ارزیابی عملکرد و شاخص‌های سودمندی کشت مخلوط سیاهدانه و شنبلیله در شرایط کنترل و عدم کنترل علف‌های هرز

مقدمه

علف­های‌هرز گیاهان ناخواسته­ای هستند که در زمین­های زراعی رشد می­کنند و عملکرد و کیفیت گیاهان زراعی را کاهش و هزینه‌های تولید را افزایش می­دهند (Pandya et al., 2005)؛ بنابراین کنترل علف­های‌هرز، از مهم­ترین جنبه­های تولید گیاه در کشاورزی است. اگرچه انتخاب علف‌کش­های مناسب، نقش مهمی در کاهش آلودگی علف­های‌هرز دارد، اما هرینه بالا و به‌ویژه اثر منفی علف‌کش­ها روی محیط زیست، نیاز به کنترل غیرشیمیایی علف­های‌هرز را در سیستم­های زراعی افزایش می­دهد (Spliid et al., 2004). یکی از مهم‌ترین روش­های غیرشیمیایی کنترل علف­های‌هرز، استفاده از کشت مخلوط است.

کشت مخلوط، به کشت دو یا چند محصول با هم در یک زمین گفته می­شود (Sarkar et al., 2000). کشت مخلوط در بسیاری از نقاط جهان، به‌علت برخورداری از مزایای زیاد از جمله پایداری در عملکرد بالا، افزایش ظرفیت زمین و توانایی رقابت با علف­های‌هرز انجام می­شود. بهبود حاصلخیزی خاک به‌علت افزایش میزان تثبیت نیتروژن توسط لگوم، از دیگر مزایای کشت مخلوط است (Manjith et al., 2009). بیشترین سودمندی کشت مخلوط، افزایش عملکرد در واحد سطح در مقایسه با تک­کشتی است که به‌علت بهبود استفاده از عوامل محیطی مانند نور، آب و محتوای نیتروژن خاک است (Banik et al., 2006). در یک تحقیق  مشخص شد که در مخلوط شبدر و تره­‌فرنگی (Allium porrum L.)، شبدر به‌عنوان گیاه پوششی، عامل مهمی در کنترل علف‌های‌هرز بود
(Den Hollander et al., 2007). کشت مخلوط گیاهانی با قدرت رقابتی ضعیف نظیر تره‌فرنگی با کرفس (Apium graveolens L.)، برای جلوگیری از رشد و تولید بذر علف­های‌هرز مفید است (Bauman et al., 2002). کشت مخلوط، به عنوان مهم­ترین و مستقیم­ترین راه افزایش تنوع زیستی در سیستم­های کشاورزی معرفی شده است (Hedayati et al., 2017). این سیستم کشت می­تواند نوعی استفاده عملی از اصول اکولوژیک بر پایه تنوع زیستی، اثر متقابل زیستی و سایر مکانیسم­های کنترل زیستی باشد که امکان کنترل علف­های‌هرز را فراهم می­آورد
 (Shenan, 2008). Banik et al (2006) اعلام داشتند که کشت مخلوط نخود و گندم، باعث کاهش خسارت علف‌های‌هرز می­شود. Rezvani Moghadam et al (2009) نیز نتیجه­گیری کردند که کشت مخلوط سیاهدانه وماش در کنترل علف‌هرز نسبت به کشت خالص برتری داشت و هرچه در ترکیب کشت مخلوط، بر درصد تراکم ماش افزوده شد، تعداد گونه، تراکم و زیست‌توده علف­های‌هرز کاهش بیشتری نشان داد. محققین، دلایل عمده موفقیت تولید در تراکم بالای کشت مخلوط را به جذب بیشتر نور خورشید در اوایل فصل کاشت و امکان رقابت بهتر این سیستم با علف‌های‌هرز نسبت داده­اند (Banik et al., 2006; Rezvani Moghadam et al., 2009).

کشت گیاهان دارویی از دیرباز جایگاه ویژه­ای در نظام­های کشاورزی سنتی ایران داشته است و از نظر ایجاد تنوع و پایداری، نقش مهمی ایفا کرده­ است. از طرفی، عوارض جانبی و ناخواسته در اثر مصرف داروهای شیمیایی، استفاده از گیاهان دارویی را مورد توجه قرار داده است و تمایل به تولید این گیاهان و تقاضا برای محصولات طبیعی در جهان، به­ویژه در شرایط ارگانیک در حال گسترش است (Bahryng, 2003). در بین گیاهان دارویی، دو گیاه سیاهدانه (Nigella sativa L.) و شنبلیله (Trigonella foenum – graecum)، از جمله گیاهان دارویی بسیار ارزشمند هستند. سیاهدانه  یکی از گونه­های مهم خانواده آلاله، گیاهی یک‌ساله، گلدار و بومی منطقه جنوب غرب آسیا است. در ایران این گیاه به­ویژه در اراک و اصفهان به‌فراوانی می­روید و همچنین از دانه­های آن برای طعم دادن به مربا و ترشی استفاده می­شود (Salehi et al., 2015). گیاه شنبلیله متعلق به تیره بقولات است که با استفاده از روابط همزیستی با باکتری ریزوبیوم، قادر به تثبیت زیستی نیتروژن می­باشد (Mirhashmi et al., 2009).

