بررسی اثر کود کندرها، باگاس و بیوچار نیشکر بر عملکرد، بهره‌وری مصرف آب و آبشویی نیتروژن در کشت ذرت تابستانه در اهواز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

2 دانشیار گروه آبیاری و زهکشی دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

3 استاد گروه آبیاری زهکشی دانشکده علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

4 دانشیار مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج

چکیده

از روش‌های کاهش آبشویی نیترات، استفاده از کودهای کندرها و همچنین کاربرد اصلاح کننده‌های خاک است. به‌منظور بررسی اثر کود کندرها، باگاس نیشکر و بیوچار آن بر عملکرد، بهره‌وری مصرف آب و آبشویی نیتروژن در کشت گیاه ذرت، طرح فاکتوریل در قالب بلوک کامل‌تصادفی با دو فاکتور شامل نوع کود (N1؛ اوره معمولی و N2؛ اوره نیتروژل) و نسبت ماده اصلاح کننده خاک (B1؛ صفر درصد باگاس و صفر درصد بیوچار، B2؛ 100 درصد باگاس و صفر درصد بیوچار، B3؛ 75 درصد باگاس و 25 درصد بیوچار، B4؛ 50 درصد باگاس و 50 درصد بیوچار، B5؛ 25 درصد باگاس و 75 درصد بیوچار، B6؛ صفر درصد باگاس 100 درصد بیوچار) در سه تکرار در سال 1398 در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان اجرا شد. نتایج نشان داد که استفاده از کود کندرها موجب افزایش عملکرد دانه، عملکرد زیست‌توده، بهره‌وری مصرف آب، کارآیی بازیافت نیتروژن و کارآیی زراعی به ترتیب1/17، 5/25، 7/16، 4/75، 8/16درصد در مقایسه با تیمار شاهد (تیمار N1B1) شد. هم‌چنین استفاده از مواد اصلاح کننده باعث افزایش عملکرد دانه، عملکرد زیست‌توده، بهره‌وری مصرف آب، کارآیی بازیافت نیتروژن و کارآیی زراعی به ترتیب 1/19، 8/29، 0/19، 7/85 و 1/19 درصد در مقایسه با تیمار شاهد شد و زه‌آب خروجی و آبشویی نیتروژن به ترتیب 2/36 و 3/58 درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش یافت. بیش‌ترین بهره‌وری آب در تیمار N2B3 با 26/1 کیلوگرم بر مترمکعب، کمینه آبشویی نیترات مربوط به تیمار N2B6 با 1/7 کیلوگرم در هکتار و بیش‌ترین کارآیی بازیافت نیتروژن در تیمار N2B6 با 8/74 درصد اتفاق افتاد. بطور کلی، نتایج به‌دست‌آمده بیانگر قابلیت کودهای کندرها و مواد اصلاح کننده خاک در کاهش مشکلات ناشی از آبشویی نیتروژن و افزایش عملکرد و بهره‌وری مصرف آب در کشت ذرت تابستانه می-باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The effect of slow release fertilizer, bagasse and sugarcane biochar on yield, water consumption productivity and nitrogen leaching in summer maize cultivation in Ahvaz

نویسندگان [English]

  • Azarakhsh Azizi 1
  • Amir Soltani Mohammadi 2
  • abd ali naseri 3
  • alireza Hassanoghli 4
1 - PhD student of irrigation and drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Associate Professor of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
3 Professor of Irrigation and Drainage, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
4 Associate Professor, Agricultural Engineering Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization. Karaj
چکیده [English]

