Document Type : Research Paper
Authors
1 MS. In Agricultural Mechanization Engineering Ramin Agricultural and Natural Resources University
2 Dr. Department of Mechanization and Machinery Engineering Ramin Agricultural and Natural Resources University
3 Pr. Department Farm Machinery, Collage of Agriculture, Shahid Chamran University, Ahwaz.
Abstract
مقدمه
خاک از جمله منابعی است که عمده نیازمندی‌های انسان و دام از آن فراهم میگردد؛ ولی متأسفانه دائماً در معرض تجاوز و دگرگونی‌های ناشی از عوامل انسانی و عناصر طبیعی قرار دارد (Arnaez et al., 2007). خاک‌ورزی از طریق فرسایش و هم چنین تغییر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک، بر کیفیت آن اثر می‌گذارد (Zhang et al., 2007). میزان فرآیند فرسایش وابسته به نوع ادوات به کار برده شده در عملیات خاک‌ورزی است (Arnaez et al., 2007). انتخاب ادوات مناسب خاک‌ورزی در اراضی شیب‌دار و انجام عملیات خاک‌ورزی عمود بر شیب باعث افزایش ذخیره رطوبت در خاک میشود (Gardner and Gerrard, 2003; Mohanty et al., 2007).
تأثیر ماده آلی در خاک‌هایی با ساختار ضعیف و فقیر بسیار بیشتر از خاک‌هایی با ساختار خوب می‌باشد (Zhang et al., 2007). اثر سودمند ماده آلی بر خاک همواره ثابت و یکسان نبوده، و به مقدار و تیپ ماده آلی بستگی دارد (Oostwoud et al., 1998; Govers et al., 2006). مواد غذایی مورد نیاز گیاه یا به صورت ترکیب‌های محلول (ازت نیتراتی) و یا به صورت چسبیده به ذرات ریز، مانند فسفر و عناصر کمیاب می‌باشد (Govers et al., 2006). قسمت عمده ازت و هوموس معمولاً در خاک سطح‌الارض وجود دارد؛ بنابراین فرسایش، خاک سطحی مزارع را از بین برده و مقدار قابل توجهی ازت و هوموس را با خود حمل می‌کند (Oostwoud et al., 1998). بخش عمده‌ای از پتاسیم همراه با ذرات رس در اثر روانآب از دسترس گیاه خارج میشود (Dehaan, 1999). معمولاً میزان فسفری که در اثر فرسایش از بین میرود، بیشتر از میزان فسفری است که به وسیله گیاه برداشت میشود؛ زیرا فسفری که به وسیله گیاه مصرف میشود فسفر قابل جذب است؛ در حالی که فسفری که به وسیله فرسایش خاک از بین میرود معادل کل فسفری است که فسفر قابل جذب نیز جزئی از آن است؛ و جبران آن گرچه از طریق کودهای فسفاته امکان‌پذیر بوده ولی مستلزم هزینه گزافی است (et al., 2007 Keller).
میزان سالانه فرسایش خاک در جهان، 75 میلیارد تُن می‌باشد؛ که سهم ایران از آن، بیش از 2 میلیارد تُن و حدود سه برابر فرسایش خاک در آسیا، گزارش شده است (Rafahi, 2004). ارزش اقتصادی خسارات سالانه فرسایش خاک در کشور ما در حدود 10 هزار میلیارد ریال و معادل تخریب یک میلیون هکتار زمین کشاورزی است (Rafahi, 2004). در مجموع سیستمهای خاک‌ورزی بر بخش مهمی از خصوصیات فیزیکی خاک از قبیل: جرم مخصوص ظاهری خاک، دما، ذخیره و پراکنش رطوبت، تراکم خاک، نیز میزان ماده خشک تولیدی و عملکرد محصول اثر می‌گذارند (Rafahi, 2004). ماشین‌های کاشت نیز با توجه به ترکیب قطعات و طراحی بر میزان روانآب، رسوب، هدررفت عناصر غذایی و در نهایت، عملکرد محصول مؤثرند (Rafahi, 2004).
