اثر روش‌های خاک‌ورزی و مقادیر مختلف نیتروژن بر کارآیی مصرف و شاخص تغذیه نیتروژن گندم در یک خاک آهکی (مطالعه موردی: منطقه زرقان، استان فارس)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت، واحد فیروزآباد، دانشگاه آزاد اسلامی، فیروزآباد، ایران

2 بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، زرقان، ایران

چکیده

اهداف: مطالعه به­منظور بررسی برهم­کنش اثرات روش­های خاک­ورزی، بقایای ذرت و مقادیر نیتروژن جهت بهبود کارآیی مصرف نیتروژن و حفظ پتانسیل عملکرد دانه گندم رقم چمران در اراضی خشک و نیمه خشک جنوب کشور انجام گرفت.
 
مواد و روش­ها: پژوهش به­صورت کرت­های دو بار خُرد شده در قالب طرح پایه بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در اراضی کشاورزی زرقان مرکز تحقیقات، آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس طی دوسال زراعی (از 1395 تا 1397) اجرا شد. فاکتور اصلی خاک­ورزی با سه روش شخم رایج، کم خاک­ورزی و بی خاک­ورزی، فاکتور فرعی بقایای ذرت (هیبرید سینگل کراس 704) با دو سطح حذف و حفظ 30 درصد بقایا و فاکتور فرعی-فرعی نیتروژن خالص با صفر، 101، 152 و 202 کیلوگرم در هکتار (از منبع کود اوره) بودند.
 
یافته­ها: نتایج دو سال پژوهش نشان داد، عملکرد دانه گندم (5266 کیلوگرم در هکتار) با افزایش نیتروژن از 101 به 202 کیلوگرم در هکتار در سامانه کم خاک­ورزی و حفظ بقایای ذرت افزایش یافت. هم­چنین، کارآیی بازیافت ظاهری و جذب نیتروژن در گندم با افزایش مقدار نیتروژن تا سطح 202 کیلوگرم در هکتار در شرایط حفظ بقایا و با کاهش دفعات شخم افزایش محسوسی داشت. درحالی­که، بیشترین کارآیی فیزیولوژیک و زراعی نیتروژن (به ترتیب 18/58 و 31/19 کیلوگرم بر کیلوگرم) به ترتیب در سامانه خاک­ورزی رایج و کم خاک­ورزی با کاربرد 101 و 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار به دست آمد. در مقابل، کاربرد مقادیر بیشتر و کمتر از 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار به ترتیب باعث افزایش و کاهش شاخص تغذیه نیتروژن نسبت به یک شد.
 
نتیجه­گیری: به­طور کلی، جایگزین کردن روش کم خاک­ورزی با خاک­ورزی رایج و یا بی خاک­ورزی در شرایط حفظ بقایای ذرت و با کاربرد 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار می­تواند موجب افزایش کارآیی مصرف نیتروژن به­ویژه کارآیی زراعی و کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن، بهبود شاخص تغذیه نیتروژن و حفظ پتانسیل عملکرد دانه گندم در تناوب با ذرت گردد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Tillage Practices and Nitrogen Rates on Nitrogen Use Efficiency and Nitrogen Nutrition Index of Wheat in a Calcareous Soil (Case Study: Zarghan Region, Fars Province)

نویسندگان [English]

  • Hamid Hooshmandi 1
  • Jahanbakhshe Mirzavand 2
  • Mahdi Zare
چکیده [English]

Background and Objective: The goals of study were to evaluate the combined effects of tillage practices, corn residues, and nitrogen (N) rates for improving nitrogen use efficiency (NUE) and protecting yield performance of wheat in arid and semi-arid regions of southern Iran.
 
Materials and Methods: The experiment was conducted as split split-plot based on randomized complete blocks design with three replications in the Zarghan Field Station, Agriculture and Natural Resources Research and Education Center of Fars Province during two cropping seasons (2015-17). The experimental treatments included tillage practices (Conventional tillage, CT; Reduced tillage, RT; No Tillage, NT) as main plots, with and without corn residue (at 30% residue retained and removed) as sub plots, and pure N rates (0, 101, 152, and 202 kg N ha-1 from Urea source) as sub sub-plots.
 
Results: After 2 years, wheat yields (5266 kg.ha-1) were tended to be increased with increasing N rates from 101 to 202 kg N ha-1 under RT with corn residue retention. Likewise, the increasing N rate at 202 kg.ha-1 can be increased apparent recovery efficiency of N (AREN) and nitrogen uptake efficiency (NUpE) under the reduction of soil tillage operations when crop residue retained. In the contrast, the highest physiological and agronomic efficiency of N (PEN and AEN, respectively) (58.18 and 19.31 kg.kg-1, respectively) were obtained by CT and RT methods with 101 and 152 kg N ha-1, respectively. Nitrogen nutrition index values <1, around 1, >1 were recorded at <152, 152, >152 kg ha-1 of N applied, respectively.
 
Conclusion: Our research has shown that replacing RT with CT and/or NT with corn residue retention and 152 kg N ha-1 can greatly increase NUE especially AEN and PEN, improve NNI, and protect wheat grain yield under wheat- and corn in a rotation.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agronomic Efficiency of Nitrogen
  • No Tillage
  • Physiological Efficiency of Nitrogen
  • Residue Retention
  • Reduced Tillage

مقدمه

تولید محصولات کشاورزی به مقدار مناسب در دهه­های آینده، مستلزم تولید پایدار محصول، به­وسیله افزایش کارآیی استفاده از منابع طبیعی و هم­چنین به حداقل رساندن فشار بر محیط زیست خواهد بود. گندم (Triticum aestivum L.) و ذرت (Zea mays L.) به عنوان دو غله مهم، بخش عمده­ای از غذای مردم دنیا را تشکیل می­دهند و به­طور معمول کشاورزان ایران این دو گیاه را در تناوب با یکدگیر کشت می­کنند (علیجانی و همکاران 2011). در سال­های اخیر با توجه به تمایل کشاورزان به­ویژه مناطق جنوبی کشور مانند استان فارس، اتخاذ و بکارگیری سامانه­های خاک­ورزی حفاظتی شامل کم خاک­ورزی و بی خاک­ورزی در مقابل خاک­ورزی رایج به عنوان سازوکاری موثر برای حفظ پتانسیل عملکرد دانه از طریق بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک در کشت ممتد گندم و یا تناوب گندم-ذرت با افزایش همراه بوده است (میرزاوند 2019). در استان فارس، پتانسیل عملکرد دانه گندم با توجه به خصوصیات هر رقم و نحوه مدیریت مزرعه­ای متفاوت است. برای مثال پتانسیل عملکرد رقم چمران (رقم مورد مطالعه در این پژوهش) در استان فارس بین پنج تا 10 تن در هکتار گزارش شده است (علیجانی و همکاران 2012). در رابطه با تاثیر خاک­ورزی حفاظتی بر عملکرد در شرایط مختلف، گزارش­های متفاوتی شامل تاثیر مثبت (بنی­اسدی و همکاران 2014، جلالی و اسفندیاری 2016)، منفی و عدم تاثیر (مسیگا و همکاران 2012، مالیکا و همکاران 2015) وجود دارد. به عبارت دیگر، پاسخ عملکردی محصول به روش­های خاک­ورزی حفاظتی تابع نوع محصول، شرایط آب و هوایی منطقه و سامانه کشت (دیم یا آبی) می­باشد. افضلی­نیا و کرمی (2018) بیان کردند که در شرایط کشت آبی، معمولا عملکرد محصول در خاک­ورزی حفاظتی کمتر یا برابر با عملکرد محصول در خاک­ورزی مرسوم (شخم با گاوآهن برگردان­دار، دیسک و لولر) است. الحاجی و همکاران (2019) نشان دادند که بیشترین میزان عملکرد محصول در گندم در شرایط بی خاک­ورزی و باقی گذاشتن بقایا به دست آمد، درحالی­که کمترین عملکرد در شرایط بی خاک­ورزی و همراه با حذف بقایا حاصل شد.

