بررسی اثر روش های مختلف خاک ورزی بر عملکرد و میزان مصرف آب در کشت گندم در منطقه خوزستان

مقدمه

غلات بیشترین سهم را در هرم غذایی انسان دارد و با در نظر گرفتن  کشت گندم به عنوان مهم ترین کشت پائیزه و برنج به عنوان مهم ترین کشت تابستانه در منطقه خوزستان، این استان در کشت غلات از جایگاه ویژه ای برخوردار است و در50 هزار هکتار از اراضی تناوب این دو گیاه زراعی متداول است. باید در نظر داشت که در منطقه کشت برنج، شله کاری صورت گرفته و انجام چندین مرحله عملیات خاک ورزی در زمین غرقاب شده به جهت ایجاد یک لایه ته نشین شده که از نفوذ آب جلوگیری نماید و ب این علت باعث تراکم خاک در لایه 15-0 سانتی متری می شود و بیشترین حجم ریشه گندم نیز در این لایه قرار می گیرد. با درنظر گرفتن زمان محدود آماده سازی زمین پس از برداشت برنج تا کاشت گندم امکان کاشت در موعد معین همراه عملیات خاک ورزی کامل وجود ندارد. در این مزارع توصیه های نوین به حداقل رسانیدن  عملیات خاک ورزی به منظور جلوگیری از تخریب ساختار خاک، افزایش بهره وری و حفظ رطوبت خاک می باشد. در کشت گندم بیش ترین میزان انرژی و زمان در مرحله خاک ورزی صرف می گردد. هدف از خاک ورزی صحیح فراهم آوردن محیطی مناسب برای جوانه زدن بذر، رشد ریشه، کنترل علف‌های هرز، کنترل فرسایش و رطوبت خاک، جلوگیری از رطوبت بیش از حد است. با توجه به این تعریف، در کشور ما به منظور فراهم نمودن شرایط مناسب، خاک مزارع را به وسیله گاوآهن برگردان دار شخم زده، برگردانده و پس از چندین بار دیسک زدن بستر را برای کشت بذر و جوانه زدن آن، با زحمت و صرف انرژی بسیار زیاد آماده می‌کنند. پس از گذشت سال‌ها تحقیقات جدید نشان می دهد که استفاده از گاوآهن و زیرو رو کردن خاک فرا‌تر از یک نیاز برای آماده سازی زمین است چون این کار باعث بروز مشکلات و معضلات فراوانی می‌گردد که از آن جمله می‌توان به کاهش مواد آلی و حاصلخیزی خاک، افزایش فرسایش، مصرف بالای انرژی و سوخت، کاهش رطوبت در خاک به دلیل بالا رفتن درجه حرارت و تبخیر آن و در کل افزایش هزینه و کاهش تولید اشاره نمود. در مقابل می‌توان با استفاده از روش های نوین خاک ورزی حفاظتی و کاهش شدت و حجم عملیات این مشکلات را برطرف کرده و به تولید پایدار با هزینه کمتر دست یافت. در اجرای مراحل مختلف عملیات کشاورزی، اهمیت خاک ورزی به عنوان یکی از ارکان اصلی بر کسی پوشیده نیست، به کارگیری روش‌های نوین خاک‌ ورزی، از جهت بهبود کیفی و نیز از دیدگاه فرسایش خاک، حائز اهمیت می‌باشد. در عملیات خاک‌ ورزی، عوامل مختلفی از جمله خرد شدن یکنواخت کلوخه ها، حفظ رطوبت و موادآلی خاک، تسطیح، کاهش فرسایش و ... دارای اهمیت به سزایی است. امروزه دست یابی به کشاورزی پایدار، امنیت غذایی و تولید اقتصادی بیش تر با بهره گیری از دانش مهندسی کشاورزی امکان پذیر می باشد و لزوم انجام تحقیقاتی کاربردی برای استفاده بهینه از نهاده ها و نیل به اهداف خوداتکایی در تولید محصولات اساسی در بخش کشاورزی ضروری به نظر می رسد. در میان عوامل موثر در افزایش تولید خاک ورزی که در عملیات تهیه زمین مورد استفاده قرار می گیرد شرایط فیزیکی خاصی را در خاک ایجاد خواهد کرد که این شرایط بر رشد و نمو گیاه از قبیل بهبود ساختمان خاک، نفوذ پذیری و تهویه مناسب و غیره می باشد. بنابراین در انتخاب وسیله خاک ورزی با توجه به نیاز گیاه و به خصوص منابع آب و خاک باید توجه بیش تری داشت (آقا سید علی و همکاران،1387). محققان زیادی گزارش نموده اند با انتخاب روش و نوع مناسب ادوات مورد استفاده در خاک ورزی تأثیر فراوانی بر خصوصیات فیزیکی خاک و در نهایت عملکرد دانه به جای می گذارد (Tripathi, 2007 و