بررسی عملکرد و بهره‌وری آب در تناوب گندم-کلزا-ذرت تحت تاثیر سامانه‌های مختلف خاک‌ورزی در شرایط اقلیمی یزد

محورهای موضوعی : بهینه سازی مصرف آب

غلامحسن رنجبر ^{1 *} , محمد حسن رحیمیان ² , حسین بیرامی ³ , سید علی طباطبایی ⁴ , محمدرضا فلاطونی ⁵

1 - دانشیار مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران
2 - استادیار مرکز ملی تحقیقات شوری، یزد، ایران
3 - استادیار، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران
4 - دانشیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران
5 - کارشناس، سازمان جهاد کشاورزی استان یزد، ایران

تاریخ دریافت : 1403/02/31 تاریخ پذیرش : 1403/06/30 تاریخ انتشار : 1403/06/31

کلید واژه: بسترهای بلند دائمی, بقایای گیاهی, بی‌خاک‌ورزی, جاب پلنتر, کشاورزی حفاظتی ,

چکیده مقاله :

این مطالعه به‌منظور مقایسه روش‌های خاک‌ورزی مرسوم و حفاظتی بر روی بسترهای بلند دائمی و بی‌خاک‌ورزی با ماشین‌های اسفوجیا (SFOGGIA) و جاب پلنتر (Jab Planter) در یک تناوب گندم-کلزا-ذرت علوفه‌ای، در استان یزد به عنوان یک منطقه خشک طی‌ ساله‌های 1399-1397 انجام شد. نتایج نشان داد که عملکرد دانه گندم در تیمار بسترهای بلند دائمی به‌طور معنی‌داری بیشتر از سایر تیمارها بود. عملکرد دانه گندم در تیمارهای خاک ورزی مرسوم، كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی، بدون خاک‌ورزی با ماشین اسفوجیا و کاشت با ماشین بدون خاک‌ورزی جاب پلنتر به‌ترتیب 4/4422، 4/5186، 5/3761 و 1/3547 کیلوگرم در هکتار بود. بیشترین عملکرد دانه در کلزا بدون اختلاف معنی‌دار در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم و کاشت بر روی پشته های دائمی بدست آمد. بیشترین وزن‌تر علوفه ذرت (71021 کیلوگرم در هکتار) در تیمار كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی بدست آمد که از نظر آماری با تیمار بی‌خاک‌ورزی کاشت با ماشین اسفوجیا و جاب پلنتر تفاوت معنی‌دار نداشت. وزن تر علوفه ذرت در تیمار خاک‌ورزی مرسوم به میزان 29 درصد کمتر از تیمار کاشت بر روی بسترهای بلند دائمی بود. همچنین کاربرد روش‌ کاشت روی بسترهای بلند حجم آب مصرفی را بین 20 الی 23 درصد در مقایسه با روش کاشت مرسوم کاهش داد. نتایج این مطالعه نشان داد که با اجرای خاک‌ورزی حفاظتی و حفظ بقایا در مناطق اقلیمی خشکی مانند استان یزد، می‌توان ضمن کاهش تبخیر از سطح خاک به بهبود بهره‌وری آب و افزایش عملکرد گیاهان زراعی کمک نمود. روش کاشت بر روی بسترهای بلند دائمی با توجه به مصرف آب کمتر و عملکرد بیشتر می‌تواند مناسب‌تر باشد.

چکیده انگلیسی:

This study was conducted to compare conventional tillage with conservation methods of permanent raised bed (PRB), no-till with SFOGGIA (NTs), and no-till with Jab Planter (NTj) equipment’s, in a wheat- rapeseed-corn cropping system in Yazd province as an arid region. Results showed wheat grain yield in PRB treatment was significantly higher than the other treatments. Wheat grain yield in CT, PRB and NTs and NTj treatments were 4422.4, 5186.4, 3762.5 and 3547.1 kg ha-1, respectively. The highest seed yield for rapeseed was obtained at CT and PRB treatments with no significant differences. The highest fresh weight of corn forage was observed in PRB treatment (71021 kg ha-1) which was not statistically different from fresh weight in NTs and NTj treatments. The fresh weight of corn forage in CT treatment was 29% lower than the fresh weight in PRB treatment. Application of PRB planting method also reduced the volume of applied water by 20% to 23% compared to the CT method. Results of the study showed that by using conservation tillage and preserving plant residues in arid regions such as Yazd province, it is possible to increase yield and water productivity as well as reducing evaporation from the soil surface. Due to less water consumption and higher yield, PRB planting method could be more suitable.

منابع و مأخذ:

Afzalinia, S. and Karami, A., 2018. Effect of conservation tillage on soil properties and corn yield in the corn-wheat rotation. Iranian Journal of Biosysytem Engineering, 40(1), pp. 129-137. doi: 10.22059/IJBSE.2017.243058.664995 [In Persian].
Afzalinia, S., Behaeen, M.A., Karami, A., Dezfuli, A., and Ghasari, A., 2011. Effect of conservation tillage on the soil properties and cotton yield. In: Proceedings of 11th International Congress on Mechanization and Energy in Agriculture, Sept., pp. 21-23. Istanbul, Turkey, pp. 36.
Afzalinia, S., Dehghanian, S.I., Alijani, Kh., Hosseini, S.M., Estakhr, A., Alavimanesh, S.M. and Zare, M., 2024. Soil properties, crop yield, and water productivity of forage corn and wheat in conservation planting methods. 18th Iranian Soil Science Congress. 30 Jan. to 1 Feb., 2024, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan. Ahvaz, Iran [In Persian].
Ahmed, A., Hussain, I., Khalil, I. A., Ahmed, G., Ahmad, I., and Imtiaz, M., 2018. Effect of bed planting and zero tillage on productivity and water use of Irrigated maize-wheat cropping system in Khyber Pakhtunkhwa province of Pakistan. Sarhad Journal of Agriculture, 34(3), pp. 696-704. doi:10.17582/journal.sja/2018/34.3.
Aikins, S.H.M., Bart-Plange, A., and Opoku-Baffour. S., 2010. Performance evaluation of jab planters for maize planting and inorganic fertilizer application. Journal of Agriculture and Biological Sciences, 1(5), pp. 29-33.
Alvarez, R., and Steinbach, H.S., 2009. A review of the effects of tillage systems on some soil physical properties, water content, nitrate availability and crops yield in the Argentine Pampas. Soil and Tillage Research, 104, pp. 1-15. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2009.02.005.
Amini, A., Rajaie, M. and Farsinezhad, K., 2014. Effects of different plant residue under different tillagepractices on yield and yield components of wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Plant Ecophysiology, 16, pp. 27-37 [In Persian].
Asadi, M.E., and Faghani, M., 2021. Permanent raised bed cropping systems. Noruzi Publisher. Gorgan, Iran. 116 Pp.
Asadi, M.E., Feyzbakhsh, MT. and Razzaghi, MH., 2016. Study of silage maize yield and yield components under different managements of tillage. Journal of Water and Soil Conservation, 23(3), pp. 151-170. doi:10.22069/JWFST.2016.3191 [In Persian].
Asoodar, M.A., Zalaghi, F., and Shahrestani, S.A., 2017. Management Principles of plant residue, tillage and rotation in conservation agriculture. Agricultural Research, Education and Extension Organization. Agricultural education press. Publication no.: 51762.
Bahrani, M.J., Raufat, M.H., and Ghadiri. H., 2007. Influence of wheat residue management on irrigated corn grain production in a reduced tillage system. Soil and Tillage Research,94, pp. 305-309. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2006.08.004
Brunel, N., Seguel, O., and Acevedo, E., 2013. Conservation tillage and water availability for wheat in the dryland of central Chile. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 13, pp. 622–637. DOI:10.4067/S0718-95162013005000050.
Cai, L.Q., Luo, Z.Z., Zhang, R.Z., Huang, G.B., Li, L.L., and Xie, J.H., 2012. Effect of different tillage methods on soil water retention and infiltration capability of rainfed field. Journal of Desert Research, 32, pp. 1362–1368.
Cavalaris, C.K. and Gemtos. T.A., 2002. Evaluation of four conservation tillage methods in the sugar beet crop. Agricultural Engineering International: The CIGR Journal of Scientific Research and Development Manuscript LW 01 008, 6, pp. 1-24.
Choudhury, B.U., Bouman, B.M. and Sigh, A.K., 2007. Yield and water productivity y of rice-wheat on raised beds at New Delhi, India. Field Crops Research, 100, pp. 229-239. doi:10.1016/j.fcr.2006.07.009
Cox, W.J., Zable, R.W., Vanes, H.M., and Otis, D.J., 1990. Tillage effects on some soil physical and corn physiological characteristics. Agronomy Journal, 82, pp. 806-812.
De Vita P., Di Paolo, E., Fecondo, G., Di Fonzo, N., and Pisante, M., 2007. No-tillage and conventional tillage effects on durum wheat yield, grain quality and soil moisture content in southern Italy. Soil and Tillage Research, 92(1-2), pp. 69-78. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2006.01.012.
Fahong, W., Xuqing, W., Bo, F., Jisheng, S., Shengdong, L., and Zhongming, M., 2005. Raised bed planting for wheat in China. In: Roth, C.H., R.A. Fischer & C.A. Meisner. Evaluation and performance of permanent raised bed cropping systems in Asia, Australia and Mexico. ACIAR Proceedings No. 121. #3 Garcıa-Orenes, F., Cerda, A., Mataix-Solera, J., Guerrer, C., Bod, M.B., Arcenegui, V., Zornoza, R., and Sempere, J.G., 2009. Effects of agricultural management on surface soil properties and soil–water losses in eastern Spain. Soil and Tillage Research, 106, pp. 117-123. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2009.06.002.
Hassan, I., Hussain, Z., and Akbar, G., 2005. Effect of permanent raised beds on water productivity for irrigated maize –wheat cropping system. In: Roth, C.H., R.A. Fischer & Meisner, C.A. Evaluation and performance of permanent raised bed cropping systems in Asia, Australia and Mexico. ACIAR Proceedings No. 121.
Heydari, N., 2014. Water productivity in agriculture: Challenges in concepts, terms and values, Irrigation and Drainage. 63(1), pp.22-28. DOI:10.1002/ird.1816.
Holland, J.E., White, R.E., and Edis. R., 2007. The relation between soil structure and solute transport under raised bed cropping and conventional cultivation in south-western Victoria. Australian Journal of Soil Research, 45, pp. 577-585. doi:10.1071/SR07068.
Jin, H., Qingjie, W., Hongwen, L., Lijin, L., and Huanwen, G., 2007. Effect of alternative tillage and residue cover on yield and water use efficiency in annual double cropping system in North China Plain. Soil and Tillage Research, 104, pp. 198-205. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2008.08.015.
Jolaini, M. and Sharifi, H.R., 2019. Effect of tillage method, residue retention, and different levels of irrigation water on yield and water productivity of wheat in cold region of Khorasan Razavi. Journal of Water Research in Agriculture (Soil and Water Sci.), 33(3), pp. 371-382. doi:https://doi.org/10.22092/jwra.2019.120468 [In Persian].
Jolaini, M., & Ghasemzadeh Ganjehei, M., 2020. Conservation Agriculture and Preservation Soil Moisture. Razavi Khorasan Agricultural and Natural Resources Research Center. Office of Knowledge Network and Extensive Media. Agricultural Education Press. Issue no. 464 [In Persian].
Lafond, G.P., Boyetchko, S.M., Brandt, S.A., Clayton, G.W., and Entz, M.H., 1996. Influence of changing tillage practices on crop production. Canadian Journal of Plant Science, 76, pp. 641-649.
Li, L., Huang, G., Zhang, R., Jin, X., Li, G., and Chan, K.Y., 2005. Effects of no-till with stubble retention on soil water regimes in rainfed areas. Journal of Soil and Water Conservation, 19(5), pp. 94–97.
Limon-Ortega, A., 2011. Planting System on Permanent Beds; A Conservation Agriculture Alternative for Crop Production in the Mexican Plateau. INTECH Open Access Publisher.
Limon-Ortega, A., Sayre, K.D., Drijber, R.A., and Francis, C.A., 2002. Soil attributes in a furrow-irrigated bed planting system in northwest Mexico. Soil and Tillage Research, 63, pp. 123-132. doi:https://doi.org/10.1016/S0167-1987(01)00230-6
Madejón, E., Murillo, J.M., Moreno, F., López, M.V., Arrue, J.L., Alvaro-Fuentes, J., and Cantero, C., 2009. Effect of long-term conservation tillage on soil biochemical properties in Mediterranean Spanish areas. Soil and Tillage Research, 105 (1), pp. 55-62. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2009.05.007.
Magdoff, F.R., Tabatabai, M.A., Hanlon, E.A., 1996. Soil Organic Matter: Analysis and Interpretation. Soil Science Society of America. Print ISBN: 9780891188223. Online ISBN:9780891189411. DOI:10.2136/sssaspecpub46. P. 67.
Majid, A., Muhmood, A., Niaz, A., Javid, S., Ahmad, Z.A., Shah, S.S.H., and Shah, A.H., 2015. Bed planting of wheat (Triticum aestivum L.) improves nitrogen use efficiency and grain yield compared to flat planting. The Crop Journal, 3, pp. 118–124. doi:https://doi.org/10.1016/j.cj.2015.01.003.
Mann, R.A. and Meisner, C.A., 2003. Proceedings of the national workshop on rice-wheat systems in Pakistan, Islamabad, Pakistan. A Rice Wheat Consortium Paper Series, 15, pp. 2-3. Najafinejad, H., Javaheri, M.A., Gheibi, M., and Rostami, M.A., 2007. Influence of tillage practices on the grain yield of maize and some soil properties in maize-wheat cropping system of Iran. Journal of Agriculture and Social Sciences, 3, pp. 87-90.
Peng, Z., Wang, L., Xie, J., Li, L., Coulter, J.A., Zhang, R., and Choudhary, S., 2019. Conservation tillage increases water use efficiency of spring wheat by optimizing water transfer in a semi-arid environment. Agronomy, 9(10), 583. doi:https://doi.org/10.3390/agronomy9100583.
Rusu, T., 2005. The influence of minimum tillage systems upon the soil properties, yield and energy efficiency in some arable crops. Journal of Central European Agriculture, 6(3), pp. 287-294.
Sayre, K., Limon, A., and Govaerts, B., 2005. Experiences with permanent bed planting systems CIMMYT, Mexico. In: Roth, C.H., Fischer, R.A. and Meisner, C.A. Evaluation and performance of permanent raised bed cropping systems in Asia, Australia and Mexico. ACIAR Proceedings No. 121.
Sessiz, A., Alp, A., and Gursoy, S., 2010. Conservation and conventional tillage methods on selected soil physical properties and corn yield and quality under cropping system in Turkey. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 16(5), pp. 597-608.
Shao, Y., Xie, Y., Wang, C., Yue, J., Yao, Y., Li, X., Liu, W., Zhu, Y., and Guo, T., 2016. Effects of different soil conservation tillage approaches on soil nutrients, water use and wheat-maize yield in rainfed dry-land regions of North China. European Journal of Agronomy, 81, pp. 37–45. https://doi.org/10.1016/j.eja.2016.08.014.
Su, Z., Zhang, J., Wu, W., Cai, D., Lv, J., Jiang, G., Huang, J., Gao, J., Hartmann, R., and Gabriels, D., 2007. Effects of conservation tillage practices on winter wheat water-use efficiency and crop yield on the Loess Plateau, China. Agricultural Water Management, 87, pp. 307–314. doi:https://doi.org/10.1016/j.agwat.2006.08.005.
Tao, Z., Li, C., Li, J., Ding, Z., Xu, J., Sun, X., Zhou, P., and Zhao, M., 2015. Tillage and straw mulching impacts on grain yield and water use efficiency of spring maize in Northern Huang–Huai–Hai Valley. The Crop Journal, 3, pp. 445–450. doi:https://doi.org/10.1016/j.cj.2015.08.001.
Unknown. 2021. Climatic conditions of Yazd city. Yazd Meteorological Organization. Department of Applied Meteorological Research. Available on: https://www.yazdmet.ir/SC.php?type=static&id=510 [In Persian].
Unknown. 2022. Irrigation Requirement System of Agricultural and Garden Plants of the Country (Water Requirement). Agricultural Research, Education and Extension Organization, Soil and water Research Institute. Available on: http://niwr.ir/_Public/BookIR/Default.aspx [In Persian].
Wang, F., Xuqing, W., and Sayre, K.D., 2004. Comparison of conventional, flood irrigated, flat planting with furrow irrigated, raised bed planting for winter wheat in China. Field Crops Research, 87, pp. 35-42. doi:https://doi.org/10.1016/j.fcr.2003.09.003.
Wright, A.L., Dou, F., and Hons, F.M., 2007. Soil organic C and N distribution for wheat cropping systems after 20 years of conservation tillage in central Texas. Agriculture, Ecosystems and Environment, 121(4), pp. 376-382. doi: https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.11.011.
 

متن کامل:



پژوهش‏های علوم کشاورزی پایدار/جلد 2/شماره 4/تابستان 1403/ ص 101-74      85

 

بررسی عملکرد و بهره‌وری آب در تناوب گندم-کلزا-ذرت تحت تأثیر سامانه‌های مختلف

خاک‌ورزی در شرایط اقلیمی یزد

 

غلامحسن رنجبر*1، محمدحسن رحيميان2، حسین بیرامی3، سيدعلي طباطبائي4، محمدرضا فلاطونی5

1-دانشیار، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

2 و 3-استادیار، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

4-دانشیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران

5-کارشناس، سازمان جهاد کشاورزی استان یزد، ایران

* ايميل نویسنده مسئول: [e-mail]

(تاریخ دریافت: 31/2/1403- تاريخ پذيرش: 31/6/1403)

 

چکیده

این مطالعه به‌منظور مقایسه روش‌های خاک‌ورزی مرسوم و حفاظتی بر روی بسترهای بلند دائمی و بی‌خاک‌ورزی با ماشین‌های اسفوجیا (SFOGGIA) و جاب پلنتر (Jab Planter) در یک تناوب گندم-کلزا-ذرت علوفه‌ای، در استان یزد به‌عنوان یک منطقه خشک طی‌ ساله‌های 1399-1397 انجام شد. نتایج نشان داد که عملکرد دانه گندم در تیمار بسترهای بلند دائمی به‌طور معنی‌داری بیشتر از سایر تیمارها بود. عملکرد دانه گندم در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم، كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی، بدون خاک‌ورزی با ماشین اسفوجیا و کاشت با ماشین بدون خاک‌ورزی جاب پلنتر به‌ترتیب 4/4422، 4/5186، 5/3761 و 1/3547 کیلوگرم در هکتار بود. بیشترین عملکرد دانه در کلزا بدون اختلاف معنی‌دار در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم و کاشت بر روی پشته­های دائمی به دست آمد. بیشترین وزن‌تر علوفه ذرت (71021 کیلوگرم در هکتار) در تیمار كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی به دست آمد که ازنظر آماری با تیمار بی‌خاک‌ورزی کاشت با ماشین اسفوجیا و جاب پلنتر تفاوت معنی‌دار نداشت. وزن تر علوفه ذرت در تیمار خاک‌ورزی مرسوم به میزان 29 درصد کمتر از تیمار کاشت بر روی بسترهای بلند دائمی بود. همچنین کاربرد روش‌ کاشت روی بسترهای بلند حجم آب مصرفی را بین 20 الی 23 درصد در مقایسه با روش کاشت مرسوم کاهش داد. نتایج این مطالعه نشان داد که با اجرای خاک‌ورزی حفاظتی و حفظ بقایا در مناطق اقلیمی خشکی مانند استان یزد، می‌توان ضمن کاهش تبخیر از سطح خاک به بهبود بهره‌وری آب و افزایش عملکرد گیاهان زراعی کمک نمود. روش کاشت بر روی بسترهای بلند دائمی با توجه به مصرف آب کمتر و عملکرد بیشتر می‌تواند مناسب‌تر باشد.