هم­چنین، روش­های خاک­ورزی حفاظتی راهکاری مناسب جهت جلوگیری از حذف یا سوزاندن بقایا در کشاورزی پایدار به شمار می­رود و نقشی مهم در بهبود ماده آلی خاک و عملکرد گیاه زراعی دارد. به عبارت دیگر، افزایش ماده آلی خاک از طریق کاهش عملیات خاک­ورزی و حفظ بقایای گیاهی منجر به افزایش فراهمی عناصر غذایی قابل جذب به­ویژه نیتروژن در خاک جهت بهبود تولید محصول می­شود (ساریخانی و همکاران 2018، علیجانی و همکاران 2019). با توجه به محدودیت عناصر غذایی به­ویژه نیتروژن که در مناطق جنوبی کشور تحت عملیات خاک­ورزی رایج و کاهش ماده آلی خاک تشدید شده است، استفاده از کودهای شیمیایی نیتروژنه را جهت حفظ پتانسیل عملکرد گیاه زراعی اجتناب ناپذیر می­کند. بنابراین، تلفیق مدیریت خاک­ورزی و کوددهی می­تواند تاثیر به­سزایی در تولید محصول، بهره­وری پایدار و بهبود کارآیی نیتروژن داشته باشد. براساس نتایج پژوهش­های مختلف، عملکرد دانه گندم در سامانه خاک­ورزی رایج با افزایش مقدار کود نیتروژن افزایش می­یابد، اما از کارآیی مصرف، کارآیی زراعی، کارآیی فیزیولوژیک و بازیافت ظاهری نیتروژن به­طور محسوسی کاسته می­شود (قلی و همکاران 2007، مراقبی و همکاران 2011، کشاورز و همکاران 2014). الوان و عبدالحامد (2011) معتقدند که بالاترین کارآیی مصرف نیتروژن با مصرف اولین واحد کودی حاصل می­شود و با افزایش میزان کود نیتروژن افزایش کمتری در کارآیی مصرف نیتروژن حاصل خواهد شد. نتایج ارائه شده توسط آلاخ و همکاران (2012) حاکی از بهبود کارآیی مصرف نیتروژن در سامانه خاک­ورزی حفاظتی بود. اکبری و همکاران (2019) گزارش کردند که بیشترین کارآیی مصرف نیتروژن در سامانه بی خاک­ورزی و کاربرد 60 درصد بقایای گیاهی به دست آمد. جلیلی و بحرانی (2012) نشان دادند کارآیی زراعی و کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن با افزایش نیتروژن از 150 به 300 کیلوگرم در هکتار همراه با افزایش بقایای گیاهی از 25 به 50 درصد کاهش یافت. بنابراین، استفاده از مقدار مناسب کود نیتروژن و اتخاذ روش مناسب خاک­ورزی نه تنها می­تواند باعث افزایش عملکرد کیفی و کمی محصول شود، بلکه موجب بالا رفتن کارآیی مصرف نیتروژن می­گردد. بدین ترتیب مقدار کمتری نیتروژن در خاک تجمع یافته و در نتیجه احتمال آبشویی و آلودگی محیط زیست کمتر خواهد شد (رنجبر و همکاران 2018).

از سوی دیگر، تعیین و پایش شاخص تغذیه نیتروژن روشی موثر در تشخیص زمان و مقدار مناسب کاربرد نیتروژن مورد نیاز گیاه در مزرعه است. این شاخص که براساس خصوصیات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی گیاه می­باشد، از غلظت واقعی نیتروژن به غلظت نیتروژن بحرانی (حداقل غلظت نیتروژن مورد نیاز گیاه جهت حداکثر رشد و نمو) محاسبه می­شود. در صورتی که این شاخص نزدیک به یک باشد، نشان دهنده این است که گیاه برای رشد حداکثر، با کمبود نیتروژن مواجه نیست. در حالی­که مقادیر بیشتر از یک معرف مصرف بیش از حد و کمتر از یک معرف کمبود نیتروژن در گیاه است (معینی­راد و همکاران 2019). براساس نتایج پژوهش­های مختلف، شاخص تغذیه نیتروژن یک ابزار کارآمد برای تحلیل داده­های به دست آمده از آزمایش­های مزرعه­ای به­منظور تعیین وضعیت نیتروژنی گیاه و مدیریت کودهای نیتروژنه در مزرعه است. پُر واضح است که پایش شاخص تغذیه نیتروژن در گیاه زراعی می­تواند به بهینه­سازی زمان و مقدار مصرف کودهای نیتروژنی در راستای تامین دقیق نیازهای نیتروژنی گیاه زراعی متناسب با عملکرد هدف کمک نماید (زینلی و همکاران 2012، عطاالکریم و همکاران 2014، رنجبر و همکاران 2018). در ایران تحقیقات اندکی در زمینه ارزیابی مدیریت نیتروژن در مزارع گندم با استفاده از شاخص تغذیه نیتروژن به­ویژه در سامانه­های خاک­ورزی حفاظتی صورت گرفته است. حبیب و همکاران (2017) گزارش کردند افزایش مقدار کاربرد نیتروژن در گندم مقدار شاخص تغذیه نیتروژن را افزایش داد اما با کاهش کارآیی مصرف نیتروژن گیاه همراه بود. در مطالعه فوق، بیشترین کارآیی مصرف نیتروژن گندم در شرایط حفظ بقایا در سامانه بی خاک­ورزی و خاک­ورزی رایج مشاهده شد، در حالی­که شاخص تغذیه نیتروژن در تمام سطوح کاربرد کود تنها در سامانه بی خاک­ورزی بیشترین بود (حبیب و همکاران 2017). علیجانی و همکاران (2019) گزارش کردند که نیاز گیاه زراعی ذرت به کود نیتروژن جهت رسیدن به حداکثر عملکرد محصول در سامانه­های خاک­ورزی حفاظتی نسبت به سامانه خاک­ورزی رایج بیشتر بود. در مطالعه فوق انجام عملیات بی خاک­ورزی در مقایسه با کم خاک­ورزی و خاک­ورزی رایج منجر به کاهش شاخص کارآیی مصرف نیتروژن شد.

بنابراین، هدف از این پژوهش با توجه به اهمیت حفظ بقایا، کاهش عملیات شخم و نقش مهم نیتروژن جهت دستیابی به حداکثر عملکرد و بهبود کارآیی مصرف کود به­ویژه در مناطق جنوبی کشور، بررسی اثر مدیریت تلفیقی روش­های خاک­ورزیف مدیریت بقایای ذرت و مقادیر مختلف نیتروژن بر عملکرد دانه، کارآیی مصرف و شاخص تغذیه نیتروژن گندم در تناوب با ذرت در منطقه خشک و نیمه خشک زرقان استان فارس بود.

 

مواد و روش­ها

به­منظور بررسی اثر سامانه­های خاک­ورزی حفاظتی و رایج بر بهبود کارآیی مصرف نیتروژن با پایش شاخص تغذیه نیتروژن گندم (رقم چمران) در تناوب ممتد با ذرت دانه­ای (هیبرید سینگل کراس 704)، پژوهشی مزرعه­ای در دو سال زراعی (1395-96 و 97-1396) در مرکز تحقیقات کشاورزی زرقان، استان فارس به صورت آزمایش کرت­های دو بار خُرد شده در قالب طرح پایه بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. قبل از شروع پژوهش دو نمونه خاک مرکب از عمق صفر تا 30 سانتی­متری مزرعه تهیه و برخی از ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی خاک در جدول 1 آورده شد. علاوه­براین، متوسط بارندگی سالانه بلند مدت در منطقه 235 میلی­متر (طول جغرافیایی ʺ35ʹ71°52 شرقی و عرض جغرافیایی ʺ42ʹ76°29 شمالی و ارتفاع 1596 متر از سطح دریا) ثبت شده است (جدول 2). تیمارها شامل روش­های خاک­ورزی در سه سطح (خاک­ورزی رایج (شخم با گاوآهن برگردان­دار، دیسک و تراز کردن به وسیله­ی تراز­کننده کششی)، کم خاک­ورزی (یک بار استفاده از خاک­ورز مرکب متشکل از پنجه غازی و روتاری) و بی خاک­ورزی (بدون هیچ­گونه عملیات شخم یا خاک­ورزی) به عنوان فاکتور اصلی، مدیریت بقایای گیاهی ذرت در دو سطح (حفظ و حذف تمام بقایای ذرت از سطح خاک) به عنوان فاکتور فرعی و مقادیر نیتروژن (صفر، 101، 152 و 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) به عنوان فاکتور فرعی-فرعی بود. نیتروژن مورد نیاز گندم از منبع کود اوره (46 درصد نیتروژن) تامین شد. در تیمار حفظ بقایا، محصول به وسیله دستگاه کمباین برداشت شد، به­طوری که حدود 30 درصد بقایای ذرت به صورت ایستاده با ارتفاع حدود 30 سانتی­متر باقی ماند. در کرت­های بدون بقایای ذرت، گیاه از محل طوقه در سطح خاک کف­بُر و از مزرعه خارج شد.

