تاثیر کوتاه مدت گیاهان پوششی زمستانه بر بهبود برخی ویژگی‌های خاک و عملکرد سیب‌زمینی

مقدمه

     افزایش جمعیت جهان به تولید بیشتر غذا نیاز دارد. کاهش سریع حاصلخیزی خاک یکی از عواملی است که تولید غذا را تحت تاثیر قرار داده و امنیت غذایی مردم را به مخاطره می­اندازد (صمدانی و منتظری 2009).  تخمین زده می­شود که تقریبا 40 درصد از مزارع دنیا حاصلخیزی خود را از دست داده­اند که این امر روی تولید 16 درصد از مزارع اثر معنی­داری داشته است (صمدانی و منتظری 2009). در حال حاضر، به منظور افزایش تولید در واحد سطح تقریبا بدون توجه به محیط زیست از هر گونه روش و نهاده­ای مانند خاک­ورزی بی­رویه و کاربرد ناصحیح کودها و آفت­کش­های شیمیایی بهره­برداری می­شود. از اهداف عمده کشاورزی پایدار، کاهش و یا عدم استفاده از نهاده­های مصنوعی مانند کودها و آفت­کش­های شیمیایی است. در چنین سیستمی در جهت حفظ ذخایر طبیعی خاک و تعادل طبیعی آفات، عوامل بیماری­زای گیاهی و علف­های هرز، استفاده از روش­های طبیعی ترغیب می­شود تا پتانسیل عملکرد گیاهان زراعی و باغی با حداقل آثار سوء زیست­محیطی برای درازمدت حفظ شود (صمدانی و منتظری 2009).

     واژه گیاه پوششی به گونه­هایی اطلاق می­شود که برای بهبود باروری خاک، جلوگیری از فرسایش خاک، غنی­سازی و حفاظت از خاک، افزایش مواد مغذی، کیفیت خاک و آب قابل دسترس گیاه استفاده می­شوند. این گیاهان همچنین باعث حفظ تنوع زیستی و میکروبی خاک می­گردند (پارمود و همکاران 2018). گیاهان پوششی می­توانند باعث کاهش فرسایش، افزایش جمعیت میکروبی، نیتروژن و کربن خاک، کنترل علف­های هرز و کمک به جلوگیری از ورود بیش از حد عناصر معدنی به آب­های زیرزمینی شوند (پوپلو و دون 2015).

     گیاهان پوششی به چند طریق موجب بهبود خاک می­شوند. جلوگیری از فرسایش خاک واضح­ترین اثر مفید گیاهان پوششی روی خاک است، اما تاثیر آن­ها بر افزایش مواد آلی در بلند مدت بدست خواهد آمد. گیاهان پوششی بطور مستقیم بوسیله جذب مواد غذایی که ممکن است از پروفیل خاک آبشویی شوند موجب کاهش هدر رفت عناصر غذایی خاک می­شوند. این گیاهان زیستگاه یا منبع غذایی خوبی برای بسیاری از ارگانیسم­های مهم خاک بوده، لایه­های زیرین خاک را می­شکافند و به زهکشی خاک­های خیلی مرطوب کمک می­کنند(صمدانی و منتظری 2009).  

     گیاهان پوششی ممکن است مناسب­ترین گزینه برای دستیابی به اهدافی مانند حفاظت از خاک و کنترل علف­های هرز به طور همزمان باشد، پیش از این نیز، از گیاهان پوششی برای جلوگیری از رشد علف­های هرز در محصولات باغی و زراعی استفاده شده است (پفیفر و همکاران 2015). اشمیت و همکاران (2018)، تعداد باکتری­های بیشتری در تیمار گیاهان پوششی نسبت به تیمار کنترل به دست آوردند، آن­ها احتمال دادند دلیل این افزایش، به اثرات تجمعی گیاهان پوششی مانند ورودی­های کربن آلی بالا مرتبط است. مک­دانیل و همکاران (2014) عنوان کردند که گیاهان پوششی با افزایش کربن، نیتروژن و بیومس میکروبی خاک، کیفیت و باروری خاک را حفظ کرده و می­تواند به پایداری اکوسیستم­های کشاورزی کمک ­­نمایند. غنی­سازی و بهبود ویژگی­های خاک بدون کاربرد مقادیر بالاتر نهاده­های شیمیایی به­عنوان یکی از مزیت­های اصـلی کشـت مخلوط جو با گونه­های ماشک پیشنهاد شده است (ییلماز و همکاران 2014). ویلیامز و همکاران (2016) گزارش کردند گیاهان پوششی دارای مزایای زراعی و زیست­محیطی زیادی هستند، همچنین تاثیرات آن­ها بر عملکرد محصول بعدی در مناطق، خاک و یا عملیات مختلف مزرعه­ای متفاوت است. این گیاهان با افزایش نفوذپذیری و ظرفیت ذخیره سازی آب می­توانند باعث ثبات عملکرد محصول شود.

