تاثیر مدیریت‌های زراعی مختلف بر برخی شاخص‌های شیمیایی و بیولوژیکی سلامت خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد/دانشگاه شهید چمران اهواز

2 هیات علمی/ دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دانشیار دانشگاه شهید چمران اهواز

4 استادیار دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

سابقه و هدف: سلامت خاک یکی از عوامل تأمین کننده امنیت غذایی و تصمین سلامت عمومی و تسریع کننده دستیابی به اهداف کشاورزی پایدار می‌باشد. مدیریت‌های زراعی مختلف تاثیرات متفاوتی بر شاخص‌های کیفی خاک می‌گذارند.یکی از عوامل موثر بر شاخص‌های سلامت خاک، مدیریت‌های زراعی است. مدیریت‌های زراعی شامل مدیریت بقایا، سیستم تک کشتی و تناوب زراعی است اعمال هر یک از مدیریت‌های زراعی تاثیرات مختلفی بر شاخص‌های کیفیت خاک می‌گذارد. بنابراین این مطالعه با هدف بررسی تاثیر مدیریت های زراعی مختلف بر برخی شاخص های شیمیایی و بیولوژیکی سلامت خاک انجام شد.
مواد و روش‌ها: پژوهش حاضردر مزرعه آزمایشی شماره دو دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. در این تحقیق تاثیرمدیریت‌های زراعی شامل سیستم تک کشتی گندم،تناوب گندم-ماش ومدیریت بقایا بر برخی از شاخص‌های ارزیابی سلامت خاک (پ.هاش، شوری، تنفس میکروبی، مواد آلی، کربن فعال، نیتروژن کل، مقدار قابل دسترس عناصرفسفر، پتاسیم، آهن، روی ومنگنز) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور سه مزرعه با سابقه مدیریت‌های زراعی مختلف شامل سیستم تک کشتی گندم، تناوب گندم- ماش و مدیریت بقایای گیاهی بررسی شدند. آزمایش درقالب طرح آماری بلوک‌های کامل تصادفی با چهار تکرارصورت گرفت. هم‌چنین آزمون مقایسه میانگین‌ها به روش آزمون چند دامنه‌ای دانکن انجام گرفت.
یافته‌ها: نتایج تجزیه وتحلیل واریانس نشان داد که نوع مدیریت زراعی بر مقدار پ.هاش، شوری خاک، مواد آلی خاک، تنفس میکروبی و کربن فعال خاک ، عناصر کم مصرف و پر مصرف خاک در سطح احتمال 01/0 تاثیر معنی‌دار داشت. نتایج مقایسه میانگین اثر نوع مدیریت زراعی بر پ.هاش و شوری خاک نشان داد که روش مدیریت زراعی تک کشتی منجر به افزایش معنی دار پ.هاش (29/7) و شوری خاک (54/3 دسی‌زیمنس بر متر) شد. کاربرد بقایای گیاهی نسبت به تناوب زراعی و مدیریت تک کشتی باعث افزایش مواد آلی خاک، تنفس میکروبی خاک و کربن فعال خاک شد. هم‌چنین مقادیر این صفات در سیستم تناوب زراعی بیشتر از روش مدیریت تک کشتی بود. بیشترین و کمترین مقدار آهن ، روی و منگنز به ترتیب در مدیریت زراعی بقایا و تک کشتی مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که پ.هاش، شوری، تنفس میکروبی، مواد آلی، کربن فعال، نیتروژن کل، مقدار قابل دسترس عناصرفسفر، پتاسیم، آهن، روی ومنگنز می توانند به عنوان شاخص‌های سلامت خاک برای ارزیابی و مقایسه مدیریت‌های مختلف زراعی استفاده شوند.
کاربرد بقایای گیاهی نسبت به تناوب زراعی و مدیریت تک کشتی باعث افزایش میزان مواد آلی خاک، تنفس میکروبی خاک و کربن فعال خاک شد.هم‌چنین مقادیر این ویژگی‌ها در سیستم تناوب زراعی بیشتر از روش مدیریت تک کشتی بود. از آن جایی که بقایای گیاهی منبع غنی از عناصر پرمصرف و کم مصرف هستند، می‌توانند به عنوان منبع مناسبی جایگزین کودهای شیمیایی مورد استفاده شوند. به طور کلی نتایج نشان داد که مدیریت بقایای گیاهی سبب بهبود ویژگی‌های شیمیایی و بیولوژیکی سلامت خاک شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of agricultural management on some chemical and biological indicators of soil health

نویسندگان [English]

  • Arsalan Sadeghian 1
  • Ahmad Farrokhian Firouzi 3
  • Mojtaba Norouzi Masir 4

1 Master of Science Student/Shahid Chamran University of Ahvaz

3 Associate Professor, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran.

4 Assistant Professor/Shahid Chamran University of Ahvaz

چکیده [English]