One of the methods to reduce nitrate leaching is the use of slow release fertilizers as well as the application of soil conditioners. In order to investigate the effect of slow release fertilizer, bagasse and sugarcane biochar on grain yield, water consumption productivity and nitrogen leaching in maize cultivation, factorial experiment in a complete-random block design with two factors including types of fertilizer (N1: ordinary urea fertilizer and N2: nitrogel urea fertilizer) and ratios of soil conditioner (B1; 0% bagasse and 0% biochar, B2; 100% bagasse and 0% biochar, B3; 75% of bagasse and 25% biochar, B4; 50% bagasse and 50% biochar, B5; 25% bagasse and 75% biochar, B6; zero percent bagasse and 100% biochar) in 3 replications in 2019 was performed in the research farm of Khuzestan Agricultural Research and Training Center.The results showed that the use of slow release fertilizer increased grain and biomass yield, water consumption productivity, nitrogen recycling efficiency and crop efficiency of 17.1%, 25.5%, 16.7%, 75.4% and 16.8% respectively, compared to control treatment (N1B1). Also, the use of soil conditioners increased grain and biomass yield, water consumption productivity, nitrogen recycling efficiency and crop efficiency of 19.1%, 29.8%, 19.0%, 85.7%, and 19.1% respectively, in compare with control treatment and decreased drainage water and nitrate leaching of 36.2% and 58.3% in compare with control treatment. The maximum water consumption productivity occurred in N2B3 treatment with 1.26 kg/m3, the minimum nitrate leaching related to N2B6 with 7.1 kg/ha and the maximum nitrogen recycling efficiency occurred in N2B6 treatment with 74.8%. In general, the obtained results indicate the ability of slow release fertilizers and soil conditioners to decrease the problems caused by nitrogen leaching and increase the yield and water consumption productivity in summer maize cultivation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil conditioners
  • Nitrate leaching
  • Crop yield
  • Water drainage
  • Khuzestan

