نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 جهاد کشاورزی - شوش
2 گروه علمی - دانشگاه پیام نور تهران
3 گروه علمی کشاورزی دانشگاه پیام نور تهران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
A field experiment was carried out in Susa during 2008-2009 growing season to evaluate the effect of conservation and conventional tillage systems on some physical properties of soil including, residuals return, bulk density, organic matter percentage, soil moisture content and soil permeability. The experiment was based on randomized complete block design (RCBD) with three replications. Treatments consisted of T1: residuals burning+ moldboard plow+ two times disk; T2: residuals keeping+ moldboard plow+ two times disk; T3: residuals keeping+ chisel plow+ two times disk; T4: residuals keepings+ two perpendicular disks and T5: no tillage. Results showed that tillage methods had significant effect on studied traits where tillage systems in which moldboard plow was used bulk density was significantly lower than other treatments. Albeit, using moldboard plow resulted in lower residuals on soil surface compared to chisel, all tillage methods, except conventional tillage where residuals were burnt, considered as good treatments respect to the suggestion of keeping 30 % of remains on soil surface. Regarding soil moisture content, using moldboard plow resulted in more soil water conservation and more water penetration into soil. Generally, with respect to the shortage of organic matter in the soil and, also, the soil condition of rejoin, using moldboard plow+ two times disks+ keeping residuals on soil surface can be suggested for preparation of seed bed.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
در خاکهای زراعی، سالیانه مقادیر قابل ملاحظهای از مواد غذایی خاک بصورت محصول و مواد آلی از زمین خارج می گردد. با خروج این حجم عظیم از مواد گیاهی منابع تأمین انرژی و مواد غذایی به ویژه مواد آلی در خاک به تدریج دچار نقصان می شود. اکثر زارعین نیز، کاه و کلش غلات را همراه با دانه برداشت و به فروش می رسانند و یا کلش باقیمانده را به منظور آماده ساختن زمین برای کشت بعدی و یا به بهانه مبارزه با آفات و بیماریها می سوزانند. به این ترتیب از برگشت مقدار متنابهی مواد آلی به خاک ممانعت به عمل آورده و باعث کاهش حاصلخیزی خاک می گردند. غالباً نقصان مواد غذایی خاک از طریق مصرف کودهای شیمیایی جبران می شود. اما مصرف مداوم کودهای شیمیایی نه تنها به تنهایی قادر به برطرف نمودن مشکلات اساسی موجود در خاکها نیست بلکه ممکن است مشکلات زیست محیطی را نیز به دنبال داشته باشد. در حالی که حفظ بقایای گیاهی در مزارع از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مورد اسدی و همت(1381) گزارش دادند که حفظ بقایای گیاهی در مناطق خشک با توجه به فقیر بودن خاک این مناطق از مواد آلی و همچنین امکان حفظ بیشتر رطوبت در خاک از اهمیت بالایی برخوردار است . حیدری و جعفری (1381) نیز نتیجه گرفتند که خرد کردن و مخلوط کردن بقایای گیاهی با خاک در حاصلخیزی، افزایش ماده آلی و بهبود ساختمان خاک موثر خواهد بود. لیستروم وهمکاران (2001) دریافتند که به منظور تولید پایدار، بقایای گیاهی باید به مقدار 58 درصد در سطح خاک باقی بمانند. بر همین اساس، در سیستم های کم خاکورزی مقداری از بقایای محصول قبلی را در روی سطح خاک نگه می دارند در نتیجه فرسایش خاک کاهش یافته، مواد آلی خاک افزایش و نیاز به کارگر و سوخت کاهش می یابد. بنابراین، بکارگیری روشهای صحیح مدیریت شخم و بقایای گیاهی می تواند گام موثری در حفظ خصوصیات فیزیکی و تامین مواد غذایی خاک و در نهایت نیل به کشاورزی پایدار باشد.
