ارزیابی بقایای گیاهان برنج (Oryza sativa L.)، لوبیا چشم بلبلی (Vigna unguiculata L.)، شوید (Anethum graveolens L.) و بادمجان (Solanum melongena L) بر ویژگی‌های خاک در زراعت بدون نهاده شیمیایی ذرت (Zea mays L.)

بوم شناسی کشاورزی

مقاله 2، دوره 16، شماره 3 - شماره پیاپی 61، مهر 1403، صفحه 439-461   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/agry.2023.84230.1165

نویسندگان

عین اله حسامی^{* 1}؛ محسن جهان²

¹گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران

²گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در نظام­های تولید پایدار و کشاورزی ارگانیک، انتخاب گیاهانی به‌عنوان پیش­کشت‌ سازگار و استفاده از بقایای گیاهی آن‌­ها برای رسیدن به هدف اصلی سلامت و حفظ خاک اهمیت دارد. بدین منظور، کار تحقیقاتی حاضر در دو سال 1400-1399 و 1401-1400 در مرکز تحقیقات گیاهان گرمسیری شهرستان شوشتر به‌صورت تجزیه مرکب در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی در چهار تکرار انجام شد. در این تحقیق دو مزرعه به‌صورت جداگانه با روش کشت هیرم­کاری و خشک­کاری و کشت گیاهان پیش­کشت شامل لوبیا چشم بلبلی (Vigna unguiculata L.)، برنج (Oryza sativa L.)، شوید (Anethum graveolens L.)، بادمجان (Solanum melongena L.) و شاهد (آیش) به‌عنوان تیمارهای آزمایشی ارزیابی شدند. نتایج نشان داد مقدار نیتروژن آلی و کربن خاک با کاربرد بقایای گیاهان لوبیا، برنج، شوید و بادمجان به‌ترتیب 64، 40، 50 و 50 درصد و کربن آلی 47، 51، 47 و 43 درصد نسبت به شاهد بود. همچنین حداکثر نسبت کربن به نیتروژن خاک با کاربرد بقایای برنج نسبت به شاهد 8/21 درصد افزایش نشان داد. میزان pH حاک با کاربرد بقایای گیاهان لوبیا، برنج، شوید و بادمجان به‌ترتیب کاهش 5، 5، 4 و 4 درصد نسبت به شاهد را نشان داد. مقدار پتاسیم خاک در اثر کاربرد بقایای لوبیا، برنج، شوید و بادمجان به‌ترتیب 34، 21، 25 و 24 درصد افزایش و کاربرد بقایای گیاهان شوید و لوبیا باعث افزایش معنی­دار فسفر خاک به‌ترتیب 56 و 86 درصد در مقایسه با شاهد شد. همچنین بقایای گیاهی فوق­الذکر به‌ترتیب باعث افزایش 24، 27، 27 و 25 درصد ماده آلی خاک شد. از طرفی، کاربرد بقایای گیاه لوبیا نقش مفیدتری نسبت به سایر گیاهان در افزایش درصد رطوبت خاک به‌میزان 7/44 درصد داشت. پایداری خاکدانه خاک با استفاده از بقایای لوبیا باعث افزایش 60 برابری نسبت به شاهد شد. با توجه به نتایج تجزیه صفات مذکور، عملکرد دانه در مزارع به‌روش کشت هیرم­کاری و خشک­کاری ذرت در حضور بقایای لوبیا به‌ترتیب 09/32 و 07/32 درصدی نسبت به شاهد افزایش داشت. بنابراین، روش کشت هیرم­کاری و حفظ بقایای گیاهی به‌خصوص گیاه لوبیا چشم بلبلی (گیاهان خانواده بقولات) که در تناوب کشت شهرستان شوشتر مشاهده می­شود، می­تواند باعث افزایش موادآلی، عناصر معدنی خاک و حفظ ظرفیت نگهداری آب شود که در نهایت، نقش مهمی در بهبود و حفظ کیفیت و پایداری خاک و افزایش عملکرد بهینه در مزارع ذرت دارد.