 

واژه‌های کلیدی: بسترهای بلند دائمی، بقایای گیاهی، بی‌خاک‌ورزی، جاب پلنتر، کشاورزی حفاظتی 

 

 

 

مقدمه

خاک‌ورزی مرسوم به دلایل مختلفی ازجمله اتلاف انرژی، فرسایش، از بین رفتن ساختمان خاک، ایجاد لایه غیرقابل نفوذ به دلیل تردد بیش‌ازحد ادوات کشاورزی، کاهش مواد آلی خاک و درنتیجه کاهش فعالیت‌های میکروارگانیسم‌های خاک همواره مورد انتقاد بوده است. به همین خاطر، کشاورزی در این نوع سامانه‌ها، پایدار نبوده و در درازمدت باعث کاهش تولیدات کشاورزی و از بین رفتن منابع پایه می‌گردد (Asadi & Faghani, 2021). از طرف دیگر سامانه‌های مبتنی بر خاک‌ورزی حفاظتی، با تأکید بر به هم خوردگی کمتر خاک و باقی گذاشتن بقایای گیاهی روی سطح خاک و یا مخلوط نمودن آن با خاک، پایداری تولید، کاهش هزینه‌ها، سوخت و انرژی و درنهایت، افزایش مواد آلی خاک را به دنبال خواهد داشت (Alvarez & Steinbach, 2009). این موضوع به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک که خاك‎هاي سطحي مستعد فرسايش‎هاي آبي و بادي و از دست رفتن عناصر غذایی هستند، ایجاد شرایط بدون خاک‌ورزی يا خاک‌ورزی کاهش یافته با حضور بقایا، به افزایش عملکردهاي بالاتري در مقايسه با خاک‌ورزی متداول منجر می‌گردند (Lafond et al., 1996). در تحقيق دوساله‌ای كه بحرانی و همکاران (Bahrani et al., 2007) روي سامانه‌های مختلف خاک‌ورزی به‌منظور کشت ذرت در داخل بقایای گندم انجام دادند، بیش‌ترین عملكرد دانه زماني حادث شد كه ذرت در ٢٥ تا ٥٠ درصد بقایای گندم کشت گردید. در پژوهش دیگری جلینی و شریفی (Jolaini & Sharifi, 2019) در سامانه تناوب زراعي رايج (گندم-چغندرقند) در استان خراسان رضوي نتیجه گرفتند که بيشترين ميزان عملکرد از تيمار کم خاک‌ورزي با حفظ 30% بقايا به دست آمد. 

رطوبت خاك ازجمله فاکتورهایی است که به‌شدت تحت تأثیر روش‌های خاک‌ورزی و به خصوص خاک‌ورزی حفاظتی با حفظ بقایا بر روي سطح قرار می‌گیرد. نتایج افضلی‌نیا و کرمی (Afzalinia & Karami, 208) نشان داد که روش‌های خاک‌ورزی حفاظتی باعث افزایش ذخیره رطوبت تا 21 درصد در خاك شد. افزایش ظرفیت نگهداری حجمی رطوبت خاک در روش بدون خاک‌ورزی توسط کاکس و همکاران (Cox et al., 1990) نیز گزارش شده است. افزایش رطوبت خاک در روش‌های بی‌خاک‌ورزی و کم‌خاک‌ورزی در مقایسه با خاک‌ورزی مرسوم توسط روسو (Rusu, 2005) در رومانی و دی ویتا و همکاران (De Vita et al., 2007) در ایتالیا نیز گزارش شده است. نتایج بررسی اثر روش‌های خاک‌ورزی حفاظتی و آبیاری بر نفوذ آب در خاك در استان فارس نیز نشان داد که بیش‌ترین نفوذ تجمعی آب در خاك از ترکیب تیمار آبیاری بارانی و کم‌خاک‌ورزی حاصل می‌گردد.

علاوه بر این، اجراي روش‌های خاک‌ورزی حفاظتی عامل مفيدي بر خصوصيات خاك مانند بهبود ساختمان و افزایش مواد آلی خاک می‌باشد (Jolaini & Ghasemzadeh Ganjehei, 2020, Garcıa-Orenes et al., 2009, Madejón et al., 2009). در یک پژوهش بلندمدت خاک‌ورزی حفاظتي، 12 تن ماده آلي بيشتري نسبت به خاک‌ورزی عادي در خاك ايجاد گرديد. به‌نحوی‌که  طي 20 سال اجراي خاک‌ورزی حفاظتي، ماده آلي خاك در منطقه معتدل و مرطوب، 16 درصد و در منطقه معتدل و خشك، 10 درصد بيشتر از سيستم خاک‌ورزی مرسوم افزايش نشان داد (Wright et al., 2007).

کاشت بر روی بسترهای بلند دائمی یکی از سامانه‌های حفاظتی می‌باشد. هدف اصلی از این روش، حفاظت خاک و افزایش کارآیی نهاده‌های مهم ازجمله آب می‌باشد (Asadi & Faghani, 2021; Limon-Ortega, 2011). گزارش شده است که کاربرد بسترهای بلند دائمی به جای کشت در کرت‌های مسطح می‌تواند تا 22% در هزینه‌های کاشت، داشت و برداشت گندم در سایت‌های تحقیقاتی سیمیت در مکزیک صرفه‌جویی داشته باشد (Sayre et al., 2005). در یک آزمایش با تناوب ذرت-گندم در پاکستان مشخص شد که کاشت بر روی بسترهای بلند دائمی به‌ترتیب باعث افزایش 30%، 32% و 65% عملکرد دانه، صرفه‌جویی در مصرف آب و بهره‌وری آب در مقایسه با کاشت در کرت‌های مسطح گردید. این میزان افزایش برای گندم بر روی بسترهای بلند دائمی به‌ترتیب 13%، 36% و 50% بود (Hassan et al., 2005).

در چین نیز فاهونگ و همکاران (Fahong et al., 2005) نشان دادند که کاشت گندم بر روی بسترهای بلند دائمی بسته به رقم باعث افزایش حداقل 14 درصدی عملکرد دانه در مقایسه با کشت بر روی کرت‌های مسطح می‌گردد. در آزمایش ایشان میزان مصرف آب در تیمار کشت بر روی بسترهای بلند دائمی 3543 مترمکعب در هکتار بود، درحالی‌که این میزان برای کشت در داخل کرت‌های مسطح 3843 مترمکعب در هکتار بود.

یکی دیگر از روش‌های کاشت حفاظتی به‌ویژه در اراضی مقیاس کوچک استفاده از کارنده‌های دستی با عنوان Jab Planter بدون اعمال هیچ‌گونه عملیات خاک‌ورزی می‌باشد. از این ابزار به راحتی می‌توان در خاک‌های با بافت‌های مختلف که سطح خاک دارای بقایای گیاهی یا بدون بقایای گیاهی باشد، استفاده نمود (Aikins et al., 2010).

به‌طورکلی بررسی منابع نشان می‌دهد که خاک‌ورزی حفاظتی به دلیل بهم‌زدن کمتر خاک و حفظ بقایا گیاهی در سطح خاک، ضمن افزایش ظرفیت نگهداری آب خاک و کاهش تبخیر از سطح خاک، باعث بهبود رشد گیاه، عملکرد و بهره‌وری آب می‌گردد (Cai et al., 2012; Brunel et al., 2013; Shao et al., 2016). به نظر می‌رسد در مناطق خشکی مانند استان یزد با حفظ بقایای گیاهی در سطح خاک درنتیجه کاربرد خاک‌ورزی حفاظتی بتوان به حفظ رطوبت خاک، کاهش تبخیر از سطح خاک و در درازمدت پایداری عملکرد کمک نمود. هدف از این تحقیق بررسی اثر خاک‌ورزی حفاظتی بر میزان عملکرد و بهره‌وری آب در مقایسه با خاک‌ورزی مرسوم در یک تناوب گندم-کلزا-ذرت در شرایط اقلیمی یزد بود.

 

مواد و روش‌ها

این مطالعه طی سال‌های 1397 تا 1399 به‌منظور مقایسه سه روش کشت حفاظتی با روش خاک‌ورزی مرسوم در ایستگاه تحقیقات کشاورزی یزد واقع در شهرستان یزد انجام شد. آب‌وهوای شهر يزد به علت قرار داشتن بر روي كمربند خشك جهاني داراي زمستان‌هاي سرد و خشك و تابستان‌هاي گرم و خشك و طولانی‌مدت است. نوسانات دماي فصلي و حتي روزانه شهر يزد نيز به مانند اكثر مناطق كويري بسيار زياد مي‌باشد. به‌طوری‌که كمينه مطلق دماي ايستگاه يزد (در مجاورت ایستگاه تحقیقات کشاورزی) 16- و دماي بيشينه مطلق آن 6/45 درجه سليوس مي‌باشد. از لحاظ بارش نيز با وجود اينكه شهرستان يزد جز مناطق كم بارش استان مي‌باشد، اما تغييرات بارش سالانه آن بسيار زياد بوده، بطوريكه ميزان بارش آن از 13 میلی‌متر در سال‌هاي كم بارش تا 148 میلی‌متر در سال‌هاي پربارش متغير مي‌باشد. لازم به ذکر است ميانگين بلندمدت بارندگي استان یزد در حدود 95 میلی‌متر است. همچنین بيشينه دماي مطلق استان 48 درجه و كمينه مطلق آن 24- درجه سلسيوس مي‌باشد. متوسط مجموع تبخیر پتانسیل سالیانه استان در حدود 3193 میلی‌متر است (Unknown, 2021).

تیمارهای مورد بررسی شامل روش خاک‌ورزی مرسوم (شاهد)، كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی و دو روش بی‌خاک‌ورزی کاشت با کارنده SFOGGIA و Jab Planter بود. کاشت در خاک‌ورزی مرسوم با استفاده از ماشین خطی‌کار گندم ساخت شرکت ماشین زراعت همدان و در تیمار کاشت بر روی بسترهای دائمی با استفاده از کارنده ساخت شرکت تراشکده کرج انجام شد. کارنده SFOGGIA ساخت کشور ایتالیا با مدل شيار بازكن ديسكي است، که برای کاشت مستقیم بذر استفاده می‌شود. ماشین Jab Planter ساخت کشور برزیل و از نظر شکل از یک اسکلت چوبی و یک ابزار فلزی منقاری شکل به منظور نفوذ در خاک تشکیل شده است که در کناره‌های اسکلت چوبی دو مخزن با دریچه‌های قابل تنظیم، یکی کالیبره کردن میزان کود و دیگری بذر مصرفی تعبیه شده است. مدل ماشین به صورت دستی بوده و کاشت با آن به صورت نم‌کاری انجام می‌شود. با توجه به اینکه بذر گیاه در این روش در عمق پایین‌تر از شرایط مرسوم قرار می‌گیرد، لذا ضرورت دارد تا سبز شدن گیاه، آبیاری دوم انجام نگیرد. نمایی از کارنده‌های مورد استفاده در شکل 1 آورده شده است.