مراجع

بایبوردی، م.، ملکوتی، م.ج.، امیرمکری، ه. و نفیسی، م. 1378. تولید و مصرف بهینه کود شیمیایی در راستای اهداف کشاورزی پایدار. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، نشر آموزش کشاورزی، 282 صفحه.
تنگسیر، س.، ناصری، ع.ع.، معاضد، هـ.، هاشمی گرم‌دره، س.ا و برومند نسب، س. 1396. بررسی عملکرد باگاس نیشکر به‌عنوان منبع کربنی موردنیاز در طراحی بسترهای دنیتریفیکاسیون. مجله علوم و مهندسی آبیاری. 40 (2): 39-57.
جوادی، ح.، رضوانی‌مقدم، پ.، راشد‌محصل، م.ح. و ثقه‌الاسلامی، م.ج. 1397. اثر سطوح مختلف نیتروژن و کود سبز بر عملکرد و کارایی مصرف نیتروژن در خرفه. به‌زراعی کشاورزی. 20 (2): 453-465.
حسن‌اقلی،ع. 1398. تعیین میزان انتقال نیترات به اعماق مختلف و تا عمق نصب زهکش زیرزمینی با کاربرد کود پوشش‌دار در مقایسه با کودهای رایج. گزارش پایانی. موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی.
خدارحمی، ی.، برومندنسب، س. سلطانی‌محمدی، ا. و ناصری.ع.ع. 1398. ارزیابی و مقایسه تأثیر هیدروچار اصلاح‌شده و سوپر جاذب بر برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 13 (12): 500-511.
شکوه فر،ع.، مسجدی،ع. و علوی فاضل،م. 1388. بررسی اثر مقدار و دور آبیاری بر عملکرد گیاه ذرت تابستانه در شرایط آب و هوایی شهرستان اهواز. فصلنامه علمی تخصص فیزیولوژی گیاهان زراعی- دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز. 1 (1): 42-48.
قربانی، م.، اسدی، ح. و ابریشم‌کش،س. 1394. تأثیر بیوچار (زغال زیستی) شلتوک برنج بر آبشویی نیترات در یک خاک رسی. نشریه پژوهش‌های خاک (علوم خاک و آب)، 29 (4): 427-434.
کاظمی زاده، م.، ناصری، ع.ع، هوشمند. ع. گلابی، م. و مسکر باشی، م. 1398. بررسی عملکرد، بهره‌وری مصرف آب و کارایی نیتروژن در کشت ذرت در استان خوزستان. نشریه حفاظت منابع آب‌وخاک. 9 (1): 35-50.
کاظمی زاده، م.، ناصری، ع.ع، هوشمند. ع. گلابی، م. و مسکر باشی، م. 1399. بررسی تأثیر بیوچار و هیدروچار (باگاس نیشکر) بر عملکرد، بهره‌وری آب و آبشویی نیتروژن در کشت ذرت. تحقیقات آب‌وخاک ایران. 51 (3): 753-761.
مجدم، م. و مدحج، ع. 1391. اثر سطوح نیتروژن بر کارایی مصرف آب، عملکرد و اجزای عملکرد دانه ذرت دانه‌ای در شرایط بهینه و تنش خشکی. نشریه پژوهش‌های زراعی ایران، 10 (3): 546-554.
مجیدیان، م.، قلاوند، ا. کامگار حقیقی، ا.ع. و کریمیان، ن. 1387. اثر تنش خشکی، کود شیمیایی نیتروژن و کود آلی بر قرائت
کلروفیل‌متر، عملکرد دانه و اجزای عملکرد ذرت دانه‌ای سینگل‌کراس704. مجله علوم زراعی ایران. 10(3 (پیاپی 39)): 303-330.
مقیمی، ن.، ناصری، ع.ع.، سلطانی محمدی، ا. و هاشمی گرم‌دره، س.ا. 1395. بررسی عملکرد باگاس نیشکر در کاهش نیترات خروجی از زهاب زهکش‌های زیرزمینی. مجله علوم و مهندسی آبیاری. 39 (2): 49-58.
ﻣﻠﻜﻮﺗﻲ، م.ج. و ﻫﻤﺎﻳﻲ، م. 1383. ﺣﺎﺻﻠﺨﻴﺰی خاک‌های ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺧﺸﻚ و نیمه‌خشک .ﭼﺎپ دوم، اﻧﺘﺸﺎرات داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪرس، ﺗﻬﺮان.
ملکوتی، م.ج. 1375. کشاورزی پایدار و افزایش عملکرد با بهینه‌سازی مصرف کود در ایران. انتشارات سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، 279 صفحه.
نیک­روش، ا.، برومندنسب، س.، ناصری، ع. و سلطانی محمدی، ا. 1397. بررسی اثر کاربرد بیوچار و هیدروچار کاه گندم بر خصوصیات فیزیکی یک خاک لوم- شنی. مجله آب و خاک. 32 (2): 387-397.
هاشمی، م.، ناصری، ع.ع. و تکدستان، ا. 1396. بررسی کارایی جاذب باگاس نیشکر در حذف نیترات از زهاب خروجی کشاورزی. مجله علوم و مهندسی آبیاری. 40 (3): 1-10.
Chen, W., Meng, j., Han, X., Lan, Y. and Zhang, W. 2019. Past, present and future of biochar. Biochar. 1: 75–87
Cox, J., Hue, N.V., Ahmad, A. and Kobayashi, K.D. 2021.Surface‑applied or incorporated biochar and compost combination improves soil fertility, Chinese cabbage and papaya biomass. Biochar journal. 3:213–227
Faloye, O.T., Ajayi, A.E., Alatise, M.O., Ewulo, B.S. and Horn, R. 2020. Nutrient uptake, maximum yield production, and economic return of maize under deficit irrigation with biochar and inorganic fertiliser amendments. Biochar Journal: 375–388.
Grant, C. A., Wu, R., Selles, F., Harker, K. N., Clayton, G. W., Bittman, S. and Lupwayi, N. Z. 2012. Crop yield and nitrogen concentration with controlled release urea and split applications of nitrogen as compared to non-coated urea applied at seeding. Field Crops Research. 127: 170-180.
Kanthle, A. K., Lenka, N. K., Lenka, S. and Tedia, K. 2016. Biochar impact on nitrate leaching as influenced by native soil organic carbon in an Inceptisol of central India. Soil and Tillage Research. 157: 65-72.