ترب­سفید (Raphanus sativus L.) گیاه پوششی زمستانه منحصر به فرد که در دنیا به طور فزاینده­ای کاشته می­شود و رفتار متفاوتی با دیگر گیاهان پوششی دارد (ویل و کرمن 2007). کاهش تراکم خاک (چین و همکاران 2010)، افزایش نفوذپذیری خاک، سرکوب علف­های هرز (لاولی و همکاران 2011) و افزایش میزان فسفر خاک (وایت و ویل 2011) از جمله مزایای این گیاه می­باشد. ترب سفید به سرعت در پاییز رشد می­کند که ممکن است به مهار علف­های هرز زمستانه یکساله نیز کمک کند. این گیاه پوششی به یخ­زدگی حساس است و در زمستان با قرارگیری در دمای 4- درجه سانتی گراد از بین می رود (ویل و همکاران 2009). ریشه­ و بخش هوایی ترب سفید دارای نسبت کربن به نیتروژن کمتری است به همین دلیل بقایای آن در طول دوره زمستان به سرعت تجزیه شده و بقایای اندکی در بهار بر روی سطح خاک باقی می­ماند (لاولی و همکاران 2012). برعکس ترب­سفید گیاهان پوششی از خانواده غلات بدلیل بالا بودن نسبت کربن به نیتروژن نیاز به مدیریت زمانی دقیقی دارند تا کاشت گیاه بعدی به تاخیر نیفتد (لاولی و همکاران 2012).

     استفاده از گیاهان پوششی سال­هاست که مورد توجه انسان بوده ولی با عرضه آفت­کش­ها، علف­کش­ها و کودهای شیمیایی محدود و تقریبا فراموش شده است. بی­اطلاعی از نحوه بکارگیری گیاهان پوششی و مزایای آن از عواملی است که موجب عدم استفاده از آن­ها شده است. در حال حاضر در ایران بررسی­های منسجمی در مورد گیاهان پوششی و فواید آن به عمل نیامده است. بنابراین نیاز است که در زمینه گیاهان پوششی و روش­های استفاده از آن­ بررسی­هایی صورت گیرد. هدف از اجرای این پژوهش دسترسی به ترکیب مناسب گیاهان پوششی زمستانه جهت افزایش حاصلخیزی، بهبود شرایط خاک و افزایش عملکرد سیب­زمینی و در راستای اهداف کشاورزی پایدار بود.

مواد و روش ها

     به منظور بررسی تاثیر گیاهان پوششی بر روی برخی خصوصیات فیزیکی و زیستی خاک و عملکرد سیب­زمینی آزمایشی در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه محقق اردبیلی با ارتفاع ۱۳۵۰ متر از سطح دریا و مختصات جغرافیایی ΄۲۰ ˚۴۸ طول شرقی و ΄۱۹ ˚ ۳۸ عرض شمالی با شرایط آب و هوایی سرد و نیمه خشک در سال­های 1396 و 1397 اجرا شد.  به منظور مطالعه وضعیت خاک مزرعه آزمایشی از نظر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، نمونه­هایی بصورت تصادفی ازعمق صفر تا 30 سانتی­متری سطح مزرعه جمع­آوری و پس از مخلوط کردن به آزمایشگاه خاک­شناسی منتقل گردید. نتایج آزمون خاک به شرح جدول 1 می­باشد. همچنین اطلاعات آب و هوایی محل در سال اجرای آزمایش در جدول ۲ آورده شده است. آزمایش در قالب طرح بلوک­ کامل تصادفی در ۳  تکرار اجرا شد. تیمارهای آزمایشی شامل کشت گیاهان پوششی یولاف (Avena sativa L.)، ترب سفید (Raphanus sativus L.) و کشت مخلوط آنها با نسبت بذر 50 درصد و یک تیمار شاهد (بدون گیاه پوششی) بود. زمین مورد نظرشخم خورده و تسطیح شد و گیاهان پوششی بصورت ردیفی در کرت­های6×3 متری در تاریخ 22 شهریور 1396 کشت گردید. میزان بذر مصرفی برای یولاف و ترب سفید به ترتیب 100 و 20 کیلوگرم در هکتار در نظر گرفته شد. بلافاصله بعد از کاشت گیاهان پوششی آبیاری انجام گرفت. با توجه به میزان بارندگی در پاییز و زمستان نیازی به آبیاری مجدد در گیاهان پوششی نبود. تیمار شاهد همزمان با سایر تیمارهای گیاهان پوششی آبیاری شد. برای تعیین زیست­توده گیاهان پوششی و علف­های هرز یک مرحله نمونه­برداری از تیمارهای آزمایشی در اواخر آذر 96 انجام شد. از هر کرت دو کوآدرات یک مترمربعی به صورت تصادفی برداشت و علف­های هرز و گیاهان پوششی آن تفکیک شد. نمونه­ها به مدت 48 ساعت در آون با دمای ۷۰ درجه سانتی­گراد خشک و سپس توزین شدند. ده روز قبل از کشت سیب زمینی بقایای گیاهان پوششی بوسیله دیسک با خاک مخلوط گردید. در این آزمایش، از سیب زمینی رقم آگریا استفاده شد. هر کرت آزمایش شامل 4 ردیف کاشت با فاصله 50 سانتی­متر و فاصله بوته­ها روی ردیف 25 سانتی­متر و عمق کاشت 15 سانتی­متر بود. تاریخ کاشت سیب زمینی 15 اردیبهشت ماه 1397 و تاریخ سبز شدن بوته­ها 4 خرداد ماه بود.

