اکولوژی جوانه‌زنی و سبز شدن بذر نیلوفروحشی (.Ipomoea purpurea L): علف هرز مهاجم در استان گلستان

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، دانشیار گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

2 کارشناس آزمایشگاه گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران.

3 دانشیار گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

10.22069/jopp.2022.19420.2865

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: نیلوفروحشی (Ipomoea purpurea L.) یکی از مهترین علفهای هرز خسارت زا در محصولات تابستانه در استان گلستان است. جوانه‌زنی از مهمترین مراحل زندگی گیاهان محسوب می‌شود و بررسی عوامل محیطی موثر بر جوانه‌زنی علف‌های هرز جهت مدیریت صحیح‌تر آنها الزامی می‌باشد.
مواد و روش‌ها: به‌منظور بررسی اثر برخی عوامل محیطی و مدیریتی بر جوانه‌زنی و سبزشدن نیلوفروحشی آزمایش‌هایی در آزمایشگاه‏ و گلخانه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1396 انجام شد. در این مطالعه پاسخ نیلوفر وحشی به دمای ثابت (5، 10، 15، 20، 25، 30، 35، 40 و 45 درجه سانتی‏گراد) ، متناوب (5:15، 10:20، 15:25، 20:30، 25:35) ، دمای بالا (دماهای50، 80 و 100 درجه سانتی‏گراد به مدت 5 و 10 دقیقه)، خشکی (صفر، 2/0-، 4/0-، 6/0-، 8/0-، 1- مگاپاسکال)، شوری (صفر، 2/0-، 4/0-، 6/0-، 8/0-، 1- ، 2/1- و 4/1- مگاپاسکال) ، اسیدیته ( 4، 5، 6، 7، 8، 9)، عمق کاشت (0، 1، 2، 3، 5، 7، 9 ، 11، 13، 15و 17 سانتی‏متر) و غرقاب ( صفر، 3، 5 و 7روز ) مورد بررسی قرار گرفت.
یافته‌ها: دمای ثابت و متناوب اثر معنیداری بر درصد جوانه زنی نیلوفر وحشی داشت. بیشترین درصد جوانه‌زنی در دماهای ثابت 30 و 35 درجه سانتیگراد و در دمای متناوب 25: 15 و 30: 20 درجه سانتیگراد (روز/شب) مشاهده شد. براساس مدل دندان دماهای کاردینال جوانه زنی این گیاه شامل دماهای پایه، مطلوب فوقانی، تحتانی و سقف به ترتیب، 7، 30 ، 35 و 44 درجه سانتی‌گراد برآورد گردید. جوانه‌زنی بذور نیلوفروحشی با افزایش شوری و خشکی کاهش یافت. غلظتی از نمک کلرید سدیم و پلی‌اتیلن‌گلایکول که باعث کاهش 50 درصد جوانه‌زنی این گیاه شد به ترتیب معادل 06/1- و 45/0- مگاپاسکال بود. این امر نشان می دهد که این گیاه به شوری مقاوم بوده و احتمال توسعه آن در اراضی شور کشور وجود دارد. جوانه‌زنی این گیاه در pH های خنثی و قلیایی به‌طور معنی‌داری بیشتر از pH های اسیدی بود. در دماهای بالا، درصد جوانه زنی و زنده مانی بذرها کاهش یافت. درصد سبز شدن بذر نیلوفروحشی در اعماق دفن 1 تا 7 سانتی‌متر تفاوت معنی‌داری با هم نداشتند (92 تا 100 درصد). با افزایش عمق از 9 به 13 سانتی‌متر درصد سبز شدن به‌طور معنی‌داری کاهش یافت و هیچ بذری از عمق 15 سانتی‌متری سبز نشد. بنابراین استفاده از روش‌های بی خاکورزی و کم خاکورزی نمی‌واند در مدیریت این علف‌هرز تاثیر زیادی داشته باشد؛ مگر این که از شخم عمیق‌تر برای این کار استفاده شود. نتایج نشان داد که جوانه‌زنی بذرهای این گیاه به تنش غرقاب بسیار حساس می‌باشند.
نتیجه گیری: نتایج تحقیق حاضر نشان داد که عوامل محیطی تأثیر بسزایی بر جوانه‌زنی و سبز شدن نیلوفروحشی دارد و از آنها می توان در طراحی سناریوهای مدیریتی موثر بهره برد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Ecology of seed germination and emergence of common morning-glory (Ipomoea purpurea L.): Invasive weed in Golestan province