مزرعه در شروع تحقیق به­صورت آیش بود، بنابراین در شروع آزمایش بقایای اندکی (بیشتر بقایای علف هرز) در مزرعه وجود داشت. برای کشت گندم (رقم چمران) از خطی کار کشت مستقیم (بذرکار-کودکار اسفوجیا، 17 ردیفه، عرض کار سه متر و شیار بازکن دیسکی) و برای کشت ذرت (هیبرید سیگل کراس 704) از ردیف کار کشت مستقیم (ردیفکار برتینی، پنج ردیفه و با عرض کار سه متر) استفاده گردید. ابعاد کرت­های آزمایشی 6 در 20 متر بود. در کشت گندم، هر کرت شامل 30 خط کاشت و فاصله خطوط کاشت 20 سانتی­متر در نظر گرفته شد. فاصله­ی بین کرت­های فرعی دو متر و تکرار­ها هشت متر در نظر گرفته شد. بذر گندم به مقدار 180 کیلوگرم در هکتار در نیمه دوم آبان و بذر ذرت به مقدار 25 کیلوگرم در هکتار در نیمه اول تیر ماه در کرت­ها کشت شد. میزان کود مصرفی براساس نیاز کودی مزرعه در سال­های مختلف، متفاوت بود که تمامی کود فسفات (حدود 150 کیلوگرم در هکتار)، پتاسیم (حدود 100 کیلوگرم در هکتار) و یک سوم کود اوره در زمان کاشت و توسط کارنده به کرت­ها داده شد و بقیه کود اوره در دو مرحله به صورت سرک و با دست در مزرعه پخش شد. سایر عملیات زراعی شامل آبیاری (آبیاری غرقابی)، کنترل علف­های هرز و مبارزه با آفات و بیماری­ها در تمام تیمارها به­طور یکسان اعمال شد. در زمان برداشت، بوته­های گندم از مساحت دو مترمربع به صورت تصادفی و با در نظر گرفتن اثرات حاشیه­ای با دست بریده و برداشت شدند. نمونه­های گیاهی برداشت شده در آون با دمای 70 درجه سانتی­گراد به مدت 48 ساعت خشک شدند. ویژگی­های مورد مطالعه شامل عملکرد دانه، شاخص تغذیه نیتروژن[1]، کارآیی جذب نیتروژن[2]، کارآیی زراعی نیتروژن[3]، کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن[4] و بازیافت ظاهری نیتروژن[5] در گندم بود. بدین منظور غلظت نیتروژن دانه و شاخساره به روش کلجدال تعیین شد (بریمنر 1996). نیتروژن کل گندم از مجموع نیتروژن در قسمت­های دانه و شاخساره گندم با توجه به غلظت نیتروژن و وزن خشک گیاه محاسبه گردید. بازیافت ظاهری نیتروژن از روش دیلز (1988) به دست آمد.

 

(رابطه 1)

 

 

در اینجا، AREN بازیافت ظاهری نیتروژن، N rate مقدار کود نیتروژن (کیلوگرم در هکتار)، N uptake نیتروژن کل گیاه (کیلوگرم در هکتار) در شرایط کاربرد نیتروژن (Napp) و بدون نیتروژن (N0) بود. کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن از روش اصفان (1990) تعیین شد.

 

 

 

 

(رابطه 2)

 

 

 

 

در اینجا، PEN کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن، Yield عملکرد دانه گندم (کیلوگرم در هکتار) در شرایط کاربرد نیتروژن (Napp) و بدون نیتروژن (N0)، N uptake نیتروژن کل گیاه (کیلوگرم در هکتار) در شرایط کاربرد نیتروژن (Napp) و بدون نیتروژن (N0) بود. کارآیی زراعی نیتروژن از روش نوا و لومیس (1981) محاسبه شد.

 

 

(رابطه 3)

 

 

 

 

در اینجا، AEN کارآیی زراعی نیتروژن، Yield عملکرد دانه گندم (کیلوگرم در هکتار) در شرایط کاربرد نیتروژن (Napp) و بدون نیتروژن (N0)، N rate مقدار کود نیتروژن (کیلوگرم در هکتار) بود. کارآیی جذب نیتروژن از روش راتک و همکاران (2006) محاسبه شد.

 

(رابطه 4)

 

 

جدول1 برخی ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی خاک در زرقان (عمق صفر تا 30 سانتی­متری)

ویژگی­های شیمیایی خاک

قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک (dS.m-1)

pH

ماده آلی خاک (%)

کربنات کلسیم معادل (%)

منگنز (ppm)

فسفرقابل جذب (ppm)

پتاس قابل جذب (ppm)

نیتروژن کل (%)

65/0

9/7

01/1

37

7

5/13

280

07/0

بافت خاک

شن (%)

سیلت (%)

رس (%)

کلاس بافت خاک

2/15

6/48

2/36

لوم رسی سیلتی

ویژگی­های آب آبیاری

هدایت الکتریکی آب آبیاری (dS.m-1)

81/0

pH آب آبیاری

00/7

                     

 

 

 

 

در اینجا، NUpE کارآیی جذب نیتروژن، Total N uptake جذب کل نیتروژن (کیلوگرم در هکتار) و N rate مقدار کود نیتروژن (کیلوگرم در هکتار) در شرایط کاربرد نیتروژن (Napp) بود. کارآیی جذب نیتروژن نشان دهنده توانایی گیاه در جذب نیتروژن از خاک می­باشد. شاخص تغذیه نیتروژن از روش جاستیس و همکاران (1994) تعیین شد

(رابطه 5)

 

 

در اینجا NNI شاخص تغذیه نیتروژن، Nms غلظت نیتروژن گیاه در مرحله گلدهی و Nc غلظت بحرانی نیتروژن می­باشد. غلظت بحرانی نیتروژن از رابطه 6 محاسبه شد.

(رابطه 6)

 

 

 

 


جدول2- میانگین دما و مجموع بارندگی منطقه زرقان در دو سال متوالی کشت گندم در تناوب با ذرت

سال زراعی 97-1396

سال زراعی 96-1395

ماه

بارندگی (mm)

دما (oC)

بارندگی (mm)

دما(oC)

30/11

17/10

80/7

00/14

آبان

00/7

26/8

60/3

20/11

آذر

50/27

68/6

30/22

90/8

دی

10/156

26/5

40/13

00/8

بهمن

50/17

99/8

60/97

50/12

اسفند

50/4

61/15

00/10

40/20

فروردین

50/168

43/19

20/28

20/25

اردیبهشت

10/56

75/23

00/0

10/31

خرداد

50/68

64/25

00/0

60/31

تیر

00/517

49/14

90/182

10/18

میانگین/مجموع

نیتروژن به روش هضم کجدال، پتاسیم به روش عصاره­گیری استات آمونیوم و فسفر به روش اُولسن تعیین شدند (چپمن و پرت 1982).