مواد و روش‌ها
به منظور بررسی اثر شیب، خاک‌ورزی و روشهای کاشت بر میزان فرسایش خاک، عناصر غذایی، مواد آلی و عملکرد گندم دیم در شرایط آب و هوای شهرستان هرسین، استان کرمانشاه تحقیقی در سال 1387 انجام شد. این شهرستان در مختصات طول‌های جغرافیایی 46 درجه، 16 دقیقه و 44 درجه و 34 دقیقه شرقی و عرض‌های جغرافیایی 34 درجه، 27 دقیقه و 31 درجه و 42 دقیقه شمالی قرار دارد. چون امکان دخالت عامل شیب (فاکتور اصلی) در طرح آزمایشی وجود نداشت، لذا از دو آزمایش مستقل که در دو شیب 6 تا 8 و 10 تا 12 درصد (فاکتور اصلی) استفاده شد. هر یک از آزمایش‌ها به صورت کرت‌های خردشده [خاک‌ورزی در کرت‌های بزرگتر (فرعی) و روش کاشت در کرت‌های کوچکتر (فرعی فرعی)] در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار اجرا شدند. تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم (گاوآهن برگردان دار در عمق 25 و سپس پنجه‌غازی در عمق 15 سانتی متر)، کمخاکورزی (گاوآهن قلمی در عمق 25 و بعد از آن، پنجه‌غازی در عمق 15 سانتیمتر) و بیخاکورزی اعمال و در پی آن، تیمارهای کاشت (کاشت مرسوم یا دست پاشی، کاشت با خطی‌کار موازی با شیب و کاشت با خطی‌کار عمود بر شیب) نیز انجام گردید. خاک محل اجرای آزمایش دارای pH 7-5/6 و بافت آن شنیلومیرسی (رس 25%، سیلت 35% و شن 40%) بود.
جرم مخصوص ظاهری خاک
جرم مخصوص ظاهری خاک در لایه‌های سطحی و عمقی (در 3 عمق 10-0، 20-10 و 30-20 سانتیمتری خاک) در سه نوبت: قبل از اجرای آزمایش، در طول دوره رشد و پس از برداشت محصول، با استفاده از رینگ‌های نمونه‌برداری اندازه‌گیری شد. از رابطه 1، جرم مخصوص ظاهری خاک محاسبه گردید (Papendick et al., 1998).
|
Pb= جرم مخصوص ظاهری) (gr (m3)-1
Mod= وزن خاک خشک شده در آون (gr)
Vt= حجم نمونه خاک (3cm) برابر با 100 سانتیمتر مکعب (چون قطر و ارتفاع استوانه ثابت است)
اندازه‌گیری روانآب و رسوب
برای اندازه‌گیری روانآب و رسوب ناشی از بارندگی در هر کرت، از پشته‌های خاکی در اطراف کرت‌ها استفاده شد. ابتدا پشته‌ی پایین هر کرت با پلاستیک پوشانده شد؛ و در انتها، روانآب حاصل از بارندگی درون کرت از طریق لوله‌های پلی‌اتیلن به درون ظرف جمع‌آوری هدایت گردید. پس از هر بارندگی، ظروف به مدت 4 ساعت بی‌حرکت نگهداری شدند تا مواد معلق، در ته آنها رسوب کنند. سپس آب صاف و تمامی خاک فرسایش یافته (درون ظرف و روی پلاستیک پایین کرت) به طور جداگانه توزین گردید (Rafahi, 2004).
اندازه‌گیری کربن آلی خاک
برای تعیین اثر سیستمهای خاک‌ورزی و کاشت بر میزان کربن آلی خاک در دو مرحله قبل از کاشت و بعد از برداشت محصول به صورت تصادفی تعداد 54 نمونه خاک گرفته شد. با استفاده از روش والکلی- بلاک (Rafahi, 2004) نمونه‌های خاک با اسید سولفوریک غلیظ (96 درصد) و بی‌کرومات پتاسیم (یک نرمال) مخلوط شده و بعد از اتمام واکنش اکسیداسیون و احیاء، بی‌کرمات باقیمانده با فروآمونیوم سولفات (5/0 نرمال) تیتر، و از معرف اُرتوفنانترولین فرو 025/0 ملکول گرم در لیتر استفاده شد. از رابطه 2، درصد کربن آلی خاک محاسبه گردید (lobb et al., 2007).
رابطه (2) %
که در آن:
OC: کربن آلی M: نرمالیته فروآمونیوم سولفات (N 5/0)
2V: فروآمونیوم سولفات مصرفی برای نمونه خاک (mlit) S: وزن خاک خشک (gr)
1V: فروآمونیوم سولفات مصرفی برای نمونه بدون خاک (mlit)
اندازه‌گیری عناصر موجود در روانآب و رسوب
برای تعیین میزان مواد غذایی از دست رفته از یک قطعه زمین باید میزان مواد غذایی موجود در رسوب و روانآب حاصل از فرسایش را اندازه‌گیری کرد. مقدار مواد غذایی از دست رفته خاک در اثر فرسایش از رابطه 3 محاسبه گردید (Zhang et al., 2004):
رابطه (3) C= T M. Er
که در آن:
C: مقدار مواد غذایی از دست رفته (شامل: ازت، فسفر، پتاس، منیزیم و کلسیم) (Kg/ha)
T: مقدار خاک از بین رفته (T/ha)
M: مقدار مواد غذایی خاک اولیه [-1(Kg (T/ha]
Er[1]: نسبت غنی شدن ماده غذایی (مواد غذایی موجود در واحد وزن خاک از دست رفته به مقدار مواد غذایی در واحد وزن اولیه)
بعد از توزین روانآب جمع شده در ظرف، یک نمونه به حجم 100 سانتیمترمکعب، به منظور اندازه‌گیری عناصر غذایی موجود در آن انتخاب و به آزمایشگاه (مرکز تحقیقات آب و خاک کرمانشاه) ارسال شد. برای اندازه‌گیری میزان عناصر غذایی موجود در خاک فرسایش یافته، رسوب هر کرت را، در طی چند مرحله بارندگی با هم مخلوط کرده و سرانجام یک نمونه 100 گرمی از آن برای تعیین درصد مواد غذایی فرسایش یافته به آزمایشگاه ارسال شد. بعد از اندازه‌گیری درصد عناصر غذایی در روانآب و رسوب، طی مراحل مختلف، تمام داده‌ها با هم جمع وزنی شدند.
