نقش مدیریت خاک از طریق مصرف کاه و کلش در تولید گندم دیم تحت تأثیر تغییرات آب و هوایی در منطقه نیمه‌خشک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم خاک، دانشگاه زنجان

2 گروه خاکشناسی- بخش فیزیک و حفاظت خاک-دانشگاه زنجان

3 مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران

چکیده

با مدیریت مناسب خاک می‌توان نقش منفی شرایط آب و هوایی سخت را در عملکرد محصول کاهش داد. به همین منظور در این پژوهش اثر مالچ کاه و کلش گندم بر عملکرد گندم در شرایط متفاوت آب و هوایی مورد بررسی قرار گرفت. این پژوهش به مدت دو سال در چهار سطح مالچ کاه و کلش گندم (صفر، 33 ، 66 و 100 درصد پوشش سطح زمین به ترتیب برابر با صفر، 2، 4 و 6 تن در هکتار) در کشتزار دیم در کرت‌های به ابعاد دو متر در پنج متر از سال 1395 تا 1397 اجرا شد. شرایط آب و هوایی با کمک دو شاخص بارش استاندارد (SPI) و شناسایی خشک‌سالی (RDI) در سری‌های زمانی سال آبی (اول مهر تا آخر شهریور ماه) و دوره رشد گیاه گندم (اول آبان تا آخر خرداد ماه) طی دوره آزمایش و دوره بلند مدت (1335-1395) تعیین شد. آنالیز تجزیه شاخص‌های SPI و RDI نشان داد طی دوره رشد گیاه گندم شرایط خشک-سالی بسیار شدید و نرمال به‌ترتیب برای سال‌های اول و دوم اتفاق افتاد. در هر دو سال، مصرف کاه و کلش گندم موجب افزایش عملکرد محصول شد (001/0p<). تیمار 100 درصد مصرف کاه و کلش در سال اول حدود 5/3 و در سال دوم حدود 2 برابر عملکرد دانه گندم را نسبت به تیمار شاهد افزایش داد. نتایج نشان داد، استفاده از کاه و کلش گندم به‌عنوان یک راهکار مناسب اثرات قابل توجهی بر کاهش کم‌آبی به-خصوص در شرایط خشکسالی بسیار شدید دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The role of soil management using straw mulch application in rainfed wheat production under various climatic condition in a semi-arid area

نویسندگان [English]

  • uones mazllom 1
  • Ali Reza Vaezi 2
  • Jaefar Nikbakht 3
1 Dept. of Soil Science, University of Zanjan,
2 Soil Sci. Dept, Univ. of Zanjan
3 Water Engineering, Agriculture Faculty, Univerity of Zanjan, Zanjan, Iran
چکیده [English]

