بررسی پتانسیل آبشویی علف‌کش‎ 2,4-D توسط زیست‏سنجی گیاه‎چه‏های سویا و خیار درسطوح مختلف کود دامی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد علوم علف‏های هرز، گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران.

2 نویسنده مسئول، استادیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران.

3 دانشیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران.

4 استادیار گروه تولیدات گیاهی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران.

چکیده

سابقه و هدف: علف‌کش‌ها پرکاربردترین آفت‌کش‌های کشاورزی هستند که آلودگی‌های زیست محیطی ناشی از کاربرد آن‌ها از مهمترین عوامل تهدید کننده سلامت زیست‎بوم‌ها و جوامع بشری می‏باشد؛ از این‌رو شناخت رفتار آفت‌کش‌ها در محیط در جهت کاهش اثرات سوء زیست‏محیطی و بهینه‌سازی فعالیت‌های کشاورزی ضروری است. پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر کود دامی بر کاهش آبشویی علف‎کش‎ توفوردی از طریق زیست‏سنجی گیاهچه‏های سویا و خیار انجام شد.
مواد و روش‎ها: این آزمایش به‏صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک‏های کامل تصادفی در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه گنبد کاووس در سال 1397 اجرا شد. عامل اول کود دامی در پنح سطح شامل شاهد (عدم کاربرد کود گاوی وعلف‏کش) و 0، 10، 25 و 50 درصد کود گاوی پوسیده به همراه کاربرد علف‏کش و عامل دوم لایه‌های خاک در شش سطح شامل لایه‌های صفر تا 2، 2 تا 4، 4 تا 6، 6 تا 8، 8 تا 10 و 10 تا 12 سانتی‏متر بود. علف‏کش توفوردی (L%72) با دز توصیه شده دو لیتر در هکتار، 24 ساعت پس از اشباع خاک و زمانی که آب ثقلی خارج شد؛ به کار برده شد. 48 ساعت پس از اعمال علف‎کش به میزان 3-10×109 سی‏سی برای سطح مقطع 3-10×5/9 متر مربعی گلدان، در هر کدام، پنج بذر از گیاه مورد نظر کشت و در انتهای 30 روز صفات طول اندام هوایی و ریشه و وزن خشک اندام هوایی و ریشه اندازه‏گیری شد.
یافته‎ها: نتایج نشان داد که عمق آبشویی توفوردی در شرایط بدون مصرف کود دامی در سویا 10 سانتی‏متر و در خیار 12 سانتی‏متر بدست آمد. افزودن کود دامی به میزان 10 و 25 درصد تاثیر چشمگیری بر کاهش آبشویی توفوردی نشان نداد؛ اما تیمار 50 درصد کود دامی سبب کاهش عمق آبشویی در سویا و خیار به 8 و 10 سانتی‏متر شد. با افزایش 50 درصد کود دامی به دلیل افزایش جذب سطحی علف‏کش در لایه‎های 2 و 4 سانتی‏متری، بازدارندگی بیشتری در صفات مورد بررسی نسبت به لایه‎های دیگر بروز داد و به تبع آن علف‏کش کمتری به لایه‏های بعدی خاک منتقل گردید. از سوی دیگر گیاه خیار نسبت به سویا، حساسیت بیشتری به مقادیر مختلف آبشویی علف‌کش توفوردی نشان داد، به‏گونه‏ای که تا لایه 8 سانتی‏متری تمام تیمارهای مورد استفاده به غیر از تیمار شاهد بدون علف‌کش، کاهش چشمگیری در صفات اندازه‌گیری شده بروز دادند. به نظر می‌رسد که افزایش ماده آلی خاک در لایه‌های بیشتر از 8 سانتی‏متر، در تیمار 50 درصد کود دامی، سبب بهبود رشد صفات اندازه‌گیری شده تا نزدیک تیمار شاهد شد.
نتیجه‎گیری: عمق موثر آبشویی عاملی از میزان حساسیت گیاه نیز می‏باشد هر چه گیاه حساس‏تر باشد به مقادیر کمتری از علف‏‎کش واکنش نشان می‎دهد و در نتیجه عمق موثر آبشویی برای آن گیاه افزایش می‏یابد. بر اساس نتایج این آزمایش خیار می‏تواند به عنوان گیاه محک در پایش مقادیر آبشویی علف‏کش توفوردی بکار برده شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of 2,4-D leaching potential via soybeans and cucumbers bioassay at different levels of manure