Introduction: Soil health is one of the factors contributing to food security and public health and hence achievement of sustainable agricultural goals. One of the factors affecting soil health is agronomic management. Different agronomic managements (e.g. crop residue management, monoculture system and crop rotation) have different effects on soil health indicators. Therefore this study was designed and conducted to evaluate the effects of different agronomic management on some soil chemical and biological indicators.
Materials and Methods: The study was conducted in Research Farm#2 in Shahid Chamran University of Ahvaz. Three farms with different agronomic management systems were selected. The effect of three agronomic management systems including monoculture cropping system (i.e. wheat), wheat (Triticum)-Mung bean)Vigna radiate) rotation system and residues management on some soil chemical and biological health indicators were studied. The indicators were pH, salinity, microbial respiration, organic matter, active carbon, total nitrogen, available phosphorus (P), potassium (K), Iron (Fe), Zinc (Zn) and Manganese (Mn). The experiment was conducted in a randomized complete block design with four replications. Mean comparison test was performed using Duncan's multiple range test.
Results and Discussion :The results of analysis of variance showed that the crop management type had a significant effect (p<0.01) on soil salinity, pH, organic matter, microbial respiration and activate carbon. Monoculture cropping system caused a significant increased in pH (7.2) and soil salinity (3.5 dS m-1) compared to the other agronomic management systems. Crop residues management increased soil organic matter, microbial respiration and active soil carbon more than crop rotation and monoculture management systems. The soil health indicators were more in crop rotation system than monoculture which shows significant effect of crop rotation compare with monoculture cropping system on improving soil health. The highest and lowest amounts of soil available Fe, Zn, and Mn concentrations were measured in the residue management and the monoculture, respectively.
Conclusion:This study showed that soil salinity, pH, organic matter, microbial respiration and activate carbon can be used as soil health indicators to evaluate the effects of different agronomic managements on soil health. Crop residue management had more significantly effects on improving soil health indicators than crop rotation and monoculture cropping systems. The soil health indicators were more in crop rotation system compare with monoculture which shows the positive effect of rotation compare with monoculture. In general, the results showed that the crop residue management can improve soil health indicators more than crop rotation and monoculture cropping systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil health
  • Crop Rotation
  • Residue management
  • Monoculture system
1.Ajami, M., Khormali, F., Ayoubi, S., and Omrani, R.A. 2006. Changes in soil quality
attributes by conversion of land use on a loess hillslope in Golestan province, Iran. 18th
International Soil Meeting (ISM) on Soil Sustaining Life on Earth, Maintaining Soil and
Technology Proceedings, Soil Science Society of Turkey, 5: 2. 501-504.
2.Anderson, J.M., and Ineson, P. 1982. A soil microcosm system and its application to
measurements of respiration and nutrient leaching. Soil Biology and Biochemistry,
14: 4. 415-416.
3.Ayoubi, S., Khormali, F., Sahrawat, K.L., and Rodriguesde Lima, A.C. 2011. Assessing
impact of land use change on soil quality indicators in a loessial soil in Golestan province,
Iran. J. Agric. Sci. Technol. 13: 2. 727-742.
4.Beheshti, A., Raiesi, F., and Golchin, A. 2012. Soil properties, C fractions and their dynamics
in land use conversion from native forests to crop lands in northern Iran. Agriculture,
Ecosystems and Environment. 148: 1. 121-133.
5.Blake, G.R., and Hartge, K.H. 1986a. Bulk DensityIn: Klute, A. (Ed). Methods of Soil
Analysis. Part 1. 2nd ed. Agron. Monogr. 9. ASA, Madison, WI. Pp: 363-375.
6.Blake, G.R., and Hartge, K.H. 1986b. Particle Density, P 377-381. In: Klute, A. (Ed).
Methods of Soil Analysis. Part 1. 2nd ed. Agron. Monogr. 9. ASA, Madison, WI.
7.Celik, I. 2005. Land-use effects on organic matter and physical properties of soil in a southern
Mediterranean highland of Turkey. Soil and Tillage Research. 83: 2. 270-277.
8.Danielson, R.H., and Suterland, P.L. 1986. Porosity, In: Klute, A. (Ed.). Methods of Soil
Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. Agronomy Monograph, 9. 2nd edition,
ASA and SSSA, Madison, WI. Pp: 443-460.
9.Emadi, M., Baghernjad, M., and Memarian, H. 2009. Effect of land use change on soil fertility