 

 

در اینجا، Nc غلظت بحرانی نیتروژن، DM وزن خشک شاخساره، a و b ضرایب ثابت معادله با توجه به نوع گیاه بود. مقدار ضریب a و b برای گندم به ترتیب 35/5 و 442/0 می­باشد (جاستیس و همکاران 1994). کلیه محاسبات آماری با استفاده از نرم­افزار 9.3 SAS انجام گرفت و برای مقایسه میانگین­‌ها از آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح 5 درصد و جهت رسم شکل­‌ها از نرم­افزار اکسل استفاده شد. از آنجایی­که آنالیز مرکب داده­ها نشان داد اثر سال در طول تناوب گندم-ذرت بر صفات عملکرد دانه، کارآیی مصرف و شاخص تغذیه نیتروژن گندم معنی­دار بود، مقایسه میانگین صفات مورد مطالعه به تفکیک سال گزارش گردید (جدول 3).

 

نتایج و بحث

بررسی داده­های دما و بارندگی در طول دو سال زراعی نشان داد در سال زراعی 97-1396 میانگین دمای هوا نسبت به سال زراعی 96-1395 حدود 5/3 درجه سانتی­گراد کمتر بود و در همین سال میزان بارندگی حدود 8/1 برابر با افزایش همراه بود که می­تواند منجر به تغییراتی در میزان عملکرد و شاخص­های کارآیی نیتروژن دانه گندم بگذارد و از این­رو مقایسه میانگین­ها برای هر سال زراعی جداگانه انجام شد (جدول 2). براساس نتایج حاصل از این پژوهش، کارآیی مصرف و شاخص تغذیه نیتروژن در گندم تحت تاثیر کاربرد مقادیر مختلف نیتروژن در سطح احتمال یک درصد معنی­دار بود. به­علاوه، اثر روش­های خاک­ورزی بر کارآیی مصرف و شاخص تغذیه نیتروژن در سطح احتمال یک تا پنج درصد معنی­دار بود، اما اثر بقایای ذرت بر تمام صفات مورد مطالعه معنی­دار نبود. در مقابل، اثر برهمکنش روش­های خاک­ورزی، بقایای ذرت و مقادیر نیتروژن بر کارآیی مصرف و شاخص تغذیه نیتروژن در سطح احتمال پنج درصد معنی­دار بود (جدول 3).

 

شاخص­های کارآیی نیتروژن

کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن

براساس نتایج این پژوهش کاربرد نیتروژن باعث افزایش کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن در گندم شد، به گونه­ای که بیشترین مقدار کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن با کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار حاصل شد. در سال زراعی 96-1395، بیشترین کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن در شرایط حفظ بقایا و کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار در سامانه بی خاک­ورزی (73/49 درصد) و سپس در سامانه خاک­ورزی رایج (64/47 درصد) به دست آمد که نسبت به شرایط حذف بقایا به ترتیب 77/3 و 37/38 درصد بیشتر بود (شکل 1 الف). در مقابل، بیشترین کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن در سامانه کم خاک­ورزی (84/46 درصد) با کاربرد بیشترین مقدار نیتروژن و حذف بقایا مشاهده شد. کمترین کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن (17/21 درصد) در سامانه خاک­ورزی رایج و حذف بقایا با کاربرد کمترین مقدار نیتروژن (101 کیلوگرم نیتروژن در هکتار) حاصل شد که نسبت به شرایط حفظ بقایای ذرت 46/38 درصد کاهش داشت (شکل 1 الف). در سال زراعی 97-1396، بیشترین کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن گندم (78/52 درصد) با کاربرد بیشترین مقدار نیتروژن در سامانه کم خاک­ورزی و حفظ بقایا به دست آمد که نسبت به شرایط حذف بقایا 56/14 درصد افزایش داشت (شکل 1 ب). در مقابل، بیشترین کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن در سامانه خاک­ورزی رایج (89/48 درصد) و سپس بی خاک­ورزی (21/43 درصد) در شرایط حذف بقایای ذرت با کاربرد مقادیر بیشتر از 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار حاصل شد. کمترین کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن (71/13 درصد) در سامانه کم خاک­ورزی با کاربرد کمترین مقدار نیتروژن و حفظ بقایا مشاهده شد (شکل 1 ب).

در پژوهش حاضر، کارآیی بازیافت ظاهری با کاربرد نیتروژن افزایش یافت که با نتایج یوسفی و همکاران (2018) که گزارش کردند کاربرد سطوح بالای نیتروژن منجر به کاهش کارآیی بازیافت ظاهری به دلیل ثابت بودن ظرفیت جذب و استفاده از نیتروژن توسط گیاه و افزایش هدر روی عنصر مذکور می­گردد، هم­خوانی نداشت. دلیل این تناقض می­تواند در ارتباط با توانایی گیاه در جذب و بکارگیری نیتروژن در نتیجه نوع و رقم گیاه، رطوبت، حاصلخیزی خاک و عوامل محیطی باشد زیرا کارآیی بازیافت ظاهری توانایی گیاه را در جذب نیتروژن به ازاء هر واحد نیتروژن مصرفی نشان می­دهد (لوپیز-بیلدو و لوپیز-بیلدو 2001). از سوی دیگر، کاهش عملیات خاک­ورزی به­ویژه کم خاک­ورزی تا حدی توانسته است اثرات مثبتی بر بهبود کارآیی بازیافت ظاهری داشته باشد. ساریخانی و همکاران (2018) گزارش کردند که سامانه کم خاک­ورزی می­تواند نقش موثری در افزایش محتوای ماده آلی و نیتروژن کل در خاک داشته باشد و در نهایت منجر به افزایش کارآیی بازیافت ظاهری نیتروژن گردد که با نتایج سیدی و رضوانی مقدم (2011) هم­خوانی داشت.

 

کارآیی زراعی نیتروژن

در سال زراعی 96-1395، نتایج نشان داد که همواره کاربرد بیشتر کود نیتروژن منجر به کاهش کارآیی زراعی نیتروژن در گندم شد. بیشترین کارآیی زراعی نیتروژن (31/19 کیلوگرم بر کیلوگرم) در سامانه کم خاک­ورزی با کاربرد 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و حذف بقایا حاصل شد (شکل 1 ج). به­طور مشابه، کارآیی زراعی نیتروژن در سامانه خاک­ورزی رایج در شرایط حذف بقایا و کاربرد 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار بیشترین مقدار بود که نسبت به حفظ بقایا 27/6 درصد (94/17 در مقابل 88/16 کیلوگرم بر کیلوگرم) افزایش یافت. در سامانه بی خاک­ورزی بیشترین مقدار کارآیی زراعی نیتروژن (79/14 کیلوگرم بر کیلوگرم) در شرایط حفظ بقایای ذرت و کاربرد 101 کیلوگرم نیتروژن در هکتار به دست آمد و افزایش نیتروژن تا سطح 202 کیلوگرم در هکتار منجر به کاهش 36/21 درصدی کارآیی زراعی نیتروژن شد (شکل 1 ج). در سال زراعی دوم، بیشترین مقدار کارآیی زراعی نیتروژن در سامانه خاک­ورزی رایج با کاربرد 101 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و حفظ بقایا (02/19 کیلوگرم بر کیلوگرم) به دست آمد و سپس در سامانه کم خاک­ورزی با کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و حفظ بقایا (92/18 کیلوگرم بر کیلوگرم) مشاهده شد (شکل 1 د). کمترین مقدار کارآیی زراعی نیتروژن در هر دو سال زراعی در سامانه بی خاک­ورزی و حذف بقایا به دست آمد به­گونه­ای که در سال زاعی اول با کاربرد 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار (شکل 1 ج) و در سال زراعی دوم با کاربرد 101 کیلوگرم نیتروژن در هکتار حاصل شد (شکل 1 د).

