تعیین شاخص کیفیت فیزیکی خاک‌های با بافت متوسط و سبک در استان خراسان رضوی

آب و خاک

مقاله 8، دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 75، فروردین و اردیبهشت 1400، صفحه 107-119   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2020.15000.0

نویسندگان

مهدی زنگی آبادی^{* 1}؛ منوچهر گرجی اناری²؛ پیمان کشاورز¹

¹مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی

²تهران

چکیده

انتخاب مهم­ترین ویژگی­های فیزیکی کیفیت خاک و تجمیع آنها در قالب یک شاخص، می­تواند به اخذ تصمیمات صحیح مدیریتی منابع و اراضی کمک شایانی نماید. این پژوهش با هدف تعیین شاخص کیفیت فیزیکی خاک در پنج کلاس بافتی لوم، لوم شنی، لوم سیلتی، لوم رسی و لوم رسی سیلتی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی طرق در استان خراسان­رضوی انجام شد. پس از نمونه­برداری­های لازم از خاک 30 نقطه و انجام اندازه­گیری­های صحرایی و آزمایشگاهی، تعداد 35 ویژگی فیزیکی خاک تعیین و با استفاده از روش آماری تجزیه مؤلفه­های اصلی، مهم­ترین ویژگی­های فیزیکی کیفیت خاک تعیین گردید. سپس با وزن­دهی و استفاده از دو روش امتیازدهی خطی به ویژگی­های منتخب، شاخص کیفیت فیزیکی خاک در قالب یک مقدار عددی محاسبه شد. نتایج نشان داد که تنها شش ویژگی فیزیکی خاک شامل میانگین قطر منافذ، آب قابل استفاده (ظرفیت مزرعه در مکش 100 سانتی­متر)، تخلخل کل، انرژی انتگرالی دامنه رطوبتی با حداقل محدودیت (ظرفیت مزرعه در مکش 330 سانتی­متر)، شاخص پایداری خاک­دانه و آب قابل استفاده (ظرفیت مزرعه در مکش 330 سانتی­متر) می­توانند حدود 90 درصد تفاوت خاک­های مورد مطالعه را توجیه نمایند. مقایسه روش­های مختلف محاسبه شاخص عددی کیفیت فیزیکی خاک نشان داد که بیش­ترین مقدار ضریب حساسیت مربوط به روش انتخاب متغیرها با استفاده از تجزیه مؤلفه­های اصلی و وزن­دهی آنها و استفاده از روش امتیازدهی در محدوده بین صفر و یک بوده و شاخص محاسبه شده با این روش به‌عنوان مناسب­ترین معیار جهت طبقه­بندی خاک­های مطالعه­ شده در قالب چهار کلاس کیفیت خاک می­باشد.