خاکورزی بر بخش مهمی از خصوصیات خاک از قبیل دما ، ذخیره و پراکنش رطوبت در خاک (لمپورلنس و همکاران2001) و نیز تراکم خاک (لپن و همکاران 2004) اثر می گذارد. بنابر این با انتخاب و اجرای صحیح یک سیستم خاکورزی می توان بستر بذر مناسبی را جهت رشد گیاه و درنهایت به دست آوردن عملکرد مطلوب فراهم نمود (برزگر و همکاران 2004). سیستمهای خاکورزی مرسوم ازطریق شکستن لایههای نفوذ ناپذیر خاک، پاک کردن سطح خاک از بقایای گیاهی و قطع چرخه زندگی علف های هرز، حشرات و بیماریها بستری مصنوعی مناسبی برای رشد گیاه آماده می کند (کاتس وایرو و همکاران2002) اما این سیستمها نه تنها به انرژی زیادی نیازدارند بلکه در دراز مدت خصوصیات فیزیکی خاک را تخریب و آن را دچار فرسایش میکنند (فرای و همکاران 2003 هلم 2005). در حالی که نفوذپذیری آب در خاک درسیستمهای کم خاکورزی به علت افزایش مواد آلی و فعالیت کرم های خاکی نسبت به سیستم خاکورزی متداول افزایش می یابد (برزگر و همکاران 2004). همچنین استفاده از سیستم های کم خاکورزی و بی خاک ورزی باعث کاهش هزینه های ناشی از مصرف انرژی ،کاهش فرسایش و تخریب خاک میشود (کاتس وایرو2002؛ برزگر و همکاران 2004).
نظر به اهمیت حفظ منابع تولید بویژه خاک در طول مراحل تولید محصول، پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر نوع خاکورزی بر برخی خصوصیات فیزیکی خاک در منطقه خوزستان اجرا گردید.
مواد و روش ها
آزمایش در سال زراعی 88-1387 در مزرعهای واقع در شمال شهرستان شوش دانیال با عرض جغرافیایی 32 درجه و 12 دقیقه و طول جغرافیایی 48 درجه و 15 دقیقه و ارتفاع 75 متر از سطح دریا انجام شد. متوسط بارندگی سالانه 251 میلی متر و اقلیم منطقه گرم و خشک با متوسط دمای سالانه 31 درجه سانتی گراد است. بافت خاک مزرعه محل آزمایش لوم و pH آن 56/7 و هدایت الکتریکی آن dS.m-1 57/1 میباشد.
در این آزمایش اثر پنج تیمار مختلف مدیریت بقایای گیاهی شامل گاوآهن برگرداندار+ دوبار دیسک زدن + آتش زدن بقایا (T1)، گاوآهن برگرداندار + دوبار دیسک زدن + حفظ بقایا در سطح زمین (T2)، چیزل + دوبار دیسک زدن + حفظ بقایا (T3)، دوبار دیسک زدن + حفظ بقایا (T4) و بی خاکورزی و حفظ بقایا بر روی سطح زمین (T5) بر میزان نفوذپذیری آب در خاک، وزن مخصوص ظاهری خاک، درصد مواد آلی خاک، میزان حفظ آب در خاک ومیزان نگهداشت بقایا در سطح خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. ابعاد کرت ها 100× 50 متر در نظر گرفته شد. مشخصات فنی ادوات مورد استفاده در آزمایش در جدول یک درج شده است.
جدول1- مشخصات فنی ادوات مورد استفاده در آزمایش
|
نوع وسیله |
تعداد واحد خاکورز |
عرض کار (cm) |
توان مورد نیاز (hp) |
شرکت سازنده |
|
گاو آهن برگرداندار |
4خیش |
120 |
90 |
آهنگری خراسان |
|
دیسک آفست |
26پره |
220 |
90 |
آهنگری دزفول |
|
گاو آهن قلمی (چیزل) |
9شاخه |
205 |
90 |
آهنگری دزفول |
برای اندازه گیری میزان نفوذ آب در خاک از روش استوانه مضاعف (دبل رینگ) استفاده شد که شامل دو سیلندر فلزی با دیواره نازک است. این دوسیلندر به طور مجتمع در عمق پنج تا10 سانتیمتر قرار می گیرند. در این تحقیق سرعت جریان آب در واحد زمان از سیلندر داخلی محاسبه و از طریق فلاسک ماریوت ارتفاع آب در استوانه خارجی ثابت نگه داشته شد. فرض بر این است که در این نواحی خاک اشباع و پتانسیل ماتریک برابر صفر شود. در این حالت شیب هیدرولیکی برابر یک و سرعت نفوذپذیری برابر سرعت نهایی است که از تقسیم میزان کاهش ارتفاع آب در سیلندر داخلی بر زمان کاهش ارتفاع محاسبه می شود.
