ارزیابی تولید خالص اولیه (NPP) و تسهیم کربن به اندام‏های مختلف گیاه ذرت (Zea mays L.) تحت تأثیر سیستم‌های ‏خاک‌ورزی و مدیریت تغذیه‏ای

بوم شناسی کشاورزی

مقاله 10، دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 31، فروردین 1396، صفحه 262-275   

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jag.v9i1.61446

نویسندگان

عصمت محمدی^{* 1}؛ حمید رضا اصغری²؛ احمد غلامی²؛ سرور خرم دل³

¹دانشگاه صنعتی شاهرود

²گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

³گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

به منظور ارزیابی تأثیر سیستم‏های مختلف خاک‌ورزی و مدیریت تغذیه‏ای بر میزان تولید خالص اولیه و تسهیم کربن به اندام‏های هوایی و زیرزمینی گیاه ذرت (Zea mays L.)، آزمایشی به صورت کرت‏های خرد شده در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود در سال زراعی 95-1394 اجرا شد. سیستم‏های خاک‌ورزی در دو سطح (مرسوم و کم‏‎خاک‌ورزی) به عنوان عامل اصلی و مدیریت تغذیه‏ای شامل (شاهد، کود شیمیایی، کود دامی، بیوچار، کود شیمیایی+ دامی، کود شیمیایی+ بیوچار، کود دامی+ بیوچار) به عنوان عامل فرعی مدنظر قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اثر مدیریت تغذیه‏ای بر عملکرد زیست‌توده اندام‏های هوایی و زیرزمینی، وزن کل، تولید خالص اولیه و کربن تسهیم یافته به اندام‏های هوایی و زیرزمینی گیاه ذرت معنی‏دار بود. بیشترین و کمترین تولید خالص اولیه اندام‏های هوایی به ترتیب در تیمار کود شیمیایی و شاهد با 50/792 و 30/519 گرم کربن بر مترمربع در فصل زراعی به‌دست آمد و بیشترین تولید خالص اولیه اندام‏های زیرزمینی نیز در تیمار کود شیمیایی+ دامی با 98/145 گرم کربن بر مترمربع در فصل زراعی و کمترین میزان آن در شاهد با 61/86 گرم کربن بر مترمربع در فصل زراعی مشاهده شد. تیمارهای کود دامی و بیوچار تولید خالص اولیه اندام‏های زیرزمینی را به ترتیب 91/54 و 21/53 درصد نسبت به شاهد افزایش دادند که از نظر آماری اختلاف معنی‏داری با کود شیمیایی و کود شیمیایی+ دامی نداشتند. بنابراین نتایج این آزمایش نشان داد که با استفاده از تیمار کم‏خاک‌ورزی و همچنین کاربرد تیمارهای بیوچار و کود دامی می‏توان میزان تولید خالص اولیه اندام‏های زیرزمینی و کربن تسهیم یافته به اندام‏های زیرزمینی را افزایش داد که از طریق افزودن بقایای ریشه به خاک، کربن موجود در ریشه‏ها را در خاک حفظ کرد و مانع انتشار آن به اتمسفر شد.

کلیدواژه‌ها

بیوچار؛ چیزل؛ خاک‌ورزی مرسوم؛ کود دامی؛ کود شیمیایی

مراجع

Alvarez, R., and Steinbach, H.S. 2009. A review of the effects of tillage systems on some soil physical properties, water content, nitrate availability and crops yield in the Argentine Pampas. Soil and Tillage Research 104: 1-15.

Atkinson, C.J., Fitzgerald, J.D., and Hipps, N.A. 2010. Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils: a review. Plant and Soil 337: 1-18.

Bolinder, M.A., Janzen, H.H., Gregorich, E.G., Angers, D.A., and VandenBygaart, A.J., 2007. An approach for estimating net primary productivity and annual carbon inputs to soil for common agricultural crops in Canada. Agriculture, Ecosystems and Environment 118: 29-42.

