجر به استفاده از عواملی در تولید محصولات زراعی شده است که عملکرد آن ها را در واحد سطح افزایش دهند. در این ارتباط، استفاده از آفت کش ها از مهم ترین عواملی هستند که با هدف حفاظت از محصولات زراعی به کار می روند(بولک، 2005). به رغم استفاده گسترده از آفت کش ها تحقیقات نشان داده اند که فقط 1 درصد از آن ها به جایگاه عمل در گیاه می رسند و حدود 9/99 درصد ازآن ها باز می مانند یعنی بخش اعظمی از علف کش ها در محیط رها شده و تبعات زیست محیطی وسیعی را به دنبال خواهد داشت(پیمنتال، 1986).

اهمیت این موضوع برای علف کش ها که از مهم ترین و پرکاربردترین آفت کش ها در کشاورزی اند(لین، 2003)، درخور توجه می باشد. از مهم ترین تبعات رها شدن علف کش ها در محیط، ماندگاری آن ها درخاک است(زند و همکاران، 1387).این مساله، ضمن اثرات زیان بار بر فعالیت ریزموجودات و پایداری اکوسیستم خاک، منجر به خسارت در محصولات زراعی موجود در تناوب نیز می شود و آبشویی تدریجی و رواناب آنها تهدیدی جدی برای آلودگی آب های زیرزمینی و جاری می باشد(کجار، 2001; فن، 2009). این مهم به ویژه درعلف کش های تریازین ها و تریازینون ها که خاک کاربرد بوده و خاک مخزن اصلی نگهداری آن هاست (فوسکادو، 1999) اهمیت بیشتری دارد. در بین این علف کش ها متری بیوزین از مهم ترین گروه تریازینون هاو از بازدارندگان فتوسیستم Π می باشد که به طور گسترده ای در کنترل علف های هرز پهن برگ و باریک برگ بسیاری از محصولات زراعی از جمله سیب زمینی ،گوجه فرنگی و گندم به کار می رود. بر اساس اطلاعات موجود، این علف کش جزء علف کش های با ماندگاری متوسط و بالا در خاک محسوب می شود و از پتانسیل بالایی در آلودگی منابع آب های زیرزمینی و نیز آسیب به گیاهان زراعی موجود در تناوب برخوردار است.(راتچ، 1986; سینق، 2008).

از این رو ارائه راهکارهایی در جهت کاهش زیان بار آن ضروری است. در این راستا توجه به عوامل موثر در سرنوشت علف کش ها در خاک، بویژه تجزیه شیمیایی، تجزیه زیستی، تبخیر، تصعید، آبشویی، رواناب سطحی و جذب توسط ذرات خاک و گیاه مهم و تعیین سهم هریک از عوامل مذکور در سرنوشت آفت کش ها نقش مهمی درمدیریت ماندگاری و بقایای آن ها دارد. از آن جا که بر اساس گزارش های موجود از بین تمام عوامل موثر بر سرنوشت علف کش ها در محیط نقش تجزیه شیمیایی و زیستی هم تر است(بولک و همکاران، 2005). و با توجه به اینکه در ارتباط با ماندگاری علف کش متری بیوزین درخاک که از مهم ترین و پرکاربرد ترین علف کش ها در کشور است مطالعه ای صورت نگرفته است. این مطالعه با هدف بررسی روند و سهم تجزیه شیمیایی و زیستی متری بیوزین در خاک های زراعی مشهد و خسارت احتمالی بقایای آن به محصولات زراعی موجود درتناوب انجام شد.

فرضیه ها بررسی روند تجزیه شیمیایی و زیستی علف کش متری بیوزین

1-نیمه عمرمربوط به تجزیه زیستی و شیمیایی علف کش متری بیوزین در خاک متفاوت است.

2-افزایش محتوای مواد آلی خاک در سرعت تجریه و نیمه عمر علف کش متری بیوزین موثر است.

3-تجزیه و نیمه عمر متری بیوزین در خاک تابعی از جمعیت میکروبی خاک و محتوای مواد آلی آن است.

4-بقایای علف کش متری بیوزین تاثیر منفی بر رشد گیاهان زراعی در تناوب دارد.

5-گیاهان زراعی موجود در تناوب درجه تحمل متفاوتی به بقایای احتمالی علف کش متری بیوزین در خاک دارند.