اندازه‌گیری عملکرد و اجزای عملکرد گندم
به منظور اندازه‌گیری میزان عملکرد در هر کرت از یک قاب یک مترمربعی (یک در یک متر) استفاده گردید. قاب مزبور به طور تصادفی در هر کرت سه بار انداخته شد. بعد از هر بار جای گذاری قاب، نمونه‌ها را برش داده و وزن کردیم. سپس دانه‌های موجود در هر سنبله توزین و در نهایت کاه و کلش باقی مانده از هر نمونه نیز به طور جداگانه وزن گردید. داده ها با استفاده از نرم افزار آماری SAS تجزیه و تحلیل شد. برای رسم نمودارها (جهت بررسی مقایسه‌ای) هم از نرم افزار Excel استفاده گردید.
نتایج و بحث
جرم مخصوص ظاهری خاک
شیب زمین در لایه سطحی خاک (عمق کشت بذر) بر جرم مخصوص ظاهری، موثر ولی در اعماق 20-10 و 30-20 سانتیمتر بر آن بیتأثیر بود (جدول 1). لایه بالائی خاک در شیبهای بیشتر، به دلیل حرکات اضافی و تردد زیاد ماشین‌آلات و انتقال وزن آنها (که به طرف پایین‌تر متمایل است) فشرده میشود؛ ولی لایه‌های پایین در زیر لایه‌ی مزبور از آسیب بیشتر در امان می‌مانند (lobb et al., 2007). تخریب خاک‌دانه‌ها در اثر عملیات خاک‌ورزی مکرر نیز مزید بر علت است (Keller et al., 2007; Lobb et al., 2007; Choi, 2002). بر مبنای آزمایش حاضر، خاک‌ورزی در هر سه عمق بر جرم مخصوص ظاهری خاک اثر بسیار معنیداری داشت (جدول 1).
روانآب
شیب زمین به طور بسیار معنیداری بر میزان روانآب مؤثر بود؛ با افزایش درصد شیب زمین روانآب ناشی از بارندگی، افزایش می‌یابد (جدول 1). مقدار کل میزان روانآب در شیب 8-6 درصد 98/12031 (Li/he) و در شیب 12-10 درصد، 21/13680 (Li/he) اندازه‌گیری شد.
جدول 1- تجزیه واریانس جرم مخصوص ظاهری، روانآب و رسوب خاک
|
منبع تغییرات s.ov |
درجه آزادی df |
میانگین مربعات |
||||
|
جرم مخصوص ظاهری خاک (گرم بر سانتیمتر مکعب) |
روانآب (لیتر در هکتار) |
رسوب (کیلوگرم در هکتار) |
||||
|
cm10-0 |
cm20-10 |
cm 30-20 |
||||
|
شیب |
1 |
*00189/. |
ns000312/. |
ns000018/. |
**115100 |
ns40/2696 |
|
خطای مرکب |
4 |
ns000282/. |
ns00094/. |
ns000096/. |
ns120599 |
ns960/895 |
|
خاک‌ورزی |
2 |
**00949/. |
**01117/. |
**032957/. |
**245496 |
**3/32753 |
|
شیب×خاک‌ورزی |
2 |
ns000119/. |
ns000312/. |
ns000018/. |
ns493640 |
ns14/1752 |
|
خطای خاک‌ورزی |
8 |
ns000423/. |
ns000374/. |
ns002543/. |
ns328164 |
ns619/799 |
|
کاشت |
2 |
ns00138/. |
**009280/ |
*002946/. |
**134264 |
**4/32818 |
|
شیب×کاشت |
2 |
ns000035/. |
ns000112/. |
ns000112/. |
ns225600 |
ns862/380 |
|
خاک‌ورزی×کاشت |
4 |
ns001612/. |
ns00110/. |
ns001174/. |
ns352241 |
**18/8660 |
|
شیب×خاک‌ورزی×کاشت |
4 |
ns000074/. |
ns000113/. |
ns000113/. |
ns556975 |
ns634/168 |
|
خطای باقی مانده |
16 |
000910/. |
00227/. |
00089/. |
282233 |
36/1230 |
|
ضریب پراکندگی (٪) |
127/3 |
23/3 |
03/3 |
98/17 |
43/11 |
|
*، ** و ns به ترتیب: متفاوت در سطح اعتماد 95 و 99 درصد و عدم وجود تفاوت معنیدار