نویسندگان [English]

  • Asieh Siahmarguee 1
  • Mohammad Taheri 2
  • Farshid Ghaderi-far 3
  • Benjamin Torabi 3
1 Corresponding Author, Associate Prof., Dept. of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Laboratory Expert, Dept. of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Associate Prof., Dept. of Agronomy, Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Common morning-glory (Ipomoea purpurea L.) is one of the most important harmful weeds in summer crops in Golestan province. Germination is one of the most important stages of plant life and the study of environmental factors affecting the germination of weeds is necessary for their proper management.
Materials and methods: In order to investigate the effect of some environmental and management factors on seed germination and emergence of common morning-glory, experiments were conducted in the laboratovar and research greenhouses of the Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources in 2017. In this study, common morning-glory response to constant temperature (5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 and 45 ° C), alternating temperature (5:15, 10:20, 15:25, 20:30) , 25:35), high temperature (temperatures of 50, 80 and 100 ° C for 5 and 10 minutes), drought (0, -0.2, -0.4, -0.6, -0.8, -1 MPa), salinity (0, -0.2, -0.4, -0.6, -0.8, -1, -1.2 and -1.4 MPa), pH (4, 5, 6, 7, 8, 9), burial depth (0, 1, 2, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 and 17 cm) and flooding duration (0, 3, 5 and 7 days) were examined.
Results: Constant and alternating temperatures had a significant effect on the germination percentage of common morning-glory. The highest germination percentage were observed at constant temperatures of 30 and 35 °C and at alternating temperatures of 15: 25 and 20: 30 °C (day / night). Based on the Dent model, Cardinal temperatures of seed germination of this plant including base, optimum upper and lower and ceiling temperatures were 7, 30, 35 and 44 °C, respectively. Germination of of common morning-glory seeds decreased with increasing salinity and drought. The concentrations of sodium chloride and polyethylene glycol, which reduced the germination of this plant by 50%, were equal to -1.06 and -0.45 MPa, respectively. This indicates that this plant is resistant to salinity and there is a possibility of its development in saline lands of the country. Germination of this plant in pHs of neutral and alkaline were significantly higher than acidic pHs. At high temperatures, the percentage of germination and seed viability decreased significantly. The percentage of common morning-glory seed emergence at burial depths of 1 to 7cm were not significantly different (92 to 100%). With increasing depth from 9 to 13 cm, the percentage of emergence decreased significantly and no seeds emerged from a depth of 15 cm. Therefore, the use of non-tillage and low tillage methods can not have much effect on the management of this weed; Unless deeper plowing is used. Results showed that seed germination of this plant is very sensitive to flooding stress.