اهداف

1- تعیین نیمه عمر و سرعت تجزیه علف کش متری بیوزین در خاک

2-ارزیابی نقش تجزیه زیستی و شیمیایی در سرنوشت علف کش متری بیوزین

3- بررسی نقش مواد آلی در تجزیه و نیمه عمر علف کش متری بیوزین در خاک

4- بررسی درجه حساسیت گیاهان زراعی مختلف به بقایای شبیه سازی شده علف کش متری بیوزین در خاک و تعیین گیاه یا گیاهان محک برای تعیین بقایای احتمالی آن در خاک

فهرست مطالب بررسی روند تجزیه شیمیایی و زیستی علف کش متری بیوزین
	1
2-بررسی منابع	5
2-1-علف کش ها و آلودگی های زیست محیطی آن ها	5
2-2- علف کش متری بیوزین	7
2-2-1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی	7
2-2-2- متابولیت های علف کش متری بیوزین	8
2-3- سرنوشت علف کش ها	9
2-3-1- فرایند های فیزیکی	9
2-3-1-1- جذب توسط گیاه	9
2-3-1-2- جذب توسط ذرات خاک	10
2-3-1-3- تبخیر و تصعید	12
2-3-1-4-رواناب	13
2-3-1-5- آبشویی	13
2-3-2- فرایند های بیولوژیکی موثر در سرنوشت آفت کش	15
2-3-2-1- تجزیه ……..	15
2-4- تجزیه علف کش متری بیوزین در خاک	16
2-4-1- تجزیه شیمیایی	16
2-4-2- تجزیه زیستی	16
2-5- ماندگاری علف کش ها	17
2-5-1- عوامل موثر در تجزیه و ماندگاری علف کش ها	17
2-5-1-1- اسیدیته خاک	17
2-5-1-2- دما و رطوبت خاک……………………………………………………………………………………………………	18
2-5-1-3- مواد آلی و نقش آن ها در تجزیه علف کش ها…………………………………………………………….	20
2-5-2- ماند گاری علف کش ها در خاک و خسارت به گیاهان زراعی موجود در تناوب ……………………..	21
2-6- آزمایشات زیست سنجی	24
3-مواد و روش	27
3-1- آزمایش اول: بررسی تجزیه شیمیایی و زیستی علف کش متری بیوزین در خاک …………………………..	27
3-1-1- آماده سازی خاک	28
3-1-2- تهیه ماده تکنیکال و تجاری متری بیوزین	29
3-1-3- استخراج متری بیوزین از خاک	29
3-1-4- دستگاه HPLC	30
3-1-5- واسنجی دستگاه HPLC و رسم منحنی استاندارد متری بیوزین	30
3-1-6- بررسی کارایی استخراج متری بیوزین	32
3-1-6- تجزیه آماری داده ها	32
3-2- آزمایش دوم : ارزیابی حساسیت برخی از گیاهان زراعی به بقایای شبیه سازی شده علف کش متری بیوزین در خاک	34
3-2-1- آماده سازی خاک گلدان ها	34
3-2-2- کاشت گیاهان	35
3-2-3- پارامتر های اندازه گیری شده	35
3-2-4- تجزیه آماری داده ها	36
4- نتایج و بحث	37
4-1- بررسی کارایی استخراج متری بیوزین در سطوح مختلف ماده آلی	37
4-2- بررسی تجزیه متری بیوزین در خاک غیر سترون	37
4-2-1-1- اثر ماده آلی بر روند تجزیه و نیمه عمر متری بیوزین	37
4-2-1-2- تاثیر طول دوره خوابانیدن نمونه ها بر تجزیه متری بیوزین	40
4-2-1-3- بررسی اثرات متقابل مواد آلی و زمانهای خوابانیدن نمونه ها ی خاک در تجزیه علف کش متری بیوزین	42
4-2-2- تجزیه متری بیوزین در خاک سترون شده	48
4-2-2-1- بررسی تاثیر کود آلی بر تجزیه متری بیوزین در خاک سترون شده	49
4-2-2-2- تاثیر زمان بر تجزیه علف کش	50
	51
4-2-2-4- اثرات متقابل سترون کردن کود آلی و زمان بر تجزیه متری بیوزین	52
4-2-2-5- اثرات متقابل کود آلی ، سترون کردن کود آلی و زمان بر تجزیه متری بیوزین	53
4-2-3- مقایسه تجزیه متری بیوزین در خاک سترون شده و غیر سترون	60
4-3- بررسی بقایای شبیه سازی شده علف کش متری بیوزین در خاک بر گیاهان زراعی	63
4-3-1- تاثیر بقایای علف کش بر سبز شدن گیاهان زراعی	63
4-3-2- تاثیر بقایای علف کش بر زیست توده و بقای گیاهان زراعی	63
5-نتیجه گیری و پیشنهادات	75
5-1-نتیجه گیری کلی و پیشنهادات	75
6- منابع	77









