اثر شدت عملیات خاک‌ورزی و سطوح نیتروژن بر روی برخی از ویژگی‏های خاک در تناوب زراعی ذرت-کلزا-ذرت

بوم شناسی کشاورزی

مقاله 3، دوره 13، شماره 4 - شماره پیاپی 50، دی 1400، صفحه 619-630   

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jag.v1i1.45219

نویسندگان

سید شهاب الدین معین الدینی¹؛ علیرضا کوچکی^{* 1}؛ مهدی نصیری محلاتی¹؛ اعظم برزوئی²

¹گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، ایران.

²پژوهشکده کشاورزی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، کرج، ایران

چکیده

این پژوهش به‌منظور ارزیابی تأثیر عملیات خاک‌ورزی و سطوح نیتروژن بر روی اسیدیته خاک، وزن مخصوص ظاهری، کربن‏آلی خاک، نیتروژن کل، پتاسیم قابل ‏تبادل و فسفر قابل جذب در تناوب زراعی ذرت- کلزا-ذرت به‌صورت کرت‏های خرد‏ شده در قالب طرح پایه بلوک‏‏های کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی بخش تحقیقات کشاورزی هسته‏ای سازمان انرژی اتمی ایران در دو سال زراعی (92-1391و 93-1392) انجام پذیرفت. کرت‏های اصلی شامل شخم رایج (گاو‏آهن برگردان‏دار، گاو‏آهن روتاری و ماله) و شخم حداقل (دیسک) و کرت‏های فرعی شامل چهار سطح کود نیتروژن (صفر، 150،50 و 250 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) بود. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که عملیات خاک‌ورزی در کوتاه مدت (دو سال) تأثیر معنی‏داری بر روی افزایش و یا کاهش میزان کربن آلی خاک نداشت و همچنین اسیدیته خاک، وزن مخصوص ظاهری و میزان نیتروژن کل، پتاسیم قابل ‏تبادل و فسفر قابل جذب در خاک نیز در این آزمایش تحت تأثیر عملیات خاک‌ورزی قرار نگرفتند. سطوح نیتروژن تأثیر معنی‏داری (05/0P≤) بر روی وزن مخصوص ظاهری، میزان نیتروژن کل، پتاسیم قابل‏ تبادل و فسفر قابل جذب در خاک داشت. کمترین وزن مخصوص ظاهری برای تیمار 250 کیلوگرم نیتروژن در هکتار به‌دست آمد. بیشترین میزان نیتروژن کل مربوط به سطوح نیتروژن 250 و 150کیلوگرم در هکتار به‌ترتیب 1036 و 968 میلی‏گرم در کیلوگرم بود. افزایش سطوح نیتروژن باعث کاهش پتاسیم‏ قابل ‏تبادل و همچنین کاهش فسفر قابل‏ جذب در خاک شد به‌طوری‌که کمترین میزان پتاسیم قابل ‏تبادل برای سطوح نیتروژن 250 و 150 کیلوگرم در هکتار به‌ترتیب 127 و 130 میلی‏گرم بر کیلوگرم و میزان فسفر قابل جذب برای این دو تیمار به‌ترتیب 43/13 و 24/14 میلی‏گرم بر کیلوگرم به‌دست آمد. افزایش سطوح نیتروژن به‌واسطه بهبود و افزایش رشد و نمو گیاهان زراعی، افزایش میزان جذب دو عنصر پتاسیم و فسفر به‌وسیله گیاه را به همراه دارد و متعاقباً میزان پتاسیم‏قابل تبادل و فسفر قابل جذب در خاک کاهش می‏یابد. افزایش رشد ریشه گیاهان زراعی نیز در نتیجه افزایش سطوح نیتروژن باعث کاهش وزن مخصوص ظاهری می‏شود. بر اساس نتایج به‌دست آمده به نظر می‏رسد برای مطالعه اثر عملیات خاک‌ورزی بر روی کربن‏آلی و وزن مخصوص ظاهری خاک به بازه زمانی بلند‏تری نیاز باشد.

کلیدواژه‌ها

خاک‎ورزی حداقل؛ کربن‏ آلی خاک؛ نیتروژن خاک؛ وزن مخصوص ظاهری

مراجع

Al-Darby, A.M., and Lowery, B., 1986. Evaluation of corn growth and productivity with three conservation tillage systems. Agronomy Journal 78: 901–907.

Allmaras, R.R., Linden, D.R., and Clapp, C.E., 2004. Corn-residue transformation into root and soil carbon as related to nitrogen tillage and Stover management. Soil Science Society of America Journal 68: 1366–1375.

Baker, J.M., Ochsner, T.E, Venterea, R.T., and Griffis, T.J., 2007. Tillage and soil carbon sequestration-What do we really know? Agriculture, Ecosystem and Environment 118: 1–5.