سیستمهای خاک‌ورزی اعمال شده به طور بسیار معنیداری بر میزان روانآب مؤثر بودند (جدول 1)؛ به طوری که در شیب 8-6 درصد، خاک‌ورزی با گاوآهن قلمی و پنجه‌غازی بیشترین میزان روانآب را نسبت به خاک‌ورزی مرسوم و بیخاکورزی داشت (نمودار 1) به طوری که خاک‌ورزی با گاوآهن قلمی و پنجه‌غازی (با ایجاد 7/48631 لیتر روانآب در هکتار) نسبت به بیخاکورزی و خاک‌ورزی مرسوم (به ترتیب با میانگین 6/33570 و 3/46790 لیتر در هکتار) روانآب بیشتری را در پی‌داشته است. لازم به ذکر است که در اوایل کاربرد خاک‌ورزی مرسوم (که هنوز لایه متراکم زیرین تشکیل نشده است) و بیشتر سست شدن خاک نسبت به روش بیخاکورزی (که دست نخورده باقی می‌ماند) و کمخاکورزی (که گاوآهن قلمی، خاک را به میزان بسیار کمی سست مینماید) امکان نفوذ باران به داخل خاک افزایش یافته و از تشکیل روانآب جلوگیری میگردد؛ ولی به مرور زمان و طی سال‌های بعد، با تشکیل لایه متراکم زیرین روانآب آن از سایر سیستمهای خاک‌ورزی افزونتر میگردد.
در مطالعاتی که بر روی سیستمهای خاک‌ورزی و اثر آنها بر میزان روانآب انجام شد؛ نیز به این نتیجه رسیدهاند که در سال‌های آغازین اجرای سیستمهای خاک‌ورزی حفاظتی روانآب به دلیل فشردگی خاک در لایه‌های سطحی، بیشتر از سایر سیستمهای خاک‌ورزی می‌باشد (Lobb et al., 2007; Choi, 2002). در مطالعه حاضر، روشهای کاشت اعمال شده به طور بسیار معنیداری بر میزان روانآب اثر داشتند (جدول 1)؛ و کاشت مرسوم (دست‌پاش)، روانآب را نسبت به سایر روشهای کاشت (عمود بر شیب و کاشت موازی با شیب) به میزان 24 درصد افزایش داد (نمودار 2).
رسوب ناشی از بارندگی
جدول 1 تأثیر بسیار معنیداری متقابل خاک‌ورزی بر کاشت را نشان میدهد. به نظر میرسد اختلاف معنیداری بین شیب‌ها (به دلیل نزدیکی شیبهای انتخاب شده) وجود نداشت. خاک‌ورزی و کاشت نیز اثر بسیار معنیداری بر میزان رسوب داشتند (جدول 1).
محققان، دلیل عمده ایجاد رسوب را عدم وجود بقایای گیاهی و انجام کشت در شیبهای بیش از 12 درصد دانسته‌اند (Zhang et al., 2007; Choi, 2002; Lobb et al., 1999). در این آزمایش، خاک‌ورزی با گاوآهن قلمی در شیب 8-6 درصد بیشترین میزان رسوب را داشت (86/3902 کیلوگرم در هکتار)؛ ولی در شیب 12-10 درصد، خاک‌ورزی مرسوم بیشینه مقدار رسوب را به خود اختصاص داد (14/4387 کیلوگرم در هکتار). به طور کلی مقدار رسوب ایجاد شده در شیب 8-6 درصد، 10854 و در شیب 12-10 درصد، 12103 کیلوگرم در هکتار بود؛ که نمایانگر فرسایش کمتر خاک (حدود 5 درصد) در شیب 8-6 درصد است (جدول 1).
عناصر غذایی فرسایشیافته از طریق روانآب
منیزیم
در این تحقیق، روش کاشت تأثیر بسیار معنیداری بر میزان منیزیم خروجی (از طریق روانآب) در شیبهای 6 تا 8 و 10 تا 12 درصد داشت (جدول 2). این نتیجه با یافته‌های قبلی که دلیل عمده خروج منیزیم را نوع بافت خاک و میزان بقایای گیاهی موجود در سطح خاک ذکر کردهاند، مطابقت داشت (Keller et al., 2007; Lobb et al., 2007; Choi, 2002). منیزیم خروجی در کاشت مرسوم در شیب 6 تا 8 درصد، 473 کیلوگرم در هکتار بود؛ که نسبت به کاشت با خطی‌کار و به دو صورت عمود و موازی بر شیب به ترتیب 40 و 7 درصد افزایش داشت. به همین ترتیب، مقدار منیزیم خروجی (در شیب 10 تا 12 درصد) در کاشتهای عمود و موازی بر شیب به ترتیب 27 و 19 درصد نسبت به کاشت مرسوم (با میزان 519 کیلوگرم در هکتار) کمتر بود. به طور کلی میزان منیزیم از دست رفته در هر دو شیب، 992 کیلوگرم در هکتار محاسبه شد.