کلیدواژه‌ها

شاخص کیفیت خاک؛ کوچک ترین مجموعه داده؛ مؤلفه اصلی

مراجع

1. Aparicio V., and Costa J.L. 2007. Soil quality indicators under continuous cropping systems in the Argentinean Pampas. Soil & Tillage Research 96: 155–165.
2. Asgarzadeh H., Mosaddeghi M.R., Mahboubi A.A., Nosrati A., and Dexter A.R. 2010. Soil water availability for plants as quantified by conventional available water, least limiting water range and integral water capacity. Plant Soil 335: 229–244.
3. Asgarzadeh H., Mosaddeghi M.R., Mahboubi A.A., Nosrati A., and Dexter A.R. 2011. Integral energy of conventional available water, least limiting water range and integral water capacity for better characterization of water availability and soil physical quality. Geoderma 166: 34–42.
4. Bhardwaj A.K., Jasrotia P., Hamilton S.K., and Robertson G.P. 2011. Ecological management of intensively cropped agro-ecosystems improves soil quality with sustained productivity. Agriculture, Ecosystems and Environment 140: 419–429.
5. Emami H., Astaraei A.R., and Fotovat A. 2014. Evaluating the effect of organic matter on soil quality score functions. Journal of Water and Soil 28(3): 565–574. (in Persian with English abstract)
6. Glover J.D., Reganold J.P., and Andrews P.K. 2000. Systematic method for rating soil quality of conventional, organic, and integrated apple orchards in Washington State. Agriculture, Ecosystems and Environment 80: 29–45.
7. Govaerts B., Sayre K.D., and Deckers J. 2006. A minimum data set for soil quality assessment of wheat and maize cropping in the highlands of Mexico. Soil & Tillage Research 87: 163–174.
8. Hao X., Ball B.C., Culley J.L.B., Carter M.R., and Parkin G.W. 2007. Soil density and porosity. p. 743-760. In: Carter M.R., and Gregorich E.G. (ed.) Soil Sampling and Methods of Analysis. 2^nd ed. Canadian Society of Soil Science. Taylor and Francis.
9. Imaz M.J., Virto I., Bescansa P., Enrique A., Fernandez-Ugalde O., and Karlen D.L. 2010. Soil quality indicator response to tillage and residue management on semi-arid Mediterranean cropland. Soil & Tillage Research 107: 17–25.
10. Karlen D.L., Hurley E.G., Andrews S.S., Cambardella C.A., Meek D.W., Duffy M.D., and Mallarino A.P. 2006. Crop rotation effects on soil quality at three northern corn/soybean belt locations. Agronomy Journal 98: 484–495.
11. Kroetsch D., and Wang C. 2007. Particle size distribution. p. 713–725. In: Carter M.R., and Gregorich E.G. (ed.) Soil Sampling and Methods of Analysis. 2^nd ed. Canadian Society of Soil Science. Taylor and Francis.
12. Larney F.J. 2007. Dry-aggrigate size distribution. p. 821–831. In: Carter M.R., and Gregorich E.G. (ed.) Soil Sampling and Methods of Analysis. 2^nd ed. Canadian Society of Soil Science. Taylor and Francis.
13. Mandal U.K., Warrington D.N., Bhardwaj A.K., Bar-Tal A., Kautzky L., Minz D., and Levy G.J. 2008. Evaluating impact of irrigation water quality on a calcareous clay soil using principal component analysis. Geoderma 144: 189–197.
14. Masto R.E., Chhonkar P.K., Singh D., and Patra A.K. 2007. Soil quality response to long-term nutrient and crop management on a semi-arid Inceptisol. Agriculture, Ecosystems and Environment 118: 130–142.
15. Masto R.E., Chhonkar P.K., Singh D., and Patra A.K. 2008. Alternative soil quality indices for evaluating the effect of intensive cropping, fertilization and manuring for 31 years in the semi-arid soils of India. Environmental Monitoring and Assessment 136: 419–435.
16. Qi Y., Darilek J.L., Huang B., Zhao Y., Sun W., and Gu Z. 2009. Evaluating soil quality indices in an agricultural region of Jiangsu Province, China. Geoderma 149: 325–334.
17. Rashidi M., Seilsepour M., Ranjbar I., Gholami M., and Abbassi S. 2010. Evaluation of some soil quality indicators in the Varamin region, Iran. World Applied Sciences Journal 9(1): 101–108.
18. Reynolds W.D. and Clarke Topp G. 2007. Soil water desorption and imbibition: tension and pressure techniques. p. 981-997. In: Carter M.R., and Gregorich E.G. (ed.) Soil Sampling and Methods of Analysis. 2^nd ed. Canadian Society of Soil Science. Taylor and Francis.
19. Reynolds W.D., Drury C.F., Tan C.S., Fox C.A., and Yang X.M. 2009. Use of indicators and pore volume-function characteristics to quantify soil physical quality. Geoderma 152: 252–263.
20. Reynolds W.D., Drury C.F., Yang X.M., and Tan C.S. 2008. Optimal soil physical quality inferred through structural regression and parameter interactions. Geoderma 146: 466–474.
21. Rezaei A., Gilkes R.J., and Andrews S.S. 2006. A minimum data set for assessing soil quality in rangelands. Geoderma 136: 229–234.
22. Romaniuk R., Giuffré L., and Romero R. 2011. A soil quality index to evaluate the vermicompost amendments effects on soil properties. Journal of Environmental Protection 2: 502–510.
23. Sahebjame A.A. 2002. The precise detailed study of soil and land classification of Torogh (Khorasan-Razavi) agricultural research station. Final report, 1146. Soil and Water Research Institute. (In Persian)
24. Schoenholtz S.H., Van Miegroet H., and Burger J.A. 2000. A review of chemical and physical properties as indicators of forest soil quality: challenges and opportunities. Forest Ecology and Management 138: 335-356.
25. Sharma K.L., Mandal U.K., Srinivas K., Vittal K.P.R., Mandal B., Kusuma J.G., and Ramesh V. 2005. Long term soil management effects on crop yields and soil quality in a dryland Alfisol. Soil & Tillage Research 83: 246–259.
26. Skjemstad J.O., and Baldock J.A. 2007. Total and organic carbon. p. 225–237. In: Carter M.R., and Gregorich E.G. (ed.) Soil Sampling and Methods of Analysis. 2^nd ed. Canadian Society of Soil Science. Taylor and Francis.
27. Velasquez E., Lavelle P., and Andrade M. 2007. GISQ, a multifunctional indicator of soil quality. Soil Biology & Biochemistry 39: 3066–3080.
28. Zangiabadi M., Gorji Anari M., Ghalebi S., and Ramezani Moghaddam M.R. 2017. Effects of soil pore size distribution on integral energy of different soil water ranges. Soil Research 31(3): 463–472. (In Persian with English abstract)
29. Zangiabadi M., Gorji Anari M., Shorafa M., Keshavarz P., and Saadat. S. 2017. The relationship between integral energy (EI) of different soil moisture ranges and S-index in medium to coarse-textured soils. Journal of Water and Soil 31(2): 386–398. (In Persian with English abstract)
30. Zangiabadi M., Gorji Anari M., Shorafa M., Khavari Khorasani S., and Saadat. S. 2016. The relationship between integral water capacity (IWC) index and some physical properties in Khorasan-Razavi province. Journal of Water and Soil 30(4): 1192–1201. (In Persian with English abstract)