   اندازه­گیری مدت زمان نفوذ آب به خاک: در بررسی میزان نفوذپذیری خاک ابتدا یک حلقه آلومینیومی به قطر 15  و ارتفاع 5/7  سانتی­متر در زمین (بطوری که نیمی از رینگ در خاک فرو رود) قرار داده شد و مدت زمان نفوذ مقدار ۵۰۰  میلی­لیتر آب به داخل خاک با کورنومتر اندازه­گیری شد و به عنوان میزان نفوذ­پذیری خاک برای تیمارهای مختلف گیاهان پوششی تعیین گردید (موبیوس-کلون و همکاران 2016).

 مقاومت فروروی خاک: میزان مقاومت فروروی خاک با دستگاه پنترومتر مدل Hand penetrometer Eijkelkam 06.01SA  ساخت هلند مورد بررسی قرار گرفت. همچنین همزمان با اندازه­گیری مقاومت فروری خاک، درصد جرمی رطوبت خاک نیز مورد سنجش قرار گرفت (لویی و موریسون 2002).

درصد رطوبت جرمی خاک: در بررسی درصد رطوبت جرمی خاک یک نمونه خاک از مرکز هر کرت آزمایشی با استفاده از اوگر به میزان 100 گرم و از عمق 0 تا 20 سانتی­متری برداشت شد و بلافاصله به آزمایشگاه منتقل گردید. بعد از توزین وزن تر، نمونه­ها در ظروف مخصوص در دمای 105 درجه سانتی­گراد به مدت 48 ساعت قرار داده شد. سپس اقدام به توزین مجدد نمونه­ها گردید و با استفاده  از رابطه زیر رطوبت خاک تعیین گردید.

 Wswوزن تر نمونه اولیه خاک برداشت شده (گرم)،   وزن خاک خشک شده (گرم)، و   درصد رطوبت وزنی می باشد (کلوت 1986).

جمعیت میکروبی خاک: جمعیت میکروبی خاک با استفاده از روش بیشترین تعداد محتمل محاسبه گردید. برای این منظور پس از نمونه­ برداری از سطح مزرعه و انتقال آن به آزمایشگاه، یک گرم از خاک نمونه با سرم فیزیولوژیک مخلوط گردید و سری رقت ده دهی تهیه شد. سپس از هر رقت تهیه شده به داخل لوله آزمایش حاوی محیط کشت مایع Nutrient Broth منتقل شد و انکوبه گردید. پس از انکوباسیون، رشد یا عدم رشد باکتری درمحیط کشت یادداشت شد. بیشترین تعداد محتمل باکتری در هر میلی­لیتر از سوسپانسیون باکتری با استفاده از جدول آماری مخصوص این روش ( جدول مک­گریدی) محاسبه شد (بال 2014).

  جرم مخصوص ظاهری خاک: نمونه­های لازم از هر کرت آزمایشی بوسیله آوگر حاوی سیلندر از عمق صفر تا۱۰ سانتی­متری بصورت دست نخورده برداشت شد و بلافاصله به آزمایشگاه منتقل و توزین شد. سپس یک طرف سیلندرها را با فویل آلومینیومی پوشش داده و در آون در دمای ۱۰۵ درجه سانتی­گراد به مدت ۲۴ ساعت قرار داده شد و مجدداً اقدام به توزین سیلندرها گردید. پس از اندازه­گیری حجم سیلندر از طریق رابطه زیر وزن مخصوص ظاهری خاک برای هر تیمار محاسبه گردید.                                       

که در آن  وزن خاک خشک (گرم)، V حجم سیلندر مورد نظر(سانتی­متر­مکعب)، ρb وزن مخصوص ظاهری خاک (گرم بر سانتی­مترمکعب) می­باشد (الکساندر 1977).

شمارش کرم­های خاکی: برای این منظور از پودر خردل به میزان 10 گرم در لیتر استفاده شد و گودال­هایی به مساحت 25×25×25 سانتی­متر ایجاد گردید و پس از گذشت 30 دقیقه از زمان افزودن محلول اقدام به شمارش کرم­خاکی شد (موبیوس-کلون و همکاران 2016).

 کربن آلی خاک: نمونه­برداری از تمامی کرت­های آزمایشی (سه نمونه از عمق 0 تا 10 سانتیمتری) انجام شده و پس از مخلوط کردن به منظور بررسی کربن آلی به روش والکی و  بلک (واکلی و بلک 1934) مورد سنجش قرار گرفت.

  درصد تخلخل: به منظور تعیین درصد تخلخل خاک با در نظر گرفتن مقدار چگالی حقیقی خاک 65/2 از رابطه زیر استفاده گردید(اردکانی و همکاران 2007) 

تحلیل داده­ها: تجزیه و تحلیل داده­های بدست آمده در این پژوهش، با استفاده از نرم­افزار آماریSAS 9.4   و مقایسه میانگین تاثیر تیمارها با استفاده از آزمون Lsd در سطح احتمال 5% ≥ α انجام گرفت.

نتایج و بحث

     زیست­توده گیاهان پوششی: تیمارهای گیاهان پوششی از نظر مقدار ماده خشک تولیدی تفاوت معنی­داری نشان دادند (جدول4). بیشترین زیست­توده گیاهان پوششی (1/466 گرم در مترمربع) مربوط به ترب­سفید بود (جدول 4). اکبری و همکاران (2019) گزارش کردند ترب­سفید در مقایسه با دیگر گیاهان پوششی زیست توده بیشتری را در پاییز تولید کرد. ترب­سفید در طی چند هفته پس از کاشت سطح خاک را به طور کامل می­پوشاند و ماده خشک هوایی و ریشه­ای زیادی تولید می­کند که منجر به تجمع بیومس بیشتر می­شود (کلارک 2007؛ قهرمانی و همکاران 2020).

     زیست­توده علف­های هرز داخل گیاهان پوششی: اثر گیاهان پوششی بر بیومس علف­های هرز زمستانه در سطح احتمال یک درصد معنی­دار بود (جدول 3). اثربخشی ترب­سفید درکاهش علف­های هرز در مقایسه با یولاف ممکن است به علت اثرات آللوپاتی گلوکوزینولات­ها و ایزوتیوسیانات­های تولید شده توسط ترب­سفید و یا از طریق استقرار سریع، توسعه کانوپی و تولید بیومس زیاد سبب جلوگیری از جوانه­زنی بذر علف­های هرز باشد (برمن و اسمیت 2005؛ مالیک و همکاران 2008). کنترل علف­های هرز بوسیله گیاهان پوششی را می­توان با رقابت برای آب، مواد غذایی، سایه­اندازی و ایجاد شرایط نامساعد برای جوانه­زنی علف­های هرز در زیر تاج­پوشش گیاهان پوششی توصیف نمود. تغییرات دمایی و کاهش نسبت نور قرمز به قرمز دور در زیر کانوپی گیاهان پوششی نیز از دیگر دلایل کاهش جوانه­زنی بذر علف­های هرز است (براست و همکاران 2014). استفاده از گیاهان پوششی مانند تربچه بیومس علف­های هرز را در پاییز کاهش داد که در نتیجه ­توانست در کاهش استفاده از سموم مفید باشد (اریلی و همکاران 2011).

تاثیر گیاهان پوششی بر صفات خاک

     کربن آلی خاک:  بر اساس نتایج، گیاهان پوششی اثر معنی­داری بر میزان کربن آلی خاک نداشتند (جدول 3). فعالیتهای انسان می­تواند بیشترین نقش را بر روی ماده آلی خاک داشته باشد. ماده آلی خاک علاوه بر اینکه منبع غذایی مهمی را برای رشد گیاه فراهم می­سازد، در ساخت، تکامل، حفاظت و نگهداری اکوسیستم خاک نیز دارای اهمیت فراوانی است و به‌ عنوان جزء مهم ساختمان خاک جهت افزایش ظرفیت نگهداری آب و عناصر غذایی به‌عنوان منبع غذا برای میکروارگانیسم­های خاک و فراهم کننده حفاظت مکانیکی سطح خاک مطرح است (شمس­الدین سعید و همکاران 2017). بیشتر مطالعات نشان داده­اند که گیاهان پوششی غلظت کربن آلی خاک را در طولانی مدت افزایش می­دهند و اثرات آن‌ها در چند سال اول پس از استقرار قابل تشخیص نیست (بلانکو کانکویی و همکاران 2015).

     جمعیت میکروبی خاک:  نتایج مقایسه میانگین داده­ها نشان داد که بیشترین جمعیت میکروبی خاک مربوط به کشت ترب­سفید بود که نسبت به تیمار شاهد 10 برابر افزایش نشان داد (جدول 4). کالدرون و همکاران (2015) گزارش کردند که هیچ­گونه تفاوتی در جمعیت میکروبی خاک برای کشت مخلوط و تک­کشتی گیاهان پوششی وجود ندارد. افزایش بیومس میکروبی در این تیمارها، احتمالاً به دلیل وجود منابع متنوع و مغذی بیشتر و فراهم شدن مواد غذایی لازم برای فعالیت ریزجانداران خاک است. میکروارگانیسم­ها برای حفظ ساختار فیزیکی و زیستی خاک بسیار مهم هستند، هنوز اطلاعات کمی در مورد تاثیر گیاهان پوششی و خاکورزی بر ترکیب جمعیت میکروبی خاک و خدماتی که در سیستم­های کشاورزی ارائه می­دهند وجود دارد (بندر و همکاران 2016). گیاهان پوششی می­توانند جمعیت میکروبی خاک و مقدار N و  Cخاک را افزایش دهند (ناوارو-نویا و همکاران 2013؛ پوپلو و دون 2015)، اثر این گیاهان بر روی جوامع میکروبی در کوتاه مدت آشکار شده و فراتر از ریزوسفر گسترش می­یابد. یک توجیه مهم و مرتبط برای استفاده از گیاهان پوششی به منظور بهبود سلامت خاک این است که آن­ها منابع لازم را برای تغذیه جوامع میکروبی خاک در طی دوره­ای که مزرعه خالی از گیاه اصلی است، فراهم می­کند، مسلماً جمعیت علف­های هرز که در طی فصل آیش رشد می­کنند می­تواند همین کار را انجام دهد، اما گیاهان پوششی کاری فراتر از فراهم کردن منابع برای جوامع میکروبی خاک انجام می­دهند و آن افزایش جمعیت گروه خاصی از میکروب­های خاک است که می­تواند به طور مستقیم باعث بهبود سلامت خاک شود برای مثال، بازسازی جمعیت قارچی که معمولاً در سیستم­های مدرن کشاورزی کاهش می­یابد و می­تواند ماده آلی خاک را بهبود داده و باعث افزایش ثبات خاکدانه­ها شود (فاینی و همکاران 2017).

کرم خاکی: نتایج تجزیه داده­های آزمایش نشان داد که گیاهان پوششی بر جمعیت کرم­های خاکی اثر معنی­دار داشتند (جدول 3). کشت خالص ترب­سفید دارای بیشترین تعداد جمعیت کرم خاکی بود و کمترین میانگین از تیمار شاهد به دست آمد (جدول 4). احتمالاً وجود زیست­توده تولیدی بیشتر در کشت ترب­سفید منبع غذایی لازم برای کرم­های خاکی را فراهم کرده است. پژوهشگران نشان دادند که تعداد و بیوماس کرم­های خاکی در تیمارهای دارای گیاهان پوششی نسبت به تیمار بدون گیاه پوششی به ترتیب 2/1 و4/1 برابر بیشتر بود (کروکو و همکاران 2018). در پژوهشی کشت گیاهان پوششی نخود و جو دوسر نیز در مقایسه با تیمار بدون گیاه پوششی، جمعیت کرم­های خاکی بیشتری داشت (روآرتی و همکاران 2017).

     زمان نفوذ آب به خاک : تأثیر گیاهان پوششی بر زمان نفوذ آب به خاک در سطح احتمال یک درصد معنی­دار بود (جدول 3). بیشترین زمان نفوذ آب در تیمار شاهد بود و کشت گیاهان پوششی موجب افزایش سرعت نفوذ (کاهش زمان) گردید به‌طوری که تیمارهای گیاهان پوششی دارای کمترین زمان نفوذ در مقایسه با تیمار شاهد بودند. به نظر می­رسد گیاهان پوششی هدایت هیدرولیکی خاک را با افزایش درصد خلل و فرج خاک بهبود می­بخشد (دیورر و همکاران 2009). در بیشتر خاک­ها نفوذپذیری آب تحت تأثیر قابلیت لایه سخت سطح خاک قرار می­گیرد که به ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک بستگی دارد. بهبود ظرفیت نفوذ در خاک­های مدیریت شده توسط گیاهان پوششی چندین دلیل دارد، نخست، بیوماس تولیدی این گیاهان و تجزیه آن ویژگی­های خاک را بهبود بخشیده و مقدار آبی که می­تواند از طریق پروفیل خاک نفوذ کند را افزایش می­دهد، بهبود ثبات خاکدانه­ها و حفظ آن‌ها در مقابل اثرات مستقیم قطرات باران و سرانجام افزایش تعداد ماکروپورها که باعث افزایش نفوذ و کاهش روان­آب می­شود (دیورر و همکاران  2009؛  گومز و همکاران 2009).

     مقاومت فروروی خاک: میزان مقاومت فروروی خاک تحت تأثیر تیمارهای گیاهان پوششی قرار گرفت، به‌طوری که کاشت گیاهان پوششی موجب کاهش میزان مقاومت فروروی خاک در مقایسه با تیمار شاهد گردید (جدول 4). کمترین میزان مقاومت فروروی خاک در کشت ترب­سفید با میانگین 12/1 پاسکال بود که در مقایسه با تیمار شاهد کاهش 7/27 درصدی داشت. در همین راستا، سایر پژوهشگران نیز کاهش معنی­داری در مقاومت فروروی خاک بعد از کاشت گیاهان پوششی را گزارش نموده و دلیل آن را فعالیت­های فیزیکی ریشه­های قوی گیاهان پوششی در خاک بیان کرده­اند (بو و همکاران 2012). کاهش میزان مقاومت فروروی و جرم مخصوص ظاهری خاک با کاشت گیاهان پوششی گزارش شده است. این اثر را می­توان به انعطاف­پذیری خاک در اثر ریشه­های گیاهان پوششی و همچنین افزایش محتوی ماده آلی خاک، پایداری ساختمان یا توسعه بیوپورها بعد از رشد ریشه نسبت داد (لینارس و همکاران 2014؛ ویترو و همکاران 2012).

   درصد رطوبت جرمی خاک: بیشترین درصد رطوبت جرمی خاک از تیمار ترب­سفید بدست آمد که با تیمار ترب­سفید + یولاف تفاوت معنی­داری نداشت (جدول 3). احتمالاً بدلیل ایجاد تخلخل در خاک توسط ریشه ها و زیست توده تولیدی زیاد توسط گیاهان پوششی و بر جای ماندن بقایای این گیاهان بصورت خاکپوش در سطح خاک میزان تبخیر و رواناب از سطح خاک کم شده و نتیجه آن افزایش درصد رطوبت جرمی خاک می­باشد. گیاهان پوششی به کاهش تبخیر از سطح خاک و حفظ رطوبت حاصل از آبیاری و بارندگی کمک می­کند و قابلیت دسترسی گیاه به آب در کشت­های بعدی را افزایش می­دهد، این گیاهان قابلیت نگهداری آب در خاک در پتانسیل آب مربوط به ظرفیت مزرعه­ای و آب در دسترس گیاه را به ترتیب ۱۲-۱۱ و۲۲-۲۱ درصد افزایش داد (پارمود و همکاران 2018). گیاهان پوششی مثل یک مانع بین سطح خاک و بارش باران عمل کرده و آن را قادر می­سازد شدت برخورد قطرات باران با خاکدانه ها را کاهش دهد که نتیجه آن ثبات خاکدانه ها و افزایش نفوذ و ذخیره آب و کاهش رواناب می­باشد (شارما و همکاران 2012؛ سامیس و همکاران 2012).   