جدول 2- تجزیه واریانس عناصر غذایی موجود در روانآب و رسوب ناشی از بارندگی
|
منبع تغییرات s.ov |
درجه آزادی df |
میانگین مربعات |
||||
|
عناصر غذایی موجود در روانآب |
عناصر غذایی موجود در رسوب |
|||||
|
منیزیم |
کلسیم |
ازت |
فسفر |
پتاسیم |
||
|
شیب |
1 |
ns23866/. |
ns18222/1 |
ns00034/0 |
ns4007/106 |
**94/105447 |
|
خطای مرکب |
4 |
ns86775/. |
ns07772/. |
ns00033/0 |
ns1829/148 |
*66/19682 |
|
خاک‌ورزی |
2 |
ns37861/1 |
ns21713/. |
*00132/0 |
ns6785/296 |
ns05/2309 |
|
شیب×خاک‌ورزی |
2 |
ns35633/. |
*69895/. |
**00215/0 |
ns2829/533 |
**39/31667 |
|
خطای خاک‌ورزی |
8 |
ns68802/1 |
ns12624/. |
ns00023/0 |
ns9651/353 |
ns18/8062 |
|
کاشت |
2 |
**35222/4 |
ns12624/. |
ns00153/0 |
ns0674/224 |
ns36/21633 |
|
شیب×کاشت |
2 |
ns24189/. |
ns00918/. |
ns00038/0 |
ns9251/146 |
ns53/1962 |
|
خاک‌ورزی×کاشت |
4 |
ns62522/. |
ns11251/. |
ns00019/0 |
*6096/735 |
ns86/15145 |
|
شیب×خاک‌ورزی×کاشت |
4 |
ns94736/2 |
ns04873/. |
ns00011/0 |
ns3612/196 |
ns31/9865 |
|
خطای باقی مانده |
16 |
09348/1 |
16702/. |
00052/0 |
3663/229 |
33/6749 |
|
ضریب پراکندگی (٪) |
45/18 |
89/16 |
55/23 |
55/23 |
69/66 |
|
*، ** و ns به ترتیب: معنیدار، خیلیمعنی دار و غیر معنیدار
کلسیم
شیب به تنهایی بر میزان خروج این عنصر مؤثر نبوده؛ ولی در ترکیب با خاک‌ورزی اثر خود را نشان داد (جدول 2). بنابراین بسته به میزان شیب زمین بایستی سیستم خاک‌ورزی مناسب انتخاب شود.
میزان کلسیم موجود در روانآب به دلیل پیوند کلسیم با کلوئیدهای خاک و تأثیر سیستمهای خاک‌ورزی بر آنها و تخریبشان در اثر اعمال سیستمهای خاک‌ورزی نامطلوب، متغیر است .(Cotler and Ortega-Larrocea, 2006)
در شیب 6 تا 8 درصد، خاک‌ورزی مرسوم بیشترین مقدار کلسیم از دست‌رفته (8/227 کیلوگرم در هکتار) را دارا بود؛ ولی در شیب 10 تا 12 درصد، بیخاکورزی با مقدر 1/363 کیلوگرم در هکتار بیشترین کلسیم خروجی را به خود اختصاص داد (جدول 2).
عناصر غذایی فرسایش یافته از طریق رسوب
ازت
سیستمهای خاک‌ورزی اعمال شده، به طور معنیدار بر میزان ازت از دست‌رفته موثر بودند (جدول 2). شیب نیز در ترکیب با خاک‌ورزی به صورتی معنیدار بر مقدار ازت خروجی (از طریق فرسایش) تأثیر گذاشت (جدول 2)؛ ولی هیچیک از اثرات متقابل بر این عامل مؤثر نبود.
سیستمهای خاک‌ورزی با تأثیری که بر مقدار بقایای گیاهی و درصد برگرداندن سطح خاک، بر میزان ازت موجود در خاک اثر می‌گذارند (Lobb et al., 2007). اگرچه در سیستمهای خاک‌ورزی حفاظتی، مقدار از دست‌رفتن ازت موجود در خاک در سال‌های اول بیشتر از سایر سیستمهای خاک‌ورزی است؛ ولی با گذشت زمان نه تنها هیچگونه کمبود ازتی مشاهده نمی‌شود؛ بلکه بقایای گیاهی باقیمانده نیز باعث افزایش میزان ازت مورد استفاده گیاه در خاک می‌شوند.(Cotler and Ortega-Larrocea, 2006)
در سیستم کمخاکورزی، میزان ازت خروجی در شیب 6 تا 8 درصد، به ترتیب 7 و 8 درصد بیشتر از سیستمهای خاک‌ورزی مرسوم و بیخاکورزی بود (جدول 2). سیستم بیخاکورزی در شیب 10 تا 12 درصد، بیشترین مقدار ازت از دست‌رفته را به خود اختصاص داد، که به ترتیب 28 و 26 درصد افزونتر از سیستمهای خاک‌ورزی مرسوم و کمخاکورزی بود (جدول 2).