کلیدواژه‌ها

بقایای گیاهی؛ پتاسیم؛ عملکرد؛ فسفر؛ ماده آلی؛ نیتروژن

مراجع

1. 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
2. Azam, F. (2002). Added nitrogen interaction in the soil-plant system-A review. Journal of Agronomy, 1(1), 54-59. https://doi.org/10.3923/ja.2002.54.59
3. Achakzai, A. K.K., & Bangulzai, M. I. (2006). Effect of various levels of nitrogen fertilizer on the Yield and Yield attributes of pea (Pisum sativum ) cultivars. Pakistan Journal of Botany, 38(2), 331-340.
4. Bakht, J.S., Tariq, M., & Shah, Z. (2009). Influence of crop residue management, cropping system and N fertilizer on soil N and C dynamics and sustainable wheat (Triticum aestivum) production. Soil and Tillage Research, 104, 233-240. https://doi.org/10.1016/j.still.2009.02.006
5. Bannayan Aval, M., Hajmohammadnia Ghalibaf, K., Yaghoubi, F., Rashidi, Z., & Valaie, N. (2020). Effect of tillage systems and residue management on soil water conservation, Yield and Yield components of wheat. Iranian Journal of Field Crops Research, 18(1), 71-83. In Persian with English abstract. https://doi.org/ 10.22067/gsc.v18i1.78442
6. Barraclough, P.B., & Tinker, P.G. (2006). The determination of ionic diffusion in field soils. II. Diffusion of bromide ions in undisturbed soil cores. Journal of Soil Science. 33, 13-2. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1982.tb01743.x
7. Celik, I., Ortas, I., & Kilic, S. (2004). Effects of compost, mycorrhiza, manure and fertilizer on some physical properties of a chromoxerert soil. Soil and Tillage Research, 78, 59-67. https://dio.org/ 10.1016/j.still.2004.02.012
8. Chastain, T.G., Young, W.C. Garbacik, C.J. Meints, P.D., & Silberstein, T.B. (2000). Alternative residue management and stand age effects on seed quality in cool-season perennial grasses. Seed Technology. 22, 34-42. https: //www. jstor. org/ stable/ 45133809
9. Clark, A.J., Meisinger, J.J., Decker, A.M., & Mulford, F.R. (2007). Effects of a grass-selective herbicide in a vetch–rye cover crop system on corn grain Yield and soil moisture. Agronomy Journal. 99, 43-48. https://org/ 10.2134/agronj2005.0362
10. ‍‍Dom, R.F., Mehdi, B.B., Burgress, M.S.E., Madramootoo, C.A., Mehuys, G.R., & Callum, I.R. (2005). Soil bulk density and crop Yield under eleven consecutive years of corn with different tillage and residue practices in a sandy loam soil in central Canada. Soil and Tillage Research. 84, 41-53. https://doi.org/10.1016/j.still.2004.08.006
11. Eagle, A.J., Bird, J.A., Hill, J.E., Horwath, W.R., & Kessel, C.V. (2001). Nitrogen dynamics and fertilizer use efficiency in rice following straw incorporation and winter flooding. Agronomy Journal. 93, 1346-1354. https://doi.org/10.2134/agronj2001.1346
12. Eghball, B. (2002(. Soil properties as influenced by phosphorus and nitrogen-based manure and compost applications. Agronomy Journal. 94, 128-135. https://org/10. 2134/agronj2002.1280
13. Jahan, M., Javadi, M., & Hesami, E. (2021). Nutritional management improved sesame performance and soil properties: A function-based study on sesame as affected by deficit irrigation, water superabsorbent, and salicylic acid. Journal Soil Science Plant Nutrition, 21: 2702– (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.1007/s42729-021-00557-2
14. Javadi, H., Rezvani Moghaddam, P., Rashed Mohasel, M., & Seghatoleslami, M.J. (2019). Effect of fertilizer management on some chemical properties of soil and absorption of nitrogen and phosphorus elements by purslane (Portulaca oleracea). Iranian Journal of Field Crops Research, 17(2), 187-205. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/gsc.v17i2.67458
15. Haynes, R.J., & Mokolobate, M.S. (2001). Amelioration of Al toxicity and P deficiency in acid soils by additions of organic residues: A critical review of the phenomenon and the mechanisms involved. Nutrient Cycling in Agroecosystems. 59 (1): 47-63. https://doi.org/10.1023/A:1009823600950
16. Hseami, E., Jahan, M., Nassiri-Mahallati, M., & Farhoudi, R. (2020). Evaluation of the effect of the return of different types of plant residues to soil on the Yield of maize. Journal of Plant Ecophysiology, 12(2), 134-147. (In Persian with English abstract). https://doi.org/20. 1001. 1. 20085958.1399.12. 41. 12. 9
17. Hesami, E., Jahan, M., Nassiri mahallati, M., & Farhoudi, R. (2018). Effects of plant residues in two types of soil texture on soil characteristics and corn (Zea mays) NS640 Yield in a reduced -tillage cropping system. Iranian Journal of Field Crops Research, 16(1), 67-81. (In Persian with English abstract). https://doi.org/ 10.22067/gsc.v16i1.56548