Conclusion: The results of the present study showed that environmental factors have a significant effect on the germination and emergence of common morning-glory and they can be used in designing effective management scenarios to control of this weed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • burial depth
  • cardinal temperature
  • constant temperature
  • Salinity
  • water potential
1.Najafi, H., Zand, A., Diyanat, M. and Nosrati, A. 2011. Ecology of Weeds and Invasive Plants. Jahad Daneshgahi of Mashhad. 478p. (In Persian)
2.Koocheki, A.R., Ghorbani, R., Asadi, Gh.A., Melati, F. and Falah-Pour, N. 2014. Invasive plant species in natural and agricultural ecosystems of Khorasan provinces and global climate change. Agroecol. J. 4: 2. 81-93. (In Persian)
3.Minbashi Moeini, M., Rahimian, H., Zand, E. and Baghestani, M.A. 2010. Invasion weeds, a forgotten challenge in Iran. Zaytoon, 31: 218. 2-9. (In Persian)
4.Yaghoubi, B., Alizadeh, H., Rahimian, H., Baghestani, M.A., Mohamad-Sharifi, M. and Davatgar, N. 2010. A review on researches conducted on paddy field weeds and herbicides in Iran (Flour change, bioassay of herbicide degradation and dwarfism in rice). The 3rd IranianWeed Science Congress, February 2010, Babolsar, Iran. (In Persian)
5.Savari-Nejad, A.R., Habibian, L. and Yunes-Abadi, M. 2010. The introduction of new invasive weeds of wildmelon, morning glory and two spurge species in soybean fields in Golestan province. The First National Conference. on Advances in the production of plant oils, 26-27 May 2010. Bojnourd, Iran. (In Persian)
6.Siahmarguee, A., Kazemi, H. and Kamkar, B. 2018. The feasibility of some invasive weeds presence in Golestan province. J. Plant Prod. Res. 25: 3. 141-153. (In Persian)
7.Ennos, R.A. and Clegg, M.T. 1983. Flower color variation in the morning glory (Ipomoea purpurea). J. Hered.74: 247-250.
8.Kohansal, A., Bazobandi, M. and Mojab, M. 2007. The first report of the presence of invasive weeds of morning glory (Ipomoea tricolor), sacred datura (Datura wirghtii) and castor bean (Ricinus communis) in corn fields of Fasa city. The Second Conference on Weed Science in Iran. Mashhad. Iran. pp. 28-32. (In Persian)
9.Defelice, M.S. 2001. Tall Morningglory, Ipomoea purpurea (L.) Roth-Flower or Foe. Weed Technol. 15: 3. 601-606.
10.Halvorson, W.L. 2007. USGS Weeds in the West project: Status of Introduced Plants in Southern Arizona Parks. Tucson, Arizona.
11.Voss, E.G. 2004. Michigan Flora Part III: Dicots Concluded. Ann Arbor, Michigan, USA.
12.PIER. 2014. Pacific Islands Ecosystems at Risk. Honolulu, USA: HEAR, University of Hawaii. http://www.hear.org/ pier/index.html.
13.PROTA. 2014. PROTA4U web database. Grubben GJH, Denton OA, eds. Wageningen, Netherlands: Plant Resources of Tropical Africa.
14.University of Queensland. 2014.Weeds of Australia. Biosecurity Queensland Edition. Australia: University ofQueensland.
15.USDA-ARS. 2014. Germplasm Resources Information Network (GRIN). Online Database. Beltsville, Maryland, USA: National Germplasm Resources Laboratory.
16.Vibrans, H. 2009. Weeds of Mexico. Alphabetical list of species, ordered by general. (Malezas de México. Listado alfabético de las especies, ordenadas por género).
17.Pagnoncelli, F.D.B., Trezzi, M.M., Brum, B., Vidal, R.A., Portes, Á.F., Scalcon, E.L. and Machado, A. 2017. Morning glory species interference on the development and yield of soybeans.  Bragantia Campinas. 76: 4. 470-479.
18.Forcella, F., Benech Arnold, R.L. and Sanchez, R. 2002. Modelling seedling emergence. Field Crops Res. 67: 123-139.
19.Benvenuti, S., Macchia, M. and Miele, S. 2001. Quantitative analysis of emergence of seedlings from buried weed seeds with increasing soil depth. Weed Sci. 49: 528-535.
20.Chachalis, D. and Reddy, K.N. 2000. Factors affecting Campsis radicans seed germination and seedling emergence. Weed Sci. 48: 212-216.
21.Chauhan, B.S. and Abugho, S.B. 2012. Threelobe morningglory (Ipomoea triloba) germination and emergence response to herbicides. Weed Sci.60: 2. 199-204.
