Document Type : Research Paper
Authors
Abstract
Keywords
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.
| جدول 1- برخی ویژگیهای خاک مزرعه مورد آزمایش | |||||||||||
|
pH |
هدایت الکتریکی |
شن |
سیلت |
رس |
بافت |
کربنات کلسیم |
کربن آلی |
نیتروژن کل |
|
فسفر قابل جذب |
پتاسیم قابل جذب |
|
|
)dS. m-1( |
% |
|
% |
|
)Mg. kg-1( |
|||||
|
8/7 |
6/2 |
35 |
42 |
23 |
لوم |
5/14 |
6/0 |
06/0 |
|
82/29 |
94/95 |
|
جدول 2- میانگین بارش و دمای در محل آزمایش (اردبیل، ایران) |
||
|
|
1396 |
|
|
میانگین دما (oC) |
میزان بارش (mm) |
|
|
اردیبهشت |
4/14 |
9/32 |
|
خرداد |
3/17 |
4/2 |
|
تیر |
5/19 |
3/9 |
|
مرداد |
9/20 |
3/1 |
|
شهریور |
0/20 |
1/0 |
|
|
|
|
|
مهر |
8/11 |
6/43 |
|
آبان |
7/11 |
7/9 |
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
|
|
|
|
|
|
میانگین مربعات |
|
|
|
|
|||
|
منابع تغییر |
درجه آزادی |
زیستتوده گیاهان پوششی |
زیستتوده علفهای هرز |
جمعیت میکروبی |
نفوذپذیری |
مقاومت فروروی خاک |
کرمهای خاکی |
کربن آلی |
جرم مخصوص ظاهری |
درصد تخلخل |
رطوبت جرمی خاک |
عملکرد سیبزمینی
|
|
بلوک |
2 |
*5348 |
ns07/71 |
ns11/5 |
ns26/0 |
ns031/0 |
ns58/0 |
ns0012/0 |
ns0016/0 |
ns28/2 |
ns86/1 |
ns118/0 |
|
گیاهان پوششی |
3 |
**118268 |
**25984 |
**59/5 |
**68/4 |
* 011/0 |
* 97/2 |
ns 011/0 |
* 056/0 |
* 49/76 |
* 62/21 |
** 737/0 |
|
اشتباه آزمایشی |
6 |
908 |
32511 |
19/4 |
38/0 |
023/0 |
47/0 |
0034/0 |
0064/0 |
24/9 |
52/2 |
0413/0 |
|
ضریب تغییرات (%) |
|
8/10 |
7/22 |
9/28 |
01/25 |
16/12 |
9/9 |
9/7 |
5/5 |
8/6 |
6/7 |
3/16 |
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
|
ترکیبهای پوششی |
زیستتوده گیاهان پوششی (g.m-2) |
زیستتوده علفهای هرز (g.m-2) |
جمعیت میکروبی (g. no-1) |
زمان لازم برای نفوذ آب (S) |
مقاومت فروروی (Pa) |
کرمهای خاکی (No.) |
کربن آلی (%) |
درصد تخلخل (%) |
جرم مخصوص ظاهری (g.cm-3) |
رطوبت جرمی خاک (%) |
عملکرد سیبزمینی (kg.m-2) |
|
تربسفید |
a1/466 |
b4/138 |
a10633333 |
b85/1 |
b12/1 |
a3 |
ab75/0 |
a 55/47 |
b39/1 |
a8/23 |
a73/3 |
|
یولاف |
b307 |
b1/185 |
a6933333 |
b2 |
b21/1 |
ab 67/1 |
a8/0 |
a05/48 |
b38/1 |
bc5/20 |
ab 38/3 |
|
تربسفید+یولاف |
b3/347 |
b8/203 |
a9733333 |
b71/1 |
b15/1 |
a33/2 |
ab74/0 |
a54/45 |
b44/1 |
ab7/21 |
b21/3 |
|
شاهد |
- |
a6/353 |
b1063333 |
a34/4 |
a55/1 |
b 67/0 |
b66/0 |
b98/36 |
a67/1 |
c4/17 |
c55/2 |
|
LSD |
2/60 |
1/100 |
09/4 |
24/1 |
31/0 |
37/1 |
12/0 |
07/6 |
16/0 |
17/3 |
41/0 |
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.
)