Lehmann, J. 2007. Bio‐energy in the black. Frontiers in Ecology and the Environment. 5(7): 381-387.
Li, J. H., Lv, G. H., Bai, W. B., Liu, Q., Zhang, Y. C. and Song, J. Q. 2014. Modification and use of biochar from wheat straw (Triticum aestivum L.) for nitrate and phosphate removal from water. Desalination and Water Treatment. 57(10): 4681-4693.
Liang, B., Lehmann, J., Solomon, D., Kinyangi, J., Grossman, J., O'neill, B. and Neves, E. G. 2006. Black carbon increases cation exchange capacity in soils. Soil Science Society of America Journal. 70(5): 1719-1730.
Liao, F., Yang, L., Li, Q., Xue, J., Li, Y. and Huang D. 2018. Effect of biochar on growth, photosynthetic characteristics and nutrient distribution in sugarcane. Sugar Tech. 21. 10.1007/s12355-018-0663-6.
Malakouti, M. J., Bai, B. A., Shahabi, A., Siavashi, K., Vakil, R., Ghaderi, J. and Keshavarz, H. 2008. Comparison of complete and sulfur coated urea fertilizers with pre-plant urea in increasing grain yield and nitrogen use efficiency in wheat. Journal of Agricultural Science and Technology. 10(2): 173-183
Ming, Q.Z., Yuan, F.S. and M.G. Helmers. 2012. Modeling cadmium transport in neutral and alkaline soil columns at various depths. Pedosphere. 22(3): 273–282.
Partovi, Z., Ramezani Etedali, H. and Kaviani. A. 2020. Effects of applying biochar and straw on nitrate leaching and maize yield production. Water and environment journal. 35 (3): 943-950.
Peng, J., Han, X., Li, N., Chen, k., Yang, J., Zhan, X., Luo, P. and Liu, N. 2021. Combined application of biochar with fertilizer promotes nitrogen uptake in maize by increasing nitrogen retention in soil.Biochar journal. 3:367–379.
Prasad, R., Rajale, G. B. and Lakhdive, B. A. 1971. Nitrification retarders and slow-release nitrogen fertilizers. In Advances in Agronomy. 23: 337-383.
Santibanez, C., Ginocchio, R. and M. Teresa Varnero. 2007. Evaluation of nitrate leaching from mine tailings amended with biosolids under Mediterranean type climate conditions. Soil Biology and Biochemistry. 93: 1333–1340.
Shivay, Y.S., Prasad, R. and Pal Shingh, M. 2015. Effect of Nitrogen Levels and Coated Urea on Growth, Yields and Nitrogen Use Efficiency in Aromatic Rice. Journal of Plant Nutrition. 39(6): 875-882.
Sinclair, T., Bennetto, R.D.M. and Muchow, R.O. 1990. Relative sensivity of grain yield and biomass accumulation to drought in field grown maize. Crop Science. 30: 690- 693.
Snekapriya, V.K. and Jayachandran, M. 2018. Effect of sugarcane trash biochar on growth and yield of sugarcane seed crop. Madras Agricultural Journal.105 (4-6): 147-150.
Sun, H., Lu, H., Chu, L., Shao, H. and Shi, W. 2017. Biochar applied with appropriate rates can reduce N leaching, keep N retention and not increase NH3 volatilization in a coastal saline soil. Science of the Total Environment. 575: 820-825.
Timsina, T., Singh, U., Badaruddin, M., Meisner, C. and Amin, M.R. 2001.Cultivar, nitrogen and water effects on productivity, and nitrogen-use efficiency and balance for rice–wheat sequences of Bangladesh. Field Crop Research. 72: 143-161.
Tirgarsoltani, M., Bahmrami, H. and Mokhtassi-bidgoli, A. 2021.The potential impact of biochar: Soil hydraulics and responses of maize under soil drying cycles. Geoderma 401.
Uhart, S.A. and Andrade, F.H. 1995. Nitrogen deficiency in maize: II. Carbon-nitrogen interaction effects on kernel number and grain yield. Crop Science. 35: 1384-1389.
Wei, A., Ma, J., Chen, J., Zhang, Y., Song, J. and Yu, X. 2018. Enhanced nitrate removal and high selectivity towards dinitrogen for groundwater remediation using biochar-supported nano zero-valent iron. Chemical Engineering Journal. 353: 595-605.
Zheng, W., Liu, Z., Zhang, M., Shi, Y., Zhu, Q., Sun, Y. and Geng, J. 2017. Improving crop yields, nitrogen use efficiencies, and profits by using mixtures of coated controlled-released and uncoated urea in a wheat-maize system. Field Crops Research. 205: 106-115.
 
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 91
فروردین و اردیبهشت 1401
صفحه 109-118

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار