نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
Background and Objective: Including agricultural strategies in accordance with the goals of sustainable agriculture for increasing soil organic matter, we can mention two factors: plant residue management and use of organic compounds. Therefore, the main goal of this research is Study of chemical and organic characters of compost fertilizer which produced from crop residues and its effect on grain yield and yield components of wheat.
Materials and Methods: This research was conducted at Shahid Chamran University of Ahvaz during 2018- 2019 at two stages. First stage included production of compost from crop residues. Statistic design was factorial based on RCBD with 3 replications. First factor was crop residue types (i.e. rice, wheat, canola and sugar cane). Second factor was crop residues weight percent (i.e. 30, 40 and 50%). The second stage was designed in a way of RCB with 3 replications and including of 12 compost fertilizers which produced at the first stage.
Results: At first stage showed that used of crop residue had a significant chemical effect on final compost production. Compost fertilizers which produced from rice residue had a higher N (1.72%) than others, but, in return, had a lowest C/N ratio (18.31). Sugarcane compost had lowest quality duo to higher C/N (28.07) and lower chemical element levels. In addition, the highest (11.8 kg) and lowest (9.61 kg) compost fertilizer produced was belong to Sugarcane with 40% and rice with 30% treatments, respectively. Result from second stage showed that the highest wheat grain yield (689.2 g.m-2) was belonged to rice with 30% treatment. The highest (12.78%) and lowest (11.1%) protein content were belonged to wheat that treated by compost which produced by 30% rice residue and 50% sugarcane residue, respectively.
Conclusion: Our results shown that both highest grain yield (698.2 g.m-2) and grain protein percent (12.78%) were belonged to rice 30% compost. At agro-ecological point of view, we find that to reduce usage and replacement of chemical fertilizer by compost, it is necessary that to pay attention to quantity, quality and types of initial organic matter.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
مقدار مواد آلی خاک‌های زراعی کشور عمدتاً کمتر از یک درصد است. از آنجا که استفاده از کودهای معدنی ممکن است کیفیت خاک را در دراز مدت کاهش دهد (جوباجی و همکاران 2000)، لذا در سالهای اخیر تولید پایدار محصولات کشاورزی با استفاده از کودهای آلی مانند کمپوست اثرات مفیدی بر رشد گیاه و غلظت عناصر در گیاه زراعی داشته و باعث بهره وری و حفظ سلامت خاک نیز خواهد شد (احمدپور سفید کوهی و همکاران 2012). پژوهشگران نشان دادند که عملکرد دانه گندم در شرایط کاربرد کود دامی و کود کمپوست بهترتیب معادل 13/11 و 53/13 گرم در گلدان بود، که این تغییرات بهترتیب معادل 105 و 128 درصد بهبود در عملکرد گندم در مقایسه با تیمار شاهد را بههمراه داشت (ابراهیم و همکاران 2008). همچنین کاربرد کمپوست تاثیر مثبت قابل ملاحظه‌ای در پارامترهای رشدی همچون ارتفاع بوته، تعداد پنجه، طول سنبله، عملکرد کاه و وزن هزار دانه داشت (پرگولا و همکاران 2018). از جمله راهکارهای زراعی برای افزایش مواد آلی خاک می‌توان به دو عامل مدیریت بقایای گیاهی و ترکیبات آلی اشاره نمود (آینه بند و آقاسی زاده 2007). گزارش شده که مخلوط شدن بقایا با خاک می‌تواند سبب کاهش اثر تغییرات اقلیمی از طریق جداسازی محتویات کربن آلی خاک و جبران (تعادل) انتشار دی اکسید کربن و سایر گازهای گلخانهای شود. از سوی دیگر، کمپوست محصول مجموعه‌ای از فعالیت‌های زیستی به‌هم پیوسته است که به دو روش هوازی و بی هوازی تولید می‌شود که روش هوازی توده سطحی از متداول‌ترین فرآیندهای تولید کمپوست می‌باشد (ویلهلم و ورتمان 2004 و تچوبانوگلوس و همکاران 1993). بیان شده برای اغلب پسماندهای آلی قابل تجزیه زیستی وقتی‌مقدار رطوبت به یک سطح مناسب 60-50 درصد برسد، سوخت و ساز میکروبی تسریع می‌گردد. در رطوبت زیر40 درصد تجزیه بیولوژیکی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش پیدا کرده و مقدار زیاد رطوبت نیز می‌تواند باعث اشغال کردن فضاهای خالی و تولید شرایط بی‌هوازی گردد، یکی از اثرات منفی بیشتر کمپوست‌های حیوانی از دست رفتن نیتروژن آنها از طریق تبخیر آمونیاک است که باعث کاهش ارزش اقتصادی کود می‌شود، از این رو کمپوست با تغییر ماهیت زباله می‌تواند به‌عنوان یک اصلاح کننده خاک مفید باشد (تیکویا و تام 2000). در آزمایشی همچنین نشان داده شد که به غیر از نیتروژن، کربن عنصر دیگری است که به احتمال زیاد در طی فرآیند تولید کمپوست روند کاهشی دارد که علت آن می‌تواند اکسیداسیون زیستی کربن یعنی آزاد شدن کربن به‌صورت دی اکسید کربن ویا تبدیل کربن معدنی به کربن آلی باشد که نتیجه این تغییرات، کاهش نسبت کربن به نیتروژن کمپوست تولیدی است (برنال و همکاران 1998). گزارش شده به کارگیری 25 تن در هکتار کمپوست در خاک، ظرفیت نگهداری آب در خاک نسبت به شاهد 35 درصد افزایش پیدا کرد (بوئنو و همکاران 2009). محمدیان و ملکوتی (2002) در آزمایش ارزیابی تأثیر دو نوع کمپوست باگاس نیشکر و پوسته‌ی برنج بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و عملکرد ذرت نتیجه گرفتند که مقدار نیتروژن خاک و مقدار کربن آلی خاک با افزایش مصرف کمپوست افزایش و وزن مخصوص ظاهری خاک کاهش یافت.