اگرچه مطالعات خوبی در مورد کشت مخلوط گیاهان مختلف انجام شده است، ولی به­دلیل اهمیت انتخاب گیاه مناسب برای کشت مخلوط در جهت به‌حداقل رساندن رقابت بین گونه­ای و به‌حداکثر رساندن بهره­وری از منابع، این موضوع هنوز نیازمند تحقیقات بیشتر است. بنابراین، این مطالعه با هدف بررسی نسبت­های مختلف کشت مخلوط سیاهدانه و شنبلیله، بر عملکرد، اجزای عملکرد و درصد روغن این دو گیاه در شرایط کنترل و عدم کنترل علف‌های­هرز طراحی و اجرا شد.

مواد و روش‌ها

این پژوهش مزرعه­ای به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1394 در دانشکده کشاورزی دانشگاه ولی­عصر (عج) رفسنجان، با عرض جغرافیایی30 درجه و 23 دقیقه، طول جغرافیایی 55 درجه و ارتفاع 1469 متر از سطح دریا انجام شد. تیمارها شامل پنج نسبت کشت مخلوط: کشت خالص سیاهدانه، کشت خالص شنبلیله، 25% سیاهدانه + 75% شنبلیله، 50% سیاهدانه + 50% شنبلیله و 75% سیاهدانه + 25% شنبلیله و دو نوع مدیریت علف­های‌هرز: کنترل و عدم کنترل، بودند. در شرایط کنترل علف­های‌هرز، وجین علف­های‌هرز در تمام طول فصل رشد به صورت دستی صورت گرفت.

پیش از آزمایش، نمونه­ مرکبی از عمق صفر تا 30 سانتی­متر خاک مزرعه برداشت شد و مورد تجزیه قرار گرفت که نتایج آن در جدول 1 آمده است.

جدول 1- تجزیه فیزیکی و شیمیایی خاک محل انجام آزمایش

Table 1. Physiochemical analysis of the experimental site soil.

در اسفندماه، عملیات تهیه بستر شامل شخم نیمه­عمیق با گاوآهن برگردان­دار و دوبار دیسک عمود برهم انجام شد و پس از تسطیح، کرت های آزمایشی آماده شد. کوددهی شامل 50 کیلوگرم نیتروژن در هکتار از منبع اوره، 75 کیلوگرم فسفر در هکتار از منبع سوپر فسفات تریپل و 50 کیلوگرم پتاسیم در هکتار از منبع کلرور پتاسیم بود. تمام کود فسفر و پتاس و نصف کود نیتروژن پیش از کاشت و مابقی کود نیتروژن در بهار به خاک اضافه شد.

کاشت هر دو گیاه به‌صورت جوی و پشته، به‌صورت همزمان در تاریخ 25 اسفندماه انجام شد. بر این اساس، هر واحد آزمایشی شامل هشت ردیف کشت چهار متری و با فاصله ردیف 25 سانتیمتر بود. اولین آبیاری، بلافاصله پس از کاشت انجام شد و سپس به‌طور مرتب و بر حسب نیاز گیاه، به‌طور متوسـط هر پنج تا هفت روز یک بار صورت گرفت.  

به‌منظور تعیین اجزای عملکرد، در تاریخ­ 17 مرداد ماه (مرحله رسیدگی فیزیولوژیک هر دو گیاه)، با در نظر گرفتن اثر حاشیه­ای، 10 بوته از هر گیاه از هر کرت به‌طور تصادفی انتخاب شدند و به آزمایشگاه منتقل شدند. در گیاه شنبلیله، تعداد شاخه­های جانبی، ارتفاع بوته، تعداد نیام در بوته، تعداد دانه در نیام و وزن هزار دانه و برای گیاه سیاهدانه، تعداد پانیکول در بوته، تعداد دانه در پانیکول و وزن هزار دانه محاسبه شد. برای تعیین عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک، با حذف اثر حاشیه­ای، نمونه­برداری از یک متر­مربع از هر کرت صورت گرفت. بوته­های برداشت شده به‌مدت 48 ساعت در آونی با دمای 70 درجه سانتی­گراد خشک شدند و وزن کل آن­ها به­عنوان عملکرد بیولوژیک یادداشت شد. وزن دانه­ها پس از جداسازی و بوجاری، به‌عنوان عملکرد دانه در نظر گرفته شد.جهت برآورد وضعیت علف­های‌هرز در مزرعه، نمونه‌برداری به‌صورت تصادفی از سطح یک متر­مربع در هر کرت، با استفاده از کوادرات انجام شد و نوع علف­های‌هرز غالب، تعداد و وزن خشک آن­ها تعیین شد.

برای ارزیابی زراعت مخلوط و مقایسه آن با زراعت تک کشتی، از شاخص­های عملکرد نسبی و کل گیاه، غالبیت، رقابت و ضریب ازدحام نسبی و ضریب ازدحام استفاده شد (Vandermeer, 1989). با استفاده از عملکرد نسبی (RY, Relative yield) می­توان به­طور مستقیم، میزان افزایش یا کاهش محصول را در کشت مخلوط تعیین نمود. عملکرد نسبی گونه A و B بر اساس روابط زیر تعیین شد:

در این روابط: Yi و Ys، به‌ترتیب عملکرد هر گونه در شرایط کشت مخلوط و خالص و RY، عملکرد نسبی  است. مجموع عملکرد نسبی (RYT, Relative yield total) بر اساس سطح زمین زیر کشت محاسبه می‌شود و به‌وسیله آن مشخص می­شود که برای به­دست آوردن مقدار محصولی که از یک هکتار کشت مخلوط عاید می‌شود، چه مقدار از زمین به­صورت زراعت تک کشتی مورد نیاز است تا همان مقدار محصول برداشت شود. مجموع عملکرد نسبی از رابطه زیر محاسبه شد:

شاخص­های رقابت (Competition index) و غالبیت (Aggressivity) نسبت به یکدیگر، با استفاده از روابط زیر به‌دست آمد. در روابط زیر: Z، نسبت کشت دو گیاه در کشت مخلوط است.

