پیامد سه‌ساله خاک‌ورزی حفاظتی و گیاه پوششی بر برخی شناسه‌های کیفیت خاک و اجزاء عملکرد ذرت

آب و خاک

مقاله 9، دوره 36، شماره 6 - شماره پیاپی 86، بهمن و اسفند 1401، صفحه 773-785   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2022.78321.1195

نویسندگان

محسن نائل^{* 1}؛ سیده صبا صالحی²؛ جواد حمزه ئی³؛ مرضیه زندی باغچه مریم²

¹گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بو علی سینا، همدان، ایران

²گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

³گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

بهره­گیری از خاک­ورزی حفاظتی و کاشت گیاهان پوششی در چارچوب کشاورزی حفاظتی نه تنها در بلند مدت به حفظ منابع خاک و آب کمک می­کند بلکه می­تواند به پایداری تولید نیز بیانجامد. به منظور مقایسه اثر روش­های مختلف خاک­ورزی حفاظتی و گیاهان پوششی بر برخی شناسه­های کیفیت خاک و اجزاء عملکرد ذرت، یک آزمایش مزرعه­ای سه­ساله به صورت طرح فاکتوریل دو عاملی در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. نظام خاک­ورزی در سه سطح (بی­خاک­ورزی، کم­خاک­ورزی و خاک­ورزی مرسوم) و گیاه پوششی در سه سطح (ماشک گل­خوشه­ای، خلر و بدون گیاه پوششی) اجرا شدند. ادوات مورد استفاده در خاک­ورزی مرسوم شامل گاوآهن برگردان­دار و دیسک، در کم­خاک­ورزی شامل گاوآهن چیزل، و در بی­خاک­ورزی صرفا از دروگر برای درو کردن گیاه پوششی استفاده شد. نمونه­برداری از خاک سطحی (15-0 سانتی متر) در سال سوم آزمایش و پس از برداشت ذرت انجام گرفت. مقدار کربن آلی کل، ذخیره کربن خاک[1]، کربن فعال[2]، شاخص مدیریت کربن[3]، تنفس پایه[4]، فسفر و پتاسیم فراهم، جرم مخصوص ظاهری، میانگین وزنی قطر خاکدانه­های پایدار در آب و فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی تعیین شد. به­جز فسفر فراهم، سایر شناسه­های کیفیت خاک در نظام کم­خاک­ورزی، در مقایسه با خاک­ورزی مرسوم، بهبود یافت. با این حال، این دو تیمار تفاوت معنی‌داری از نظر کربن فعال، ذخیره کربن و شاخص مدیریت کربن نشان ندادند. به علاوه، کمترین مقادیر کربن آلی کل (74/0 درصد) در تیمار بی­خاک­ورزی دیده شد، که تفاوت معنی‌داری با تیمار خاک­ورزی مرسوم (83/0 درصد) نداشت. نظام کم­خاک­ورزی با افزایش میانگین وزنی قطر خاکدانه­های پایدار و انباشت بقایای گیاهی، در نگهداشت کربن آلی خاک موثر بود. نظام کم­خاک­ورزی در مقایسه با بی­خاک­ورزی، باعث بهبود اغلب شناسه­های کیفیت خاک شد. هر دو گیاه پوششی باعث بهبود اغلب شناسه­های کیفیت خاک، در مقایسه با شاهد شدند. هرچند گیاه ماشک، در مقایسه با خلر، به طور مؤثرتری باعث بهبود شاخص مدیریت کربن شد. ذخیره کربن در تیمار ماشک و خلر، به ترتیب 54 و 40 درصد بیشتر از تیمار بدون گیاه پوششی بود. در خاک­ورزی مرسوم، کمترین مقدار عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه، وزن صد دانه، وزن بلال، وزن دانه در بلال و تعداد ردیف دانه در بلال مشاهده شد. در مقابل، بیشترین مقدار عملکرد دانه، وزن صد دانه، وزن بلال و وزن دانه در بلال در تیمار بی­خاک­ورزی مشاهده شد. با این حال، تفاوت معنی­داری بین دو تیمار خاک­ورزی حفاظتی (بی­خاک­ورزی و کم­خاک­ورزی) از نظر عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه، وزن بلال و تعداد ردیف دانه در بلال وجود نداشت. از طرف دیگر، تأثیر گیاه پوششی بر عملکرد بیولوژیک و تعداد دانه در ردیف بلال معنی­دار بود، به طوری که بیشترین مقدار این دو صفت در تیمار ماشک گل­خوشه­ای مشاهده شد. در کل، تلفیق کم­خاک­ورزی و گیاه پوششی ماشک گل­خوشه­ای به عنوان مناسب­ترین نظام کشت از نظر بهبود شناسه­های کیفیت خاک و عملکرد ذرت در منطقه مورد مطالعه معرفی می­گردند.
 
