ارزیابی نقش سامانه‌های مدیریتی مختلف بر شاخص کیفیت خاک با استفاده از عملکرد محصول (مطالعه موردی: دشت نیشابور)

آب و خاک

مقاله 7، دوره 36، شماره 1 - شماره پیاپی 81، فروردین و اردیبهشت 1401، صفحه 95-112   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2022.74026.1120

نویسندگان

فرشته مقامی مقیم¹؛ علی رضا کریمی^{* 1}؛ محسن باقری بداغ آبادی²؛ حجت امامی¹

¹گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

²موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

این مطالعه با هدف ارزیابی شاخص کیفیت خاک در دو سطح لایه شخم و خاک‌رخ (عمق 0 تا 100 سانتی­متر)، در اراضی مرتعی و کشاورزی با مدیریت‌های خرده­مالک، عمده­مالک شخصی و اراضی شرکت کشاورزی و دامپروری بینالود در نیشابور انجام شد. 21 خاک‌رخ در سامانه‌های مدیریتی مزبور، حفر و از افق­های آن­ها نمونه‌برداری گردید. پرسش‌نامه­های لازم به کمک کشاورزان و کارشناسان منطقه به روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، تهیه و تحلیل­های مورد نظر انجام گرفت. از بین ویژگی­های موثر بر کیفیت خاک، کربنات کلسیم معادل، کربن آلی، درصد رس، شن، سیلت، قابلیت هدایت الکتریکی، pH، نیتروژن کل، فسفر و پتاسیم قابل استفاده، سدیم و مجموع کلسیم و منیزیم مورد تجزیه آزمایشگاهی قرار گرفت. شاخص کیفیت خاک در مجموعه حداقل داده (MDS) به دو روش تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) و نظر کارشناس (EO) و به دو شیوه تجمعی و وزنی محاسبه شد. برای رسیدن به یک مقدار واحد از هر ویژگی در هر خاک‌رخ، از دو روش میانگین وزنی و ضریب وزنی استفاده گردید و به‌منظور بررسی صحت ارزیابی، ارتباط بین شاخص کیفیت خاک با عملکرد یونجه و کلزا نیز به روش رگرسیون خطی بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشترین شاخص کیفیت تجمعی و وزنی خاک در هر دو سطح لایه شخم و خاکرخ، در هر دو روش PCA و EO مربوط به اراضی مرتعی و سیستم عمده مالک بود. در تمام واحدهای مدیریتی نیز شاخص وزنی محاسبه‌‌شده به روش EO، بیشترین کیفیت خاک سطحی و خاک‌رخ (به روش ضریب وزنی) را به خود اختصاص داد. ارتباط بین شاخص کیفیت خاک با عملکرد یونجه و کلزا نیز نشان داد که در مجموعه EO، شاخص وزنی خاک‌رخ (به روش ضریب وزنی) نسبت به خاک سطحی، توانسته است ارتباط بیشتری با عملکرد محصول، به‌خصوص کلزا، در سیستم مدیریتی عمده مالک (خاک سطحی R² = 0.75 و خاک­رخ R² = 0.68) و شرکت بینالود (خاک سطحی R² = 0.65 و خاک­رخ R² = 0.63) نشان دهد. ارتباط نسبتاً خوب عملکرد محصولات مورد مطالعه، با شاخص کیفیت خاک نشان داد که به‌منظور افزایش عملکرد، نیازمند یک مدیریت اصولی در جهت حفظ و بهبود کیفیت خاک، به‌خصوص در سیستم خرده­مالکی در جهت تامین نیازهای تغذیه­ای که نقش مهم­تری دارند، هستیم.

کلیدواژه‌ها

تجزیه به مولفه اصلی؛ سامانه مدیریتی؛ شاخص کیفیت خاک؛ عملکرد محصول؛ کارشناس خبره

مراجع

Abera W., Assen M., and Satyal P. 2020. Synergy between farmers’ knowledge of soil quality change and scientifcally measured soil quality indicators in Wanka watershed, northwestern highlands of Ethiopia. Environment, Development and Sustainability 23: 1316–1334. http://dx.doi.org/10.1007/s10668-020-00622-3.

2 .Andrews S.S., and Carroll C.R. 2001. Designing a soil quality assessment tool for sustainable agro ecosystem management. Ecological Applications 11: 1573-1585.