نتایج این پژوهش نشان داد در سطوح بالاتر نیتروژن کارآیی زراعی نیتروژن در گندم در شرایط حذف بقایای ذرت کاهش یافت، درحالی که حفظ بقایای گیاهی به تدریج نیاز به کاربرد نیتروژن را در تمام روش­های خاک­ورزی افزایش داد که احتمالا به دلیل افزایش نسبت کربن به نیتروژن می­باشد و با نتایج علیجانی و همکاران (2012) هم­خوانی داشت. هم­چنین، علیجانی و همکاران (2019) گزارش کردند پاسخ کارآیی زراعی نیتروژن در شرایط نیتروژن بیشتر متناسب با نوع روش خاک­ورزی و مدیریت بقایا متفاوت است و لزوماً نیتروژن بیشتر منجر به افزایش کارآیی زراعی نیتروژن نمی­شود. برخی از پژوهشگران، علت کاهش کارآیی زراعی نیتروژن در اثر افزایش مصرف نیتروژن را با افزایش سرعت از دست رفتن عنصر نیتروژن از طریق آبشویی، تصعید و یا عدم جذب موثر آن توسط گیاه مرتبط دانسته­اند (شهراسبی و همکاران 2016، علیجانی و همکاران 2019). بنابراین، با مدیریت صحیح روش­های خاک­ورزی و حفظ بقایا در سطح خاک که با افزایش محتوای ماده آلی و نیتروژن کل در خاک همراه است، می­توان هزینه تولید را به حداقل رساند و کارآیی زراعی نیتروژن را نیز افزایش داد (ریال­لُورا و همکاران 2016، ابراهیمیان و همکاران 2016).

 


جدول3- نتایج تجزیه واریانس خاک­ورزی، بقایای ذرت، نیتروژن و برهمکنش آن­ها بر کارآیی مصرف نیتروژن و عملکرد دانه گندم

منابع تغییرات

درجه آزادی

بازیافت ظاهری نیتروژن

کارآیی زراعی نیتروژن

کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن

کارآیی جذب نیتروژن

شاخص تغذیه نیتروژن

عملکرد دانه

سال (Y)

1

*46/185

*17/21

*47/100

*023/0

*05/0

**4/3741645

خطای اول (a)

4

ns46/25

ns46/3

ns89/24

ns003/0

ns01/0

ns7/278102

خاک­ورزی (T)

2

*33/256

**74/383

**34/702

**074/0

*09/0

**4/8392069

Y×T

2

ns56/69

ns98/10

*20/164

*013/0

ns01/0

*3/543748

خطای دوم (b)

8

ns89/45

ns58/7

ns27/68

ns002/0

ns004/0

ns9/41038

بقایا (R)

1

ns77/34

ns02/6

ns31/37

ns001/0

ns03/0

ns4/52517

Y×R

1

ns29/94

ns85/6

*91/148

ns001/0

ns03/0

ns4/124491

A×R

2

ns74/81

*08/39

ns95/54

*032/0

*04/0

**9/2213910

خطای سوم (c)

2

ns95/156

*75/28

*58/167

ns003/0

ns03/0

ns4/86204

نیتروژن (N)

3

**05/13660

**27/1600

**59/15492

**087/3

**52/5

**3/51516528

Y×N

3

ns33/43

*42/32

ns01/80

**024/0

ns01/0

*7/909797

T×N

6

*53/249

*89/62

*44/107

*01/0

ns02/0

*6/1437170

R×N

3

ns87/35

*56/15

ns80/16

*01/0

ns01/0

ns4/161929

T×R×N

6

*27/389

*33/17

*47/352

**032/0

*07/0

*7/346994

خطای باقی مانده (c)

99

25/73

88/5

78/89

006/0

01/0

0/103476

ضریب تغییرات (%)

63/11

62/14

78/14

27/19

12/12

02/11

ns، * و ** به ترتیب بیانگر نداشتن اختلاف معنی­دار و اختلاف معنی­دار در سطح 5 و 1 درصد می­باشند (دانکن=5درصد).

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


شکل1- اثر روش­های خاک­ورزی و مقادیر نیتروژن بر کارآیی بازیافت ظاهری و کارآیی زراعی نیتروژن گندم در تناوب گندم-ذرت در دو سال زراعی 96-1395 و 97-1396 (ستون­های با حروف مشابه بر اساس آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح 5 درصد تفاوت

 

 

 

 

کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن

نتایج این پژوهش نشان داد با کاربرد نیتروژن تا 202 کیلوگرم در هکتار کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن در گندم با کاهش همراه شد. در سال زراعی 96-1395، بیشترین مقدار کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن (30/59 کیلوگرم بر کیلوگرم) در سامانه خاک­ورزی رایج با کاربرد 101 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و حذف بقایا به دست آمد (شکل 2 الف). به­طور مشابه، کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن در سامانه کم خاک­ورزی و سپس بی خاک­ورزی (به ترتیب 75/55 و 81/37 کیلوگرم بر کیلوگرم) در شرایط حذف بقایا و کاربرد 101 کیلوگرم نیتروژن در هکتار حاصل شد. در سال زراعی 97-1396، بیشترین کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن (18/58 کیلوگرم بر کیلوگرم) در سامانه خاک­ورزی رایج با کاربرد کمترین مقدار نیتروژن و حفظ بقایا به دست آمد و سپس کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن در سامانه کم خاک­ورزی و بی خاک­ورزی به ترتیب در شرایط حذف و حفظ بقایای ذرت بیشترین بود (شکل 2 ب). در هر دو سال زراعی، کمترین کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن در سامانه بی خاک­ورزی با کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و حذف بقایا مشاهده شد (شکل2 الف و ب).

کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن توانایی گیاه را در افزایش عملکرد در پاسخ به نیتروژن جذب شده نشان می­دهد و به عبارت دیگر حاکی از پتانسیل گیاه در استفاده از نیتروژن جذب شده در جهت تولید می­باشد. طبق نتایج این مطالعه، افزایش کاربرد نیتروژن در سامانه­های خاک­ورزی منجر به کاهش کارآیی فزیولوژیک شد که احتمالا یکی از دلایل بروز این نتیجه آن است که گندم یک گیاه سه کربنه می­باشد و سهم بیشتری از نیتروژن جذب شده را صرف بازسازی آنزیم رابیسکو می­کند. بنابراین کارآیی نیتروژن جذب شده در اسیمیلاسیون مواد فتوسنتزی کاهش می­یابد که با نتایج ریال­لُورا و همکاران (2016) مطابقت داشت. از سوی دیگر، کاهش عملیات شخم همراه با حفظ بقایای گیاهی می­تواند سبب بهبود میزان ماده آلی خاک و هم­چنین افزایش فراهمی عناصر غذایی به­ویژه نیتروژن در خاک شود. از این­رو در سامانه­های خاک­ورزی به­ویژه خاک­ورزی حفاظتی با حفظ بقایا فراهمی نیتروژن احتمالا به دلیل کاهش تلفات آن از طریق آبشویی بیشتر می­شود و کارآیی جذب و مصرف نیتروژن بهبود می­یابد (حبیب و همکاران 2017، ساریخانی و همکاران 2018).

 

کارآیی جذب نیتروژن

در هر دو سال زراعی، کارآیی جذب نیتروژن در گندم با کاربرد مقادیر بیشتر نیتروژن با افزایش همراه شد. در سال زراعی 96-1395، بیشترین کارآیی جذب نیتروژن (66/0 کیلوگرم بر کیلوگرم) در سامانه بی خاک­ورزی با کاربرد کمترین مقدار نیتروژن و حفظ بقایا به دست آمد که نسبت به حذف بقایا 66/46 درصد بیشتر بود. در سامانه خاک­ورزی رایج و کم خاک­ورزی بیشترین کارآیی جذب نیتروژن (به ترتیب 65/0 و 63/0 کیلوگرم بر کیلوگرم) با کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار در شرایط حذف بقایای ذرت مشاهده شد (شکل 2 ج). در سال 97-1396، بیشترین کارآیی جذب نیتروژن (74/0 کیلوگرم بر کیلوگرم) در سامانه کم خاک­ورزی با کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و حفظ بقایای ذرت به دست آمد. به­طور مشابه، در سامانه خاک­ورزی رایج و بی خاک­ورزی بیشترین کارآیی جذب نیتروژن با کاربرد بیشترین مقدار نیتروژن و حفظ بقایای ذرت حاصل شد که نسبت به حذف بقایا به ترتیب 79/5 و 06/8 درصد بیشتر بود (شکل 2 د). در هر دو سال زراعی، کمترین کارآیی جذب نیتروژن در سامانه بی خاک­ورزی و حذف بقایای ذرت با کاربرد 101 تا 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار مشاهده شد (شکل 2).