هدف از اجرای این پژوهش بررسی خصوصیات آلی و شیمیایی کمپوست‌های تولید شده از بقایای گیاهان مختلف زراعی و همچنین تأثیر آنها بر عملکرد دانه و برخی خصوصیات زراعی گندم بود.
مواد و روشها
این آزمایش در دو مرحله طی سال زراعی 98-1397 در مزرعهی تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز اجرا شد. مرحله اول: شامل تولید کود کمپوست از بقایای گیاهی بود. آزمایش به صورت طرح فاکتوریل در قالب بلوک های کامل تصادفی و با سه تکرار انجام شد. این طرح شامل دو فاکتور نوع بقایای گیاهی مورد استفاده در تولید کمپوست در چهار سطح (شامل بقایای برنج، کلزا، گندم و نیشکر) و درصد وزنی بقایای گیاهی در سه سطح (شامل کاربرد 30،40 و50 درصد وزنی هر یک از بقایا) بود. میزان درصد رطوبت بقایا به‌طور متوسط بین 10 تا 15 درصد بود. برای تهیه کمپوست از کود گوسفندی به عنوان بستر اولیه استفاده شد. خصوصیات شیمیایی بقایای گیاهی و کود گوسفندی اولیه در جدول ا ارائه شده است. کل وزن نمونه های اولیه (شامل کود گوسفندی و بقایای گیاهی) 14 کیلوگرم بود که بسته به درصد وزنی، از کمیت کود گوسفندی کاسته و بقایای گیاهی به آن اضافه شد. بر این اساس، 30، 40 و 50 درصد بقایای هر یک از گیاهان به ترتیب معادل 2/4 کیلوگرم ، 6/5 کیلوگرم و 7 کیلوگرم بود.
جدول 1- خصوصیات شیمیایی بسترهای اولیه قبل از شروع کمپوست.
|
نوع بقایای گیاهی |
نیتروژن (%) |
کربن (%) |
C/N |
شوری (dS.m-1) |
اسیدیته |
|
برنج |
23/1 |
58/51 |
83/41 |
07/3 |
04/7 |
|
کلزا |
98/0 |
68/46 |
48/47 |
34/2 |
58/6 |
|
گندم |
27/1 |
27/51 |
37/40 |
02/2 |
78/6 |
|
نیشکر |
91/0 |
81/46 |
43/51 |
13/4 |
41/6 |
|
کود گوسفندی |
3/1 |
1/64 |
3/49 |
14/5 |
21/7 |
کود گوسفندی به همراه بقایای گیاهی به محفظه های ساخته شده از بلوک های سیمانی منتقل شدند. ابعاد هر بلوک که معادل یک پلات در نظر گرفته شد، برابر 3/0 متر مکعب یا بهعبارتی با ابعاد 30× 100×100 سانتی‌متر بود. محفظهها دارای زهکش مناسب و منافذ لازم جهت هوادهی کافی بودند. با آب پاشی توده رطوبت در حد 50 تا 60 درصد حفظ گردید (میلر 1989). بهعلاوه دما در طول کمپوست شدن متغیر و بین 37 تا 60 درجه سانتی‌گراد بود (لمونیر و همکاران 2005). در طول دوره‌ی کمپوست شدن جهت انجام مناسب تجزیه هوازی تودهها به‌صورت دستی دو مرتبه در هفته، زیر و رو شدند. آبیاری و هوادهی بسترهای آزمایشی به مدت چهار ماه، هرهفته دو تا سه بار صورت گرفت. پس از پایان دوره‌ی آزمایش و تولید کود کمپوست، کل ماده‌ی تولید شده وزن و به عنوان ماده‌ی آلی نهایی در نظر گرفته شد و سپس جهت جداسازی مواد کمپوست شده از کمپوست نشده از الک 5/3 میلیمتر گذرانده شد (لاتاورما و مارشنر 2013). مواد عبور یافته از الک، کمپوست شده و مابقی کمپوست نشده در نظر گرفته و توزین شد. در زمان برداشت مقداراسیدیته کمپوست گندم (01/7)، نیشکر (2/7)، کلزا (6/6) و برنج (55/7) اندازهگیری شد. بهعلاوه ضریب تبدیل که نسبت وزن ماده‌ی آلی نهایی به وزن ماده‌ی آلی اولیه (14 کیلوگرم) بود، محاسبه شد (نمونههای کودی هواخشک شده و میزان رطوبت حدود 15 درصد بود). همچنین از کمپوست‌های مختلف تولید شده نمونهبرداری و وضعیت عناصر نیتروژن به روش کجلدال، کربن آلی به روش احتراق، نسبت کربن به نیتروژن، اسیدیته و در نهایت شوری به روش عصاره اشباع محاسبه گردید.
مرحله‌ی دوم: شامل بررسی تأثیر انواع کودهای کمپوست تولید شده از بقایای گیاهان زراعی برنج، کلزا، گندم و نیشکر با درصدهای وزنی مختلف بر عملکرد گندم بود. این آزمایش به صورت طرح بلوک‌های کامل تصادفی اجرا شد. تیمار آزمایش شامل 12 نوع کود کمپوست تولید شده در مرحله اول بود (ترکیب چهار نوع بقایا و سه درصد وزنی 30، 40 و 50 درصد). این آزمایش با سه تکرار اجرا شد. کود کمپوست تولید شده معادل پانزده تن در هکتار محاسبه و قبل از کشت به خاک مزرعه اضافه شد. خصوصیات خاک مزرعه در جدول 2 ارائه شده است. رقم گندم چمران و تراکم کاشت 380 بوته در متر مربع بود. تاریخ کاشت اول آذر و برداشت آن در اواسط اردیبهشت انجام گرفت. کود شیمیایی بر اساس فرمول کودی N-P-K معادل 50-75-90 و به فرم اوره، سوپرفسفات تریپل و سولفات پتاسیم مورد استفاده قرار گرفت. بر این اساس، فقط نوع کود آلی کمپوست عامل تفاوت در تغذیه گیاهان بود.
جدول 2- خصوصیات خاک زراعی محل آزمایش
|
خصوصیات خاک مزرعه |
هدایت الکتریکی (dS.m-1) |
اسیدیته |
ماده آلی (%) |
نیتروژن خاک (%) |
فسفر ((mg.kg-1 |
پتاسیم ((mg.kg-1 |
بافت خاک |
|
4 |
8/7 |
52/0 |
039/0 |
13 |
151 |
لومی- شنی |
کنترل علفهای هرز به روش وجین دستی و آبیاری مطابق عرف منطقه صورت گرفت. ابعاد کرتها 5/2×3 متر و هر کرت دارای 8 خط کشت با فاصله ردیف 20 سانتی‌متر بود. پس از پایان دوره‌ی رشد بوته‌های گندم از سطح دو متر مربع با حذف اثرات حاشیه جمع‌آوری و عملکرد دانه و اجزای عملکرد آنها محاسبه گردید. داده ها با استفاده از نرم افزار SAS نسخه 3/9 به روش ANOVA تجزیه و تحلیل و مقایسه میانگین‌ها نیز به روش آزمون چند دامنهای دانکن انجام گرفت.
نتایج و بحث
مرحله اول) الف: خصوصیات ماده‌ی آلی کمپوست تولیدی
نتایج این آزمایش نشان داد که از بین بقایای گیاهی بیشترین (95/11 کیلوگرم) و کمترین (24/10کیلوگرم) وزن ماده‌ی آلی نهایی تولیدی به ترتیب مربوط به بقایای گیاهی نیشکر و برنج می‌باشد (جدول3). به‌طور مشابه بیشترین (56/11 کیلوگرم) و کمترین (93/9 کیلوگرم) ماده‌ی آلی کمپوست شده نیز مربوط به بقایای نیشکر و برنج بود. بیشترین (85/0) ضریب تبدیل در تیمار استفاده از بقایای نیشکر حاصل شد. بهعلاوه با افزایش درصد وزنی بقایا از 30 به 50 درصد در بسترهای تولیدی، میزان کل ماده‌ی آلی تولید شده (28/11 کیلوگرم) و همچنین ضریب تبدیل (نسبت وزن ماده‌ی آلی کمپوست شده به وزن ماده‌ی آلی نهایی ) (8/0) روند افزایشی داشت. در مقابل میزان ماده‌ی آلی کمپوست شده به کمپوست نشده با افزایش درصد بقایا در بسترها کاهش یافت (77/18). بنابراین بهنظر می‌رسد بقایای نیشکر باعث بهبود فراهمی کربن آلی بیشتری (02/39%) (جدول 4) جهت رشد و تکثیر بهتر جوامع میکروبی در طی فرآیند تولید کمپوست شده که این مساله سبب افزایش تجزیه بستر حاوی نیشکر بهواسطهی میکروارگانیسم‌ها گردید و در ادامه سهم کربن در این بستر را کاهش داده است. کربن طی فرآیند تولید کمپوست کاهش می‌یابد، علت آن می‌تواند اکسیداسیون زیستی کربن بهواسطه میکروارگانیسم‌ها یعنی آزاد شدن کربن به‌صورت دی اکسید کربن ویا تبدیل کربن معدنی به کربن آلی باشد (برنال و همکاران، 1998). اما نکتهی جالب این است که افزایش درصد بقایا از 30 به 50 درصد، درصد نسبی ماده‌ی آلی کمپوست نشده را بیشتر از ماده‌ی آلی کمپوست شده افزایش داد، بهطوریکه مقدار ماده‌ی آلی کمپوست نشده از 33/0 کیلوگرم به 57/0 کیلوگرم (72 درصد) و ماده‌ی آلی کمپوست شده از 88/9 کیلوگرم به 7/10 کیلوگرم (29/8 درصد) تغییر یافت. یک توضیح احتمالی برای این وضعیت می‌تواند این باشد که ممکن است افزایش سهم بقایا به 50 درصد اثر منفی بر تغذیه و رشد جوامع میکروبی داشته است. زیرا در این شرایط فراهمی نیتروژن در محیط بسیار کاهش یافته که این کاهش، رشد و تکثیر جوامع میکروبی را کند خواهد کرد. با افزایش سهم بقایای گیاهی در بسترهای تولیدی نسبت کربن به نیتروژن افزیشی بوده و کیفیت بقایا برای تجزیه توسط میکروارگانیسم‌ها کاهش می‌یابد (تیکولا و تام 2000).
جدول 3- مقایسه میانگین اثرات تیمارهای آزمایش بر خصوصیات انواع مختلف کمپوست تولید شده
|
تیمار |
وزن (kg) |
نسبت کمپوست شده به کمپوست نشده |
ضریب تبدیل |
||
|
ماده‌ی آلی نهایی |
کمپوست شده |
کمپوست نشده |
|||
|
نوع بقایای گیاهی |
|||||
|
برنج |
2/10c |
93/9c |
3/0c |
1/33a |
73/0c |
|
کلزا |
37/11b |
92/10b |
48/0a |
75/22d |
81/0b |
|
گندم |
47/11b |
04/11ab |
41/0b |
28/26c |
82/0b |
|
نیشکر |
95/11a |
06/11a |
38/0b |
42/30b |
85/0a |
|
درصد وزنی بقایای گیاهی در ماده اولیه (%) |
|||||
|
30 |
2/10c |
88/9b |
33/0b |
87/30a |
72/0b |
|
40 |
91/10b |
65/10a |
37/0 b |
51/28b |
78/0a |
|
50 |
28/11a |
7/10a |
57/0a |
77/18c |
8/0a |
|
برهمکنش |
|||||
|
%برنج 30 |
10e |
61/9f |
38/0e |
28/25f |
71/0e |
|
%برنج 40 |
98/9e |
77/9f |
2/0h |
85/48b |
71/0e |
|
%برنج 50 |
75/10d |
41/10e |
32/0f |
53/32d |
76/0d |
|
%کلزا 30 |
89/9e |
64/9f |
25/0g |
56/38c |
7/0e |
|
%کلزا 40 |
08/12b |
48/11b |
65/0b |
66/17g |
86/0ab |
|
%کلزا 50 |
15/12b |
64/11ab |
55/0cd |
16/21e |
87/0b |
|
%گندم 30 |
77/10d |
55/10e |
22/0g |
95/47b |
77/0d |
|
%گندم 40 |
43/11c |
26/11c |
16/0i |
37/70a |
81/0c |
|
%گندم 50 |
23/12a |
32/11c |
89/0a |
71/12h |
87/0a |
|
%نیشکر30 |
4/11c |
18/11d |
23/0g |
6/48b |
81/0c |
|
%نیشکر40 |
11/12a |
8/11a |
32/0f |
87/36c |
86/0ab |
|
%نیشکر50 |
32/12a |
71/11a |
59/0c |
84/19e |
88/0a |
*حروف مشابه در ستون برای اثرات ساده (اصلی) و برهمکنش نشان دهندهی عدم وجود تفاوت معنی دار در سطح احتمال پنج درصد بر اساس آزمون دانکن است
بهنظر می‌رسد این کاهش در فراهمی نیتروژن باعث کاهش رشد و فراوانی جوامع میکروبی خواهد شد که در ادامه، روند تبدیل ماده‌ی آلی به کمپوست که فعالیتی وابسته به جوامع میکروبی است را کاهش خواهد داد و نتیجهی آن کاهش نسبت وزن کمپوست شده به نشده می‌باشد ( از 87/30 به 77/18). نکته قابل توجه دیگر در جدول 3 این است که دو معیار نسبت وزن کمپوست شده به نشده و ضریب تبدیل (وزن کمپوست شده به ماده‌ی آلی اولیه) تا حدی گمراه کننده میباشند. زیرا برای مثال کلزا کمترین وزن کمپوست شده به نشده را دارا است (75/22) که این حالت عمدتاً به این دلیل است که بیشترین وزن مواد کمپوست نشده را تولید کرده یا به عبارتی ماحصل زیاد بودن مخرج کسر بهدست آمده (48/0 کیلوگرم) است. در حالی که در همین شرایط، بقایای برنج دارای بیشترین نسبت وزن کمپوست شده به نشده (1/33) است (جدول3). که در این شرایط هر دو بخش کمپوست شده (93/9 کیلوگرم ) و نشده (3/0 کیلوگرم) کمترین مقدار را در برنج به خود اختصاص داده است. همین وضعیت باعث شده که برنج در مقابل، کمترین ضریب تبدیل (73/0) را داشته باشد. به عبارت دیگر دو عامل ضریب تبدیل و شاخص کمپوست شده به نشده تقریباً عکس هم عمل کردهاند. البته بهنظر می‌رسد معیار ضریب تبدیل برای مقایسه مناسبتر می‌باشد. نسبت وزن کمپوست شده به نشده با بررسی نتایج حاصل از برهمکنش تیمارها مشخص کرد که بیشترین (32/12کیلوگرم) ماده‌ی آلی تولیدی در تیمار نیشکر با درصد وزنی 50% حاصل شد که با تیمار استفاده از بقایای گندم با درصد وزنی 50% (23/12 کیلوگرم در 3/0 متر مکعب) تفاوت معنیداری نداشت. همچنین کمترین (16/0 کیلوگرم) میزان بقایای کمپوست نشده مربوط به تیمار بقایای گندم با درصد وزنی 40% بود که بیشترین (37/70 ) نسبت کمپوست شده به کمپوست نشده را به خود اختصاص داد (جدول 3). در این رابطه گزارش شده که افزایش نسبت کربن به نیتروژن باعث کند شدن فرایند تجزیه‌ی مواد آلی شد. در طی فرآیند تولید کمپوست، حدود 50 درصد از مواد آلی به طور کامل معدنی شده و به دی اکسید کربن و آب تبدیل می‌شوند که این وضعیت باعث کاهش میزان ماده‌ی آلی نهایی در طی فرآیند تولید کمپوست می‌شود (استینگر و همکاران 2001). با توجه به نتایج بدست آمده احتمالاَ کیفیت بقایا یا به عبارتی پایین بودن نسبت کربن به نیتروژن در تیمار بقایای برنج، باعث تجزیه‌ی بیشتر این بقایا، و در نتیجه ریز شدن بقایا شد، که این امر می‌تواند دلیلی بر پایین بودن وزن بخش کمپوست نشده‌ی تیمار بقایای برنج باشد (جدول 4). همچنین می‌توان چنین استنباط نمود که میکروارگانیسم‌ها تمایل بیشتری به چند بار تجزیه کردن بقایای برنج داشته‌اند که این امر منجر به کاهش جرم توده بر اثر تجزیه‌ی مواد آلی و در نتیجه کم شدن وزن مواد عبوری از الک 5/3 میلیمتری که همان بخش کمپوست شده‌ی، ماده‌ی آلی نهایی بوده شد. بهعلاوه بهنظر می‌رسد بیشتر بودن نسبت کربن به نیتروژن در بقایای نیشکر، منبع غذایی مناسبی برای میکروارگانیسم ها فراهم کرده که نتیجهاش بهبود کمیت ماده آلی نهایی در کمپوست نیشکر و نیز میزان ضریب تبدیل آن بود. همچنین گزارش شده درجه‌ی تجزیه پذیری مواد مختلف به‌طور کامل متفاوت است، این محققان قابلیت کمپوست شدن تعدادی از مواد آلی را آزمایش کردند، البته مواد آلی مختلف را بر حسب منبع یا وضعیت کربن، مقایسه و اختلاف زیادی را مشاهده کردند (بوستامانته و همکاران 2008).