Negative effects of sever climate conditions can be controlled by suitable soil management. Toward, this study was conducted to determine the role of wheat straw mulch in wheat yield in rainfed land in semi-arid region under different climate conditions. Four wheat straw mulches consist of 0, 33, 66, 100 % of surface cover (About 0, 2, 4 and 6 ton per hectar) were applied in crop plots with a dimension of 2m×5m during two growth year from 2016 to 2018. Climatic condition was assumed by Standardized Precipitation Index (SPI) and Reconnaissance Drought Index (RDI) for the wheat growth period and hydrological year both during a 2-year study period and long period from 1956 to 2016. Significant increases were observed with straw mulch applied in two study growth years (P≤0.001). Wheat grain yields increased about 3.5 and 2 times in 100 % straw mulch level applied (equivalent with 6 tha-1) as compared with counter treatment (0 %) in the first and second year, respectively. This result revealed that the application of straw mulch is a sustainable strategy to decline water deficit especially during extremely dry years in rainfed lands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • evapotranspiration
  • Wheat straw
  • soil moisture
  • crop yield
احمدی، ک.، قلی­زاده، ح.ا.، عبادزاده، ح.ر.، حسین­پور، ر.، عبدشاه، ه.، کاظمیان، آ.، رفیعی، م. 1396. آمارنامه کشاورزی سال زراعی 95-1394.
باقری, م., واعظی, ع.ر. 1396. عملکرد دانه گندم و محتوای رطوبتی خاک تحت تأثیر فاصله ردیف و جهت شخم در کشتزار دیم. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 24. 5: 211-226.
حسینی، س،ب،. دین پژوه، ی.، نیکبخت، ج. 1394. تحلیل خشک­سالی­های شمالغرب ایران با روش شاخص اکتشاف خشک سالی.‎ نشریه آب و خاک. 29. 2: 295-310.
رضایی­پور، س،. واعظی، ع.ر.، بابااکبری، م. 1397. مطالعه تأثیر مالچ کاه و کلش گندم بر نگهداشت رطوبتی خاک در شرایط دیم. تحقیقات خاک و آب ایران. 49. 5: 955-964.
زارع ابیانه,ح., قبائی سوق, م., مساعدی, ا. 2015. پایش خشک­سالی بر مبنای شاخص بارش-بخیروتعرق استاندارد شده (SPEI) تحت تأثیر تغییر اقلیم. مجله آب و خاک. 29. 2: 374-392.
زرعکانی، ف.، کمالی، غ.،و چیذری، ا. 1393. اثر تغییر اقلیم بر اقتصاد گندم دیم (مطالعه موردی خراسان شمالی). بوم شناسی کشاورزی، 2. 6:  310-301.
سبزی­پرور, ع.ا.، ترکمان، م.،  مریانجی، ز. 1391. بررسی تاثیر شاخص‌‌ها و متغیر‌های هواشناسی کشاورزی در عملکرد بهینه گندم (مطالعه موردی: استان همدان). مجله آب و خاک. 26. 6: 1654-1667.
شکوهی، ع. 1391. مقایسه شاخص­های RDI و SPI برای تحلیل در مقیاس ایستگاهی با تکیه بر خشک­سالی کشاورزی (مطالعه موردی قزوین: تاکستان). فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آب و آبیاری. 3. 9: 111-121.
فرج زاده اصل، م.، کاشکی، ع،. شایان، س. ۱۳۸۸. تحلیل تغییرپذیری عملکرد محصول گندم دیم با رویکرد تغییرات اقلیمی (منطقه مورد مطالعه استان خراسان رضوی). برنامه‌ریزی و آمایش فضا. ۱۳. 2: ۲۲۷-۲۵۷.
صفری، ا.، آسودار،م.ا.، قاسمی­نژاد، م،. ابدالی مشهدی، ع.ر. 1392. تأثیر حفظ بقایا، روش‌های مختلف خاک‌ورزی حفاظتی و کاشت بر خصوصیات فیزیکی خاک و عملکرد گندم. دانش کشاورزی و تولید پایدار. 23. 2: 49-59.
مساعدی, ا., محمدی مقدم, س.، قبائی سوق, م. 1394. مدل‌سازی عملکرد گندم و جو دیم بر اساس شاخص‌های خشک­سالی و متغیرهای هواشناسی. مجله آب و خاک. 29. 3: 730-749.
مساعدی، ا.،  کاهه، م. 1387. بررسی تأثیر بارندگی بر عملکرد گندم و جو در استان گلستان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 15. 4: 206-218.
مظلوم علی­آبادی، ی.، واعظی، ع.ر.، نیکبخت، ج. 1397. تغییرات زمانی رطوبت خاک تحت تأثیر بارندگی و دما در شرایط آیش و کشت در کشتزار دیم. 8. 2: 135-148.
 