فهرست شکل ها
شکل 1-2- متابولیت های اصلی تجزیه علف کش متری بیوزین	7
شکل3-1- مراحل مختلف استخراج متری بیوزین در خاک	31
شکل 3-2- منحنی استاندارد علف کش متری بیوزین	33
شکل 4-1- اثر کاربرد سطوح مختلف ماده آلی بر تجزیه متری بیوزین در خاک غیر سترون	40
شکل 4-2- تاثیر دوره های خوابانیدن نمونه ها در انکوباتور بر تجزیه متری بیوزین در خاک	42
شکل 4-3- روند تجزیه متری بیوزین در سطوح مختلف ماده آلی در خاک غیر سترون	46
شکل 4-4- تاثیر کاربرد کود آلی بر تجزیه متری بیوزین در خاک سترون شده	49
شکل 4-5- تجزیه متری بیوزین در خاک سترون در طی زمان	51
شکل 4-6- روند تجزیه متری بیوزین در خاک و سطوح 0، 1، 5 و10 درصد ماده آلی سترون	57
شکل 4-7- روند تجزیه متری بیوزین در خاک و سطوح 0، 1، 5 و10 درصد ماده آلی غیر سترون	57
شکل 4-8- پاسخ صفات مختلف گیاهان به بقایای شبیه سازی شده علف کش متری بیوزین در خاک	65
شکل 4-9- پاسخ گیاهان زراعی مختلف به بقایای شبیه سازی شده علف کش متری بیوزین در خاک	65






فهرست جدول ها
جدول 2-1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی متری بیوزین	6
جدول 3-1- ویژگی های خاک و ماده آلی مورد مطالعه	29
جدول 4-1- مناابع تغییر ، درجه آزادی و میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس باقیمانده متری بیوزین در خاک (درصد نسبت به شاهد)	39
جدول4-2- مقایسات میانگین مربوط به اثرات متقابل تاثیر کود آلی و زمان خوابانیدن نمونه ها بر تجزیه متری بیوزین در خاک (درصد نسبت به شاهد)	43
جدول 4-3- پارامتر های براورده شده توسط معادله سینیتیکی درجه اول و طول عمر متری بیوزین در تیمار های مختلف آزمایش	46
جدول 4-4-مقادیر tو مقایسات خطوط برازش داده شده در تیمار های خاک و کود آلی غیر سترون	46
جدول 4-5- مناابع تغییر ، درجه آزادی و میانگین مربعات حاصل از تجزیه واریانس باقیمانده متری بیوزین در خاک سترون شده (درصد نسبت به شاهد)	49
جدول 4-6- مقایسات میانگین مربوط به اثرات متقابل تاثیر کود آلی و زمان خوابانیدن نمونه ها بر تجزیه متری بیوزین در خاک سترون شده (درصد نسبت به شاهد)	52
جدول 4-7-مقایسات میانگین مربوط به اثرات متقابل شرایط سترون کود آلی و زمان بر تجزیه متری بیوزین (درصد نسبت به شاهد )	53
جدول 4-8- مقایسات میانگین مربوط به اثرات سه گانه کود آلی در زمان در شرایط سترون	54
جدول 4-9-پارامتر های برآورده شده توسط معادله سینیتیکی درجه اول و طول عمر متری بیوزین در خاک و کود آلی سترون شده	55
جدول 4-10-مقادیر tو مقایسات خطوط برازش داده شده در تیمار های خاک و کود آلی سترون شده	55
جدول 4-11- پارامتر های برآورده شده توسط معادله سینیتیکی درجه اول و طول عمر متری بیوزین در خاک و کود آلی غیر سترون شده	56
جدول 4-12-مقادیر tو مقایسات خطوط برازش داده شده در تیمار های خاک و کود آلی غیر سترون	56
جدول 4-13-مقایسه پارامتر های براورده شده حاصل از تجزیه متری بیوزین در تیمار های آزمایش و طول عمر های براورده شده آن	62
جدول 4-14-مقادیر tو مقایسات خطوط برازش داده شده در تیمار های مختلف خاک سترون و غیر سترون	62
جدول 4-15- میانگین مربعات مربوط به تاثیر بقایای شبیه سازی شده علف کش متری بیوزین در خاک بر درصد بقا، زیست توده اندام های هوایی و ریشه گیاهان	64
جدول 4-16- مقایسه میانگین درصد نسبت به شاهد وزن خشک زیست توده هوایی و ریشه و درصد بقای گیاهان زراعی در غلظت های مختلف بقایای متری بیوزین در خاک	67
جدول 4-17- پارامتر های برآورده شده توسط معادلات سه و چهار پارامتری	71