ب: خصوصیات شیمیایی کمپوست
وضعیت تیمارهای آزمایش در خصوص صفات شیمیایی کمپوست نشان داد که بیشترین میزان نیتروژن (72/1 درصد)، فسفر (36/0%)، پتاسیم (044/1%) و شوری (61/4 دسیزیمنس بر متر) در تیمار استفاده از بقایای برنج بهدست آمد (جدول 4). در مقابل، کمترین میزان نیتروژن (39/1 درصد) و شوری (32/3 دسیزیمنس بر متر) در تیمار استفاده از بقایای نیشکر حاصل شد. این در حالی است که بیشترین میزان کربن (02/39 درصد) و نسبت کربن به نیتروژن (07/28) در تیمار استفاده از بقایای نیشکر بهدست آمد. بهعلاوه روند افزایش میزان عناصر شیمیایی و بهدنبال آن میزان شوری با افزایش درصد بقایای گیاهی از 30 به 50 درصد در بسترهای تولید کمپوست افزایشی بود. با توجه به نتایج این آزمایش می‌توان چنین استنباط نمود که احتمالاَ با تبدیل بقایای گیاهی به کمپوست، نسبت کربن به نیتروژن بقایای گیاهی کاهش یافته که دلیل این امر می‌تواند کاهش میزان کربن از طریق آزاد شدن آن به صورت دی اکسید کربن باشد. همچنین نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد که با افزایش درصد وزنی بقایا، نسبت کربن به نیتروژن افزایش یافت که علت آن احتمالاً افزایش در میزان کربن از 95/32 به 90/39 است. از طرف دیگر بالا بودن این نسبت در کمپوست نیشکر می‌تواند به‌دلیل میزان کربن بیشتر این کمپوست نسبت به کمپوست برنج باشد. به عبارت دیگر بهنظر می‌رسد که تجزیه‌ی بیشتر کمپوست برنج توسط میکروارگانیسم‌ها باعث شده کربن توده‌ی کمپوست از طریق آزاد شدن کربن به‌صورت دی اکسید کربن و تبدیل کربن آلی به معدنی، کاهش یابد. گزارش شده که نسبت کربن به نیتروژن در طول فرایند کمپوست به‌صورت تقریبا یکنواخت کاهش یافته و مصرف کربن توسط ریزمجودات به‌عنوان منبع انرژی و هم در ساخت بافت سلولی بیشتر شده و همچنین تولید ترکیبات ازته مختلف در طی فرایند کمپوست افزایش یافته است (دهقانی و همکاران 2011).
در ادامه این وضعیت، کمپوست برنج موجب افزایش سهم نیتروژن در این بستر نسبت به کمپوست نیشکر شده که به نظر می‌رسد این بالا بودن درصد نیتروژن و پایین بودن مقدار کربن در کمپوست برنج عامل کاهش نسبت کربن به نیتروژن این کمپوست نسبت به کمپوست نیشکر باشد. گزارش شده که بالا بودن میزان کربن در کمپوست نیشکر نسبت به کمپوست برنج می‌تواند به‌دلیل وجود ترکیبات لیگنینی و سلولزی موجود در بقایای نیشکر باشد (گورویی و همکاران 2015)، که این امر موجب تجزیه‌ی کند کمپوست نیشکر نسبت به کمپوست برنج و در نتیجه افت کمتر کربن در کمپوست نیشکر شده است (جدول 4).