[1]- Soil (organic) Carbon Stock
[2]- Active Carbon
[3]- Carbon Management Index
[4]- Basal Respiration

کلیدواژه‌ها

بی‌خاک‌ورزی؛ کربن آلی خاک؛ کشاورزی حفاظتی؛ کم‌خاک‌ورزی

مراجع

1. Adetunji, A.T., Ncube, B., Meyer, A.H., Olatunji, O.S., Mulidzi, R., & Lewu, F.B. (2021). Soil pH, nitrogen, phosphatase and urease activities in response to cover crop species, termination stage and termination method. Heliyon 7(1): e05980. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e05980.
2. Afzali Gorouh, H., Naghavii, H., Rostami, M.A., & Najafinezhad, H. (2019). Effect of conservation tillage and wheat residue management in some soil properties and grain yield of corn. Iranian Journal of Soil Research 33(1): 1-11. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22092/ijsr.2019.119050.
3. Ahmadnia, F., Ebadi, A., Hashemi, M., & Ghavidel, A. (2020). Investigating the short time effect of cover crops on physical and biological properties of soil. Journal of Water and Soil Conservation 26(6): 277-290. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22069/JWSC.2019.16172.3145.
4. Ahmadvand, G., & Hajinia, S. (2015). The effect of cover crop and different tillage systems on soil physical properties and yield of potato. Journal of Crop Production 8(4): 163-182. (In Persian with English abstract). https://doi.org/20.1001.1.2008739.1394.8.4.9.5.
5. Akala, V., & Lal, R. (2001). Soil organic carbon pools and sequestration rates in reclaimed minesoils in Ohio. Journal of environmental Quality 30(6): 2098-2104. https://doi.org/10.2134/jeq2001.2098.
6. Asadi, M.E., Feyzbakhsh, M.T., & Razzaghi, M.H. (2016). Study of silage maize yield and yield components under different managements of tillage. Journal of Water and Soil Conservation 23(3): 151-170. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22069/JWFST.2016.3191.
7. Blair, G.J., Lefroy, R.D., & Lisle, L. (1995). Soil carbon fractions based on their degree of oxidation, and the development of a carbon management index for agricultural systems. Australian Journal of Agricultural Research 46(7): 1459-1466.
8. Blake, G.R., & Hartge, K.H. (1986). Bulk density. 363–375, In: Klute A. (ed.) Methods of Soil Analysis: Part 1 Physical and Mineralogical Methods, Modison.
9. Cambardella, C., & Elliott, E. (1994). Carbon and nitrogen dynamics of soil organic matter fractions from cultivated grassland soils. Soil Science Society of America Journal 58(1): 123-130. https://doi.org/10.2136/sssaj1994.03615995005800010017x.
10. Çelik, İ., Günal, H., Acir, N., Barut, Z.B., & Budak, M. (2021). Soil quality assessment to compare tillage systems in Cukurova Plain, Turkey. Soil and Tillage Research 208: 104892. https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104892.
11. Congreves, K., Hooker, D., Hayes, A., Verhallen, E., & Van Eerd, L. (2017). Interaction of long-term nitrogen fertilizer application, crop rotation, and tillage system on soil carbon and nitrogen dynamics. Plant and Soil 410(1): 113-127. https://doi.org/10.1007/s11104-016-2986-y.
12. Demir, Z., & Işık, D. (2019). Effects of cover crop treatments on some soil quality parameters and yield in a kiwifruit orchard in Turkey. Fresenius Environmental Bulletin 28(9): 6988-6997.
13. Ghaffari, M., Ahmadvand, G., Ardakani, M., Mosaddeghi, M., Yeganehehpoor, F., Gaffari, M., & Mirakhori, M. (2012). Effect of cover crop residues on some physicochemical properties of soil and emergence rate of potato. Journal of Crop Ecophysiology 21(1): 79-90. (In Persian with English abstract)
14. Hamzei, J., & Borbor, A. (2014). Effect of different soil tillage methods and cover crops on yield and yield components of corn and some soil characteristics. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production 24(3): 35-47. (In Persian with English abstract). https://sustainagriculture.tabrizu.ac.ir/article27221906f09a3231297d54566a5c904c20d2.pdf.
15. Hiel, M.P., Barbieux, S., Pierreux, J., Olivier, C., Lobet, G., Roisin, C., Garré, S., Colinet, G., Bodson, B., & Dumont, B. (2018). Impact of crop residue management on crop production and soil chemistry after seven years of crop rotation in temperate climate, loamy soils. Peer Journal 6: e4836. https://doi.org/10.7717/peerj.4836.
16. Isermeyer, H. (1952). Eine einfache Methode zur Bestimmung der Bodenatmung und der Karbonate im Boden. Zeitschrift für Pflanzenernährung, Düngung, Bodenkunde 56(1‐3): 26-38. https://doi.org/10.1002/jpln.19520560107.
17. Komeili, H.R., Rezvani Moghaddam, P., Ghodsi, M., Nassiri Mahallati, M., & Jalal Kamali, M.R. (2016). Effect of different tillage methods and the rate of crop residues on yield, yield components and economic efficiency of wheat. Cereal Research 6(3): 323-337 (In Persian with English abstract)