نتایج این مطالعه نشان داد استفاده بیشتر از مقادیر نیتروژن، لزوماً باعث افزایش کارآیی جذب نیتروژن نشد. از آنجایی­که کارآیی جذب نیتروژن نشان می­دهد که از مجموع نیتروژن مصرف شده چه میزان از آن در زیست توده گیاه تجمع یافته است، به­نظر می­رسد که در مقادیر بالای کاربرد کود، مقدار زیادی از نیتروژن در خاک باقی می­ماند و جذب گیاه نمی­شود. به عبارت دیگر، مقدار زیادی از نیتروژن خاک از دسترس گیاهان بسته به نوع رقم و شرایط محیطی از طریق آبشویی و یا عوامل دیگر خارج می­شود (سهرابی و همکاران 2014). جنتیل و همکاران (2008) گزارش کردند که استفاده از نیتروژن به همراه برگرداندن بقایا در مقایسه با حذف بقایا باعث افزایش جذب نیتروژن توسط گیاه شد. حضور بقایای گیاهی با آزادسازی آهسته عناصر غذایی طی مراحل رشد گیاه موجب افزایش حاصلخیزی و تامین عناصر ضروری از جمله نیتروژن جهت رشد گندم می­شود (لیمن­اُرتگا و همکاران 2008). ابراهیمیان و همکاران (2016) گزارش کردند که انجام عملیات کم خاک­ورزی و حفظ بقایای گیاهی منجر به افزایش کارآیی جذب نیتروژن در گندم تا 2/62 درصد شد. وانگ و همکاران (2007) گزارش کردند که حفظ بقایای گیاهی اثر مثبتی بر کارآیی جذب نیتروژن دارد و دلیل این امر را دسترسی بیشتر گیاه به نیتروژن به دلیل آزادسازی تدریجی نیتروژن از بقایای گیاهی به همراه نیتروژن آزاد شده از کود شیمیایی عنوان کردند. نکته قابل توجه این  است که در شرایط عدم مصرف کود و یا سطوح پایین کود نیتروژن تجزیه بقایا به کندی صورت گرفته و در نتیجه آن نیتروژن کمتری جذب می­شود (سهرابی و همکاران 2014) که با نتایج این پژوهش هم­خوانی داشت.

 

شاخص تغذیه نیتروژن

در هر دو سال زراعی، شاخص تغذیه نیتروژن گندم با کاربرد نیتروژن بیشتر همواره افزایش یافت. هم­چنین، مقادیر شاخص تغذیه نیتروژن در سال زراعی دوم به مراتب بیشتر از سال زراعی اول بود (شکل 3). در سال زراعی 96-1395، شاخص تغذیه نیتروژن گندم برابر عدد یک (98/0 در شرایط حذف بقایا و 03/1 در شرایط حفظ بقایا) با کاربرد 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار در سامانه کم خاک­ورزی حاصل شد (شکل 3 الف و ب). در سال زراعی 97-1396، شاخص تغذیه نیتروژن برابر عدد یک (99/0) در سامانه کم خاک­ورزی و در شرایط حذف بقایا (شکل 3 ج) و سپس در سامانه بی خاک­ورزی و حفظ بقایا (95/0) زمانی به دست آمد که 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار استفاده شد (شکل 3 د). کاربرد مقادیر بیشتر و کمتر از 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار به ترتیب باعث افزایش و کاهش شاخص تغذیه نیتروژن نسبت به عدد یک شد (شکل 3).

نتایج این مطالعه نشان داد افزایش کاربرد نیتروژن منجر به افزایش شاخص تغذیه نیتروژن شد اما کاهش کارآیی زراعی و فیزیولوژیک نیتروژن را به دنبال داشت که با نتایج حبیب و همکاران (2017) مطابقت داشت. از شاخص تغذیه نیتروژن می­توان جهت پایش وضعیت نیتروژن درون گیاه استفاده نمود، زیرا مقادیر میانگین شاخص تغذیه نیتروژن باید همواره در حداکثر مقدار یک باشد و مقادیر بیشتر از یک نشان دهنده مصرف تجملی و کمتر از یک نشان دهنده کمبود نیتروژن است. در مطالعه حاضر، مقادیر میانگین شاخص تغذیه نیتروژن که به مقدار یک نزدیک­تر بود در شرایط حفظ بقایا در سامانه خاک­ورزی حفاظتی به ویژه کم خاک­ورزی با کاربرد 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار مشاهده شد که نشان دهنده فاصله ناچیزی بین وضعیت واقعی (موجود) تغذیه نیتروژن گندم و وضعیت مطلوب تغذیه نیتروژنی می­باشد که با نتایج سایر پژوهش­ها هم­خوانی داشت (یاو و همکاران 2014، اتااُل­کریم و همکاران 2017، زهاو و همکاران 2017). این در حالی است که با مصرف بیشتر از 150 کیلوگرم نیتروژن در هکتار شاخص تغذیه نیتروژن در تمام سامانه­های خاک­ورزی بیشتر از یک شد که این موضوع حاکی از مصرف تجملی کود در مزرعه بود که با نتایج پژوهش معینی­راد و همکاران (2019) مطابقت داشت.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل2- اثر روش­های خاک­ورزی و مقادیر نیتروژن بر کارآیی فیزیولوژیک و کارآیی جذب نیتروژن گندم در تناوب گندم-ذرت در دو سال زراعی 96-1395 و 97-1396 (ستون­های با حروف مشابه بر اساس آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح 5 درصد تفاوت معنی­داری ندارند)

 


عملکرد دانه گندم

در سال زراعی 96-1395، بیشترین عملکرد دانه گندم (4667 کیلوگرم در هکتار) در سامانه خاک­ورزی رایج با کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و حذف بقایا به دست آمد که نسبت به کم خاک­ورزی و بی خاک­ورزی به ترتیب 67/10 و 26/63 درصد بیشتر بود (شکل 4 الف). در شرایط کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار، انجام عملیات کم خاک­ورزی و حفظ بقایا منجر به کاهش 27/10 درصدی عملکرد دانه گندم شد. در مقابل، عملکرد دانه در سامانه بی خاک­ورزی و حفظ بقایا نسبت به حذف بقایا با کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار 78/24 درصد افزایش یافت (شکل 4 الف). در سال زراعی 1396-97، بیشترین عملکرد دانه گندم (5266 کیلوگرم در هکتار) در سامانه کم خاک­ورزی و حفظ بقایا با کاربرد 202 کیلوگرم نیتروژن در هکتار حاصل شد که نسبت به حذف بقایا پنج درصد بیشتر بود (شکل 4 ب). در شرایط کاربرد 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار، بیشترین عملکرد دانه گندم (4486 کیلوگرم در هکتار) در سامانه کم خاک­ورزی و حذف بقایا به دست آمد. کمترین عملکرد دانه گندم در سال زراعی اول (1152 کیلوگرم در هکتار) در سامانه کم خاک­ورزی و در سال زراعی دوم (1327 کیلوگرم در هکتار) در سامانه بی خاک­ورزی در شرایط حذف بقایا و بدون نیتروژن مشاهده شد (شکل 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


شکل3- اثر روش­های خاک­ورزی و مقادیر نیتروژن بر شاخص تغذیه نیتروژن گندم در تناوب گندم-ذرت در دو سال زراعی 96-1395 و 97-1396 (ستون­های با حروف مشابه بر اساس آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح 5 درصد تفاوت معنی­داری ندارند)

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


شکل4- اثر روش­های خاک­ورزی و مقادیر نیتروژن بر عملکرد دانه گندم در تناوب گندم-ذرت در دو سال زراعی 96-1395 و 97-1396 (ستون­های با حروف مشابه بر اساس آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح 5 درصد تفاوت معنی­داری ندارند)

 

 

 

 

 