جدول 4- مقایسه میانگین اثرات ساده نوع و درصدوزنی بقایای گیاهی بر خصوصیات شیمیایی کمپوست تولید شده
|
تیمار |
نیتروژن (%) |
کربن (%) |
C/N |
فسفر (%) |
پتاسیم (%) |
شوری (dS.m-1) |
اسیدیته |
|
|
نوع بقایای گیاهی |
||||||||
|
برنج |
72/1a |
5/31c |
31/18d |
36/0a |
044/1a |
61/4a |
55/7a |
|
|
کلزا |
48/1b |
78/33b |
82/22c |
31/0b |
774/0b |
64/3c |
68/6b |
|
|
گندم |
42/1b |
02/34b |
87/24b |
27/0c |
804/0b |
22/4b |
01/7ab |
|
|
نیشکر |
39/1b |
02/39a |
07/28a |
25/0d |
583/0c |
32/3d |
2/7ab |
|
|
درصد وزنی بقایای گیاهی (%) |
||||||||
|
30 |
49/1ab |
95/32b |
59/20c |
49/1b |
64/0b |
48/4a |
27/7a |
|
|
40 |
41/1b |
83/33b |
99/23b |
41/1b |
85/0a |
96/3b |
14/7a |
|
|
50 |
6/1a |
9/39a |
93/24a |
6/1a |
9/0a |
44/3b |
06/7a |
|
*حروف مشابه در ستون برای اثرات ساده (اصلی) نشان دهندهی عدم وجود تفاوت معنی دار در سطح احتمال پنج درصد بر اساس آزمون دانکن است
همچنین بهنظر می‌رسد عامل پایین بودن میزان شوری در کمپوست نیشکر در مقایسه با سایر کمپوست‌ها می‌تواند به‌دلیل سرعت تجزیه‌ی پایین مواد آلی (به‌دلیل نسبت بالای کربن به نیتروژن) در این کمپوست باشد، زیرا با افزایش سرعت تجزیه، آزاد سازی املاح در طی فرایند تولید کمپوست افزایش می‌یابد. بیان شده که در روند تولید کمپوست میزان شوری افزایش یافت، که دلیل آن را آزاد شدن املاح در طی فرآیند تولید کمپوست بیان کردند. همچنین گزارش شده در طول فرآیند تولید کمپوست میزان شوری از 12/2 دسی زیمنس بر متر به 34/2 دسی زیمنس بر متر افزایش می‌یابد، و دلیل آن تولید ترکیبات معدنی و افزایش نسبی غلظت یون‌ها به‌دلیل کاهش جرم توده بر اثر تجزیه‌ی مواد آلی است (ارشاد و همکاران 2013).
مرحله‌ی دوم: تأثیر کمپوست های تولیدی بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم
نتایج این بخش نشان داد که بیشترین ارتفاع ساقه(87/88 سانتی‌متر)، طول سنبله (88/7 سانتی‌متر)، وزن سنبله (98/1 گرم)، تعداد دانه در سنبله(66/33)، عملکرد دانه (2/689 گرم بر متر مربع)، وزن کاه (1359 گرم بر متر مربع) و درصد پروتئین دانه ( 78/12 درصد) در شرایط استفاده از کمپوست برنج با درصد وزنی 30% بهدست آمد (جدول 5 و 6). در مقابل کمترین ارتفاع ساقه (60/76 سانتی‌متر)، طول سنبله (36/7 سانتی‌متر)، وزن سنبله (81/1 گرم)، تعداد دانه در سنبله(27)، عملکرد دانه (4/626 گرم بر متر مربع) و وزن کاه (4/1158 گرم بر متر مربع) در تیمار استفاده از بقایای نیشکر با درصد وزنی 50% حاصل شد.
جدول 5- مقایسه میانگین اثر انواع کمپوست بقایای گیاهیبر برخی صفات عملکرد گندم.
|
نوع کمپوست نهایی |
ارتفاع ساقه اصلی بدون سنبله (cm) |
طول سنبله (cm) |
وزن سنبله (g) |
تعداد دانه در سنبله |
|
%برنج 30 |
87/88a |
8/7a |
98/1a |
66/33a |
|
%برنج 40 |
4/85b |
53/7d |
9/1c |
11/30d |
|
%برنج 50 |
6/83c |
68/7b |
93/1b |
21/30c |
|
%کلزا 30 |
19/83c |
7/7b |
95/1b |
42/30b |
|
%کلزا 40 |
31/85b |
5/7e |
88/1d |
88/29e |
|
%کلزا 50 |
1/84c |
46/7f |
86/1d |
12/30d |
|
%گندم 30 |
55/79e |
54/7d |
9/1c |
95/29e |
|
%گندم 40 |
7/80d |
56/7d |
9/1c |
1/30e |
|
%گندم 50 |
6/80d |
6/7c |
91/1c |
30e |
|
%نیشکر30 |
21/83c |
44/7f |
84/1e |
33/28f |
|
%نیشکر40 |
25/83c |
46/7f |
87/1d |
23/30c |
|
%نیشکر50 |
6/76f |
36/7g |
81/1f |
27g |
*حروف مشابه در ستون برای برهمکنش تیمارها نشان دهندهی عدم وجود تفاوت معنی دار در سطح احتمال پنج درصد بر اساس آزمون دانکن است
از نتایج بهدست آمده می‌توان چنین استنباط کرد که با توجه به نقش نیتروژن در تحریک و افزایش رشد رویشی، افزایش رشد ساقه احتمالاً به علت افزایش میزان جذب نیتروژن در تیمار کمپوست برنج 30% است، زیرا عناصر غذایی بیشتر و همچنین نسبت کربن به نیتروژن پایین‌تر در تیمار کمپوست برنج 30% (جدول 4)، موجب سرعت تجزیه‌ی بیشتر این کمپوست شده و توانسته عناصر غذایی به خصوص نیتروژن را در اختیار گیاه قرار دهد و باعث افزایش بیشتر ارتفاع ساقه گردد. بهعلاوه در رابطه با وزن تک سنبله چنین بهنظر می‌رسد که افزایش تعداد سنبلچه در سنبله و تعداد دانه‌ها از یک سو و افزایش وزن تک دانه‌ها از سوی دیگر، باعث بهبود وزن سنبله در تیمار کمپوست برنج 30% گردیده