فسفر
در این بررسی، فقط اثر متقابل خاک‌ورزی و کاشت بر میزان فسفر موجود در خاک فرسایش یافته، مؤثر بود (جدول 2). بنابراین بسته به اینکه از چه سیستمی برای خاک‌ورزی استفاده شود، باید روش کاشت مناسب را برای کاهش میزان خروج فسفر از خاک انتخاب کرد. به دلیل اینکه فسفر جزء عناصر غیرمتحرک بوده و جذب کلوئیدهای خاک میگردد، خروج آن بیشتر با خاک فرسایش یافته صورت می‌گیرد (Adekalu et al., 2007; Lobb et al., 2007).
پتاسیم
پتاسیم از جمله عناصر کم‌تحرک در خاک می‌باشد؛ که قسمت عمده آن بر اثر فرسایش خاک از دست میرود (Keller et al., 2007). با افزایش درصد شیب زمین، روانآب ناشی از بارندگی نیز افزایش یافته و بر مقدار خروج پتاسیم (در اثر فرسایش خاک) افزوده میگردد.
در این پژوهش، اثر متقابل شیب و خاک‌ورزی، به طور بسیار معنیداری بر میزان خروج پتاسیم به وسیله رسوب مشهود بود (جدول 2). این بدین معنی است که شیب، هم به تنهایی و هم در ترکیب با سیستمهای خاک‌ورزی، بر شدت از دست رفتن پتاسیم خاک موثر بوده؛ و اثر آن همراه با استفاده از سیستمهای خاک‌ورزی نامناسب تسریع میگردد.
جذب پتاسیم توسط کلوئیدهای خاک و سپس فرسایش خاک به وسیله روانآب، عامل اصلی خروج پتاسیم از خاک بوده و نقش سیستمهای خاک‌ورزی حفاظتی در حفظ و حتی افزایش مقدار این ماده بسیار پررنگ است (Arnaez et al., 2007; Mohanty et al., 2007).
در این مطالعه، میزان کل پتاسیم خارجشده در شیب 8-6 درصد، 33/79 کیلوگرم در هکتار بود؛ که در شیب 12-10 درصد به 20/103 کیلوگرم در هکتار افزایش یافت (جدول 2).
مواد آلی خاک
شیب و اثر متقابل آن با خاک‌ورزی، بعد از برداشت محصول اثر معنیداری بر میزان مواد آلی خاک داشت (جدول 3). مقایسه میانگین‌های اثر شیب و اثر متقابل آن با خاک‌ورزی بر میزان مواد آلی خاک، نشان داد که شیب 10 تا 12 درصد نسبت به شیب 6 تا 8 درصد، مقدار مواد آلی خاک را حدود 5/20 درصد افزایش داد.
تغییرات (کاهش یا افزایش) مواد آلی خاک به حضور و مقدار بقایای گیاهی در سطح خاک بستگی دارد. فاقد پوشش بودن سطح خاک به مدت طولانی باعث میشود که مواد آلی خاک بر اثر آبشوئی و فرسایش و همچنین خروج مستقیم کربن آلی خاک به صورت دی‌اکسیدکربن از دسترس خارج گردیده و خاک را با کاهش مواد آلی مواجه مینماید (Cotler and Ortega-Larrocea, 2006).