18. Katsvairo, T., Cox, W.J., & Van, E.H. (2002). Tillage and rotation effects on soil physical characteristics. Agronomy Journal. 94, 299-304. https://doi.org/10. 2134/ agronj 2002. 2990
19. Koocheki, A., & Khajeh Hosseini, M. (2007). Modern agriculture. Ferdowsi University of Mashhad Press, Mashhad, Iran. (In Persian)
20. Koocheki, A., Rezvani Moghaddam, P., & Fallahi, H. (2016). Effects of planting dates, irrigation management and cover crops on growth and Yield of saffron (Crocus sativus). Journal of Agroecology, 8(3), 435-451. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.22067/jag.v8i3.51323
21. Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., & Azimzadeh, J. (2020). Effect of different tillage systems on wheat (Triticum aestivum ) Yield and some soil physical characteristics in a fallow-wheat rotation under rainfed condition. Journal of Agroecology, 12 (2), 299-317. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10. 22067/ jag. v12i2. 52175
22. Mesgarbashi, M., Bakhshandeh, A. Nabipour M., & Kashani, A. )2013(. Investigating the effect of plant residues and chemical fertilizers on wheat Yield and soil organic matter. The Scientific Journal of Agricultural. 3, 247-239. (In Persian with English abstract). https://doi.org/sid.ir/paper/24718/en
23. Mubarak, A.R., Rosenani, A.B., Anuar, A.R., & Zauyah, D.S. (2003). Effect of incorporation of crop residues on a maizegroundnut sequence in the humid tropics. I. Yield and nutrient uptake. Journal of Plant Nutrition. 26, 1841-1858. https://doi.org/10.1081/PLN-120023287
24. Mishra, B.B., & Nayak, K.C. (2004). Oraganic farming for sustainable agriculture. Orissa Review. 3176400. pp: 42-45
25. Nassiri Mahallati, M., Koocheki, A., & Rezvani Moghaddam, P. (2001). Agroecology. Ferdowsi University of Mashhad Publications, Mashhad, Iran. p. 453. (In Persian)
26. Page,L., Miller, R.H., & Keeney, D.R. (1982). Methods of soil analysis. Part II. Chemical and microbiological. American Society of Agronomy and Soil Science Society. 64, 918-926.
27. Prior, S.A. Reicosky, C, Reeves, D.W, Runion., & Raper, R.L.G.B.  (2000). Residue and tillage effects on planting implement-induced short-term CO₂and water loss from loamy sand soil in Alabama. Soil and Tillage Research. 54, 197-199.  https://doi.org/10.1016/S0167-1987(99)00092-6
28. Rezvani Moghaddam, P. (2018). Evaluation of carbon allocation coefficients and net primary production for major crops in Khorasan-e Razavi province. Journal of Crop Production, 11(1), 141-152. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10. 22069/ ejcp. 2018. 13021. 2011
29. Salehi, F., Bahrani, M. C., Kazemini, S. A., Pak Neyat, H., & Karimian, N. (2011). The effect of wheat residues and nitrogen fertilizer on some characteristics of field soil in bean cultivation. Agricultural Sciences and Techniques and Natural Resources, Water and Soil Sciences. 55, 209-218. (In Persian with English abstract). https://doi.org/20. 1001. 1.24763594. 1390. 15. 55. 16. 4
30. Smith, M. K., Smith, J. P., & Stirling, G. R. (2011). Integration of minimum tillage, crop rotation and organic amendments into a ginger farming system: Impacts on Yield and soilborne diseases. Soil and Tillage Research, 114 (2). 108-116. https://doi.org/10. 1016/j. still. 2011. 04. 006
31. Wang, Q., Bai, Y., GAO, H. He. J., Chen, H., Chesney, R.C., Kuhn, N.J., & Li, H. (2008). Soil chemical properties and microbial biomass after 16 years of no-tillage farming on the Loess Plateau, China. 144, 502–508. https://doi.org/10. 1016/ j. geoderma. 2008. 01. 003
32. Wanas, S.H.A., & Orman, W.M., (2006). Advantages of applying various compost types to different layers of sandy soil: Journal of Applied Scientific Research. 2(12), 1298-1303
33. Wilhelm, W.W., Johnson, J.M., Hatfield, F., Voorhees, J.L., & Linden, D.R. (2004). Crop and soil productivity response to corn residue removal: A literature review. Agronomy Journal. 96, 1-17. https://doi.org/10.2134/agronj2004.1000a
34. Xu, R.K., & Coventry, D.R. (2003). Soil pH changes associated with lupin and wheat plant materials incorporated in a red–brown earth soil. Plant and Soil. 250 (1), 113-119. https://doi.org/10.1023/A:1022882408133
35. Zaeri, A., Rezainejad, Y., Ofune, M., & Shariatmadari, H. (2014). Cumulative and residual effects of sewage sludge on soil stability, permeability and apparent specific gravity of soil. Agricultural Science. 28, 101-110. (In Persian)