نتایج این پژوهش نشان داد کاهش عملیات خاک­ورزی و حفظ بقایای گیاهی می­تواند در مقایسه با انجام عملیات خاک­ورزی رایج و حذف بقایا منجر به بهبود پتانسیل عملکرد دانه گندم در تناوب با ذرت گردد. براساس نتایج پژوهش­های مختلف، کاهش دفعات شخم و باقی گذاشتن بقایای گیاهی نقشی موثر در بهبود ساختمان و حاصلخیزی خاک دارد و این امر به تدریج منجر به افزایش ماده آلی و کاهش تبخیر آب از سطح خاک می­گردد. بنابراین، با افزایش ماده آلی و بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و حتی زیستی در محیط خاک، شرایط رشد و نمو گیاه زراعی بهبود می­یابد و به دنبال آن عملکرد محصول افزایش خواهد یافت (لی و همکاران 2007، رومرو-پرزگروواز و همکاران 2014). محمدی و همکاران (2009) گزارش کردند که عملکرد دانه گندم در سامانه کم خاک­ورزی (گاوآهن قلمی) به دلیل افزایش رطوبت خاک و بهبود خواص فیزیکی خاک در مقایسه با سامانه خاک­ورزی رایج به مراتب بیشتر بود که این امر منجر به افزایش عملکرد دانه گندم شد. بُنو و همکاران (2008) گزارش کردند که در شرایط خاک­ورزی حفاظتی مقدار ورودی ماده آلی به خاک بیشتر از خاک­ورزی رایج است. از این رو مقدار ماده آلی و هم­چنین عملکرد گیاهان در این مزارع بیشتر می­گردد. شهپری و همکاران (2016) اظهار داشتند حضور بقایای گیاهی در سطح مزرعه می­تواند موجبات بهبود ماده آلی خاک، افزایش محتوای رطوبت خاک و افزایش سرعت نفوذ آب در خاک را فراهم سازد. علاوه­براین، بقایای گیاهی می­تواند به عنوان یک منبع غذایی برای گیاه زراعی به شمار رفته و حتی باعث کاهش هزینه تولیدات کشاورزی شود. علیجانی و همکاران (2011) گزارش کردند که نگهداری بقایای گیاهی در سطح خاک اغلب موجب افزایش عملکرد گیاه زراعی می­گردد، اما در برخی شرایط، به دلایل مختلفی چون کمبود ادوات مناسب و ناکافی بودن دانش کشاورزان در مدیریت بقایا، موجب کاهش عملکرد گیاه زراعی می­شود. هم­چنین، کاهش استقرار و رشد اولیه گیاهچه، تاخیر در استقرار و تغییر خصوصیات فیزیکی خاک از عوامل کاهش عملکرد در سامانه بی خاک­ورزی گزارش شده است (محمدی و همکاران 2009).

نتیجه گیری کلی

الگوی کشت رایج زراعی در برخی از مناطق استان فارس (حومه زرقان و اراضی زیر سد درودزن) کشت پیاپی گندم و یا ذرت است که این الگوی کشت با توجه به محدودیت­های منابع کمی و کیفی آب، امکان اجرای تناوب زراعی مناسب را غیر ممکن ساخته است. اما، سامانه­های خاک­ورزی حفاظتی به­ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک می­تواند نقش مهمی در پایداری سامانه­های تولیدی محصولات کشاورزی ایفا کنند. هم­چنین، تلفیق مدیریت خاک­ورزی و کوددهی می­تواند تاثیر به­سزایی در تولید محصول، بهره­وری پایدار و کارآیی عناصر غذایی داشته باشد. نتایج این پژوهش نشان داد که حفظ بقایای ذرت در تمام سامانه­های خاک­ورزی مورد ارزیابی، ضمن بهبود کارآیی مصرف و شاخص تغذیه نیتروژن نقش مثبتی نیز در حفظ پتانسیل عملکرد گندم دارد. به­طور کلی، جایگزین کردن روش کم خاک­ورزی با خاک­ورزی رایج و یا بی خاک­ورزی در شرایط حفظ بقایای ذرت و با کاربرد 152 کیلوگرم نیتروژن در هکتار می­تواند موجب افزایش کارآیی مصرف نیتروژن به­ویژه کارآیی زراعی و کارآیی فیزیولوژیک نیتروژن، بهبود شاخص تغذیه نیتروژن و حفظ پتانسیل عملکرد دانه گندم در تناوب با ذرت گردد.

 

سپاسگزاری

بدین وسیله از همکاری صمیمانه جناب دکتر رضا مرادی طالب بیگی در تجزیه و تحلیل آماری داده­ها و تهیه این مقاله تقدیر و تشکر می­گردد.



[1] Nitrogen Nutrition Index; NNI

[2] Nitrogen Uptake Efficiency; NUpE

[3] Agronomic Efficiency of Nitrogen; AEN

[4] Physiological Efficiency of Nitrogen; PEN

[5] Apparent Recovery Efficiency of Nitrogen; AREN

Afzalinia S and Karami AD. 2018. Effect of conservation tillage on soil properties and corn yield in the corn-wheat rotation. Iranian Journal of Biosystem Engineering, 49(1): 129-137. (In Persian).