ضریب ازدحام نسبی (RCC, Relative crowding coefficient) مشخص کننده میزان رقابت بین گیاهانی است که به‌صورت مخلوط کشت شده­اند. ضریب ازدحام نسبی و ضریب ازدحام (K) برای گیاه A که با گیاه B مخلوط شده است، از روابط زیر محاسبه می‌شود:

پس از تجزیه واریانس داده­ها، میانگین­ها با آزمون LSD در سطح احتمال یک درصد مقایسه شدند. تجزیه­های آماری با استفاده از نرم افزار آماری SAS انجام گرفت.

نتایج و بحث

نتایج نشان داد که اثر متقابل الگوی کاشت و مدیریت علف­هرز بر ارتفاع بوته سیاهدانه (جدول 2) و شنبلیله (جدول 3) معنی­دار بود.

در کشت خالص و تیمار 50% سیاهدانه +50% شنبلیله، اختلاف ارتفاع بوته سیاهدانه در تیمار کنترل علف­های‌هرز، با تیمار عدم کنترل علف­های‌هرز، معنی‌دار بود، به‌طوری­که در این دو شرایط، ارتفاع بوته در شرایط عدم کنترل علف­هرز،  1/29 و 5/29 درصد بیشتر از شرایط کنترل علف­هرز بود (جدول 4). در الگوی کاشت 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله و همچنین 75 درصد سیاهدانه + 25 درصد شنبلیله، ارتفاع بوته سیاهدانه در تیمار کنترل علف­های‌هرز، اختلاف معنی­داری با عدم کنترل علف­هرز نداشت. همچنین بیشترین ارتفاع این گیاه در الگوی کاشت 50 درصد سیاهدانه + 50 درصد شنبلیله در شرایط عدم کنترل علف­های‌هرز، برابر 4/40 سانتیمتر بود (جدول 2). در شنبلیله، در شرایط کشت خالص و در الگوی کاشت 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله، ارتفاع بوته در شرایط عدم کنترل علف­هرز، به‌ترتیب 3/44 و 2/40 درصد بیشتر از کنترل علف­هرز بود (جدول 4). در الگوهای کاشت 50 درصد سیاهدانه + 50 درصد شنبلیله و 75 درصد سیاهدانه + 25 درصد شنبلیله، ارتفاع بوته شنبلیله در شرایط عدم کنترل علف­هرز، تفاوت معنی­داری با شرایط کنترل علف­هرز نداشت.

جدول 2- تجزیه واریانس اثر کشت مخلوط و مدیریت علف­های‌هرز بر برخی ویژگی­های سیاهدانه.

Table 2. Analysis of variance of the effect of intercropping and weed management on some characteristics of black cumin.

ns، * و **: به‌ترتیب غیرمعنی دار و معنی دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد.

ns, * and **: Non-significant, significant at 5% and 1% of probability levels, respectively.

جدول 3- تجزیه واریانس اثر کشت مخلوط و مدیریت علف­های‌هرز بر برخی ویژگی­های شنبلیله.

Table 3. Analysis of variance of the effect of intercropping and weed management on some characteristics of fenugreek.

ns، * و **: به‌ترتیب غیرمعنی دار و معنی دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد.

ns, * and **: Non-significant, significant at 5% and 1% of probability levels, respectively

افزایش ارتفاع بوته این دو گیاه در شرایط کشت مخلوط را می­توان به رقابت برای جذب نور بیشتر و عدم نفوذ در پوشش گیاهی و عدم تجزیه هورمون اکسین در این شرایط نسبت داد (Den Hollander et al., 2007). Rezvani Moghadam et al (2009) در مطالعه­ خود روی کشت مخلوط ماش و سیاهدانه اظهار داشتند که ارتفاع سیاهدانه در کشت مخلوط، بیشتر از کشت خالص بود. Hamzei et al (2011) در بررسی اثر کشت مخلوط بر سرکوب علف­های‌هرز نخود و جو گزارش نمودند که استفاده از کشت مخلوط و در شرایط عدم کنترل علف­هرز، باعث افزایش ارتفاع بوته می­شود.

جدول 4- برهمکنش اثر کشت مخلوط و مدیریت علف­هرز بر برخی ویژگی­های سیاهدانه و شنبلیله

Table 4. Interaction effects of intercropping and weed management on some characteristics of black cumin and fenugreek.

در هر ستون میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک، بر اساس آزمون LSD و در سطح احتمال یک درصد تفاوت معنی­داری ندارند.

In each column, means with at least one similar letter had no significant difference based on LSD at 1% of probability level.

از بین اثرات، تنها اثر الگوی کاشت بر تعداد شاخه فرعی در بوته سیاهدانه معنی­دار بود (جدول 2) و تعداد شاخه فرعی در بوته شنبلیله (جدول 3)، تنها تحت تاثیر مدیریت علف­هرز قرار گرفت. بیشترین تعداد شاخه فرعی در بوته سیاهدانه از کشت خالص به‌دست آمد که اختلاف معنی­داری با الگوی کاشت 50 درصد سیاهدانه + 50 درصد شنبلیله و 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله داشت و کمترین آن، در الگوی کاشت 50 درصد سیاهدانه + 50 درصد شنبلیله مشاهده شد که 2/28 درصد کمتر از کشت خالص بود (جدول 5).

جدول 5- اثر کشت مخلوط بر برخی ویژگی­های سیاهدانه

Table 5. The effect of intercropping on some characteristics of black cumin.