     جرم مخصوص ظاهری خاک: اثر گیاهان پوششی بر جرم مخصوص ظاهری خاک معنی­دار بود (جدول 3). نتایج مقایسه میانگین داده­ها نشان داد که کاشت گیاهان پوششی منجر به کاهش معنی­دار جرم مخصوص ظاهری خاک در مقایسه با تیمار شاهد گردید، به‌طوری که بیشترین وزن مخصوص ظاهری در تیمار شاهد مشاهده شد (جدول 4). جرم مخصوص حقیقی از خصوصیات ذرات خاک بوده و با عملیات زراعی تغییر نمی­کند و ثابت می­ماند، اما جرم مخصوص ظاهری خاک نشان دهنده تراکم خاک است که در پژوهش حاضر تحت تأثیر گیاهان پوششی تفاوت معنی­دار داشت و کاشت گیاهان پوششی منجر به کاهش میانگین این صفت گردید. از دلایل این امر می­توان به کاهش فشردگی خاک در اثر مدفون شدن حجم زیادی از بقایای گیاهی و به دنبال آن افزایش خلل و فرج اشاره کرد. در واقع هر چه خاکی از نظر مواد آلی غنی­تر باشد، جرم مخصوص ظاهری آن کمتر است، زیرا ماده آلی به‌تدریج ساختمان فیزیکی با تخلخل بیشتری را موجب می­گردد و در نتیجه جرم معینی از خاک در حجم بیشتری تظاهر می­نماید (گرونیگن و همکاران 2011). پژوهشگران کاهش معنی­داری در تراکم خاک و افزایش خلل و فرج بعد از کشت گیاهان پوششی را گزارش نموده و علت آن را فعالیت­های فیزیکی ریشه­های قوی گیاهان پوششی در خاک بیان کردند (بو و همکاران 2012). همچنین باقی گذاشتن بقایا در سطح زمین، چگالی خاکدانه را کاهش داده و باعث کاهش جرم مخصوص ظاهری می­شود (گرونیگن و همکاران 2011).

     درصد تخلخل : درصد تخلخل خاک تحت تأثیر تیمارهای گیاهان پوششی تفاوت معنی­داری نشان داد. به‌طوری که کمترین میانگین مربوط به تیمار شاهد بود و کشت تمامی تیمارهای گیاهان پوششی بیشترین درصد تخلخل خاک را نشان دادند. پژوهشگران بیان داشتند که خاک­هایی که درصد تخلخل بیشتری دارند جرم مخصوص ظاهری یا تراکم پوسته کمتری دارند (شمس­الدین سعید و همکاران 2017). احتمالاً سامانه­ی ریشه­ای گیاهان پوششی و گسترش آن که نوعی شخم زیستی است، سبب افزایش این ویژگی شده است. بلازویز- ووزنیاک و کونوپینسکی (2013) گزارش کردند بیومس گیاهان پوششی تاثیر مثبتی بر تخلخل خاک پس از زمستان داشت و بیشترین درصد تخلخل از تیمار گندم­سیاه بدست آمد. در میان عوامل مختلف محرک تخلخل خاک، پوشش گیاهی نقش مهمی ایفا می­کند. ریشه­ها نقش کلیدی در اثرات مرتبط بر ساختمان و هیدرولوژی خاک دارند (بنگوگ 2012 ؛ لاگسون 2013).

          تاثیر گیاهان پوششی بر عملکرد سیب­زمینی: نتایج نشان داد که گرچه اختلاف آماری معنی­داری از نظر عملکرد سیب­زمینی در تک­کشتی یولاف، ترب سفید و کشت مخلوط­ آن­ها وجود نداشت اما در مقایسه با تیمار شاهد بدون کشت گیاهان پوششی، تک­کشتی یولاف، ترب سفید و کشت مخلوط آن­ها به ترتیب 45/31، 55/24 و 56/20 درصد عملکرد سیب­زمینی را افزایش دادند (جدول 4). از آنجاییکه در تولید سیب زمینی کودهای شیمیایی خصوصاً نیتروژنی استفاده نشده بود، افزایش عملکرد می­تواند بدلیل افزایش زیست توده و فراهمی نیتروژن بوسیله گیاه پوششی زمستانه یولاف در تک­کشتی و کشت مخلوط باشد که در پژوهش­های دیگران نیز به چنین نتایجی اشاره شده است (بلانکو کانکی و همکاران 2015؛ قهرمانی و همکاران 2021). همچنین احتمال می­رود با توجه به نسبت کربن به نیتروژن کمتر در ترب­سفید و تجزیه نسبتاً سریع این گیاه پوششی، عناصر غذایی کافی در خاک فراهم و منجر به افزایش عملکرد سیب­زمینی شده باشد. ﺻﻤﺪاﻧﻲ و ﻣﻨﺘﻈﺮی (صمدانی و منتظری 2009) ﺑﻴـﺎن ﻛﺮدﻧـﺪ، ﭼﻨﺎﻧﭽﻪ ﻳﻚ ﮔﻴﺎه ﭘﻮﺷﺸﻲ از ﺗﻴﺮه ﺧﺮدل در ﭘﺎﻳﻴﺰ ﻛﺸﺖ ﺷﻮد و ﭘـﺲ از رﺷﺪ ﻛﺎﻣﻞ و ﭘﻴﺶ از ﻛﺎﺷﺖ ﺳـﻴﺐ­زﻣﻴﻨـﻲ ﺑـﺎ اﻧﺠـﺎم ﺧـﺎکورزی وارد ﺧﺎک ﮔﺮدد، ﻋﻤﻠﻜﺮد ﺳـﻴﺐ زﻣﻴﻨـﻲ اﻓـﺰاﻳﺶ ﻳﺎﻓﺘـﻪ و ﻣﻴـﺰان ﻣﺼـﺮف علف­کش کاهش می­یابد. جهانزاد و همکاران (جهانزاد و همکاران 2017) مشاهده نمودند که تیمار تر­ب­سفید و نخود زمستانه نسبت به چاودار زمستانه و تیمار بدون گیاهان پوششی دارای بیشترین عملکرد و اجزای عملکرد سیب­زمینی بود. گیاهان پوششی بخصوص ترب­سفید و نخود زمستانه نیاز به کود نیتروژن سیب­زمینی را کاهش داده و باعث بهبود کارایی مصرف نیتروژن شدند (جهانزاد و همکاران 2017). گیاهان پوششی دارای مزایای زراعی و زیست­محیطی هستند، همچنین تاثیرات آن­ها بر عملکرد محصول بعدی در مناطق، خاک و یا عملیات مختلف مزرعه­ای متفاوت است. این گیاهان با افزایش نفوذپذیری و ظرفیت ذخیره سازی آب میتوانند باعث ثبات عملکرد محصول شود (ویلیامز و همکاران 2016 ).

جدول3- نتایج تجزیه واریانس اثر گیاهان پوششی بر صفات خاکی و عملکرد سیب­زمینی

ns ،* و** ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﻏﯿﺮﻣﻌﻨﯽدار و ﻣﻌﻨﯽدار در ﺳﻄﺢ اﺣﺘﻤﺎل پنج درصد و یک درصد می باشد.

جدول4-  مقایسه میانگین اثر گیاهان پوششی بر صفات خاکی و عملکرد سیب­زمینی

ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻫﺎی ﺑﺎ ﺣﺮوف ﻣﺸﺘﺮک در ﻫﺮ ﺳﺘﻮن، اﺧﺘﻼف ﻣﻌﻨﯽ داری ﺑﺎ ﯾﮑﺪﯾﮕﺮ در ﺳﻄﺢ اﺣﺘﻤﺎل ﭘﻨﺞ درﺻﺪ در آزمون LSD ﻧﺪارﻧﺪ.

نتیجه­گیری کلی

      نتایج به دست آمده نشان داد که اگرچه بیشترین زیست­توده گیاهان پوششی از تیمار تک­کشتی ترب سفید (466 گرم در متر مربع) حاصل شد اما اختلاف آماری معنی­داری از نظر کاهش زیست­توده علف­های هرز در بین تیمارهای تک­کشتی ترب سفید، یولاف و کشت مخلوط آن­ها وجود نداشت. در مقایسه با تیمار شاهد یا بدون کشت گیاهان پوششی، تیمارهای تک­کشتی و کشت مخلوط یولاف و ترب سفید بر بسیاری از ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و زیستی  مانند زمان نفوذ آب، مقاومت فروروی خاک، جرم مخصوص ظاهری، درصد تخلخل خاک، کربن آلی، جمعیت میکروبی و کرم­های خاکی تأثیرگذار بودند. با توجه به نتایج مطالعات پیشین گرچه انتظار می­رفت به دلیل سودمندی­های کشت مخلوط در استفاده از منابع تأثیر متمایزی در برابر تک­کشتی داشته باشد اما نتایج حاصل از این آزمایش اینگونه نبود. به­طور کلی می­توان بیان نمود که تک­کشتی ترب سفید و یولاف و همچنین کشت مخلوط آن­ها دارای اثر مشابهی بر عملکرد سیب­زمینی بودند و این در حالی است که در شرایط عدم کشت گیاهان پوششی، عملکرد سیب­زمینی دچار کاهش محسوسی در مقایسه با تیمارهای دارای گیاهان پوششی است. بنابراین می توان گفت که کشت گیاهان پوششی زمستانه چه بصورت تک­کشتی وچه بصورت مخلوط بر ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک و عملکرد سیب­زمینی موثر بود.

سپاسگزاری

        از مسئولین و کارکنـــان آزمایشگاه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه محقق اردبیلی و خانم دکتر فاطمه احمدنیا کـه در اجرای این طرح نهایت همکاری را با ما داشـتند، صمیمانه تشکر و قدردانی میشود.