جرم مخصوص ظاهری با استفاده از یک استوانه فلزی به ارتفاع پنج سانتی متر و قطر 5.5 سانتیمتر اندازه گیری شد. به طوری که از هرکرت 5 نقطه به طور تصادفی انتخاب و از هر نقطه دو نمونه در عمق های صفر تا15 سانتیمتر و 15 تا 30 سانتیمتر گرفته شد. نمونهها در آون به مدت 24 ساعت در دمای 105 درجه قرار گرفتند. سپس نمونهها توزین شده وبا تقسیم وزن نمونه توزین شده بر حجم کل سیلندر، وزن خصوص آن محاسبه گردید.
برای بررسی اثر نوع مدیریت بقایای گیاهی بر میزان نگهداشت رطوبت در خاک، رطوبت حجمی خاک با استفاده از دستگاه رطوبت سنج در روز های مختلف بعد از آبیاری اندازه گیری شد .
درصد مواد آلی خاک نیز از روش تیتراسیون با سولفات فروآمونیاکال و با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد:
C = (M-Vx) ×0.39×10/P
x =10/M
در این رابطه، C مواد آلی خاک (درصد)، P وزن خاک نمونه (گرم)، V مقدار سولفات فرو مصرفی
(گرم)، x ضریب تصحیح سولفات فرو و M مقدار سولفات فرو مصرف شده در نمونه شاهد (گرم) میباشد. تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار MSTATC و مقایسه میانگین ها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن و در سطح احتمال پنج درصد انجام شد.
نتایج و بحث
نتایج نشان داد که نوع سیستم خاکورزی بر وزن مخصوص ظاهری اثر معنی داری داشت (جدول 2). به طوری که وزن مخصوص ظاهری خاک در تیمار بدون خاکورزی و حفظ بقایا در سطح زمین (T5) بیشتر از سایر تیمار ها بود (شکل 1). به طور کلی در سیستم های خاکورزی که گاوآهن برگرداندار استفاده شد، وزن مخصوص ظاهری به طور معنیداری کمتر از سایر تیمارها بود (شکل 1). استفاده از گاواهن قلمی وزن مخصوص ظاهری خاک را در مقایسه با گاوآهن برگرداندار به میزان کمتری کاهش که علت آن کارآیی کمتر گاوآهن قلمی در افزایش حجم خاک و پوکی آن در مقایسه با سایر ادوات خاکورزی اولیه می باشد (به آیین و همکاران 1387). به طور کلی، استفاده از ادوات خاکورزی به کاهش وزن مخصوص ظاهری انجامید به طوری که با افزایش میزان برگرداندار شدن خاک وزن مخصوص ظاهری کاهش بیشتری داشت. رسولی شربیانی و عباسپور گیلانده (1387) نیز گزارش دادند اثر تیمارهای مختلف خاکورزی بر تخلخل خاک به تفاوت در وزن مخصوص ظاهری منجرشد. الیس و همکاران (به نقل از بیات و همکاران 1386) نیز اثر خاکورزی بر وزن مخصوص ظاهری را به صورت زیر گزارش دادند: وزن مخصوص ظاهری در بی خاکورزی بیشتر از خاکورزی با گاوآهن قلمی و در این دومی بیشتر از خاکورزی با گاوآهن برگرداندار است. کاسل وهمکاران (1995) نتیجه گرفتند که افزایش عمق خاکورزی با کاهش وزن مخصوص ظاهری همراه است که با نتایج تحقیق حاضر همخوانی دارد.