Boroumand Rezazadeh, Z. 2013. Evaluation of carbon sequestration in Iran agroecosystems using empirical models. PhD Dissertation. Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran. (In Persian with English Summary)

Chan, K.Y., Van Zwieten, L., Meszaros, I., Downie, A., and Joseph, S. 2008. Agronomic values of greenwaste biochar as a soil amendment. Soil Research 45: 629-634.

Dominguez, G.F., Diovisalvi, N.V., Studdert, G.A., and Monterubbianesi, M.G. 2009. Soil organic C and N fractions under continuous cropping with contrasting tillage systems on mollisols of the southeastern Pampas. Soil and Tillage Research 102: 93-100.

Fabrizzi, K.P., Garcıa, F.O., Costa, J.L., and Picone, L.I. 2005. Soil water dynamics, physical properties and corn and wheat responses to minimum and no-tillage systems in the southern Pampas of Argentina. Soil and Tillage Research 81: 57-69.

Fallahi, H.R. 2013. Study of plant diversity and simulation of soil carbon storage using the RothC model under climate change scenarios in the experimental site of the International Carbon Sequestration Project (South Khorasan province), PhD Dissertation. Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran. (In Persian with English Summary)

Fallahi, H.R., Rezvani-Moghaddam, P., Behdani, M.A., Aghhavani-Shajari, M., Jahedi Pour, S., and Yari, A. 2015. Principles of Carbon Sequestration. Jahad Daneshgahi of Mashhad Press, Mashhad, Iran. (In Persian)

Forte, A., Fiorentino, N., Fagnano, M., and Fierro, A. 2017. Mitigation impact of minimum tillage on CO2 and N2O emissions from a Mediterranean maize cropped soil under low-water input management. Soil and Tillage Research 166: 167-178.

Ghasemi, A., Ghanbari, A., Fakheri, B.A., and Fanaie, H.R. 2016. Effect of different fertilizer resources on yield and yield components of grain maize (Zea mays L.) influenced by tillage managements. Journal of Agroecology 7: 499-512. (In Persian with English Summary)

Huang, S., Peng, X., Huang, Q., and Zhang, W. 2010. Soil aggregation and organic carbon fractions affected by long-term fertilization in a red soil of subtropical China. Geoderma 154: 364-369.

Jeffery, S., Verheijen, F.G.A., Van Der Velde, M., and Bastos, A.C. 2011. A quantitative review of the effects of biochar application to soils on crop productivity using meta-analysis. Agriculture, Ecosystems and Environment 144: 175-187.

Khorramdel, S. 2011. Evaluation of the potential of carbon sequestration and life cycle assesment (LCA) approach in different management systems for corn. PhD Dissertation. Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran. (In Persian with English Summary)

Khorramdel, S., Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., and Khorasani, R. 2010. Effect of different crop management systems on net primary productivity and relative carbon allocation coefficients for corn (Zea mays L.). Journal of Agroecology 2: 667-680 (In Persian with English Summary)

Küstermann, B., Munch, J.C., and Hülsbergen, K.J. 2013. Effects of soil tillage and fertilization on resource efficiency and greenhouse gas emissions in a long-term field experiment in Southern Germany. European Journal of Agronomy 49: 61-73.

Lal, R. 1989. Conservation tillage for sustainable agriculture: tropics versus temperate environments. Advances in Agronomy 42: 85-197.

Mosaddeghi, M.R., Mahboubi, A.A., and Safadoust, A. 2009. Short-term effects of tillage and manure on some soil physical properties and maize root growth in a sandy loam soil in western Iran. Soil and Tillage Research 104: 173-179.

Nabati Nasaz, M., Gholipouri, A., and Mostafavi Rad, M. 2016. Evaluation of forage yield and important agronomic indices of corn as affected by intercropping systems with peanut and nitrogen rates. Journal of Agroecology 8: 70-81. (In Persian with English Summary)

Nagy, J., 2008. Maize Production. Akademiai Kiado, Budapest.