 

 

 

 

شکل 1- نمایی از تیمارهای مختلف خاک‌ورزی شامل: خاک‌ورزی مرسوم (a)، بی‌خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA، (b) بسترهای بلند دائمی (c) و ماشین  Jab Planter(d).

 

در این مطالعه تناوب گندم-کلزا-ذرت در سه فصل متوالی و در یک مکان (پلات‌های ثابت) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش در هر سه سال در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی و با سه تکرار اجرا گردید. به منظور سهولت کاربرد ماشین‌های خاک‌ورزی و کاشت، ابعاد هر کرت آزمایشی 8×45 متر در نظر گرفته شد. لذا برای اینکه یکنواختی در مطالعه رعایت شود، در همان ابتدای کاشت، مساحتی به میزان 42 مترمربع در وسط هر کرت با رعایت حاشیه به‌عنوان واحد آزمایشی برای انجام اندازه‌گیری‌ها در نظر گرفته شد. بافت خاک مزرعه مورد مطالعه لوم شنی بود. مشخصات فیزیکی شیمیایی خاک مزرعه قبل از کاشت گندم در عمق 0-30 سانتی‌متری خاک در جدول 1 آورده شده است. عملیات خاک‌ورزی برای کاشت گندم در مهرماه سال 1397 انجام شد. در شاهد (خاک‌ورزی مرسوم) عملیات خاک‌ورزی شامل دو بار گاوآهن برگردان‌دار، به همراه دیسک و کاشت با خطی‌کار گندم بود. در تیمار كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی، پس از انجام عملیات خاک‌ورزی مشابه تیمار شاهد، کشت بر روی پشته‌هایی به عرض 80 سانتی‌متر انجام گردید. بدین منظور بذر گندم رقم برزگر (Pishtaz/Karchia) به‌صورت چهار ردیف بر روی هر پشته و با فاصله بین ردیف 20 سانتی‌متر به میزان 180 کیلوگرم در هکتار کشت شد. در تیمار‌های بدون خاک‌ورزی نیز کاشت گندم به‌طور مستقیم و بدون هرگونه عملیات خاک‌ورزی با کارنده‌های SFOGGIA و Jab Planter انجام شد. تاریخ کاشت گندم در تمام تیمارها 23 آبان‌ماه بود.

 

 

جدول 1- نتایج شیمیایی خاک مزرعه قبل از کاشت گندم در عمق 0-30 سانتی‌متر
مقدار	واحد	ویژگی		مقدار	واحد	ویژگی
4/22	mg kg-1	فسفر قابل‌دسترس		2/3	dS m-1	شوری
Sandy loam	-	بافت		3/7	-	شاخص واکنش (pH)
16/79	%	شن		23/0	%	ماده آلی
8/4	%	سیلت		01/0	%	نیتروژن کل
04/16	%	رس		0/62	mg kg-1	پتاسیم قابل‌دسترس

 

 

همراه با عملیات خاک‌ورزی بر اساس 150 کیلوگرم پتاس به صورت سولفات پتاسیم برای تیمارها استفاده شد. کاربرد کود‌های پایه در تیمارهای بی‌خاک‌ورزی با ماشین مورد استفاده در تیمارهای مربوطه انجام شد. میزان نیتروژن موردنیاز بر اساس روش کارت رنگ برگ (هاشمی‌نژاد، 1395) مصرف گردید. در پایان فصل رشد مقدار اوره ( N46%) مصرف شده در هکتار برای روش‌های خاک‌ورزی مرسوم (شاهد)، كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی، بی‌خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA و بی‌خاک‌ورزی با ماشین 
Jab Planter، به ترتیب 274، 274، 394 و 304 کیلوگرم در هکتار بود، که در چهار زمان سبز شدن، اواسط پنجه رفتن، ساقه رفتن و در زمان گلدهی مصرف گردید. علت افزایش مصرف کود اوره در تیمارهای بی‌خاک‌ورزی، وجود بقایا در خاک بود. لازم به ذکر است پس از کاشت گندم، میزان بقایا در سطح خاک بر اساس روش آسودار وهمکاران (Asoodar, et al., 2017) به میزان 63 درصد بود.

در سال دوم و سوم مطالعه، تنها در کرت‌های شاهد مطابق عرف منطقه پس از برداشت محصول و خارج نمودن کاه و کلش از مزرعه، عملیات خاک‌ورزی با انجام دو بار گاوآهن برگردان دار، به همراه دیسک انجام شد. در تیمارهای كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی، بی‌خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA و بی‌خاک‌ورزی با ماشین Jab Planter هیچ‌گونه عملیات خاک‌ورزی انجام نشد و کاشت به‌طور مستقیم در بقایای ایستاده محصول قبل (حفظ کامل بقایا) با استفاده از ماشین‌های مربوطه انجام شد.

کاشت کلزا در مهرماه سال 1398 با رقم نپتون (هیبرید وارداتی تولید کشور فرانسه) و با احتساب 8 کیلوگرم بذر در هکتار انجام شد. ذرت نیز با استفاده از رقم SC704 و در هفته اول تیر سال 1399 کشت گردید. میزان نیتروژن خالص مصرف شده در طول فصل رشد برای کلزا و ذرت به ترتیب 150 و 250 کیلوگرم در هکتار بود که به‌وسیله کود اوره تأمین گردید. لازم به ذکر است در مورد ذرت نیز، عملیات خاک‌ورزی تنها برای تیمار خاک‌ورزی مرسوم انجام شد و در تیمارهای حفاظتی، بذر به‌طور مستقیم در بقایای ایستاده محصول قبل (حفظ کامل بقایا) کشت گردید.

نیاز آبی سه گیاه گندم، کلزا و ذرت در منطقه مطالعاتی بر اساس سامانه نیاز‌آب به ترتیب برابر 514، 573 و 636 میلی‌متر ارائه شده است (Unknown, 2022). بااین‌حال به دلیل تفاوت روش کاشت (جوی-پشته‌ای در روش کاشت بسترهای بلند دائمی، کرتی در روش‌های کاشت مرسوم و بی‌خاک‌ورزی با استفاده از ماشین SFOOGIA و کاهش یک تا دو نوبت آبیاری در روش کاشت با ماشین Jab Planter)، میزان آب مصرفی تیمارهای مختلف با نیاز آبی یکسان، با همدیگر متفاوت خواهد بود. بنابراین، علیرغم رعایت نیاز آبی مزرعه از طریق شواهد ظاهری گیاه و رعایت عرف منطقه، حجم آب مصرفی هر نوبت از آبیاری‌ها با استفاده از پارشال فلوم اندازه‌گیری و ثبت شدند. در طول فصل رشد در مواقع لزوم علف‌های هرز به صورت مکانیکی کنترل گردید. همچنین به منظور مبارزه با شته در محصول کلزا، از حشره‌کش کلرپیریفوس به میزان 5/2 لیتر در هکتار و در یک نوبت استفاده شد. میزان ماده آلی خاک با تهیه نمونه خاک در تیمارهای مختلف و در مراحل قبل از کاشت و پس از برداشت هر محصول اندازه‌گیری شد (Magdoff et al., 1996). بهره‌وری فیزیکی آب () نیز از رابطه زیر محاسبه گردید (Heydari, 2014). 

که در آن،  عملکرد محصول در واحد سطح (کیلوگرم بر هکتار) و  حجم آب کاربردی توسط عملیات آبیاری در واحد سطح (مترمکعب بر هکتار) می‌باشد. مقدار  برای گیاهان گندم و کلزا بر اساس عملکرد دانه و برای گیاه ذرت بر اساس عملکرد علوفه ‌تر منظور شد و نهایتاً، شاخص  برای هر گیاه به‌صورت جداگانه و بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه گردید. به منظور اندازه‌گیری عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه، شاخص برداشت و وزن هزار دانه، در پایان فصل رشد مقدار 4 مترمربع از هر کرت برای گندم و کلزا برداشت گردید. در مورد ذرت نیز در حدود 100 روز پس از کاشت مقدار 2 مترمربع در هر واحد آزمایشی برداشت و میزان علوفه تر و شاخص بلال اندازه‌گیری شد. شاخص بلال با تقسیم وزن تر بلال بدون پوشینه بر وزن کل علوفه تر برداشت شده در واحد سطح به دست آمد. همچنین در طول فصل رشد ذرت، روند توسعه شاخص سطح برگ با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری سطح برگ مدلWinDIAS 3  و دمای سایه‌انداز نیز با استفاده از دستگاه ترمومتر (دماسنج مادون‌قرمز) مدل IR400 در زمان ظهور گل‌تاجی، اندازه‌گیری شد. داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS نسخه 4/9 تجزیه و میانگین‌ها با استفاده از آزمون LSD مقایسه شدند.

 

نتایج و بحث

عملکرد گیاه زراعی 

نتایج تجزیه واریانس داده‌ها در مورد گندم نشان داد که تأثیر روش خاک‌ورزی بر عملکرد دانه و شاخص برداشت معنی‌دار و بر عملکرد بیولوژیک و وزن هزاردانه معنی‌دار نبود (جدول 2). مقایسه میانگین‌ها نشان داد که بیشترین عملکرد دانه گندم در تیمار کاشت بر روی پشته بود که به‌طور معنی‌داری بیشتر از سایر تیمارها بود (شکل 2). کمترین مقدار عملکرد دانه مربوط به تیمارهای بی‌خاک‌ورزی بود. بین دو تیمار بی‌خاک‌ورزی از نظر عملکرد دانه تفاوت معنی‌دار مشاهده نشد.