Akbari F. Dahmardeh M. Morshdi A. Ghanbari A and Khoramdel S. 2019. The influences of tillage system and plant residue on nitrogen uptake and use efficiency in corn and bean intercropping systems. Journal of Agricultural Crops Production, 20: 785-799. (In Persian).
Alhajj SA. Tedone L. Verdini L. Cazzato E and Mastro GD. 2019. Wheat response to no-tillage and nitrogen fertilization in a long-term faba bean-based rotation. Agronomy, 50: 2-18.
Alijani Kh. Bahrani MJ and Kazemeini SAR. 2011. Effect of tillage methods and corn residue on growth, yield and yield components of wheat. Iranian Journal of Field Crops Research, 9(3): 113-122. (In Persian).
Alijani K. Bahrani MJ and Kazemeini SA. 2012. Short-term responses of soil and wheat yield to tillage, corn residue management and nitrogen fertilization. Soil and Tillage Research, 124:78-82.
Alijani K. Bahrani MJ and Kazemeini SA. 2019. Is it necessary to adjust nitrogen recommendations for tillage and wheat residue management in irrigated sweet corn? Archives of Agronomy and Soil Science, 65: 1-14.
Ata-Ul-Karim ST. Yao X. Liu X. Cao W and Zhu Y. 2014. Determination of critical nitrogen dilution curve based on stem dry matter in rice. PLOS ONE, 9(8): 1-12.
Ata-Ul-Karim ST. Zhu Y. Liu X. Cao Q. Tian Y and Cao W. 2017. Comparison of different critical nitrogen dilution curves for nitrogen assessment in rice. Scientific Reports, 7: 1-14.
Aulakh MS. Manchanda JS. Garg AK. Kumar S. Dercon G and Nguyen M. 2012. Crop production and nutrient use efficiency of conservation agriculture for soybean–wheat rotation in the Indo-Gangetic Plains of Northwestern India. Soil and Tillage Research, 120: 50-60.
Bani-Asadi R. Tohidi-Nejad AA and Mohammadi-Nejad Gh. 2014. Evaluation of effects of tillage methods and barley residues management on corn production. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 24(4): 61-69. (In Persian).
Bono A. Alvarez R. Buschiazzo DE and Cantet RJC. 2008. Tillage effects on soil carbon balance in a semiarid agroecosystem. Soil Science Society of America Journal, 72:1140-1149.
Bremner JM. 1996. Nitrogen-total. Pp. 1085-1121. In: Sparks DL. Page AL. Helmke PA. Loeppert RH. Soltanpour PN. Tabatabai MA. Johnston CT and Sumner ME (eds). Methods of soil analysis: part 3-Chemical methods. SSSA Book Ser. 5.3. Madison (WI): Soil Science Society of America Inc.
Chapman HD and Pratt PF. 1982. Methods of analysis for soils, plants and water. Chapman Publisher, Riverside, CA.
Dilz K. 1988. Efficiency of uptake and utilization of fertilizer nitrogen by plants. Pp. 1-26. In: Jenkinson DS and Smith KA (eds). Nitrogen efficiency in agricultural soils. London: Elsevier Applied Science.
Ebrahimian E. Koocheki A. Nasiri Mahalati M. Khorramdel S and Beheshti A. 2016. Effects of tillage systems and residue application rate on nitrogen uptake and use efficiency in wheat (Triticum aestivum L.). Cereal Research, 6: 79-88. (In Persian).
Elwan MWM and Abd El-Hamed KE. 2011. Influence of nitrogen form, growing season and sulfur fertilization on yield and the content of nitrate and vitamin C of broccoli. Scientia Horticulturae, 127(3): 181- 187.
Gentile R. Vanlauwe B. Chivenge P and Six J. 2008. Interactive effects from combining fertilizer and organic residue inputs on nitrogen transformations. Soil Biology and Biochemistry, 40: 2375-2384.
Gholi A and Ezat Ahmadi M. 2007. The effect of the amount and timing of nitrogen application on wheat grain protein and nitrogen use efficiency in dryland Zagros. Agricultural Knowledge, 16: 113-122. (In Persian).
Habbib H. Hirel B. Verzeaux J. Roger D. Lacoux J. Lea P. Dubois F and Tétu T. 2017. Investigating the combined effect of tillage, nitrogen fertilization and cover crops on nitrogen use efficiency in winter wheat. Agronomy, 7: 1-15.
Isfan D. 1990. Nitrogen physiological efficiency index in some selected spring barley cultivars. Journal of Plant Nutrition, 13: 907-914.
Jalali AH and Sfandiari H. 2016. Effect of tillage systems and crop rotations on wheat yield. Journal of Plant Productions, 39(2): 43-56. (In Persian).
Justes E. Mary B. Meynard JM. Machet JM and Thelier-Huche L. 1994. Determination of a critical nitrogen dilution curve for winter wheat crops. Annals of Botany, 74: 397-407.
Jalali AH and Bahrani MJ. 2012. Effect of crop residue and nitrogen fertilizer on nitrogen use efficiency in corn production. Agronomy Journal of Pajouhesh and Sazandegi, 102: 197-204. (In Persian).
Keshavarz A. Kazemeini SA and Bahrani MJ. 2014. Yield and nitrogen use efficiency of wheat as influenced by different levels of nitrogen and corn, rapeseed, sunflower and wheat residues. Journal of Crop Production and Processing, 3: 181-191. (In Persian).
Li HW. Gao HW. Wu HD. Li WY. Wang XY and He J. 2007. Effects of 15 years of conservation tillage on soil structure and productivity of wheat cultivation in northern China. Australian Journal of Soil Research, 45: 344-350.
Limon-Ortega A. Govaerts B and Sayre KD. 2008. Straw management, crop rotation, and nitrogen source effect on wheat grain yield and nitrogen use efficiency. European Journal of Agronomy, 29: 21-28.
Lopez-Bellido RJ and Lopez-Bellido L. 2001. Efficiency of nitrogen in wheat under Mediterranean condition: effect of tillage, crop rotation and N fertilization. Field Crop Research, 71: 31-64.
Małecka I. Blecharczyk A. Sawinska Z. Swędrzyńska D and Piechota T. 2015. Winter wheat yield and soil properties response to long-term non-inversion tillage. Journal of Agricultural Science and Technology, 17: 1571-1584.
Messiga AJ. Ziadi N. Morel C. Grant C. Tremblay G. Lamarre GV and Parent LE. 2012. Long-term impact of tillage practices and biennial P and N fertilization on corn and soybean yields and soil P status. Field Crop Research, 133: 10-22.
Mirzavand J. 2019. Soil organic matter changes and crop yield in conservation and conventional tillage systems under wheat-corn rotation in Zarghan region (Fars Province, Iran). Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 29(2): 121-133. (In Persian).
Moeinirad A. Zeinali E. Soltani A and Galeshi S. 2019. Study of nitrogen nutrition index, seedling index, concentration nitrogen and wheat yield in different nutritional regimens. Journal of Plant Ecophysiology, 11: 163-177. (In Persian).
Mohammadi Kh. Nabi Allahi K. Aghaalikhani M and Khoormali F. 2009. Study on the effect of different tillage methods on the soil physical properties, yield and yield components of rain-fed wheat. Journal of Plant Production, 16(4): 77-91. (In Persian)
Moraghebi F. Akbari Famileh M and Houshmandfar A. 2011. The effect of amount and time of nitrogen use on the percentage of grain protein and nitrogen use efficiency of the wheat, cultivar Pishtaz, in Saveh region. Journal of Plants and Ecosystems, 7: 65-76. (In Persian).
Novoa R and Loomis RS. 1981. Nitrogen and plant production. Plant and Soil, 58: 177-204.
Ranjbar A. Rahimikhoob A. Ebrahimian H and Varavipour M. 2018. Estimation of nitrogen nutrition index using aquaCrop and HYDRUS simulation models during maize growing period. Iranian Journal of Soil Research, 32(3): 283-303. (In Persian).
Rathke GW. Behrens T and Diepenbrock W. 2006. Integrated nitrogen management strategies to improve seed yield, oil content and nitrogen efficiency of winter oilseed rape (Brassica napus L.): a review. Agriculture, Ecosystems and Environment, 117: 80-108.
Rial-Lovera K. Davies WP. Cannon ND and Conway JS. 2016. Influence of tillage systems and nitrogen management on grain yield, grain protein and nitrogen-use efficiency in UK spring wheat. The Journal of Agricultrua Science, 154(8):1437-1452.
Romero-Perezgrovas R. Verhulst N. Delarosa D. Hernandez V. Maertens M. Deckers J and Govaerts B. 2014. Effects of tillage and crop residue management on corn yields and net returns in the Central Mexican Highlands under drought conditions. Soil Science Society of China, 24: 476-486.
Sarikhani ShK. Kazemeini SA. Afzalinia S and Gathala MK. 2018. Changes in soil properties and productivity under different tillage practices and wheat genotypes: a short-term study in Iran. Sustainability, 10: 2-17.
Shahpari Z. Fateh E and Aenehband A. 2016. Different residue type and management, and nitrogen on yield and quality of durum wheat (Triticum durum L.), and soil macro elements. Journal of Crop Production, 9(3): 87-104. (In Persian).
Shahrasbi S. Emam Y. Ronaghi A and Pirasteh-Anosheh H. 2016. Effect of drought stress and nitrogen fertilizer on grain yield and agronomic nitrogen use efficiency of wheat (Triticum aestivum L. cv. Sirvan) in Fars Province, Iran conditions. Iranian Journal of Crop Sciences, 17(4): 349-363. (In Persian).
Seyyedi SM and Rezvani-Mohgaddam P. 2011. Yield, yield components and nitrogen use efficiency of wheat in mushroom compost, biological fertilizer and urea application. Journal of Agroecology. 3: 313-323. (In Persian).
Sohrabi SS. Fateh E. Aynehband A and Rahnama A. 2014. Assessment of nitrogen efficiency indices and variation in nutrients uptake of wheat influenced by crop residue management and different nitrogen fertilizer sources. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 24: 17-33. (In Persian).
Wang K. Lv H. Wang KRJ and Buresh RJ. 2007. Residue management for improving soil fertility and sustainable crop productivity in China. Proceeding International Rice Conference. New Delhi, India. Pp. 689-697.
Yao X. Zhao B. Tian YC. Liu XJ. Ni J and Cao WX. 2014. Using leaf dry matter to quantify the critical nitrogen dilution curve for winter wheat cultivated in eastern China. Field Crops Research, 159: 33-42.
Yousefi M. Daneshian J. Hossein Sh. Rad A. Valadabadi SAR and Sayfzadeh S. 2018. Yield and nitrogen use efficiency of rapeseed (Brassica napus L.) influenced by nitrogen rates and irrigation regimes. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 28: 29-41. (In Persian)
Zeinali E. Soltani A. Galeshi S and Movahedi Naeeni SA. 2012. Evaluating nitrogen nutrition index of wheat (Triticum aestivum L.) fields in Gorgan. Journal of Plant Production, 19(4): 137-156.
Zhao B. Ata-Ul-Karim ST. Liu Z. Xiao J. Liu Z and Qin A. 2017. Development of a critical nitrogen dilution curve based on leaf dry matter for summer maize. Field Crops Research, 208: 60-68.