ﻣﻴﺮزاﻳﻲ، ع. ا و ﺳﺒﻌﻪ، غ. 1390. ﻧﺮم اﻓﺰار ﻫﺎی ﺗﺨﺼﺼﻲ ﻣﻬﻨﺪسی آب. انتشارات کیان رایانه سبز. چاپ اول.
Awe, G.O., Reichert, J.M., Timm, L.C and Wendroth, O.O. 2014. Temporal processes of soil water status in a sugarcane field under residue management. Plant Soil. 387:395–411.
Brady, N.C and Weil, R. R. 2002. The nature and properties of soils, 13th. Pearson education (Singapore) Pte. Ltd. Indian Branch. 482:621-624.
Fogarasi, J., Kemény, G., Molnár, A., Keményné Horváth, Z., Nemes, A and Kiss, A. 2016. Modelling climate effects on Hungarian winter wheat and maize yields. Studies in Agricultural Economics. 118. 2:85-90.
Hayes, M.J., Svoboda, M.D., Wilhite, D.A and Vanyarkho. O.V. 1999. Monitoring the 1996   drought using the Standardized Precipitation Index. Bulletin of the American Meteorological Society. 80.3:429- 437.
Jalota, S.K., Khera, R and Chahal, S.S. 2001. Straw management and tillage effects on soil water storage under field conditions. Soil Use and Management. 17.4:282-287.
Kader, M.A., Senge, M., Mojid, M.A., Onishi, T and Ito, K. 2017. Effects of plastic-hole mulching on effective rainfall and readily available soil moisture under soybean (Glycine max) cultivation. Paddy and Water Environment. 15.3:359-368.
Khan, M.J., Monke, E.J and Foster, G.R. 1988. Mulch cover and canopy effect on soil loss. Transactions of the ASAE. 31.3:706-0711.
Landau S., Mitchell R.A.C., Barnett V., Colls J.J., Craigon J., Moore K.L and Payne R.W. 2000. A parsimonious, multiple-regression model of wheat yield response to environment. Agricultural and Forest Meteorology. 101:151–166.
Liu, X., Ren, Y., Gao, C., Yan, Z and Li, Q. 2017. Compensation effect of winter wheat grain yield reduction under straw mulching in wide-precision planting in the North China Plain. Scientific Reports. 7.1:213-223.
Mahitha, B., Ramulu, V., Kumar, K.A and Devi, M.U. 2014. Effect of land configurations and mulches on soil moisture conservation, growth and yield of maize (Zea mays L.) under rainfed conditions. The Journal of Research PJTSAU. 42:3.87-91.
McKee T.B and Doesken N.J. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. Eight Conference on Applied Climatology. Anaheim, CA, American Meteorological Society. 179-185.
Mohammed, S.A.A. 2013. Contribution of weed control and tillage systems on soil moisture content, growth and forage quality of (Clitoria and Siratro) mixture under-rainfed conditions at Zalingei – western Darfur state – Sudan. ARPN Journal Science Technol, 3:80-95.
Morid, S., Smakhtinb, V and Bagherzadehc, K. 2007. Drought forecasting using artificial neural networks and time series of drought indices. International Journal of Climatology. 27:2103–2111.
Norwood, C. 2000. A dry land winter wheat as affected by previous crops, Agronomy Journal. 92.1:119-127.
Sabău, N.C., Man, T.E., Armaş, A., Balaj, C and Giru, M., 2015. Characterization of agricultural droughts using standardized precipitation index (spi) and bhalme-mooley drought index (bdmi). Environmental Engineering and Management Journal (EEMJ). 14.6:1441-1454.
Schlegel, A.J., Assefa, Y., Haag, L.A., Thompson, C.R., Holman, J.D and Stone, L.R. 2017. Yield and soil water in three dryland wheat and grain sorghum rotations. Agronomy Journal. 109.1:227-238.
Sharatt B.S., Knight C.W. and Wooding, F. 2003. Climatic impact on small grain production in the Subarctic Region of the United States. Arctic Journal. 56.3:219–226.
Sinkevičiene, A., Jodaugiene, D., Pupaliene, R., Urboniene, M. 2009. The influence of organic mulches on soil properties and crop yield. Agronomy Research. 7.1:485-491.
Tigkas, D and Tsakiris, G. 2015. Early estimation of drought impacts on rainfed wheat yield in Mediterranean climate. Environmental Processes. 2.1:97-114.
Tsakiris, G and Vangelis, H. 2005. Establishing a drought index incorporating evapotranspiration. Journal of European Water.  9.10:3-11.
Tsakiris, G., Pangalou, D and Vangelis, H. 2007. Regional drought assessment based on the reconnaissance drought index (RDI). Journal of Water Resources Management. 21.5:821-833.
Vangelis, H., Tigkas, D and Tsakiris, G. 2013. The effect of PET method on Reconnaissance Drought Index (RDI) calculation. Journal of Arid Environments. 88:130–140.
Xiao G., Zhang Q., Li Y., Wang R., Yao Y., Zhao H and Bai, H. 2010. Impact of temperature increase on the yield of winter wheat low and high altitudes in semiarid northwestern china. Agricultural Water Management. 97:1360–1364.
Yu, H., Zhang, Q., Sun, P and Song, C. 2018. Impact of droughts on Winter wheat yield in different growth stages during 2001–2016 in eastern China. International Journal of Disaster Risk Science, 9.3: 376-391.
Zhang, G.S., Hu, X.B., Zhang, X.X. and Li, J. 2015. Effects of plastic mulch and crop rotation on soil physical properties in rain-fed vegetable production in the mid-Yunnan plateau, China. Soil and Tillage Research. 145:111-117.