مقدمه

از اجزای مهم و تفکیک ناپذیری که امروزه در توسعه کشاورزی نوین مد نظر می­باشد کشاورزی پایدار است. در کشاورزی پایدار بر ثبات عملکرد در طولانی مدت با  کمترین تأثیر نامطلوب بر محیط تأکید می­شود (دادنیا و خدابنده 1379). طرفداران کشاورزی پایدار در پی ایجاد تغییراتی عمده در روند کشاورزی متعارف هستند. برخی از این تغییرات شامل همسو نمودن فعالیت­های کشاورزی با فرایندهای بوم شناختی، عدم بکار گیری بی رویه نهاده ها و مواد شیمیایی، افزایش تولید محصولات کشاورزی با بهره گیری از پتانسیل  زیست‌ شناختی و ژنتیکی گونه­های مختلف، تقویت و بهبود چرخه­های  زیست‌شناختی در طبیعت، تقویت و افزایش دراز مدت حاصلخیزی خاک­ها، حفاظت از تنوع ژنتیکی موجود، کاهش یا حذف کامل کودهای شیمیایی، سموم گیاهی، هورمون­های گیاهی و دامی است (مسکرباشی و همکاران 1385). برای سال­های متمادی توجه اصلی پژوهشگران زراعت به انجام عملیات خاک­ورزی در راستای دستیابی به کشاورزی پر­تولید بوده است. از اوایل دهه 1970 میلادی پژوهش در مورد انواع روش­های خاک­ورزی، فاصله ردیف، میزان مصرف بهینه کود، میزان مناسب بذر و باقی گذاردن پسماندها آغاز شده است (ارکولی و همکاران 2008). خاک­ورزی اولیه یکی از عملیات­های پر انرژی در کشاورزی است که  به طوری50 درصد انرژی کل را به خود اختصاص داده است (قادری و همکاران 1382). با توجه به بحران انرژی در عصر حاضر و ضرورت توجه به افزایش  کارآیی مصرف انرژی در تمام بخش­های تولید، استفاده از روش­های کم خاک­ورزی جزو اولویت­های تحقیقات دنیا می­باشد. کرن و جانسون (1993) و هامبلین (1980) گزارش دادند، کاربرد سیستم­های خاک ورزی حفاظتی به ویژه شخم قلمی و بی خاک ورزی نسبت به سیستم خاک­ورزی مرسوم منجر به افزایش مواد آلی، پایداری خاکدانه و افزایش تخلخل خاک می­شود. توماس و همکاران (2007) گزارش دادند میانگین عملکرد ذرت تحت سیستم بی­خاک­ورزی 12 درصد بیشتر از روش مرسوم بوده است. رمرودی و همکاران (1389) تأثیر خاک­ورزی­های­مختلف را بر خصوصیات فیزیکی خاک مورد بررسی قرار داد و نتیجه گرفت که استفاده از وسایل خاک­ورزی باعث تغییر در ساختمان خاک از طریق خرد کردن خاکدانه­ها، تغییر در ساختار و یا اندازه خلل و فرج و نظم و ترتیب  ذرات خاک شده و همه این تغییرات باعث تغییر در سایر خصوصیات فیزیکی خاک می­گردد. نتایج یک بررسی نشان داد که عملکرد ماده خشک ذرت تحت تأثیر سیستم­های خاک­ورزی قرار نگرفت، اما بیشترین ماده خشک تولید شده از سیستم­های خاک­ورزی متداول در مقایسه با سیستم های خاک­ورزی حفاظتی حاصل شد (بیرت و همکاران 2002). بالا و همکاران (2002) اثر روش­های مختلف خاک­ورزی را روی کارآیی مصرف انرژی فرایندهای تولید چند محصول بررسی کردند و دریافتند که این ضریب برای محصول ذرت در خاک­ورزی سنتی کمترین و در کم خاک­ورزی بیشترین مقدار است. کاوامنسان و الکسی (2006) گزارش نمودند  واکنش زی‌توده‌ی ذرت به سیستم­های خاک­ورزی مختلف برای تمام سطوح نیتروژن معنی­دار شد و  بیشینه‌ی عملکرد دانه با 182 کیلوگرم نیتروژن به دست آمد. حفظ پسماندها در سطح خاک منجر به بهبود وضعیت نگهداری رطوبت در خاک می­شود. نتایج برخی پژوهش­ها نشان داده که کاربرد پسماندها در سطح خاک منجر به حفظ 50 تا 80 میلی متر ذخیره رطوبتی بیشتر (از آب باران) می­شود. باقی گذاشتن پسماندها در سطح خاک می­تواند تعداد روزهای مرطوب خاک و نیز تعداد درجه روزهای مرطوب خاک را افزایش داده و در افزایش عملکرد گندم مؤثر باشد (استوت و همکاران 1990). بر طبق پژوهش­های انجام شده، وجود پسماندها در سطح خاک می­تواند افزون بر تأثیر مفید در نگهداری رطوبت خاک، موجب بهبود بازدهی مصرف آب، کاهش دمای خاک، کاهش تبخیر و روان آب و در نهایت، افزایش عملکرد گندم و ذرت شود (داو 1987، گارسیا و همکاران 1988، کوچران و همکاران 1982 و امانلو و همکاران 1390). لارسون و همکاران (1978) گزارش نمودند که پسماند غلات 40، 10، و 80 درصد عناصر غذایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم مورد نیاز جهت گیاه ذرت را فراهم می­نمایند. آندرساندر و ریجر(1985) بیان کردند که زمان لازم برای خشک شدن خاک با افزودن مقداری از پسماندهای گیاهی افزایش پیدا می­کند و با افزایش میزان کلش گندم میزان آب ذخیره­ای در خاک بالا رود. البته بسته به زمان و فصل سال یا آب و هوا وجود کاه و کلش در سطح مزرعه برای رشد غلات مفید یا مضر خواهد بود. سوزاندن پسماندهای گیاهی از طریق کاهش ماده آلی خاک، موجب افزایش وزن مخصوص ظاهری و کاهش نفوذ پذیری خاک به خصوص در طولانی مدت می­گردد و به دنبال آن نقصان رشد گیاه مشاهده می­شود (1985). دادو و وارینگتون(1983) گزارش نمودند در شرایطی که پسماندهای گیاهی سوزانده می­شوند افزایش سریعی در مقدار نیتروژن، پتاسیم و فسفر خاک مشاهده می­شود، آثار فیتوتوکسیک پسماندهای گیاهی وجود ندارد و تماس کافی بذرها با خاک سبب بهبود وضعیت سبز و استقرار گیاهچه می­شود. از طرفی پوسیدگی پسماندهای گیاهی در شرایط حفظ پسماندها، سبب افزایش عناصر غذایی در نیمه دوم فصل رشد می­گردد.