است (نتایج ارائه نشده است). علاوه بر این، تیمارهایی که طول سنبله بیشتری داشتند، بیشترین وزن تک سنبله را نیز دارا بودند. بر این اساس، بیشتر بودن طول سنبله (88/7 سانتی‌متر)، وزن سنبله (98/1 گرم) و نیز تعداد دانه در سنبله (66/33) در تیمار کمپوست برنج 30%، می‌تواند دلیلی بر بالا بودن میزان عملکرد دانه در این تیمار باشد. در مقابل، پایین بودن وزن تک سنبله گندم (81/1 گرم) در کمپوست نیشکر 50%، می‌تواند به دلیل کم بودن میزان عناصر غذایی در این کمپوست و نیز تأخیر در آزاد سازی عناصر غذایی کمپوست نیشکر 50% ناشی از نسبت کربن به نیتروژن بالای آن باشد. البته با آن که میزان عملکرد دانه در کمپوست نیشکر 50% نسبت به سایر تیمارها کمتر بود، ولی از آنجا که میزان کاهش وزن کاه در این تیمار بیش از عملکرد دانه می‌باشد، این امر منجر به افزایش شاخص برداشت گندم (09/35) در تیمار کمپوست نیشکر 50% شده است. در آزمایشی بیان شده که کمبود مواد غذایی بویژه نیتروژن به فرم معدنی یا بفرم نیتروژن آلی در کود آلی در مراحل رویشی، موجب کم شدن حجم اندام‌های رویشی و کاهش وزن سنبله شد. همچنین کمبود نیتروژن در طول دوره رشد خوشه باعث کاهش وزن خشک خوشه گندم شد. به علاوه، تعداد دانه در سنبله همبستگی بسیار نزدیکی با محتوای نیتروژن سنبله داشت و کمبود نیتروژن در طول دوره رشد خوشه و یا بعد از گرده افشانی باعث کاهش تعداد دانه در خوشه شد (عابدی و همکاران 2010).
جدول 6- نتایج مقایسه میانگین اثر انواع کمپوست تولیدی بر برخی خصوصیات کمی و کیفی گندم
|
نوع کمپوست نهایی |
وزن هزار دانه (g) |
عملکرد دانه (g.m-2) |
عملکرد کاه (g.m-2) |
شاخص برداشت (%) |
پروتئین دانه (%) |
|
%برنج 30 |
89/44i |
2/689a |
1359 a |
4/33e |
78/12a |
|
%برنج 40 |
5/47c |
4/674b |
1326b |
7/33e |
81/11b |
|
%برنج 50 |
1/46g |
2/657d |
2/1255e |
3/34c |
08/11d |
|
%کلزا 30 |
33/46f |
644e |
1282c |
6/33e |
98/10d |
|
%کلزا 40 |
18/45e |
676b |
1321b |
8/33d |
76/11c |
|
%کلزا 50 |
2/45e |
2/665c |
1292c |
9/33d |
56/11c |
|
%گندم 30 |
9/47b |
2/657d |
2/1278d |
9/33d |
5/10e |
|
%گندم 40 |
29/47c |
2/637f |
2/1256e |
6/33e |
71/10e |
|
%گندم 50 |
36/45h |
2/641f |
2/1201f |
8/34b |
21/10f |
|
%نیشکر30 |
08/47d |
4/654d |
4/1294c |
5/33e |
03/11d |
|
%نیشکر40 |
01/47d |
656d |
1299c |
5/33e |
11d |
|
%نیشکر50 |
8/48a |
4/626g |
4/1158g |
09/35a |
10/10f |
*حروف مشابه در ستون برای برهمکنش تیمارها نشان دهندهی عدم وجود تفاوت معنی دار در سطح احتمال پنج درصد بر اساس آزمون دانکن است
محمد و همکاران (2019) گزارش دادند که کاربرد کود کمپوست همراه با کود بیولوژیکی ازوتوباکتر عملکرد دانه و میزان پروتئین دانه گندم را نسبت با شاهد (بدون کاربرد کمپوست) افزایش داد. این بهبود در عملکرد به دلیل بهبود ارتفاع بوته، طول سنبله، عملکرد کاه و وزن هزار دانه گندم بیان شده است. نکتهی جالب اینکه بیشترین عملکرد دانه (2/689 گرم در متر مربع) در کمپوست حاصل از بقایای برنج بهدست آمده که همین شرایط به‌طور مشابه بیشترین وزن کاه (1359 گرم در متر مربع) را نیز تولید کرده است. این افزایش در هر دو بخش عملکرد دانه و وزن کاه در نهایت باعث کاهش شاخص برداشت (6/33) شده است.همچنین بنظر می رسد که بیشتر بودن وزن کاه ناشی از بیشتر بودن ارتفاع بوته (87/88 سانتی‌متر)، طول سنبله (88/7 سانتی‌متر) و حتی وزن سنبله (98/1 گرم بر متر مربع) است، زیرا هرچند که تعداد دانه در سنبله در این تیمار زیاد است (66/33) ولی نکته مهم کمتر بودن وزن دانه‌ها در این تیمار در مقایسه با سایر تیمارها است (89/44 گرم). بهعبارت دیگر در این تیمار کمتر بودن وزن دانه‌ها با بیشتر بودن تعداد دانه در واحد سطح جبران شده و به‌طور همزمان سایر بخشهای غیر مرتبط با دانه‌ها نیز افزایش یافته است. گودا (2019) گزارش داد که استفاده معقول از ترکیب کود کمپوست و کود معدنی (بر اساس ترکیب شیمیایی آن ها) می تواند نتایجی مشابه کاربرد فقط کدهای شیمیایی داشته باشد. کاربرد کود کمپوست غنی شده با کودهای شیمیایی باعث می شود کود کمپوست از تلفات عناصر غذایی جلوگیری کرده (بهبود کارایی جذب عناصر غذایی) که نتیجه اش بهبود بهروری تولید (عملکرد دانه) گیاه گندم و همچنین بهبود سلامت محیط زراعی خواهد بود.