Balesdent, J., Chenu, C., and Balabane, M., 2000. Relationship of soil organic matter dynamics to physical protection and tillage. Soil and Till Research 53: 215–230.

Blanco-Canqui, H., Lal, R., Post, W.M., Izaurralde, R.C., and Owens, L.B., 2006. Corn stover impacts on near-surface soil properties of no-till corn in Ohio. Soil Science Society of American Journal 70: 266–278.

Blevins, R.L., Thomas, G.W., and Cornelius, P.L., 1977. Influence of No-tillage and nitrogen fertilization on certain soil properties after 5 years of continuous corn. Agronomy Journal 69: 383–386

 Bremner, J.M., 1970. Nitrogen total, regular kjeldahl method, in: Mehods of Soil Analysis Part 2: Chemical and Microbiological Properties. 2^nd. Agronomy 9(1). A.S.A Inc., S.S.S.A Inc., Madison publisher, Wisconsin., USA, pp. 610–616

Calvino, P.A., Andrade, F.H., and Sadras, V.O. 2003. Maize yield as a Vected by water availability, soil depth, and crop management. Agronomy Journal 95: 275–281.

Cassel, D.K., Raczkowski, C.W., and Denton, H.P., 1995. Tillage effects on corn production and soil physical conditions. Soil Science Society of America Journal 59: 1436–1443.

Clapp, C.E., Allmaras, R.R., Layese, M.F., Linden, D.R., and Dowdy, R.H., 2000. Soil organic carbon and 13-C abundance as related to tillage, crop residue and nitrogen fertilizer under continuous corn management in Minnesota. Soil and Tillage Research 55: 127–142.

Culley, J.L.B., 1993. Density and compressibility. In: Carter, M.R. (Ed.), Soil Sampling and Methods of Analysis. Lewis Publishers, Boca Raton, USA.

D’Haene, K., Vermang, J., Cornelis, M.W., Leroy, B.L.M., Schiettecatte, W., De Neve, S., Gabriels, D., and Hofman, G., 2008. Reduced dillage effects on physical properties of silt loam soil growing root crops. Soil and Tillage Research 99: 279-290

De Sousa, A., 1961. 19 Micro-determination of potassium with EDTA. Chemistry and Materials Science 49: 644–646.

Dick, W.A., 1983. Organic carbon, nitrogen, and phosphorus concentrations and pH in soil profiles as affected by tillage intensity. Soil Science Society of American Journal 47:102-107

Dick, W.A., Blevins, R.L., Frye, W.W., Peters, S.E., Christenson, D.R., Pierce, F.J., and Vitosh, M.L., 1998. Impacts of agricultural management practices on C sequestration in forest-derived soils of the eastern Corn Belt. Soil and Tillage Research 47: 235–244.

Doran, J.W., 1980. Soil microbial and biochemical changes associated with reduced tillage. Soil Science Society of America Journal 44: 765–771.

Fageria, N.K., and Baligar, V.C., 2005. Enhancing nitrogen use efficiency in crop plants. Advance in Agronomy 88: 97–185.

Fang, H., Cheng, S., Yu, G., Xu, M., Wang, Y., Li, L., Dang, X., Wang, L., and Li, Y., 2014. Experimental nitrogen deposition alters the quantity and quality of soil dissolved organic carbon in an alpine meadow on the Qinghai-Tibetan Plateau. Applied Soil Ecology 81: 1–11

Fang, H., Cheng, S., Yu, G., Zheng, J., Zhang, P., Xu, M., Li, Y., and Yang, X., 2012. Responses of CO₂ efflux from an alpine meadow soil on the Qinghai Tibetan Plateau to multi-form and low-level N addition. Plant and Soil 351: 177–190.

Ferna´ ndez, U.O., Virto, I., Bescansa, P., Imaz, M.J., Enrique, A., and Karlen, D.L., 2009. Notillage improvement of soil physical quality in calcareous, degradation-prone, semiarid soils. Soil and Tillage Research 106: 29–35.

Gregorich, E.G., Ellert, B.H., Drury, C.F., and Liang, B.C., 1996. Fertilization effects on soil organic matter turnover and corn residue C storage. Soil Science Society of America Journal 60: 472–476.

Jagadamma, S., Lal, R., Hoeft, R.G., Nafziger, E.D., and Adee, E.A., 2008. Nitrogen fertilization and cropping system impacts on soil properties and their relationship to crop yield in the central Corn Belt, USA. Soil and Tillage. Research 98: 120–129.

Kamkar, B., Daneshmand, A.R., Ghooshchi, F., Shiranirad, A.H., and Safahani langeroudi, A.R., 2001. The effects of irrigation regimes and nitrogen rates on some agronomic traits of canola under a semiarid environment. Agricultural Water Management 98: 1005-1012.