3. Andrews S.S., Karlen D.L., and Mitchell J.P. 2002. A comparison of soil quality indexing methods for vegetable production systems in Northern California. Agriculture, Ecosystems and Environment 90: 25-45.
4. Armenise E., Redmile-Gordon M.A., Stellacci A.M., Ciccarese A., and Rubino P. 2013. Developing a soil quality index to compare soil fitness for agricultural use under different managements in the Mediterranean environment. Soil Tillage Research, Journal Elsevier 130: 91–98.
5. Askari M.S., and Holden N.M. 2015. Quantitative soil quality indexing of temperate arable management systems. Soil and Tillage Research 150: 57–67. http://dx.doi.org/10.1016/j.still.2015.01.010.
6. Alizadeh K. 2015. The role of exploitation systems in the sustainable development of agriculture in Iran (study area: Central part of Torbate Heydarieh). Journal of Geographical Science 22: 71-87. (In Persian)
7. Asgharpoor M.J. 2010. Multiple criteria decision making. University of Tehran Publishers, Iran.
8. Bremner J., and Mulvaney C. 1982. Nitrogen-total. Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. American Society of Agronomy-Soil Science Society of America, Madison 595–624.
9. Bagheri Bodaghabadi M., Amini Faskhodi A., and Esfandiyarpoor I. 2007. Soil salinity zoning for environmental use of green space using AHP technique and principles of geostatistical (in Kish Island). Journal of Isfahan University (Humanities) 22: 101-116.
10. Cherubin M.R., Karlen D.L., Cerri C.E.P., Franco A.L.C., Tormena C.A., Davies C.A., and Cerri C.C. 2016. Soil quality indexing strategies for evaluating sugarcane expansion in Brazil. PLoS One 11(3): 1-26.
11. GHaemi F., GHaemi F., and Hosseini K. 1999. Geological map (1:100000) of Neyshabour. Geological Survey of Iran Press.
12. Hemmati S., Yaghmaeian mahabadi N., Farhangi M.B., and Sabouri A. 2019. Assessing soil quality indices and their relationships with rice yield in paddy fields of central Guilan province. Jornal of Soil Management and Sustainable Production 9(1): 35-150. (In Persian with English abstract). http://dx.doi.org/10.22069/ejsms.2019.15065.1818.
13. Hewitt A.E. 2004. Soil Properties Relevant to Plant Growth: A Guide to Recognising Soil Properties Relevant to Plant Growth and Protection. Manaaki Wenua Press. Lincoln, New Zealand.
14. Hoghoghi- Esfahani M. 2012. Cooperative production societies. Samar pulisher Tehran, Iran.
15. Issanchou A., Karine D., Dupraz P., and Ropars-Collet C. 2018. Inter temporal soil management: revisiting the shape of the crop production function. Journal of Environmental Planning and Management 62(11): 1845-1863.
16. Gee G.W., and Bauder J.W. 1986. Particle-size analysis. In: Klute, A. (Ed.), Methods of Soil Analysis Part 1, Physical and Mineralogical Methods, second ed. SSSA Book Series No. 5. SSSA and ASA, Madison, Wisconsin, USA 383–412.
17. Karlen D.L., Mausbach M.J., Doran J.W., Cline R.G., Harris R.F., and Schuman G.E. 1997. Soil quality: a concept, definition, and framework for evaluation. Soil Science Society of America Journal 61: 4-10.
18. Knudsen D., Peterson G., and Pratt P. 1982. Lithium, sodium, and potassium. Methods of soil analysis. Part 2. Chemical and microbiological properties. Soil Science Society of America Journal 225–246
19. Lal R. 1997. Soil Quality and Sustainability. In Methods for Assessment of Soil Degradation, edited by R. Lal, W. H. Blum, C. Valentine, and B. A. Stewart, 17–30. Boca Raton, FL: CRC Press.
20. Lal R. 2015. Restoring Soil Quality to Mitigate Soil Degradation. Journal Sustainability 7: 5875-5895.
21. Liu Z., Zhou W., Shen J., He P., Lei Q., and Liang G. 2014. A simple assessment on spatial variability of rice yield and selected soil chemical properties of paddy fields south China. Geoderma 235-236: 39-47.
22. Masto R., Chhonkar P., Singh D., and Patra A. 2008. Alternative soil quality indices for evaluating the effect of intensive cropping, fertilisation and manuring for 31 years in the semi-arid soils of India. Environmental Monitoring and Assessment 136: 419–435.
23. Mandal V.P., Rehman S., Ahmed R., Masroor M.D., Kumar P., and Sajjad H. 2020. Land suitability assessment for optimal cropping sequences in Katihar district of Bihar, India using GIS and AHP. Spatial Information Research.
24. Mukherjee A., and Lal R. 2014. Comparison of soil quality index using three methods. PLoS One 9: 1–15.
25. Malakoti M.J. 2014. Optimal fertilizer recommendation for agricultural products in Iran. Moballeghan Publishers.
26. Norfleet M.L. Ditzler C.A., Puckett W.E., Grossman R.B., and Shaw J.N. 2003. Soil quality and its relationship to pedology. Soil Scienc 168: 149–155.
27. Olsen S.R., and Sommers L.E. 1982. Phosphorus. Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. American Society of Agronomy-Soil Science Society of America, Madison 1035–1049.
28. Piper C.S. 1966. Soil and Plant Analysis. Reprinted by Hans Publishers, Bombay, India.
29. Page A.L., Miller R.H., and Keeney,D.R. 1982. Methods of Soil Analysis, part 2, chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy, Inc. Soil Science Society of America, Madison, WI.
30. Ray S.K., Bhattacharyya T., Reddy K.R., Pal D.K., Chandran P., Tiwary P., et al. 2014. Soil and land quality indicators of the Indo-Gangetic Plains of India. Current Science 107: 1470–1486.
31. Sys C., Van- Ranst E., and Debaveye J. 1991. Land evaluation, part I. Principles in Land Evaluation and Crop Production Calculations. General administration for development cooperation, Brussels 40–80
32. Salardini A.A. 1739. Soil fertility. University of Tehran Publishers, Iran.
33. Sherafat -dargani H. 2016. Extra-facilitation, a mechanism for sustainable development. Noruzi Publishers, Gorgan, Iran.
34. Thomas G.W. 1996. Soil pH and Soil Acidity, Methods of Soil Analysis. Part 3 Chemical Methods. Soil Science Society of America Book Series.
35. Vasu D., Tiwary P., Chandran P., and Singh S.K. 2016. Soil Quality for Sustainable griculture. Geoderma 282: 70–79. http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2016.07.010.
36. Walkley A., and Black I.A. 1934. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science 37: 29–38.
37. Yadav G.S., Lal R., Meena R.S., Babu S.U., Das A., B, S.N., Datta M., Layak J., and Saha,P. 2019. Conservation tillage and nutrient management effects on productivity and soil carbon sequestration under double cropping of rice in north eastern region of India. Ecological Indicators.
38. Zhang X.Y., Sui Y.Y., Zhang X.D., Meng K., and Herbert S.J. 2007. Spatial variability of nutrient properties in black soil of northeast China. Pedosphere 17(1): 19-29.