جدول2- تجزیه واریانس و میانگین مربعات اثر نوع خاکورزی بر برخی خصوصیات خاک.
|
میانگین مربعات |
||||||
|
منبع تغببرات |
درجه آزادی |
وزن مخصوص ظاهری خاک (گرم بر سانتیمتر مکعب) |
مبزان نگهداشت بقایا (درصد) |
مواد آلی خاک (درصد) |
ظرفیت نگهداری رطوبت (درصد) |
سرعت نفوذ آب در خاک (سانتی متر در دقیقه) |
|
تکرار |
2 |
001/0 |
429/117 |
001/0 |
307/0 |
001/0 |
|
روش خاکورزی |
4 |
** 003/0 |
*594/810 |
** 004/0 |
** 488/2 |
** 07/0 |
|
خطا |
8 |
001/0 |
069/96 |
001/0 |
114/0 |
003/0 |
|
ضریب تغییرات (درصد) |
|
12/1 |
54/7 |
12/1 |
83/1 |
93/1 |
|
*و** به ترتیب معنی دار در سطوح احتمال 5 و1 درصد |
||||||
از نظر میزان نگهداشت بقایا در سطح خاک، بین تیمارهای مختلف خاکورزی تفاوت معنی داری وجود داشت (جدول2). استفاده از گاوآهن برگرداندار در مقایسه با چیزل میزان بقایای کمتری در سطح خاک نگه داشت. تیمار بی خاکورزی دارای بیشترین مقدار بقایا در سطح خاک را داشت (شکل 2). باقی گذاشتن بقایای آلی در خاک بر سرعت تجزیه آنها و همچنین روند رشد گیاهان زراعی تاثیر می گذارد. همچنین خرد کردن و اختلاط بقایای گیاهی با خاک بر حاصلخیزی، میزان مواد آلی و ساختمان خاک موثر می باشد. سیمنز (2001) عنوان داشت که استفاده از گاوآهن چیزل با تیغه قلمی یا پنجه غازی باعث حفظ 78 درصد بقایای گندم در سطح خاک می شود .در صورتی که اگر از تیغه های پیچیده استفاده شود این میزان 20 درصد کاهش پیدا می کند. همچنین اگر بقایای گیاهی با دیسک یا هر وسیله دیگر خرد شوند تاثیر گاو آهن چیزل در مدفون کردن بقایا کاهش می یابد. در هر حال، با توجه به توصیه در نگه داشت حداقل 30 درصد بقایا در سطح خاک در خاک ورزی حفاظتی، بجز تیمار خاک ورزی مرسوم (T1)، تمامی تیمارهای خاک ورزی دروضعیت مناسبی قرار داشتند.
|
2 8/1 6/1 4/1 2/1 1 8/0 6/0 4/0 2/0 0 |
|
سیستم خاکورزی |
شکل1- اثر سیستم خاکورزی بر وزن مخصوص ظاهری خاک. حروف متفاوت بیانگر تفاوت معنیدار
در سطح احتمال یک درصد می باشد.
T1: گاوآهن برگرداندار+دوبار دیسک زدن+آتش زدن بقایا; T2: گاوآهن برگرداندار+دوباردیسک زدن+ حفظ بقایا در سطح زمین; T3: چیزل+ دوباردیسک زدن+حفظ بقایا; T4: دوبار دیسک زدن + حفظ بقایا; T5: بی خاک ورزی و حفظ بقایا بر روی سطح زمین
|
سیستم خاکورزی |
شکل 2- میزان نگهداشت بقایا در سیستمهای مختلفخاک ورزی
T1: گاوآهن برگرداندار+دوبار دیسک زدن+آتش زدن بقایا; T2: گاوآهن برگرداندار+دوباردیسک زدن+ حفظ بقایا در سطح زمین; T3: چیزل+ دوباردیسک زدن+حفظ بقایا; T4: دوبار دیسک زدن + حفظ بقایا; T5: بی خاک ورزی و حفظ بقایا بر روی سطح زمین
باقی نگه داشتن بقایا در سطح خاک و کاهش خاکورزی به افزایش میزان مواد آلی خاک منجر می شود (حاج عباسی و همکاران 1378). در روش های بدون خاکورزی به دلیل بازگشت بقایای گیاهای به افقهای سطحی خاک، افزایش میزان مواد آلی مشاهده میشود در حالی که در روشهای خاکورزی مرسوم به هم خوردن خاک باعث فساد بیشتر و زودتر بقایای گیاهی شده که در نتیجه کاهش میزان مواد آلی را به همراه دارد (بائور و بلیک 1981 و دیک 1983). با این حال، نتایج تحقیق حاضر نشان داد که در صورت باقی گذاشتن بقایا در سطح خاک، نوع خاکورزی بر درصد مواد آلی در خاک تاثیر معنیداری ندارد به طوری که درصد مواد آلی در تیمارهای استفاده از گاوآهن برگرداندار و چیزل (T2، T3 و T4) تفاوت معنیداری با درصد مواد آلی در روش بدون خاکورزی (T5) نداشت (شکل 3). علت این امر می تواند کم بودن اولیه مواد آلی خاک محل آزمایش باشد.
|
سیستم خاکورزی |
شکل 3- میزان مواد آلی خاک (درصد) در سیستم های مختلفخاک ورزی
T1: گاوآهن برگرداندار+دوبار دیسک زدن+آتش زدن بقایا; T2: گاوآهن برگرداندار+دوباردیسک زدن+ حفظ بقایا در سطح زمین; T3: چیزل+ دوباردیسک زدن+حفظ بقایا; T4: دوبار دیسک زدن + حفظ بقایا; T5: بی خاک ورزی و حفظ بقایا بر روی سطح زمین
نوع تیمار خاک ورزی بر میزان نگه داشت رطوبت خاک تاثیر معنی دار داشت (جدول دو). اگر چه تیمار هایی که در آنها از گاوآهن برگرداندار استفاده شده میزان رطوبت بیشتری در مقایسه با استفاده از چیزل در خود نگه داشتند اما این تفاوت معنیدار نبود (شکل 4). با این حال بالاترین مقدار رطوبت خاک در تیمار بیخاکورزی مشاهده شد (شکل 4). این امر میتواند به دلیل کاهش تبخیر از سطح خاک به علت وجود بقایای گیاهی در سطح خاک و عدم زیرو رو کردن خاک توسط ادوات خاک ورز باشد. اسکندری (1382) نیز با بررسی رطوبت خاک در شرایط خاکورزی و عدم خاکورزی نتیجه گرفت که خاکورزی کمتر باعث افزایش رطوبت حجمی خاک میشود.
|
سیستم خاکورزی |
شکل 4- میزان رطوبت حجمی خاک (درصد) در سیستم های مختلفخاک ورزی
T1: گاوآهن برگرداندار+دوبار دیسک زدن+آتش زدن بقایا; T2: گاوآهن برگرداندار+دوباردیسک زدن+ حفظ بقایا در سطح زمین; T3: چیزل+ دوباردیسک زدن+حفظ بقایا; T4: دوبار دیسک زدن + حفظ بقایا; T5: بی خاک ورزی و حفظ بقایا بر روی سطح زمین
نوع خاکورزی بر میزان سرعت نفوذ آب تاثیر معنی دار داشت (جدول 2). در تیمارهایی که گاوآهن برگرداندار استفاده شده بود آب با سرعت بیشتری در خاک نفوذ کرد (شکل5). به طور کلی خاکورزی بیشتر سرعت نفوذ آب در خاک را افزایش داد. باقی نگه داشتن بقایای گیاهی در صورتی که همراه با خاکورزی باشد سرعت نفوذ آب در خاک را افزایش میدهد (شکل 5). کمتر بودن وزن مخصوص ظاهری در تیمارهایی که در آنها از گاوآهن برگرداندار استفاده شده بود (شکل یک) نشان دهندهی تخلل بیشتر این تیمارها در مقایسه با سایر تیمارهای آزمایش می باشد. این امر باعث افزایش سرعت نفوذ آب در خاک می شود (شکل 5). رسولی شربیانی و عباسپور گیلانده (1387) نیز گزارش دادند خاکورزی بیشتر باعث افزایش خلل و فرج خاک شده که در نتیجه سرعت نفوذ آب در خاک را افزایش
میدهد. حیدری (1390) گزارش داد خاکورزی عمیق تر (در این آزمایش گاوآهن برگرداندار) باشکستن لایه های فشرده باعث افزایش میزان نفوذ آب در خاک
میشود که با نتایج تحقیق حاضر همخوانی دارد.
شکل5. سرعت نفوذ آب در تیمارهای مختلف خاکورزی
T1: گاوآهن برگرداندار+دوبار دیسک زدن+آتش زدن بقایا; T2: گاوآهن برگرداندار+دوباردیسک زدن+ حفظ بقایا در سطح زمین; T3: چیزل+ دوباردیسک زدن+حفظ بقایا; T4: دوبار دیسک زدن + حفظ بقایا; T5: بی خاک ورزی و حفظ بقایا بر روی سطح زمین
)