با توجه به نقش کم تحقیقات در زمینه کشاورزی پایدار هدف از انجام این پژوهش بررسی روش­های مختلف خاک­ورزی و مدیریت پسماندهای جو بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت بود.

مواد و روش­ها

آزمایش در دو سال زراعی (1387-1386 و 1388-1387) در مزرعه  پژوهشی مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی کرمان واقع در کیلومتر 10 جاده زرند- کرمان (با عرض جغرافیایی 25 و 55 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 53 درجه و 29 دقیقه شرقی و ارتفاع 1754 متری از سطح دریا) اجرا گردید. خاک محل آزمایش دارای بافت رسی شنی، pH معادل 8 و ECمعادل 4/2 دسی زیمنس بر متر بود. آزمایش به صورت کرت­های یکبار خرد شده در قالب بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار که در آن کرت­های اصلی مدیریت پسماندهای جو در سطوح نصف بقایا، حفظ بقایا و  جمع آوری بقایای جو و عامل فرعی شامل خاک­ورزی در سطوح خاک­ورزی معمول و رایج، خاک­ورزی حفاظتی و کمینه و بدون خاک­ورزی اجرا شد. در شهریور ماه سال 1386 زمین مورد آزمایش جهت کشت جو یکبار توسط گاوآهن برگرداندار شخم و  سپس جهت تسطیح  ماله زده شد. پس از تسطیح کودپاشی انجام گرفت. کود­های پایه شامل 60 کیلوگرم در هکتار فسفر و 120 کیلوگرم در هکتار نیتروژن به صورت فسفات آمونیوم و اوره داده شدند که تمامی فسفر و نیمی از نیتروژن قبل از کاشت و نیم دیگر به صورت کود سرک، در فصل بهار به زمین داده شد. جهت اعمال تیمارهای مربوط به عامل اصلی (مدیریت پسماندهای جو) به شرح ذیل اقدام گردید. در تیمار نصف پسماندها، نصف کلش موجود به طور یکنواخت در سطح کرت پخش گردید. در تیمار حفظ پسماندها جو، تمام کلش موجود به طور یکنواخت در سطح کرت پخش گردید. در تیمار جمع آوری پسماندها، کلش موجود به وسیله کارگر به طور کامل جمع آوری و از زمین خارج گردید. تیمارهای خاک­ورزی به روش زیر اجرا شد. خاک­ورزی مرسوم شامل شخم عمیق خاک توسط گاوآهن برگرداندار (عمق شخم٣٠ سانتی­متر همراه با دو دیسک سبک به منظور تسطیح زمین و خرد کردن کلوخه های خاک). خاک­ورزی حفاظتی شامل شخم سطحی توسط دیسک (عمق شخم ١٥ سانتی­متر) همراه با دو دیسک سطحی سبک پس از شخم به منظور تسطیح زمین و خرد کردن کلوخه های خاک. رقم مورد استفاده ذرت هیبرید سینگل کراس 704 بود و تاریخ کاشت نیمه اول خرداد ماه با تراکم 95240 بوته در هکتار و با فواصل ردیف 15×70 سانتی­متر در نظر گرفته شد. هر کرت فرعی شامل 5 خط با فواصل 70 سانتی­متر و طول 20 متر و هر کرت اصلی شامل 15 خط  (5/10 متر در 20 متر) بود. صفات مورد ارزیابی شامل ارتفاع بوته، وزن خشک بوته، تعداد ردیف در بلال، تعداد دانه در ردیف بلال، تعداد دانه در بلال، طول بلال و عملکرد علوفه خشک بود. در پایان تجزیه­های آماری با استفاده از نرم افزار SAS و مقایسات میانگین با استفاده از آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام گرفت.