18. Latifi, S., Hauser, M., Raheli, H., Movahhed Moghaddam, S., Viira, A.-H., Gökcin Ozuyar, P., & Azadi, H. (2021). Impacts of organizational arrangements on conservation agriculture: insights from interpretive structural modeling in Iran. Agroecology and Sustainable Food Systems 45(1): 86-110. https://doi.org/10.1080/21683565.2020.1751375.
19. Merante, P., Dibari, C., Ferrise, R., Sánchez, B., Iglesias, A., Lesschen, J.P., Kuikman, P., Yeluripati, J., Smith, P., & Bindi, M. (2017). Adopting soil organic carbon management practices in soils of varying quality: Implications and perspectives in Europe. Soil and Tillage Research 165: 95-106. https://doi.org/10.1016/j.still.2016.08.001.
20. Nelson, D.W., & Sommers, L.E. (1996). Total carbon, organic carbon, and organic matter 961-1010 In: Sparks D.L., Page A.L., Helmke P.A., Loeppert R.H., Soltanpour P.N., Tabatabai M.A., Johnston C.T. and Sumner M.E. (eds) Methods of Soil Analysis: Part 3 Chemical methods, Modison.
21. Nouri, A., Lee, J., Yin, X., Tyler, D.D., & Saxton, A.M. (2019). Thirty-four years of no-tillage and cover crops improve soil quality and increase cotton yield in Alfisols, Southeastern USA. Geoderma 337: 998-1008. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.10.016.
22. Page, K.L., Dang, Y.P., & Dalal, R.C. (2020). The ability of conservation agriculture to conserve soil organic carbon and the subsequent impact on soil physical, chemical, and biological properties and yield. Frontiers in Sustainable Food Systems 4: 31. https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.00031.
23. Palm, C., Blanco-Canquib, H., DeClerckc, F., Gaterea, L., & Grace, P. (2014). Conservation agriculture and ecosystem services: An overview. Agriculture, Ecosystems and Environment 187: 87-105. http://doi.org/10.1016/j.agee.2013.10.010.
24. Pradhan, A., Chan, C., Roul, P.K., Halbrendt, J., & Sipes, B. (2018). Potential of conservation agriculture (CA) for climate change adaptation and food security under rainfed uplands of India: A transdisciplinary approach. Agricultural Systems 163: 27-35. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2017.01.002.
25. Sithole, N.J., Magwaza, L.S., & Mafongoya, P.L. (2016). Conservation agriculture and its impact on soil quality and maize yield: A South African perspective. Soil and Tillage Research 162: 55-67. https://doi.org/10.1016/j.still.2016.04.014.
26. Sokolowski, A.C., McCormick, B.P., De Grazia, J., Wolski, J.E., Rodríguez, H.A., Rodríguez-Frers, E.P., Gagey, M.C., Debelis, S.P., Paladino, I.R., & Barrios, M.B. (2020). Tillage and no-tillage effects on physical and chemical properties of an Argiaquoll soil under long-term crop rotation in Buenos Aires, Argentina. International Soil and Water Conservation Research 8(2): 185-194. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2020.02.002.
27. Tabatabai, M.A., & Bremner, J.M. (1969). Use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil biology and Biochemistry 1(4): 301-307. https://doi.org/10.1016/0038-0717(69)90012-1.
28. Verhulst, N., Govaerts, B., Verachtert, E., Castellanos-Navarrete, A., Mezzalama, M., Wall, P., Decker, J., & Sayre, K.D. (2010). Conservation agriculture, improving soil quality for sustainable production systems? 137-208, In: Lal R. and Stewart B.A. (eds) Advances in Soil Science: Food Security and Soil Quality. CRC Press, Boca Raton, FL, USA.
29. Weil, R.R., Islam, K.R., Stine, M.A., Gruver, J.B., & Samson-Liebig, S.E. (2003). Estimating active carbon for soil quality assessment: A simplified method for laboratory and field use. American Journal of Alternative Agriculture 18(1): 3-17. https://doi.org/10.1079/AJAA200228.
30. Yeganehpoor, F., Zehtab Salmasi, S., Abedi, G., Samadiyan, F., & Beyginiya, V. (2015). Effects of cover crops and weed management on corn yield. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences 14(2): 178-181. http://doi.org/10.1016/j.jssas.2014.02.001.
31. Yin-jie, Z., Wei, G., Hao-an, L., Ji-wei, T., Ruo-nan, L., Ming-yue, L., Huai-zhi, Z., & Shao-wen, H. (2022). Effects of a decade of organic fertilizer substitution on vegetable yield and soil phosphorus pools, phosphatase activities, and the microbial community in a greenhouse vegetable production system. Journal of Integrative Agriculture 21(7): 2119–2133. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(21)63715-2.
32. Zhao, X., Liu, S.L., Pu, C., Zhang, X.Q., Xue, J.F., Ren, Y.X., Zhao, X.L., Chen, F., Lal, R., & Zhang, H.L. (2017). Crop yields under no-till farming in China: A meta-analysis. European Journal of Agronomy 84: 67-75.