 

 

(1)

جدول 2– میانگین مربعات تأثیر روش‌های مختلف خاک‌ورزی بر عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت و وزن هزاردانه گندم
منابع تغییر	درجه آزادی	عملکرد دانه	عملکرد بیولوژیک	شاخص برداشت	وزن هزاردانه
بلوک	2	*46/2384	ns33/7662	ns0004/0	ns76/5
روش خاک‌ورزی	3	**21/16374	ns11/6329	**0102/0	ns14/3
خطا	6	47/365	44/5189	0001/0	77/1
ضریب تغییرات	-	52/4	15/6	73/2	05/3
*و**به‌ترتیب معنی‌دار در سطح 5 و 1 درصد آماری، ns معنی‌دار نیست.

 

 

به‌طور میانگین، شاخص برداشت گندم بین 31 تا 43 درصد در نوسان بود (شکل 2)، بیشترین شاخص برداشت مربوط به تیمار کاشت بر روی پشته و کمترین آن مربوط به تیمار کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورزی  Jab Planterبود؛ که البته با تیمار بدون خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA تفاوت معنی‌داری نداشت. شاخص برداشت در تیمار کاشت بر روی پشته 38 درصد بیشتر از کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورزی  Jab Planter بود.

 

 

 

شکل 2- مقایسه عملکرد دانه و شاخص برداشت گندم در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم (CT)، بسترهای بلند دائمی (PRB)، بی‌خاک‌ورزی با ماشین  SFOGGIA(NT) و ماشین  Jab Planter(JP). ستون‌های با حروف مشترک بر اساس آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد با هم تفاوت معنی‌دار ندارند.

 

 

در مورد کلزا نتایج تجزیه واریانس داده‌ها نشان داد که تأثیر روش خاک‌ورزی بر وزن هزاردانه و عملکرد بیولوژیک در سطح احتمال 5 درصد و عملکرد دانه و شاخص برداشت در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار بود (جدول 3). مقایسه میانگین‌های عملکرد دانه نشان داد که تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم و کاشت بر روی بسترهای دائمی بدون تفاوت معنی‌دار با یکدیگر دارای عملکرد دانه بالاتری بودند. کمترین عملکرد دانه نیز از تیمار کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورز Jab Planter به دست آمد که البته با تیمار بدون خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA تفاوت معنی‌داری نداشت (جدول 4).

 

 

جدول 3– میانگین مربعات تأثیر روش‌های مختلف خاک‌ورزی بر عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت و وزن هزاردانه کلزا
منابع تغییر	درجه آزادی	عملکرد دانه	عملکرد بیولوژیک	شاخص برداشت	وزن هزاردانه
بلوک	2	ns98/127	ns35/1814	ns0002/0	ns0096/0
روش خاک‌ورزی	3	**95/8248	*27/48909	**0024/0	*0801/0
خطا	6	78/347	24/5505	0001/0	0128/0
ضریب تغییرات	-	02/9	87/8	83/4	34/3
*و**به‌ترتیب معنی‌دار در سطح 5 و 1 درصد آماری، ns معنی‌دار نیست.

 

 

جدول 4- مقایسه عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، شاخص برداشت و وزن هزاردانه کلزا در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم، بسترهای بلند دائمی، بی‌خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA  و ماشین  Jab Planter.
روش خاک‌ورزی	عملکرد دانه	عملکرد بیولوژیک	شاخص برداشت	وزن هزاردانه
خاک‌ورزی مرسوم	a1/2483	ab0/9037	a54/27	ab38/3
بسترهای بلند دائمی	a1/2553	a9/9763	a15/26	b18/3
بی‌خاک‌ورزی SFOGGIA	b8/1692	bc3/7683	b99/21	a46/3
بی‌خاک‌ورز Jab Planter	b2/1542	c4/6944	b18/22	a57/3
ستون‌های با حروف مشترک بر اساس آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد با هم تفاوت معنی‌دار ندارند.

 

 

میانگین‌های عملکرد بیولوژیک کلزا در تیمارهای مختلف خاک‌ورزی با یکدیگر تفاوت معنی‌دار داشتند (جدول 4). عملکرد بیولوژیک در تیمارهای کاشت بر روی بسترهای دائمی و خاک‌ورزی مرسوم تفاوت معنی‌داری با یکدیگر نداشتند، ولی از دو تیمار دیگر به‌طور معنی‌داری بیشتر بودند. تیمار کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورز Jab Planter بدون تفاوت معنی‌دار با تیمار بدون خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA، کمترین عملکرد بیولوژیک را داشتند. عملکرد بیولوژیک کلزا در تیمار کاشت بر روی بسترهای دائمی به میزان 40 درصد بیشتر از تیمار کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورز Jab Planter بود (جدول 4).

شاخص برداشت کلزا روندی تقریباً مشابه با عملکرد دانه و عملکرد بیولوژیک داشت (جدول 4). تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم و کاشت بر روی بسترهای دائمی بدون تفاوت معنی‌داری با یکدیگر، شاخص برداشت بیشتری داشتند. کمترین شاخص برداشت نیز از تیمارهای بی‌خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA و ماشین بی‌خاک‌ورز Jab Planter به دست آمد. وزن هزار دانه کلزا تغییرات کمتری در بین تیمارهای روش کاشت نشان داد (جدول 4). با این حال، وزن هزار دانه کلزا در تیمار کاشت بر روی پشته‌های دائمی به‌طور معنی‌داری کمتر از روش‌های کاشت بدون خاک‌ورزی (NT و JP) بود. بیشترین وزن هزار دانه مربوط به روش‌های کاشت ماشین بی‌خاک‌ورز Jab Planter (57/3 گرم) بود.

در مورد ذرت اندازه‌گیری روند توسعه شاخص سطح برگ ذرت در طول فصل رشد نشان داد که تفاوت قابل‌توجهی بین روش‌های مختلف خاک‌ورزی با توجه به این شاخص وجود داشت (شکل 3). به‌طورکلی از 23 روز پس از کاشت شاخص سطح برگ شروع به افزایش کرد و بین 47 تا 68 روز پس از کاشت بیشترین افزایش را داشت. در 75 روز پس از کاشت، شاخص سطح به بیشینه مقدار خود رسید و پس از آن شروع به کاهش کرد. با توجه به شکل 2 تا 47 روز پس از کاشت تفاوت معنی‌داری بین شاخص سطح برگ ذرت در میان تیمارهای روش کاشت وجود نداشت، و تفاوت بین تیمارها از 68 روز پس از کاشت نمایان شد. از این تاریخ به بعد تا پایان آزمایش، همواره بیشترین شاخص سطح برگ ذرت مربوط به تیمار كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی و پس از آن تیمار بدون خاک‌ورزی (NT) بود. کمترین شاخص سطح برگ نیز تقریباً در کل فصل رشد در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم و کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورز Jab Planter مشاهده شد. بیشینه شاخص سطح برگ که در 75 روز پس از کاشت به دست آمد، در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم، كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی، بدون خاک‌ورزی (NT) و کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورز  Jab Planter به‌ترتیب 5/3، 2/5، 2/4 و 8/3 بود (شکل 3).

 

 

 

شکل 3- مقایسه شاخص سطح برگ ذرت در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم (CT)، بسترهای بلند دائمی (PRB)، بی‌خاک‌ورزی با ماشین SFOGGIA (NT) و کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورزJab Planter (JP).

 

 

نتایج تجزیه واریانس صفات اندازه‌گیری شده در ذرت نشان داد که اثر روش خاک‌ورزی بر روی ارتفاع بوته و دمای سایه‌انداز و عملکرد علوفه تر در سطح احتمال 5 درصد و وزن تر بلال در سطح احتمال 1 درصد معنی‌دار بود (جدول 5). کمترین و بیشترین دمای سایه‌انداز به ترتیب از تیمارهای كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی و خاک‌ورزی مرسوم به دست آمد (جدول 6). اگرچه دامنه تغییرات دمای سایه‌انداز چندان زیاد نبود، ولی به‌طور میانگین دمای سایه‌انداز در تیمار خاک‌ورزی مرسوم به میزان 1/10 درصد بیشتر از تیمار كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی بود.

مقایسات میانگین نشان داد که اگرچه ارتفاع بوته بین تیمارهای مختلف روش کاشت تغییرات زیادی نداشت (جدول 6)، به‌طوری‌که بین 2/194 تا تقریباً 200 سانتیمتر متغیر بود، ولی ارتفاع بوته در تیمار كاشت به روش مرسوم به میزان معنی‌داری کمتر از ارتفاع بوته‎ در سایر تیمارها بود.

 

 

 

 

 

جدول 5– میانگین مربعات تأثیر روش‌های مختلف کاشت بر دمای سایه‌انداز، وزن تر علوفه، وزن تر بلال، شاخص بلال، ارتفاع بوته و طول بلال ذرت هیبرید SC704
منابع تغییر	درجه آزادی	دمای سایه‌انداز	ارتفاع بوته	وزن تر بلال	عملکرد علوفه تر	شاخص بلال
بلوک	2	ns29/0	ns02/0	ns79/4263	ns77/28701	ns62/1
روش خاک‌ورزی	3	*47/3	*53/16	**69/239162	*32/2700888	ns17/6
خطا	6	64/0	76/1	90/3692	28/548897	83/13
ضریب تغییرات	-	93/2	67/0	78/3	56/11	75/14
* و**به‌ترتیب معنی‌دار در سطح 5 و 1 درصد آماری، ns معنی‌دار نیست.

 

جدول 6- مقایسه ارتفاع بوته، دمای سایه‌انداز، عملکرد علوفه تر و وزن تر بلال ذرت در تیمارهای خاک‌ورزی مرسوم، كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی، بی‌خاک‌ورزی (NT) و کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورز Jab Planter (JP).
روش خاک‌ورزی	دما سایه‌انداز (°C)	ارتفاع بوته (cm)	وزن تر بلال (kg ha-1)	عملکرد علوفه تر (kg ha-1)
خاک‌ورزی مرسوم	a8/28	b2/194	c11900	b50156
بسترهای بلند دائمی	b2/26	a7/199	b16915	a71021
بی‌خاک‌ورزی SFOGGIA	ab5/27	a4/198	a18167	a68875
بی‌خاک‌ورز Jab Planter	ab4/27	a4/167	ab17261	a66325
ستون‌های با حروف مشترک بر اساس آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد با هم تفاوت معنی‌دار ندارند.