Rogovska, N., Laird, D.A., Rathke, S.J., and Karlen, D.L. 2014. Biochar impact on Midwestern Mollisols and maize nutrient availability. Geoderma 230: 340-347.

Shirani, H., Hajabbasi, M.A., Afyuni, M., and Hemmat, A. 2002. Effects of farmyard manure and tillage systems on soil physical properties and corn yield in central Iran. Soil and Tillage Research 68: 101-108.

Smith, J.L., Collins, H.P., and Bailey, V.L. 2010. The effect of young biochar on soil respiration. Soil Biology and Biochemistry 42: 2345-2347.

Steinbeiss, S., Gleixner, G., and Antonietti, M. 2009. Effect of biochar amendment on soil carbon balance and soil microbial activity. Soil Biology and Biochemistry 41: 1301-1310.

Stone, R.J., and Ekwue, E.I. 1995. Compressibility of some Trinidadian soils as affected by the incorporation of peat. Journal of Agricultural Engineering Research 60: 15-24.

Studdert, G.A., and Echeverria, H.E. 2000. Crop rotations and nitrogen fertilization to manage soil organic carbon dynamics. Soil Science Society of America Journal 64: 1496-1503.

Triplett, G.B., and Dick, W.A. 2008. No-tillage crop production: a revolution in agriculture. Agronomy Journal 100: 153-165.

West, T.O., and Marland, G. 2002. Net carbon flux from agricultural ecosystems: methodology for full carbon cycle analyses. Environmental Pollution 116: 439-444.

Whitman, T., and Lehmann, J. 2009. Biochar-One way forward for soil carbon in offset mechanisms in Africa. Environmental Science and Policy 12: 1024-1027.

Wyngaard, N., Echeverria, H.E., Rozas, H.R.S., and Divito, G.A. 2012. Fertilization and tillage effects on soil properties and maize yield in a Southern Pampas Argiudoll. Soil and Tillage Research 119: 22-30.

Yeboah, E., Ofori, P., Quansah, G., Dugan, E., and Sohi, S. 2009. Improving soil productivity through biochar amendments to soils. African Journal of Environmental Science and Technology 3: 34-41.

Yu, L., Jiao, Y.J., Zhao, X.R., LI, G.T., Zhao, L.X., and Meng, H.B. 2014. Improvement to maize growth caused by biochars derived from six feedstocks prepared at three different temperatures. Journal of Integrative Agriculture 13: 533-540.

Zhang, A., Cui, L., Pan, G., Li, L., Hussain, Q., Zhang, X., Zheng, J., and Crowley, D. 2010. Effect of biochar amendment on yield and methane and nitrous oxide emissions from a rice paddy from Tai Lake plain, China. Agriculture, Ecosystems and Environment 139: 469-475.

Zhang, A., Liu, Y., Pan, G., Hussain, Q., Li, L., Zheng, J., and Zhang, X. 2012. Effect of biochar amendment on maize yield and greenhouse gas emissions from a soil organic carbon poor calcareous loamy soil from Central China Plain. Plant and Soil 351: 263-275.

Zhang, H., Xu, M., and Zhang, F. 2009. Long-term effects of manure application on grain yield under different cropping systems and ecological conditions in China. Journal of Agricultural Science 147: 31-42.

Zheng, H., Wang, Z., Deng, X., Herbert, S., and Xing, B. 2013. Impacts of adding biochar on nitrogen retention and bioavailability in agricultural soil. Geoderma 206: 32-39.

Zhengchao, Z., Zhuoting, G., Zhouping, S., and Fuping, Z. 2013. Effects of long-term repeated mineral and organic fertilizer applications on soil organic carbon and total nitrogen in a semi-arid cropland. European Journal of Agronomy 45: 20-26.