Kladivko, E.J., 1994. Residue effects on soil physical properties. In: Unger, P.W., (Ed.), Managing Agricultural Residues. CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 123–141.

Knorr, M., Frey, S., and Curtis, P., 2005. Nitrogen additions and litter decomposition: A meta-analysis. Ecology 86: 3252–3257.

Lafond, G.P., Boyetchko, S.M., Brandt, S.A., Clayton, G.W., and Entz, M.H., 1996. Influence of changing tillage practices on crop production. Canadian Journal of Plant Science 76: 641–649.

Liebig, M.A., Varvel, G.E., Doran, J.W., and Wienhold, B.J., 2002. Crop sequence and nitrogen fertilization effects on soil properties in the western Corn Belt. Soil Science Society of America Journal 66(2): 596–601.

Malhi, S.S., and Nyborg, M., 1990. Effect of tillage and straw on yield and N uptake of barley grown under different N fertility regimes. Soil and Tillage Research 17: 115–124.

Malhi, S.S., Lemke, R., Wang, Z.H., and Chhabra, B.S., 2006. Tillage, nitrogen and crop residue effects on crop yield, nutrient uptake, soil quality, and greenhouse gas emissions. Soil and Tillage Research 90: 171–183.

MC Lean, E.D., 1982. Soil pH and lime requirement, In: Methods of soil Analysis, part 2: Chemical and Microbiological Properties. 2^nd ed. Agronomy 9(1): 631–636.

Mullins, G.L., Alley, S.E., and Reeves, D.W., 1998. Tropical maize response to nitrogen and starter fertilizer under strip and conventional tillage systems in southern Alabama. Soil and Tillage Research 45: 1–15.

Mulvaney, R.L., Khan, S.A., and Ellsworth, T.R., 2009. Synthetic nitrogen fertilizers deplete soil nitrogen: A global dilemma for sustainable cereal production. Journal of Environment Quality 38: 2295–2314.

Olsen, S.T., Cole, C.V., Watenabe, F.S., and Dean, L.A., 1954. Estimation of available phosphorous in soil by extraction with sodium bicarbonate, U.S. Department of Agriculture Cri, 939. USA.

Penuelas, J., Gamon, J.A., Fredeen, A.L., Merino, J., and Field, C.B., 1994. Reflectance indexes associated with physiological-changes in nitrogen-limited and water limited sunflower leaves. Remote Sensing of Environment 48: 135–146.

Qualls, R.G., and Haines, B.L., 1992. Biodegradability of dissolved organic matter in forest through fall, soil solution, and stream water. Soil Science Society of American Journal 56: 578–586.

Rice, C.W., Smith, M.S., and Blevins, R.L., 1986. Soil nitrogen availability after long-term continuous no-tillage and conventional tillage corn production. Soil Science Society of American Journal 50: 1206–1210.

Rui, Y.K., Peng, Y.F., Wang, Z.R., and Shen, J.B., 2009. Stem perimeter, height and biomass of maize (Zea mays L.) grown under different N fertilization regimes in Beijing, China. International Journal of Plant Production 3: 85–90.

Schlesinger, W.H., 2009. On the fate of anthropogenic nitrogen. Proceeding of the National Academy of Science 106: 203–208.

Six, J., Elliott, E.T., and Paustain, K., 1999. Aggregate and soil organic matter dynamics under conventional and no-tillage systems. Soil Science Society of American Journal 63: 1350–1358.

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

Tenant, D., 1975. A test of a modified line intersects method of estimating root length. Journal of Ecology 63: 995–1001.

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

Ugalde, D., Brungs, A., Kaebernick, M., McGregor, A., and Stattery, B., 2007. Implication of climate change for tillage practice in Australia. Soil and Tillage Research 97: 318–330.

Varvel, G.E., 1994. Rotation and nitrogen fertilization effects on changes in soil carbon and nitrogen. Agronomy Journal 86: 319–325.

Villamil, M.B., and Nafziger, D.E., 2015. Corn residue, tillage, and nitrogen rate effects on soil carbon and nutrient stocks in Illinois. Geoderma 253-254: 61-66

Villamil, M.B., Little, J., and Nafziger, D.E., 2015. Corn residue, tillage, and nitrogen rate effects on soil properties. Soil and Tillage Research 151: 61-66

West, T.O., and Post, W.M., 2002. Soil organic carbon sequestration rates by tillage and crop rotation: A global data analysis. Soil Science Society of America Journal 66: 1930–1946.

Wood, C.W., and Edwards, J.H., 1992. Agro-ecosystem management effects on soil carbon and nitrogen. Agriculture, Ecosystem and Environment 39: 123–138.