نویسندگان [English]

  • Taher Ajami 1
  • zeinab Avarseji 2
  • Ebrahim Gholamalipour Alamdari 3
  • Abdollatif Gholizadeh 4
1 M.Sc. Graduate of Weed Science, Dept. of Plant Production, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Gonbad Kavous, Gonbad Kavous, Iran.
2 Corresponding Author, Assistant Prof., Dept. of Plant Production, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Gonbad Kavous, Gonbad Kavous, Iran.
3 Associate Prof., Dept. of Plant Production, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Gonbad Kavous, Gonbad Kavous, Iran.
4 Assistant Prof., Dept. of Plant Production, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Gonbad Kavous, Gonbad Kavous, Iran
چکیده [English]

Background and Objectives: The herbicides environmental pollution caused by their over-use is one of the most critical threats to ecosystems and human societies' health. Therefore, understanding the behavior of pesticides in the environment is necessary to reduce the adverse effects of the environment and optimize agricultural activities. The goal of this experiment was to evaluate the effect of manure level on the leaching depth of 2,4-D via soybean and cucumber seedling bioassay.
Materials and methods: This factorial experiment was performed based on a RCBD with three replications. The first factor was livestock manure including control (without manure and herbicide), 0, 10, 25 and 50% of rotted manure all with herbicide and the second factor of soil layers considered as 0-2, 2-4, 4-6, 6-8, 8-10 and 10-12 cm. 2,4-D herbicide (72% L, 2 L.ha-1), 24 hours after soil saturation was applied. 48 hours after herbicide application, five seeds of the plant were planted in each pot and by the end of 30 days, shoot and root length and dry weight of shoot and root were measured.
Results: The results showed that the 2,4-D leaching depth was 10 cm in soybean and 12 cm in cucumber without manure. Adding 10 and 25% manure did not show a significant effect on the 2,4-D leaching reduction, but treatment of 50% manure diminished the leaching depth in soybeans and cucumbers up to 8 and 10 cm. With 50% increase in manure due to increased herbicide adsorption in 2 and 4 cm layers, more inhibition was observed than other layers and as a result, less herbicide was transferred to the next layers. On the other hand, cucumber showed more sensitivity to different amounts of 2,4-D herbicide leaching than soybean, so that up to 8 cm layer, all treatments except herbicide-free control treatment indicated a significant reduction in measured traits. It seems that the increase of soil organic matter in the treatment of 50% manure in layers larger than 8 cm, improved the growth of measured traits close to the control treatment. According to the results of this experiment, cucumber can be used as an index plant to monitor the leaching depth of 2,4-D herbicide.
Conclusion: The more sensitive the plant is, the more it reacts to the herbicides, and as a result, the effective depth of leaching increases for that plant. At the present study, the effective leaching depth in cucumber and soybean plants was different. In soybean, it was between 6 and 10 cm, and in cucumber, depending on the measured trait sensitivity, it was between 10 and 12 cm. Cucumber showed high sensitivity to different amounts of leaching, so that up to a depth of approximately 6 cm in all treatments a significant reduction in measured traits occurred. Comparing the reaction of soybean and cucumber crops to the depth of 2,4-D leaching, it can be concluded that cucumber is more sensitive than soybean; So that in soybean from a depth of 6 cm and after, no sharp decrease in the studied traits is observed, but in cucumber up to a depth of 10 cm, the decrease was noticed. It is noteworthy that the addition of manure may reduce the leaching of herbicides, but at shallow depths due to the adsorption of high amounts of herbicides, and its gradual application will cause plant burns. Also, according to the results of this experiment, cucumber can be used as a benchmark in monitoring the amount of 2,4-D herbicide leaching.