 

 

بیشترین عملکرد تر بلال مربوط به تیمار بی‌خاک‌ورزی بود. کمترین عملکرد تر بلال نیز در تیمار خاک‌ورزی مرسوم به دست آمد که از نظر آماری با سایر تیمارها معنی‌دار بود (جدول 6). بیشترین و کمترین مقدار عملکرد علوفه تر به ترتیب مربوط به تیمار كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی و کشت مرسوم بود (جدول 6). بین مقدار عملکرد علوفه تر در تیمارهای مختلف حفاظتی تفاوت معنی‌دار وجود نداشت. همان‌طور که در جدول 5 نشان داده شده است شاخص بلال تحت تأثیر روش خاک‌ورزی قرار نگرفت. مقدار این شاخص بین 24 درصد در تیمارهای کشت بر روی بسترهای بلند دائمی  و روش مرسوم تا حدود 26 درصد در دو تیمار دیگر متفاوت بود.

بر اساس نتایج فوق بیشترین مقدار عملکرد هر سه گیاه زراعی بر روی بسترهای بلند (PRB) به دست آمد. نتایج مشابهی نیز توسط افضلی‌نیا و همکاران (Afzalinia et al., 2024) برای عملکرد در یک تناوب گندم-ذرت علوفه‌ای گزارش شده است. نتیجه دیگر اینکه در فصل اول کاشت مقدار عملکرد دانه گندم در روش کاشت بی‌خاک‌ورزی با استفاده از ماشین SFOGGIA و Jab Planter در مقایسه با روش خاک‌ورزی مرسوم کمتر بود. این روند در مورد عملکرد کلزا در فصل دوم نیز تکرار گردید. اما در فصل سوم آزمایش و با کاشت ذرت در تابستان سال 1399، این روند تغییر کرد و عملکرد علوفه تر در تیمارهای حفاظتی بی‌خاک‌ورزی (NT) و کاشت با ماشین Jab Planter همانند روش کاشت بر روی بسترهای بلند به میزان معنی‌داری نسبت به روش مرسوم افزایش یافت. گزارش‌های مختلف نشان می‌دهد که در این‌گونه مطالعات، معمولاً در کوتاه‌مدت عملكرد محصول در تیمارهای خاک‌ورزی حفاظتی کمتر و یا در بهترین شرایط برابر با عملكرد محصول در خاک‌ورزی مرسوم است. برای مثال نتایج تحقیقات انجام‌شده در استان فارس حاکی از کاهش عملكرد پنبه در خاک‌ورزی حفاظتی نسبت به خاک‌ورزی مرسوم می‌باشد (Afzalinia et al., 2011). در جنوب ترکیه بیش‌ترین عملکرد در هر دو سال در تیمار خاک‌ورزی مرسوم در مقایسه با خاک‌ورزی حفاظتی به‌دست آمد (Sessiz et al., 2010). احمد و همکاران (Ahmed et al., 2018) نیز در پاکستان گزارش کردند که در یک تناوب کوتاه‌مدت ذرت-گندم، عملکرد در روش‌های کاشت بر روی بسترهای بلند و مرسوم به میزان معنی‌دار بیشتر از روش بی‌خاک‌ورزی بود. معمولاً کاشت بر روی بسترهای بلند به دلیل بهبود تهویه خاک و ظرفیت آب قابل‌دسترس باعث افزایش عملکرد می‌گردد (Holland et al., 2007).

با این حال عدم بهم‌زنی خاک در تیمارهای حفاظتی و باقی گذاشتن بقایای گیاهی سال قبل در مزرعه مورد مطالعه باعث گردید که در زمان کاشت ذرت در تابستان، میزان تبخیر از سطح خاک در تیمارهای حفاظتی کاهش یافته و گیاهان در این تیمارها در مقایسه با کاشت به روش مرسوم در یک دور آبیاری مشابه تحت تأثیر تنش رطوبتی قرار نگرفته و توسعه سطح برگ و سایه‌انداز و درنهایت عملکرد بهتری داشته باشند. لازم به ذکر است برای نمونه و در یک اندازه‌گیری مشاهده‌ای، قبل از یکی از آبیاری‌ها در تمام تیمارها نمونه‌ خاکی تا عمق 30-0 سانتی‌متری تهیه شد. نتایج نشان داد که میزان رطوبت وزنی در تیمار کاشت به روش مرسوم به میزان 4/22، 8/20 و 6/15 درصد به ترتیب در مقایسه با تیمارهای كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی (PRB)، بدون خاک‌ورزی (NT) و کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورز Jab Planter (JP) کمتر بود. این نتیجه بیانگر این موضوع است که وجود بقایا در سطح خاک، باعث حفظ بیشتر رطوبت موجود در لایه سطحی خاک در تیمارهای خاک‌ورزی حفاظتی در مقایسه با روش خاک‌ورزی مرسوم شده است.

اثر مثبت نگهداری بقایای گیاهی در سطح خاک بر روی عملکرد گیاه در بلندمدت در بسیاری از آزمایشات با تیمارهای حفاظتی گزارش شده است. در پژوهش‌های نجفی نژاد و همکاران (Najafinejad et al., 2007) و لیمون اورتگا و همکاران 
(Limon-Ortega et al., 2002) عملکرد ذرت در همه تیمارهای خاک‌ورزی حفاظتی با نگهداري بقایا، بیشتر از خاک‌ورزی مرسوم با حذف یا سوزاندن بقایا بود. در آزمایش تائو و همکاران 
(Tao et al., 2015) نیز نشان داده شد که خاک‌ورزی همراه با پوشش 50 درصدی مالچ کلش باعث بهبود عملکرد دانه ذرت به میزان 5-7 درصد گردید.

البته علاوه بر کاهش تبخیر از سطح خاک در تیمارهای خاک‌ورزی حفاظتی، بهبود عملکرد گیاه در این تیمارها در سال‌های بعد در تناوب می‌تواند ناشی از عوامل دیگر ازجمله بهبود ساختمان خاک، افزایش ماده آلی خاک و افزایش توان خاک برای نگهداری آب باشد (Afzalinia et al., 2011؛ Amini et al., 2014؛ Li et al., 2005).

 

تأثیر بر مصرف آب

بیشترین و کمترین بهره‌وری آب در گندم به ترتیب در روش کاشت بسترهای دائمی (73/0 کیلوگرم دانه در مترمکعب آب) و بی‌خاک‌ورزی با روش SFOGGIA (45/0کیلوگرم دانه در مترمکعب آب) به دست آمد (جدول 7). مقدار عددی بهره‌وری آب در تیمار خاک‌ورزی مرسوم، 49/0 کیلوگرم دانه در مترمکعب آب بود. به‌طورکلی حجم آب مصرفی در تیمارهای كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی، بدون خاک‌ورزی با ماشین  SFOGGIAو کاشت با ماشین بی‌خاک‌ورز  Jab Planter به‌ترتیب در مقایسه با تیمار خاک‌ورزی مرسوم به‌ترتیب به میزان 22، 7 و 24 درصد کمتر بود. 

 

 

 

 

 

جدول 7– مقدار بهره‌وری آب در گندم و کلزا (بر اساس عملکرد دانه) و ذرت (بر اساس عملکرد علوفه‌تر) در روش‌های مختلف خاک‌ورزی
	گندم		کلزا			ذرت
روش خاک‌ورزی	(kg m-3)
خاک‌ورزی مرسوم	49/0		23/0		3/4
بسترهای بلند دائمی	73/0		31/0		6/7
بی‌خاک‌ورزی  SFOGGIA	45/0		16/0		0/6
بی‌خاک‌ورز Jab Planter	52/0		17/0		1/6

 

 

بر اساس حجم آب مصرفی اندازه‌گیری شده در کلزا، بیشترین بهره‌وری آب در تیمار کشت بر روی بسترهای بلند دائمی به دست آمد (جدول 7). حجم آب مصرف شده در این تیمار (6/8339 مترمکعب در هکتار) در طول فصل رشد به میزان 23 درصد کمتر از حجم آب مصرفی در تیمار خاک‌ورزی مرسوم بود. اگرچه حجم آب مصرفی در تیمار خاک‌ورزی به روش Jab Planter به دلیل مصرف 2 نوبت آب کمتر در حدود 6/9173 مترمکعب در هکتار بود، ولی به دلیل عملکرد کمتر گیاه در این روش، شاخص بهره‌وری آب به شدت کاهش یافت (جدول 7). ذکر این نکته نیز ضروری است که اگرچه در تیمار استفاده از ماشین کاشت Jab Planter، مصرف آب به مقدار دو نوبت کمتر بود، ولی به خاطر اینکه روش کاشت آبیاری در این تیمار به صورت غرقابی بود، در مقایسه با روش کشت بر روی بسترهای بلند که فقط نوار باریکی از مزرعه آبیاری می‌شد، درنهایت میزان آب مصرفی در این تیمار بیشتر بود.

در مورد ذرت نیز کمترین حجم آب مصرفی (9/9340 مترمکعب در هکتار) مربوط به تیمار کاشت بر روی بسترهای بلند دائمی بود، که تقریباً در حدود 20 درصد کمتر از تیمار خاک‌ورزی مرسوم بود. پیشروی سریع‌تر آب در داخل جویچه‌ها، استقرار پوشش گیاهی بر روی پشته‌ها و کاهش سطح خیس شده زمین، مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر کاهش حجم آب مصرفی در روش مذکور بوده است. همچنین حجم آب مصرفی در تیمار Jab Planter به دلیل شیوه کاشت و مصرف یک‌بار آبیاری کمتر، تقریباً حدود 7 درصد کمتر از تیمار خاک‌ورزی مرسوم بود. بیشترین و کمترین بهره‌وری آب به ترتیب مربوط به تیمار كاشت بر روی بسترهای بلند دائمی و خاک‌ورزی مرسوم بود (جدول 7).