در هر ستون، میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک، بر اساس آزمون LSD و در سطح احتمال یک درصد، تفاوت معنی­داری ندارند.

In each column, means with at least one similar letter had no significant difference based on LSD at 1% of probability level.

دلیل این امر می­تواند افزایش رقابت، به‌علت حضور سایر گونه­ها در حالت­های کشت مخلوط باشد که سبب کاهش منابع محیطی در دسترس گیاه زراعی می­شود (Den Hollander et al., 2007). در یک بررسی گزارش شد که در کشت مخلوط سیاهدانه-ماش، بیشترین تعداد شاخه فرعی سیاهدانه ابتدا در کشت خالص و سپس در کشت مخلوط سیاهدانه و ماش مشاهده شد (Rezvani Moghadam et al., 2009). در گیاه شنبلیله، تعداد شاخه فرعی در بوته در شرایط کنترل علف­هرز، بیشتر از شرایط عدم کنترل علف­هرز بود (جدول 6). از آن‌جا که حضور علف­های‌هرز در مزرعه موجب افزایش رقابت با گیاه زراعی بر سر منابع محدود مشترک و کاهش قابلیت دسترسی می­شود (Pandya et al., 2005)، رسیدن به چنین نتیجه­ای دور از انتظار نخواهد بود. در تحقیق Alizadeh et al. (2009) در کشت مخلوط دو گیاه لوبیا و ریحان بذری همراه با علف­هرز، شاخه­های جانبی ریحان در تیمارهایی که با کنترل علف‌های­هرز به طور معنی­داری افزایش یافت.

جدول 6 - اثر مدیریت علف‌های­هرز بر برخی ویژگی­های سیاهدانه و شنبلیله

Table 6. Effect of weed management on some characteristics of black cumin and fenugreek.

در هر ستون، میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک، بر اساس آزمون LSD و در سطح احتمال یک درصد، تفاوت معنی­داری ندارند.

In each column, means with at least one similar letter had no significant difference based on LSD at 1% of probability level.

اجزای عملکرد

تیمارهای الگوی کاشت و مدیریت علف­هرز بر تعداد کپسول در بوته سیاهدانه معنی­دار بود (جدول 2). همچنین تعداد نیام در بوته شنبلیله، تنها تحت تاثیر مدیریت علف‌های‌هرز قرار گرفت (جدول 3). بیشترین تعداد کپسول در بوته از کشت خالص به­دست آمد که به­طور معنی­داری بیشتر از همه تیمارهای کشت مخلوط بود (جدول 5). الگوهای کشت مخلوط از نظر تعداد کپسول در بوته سیاهدانه، با یکدیگر تفاوت معنی­داری نداشتند. به‌نظر می­رسد که در کشت مخلوط سیاهدانه و شنبلیله، افزایش رقابت میان گیاهان زراعی، منجر به کاهش تعداد کپسول در بوته شد. از سوی دیگر، کنترل علف­های‌هرز، سبب افزایش تعداد کپسول در بوته سیاهدانه شد، به­طوری که بوته­های رشد یافته در شرایط کنترل علف­های‌هرز، 1/15 درصد بیشتر از بوته­های رشدیافته در شرایط حضور علف­های‌هرز بود. در یک پژوهش، عملکرد دانه جو و رشد علف­های‌هرز در سیستم تک­کشتی و مخلوط با ماشک بررسی و اعلام شد که تعداد سنبله در متر­مربع تیمارهای مخلوط بدون کنترل علف­هرز نسبت به تیمارهای مخلوط با کنترل علف­هرز کاهش می­یابد (Daraemofrad et al., 2008). همچنین در یک بررسی دیگر نیز کاهش تعداد غلاف در مترمربع باقلا در کشت مخلوط با جو نسبت به کشت خالص باقلا گزارش شد (Agegnehu et al., 2006). تعداد نیام در بوته شنبلیله در شرایط کنترل علف‌های­هرز، 8/36 درصد بیشتر از شرایط عدم کنترل علف‌های­هرز بود (جدول 6). به‌نظر می­رسد که هرچه از تراکم علف­های‌هرز در مزرعه کاسته شود، نور بیشتری وارد سایه­انداز گیاه زراعی می‌شود و موجب افزایش اجزای عملکرد مانند تعداد نیام در بوته شنبلیله در شرایط کنترل علف­هرز می‌شود (Pandya et al., 2005).

اثر الگوی کاشت و مدیریت علف‌های­هرز بر تعداد دانه در کپسول سیاهدانه معنی­دار بود (جدول 2). بیشترین تعداد دانه در کپسول، از کشت خالص و کمترین آن، از الگوی کاشت 75 درصد سیاهدانه و 25 درصد شنبلیله به‌دست آمد (جدول 5). همچنین در شرایط کنترل علف‌های­هرز، تعداد دانه در کپسول، 43/6 درصد بیشتر از شرایط بدون کنترل علف‌های­هرز بود (جدول 6). Rezvani Moghadam et al (2009) نیز در مطالعه‌ای روی کشت ماش و سیاهدانه بیان کردند که عدم کنترل علف‌های­هرز، باعث کاهش تعداد دانه در غلاف ماش شد. این در حالی بود که تیمار الگوی کشت، بر این ویژگی تاثیر معنی­داری نداشت. درصورتی‌که ترکیب گونه­ای در کشت مخلوط مناسب نباشـد، بـه‌دلیـل افزایش رقابت برای مواد غـذایی و نـور، سـودمندی کشـت مخلـوط کاهش می­یابد (Aynehband and Behrooz, 2011). در کشت مخلوط، با افزایش تراکم و درنتیجه رقابت، گیاهان مجاور به عوامل محیطی از جمله نـور، مـواد غذایی و رطوبت دسترسی کمتری دارند که در نهایت می‌تواند مـواد فتوسـنتزی کمتری را به دانه منتقل نماید. این امـر می­تواند منجـر بـه کـاهش برخی از اجزای عملکرد از جمله تعداد دانه یا وزن هزار دانه شود (Hamzei et al., 2012).