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Herbicide
  • Penetration depth
  • Index plant
  • organic matter
1.Aquino, A., Tunega, D., Haberhauer, G., Gerzabek, M. & Lischka, H. (2007). Interaction of the 2,4-dichlorophenoxyacetic acid herbicide with soil organic matter moieties: atheoretical study. European Journal of Soil Science, 58, 889-899.
2.Islam, F., Farooq, M. A., Gill, R. A., Wang, J., Yang, C., Ali, B. & Zhou, W. J. (2017). 2,4-D attenuates salinity-induced toxicity by mediating anatomical changes, antioxidant capacity and cation transporters in the roots of rice cultivars. Scientific Reports, 7, 10443.
3.Charles, J. M., Hanley, T. R., Wilson, R. D., van Ravenzwaay, B. & Bus, J. S. (2001). Developmental toxicity studies in rats and rabbits on 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid and its forms. Toxicological Sciences, 60(1), 121-131.
4.Islam, F., Wang, J., Farooq, M. A., Khan, M. S. S., Xu, L., Zhu, J., Zhao, M., Munos, S., Li, Q. X. & Zhou, W. (2018). Potential impact of the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid on human and ecosystems. Environment International, 111, 332-351.
5.Bozorg-Haddad, O., Delpasand, M. & Loáiciga, H. A. (2021). Water quality, hygiene, and health. In Economical, Political, and Social Issues in Water Resources. Elsevier. pp. 217-257.
6.Chowdhury, A., Pradhan, S., Saha, M. & Sanyal, N. (2008). Impact of pesticides on soil microbiological parameters and possible bioremediation strategies. Indian Journal of Microbiology, 48(1), 114-127.
7.Zimdahl, R. J. (2018). Fundamentals of Weed Science. Fifth Edit. Chapter 15 - Herbicides and Soil, 445-462.
8.Khajavi, T. M., Avarseji, Z., Gholam Alipour Alamdari, E. & Biabani, A. (2019). Evaluating the effect of pendimethalin herbicide residue on wheat and barley. Journal of Plant Productions, 42(4), 483-494. [In Persian]
9.Khajavi, T. M., Avarseji, Z., Gholamalipour Alamdari, E. & Biabani, A. (2020). Studying the sensitivity of cotton and maize to simulated imazthapyr herbicide residue. Iranian Journal of Weed Science, 16(1), 1-13. [In Persian]
10.Avarseji, Z., Gholamalipour Alamdari, E. & Ajami, T. (2021). Evaluating the effect of soil organic matter on leaching depth of Imazethapyr. Journal of Plant Protection, 34(4), 527-539. [In Persian]
11.Aggour, M., Bartls, M. & Heiteuss, R. (1997). Degradation and phyto-toxic effects of Nata after single and multiple applications. Zpflanzenk, 8, 209-212.
12.Walter, W. (2005). Mikrobieller Abbau organische Fermedstoffe im Boden. Didaktik der chemie, Univ. Bayreuth, seite 2-4. [English abstract]
13.Crespin, M. A., Gallego, M., Valcarcel, M. & Gonzalez, J. L. (2001). Study of the degradation of the herbicides
2,4-D and MCPA at different depths in contaminated agricultural soil. Environmental Science and Technology, 35, 4265.
14.Bhardwaj, G. (2007). From pioneering invention to sustained innovation: Herbicides at dupont, Chemical Heritag, Online: ChemHerit News Magazine, 25(1), 34-36.
15.Pose-Juan, E., Marín-Benito, J., Sánchez-Martín, M. & Rodríguez-Cruz, S. (2018). Dissipation of herbicides after repeated application in soils amended with green compost and sewage sludge. Journal of Environmental Management, 223, 1068-1077.
16.Kumar, N., Mukherjee, I. & Varghese, E. (2015). Adsorption–desorption of tricyclazole: effect of soil types and organic matter. Environmental Monitoring and Assessment, 187(3), 61.
17.Williams, C. F., Letey, J. & Farmer, W. J. (2006). Estimating the potential for facilitated transport of napropamide by dissolved organic matter. Soil Science Society of America Journal, 70(1), 24-30.
18.Baskaran, S., Bolan, N. S., Rahman, A. & Tillman, R. W. (1996). Pesticide sorption by allophanic and non-allophanic soils of New Zealand. New Zealand Journal of Agricultural Research, 39(2), 297.
19.Haberhauer, G., Temmel, B. & Gerzabek, M. H. (2002). Influence of dissolved humic substances on the leaching of MCPA in a soil column experiment. Chemosphere, 46, 495.
20.Ordaz-Guillén, Y., Galíndez-Mayer, C. J., Ruiz-Ordaz, N., Juárez-Ramírez, C., SantoyoTepole, F. & Ramos-and Monroy, O. (2014). Evaluating the degradation of the herbicides picloram and 2,4-D in a compartmentalized reactive biobarrier with internal liquid recirculation. Environmental Science and Pollution Research, 21, 8765-8773.
21.Chinalia, F., & Killham, K. S. (2006). 2, 4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) biodegradation in river sediments of Northeast-Scotland and its effect on the microbial communities (PLFA and DGGE). Chemosphere, 64, 1675-1683.
22.Kearns, J., Wellborn, L., Summers, R. & Knappe, D. (2014). 2, 4-D adsorption to biochars: effect of preparation conditions on equilibrium adsorption capacity and comparison with commercial activated carbon literature data. Water Research, 62, 20-28.
23.Mountassif, D., Kabine, M., Mounchid, K., Mounaji, K., Latruffe, N., El & Kebbaj, M. H. S. (2008). Biochemical and histological alterations of cellular metabolism from Jerboa (Jaculus orientalis) by 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, effects on D-3-hydroxybutyrate dehydrogenase. Pesticide Biochemistry and Physiology, 90, 87-96.
24.Goodman, N. 2004. Private Pesticide Applicator Training Manual. (18th ed). (p. 197). University of Minnesota Extension Service.
25.Hadizadeh, M. H. (2009). Investigation of the effects of organic matter amendments and sulfosulfuron application rates on the herbicide persistence and biological traits of soil in wheat. Ph.D. Dissertation of Ferdowsi University of Mashhad. 122 p. [In Persian]
26.El-Nahhal, Y. & Hamdona, N. (2017). Adsorption, leaching and phytotoxicity of some herbicides as single and mixtures to some crops. Journal of the Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences, 22, 17-25.
27.Rojas, J., Morillo, J., Usero, L., Delgado-Moreno, J. & Gan, F. (2013). Enhancing soil sorption capacity of an agricultural soil by addition of three different organic wastes. Science of the Total Environment, 458-460.
28.Singh, V., Masabnib, P., Baumanna, T., Isakeitc, M., Matochaa, T., Provina, R., Katherine, C. & Bagavathiannan, M. (2019). Activated charcoal reduces pasture herbicide injury in vegetable crops. Crop Protection, 117, 1-6.
29.Marín-Benitoa, F., María, J., Sánchez-Martína, M., Ordaxa, D., Azejjela, M. & Rodríguez-Cruza, S. (2018). Organic sorbents as barriers to decrease the mobility of herbicides in soils. Modelling of the leaching process. Geoderma, 313, 205-216.
30.Ávila, L.G.D., Leite, S.B., Dick, D.P. & Pohlmann, A.R. (2009). Atrazine formulations in xerogels: synthesis and characterization. Química Nova, 32(7), 1727-1733.