به‌طورکلی، مقایسه سه روش مختلف کاشت در شرایط استفاده از آبیاری سطحی نشان داد که بیشترین بهره‌وری آب برای هر سه گیاه زراعی در روش کاشت بر روی بسترهای بلند حاصل شده است. به‌طورکلی، کاشت بر روی بسترهای بلند حجم آب مصرفی را بین 20 تا 23 درصد در مقایسه با روش‌های کاشت مرسوم در آبیاری سطحی کاهش داده است. نتایج گزارش‌های مختلف به افزایش بهره‌وری آب با کاربرد روش کاشت بر روی بسترهای بلند در مقایسه با روش مرسوم دارد. برای مثال بر اساس نتایج چوداری و همکاران (Choudhury et al., 2003) کاشت بر روی بسترهای بلند در یک تناوب برنج-گندم باعث کاهش مصرف آب آبیاری و افزایش راندمان مصرف آب گردید. همچنین مجید و همکاران (Majid et al., 2015) نیز گزارش کردند که کاشت بر روی بسترهای بلند باعث افزایش 15 درصدی عملکرد دانه در مقایسه با کاشت به روش کرتی گردید. 

در گزارش احمد و همکاران (Ahmed et al., 2018) کاربرد روش کاشت بر روی بسترهای بلند باعث افزایش 20-30 درصدی راندمان مصرف آب در مقایسه با روش کرتی شد. بر اساس نتایج ایشان در یک بازه دو ساله به میزان 16 تا 22 درصد در مصرف آب با کاشت گیاه بر روی بسترهای بلند صرفه‌جویی شد. در پژوهش دیگر مان و میس‌نر (Mann & Meisner, 2003) گزارش کردند که با کاربرد روش کاشت بر روی بسترهای بلند می‌توان بین 30-40 درصد در مصرف آب آبیاری صرفه‌جویی کرد. همچنین در مقایسه با روش کاشت کرتی، کاشت به روش بسترهای بلند ضمن صرفه‌جویی 30  درصدی در مصرف آب آبیاری باعث افزایش راندمان مصرف آب به میزان 20 درصد می‌گردد (Ahmed et al., 2018; Wang et al., 2004). در آزمایش افضلی‌نیا و همکاران (Afzalinia et al., 2024) و با کاربرد روش آبیاری قطره‌ای نواری، میزان مصرف آب ذرت علوفه‌ای در روش کاشت بر روی بسترهای دائمی (8939 مترمکعب در هکتار) کمتر از روش خاک‌ورزی مرسوم (9531 مترمکعب در هکتار) بود. اگرچه در این آزمایش و در کشت گندم بعد از ذرت علوفه‌ای، بیشترین میزان مصرف آب در تیمار کاشت بر روی پشته‎های دائمی گزارش شده است. 

 همچنین بر اساس نتایج مطالعه حاضر با تداوم تیمارهای خاک‌ورزی در طول آزمایش، بهره‌وری آب در هر سه تیمار خاک‌ورزی حفاظتی در کاشت ذرت بیشتر از مقدار بهره‌وری آب در تیمار خاک‌ورزی مرسوم بود. بیشتر بودن بهره‌وری آب در سامانه‌های حفاظتی نسبت به روش‌های مرسوم خاک‌ورزی به دلیل افزایش حفظ رطوبت در خاك در بسیاری از مطالعات پیشین نیز گزارش شده است (Afzalinia et al., 2011; Li et al., 2005). به نظر می‌رسد حفظ و نگهداري بقایا بر روی سطح خاک را می‌توان مؤثرترین عامل در افزایش بهره‌وری آب دانست (Asadi et al., 2016). در آزمایش امینی و همکاران (Amini et al., 2014) نشان داده شد که استفاده از 30 درصد بقايا منجر به حفظ رطوبت خاك، افزايش ماده آلي و افزايش فعاليت بيشتر میکروارگانیسم‌ها مي‌گردد. آنچه مسلم است وجود بقایا بر سطح خاك را مانعی براي رسیدن اشعه خورشید به خاك دانستند که تبخیر آب را کاهش داده و درنتیجه سبب افزایش رطوبت ذخیره شده در خاك و بهره‌وری آب می‌گردد (Cavalaris & Gemtos, 2002).  بهبود بهره‌وری مصرف آب و درنتیجه عملکرد بیشتر گندم در آزمایش پنگ و همکاران (Peng et al., 2019) به استفاده از مالچ بقایای گیاهی نسبت داده شده است. در آزمایش تائو و همکاران (Tao et al., 2015) نیز بحث شده است که خاک‌ورزی همراه با پوشش 50 درصدی مالچ کلش باعث افزایش بهره‌وری آب 51 تا 52 درصدی ذرت می‌گردد. نیز همچنین گزارش شده است که در سامانه بی‌خاک‌ورزی با مدیریت بقایای گیاهی می‌توان بهره‌وری آب را به میزان 6/7 درصد در گندم زمستانه افزایش داد (Su et al., 2007). همچنین جین و همکاران (Jin et al., 2007) در پژوهشی در شمال چین نتیجه گرفتند که در سال اول کل مقدار آب مصرفی در تیمارهاي خاک‌ورزی حفاظتی براي ذرت در تناوب با گندم 4/9 درصد کمتر از تیمارهاي خاک‌ورزی مرسوم بوده است که موجب افزایش 6/5 درصدي بهره‌وری آب ذرت شد.

 

نتیجه‌گیری

نتایج این مطالعه نشان داد که با اجرای خاک‌ورزی حفاظتی در مناطق خشکی مانند استان یزد و حفظ بقایا می‌توان ضمن کاهش تبخیر از سطح خاک به‌ویژه در کشت‌های تابستانه به افزایش عملکرد و بهره‌وری آب در این مناطق کمک نمود. به نظر می‌رسد کاشت بر روی بسترهای بلند دائمی با توجه به عملکرد بیشتر برای هر سه گیاه زراعی در تناوب مطالعه شده در مقایسه با سایر تیمارها و همچنین مصرف آب کمتر می‌تواند به‌عنوان یکی از روش‌های کاشت گیاهان زراعی در این شرایط توصیه شود.

 

 

 

 

REFERENCES

 

Afzalinia, S. and Karami, A., 2018. Effect of conservation tillage on soil properties and corn yield in the corn-wheat rotation. Iranian Journal of Biosysytem Engineering, 40(1), pp. 129-137. doi: 10.22059/IJBSE.2017.243058.664995 In Farsi.

Afzalinia, S., Behaeen, M.A., Karami, A., Dezfuli, A., and Ghasari, A., 2011. Effect of conservation tillage on the soil properties and cotton yield. In: Proceedings of 11th International Congress on Mechanization and Energy in Agriculture, Sept., pp. 21-23. Istanbul, Turkey, pp. 36.

Afzalinia, S., Dehghanian, S.I., Alijani, Kh., Hosseini, S.M., Estakhr, A., Alavimanesh, S.M. and Zare, M., 2024. Soil properties, crop yield, and water productivity of forage corn and wheat in conservation planting methods. 18th Iranian Soil Science Congress. 30 Jan. to 1 Feb., 2024, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan. Ahvaz, Iran In Farsi.

Ahmed, A., Hussain, I., Khalil, I. A., Ahmed, G., Ahmad, I., and Imtiaz, M., 2018. Effect of bed planting and zero tillage on productivity and water use of Irrigated maize-wheat cropping system in Khyber Pakhtunkhwa province of Pakistan. Sarhad Journal of Agriculture, 34(3), pp. 696-704. doi:10.17582/journal.sja/2018/34.3.

Aikins, S.H.M., Bart-Plange, A., and Opoku-Baffour. S., 2010. Performance evaluation of jab planters for maize planting and inorganic fertilizer application. Journal of Agriculture and Biological Sciences, 1(5), pp. 29-33.

Alvarez, R., and Steinbach, H.S., 2009. A review of the effects of tillage systems on some soil physical properties, water content, nitrate availability and crops yield in the Argentine Pampas. Soil and Tillage Research, 104, pp. 1-15. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2009.02.005.

Amini, A., Rajaie, M. and Farsinezhad, K., 2014. Effects of different plant residue under different tillagepractices on yield and yield components of wheat (Triticum aestivum L.). Journal of Plant Ecophysiology, 16, pp. 27-37 In Farsi.

Asadi, M.E., and Faghani, M., 2021. Permanent raised bed cropping systems. Noruzi Publisher. Gorgan, Iran. 116 Pp.

Asadi, M.E., Feyzbakhsh, MT. and  Razzaghi, MH., 2016. Study of silage maize yield and yield components under different managements of tillage. Journal of Water and Soil Conservation, 23(3), pp. 151-170. doi:10.22069/JWFST.2016.3191 In Farsi.

Asoodar, M.A., Zalaghi, F., and Shahrestani, S.A., 2017. Management Principles of plant residue, tillage and rotation in conservation agriculture. Agricultural Research, Education and Extension Organization. Agricultural education press. Publication no.: 51762.

Bahrani, M.J., Raufat, M.H., and Ghadiri. H., 2007. Influence of wheat residue management on irrigated corn grain production in a reduced tillage system. Soil and Tillage Research,94, pp. 305-309. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2006.08.004

Brunel, N., Seguel, O., and Acevedo, E., 2013. Conservation tillage and water availability for wheat in the dryland of central Chile. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 13, pp. 622–637. DOI:10.4067/S0718-95162013005000050.

Cai, L.Q., Luo, Z.Z., Zhang, R.Z., Huang, G.B., Li, L.L., and Xie, J.H., 2012. Effect of different tillage methods on soil water retention and infiltration capability of rainfed field. Journal of Desert Research, 32, pp. 1362–1368.

Cavalaris, C.K. and Gemtos. T.A., 2002. Evaluation of four conservation tillage methods in the sugar beet crop. Agricultural Engineering International: The CIGR Journal of Scientific Research and Development Manuscript LW 01 008, 6, pp. 1-24.

Choudhury, B.U., Bouman, B.M. and Sigh, A.K., 2007. Yield and water productivity y of rice-wheat on raised beds at New Delhi, India. Field Crops Research, 100, pp. 229-239. doi:10.1016/j.fcr.2006.07.009

Cox, W.J., Zable, R.W., Vanes, H.M., and Otis, D.J., 1990. Tillage effects on some soil physical and corn physiological characteristics. Agronomy Journal, 82, pp. 806-812.

De Vita P., Di Paolo, E., Fecondo, G., Di Fonzo, N., and Pisante, M., 2007. No-tillage and conventional tillage effects on durum wheat yield, grain quality and soil moisture content in southern Italy. Soil and Tillage Research, 92(1-2), pp. 69-78. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2006.01.012.