در ادامه، بهنظر می‌رسد وزن سنبلهها بیشتر تحت تاثیر تعداد دانه بوده تا وزن دانه‌ها. که نهایتاً این تیمار بیشترین عملکرد دانه را تولید کرده است (2/689 گرم در متر مربع) اما در مقابل تیمار کمپوست نیشکر 50 % که کمترین عملکرد دانه را دارا است (4/626 گرم در متر مربع) کمترین وزن سنبله را نیز دارد (81/1 گرم)، که بر خلاف تیمار قبلی (برنج 30%) این کاهش اساساً به علت تعداد دانه کمتر بوده نه کاهش وزن دانه‌ها. از مجموعه این تغییرات می‌توان چنین نتیجهگیری نمود که برخلاف تصور اولیه، دو عامل نوع کمپوست تولید شده که تابعی از نوع ماده‌ی اولیه بهکار رفته در آن است ( برای مثال نوع بقایای گیاهی برنج یا نیشکر) و نیز مقدار بقایای موجود در آن (برای مثال 30 یا 50%) اثر قابل توجهی نه تنها بر عملکرد نهایی بلکه بر هر یک از اجزای عملکرد خواهد داشت، لذا این نکته را باید مد نظر داشت که هر نوع ماده‌ی آلی (مانند کمپوست یا برای مثال کودهای دامی مختلف) اثرات متفاوتی در فرآیند تولید و محصول گیاهی خواهند داشت. این تفاوت همان نکته ارزشمند است که در تولید ارگانیک محصولات زراعی معمولاً کمتر یا در بسیاری موارد اصلاً مورد توجه قرار نمیگیرد. بهعبارت دیگر باید انتظار داشت که در تولید محصولات ارگانیک با تغییر ماده‌ی آلی کودی (برای مثال نوع کمپوست)، کمیت و حتی کیفیت محصول تغییر یابد. یا بهعبارتی هر ماده آلی کودی مصرف شده در کشاورزی ارگانیک، اثرات اگرواکولوژیکی خاص خود را خواهد داشت .
نتیجهگیری کلی
در مجموع نتایج آزمایش نشان داد که کمپوست تولید شده از بقایای برنج بیشترین (72/1) درصد نیتروژن و پایینترین (31/18) نسبت کربن به نیتروژن (که از عوامل تعیین کننده کیفیت کمپوست می‌باشد) را دارا بود (جدول 3). تیمار نیشکر 40 درصد بیشترین (80/11کیلوگرم) و تیمار برنج 30 درصد کمترین (61/9 کیلوگرم) کمترین میزان تولید کمپوست را داشتند (جدول 3). همچنین نتایج نشان داد که بیشترین (2/689 گرم بر متر مربع) عملکرد دانه در شرایط کاربرد کمپوست‌های تولید شده از بقایای برنج با درصد وزنی 30 درصد بهدست آمد. همین تیمار به‌طور مشابه بیشترین درصد پروتئین دانه (78/12 درصد) را نیز تولید کرد (جدول 6). بیشتر بودن عملکرد دانه در تیمار برنج 30% می تواند با بیشتر بودن برخی اجزای عملکرد مانند بیشتر بودن طول سنبله (8/7 سانتی متر)، وزن سنبله (1/98 گرم) و تعداد دانه در سنبله (66/32) در ارتباط باشد. از نتایج این آزمایش می‌توان چنین استنباط نمود که با تغییر نوع ماده‌ی آلی تولید کننده کمپوست، خواص فیزیکی و شیمیایی آن نیز تغییر می‌یابد. بهعلاوه تاثیر کمپوست‌های مختلف بر عملکرد کمی و کیفی گندم نیز متفاوت خواهد بود. بنابراین بهنظر می‌رسد برای تولید ارگانیک گیاهان زراعی مختلف، باید کود آلی مناسب برای آنها تولید شود. بهعلاوه بهنظر می‌رسد که جهت کاهش بهکارگیری کودهای شیمیایی و جایگزینی آنها با کود کمپوست، توجه به کمیت، کیفیت و نوع ماده اولیه در تولید کمپوست ضروری خواهد بود. از آنجاییکه بقایای گیاهی بهویژه بقایای کلزا و نیشکر پس از برداشت سوزانده شده و حجمی از آلایندگی را به محیط اضافه میکنند، لذا در یک مدیریت صحیح اکولوژیکی، تبدیل این بقایای گیاهی به کمپوست هم باعث پایداری بهتر عناصر در کمپوست تولیدی خواهد شد و هم آلودگی محیط زراعی را کاهش خواهد داد.
سپاسگزاری
بدین وسیله از حوزه معاونت پژوهشی دانشگاه شهید چمران اهواز به جهت تأمین هزینه مورد نیاز این تحقیق که قسمتی از قرارداد پژوهانه به شماره SCU.AA98.167 می باشد، تشکر و قدردانی می گردد.
)