نتایج و بحث

تیمار خاک­ورزی تأثیر بسیار معنی­داری بر ارتفاع بوته داشت (P<0/01) (جدول1). بیشترین ارتفاع بوته با میانگین 264 سانتی­متر مربوط به تیمار بدون خاک­ورزی و کمترین آن با میانگین4/239 سانتی­متر مربوط به خاک­ورزی  کمینه و خاک­ورزی مرسوم بود (جدول2). سطوح مختلف بقایا تأثیر معنی­داری بر ارتفاع بوته نداشت (جدول1). تیمار بدون خاک­ورزی به احتمال فراوان، از طریق کاهش فشردگی خاک، افزایش مواد آلی خاک و افزایش عمق توسعه ریشه نقش مؤثری در افزایش ارتفاع بوته داشته_­اند. برخی از  پژوهشگران رشد اندام­های هوایی را تابعی از رشد ریشه­ها می­دانند (روزبه و هیبت 1381)، که بهبود محیط رشد ریشه سبب افزایش جذب و در نتیجه افزایش رشد قسمت­های هوایی شده است. از طرفی کابرد پسماندها به این دلیل که می­تواند مانع اتلاف شدید رطوبت خاک شود، فرصت کافی برای استفاده ریشه­ها از نیتروژن خاک را فراهم می­آورد (کوک و هاگلاند 1991) که منجر به افزایش ارتفاع بوته می­گردد. نجفی نژاد و همکاران (2007) در بررسی اثر سیستم­های خاک­ورزی بر عملکرد ذرت نتایج مشابهی بدست آوردند وزن خشک بوته تحت تأثیر تیمار خاک­ورزی قرار گرفت. به طوری که تیمار خاک­ورزی در سطح احتمال یک درصد تأثیر معنی­داری بر وزن خشک بوته ذرت داشت (جدول 1). بیشترین وزن خشک کل با میانگین 36/544 گرم مربوط به تیمار بدون خاک­ورزی و کمترین آن با میانگین 48/375 گرم مربوط به خاک­ورزی مرسوم بود که با خاک ورزی حداقل اختلاف آماری معنی­داری نداشت (جدول 2). سطوح مختلف بقایا تأثیر معنی­داری بر وزن خشک بوته نداشت (جدول 1). در مطالعات یداوار (1997) بیشترین وزن خشک گیاه برنج در تیمار­هایی حاصل شد که پسماندهای گیاهی حفظ شد و عمل سوزاندن و حذف پسماند باعث کاهش چشمگیری در وزن ساقه و وزن خشک شد. افزایش وزن خشک در این آزمایش  به احتمال فراوان،به دلیل حفظ مواد آلی و بهبود ساختمان خاک و جلوگیری از آبشویی عناصر در نتیجه عملیات بدون خاک­ورزی بوده است که موجب افزایش فتوسنتز و افزایش ارتفاع ساقه و در نهایت وزن خشک گیاه شده است.

تعداد ردیف دانه در بلال یکی از صفات مهم در تعیین عملکرد ذرت دانه­ای محسوب می­گردد. تجزیه واریانس داده­ها نشان داد که تیمار خاک­ورزی در سطح احتمال یک درصد تأثیر معنی­داری بر تعداد ردیف دانه در بلال داشت (جدول 1). تعداد ردیف دانه در بلال تحت تأثیر سطوح مختلف پسماندها قرار نگرفت (جدول 1). بر اساس نتایج بدست آمده مقایسه میانگین بیشترین تعداد ردیف در بلال با میانگین 55/17 مربوط به تیمار بدون خاک­ورزی و کمترین تعداد ردیف در بلال با میانگین 55/14 مربوط به تیمار خاک­ورزی مرسوم بود (جدول 2). تیمار خاک­ورزی مرسوم در مقایسه با تیمار بدون خاک­ورزی کاهش 61/20 درصدی در تعداد ردیف دانه در بلال را نشان داد. علی رغم معنی­دار نبودن اثر سطوح پسماندها بر تعداد ردیف دانه در بلال، بیشترین تعداد ردیف دانه در بلال 44/16 از تیمار حفظ کل پسماندها حاصل شد. که نسبت به تیمار جمع آوری پسماندها افزایش 47/6 درصدی را نشان داد (جدول 3).