جدول 3- تجزیه واریانس عملکرد دانه گندم و مواد آلی موجود در خاک
|
منبع تغییرات s.ov |
درجه آزادی df |
میانگین مربعات |
|||
|
|
مواد آلی (گرم) |
||||
|
عملکرد دانه |
قبل از کاشت |
بعد از برداشت |
تفاضل قبل از کاشت و بعد از برداشت |
||
|
شیب |
1 |
ns7824074/0 |
ns0342518/. |
*182224/1 |
ns8140166/. |
|
خطای مرکب |
4 |
ns71296/1 |
ns0334629/. |
ns0777185/. |
ns1498111/. |
|
خاک‌ورزی |
2 |
**67129/2 |
*1324129/. |
ns2171351/. |
ns0151722/. |
|
شیب×خاک‌ورزی |
8 |
ns226851/0 |
**2155240/. |
*698957/. |
ns33635/. |
|
خطای خاک‌ورزی |
2 |
ns907407/0 |
ns0230407/. |
ns1362463/. |
ns1626472/. |
|
کاشت |
2 |
ns462962/0 |
ns1531796/. |
ns0039129/. |
ns116822/. |
|
شیب×کاشت |
4 |
*51851/1 |
ns0387463/. |
ns0091769/. |
ns054600/. |
|
خاک‌ورزی×کاشت |
4 |
ns11574/1 |
ns0193546/. |
ns1112518/. |
ns1494111/. |
|
شیب×خاک‌ورزی×کاشت |
16 |
ns254662/0 |
ns0117101/. |
ns0487296/. |
ns081866/. |
|
خطای باقی مانده |
ـ |
799768/0 |
052125/. |
167024/. |
263425/. |
|
ضریب پراکندگی (٪) |
82/19 |
82/19 |
90/31 |
67/16 |
|
*، ** و ns به ترتیب: معنیدار، خیلی معنی دار و غیر معنی دار
عملکرد دانه و کاه
اثر متقابل شیب و کاشت بر عملکرد دانه و کاه معنیدار بود (جدول 3). خاک‌ورزی نیز اثر بسیار معنیداری بر عملکرد دانه داشت. این نتیجه نشان میدهد که شیب به تنهایی هیچ یک از این دو صفت مهم را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد. در شیب8-6 درصد، روش کاشت مرسوم هم به صورت عمود بر شیب و هم به حالت موازی با شیب، نتیجهای بهتر از کاشت با خطی‌کار داشت؛ در حالی که در شیب 12-10 درصد، نتیجه کاملأ معکوس بود؛ و جهت کاشت نیز در هر دو روش هیچ تأثیر معنیداری بر نتیجه نداشت (جدول 3).
در میان سیستمهای خاک‌ورزی نیز بیش ترین عملکرد دانه متعلق به خاک‌ورزی با گاوآهن قلمی و پنجه‌غازی (با 2850 کیلوگرم در هکتار) بود؛ و کمترین آن به خاک‌ورزی با گاوآهن برگرداندار و پنجه‌غازی (2080 کیلوگرم در هکتار) اختصاص داشت (جدول 3). اما ماحصل بیخاکورزی با عملکردی حدود 2750 کیلوگرم در هکتار تفاوت چندانی با تیمار گاوآهن قلمی و پنجه‌غازی نداشت (جدول 3). بنابراین با توجه به عدم تفاوت معنیدار تیمارهای مزبور و صرفه‌جویی در هزینه، وقت و همچنین عدم فرسایش معنیدار در سیستم بیخاکورزی (جدول 3) به نظر میرسد سیستم مزبور از اولویت انتخاب بالاتری برخوردار باشد. عدم معنیدار شدن سایر اثرات متقابل، پیشنهاد ترکیب بیخاکورزی و کاشت مرسوم در شیب 6 تا 8 درصد (و همچنین ترکیب آن با خطی‌کار در شیب 10 تا 12 درصد) را منطقی مینماید (نمودار 3).
مقدار عملکرد با میزان ازت خاک به طور معنیداری همبستگی داشت (*295/0-) (جدول 4)؛ به طوری که با افزایش میزان ازت موجود در خاک فرسایش یافته، عملکرد کاهش یافت (جدول 3). سیستمهای خاک‌ورزی و روشهای کاشتی که بقایای گیاهی را در سطح خاک نگه دارند، باعث نقصان میزان روانآب و رسوب حاصل از بارندگی شده و مانع کاهش میزان ازت خاک و در نهایت باعث افزایش عملکرد می‌شوند (Gardner et al., 2003; Mohanty et al., 2007).
جدول 4-همبستگیجرم مخصوص ظاهری، روانآب، رسوب، عناصر غذایی خاک و عملکرد محصول
|
|
عملکرد دانه |
روانآب |
رسوب |
ازت |
فسفر |
پتاسیم |
منیزیم |
کلسیم |
ماده آلی خاک (بعد از برداشت) |
جرم مخصوص ظاهری عمق 10-0 سانتیمتر |
|
روانآب |
174412/0- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
رسوب |
19649/0 |
09304/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ازت |
11604/0- |
19642/0- |
22961/0- |
|
|
|
|
|
|
|
|
فسفر |
02353/0- |
12248/0- |
16779/0 |
24350/0 |
|
|
|
|
|
|
|
پتاسیم |
01669/0 |
**73122/0 |
16779/0 |
24350/0 |
05065/0 |
|
|
|
|
|
|
منیزیم |
09147/0- |
*33674/0- |
*27482/0- |
41110/0 |
*26462/0 |
*26462/0 |
|
|
|
|
|
کلسیم |
05330/0- |
09233/0- |
04960/0- |
03102/0 |
09237/0- |
13777/0 |
*34022/0 |
|
|
|
|
ماده آلی خاک (بعد از برداشت) |
17748/0- |
07833/0- |
15835/0- |
14509/0 |
11951/0 |
04194/0 |
**80067/0 |
*31893/0 |
|
|
|
جرم مخصوص ظاهری 10-0 سانتیمتر |
23294/0 |
09275/0 |
**55233/0 |
26266/0 |
26266/0 |
15849/0 |
*27318/0 |
12771/0 |
23294/0 |
|
|
جرم مخصوص ظاهری 20-10 سانتیمتر |
14468/0 |
02687/0 |
**49346/0 |
16525/0- |
18489/0- |
17942/0- |
21686/0- |
06129/0- |
10203/0- |
**75704/0 |
|
جرم مخصوص ظاهری 30-20 سانتیمتر |
12268/0 |
03217/0 |
**45224/0 |
19564/0- |
15981/0- |
21478/0- |
23145/0- |
14109/0- |
16897/0 |
**84702/0 |
مقدار مواد آلی خاک بعد از برداشت محصول، با میزان عناصر غذایی آن از جمله منیزیم و کلسیم به ترتیب همبستگی بسیار شدید (**8/0) و قوی (*32/0) داشت (جدول 4). بنابراین با تغییر میزان مواد آلی خاک، عناصر غذایی نیز در اثر روانآب و رسوب ناشی از بارندگی تغییر مینمایند.