22.Chauhan, B.S., Gill, G. and Preston, C. 2006. Factors affecting seed germination of annual sow thistle (Sonchus oleraceus) in southern Australia. Weed Sci. 54: 658-668.
23.Koger, C.H., Reddy, K.N. and Poston, D.H. 2004. Factors affecting seed germination, seedling emergence, and survival of Texas weed (Caperonia palustris). Weed Sci. 52: 989-995.
24.Marcos, J. and Oliveira, K. 2006. Pitted morningglory (Ipomoea lacunose) germination and emergenceas effected by environmental factors and seeding depth. Weed Sci. 54: 910-916.
25.Siahmarguee, A., Gorgani, M.,Ghaderi-far, F. and Asgarpour, R. 2020. Germination ecology of ivy-leaved morning-glory: an invasive weed in soybean fields, Iran. Planta Daninha.38: 2-11.
26.Singh, M., Ramirez, A.H.M., Sharma, S.D. and Jhala, A.J. 2012. Factors affecting the germination of tall morningglory (Ipomoea purpurea). Weed Sci. 60: 64-68.
27.Gorgani, M., Siahmarguee, A., Ghaderi-Far, F. and Gherekhloo, J. 2017. Locating areas prone to infection with Ivy-leaved morning glory (Ipomoea hederaceae Jacq) in germination stage: a new entrant’s weed in arable lands of Golestan Province. Weed Res. J.8: 35-51. (In Persian)
28.Vetaas, O.R. and Gerytnes, J.A.2002. Distribution of vascular plant speciesrichness and endemic richness along the Himalayan elevationgradient in Nepal. Glob. Ecol. Biogeogr.  11: 291-301.
29.Kiyani, A., Siahmarguee, A. and Soltani, E. 2015. Effect of temperature, salinity and planting depth on seed germination and germination of invasive morning glory (Ipomoea spp). J. Plant Prot.29: 3. 437-448. (In Persian)
30.Soltani, A., Galeshi, S., Zeinali, E. and Latifi, N. 2002. Germination, seed reserve utilization and seedling growth of chickpea as affected by salinity and seed size. Seed Sci. Technol. 30: 51-60.
31.Soltani, E., Ghaderi-Far, F., Baskin, C.C. and Baskin, J.M. 2015. Problems with using mean germination time to calculate rate of seed germination. Aust. J. Bot. 63: 631-635.
32.Ghaderi-far, F., Alimagham, S.M.,Rezai Moghadam, H. and Haghighi, M. 2012. Influence of environmental factors on seed germination and seedling emergence of rye (Secale cereale L.) as a volunteer plant in wheat fields. J. Crop Prod. 5: 121-133. (In Persian)
33.Soltani, A., Robertson, M., Torabi, B., Yousefi-Daz, M. and Sarparast, R. 2006. Modeling seedling emergence in chickpea as influenced by temperature and sowing depth. Agric. For. Meteorol. 138: 156-167.
34.Boguzas, V., Marcinkeviciene, A. and Kairyte, A. 2004. Quantitative and qualitive evaluation of weed seed bank in organic farming. Agron. Res. 2: 13-22.
35.Michel, B.E. and Kaufmann, M.R. 1973. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000. Plant Physiol. 51: 914-916.
36.Michel, B.E. and Radcliffe, D. 1995.A computer program relating solute potential to solution composition for five solutes. Agron. J. 87:126-130.
37.Susko, D.J. and Hussein, Y. 2008. Factors affecting germination and emergence of dame’s rocket (Hesperis matronalis). Weed Sci. 56: 389-393.
38.Bakhshandeh, E., Ghadiryan, R., Galeshi, S. and Soltani, E. 2011. Modelling the effects water stress and temperature on seed germination of Soybean (Glycine max L.) and Velvetleaf (Abutilon theophrasti Medik.). J. Plant Prod. 18: 29-48.
(In Persian)
39.Liu, K., Baskin, J.M., Baskin, C.C, Bu, H., Du, G. and Ma, M. 2013. Effect of diurnal fluctuating versus constant temperatures on germination of 445 species from the Eastern Tibet Plateau. PLoS One. 8: 7. 1-10.
40.Masin, R., Onofri, A., Gasparini, V.and Zanin, G. 2017. Can alternating temperatures be used to estimate base temperature for seed germination. Weed Res. 57: 390-398.
41.Cohen, O. and Rubin, B. 2007. Soil solarization and weed management. In M.K. Upadhyaya & R.E. Blackshaw (Eds.), Non-Chemical Weed Management: Principles, Concepts and Technology. CAB International, London, UK.
42.Vidotto, F., De Palo, F. and Ferrero, A. 2013. Effect of short-duration high temperatures on weed seed germination. Ann. Appl. Biol. 163: 454-465.