تأثیر تیمار خاک­ورزی بر تعداد دانه در بلال در سطح یک درصد و تیمار سطح مختلف پسماندها بر تعداد دانه در بلال در سطح 5 درصد معنی­دار گردید (جدول 1). بیشترین تعداد دانه در بلال 88/898 از تیمار بدون خاک­ورزی و کمترین آن 77/750 از تیمار خاک­ورزی مرسوم حاصل شد (جدول 2). حفظ پسماندها با تعداد دانه در ردیف بلال برابر با 88/846  نسبت به جمع آوری پسماندها با تعداد دانه در ردیف بلال برابر با 802 افزایش 59/5 درصدی را نشان دادند (جدول 3). از آنجا که شمار نهایی تعداد دانه در بلال در حدود دو یا سه هفته پس از گرد افشانی تعیین می­شود بنابراین حفظ رطوبت در این زمان تأثیر چشمگیری بر تعداد دانه در بلال خواهد داشت. این گونه به نظر می­رسد که تیمار بدون خاک­ورزی از طریق کاهش هرز آب سبب حفظ رطوبت در زمان گرده افشانی و انتهای رشد گیاه شده و افزایش تعداد دانه در بلال را بدنبال داشته است. این نتایج با یافته­های توماس و همکاران (2007) مطابقت داشت.

تیمار­های خاک­ورزی در سطح احتمال یک درصد و تیمار سطوح مختلف پسماندها در سطح احتمال 5 درصد تأثیر معنی­داری بر طول بلال ذرت داشتند (جدول 1). مطابق نتایج مقایسه میانگین (جدول 2) بیشترین طول بلال 32/21 سانتی­متر از تیمار بدون خاک­ورزی و کمترین آن 11/17 سانتی­متر از تیمار خاک­ورزی مرسوم حاصل شد. تیمار حفظ پسماندها با طول بلال 14/14 سانتی­متر نسبت به جمع­آوری پسماندها و حفظ نصف یقایا به ترتیب افزایش 33/2 و 75/2 درصدی را نشان داد ولی از نظر آماری در یک گروه قرار گرفتند (جدول 3).

عملکرد علوفه خشک تحت تأثیر تیمار­های خاک­ورزی قرار گرفت. به طوری که خاک­ورزی در سطح احتمال 5 درصد تاثیر معنی­داری بر عملکرد خشک علوفه داشت (جدول 1). سطوح مختلف پسماندها تأثیر معنی­داری بر عملکرد خشک علوفه نداشت. بیشترین عملکرد علوفه خشک 56/16 تن در هکتار از تیمار بدون خاک­ورزی و کمترین آن 82/11 تن در هکتار از تیمار خاک­ورزی مرسوم بدست آمد (جدول 2). تیمار خاک­ورزی مرسوم و خاک­ورزی حداقل از نظر تأثیر بر عملکرد علوفه خشک در یک گروه آماری قرار گرفتد. علی­رغم معنی­دار نبودن اثر سطوح مختلف پسماندها بر عملکرد علوفه خشک ذرت بیشترین عملکرد علوفه خشک 66/19 تن در هکتار از تیمار حفظ کل پسماندها و کمترین آن 43/18 متعلق به تیمار جمع­آوری پسماندها بود (جدول 3).

جدول 1- نتایج تجزیه واریانس اثر سیستم­های خاک­ورزی و مدیریت پسماندها بر صفات مورد بررسی

^** و ^* به ترتیب معنی­دار در سطح یک و پنج درصد می­باشد.

جدول 2- مقایسه میانگین اثر مدیریت پسماندها بر صفات مورد بررسی

میانگین­هایی که در هر ستون و برای هر صفت دارای حروف مشابه می­باشند براساس آزمون دانکن اختلاف معنی­داری با یکدیگر ندارند.

جدول 3- نتایج مقایسه میانگین اثر سیستم­های خاک­ورزی بر صفات مورد بررسی

میانگین­هایی که در هر ستون و برای هر صفت دارای حروف مشابه می­باشند براساس آزمون دانکن اختلاف معنی­داری با یکدیگر ندارند.