عناصر غذایی موجود در روانآب و رسوب ناشی از بارندگی، به طور معنیداری با میزان عملکرد همبستگی داشت (*295/0-) (جدول 4). اعمال سیستمهای خاک‌ورزی که باعث حفظ بیشتر عناصر غذایی در خاک شوند، عملکرد را بالا می‌برند. در بین عناصر غذایی خاک، منیزیم با میزان روانآب و رسوب به طور معنیداری همبستگی داشت (به ترتیب *336/0- و *274/0-) (جدول 4). این مسئله حاکی از تحت تأثیر قرارگرفتن عنصر مزبور توسط میزان روانآب و رسوب ناشی از بارندگی است. منیزیم و کلسیم موجود در روانآب نیز با میزان مواد آلی خاک همبستگی شدیدی (به ترتیب **8/0 و *318/0) داشتند (جدول 4). جرم مخصوص ظاهری خاک در عمق 10-0 سانتیمتر با میزان منیزیم خروجی همبستگی داشت (*273/0). این امر به دلیل متراکم شدن سطح خاک در اثر انجام مکرر عملیات خاک‌ورزی بود (جدول 4).
رسوب با جرم مخصوص ظاهری خاک در عمق‌های 10-0، 20-10 و 30-20 سانتیمتر به طور بسیار معنیداری همبستگی داشت (به ترتیب **55/0، **49/0 و **37/0) (جدول 4). در اثر عملیات مکرر خاک‌ورزی، سطح خاک متراکم شده و به سرعت از آب اشباع میگردد ؛ و در نهایت باعث ایجاد روانآب و فرسایش خاک میشود.
نتیجه‌گیری
میزان روانآب و رسوب در شرایط دیم قابل توجه بود. فرسایش مواد آلی و عناصر غذایی نیز اثرات قابل ملاحظهای در حاصلخیزی خاک داشت. مشخص گردید که مناسب‌ترین ترکیب سیستم خاک‌ورزی و کاشت برای کاهش میزان روانآب، به‌ویژه در اراضی شیب‌دار، استفاده از سیستم بیخاکورزی و کاشت عمود بر شیب بود؛ به طوری که، این روش کاشت در شیب 8-6 درصد، حدود 48 و در شیب 12-10 درصد، تقریبأ 42 درصد روانآب را کاهش داد. بیخاکورزی در شیب 8-6 و 12-10 درصد به ترتیب با 11/9 و 01/10 کیلوگرم در هکتار، بیشترین اثر را بر میزان ماده خشک نشان داد. شیب و خاک‌ورزی هر کدام به تنهایی اثر خاص خود را بر رشد گندم داشتند. به طور مثال در شیب 6 تا 8 درصد حدود 9 درصد ماده خشک بیشتری تولید شد. با توجه به کاهش 45 درصدی روانآب و نقصان 35 درصدی فرسایش خاک در سیستمهای خاک‌ورزی با گاوآهن قلمی و خاک‌ورزی مرسوم و همچنین عدم تفاوت معنیدار در عملکرد نهایی گندم دیم، به نظر میرسد که کشت مستقیم (بیخاکورزی) در دراز مدت با افزایش عملکرد و خاک‌ورزی پایدار سازگارتر باشد.
سپاسگزاری
از آقایان مهندس رویئن‌تن (ریاست محترم سازمان جهاد کشاورزی کرمانشاه)، مهندس کیومرث صیادیان، دکتر سیروس جعفری، دکتر محمدرضا مرادی‌تلاوت، دکتر علی مشتطی، سرکار خانم مهندس آسیه قادری و کلیه عزیزانی که در اجرای این پژوهش همکاری نموده‌اند، تشکر و قدردانی میگردد.
)