Fahong, W., Xuqing, W., Bo, F., Jisheng, S., Shengdong, L., and Zhongming, M., 2005. Raised bed planting for wheat in China. In: Roth, C.H., R.A. Fischer & C.A. Meisner. Evaluation and performance of permanent raised bed cropping systems in Asia, Australia and Mexico. ACIAR Proceedings No. 121.

Garcıa-Orenes, F., Cerda, A., Mataix-Solera, J., Guerrer, C., Bod, M.B., Arcenegui, V., Zornoza, R., and Sempere, J.G., 2009. Effects of agricultural management on surface soil properties and soil–water losses in eastern Spain. Soil and Tillage Research, 106, pp. 117-123. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2009.06.002.

Hassan, I., Hussain, Z., and Akbar, G., 2005. Effect of permanent raised beds on water productivity for irrigated maize –wheat cropping system. In: Roth, C.H., R.A. Fischer & Meisner, C.A. Evaluation and performance of permanent raised bed cropping systems in Asia, Australia and Mexico. ACIAR Proceedings No. 121.

Heydari, N., 2014. Water productivity in agriculture: Challenges in concepts, terms and values, Irrigation and Drainage. 63(1), pp.22-28. DOI:10.1002/ird.1816.

Holland, J.E., White, R.E., and Edis. R., 2007. The relation between soil structure and solute transport under raised bed cropping and conventional cultivation in south-western Victoria. Australian Journal of Soil Research, 45, pp. 577-585. doi:10.1071/SR07068.

Jin, H., Qingjie, W., Hongwen, L., Lijin, L., and Huanwen, G., 2007. Effect of alternative tillage and residue cover on yield and water use efficiency in annual double cropping system in North China Plain. Soil and Tillage Research, 104, pp. 198-205. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2008.08.015.

Jolaini, M. and Sharifi, H.R., 2019. Effect of tillage method, residue retention, and different levels of irrigation water on yield and water productivity of wheat in cold region of Khorasan Razavi. Journal of Water Research in Agriculture (Soil and Water Sci.), 33(3), pp. 371-382. doi:https://doi.org/10.22092/jwra.2019.120468 In Farsi.

Jolaini, M., & Ghasemzadeh Ganjehei, M., 2020. Conservation Agriculture and Preservation Soil Moisture. Razavi Khorasan Agricultural and Natural Resources Research Center. Office of Knowledge Network and Extensive Media. Agricultural Education Press. Issue no. 464 In Farsi.

Lafond, G.P., Boyetchko, S.M., Brandt, S.A., Clayton, G.W., and Entz, M.H., 1996. Influence of changing tillage practices on crop production. Canadian Journal of Plant Science, 76, pp. 641-649.

Li, L., Huang, G., Zhang, R., Jin, X., Li, G., and Chan, K.Y., 2005. Effects of no-till with stubble retention on soil water regimes in rainfed areas. Journal of Soil and Water Conservation, 19(5), pp. 94–97.

Limon-Ortega, A., 2011. Planting System on Permanent Beds; A Conservation Agriculture Alternative for Crop Production in the Mexican Plateau. INTECH Open Access Publisher.

Limon-Ortega, A., Sayre, K.D., Drijber, R.A., and Francis, C.A., 2002. Soil attributes in a furrow-irrigated bed planting system in northwest Mexico. Soil and Tillage Research, 63, pp. 123-132. doi:https://doi.org/10.1016/S0167-1987(01)00230-6

Madejón, E., Murillo, J.M., Moreno, F., López, M.V., Arrue, J.L., Alvaro-Fuentes, J., and Cantero, C., 2009. Effect of long-term conservation tillage on soil biochemical properties in Mediterranean Spanish areas. Soil and Tillage Research, 105 (1), pp. 55-62. doi:https://doi.org/10.1016/j.still.2009.05.007.

Magdoff, F.R., Tabatabai, M.A., Hanlon, E.A., 1996. Soil Organic Matter: Analysis and Interpretation. Soil Science Society of America. Print ISBN: 9780891188223. Online ISBN:9780891189411. DOI:10.2136/sssaspecpub46. P. 67.

Majid, A., Muhmood, A., Niaz, A., Javid, S., Ahmad, Z.A., Shah, S.S.H., and Shah, A.H., 2015. Bed planting of wheat (Triticum aestivum L.) improves nitrogen use efficiency and grain yield compared to flat planting. The Crop Journal, 3, pp. 118–124. doi:https://doi.org/10.1016/j.cj.2015.01.003.

Mann, R.A. and Meisner, C.A., 2003. Proceedings of the national workshop on rice-wheat systems in Pakistan, Islamabad, Pakistan. A Rice Wheat Consortium Paper Series, 15, pp. 2-3.

Najafinejad, H., Javaheri, M.A., Gheibi, M., and Rostami, M.A., 2007. Influence of tillage practices on the grain yield of maize and some soil properties in maize-wheat cropping system of Iran. Journal of Agriculture and Social Sciences, 3, pp. 87-90.

Peng, Z., Wang, L., Xie, J., Li, L., Coulter, J.A., Zhang, R., and Choudhary, S., 2019. Conservation tillage increases water use efficiency of spring wheat by optimizing water transfer in a semi-arid environment. Agronomy, 9(10), 583. doi:https://doi.org/10.3390/agronomy9100583.

Rusu, T., 2005. The influence of minimum tillage systems upon the soil properties, yield and energy efficiency in some arable crops. Journal of Central European Agriculture, 6(3), pp. 287-294.

Sayre, K., Limon, A., and Govaerts, B., 2005. Experiences with permanent bed planting systems CIMMYT, Mexico. In: Roth, C.H., Fischer, R.A. and Meisner, C.A. Evaluation and performance of permanent raised bed cropping systems in Asia, Australia and Mexico. ACIAR Proceedings No. 121.

Sessiz, A., Alp, A., and Gursoy, S., 2010. Conservation and conventional tillage methods on selected soil physical properties and corn yield and quality under cropping system in Turkey. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 16(5), pp. 597-608.

Shao, Y., Xie, Y., Wang, C., Yue, J., Yao, Y., Li, X., Liu, W., Zhu, Y., and Guo, T., 2016. Effects of different soil conservation tillage approaches on soil nutrients, water use and wheat-maize yield in rainfed dry-land regions of North China. European Journal of Agronomy, 81, pp. 37–45. https://doi.org/10.1016/j.eja.2016.08.014.

Su, Z., Zhang, J., Wu, W., Cai, D., Lv, J., Jiang, G., Huang, J., Gao, J., Hartmann, R., and Gabriels, D., 2007. Effects of conservation tillage practices on winter wheat water-use efficiency and crop yield on the Loess Plateau, China. Agricultural Water Management, 87, pp. 307–314. doi:https://doi.org/10.1016/j.agwat.2006.08.005.

Tao, Z., Li, C., Li, J., Ding, Z., Xu, J., Sun, X., Zhou, P., and Zhao, M., 2015. Tillage and straw mulching impacts on grain yield and water use efficiency of spring maize in Northern Huang–Huai–Hai Valley.  The Crop Journal, 3, pp. 445–450. doi:https://doi.org/10.1016/j.cj.2015.08.001.

Unknown. 2021. Climatic conditions of Yazd city. Yazd Meteorological Organization. Department of Applied Meteorological Research. Available on: https://www.yazdmet.ir/SC.php?type=static&id=510 . In Farsi.

Unknown. 2022. Irrigation Requirement System of Agricultural and Garden Plants of the Country (Water Requirement). Agricultural Research, Education and Extension Organization, Soil and water Research Institute. Available on: http://niwr.ir/_Public/BookIR/Default.aspx . In Farsi.

Wang, F., Xuqing, W., and Sayre, K.D., 2004. Comparison of conventional, flood irrigated, flat planting with furrow irrigated, raised bed planting for winter wheat in China. Field Crops Research, 87, pp. 35-42. doi:https://doi.org/10.1016/j.fcr.2003.09.003.

Wright, A.L., Dou, F., and Hons, F.M., 2007. Soil organic C and N distribution for wheat cropping systems after 20 years of conservation tillage in central Texas. Agriculture, Ecosystems and Environment, 121(4), pp. 376-382. doi: https://doi.org/10.1016/j.agee.2006.11.011.

 

Investigating the Yield and Water Productivity of Wheat- Rapeseed-Corn Rotation Affected as Different Tillage Systems Under Climatic Condition of Yazd

 

G.H. Ranjbar1, M.H. Rahimian2, H. Beyrami3, S.A. Tabatabaei4 and M.R. Falatouni5 

1 Associate Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran

2 Assistant Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran

3 Assistant Professor, National Salinity Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran

4 Associate Professor, Yazd Agricultural and Natural Resources Research and Education Center,

Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran

5 Researcher, Organization of Agriculture_Jahad_Yazd, Yazd, Iran

Corresponding Author’s Email: [e-mail]

(Received: May. 20, 2024– Accepted: September. 21, 2024)

 

ABSTRACT

 

This study was conducted to compare conventional tillage with conservation methods of permanent raised bed (PRB), no-till with SFOGGIA (NTs), and no-till with Jab Planter (NTj) equipment’s, in a wheat- rapeseed-corn cropping system in Yazd province as an arid region. Results showed wheat grain yield in PRB treatment was significantly higher than the other treatments. Wheat grain yield in CT, PRB and NTs and NTj treatments were 4422.4, 5186.4, 3762.5 and 3547.1 kg ha-1, respectively. The highest seed yield for rapeseed was obtained at CT and PRB treatments with no significant differences. The highest fresh weight of corn forage was observed in PRB treatment (71021 kg ha-1) which was not statistically different from fresh weight in NTs and NTj treatments. The fresh weight of corn forage in CT treatment was 29% lower than the fresh weight in PRB treatment. Application of PRB planting method also reduced the volume of applied water by 20% to 23% compared to the CT method. Results of the study showed that by using conservation tillage and preserving plant residues in arid regions such as Yazd province, it is possible to increase yield and water productivity as well as reducing evaporation from the soil surface. Due to less water consumption and higher yield, PRB planting method could be more suitable.

 

Keywords: Conservation agriculture, Jab Planter, No-till, Permanent raised bed, Plant residues.