بر اساس نتایج تجزیه واریانس، تنها اثر الگوی کاشت بر تعداد دانه در نیام شنبلیله معنی­دار شد (جدول 3). بیشترین تعداد دانه در نیام شنبلیله مربوط به تیمار کشت خالص و کمترین آن به الگوی 25 درصد شنبلیله + 75 درصد سیاهدانه تعلق داشت که با سایر الگوهای کاشت، اختلاف معنی­داری نداشت (جدول 7). به‌نظر می­رسد که رقابت بین گونه­ای در کشت مخلوط دو گونه، سبب کاهش تعداد دانه در نیام شنبلیله در الگوی­های کشت مختلف شده است و در کشت خالص شنبلیله، با کاهش رقابت بین گونه­ای، بیشترین تعداد دانه در غلاف شنبلیله حاصل شد (Rezvani Moghadam and Moradi, 2013).

جدول 7- اثر کشت مخلوط بر برخی ویژگی­های شنبلیله

Table 5. Effect of intercropping on some characteristics of fenugreek.

در هر ستون، میانگین­های با حداقل یک حرف مشترک، بر اساس آزمون LSD و در سطح احتمال یک درصد تفاوت معنی­داری ندارند.

In each column, means with at least one similar letter had no significant difference based on LSD at 1% of probability level.

اثر الگوی کاشت و مدیریت علف‌های­هرز بر وزن هزار دانه سیاهدانه معنی­دار بود (جدول 2)، درحالی‌که وزن هزار دانه شنبلیله، تنها تحت تأثیر الگوی کاشت قرار گرفت (جدول 3). بیشترین وزن هزار دانه سیاهدانه از تیمار 50 درصد سیاهدانه +50 درصد شنبلیله (6/3 گرم) به­دست آمد که به­طور معنی­داری از سایر تیمارها بیشتر بود. کمترین وزن هزار دانه سیاهدانه نیز در تیمار کشت خالص (8/2 گرم) مشاهده شد. وزن هزار دانه سیاهدانه در تیمار 50 درصد سیاهدانه +50 درصد شنبلیله، 8/11 و 6/13 درصد به­ترتیب نسبت به تیمارهای 75 درصد سیاهدانه + 25 درصد شنبلیله و 25 درصد سیاهدانه و 75 درصد شنبلیله بیشتر بود (جدول 5). نتایج مقایسه میانگین مدیریت علف‌های­هرز نیز نشان داد که کنترل علف‌های­هرز، تاثیر مثبتی بر وزن هزار دانه داشت، به­طوری‌که کنترل علف­های‌هرز، موجب افزایش 4/18 درصدی وزن هزار دانه سیاهدانه شد (جدول 6).

بیشترین وزن هزار دانه شنبلیله در الگوی کاشت 50 درصد شنبلیله + 50 درصد سیاهدانه مشاهده شد که نسبت به کشت خالص، 29/57 درصد افزایش نشان داد (جدول 7). به‌نظر می­رسد که در کشت خالص که از تعداد ساقه بیشتری برخوردار بود، به­دلیل تشکیل تعداد نیام بیشتر و در نتیجه تعداد دانه بیشتر در بوته، از میانگین وزن تک دانه و هزار دانه در این تیمار کاسته شده است (Mirhashmi et al., 2009). دلیل افزایش وزن هزار دانه شنبلیله در کشت مخلوط می­تواند به­علت تعداد دانه کمتر در تیمارهای مخلوط باشد که در نتیجه آن، سهم بیشتری از موادی که در فتوسنتز ساخته می­شود، به این دانه­ها می­رسد (Rezvani Moghadam and Moradi, 2011). همچنین در تحقیق دیگر  روی ارزیابی کشت مخلوط کنجد و نخود، وزن هزار دانه نخود از کشت خالص به سمت کشت مخلوط این دو گیاه زراعی، دارای شیب افزایشی بود (Pouramir et al., 2010).

عملکرد دانه و بیولوژیک

تاثیر الگوی کاشت و مدیریت علف­های‌هرز بر عملکرد دانه سیاهدانه معنی­دار شد (جدول 2). همچنین در شنبلیله، اثر الگوی کاشت، مدیریت علف­های‌هرز و اثر متقابل آن‌ها بر عملکرد دانه معنی­دار بود (جدول 3). بیشترین عملکرد دانه سیاهدانه در شرایط کشت خالص به‌دست آمد که 7/48 درصد بیشتر از عملکرد دانه سیاهدانه در تیمار کشت مخلوط 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله (دارای کمترین مقدار عملکرد) بود. عملکرد دانه سیاهدانه در نسبت کشت مخلوط 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله، تفاوت معنی­داری با کشت 50 درصد سیاهدانه + 50 درصد شنبلیله نداشت (جدول 6). با توجه به این‌که بالاترین اجزای عملکرد (تعداد کپسول در بوته و تعداد دانه در کپسول) مربوط به کشت خالص سیاهدانه بود و نیز در کشت خالص، سطح زیر کشت به‌طور کامل به گیاه سیاهدانه اختصاص داشت، به‌طور طبیعی عملکرد بالاتری نیز داشته است. کنترل علف­های‌هرز با افزایش عملکرد دانه سیاهدانه همراه بود، به‌طوری‌که عملکرد دانه در شرایط کنترل علف­های‌هرز، 4/11 درصد بیشتر از شرایط حضور علف­های‌هرز بود (جدول 6). به نظر می‌رسد که در تیمارهای کشت مخلوط، به دلیل افزایش جذب نور توسط پوشش گیاهی و در نتیجه تولید مواد فتوسنتزی بالاتر، مواد فتوسنتزی بیشتری به مقاصد فیزیولوژیک (دانه ها) اختصاص یافته است و همین امر سبب افزایش عملکرد دانه شده است (Banik et al., 2006).

در شنبلیله در تمامی الگوهای کاشت خالص و مخلوط، کنترل علف­های‌هرز، سبب افزایش عملکرد دانه این گیاه نسبت به شرایط عدم کنترل علف­های‌هرز علف­های‌هرز شد (جدول 4). کنترل علف­های‌هرز سبب افزایش عملکرد دانه شنبلیله در الگوهای کشت خالص و مخلوط 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله، 75 درصد سیاهدانه + 25 درصد شنبلیله و 50 درصد سیاهدانه +50 درصد شنبلیله، به ترتیب به میزان 2/87، 8/34، 1/27 و 25 درصد شد. بیشترین مقدار عملکرد دانه شنبلیله به تیمار کشت خالص آن در شرایط کنترل علف­های‌هرز (81/99 گرم در مترمربع) تعلق داشت (جدول 2). مقدار کاهش عملکرد دانه شنبلیله در الگوهای کشت مخلوط بدون کنترل علف­های‌هرز که رقابت برون گونه­ای در آن­ها بسیار شدیدتر از الگوهای کشت مخلوط با کنترل علف­های‌هرز بود، بیشتر نمایان است. در واقع، علف­های‌هرز که اجزای عملکرد شنبلیله را بر اثر ایجاد محدودیت در جذب منابع توسط این گیاه زراعی مورد نقصان قرار داده بودند، در نهایت نیز باعث کاهش عملکرد دانه شدند (Mirhashmi et al., 2009). در یک مطالعه نیز نشان داده شد که کشت خالص لوبیا در بین تیمارهای مختلف کشت مخلوط و خالص لوبیا و ریحان بذری، دارای بالاترین عملکرد دانه بود (Alizadeh et al., 2009).

عملکرد بیولوژیک سیاهدانه، تنها تحت تاثیر مدیریت علف­های‌هرز قرار گرفت (جدول 2) اما عملکرد بیولوژیک شنبلیله، تحت تاثیر الگوی کاشت و مدیریت علف­های‌هرز بود (جدول 3). عملکرد بیولوژیک سیاهدانه در شرایط کنترل علف­های‌هرز، 15/8 درصد بیشتر از عدم کنترل علف­های‌هرز بود و همچنین عملکرد بیولوژیک شنبلیله در شرایط کنترل علف­های‌هرز، بیشتر از شرایط عدم کنترل علف­های‌هرز بود (جدول 6). بالاترین عملکرد بیولوژیک شنبلیله از تیمار کشت خالص به‌دست آمد که اختلاف معنی­داری با الگوی کاشت 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله نداشت و کمترین میزان نیز از الگوی کاشت 75 درصد سیاهدانه + 25 درصد شنبلیله به‌دست آمد که اختلاف معنی­داری با سایر الگوهای کاشت نداشت (جدول 5). در بررسی کشت مخلوط باقلا و جو، افزایش عملکرد بیولوژیک در شرایط کنترل علف­های‌هرز نسبت به شرایط عدم کنترل علف­های‌هرز بیشتر بود (Agegnehu et al., 2006). در یک بررسی دیگر نشان داده شد که کشت خالص شنبلیله در بین الگوهای کاشت مختلف مخلوط زیره سبز و شنبلیله، دارای بالاترین عملکرد بیولوژیک بود
(Rezvani Moghadam and Moradi, 2011).

درصد روغن بذر

نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تاثیر الگوی کشت بر درصد روغن بذر سیاهدانه معنی­دار بود (جدول 2). همچنین درصد روغن بذر شنبلیله نیز تحت تاثیر معنی­دار الگوی کشت و مدیریت علف‌های‌هرز قرار گرفت (جدول 3). بیشترین درصد روغن بذر سیاهدانه در تیمار 75 درصد سیاهدانه + 25 درصد شنبلیله و کمترین آن در کشت خالص به­دست آمد که 4/23 درصد تفاوت داشتند (جدول 5)، درحالی‌که بیشترین روغن بذر شنبلیله در همه تیمارهای کشت مخلوط (بدون تفاوت معنی دار با یکدیگر) مشاهده شد که به‌طور معنی­داری و به میزان 8/27 درصد بیشتر از درصد روغن بذر شنبلیله در کشت خالص بود (جدول 7). از سوی دیگر، درصد روغن شنبلیله در شرایط عدم کنترل علف‌های‌هرز، 8/15 درصد بیشتر از شرایط کنترل علف‌های‌هرز بود (جدول 6). Bigonah et al (2014) گزارش کردند که در کشت مخلوط گشنیز و شنبلیله، بالاترین عملکرد اسانس در نسبت 25:75 گشنیز به‌دست آمد. در مطالعه Hassanzadeh et al. (2012) روی گیاه مرزه و شبدر ایرانی نیز نشان داده شد که درصد اسانس در تیمارهای کشت مخلوط، بیشتر از تیمارهای کشت خالص می­باشد. از آن‌جا که هر عاملی که باعث افزایش فتوسنتز گیاهی شود می‌تواند باعث بالا رفتن درصد روغن نیز شود، چنین به‌نظر می­رسد که دلیل افزایش درصد روغن در کشت مخلوط، به­خاطر توانایی گیاه در استفاده بهینه از منابع محیطی بوده است که باعث بهبود رشد و فتوسنتز و به دنبال آن، افزایش میزان روغن در مقایسه با کشت خالص شده است (Rezaei-Chiyaneh, 2016). میزان تجمع روغن می­تواند تحت تأثیر عواملی چون ساختار ژنتیکی، تاریخ کاشت، ژنوتیپ، شرایط اقلیمی منطقه، حاصلخیزی خاک، تراکم و الگوی کاشت قرار گیرد که بهبود مجموع این عوامل در کشت مخلوط می­تواند با افزایش درصد روغن همراه باشد  (Hedayati et al., 2017).

علف‌های‌هرز

در این پژوهش و به‌خاطر شرایط اکولوژیک محل آزمایش، سلمه­تره (Chenopodium album) و سایر گونه‌های سلمه (Chenopodium spp)، زاروق (Salsola kali) هفت­بند ( Polygonum aviculare)، علف­شور Saeuda spp))، قیچ برگ باقلایی ( Zygophylum fabago)، علف­مورچه یا کرزا Cressa cretica))، گلرنگ­وحشی Carthamus lanathus)) و خارشتر (Alhaji camelorum)، علف­های‌هرز غالب مزرعه بودند. تراکم و زیست‌توده کل علف‌های‌هرز در الگوهای کاشت مختلف و در شرایط عدم کنترل علف­های‌هرز محاسبه شد و بر اساس طرح بلوک کامل تصادفی، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. الگوی کاشت، اثر معنی­داری بر تراکم و وزن خشک علف‌های‌هرز داشت (جدول 8).                            

جدول 8- تجزیه واریانس اثر کشت مخلوط بر تعداد و زیست‌توده علف­های هرز

Table 8. Variance analysis of the intercropping effects on weeds number and biomass.

ns، * و **: به‌ترتیب غیرمعنی دار و معنی دار در سطوح احتمال پنج و یک درصد.

ns, * and **: Non-significant, significant at 5 and 1% of probability levels, respectively.

در تمامی الگوهای کشت مخلوط، تراکم و وزن خشک علف­‌های‌هرز، نسبت به تیمار کشت خالص سیاهدانه و کشت خالص شنبلیله در شرایط عدم کنترل علف­‌های‌هرز، به‌طور معنی­داری پایین­تر بود (شکل 1).در مطالعه­ای  روی کنترل علف­های‌هرز توسط کشت مخلوط در دو گیاه نخود­فرنگی و جو اعلام شد که کشت مخلوط جو با گیاه زراعی نخود توانست تراکم و وزن خشک علف­های‌هرز را نسبت به تک­کشتی کاهش دهد (Poggio, 2005).

شکل 1- اثر کشت مخلوط بر تراکم و وزن خشک علف­های‌هرز (ستون های با حروف یکسان، بر اساس آزمون LSD و در سطح احتمال یک درصد، تفاوت معنی دار ندارند).

Figure 1. Effect of intercropping on density and dry weight of weeds (Column with similar letter had no significant difference based on LSD at 1% of probability level.)

شاخص­های ارزیابی کشت مخلوط

بیشترین عملکرد نسبی سیاهدانه، از تیمار کشت مخلوط 50 درصد سیاهدانه +50 درصد شنبلیله در شرایط کنترل علف‌های‌هرز و پس از آن 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله در شرایط عدم کنترل علف‌های‌هرز به­دست آمد (جدول 9) که به‌طور معنی‌داری با سایر تیمارها متفاوت بود. بیشترین عملکرد نسبی شنبلیله نیز در تیمار کشت مخلوط 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله در شرایط کنترل علف‌های‌هرز و پس از آن 75 درصد سیاهدانه + 25 درصد شنبلیله در شرایط عدم کنترل علف‌های‌هرز مشاهده شد. همه تیمارهای کشت مخلوط، عملکرد نسبی کل بیشتر از یک داشتند که نشان‌دهنده سودمندی کشت مخلوط نسبت به کشت خالص بود. در مجموع نیز تیمار کشت مخلوط 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله در شرایط کنترل علف­های‌هرز، بیشترین عملکرد نسبی کل (55/1) را داشت (جدول 9) که بیانگر این موضوع است که این الگوی کشت، 55 درصد نسبت به کشت خالص مزیت داشته است. مجموع عملکرد نسبی، بیشتر در مورد بررسی رقابـت در بین اجزای کشت مخلوط در رابطه با استفاده از منـابع محـدود به‌کار می­رود. اگر مجموع عملکرد نسبی برابر یک باشد، محصول زراعت­های تک کشتی و مخلوط، یکسان است که این امر در دو حالت اتفاق می افتد: هنگامی که در گیاهان تشکیل دهنده مخلوط، رقابت درون گونه ای با برون گونه ای برابر است و یا هنگامی که میزان کاهش محصول یک گیاه در مخلوط، با افزایش محصول دیگر برابر است. چنانچه مجموع عملکرد نسبی بیشتر از یک باشد، محصول کشت مخلوط بیشتر از خالص است و نشان‌دهنـده رقابـت جزیـی یـا حالـت مکملـی جزیی در بین اجزای مخلوط است.  در بررسی کشت مخلوط زیره سبز و شنبلیله نیز مشخص شد که تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، عملکرد زیستی، عملکرد دانه و عملکرد اسانس شنبلیله در کشت خالص، بالاتر از کشت مخلوط بود (Rezvani Moghadam and Moradi, 2013). آن­ها مقدار LER را در تمام تیمارهای مخلوط، بالاتر از یک گزارش کردند که این موضوع، نشان‌دهنده برتری کشت مخلوط در مقایسه با کشت خالص است. اضافه عملکرد به­دست آمده را می­توان به استفاده بهتر از منابع موجود توسط دو گیاه و اختلافات مورفولوژیک، فیزیولوژیک، سیستم ریشه­ای آن­ها و جذب بیشتر تابش در تیمارهای مخلوط و تثبیت و جذب نیتروژن در کشت مخلوط نسبت داد (Vandermeer, 1989).

تیمار کشت مخلوط 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله در شرایط عدم کنترل علف‌های‌هرز، منجر به بیشترین شاخص رقابت سیاهدانه و در شرایط کنترل علف‌های‌هرز، بیشترین شاخص رقابت شنبلیله را به دنبال داشت (جدول 10).

جدول 9- تاثیر مدیریت علف‌های‌هرز و سیستم های متفاوت کشت بر محصول نسبی و شاخص رقابت در کشت مخلوط شنبلیله و سیاهدانه

Table 9. Effect of weed management and different planting pattern on relative yield and competition index in fenugreek- black cumin intercropping

در هر ستون، میانگین­های دارای حداقل یک حرف مشترک، بر اساس آزمون LSD و در سطح احتمال یک درصد، تفاوت معنی­داری ندارند.

In each column, means with at least one similar letter had no significant difference based on LSD at 1% of probability level.

جدول 10- تاثیر مدیریت علف‌های‌هرز و سیستم های متفاوت کشت بر برخی شاخص های ارزیابی کشت مخلوط شنبلیله – سیاهدانه

Table 10. Effect of weed management and different planting pattern on some evaluation indices in fenugreek- black cumin intercropping.

در هر ستون، میانگین­های دارای حداقل یک حرف مشترک، بر اساس آزمون LSD و در سطح احتمال یک درصد، تفاوت معنی­داری ندارند.

In each column, means with at least one similar letter had no significant difference based on LSD at 1% of probability level.

بیشترین شاخص غالبت سیاهدانه و شنبلیله، در تیمار کشت مخلوط 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله، به­ترتیب در شرایط کنترل و عدم کنترل علف‌های‌هرز به­دست آمد. همین تیمار (کشت مخلوط 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله) در شرایط عدم کنترل علف­های‌هرز، دارای بیشترین ضریب ازدحام نسبی بود (جدول 9). طی آزمایشی اعلام شد که در کشت مخلوط آفتابگردان و سویا، مقدار نسبت برابری زمین، 37/1به­دست آمد
(Saudy and Elmetwally, 2009). در یک مطالعه،  با ارزیابی عمکرد دانه و کیفیت کشت مخلوط نخود-سیاهدانه گزارش شد که نسبت برابری زمین کل در تیمارهای مخلوط، بیشتر از یک بود که نشان‌دهنده برتری کشت مخلوط نسبت به تک کشتی در این نسبت­های کشت می­باشد (Gholinezhad and Rezaei-Chiyaneh, 2014). در مطالعه‌ای دیگر روی کشت مخلوط سیاهدانه و ماش،  نشان داده شد که کاشت و کنترل علف‌های‌هرز از نظر نسبت برابری، زمین اختلاف معنی­داری نشان ندادند و نسبت برابری زمین در همه آرایش­های کاشت، بیشتر از یک بود (Rezvani Moghadam et al., 2009)؛ این موضوع نشان‌دهنده اثر مفید کشت مخلوط در افزایش بهره­وری از منابع می­باشد. بالا بودن سودمندی در کشت مخلوط را می­توان به استفاده بهتر از منابع موجود توسط دو گیاه و اختلافات مورفولوژیک و فیزیولوژیک بین آن­ها، بهبود جذب و کارایی مصرف نور، تثبیت و جذب نیتروژن، کاهش فشار رقابتی بین دو گونه و کاهش رشد و زیست توده علف­های هرز نسبت داد (Rezaei-Chiyaneh, 2016). در کشت مخلوط، هنگامی بیشترین عملکرد و سودمندی بالاتر به‌دست می­آید که گیاهان تشکیل دهنده مخلوط، ازنظر نحوه و میزان استفاده از منابع محیطی، با یکدیگر کاملا متفاوت باشند. این گونه گیاهان با ویژگی­های مورفولوژیک متفاوت، چنانچه در مجاورت یکدیگر کشت شوند، قادر خواهند بود که از عوامل محیطی استفاده بهینه کنند؛ در نتیجه عملکرد کل در واحد سطح افزایش خواهد یافت (Hedayati et al., 2017).

نتیجه­ گیری

به‌طور‌کلی نتایج این تحقیق نشان داد که عملکرد دانه سیاهدانه و شنبلیله در کشت مخلوط نسبت به تیمارهای کشت خالص کاهش یافت؛ ولی عملکرد نسبی کل در تیمارهای کشت مخلوط بالای یک بود که سودمندی بیشتر کشت مخلوط را تأیید کرد. درصد روغن نیز در کشت مخلوط بیشتر بود. همچنین، کنترل علف­های‌هرز در سامانه­های کشت مخلوط بهبود یافت. به ­طورکلی نیز تیمار 25 درصد سیاهدانه + 75 درصد شنبلیله، به­عنوان بهترین تیمار جهت بررسی­های بیشتر معرفی می‌شود.