characteristics within water-stable aggregates of two cultivated soils in northern Iran. Land
Use Policy. 26: 2. 452-457.
10.Evrendliek, I., Celik, I., and Klic, S. 2004. Changes in soil organic carbon and other physical
soil properties along adjacent Mediterranean forest, grass land and crop land ecosystems in
Turkey. J. Arid Environ. 59: 4. 743-752.
11.Gol, C. 2009. The effects of land use change on soil properties and organic carbon at
Dagdamir river catchment in Turkey. J. Environ. Biol. 30: 5. 825-830.
12.Hillel, D. 2004. Introduction to Environmental Soil Physics. Elsevier Academic Press. 494p.
13.Islam, K.R., and Weil, R.R. 2002. Land use effects on soil quality in a tropical forest
ecosystem of Bangladesh. Agriculture, Ecosystems and Environment. 79: 1. 9-16.
14.Jacob, H., and Clarke, G. 2002. Methods of Soil Analysis, Part 4, physical methods. Soil
Science Society of America, Inc, Madison, Wisconsin, USA. 1692p.
15.Jones, B.J. 2001. Laboratory guide for conducting soil tests and plant analysis. Boca Raton,
London, New York & Washington, D.C. CRC Press. 421p.
16.Kalva, Y.P., Reak, R., Vaughan, B., and Wolf, A.M. 1998. Handbook of reference methods
for plant and analysis. Soil and Plant Analysis Council. Inc, Athens, GA. CRC Press.
Boca Raton. Florida. 129p.
17.Khazayi, M., Sadeghi, S.H.R., and Mirnia, S.Kh. 2011. Hydrological effects of forest surface
disturbance, a case study. Iran. J. For. 3: 2. 145-155. (In Persian)
18.Khormali, F., and Shamsi, S. 2009. Study of soil quality and micromorphology at
different sloped loess land use in the eastern of Golestan province. J. Agric. Sci. Natur.
Resour. 16: 3. 14-29. (In Persian)
19.Khormali, F., Ajami, M., Ayoubi, S., Srinivasarao, C., and Wani, S.P. 2009. Role of
deforestation and hill slope position on soil quality attributes of loess-derived soils in
Golestan province, Iran. Agricultural, Ecosystems and Environment. 134: 2. 178-189.
20.Klute, A. 1986. Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods.
2nd edition. Agron. Monog. 9. ASA ana SSSA, Madison, WI.
21.Klute, A., and Dirksen, C. 1986. Hydraulic conductivity of saturated soils (constant head),
In: Klute, A. (ed). Methods of Soil Analysis. Part 1, 2nd ed. Agronomy. Monograph 9. ASA
and SSSA, Madison, WI. Pp: 694-696.
22.Martinez, M., Lopez, J., Almagro, M., and Albaladejo, J. 2008. Effect of water erosion and
cultivation on the soil carbon stock in a semiarid area of south-east Spain. Soil and Tillage
Research. 99: 2. 119-129.
23.Motaghian, H.R., and Mohammadi, J. 2011. Comparison of some soil physical quality
indices in different land uses in Marghmalek catchment, Shahrekord (Chaharmahal-vaBakhtiari Province). J. Water Soil. 25: 1. 115-124. (In Persian)
24.Mokhtari Karchegani, P., Ayoubi, Sh., Mosaddeghi, M.R., and Malekian, M. 2011. Effects
of land use and slope gradient on soil organic carbon pools in particle-size fractions and
some soil physico-chemical properties in hilly regions, western Iran. J. Soil Manage. Sust.
Prod. 1: 1. 23-42. (In Persian)
25.Nelson, D.W., and Sommers, L.E. 1982. Total carbon, organic carbon and organic matter,
In: Page, A.L., R.H. Miller and D.R. Keeny, (Eds.), Methods of Soil Analysis, Part 2, Soil
Science Society of America, Madison, WI. Pp: 539-579.
26.Niknahad Gharmakher, H., and Maramaei, M. 2011. Effects of land use change on
soil properties (Case study: the Kechik catchment). J. Soil Manage. Sust. Prod. 1: 2. 81-96.
(In Persian)
27.Raiesi, F. 2007. The conversion of overgrazed pastures to almond orchards and alfalfa
cropping systems may favor microbial indicators of soil quality in central Iran. Agriculture,
Ecosystems and Environment. 121: 1. 309-318.
28.Salehi, A., Mohammadi, A., and Safari, A. 2011. Investigation and comparison of physical
and chemical soil properties and quantitative characteristics of trees in less-damaged and
damaged area of Zagross forests (Case study: Poldokhtar, Lorestan province). Iran. J. For.
3: 1. 81-89. (In Persian)
29.Shahbazi, F., Aliasgharzad, N., Ebrahimzad, S.A., and Najafi, N. 2013. Geostatistical
analysis for predicting soil biological maps under different scenarios of land use. Europ. J.
Soil Biol. 55: 20-27.
30.Soleimani, K., and Azmoodeh, A. 2010. Investigation the role of land use change on some soil
physical, chemical and erodibility properties. Physical Geography Research. 42: 74. 111-123.
(In Persian)
31.Yoder, R.E. 1936. A direct method of aggregate analysis of soils and a study of the physical
nature of erosion losses. J. Amer. Soc. Agron. 28: 1. 337-351.
32.Zolfaghari, A.A., and Hajabassi, M.A. 2008. The effects of land use change on physical
properties and water repellency of soils in Lordegan forest and Freidunshar pasture. J. Water
Soil. 22: 2. 251-262. (In Persian)