Lithourgidis, 2006.,) خاک ورزی حداقل منجر به افزایش میزان رطوبت خاک می گردد (Sing and Haile, 2007). و این درحالیست که قابلیت نفوذ آب در خاک در اثر استفاده از گاوآهن برگردان دار افزایش می یابد (Quincke et al, 2007). در همین راستا محققان گزارش نموده اند که استفاده از گاوآهن برگردان دار به افزایش تلفات رطوبت خاک و در نهایت به کاهش عملکرد دانه منجر می گردد و در مقابل سیستم های بدون خاک ورزی منجر کاهش تبخیر و رواناب گردیده اند. بنابراین در جمع بندی کلی می توان اظهار داشت مدیریت آبیاری و شیوه خاک ورزی نقش مهمی در خصوصیات فیزیکی و چگونگی حرکت آب و حجم مصرفی آب در خاک دارند (Halvorson and et al, 2000). خاک ورزی بر بخش مهمی از خصوصیات خاک از قبیل دما، ذخیره و پراکنش رطوبت در خاک (Lampurlanes and et al, 2001) و بر تراکم خاک اثر می گذارد (Lapen, 2004) و درنتیجه بر مبنای تحقیقات انجام گرفته می توان مطرح کرد که نفوذ آب در خاک به شرایط فیزیکی و ساختمان خاک بستگی دارد(صلح جو و همکاران 1380). از  نتایج تحقیقات در زمینه تأثیر روش های مختلف تهیه زمین بر عملکرد گندم چنین استنباط می گردد که خرد کردن بقایای گیاهی کشت قبلی و استفاده از سیستم‌های کم خاک ورزی باعث افزایش ذخیره رطوبتی در خاک، پایداری عملکرد گندم و همچنین کاهش هزینه خاک ورزی می‌شود. در تحقیقی اثر روش های مختلف خاک ورزی و کاشت را بر تناوب گندم با برنج در هند بررسی نمودند (اسدی و افیونی، 1385.، جوادی و شهیدزاده، 1385). نتایج تحقیقات نشان می دهد که در روش بی خاک ورزی عملکردی مساوی و در بعضی مواقع بالاتر کشت گندم نسبت به روش خاک ورزی مرسوم به دست می آید (Saharawat and et al, 2010). در تحقیقی دیگر اثر چهار روش خاک ورزی و سه سطح مدیریت علف هرز را بر روی تناوب برنج و گندم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که استفاده از روش خاک ورزی کم در کنار مدیریت موثر علف هرز می تواند عملکرد مناسبی را در گندم تولید نموده و در میزان نیروی کار و انرژی مصرفی صرفه جویی نماید (Mishra and Singh, 2012). در پژوهشی دیگر در کشت گندم، خاک ورزی مرسوم از نظر عملکرد دانه، تعداد خوشه، وزن هزار دانه، وزن کاه و شاخص برداشت نسبت به تیمار خاک ورزی سطحی دارای اختلاف معنی‌دار نبود ولی برتری نسبی داشت (خسروانی و همکاران، 1382). افزایش عملکرد گندم را در اثر برگردانده شدن بقایای برنج به خاک و استفاده از روش خاک‌ورزی کم نیز گزارش شده است (Kharub and et al, 2004). تحقیقی توسط شمس آبادی و رفیعی (1385) خاک ورزی کم در جهت کنترل فرسایش و رطوبت خاک، سرعت بیشتر آماده سازی زمین، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش عملکرد گندم در واحد سطح را موفق ارزیابی کرد.

مواد و روشها

این تحقیق در ایستگاه تحقیقات کشاورزی شاوور که در طول جغرافیایی "15/'49/31 و عرض جغرافیایی "22/'25/48 و در فاصله 60 کیلومتری اهواز قرار دارد در یک سال زارعی از خرداد 87 تا خرداد 88 انجام گرفت. این منطقه 34 متر از سطح دریا ارتفاع دارد. خاک دارای بافت ‌لومی و لومی رسی و pH حدود 5/7- 7، کربن آلی 0.8 درصد و شوری حدود 4-3 میلی موز بر سانتیمتر در قسمت‌های زهکشی شده بود و از نظر مواد آلی و ازت فقیر هستند. از نظر آب و هوایی نیز این منطقه دارای اقلیم خشک و نیمه خشک، میانگین سالیانه درجه حرارت 23 درجه سانتیگراد و میانگین بارندگی 244 میلی‌متر می‌باشد. این طرح در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی اجرا شد و تیمارهای خاک ورزی مورد استفاده عبارت اند از روشهای خاک ورزی شامل : = گاوآهن برگردان‌دار + دیسک + ماله، = گاو آهن چیزل+ دیسک، = رتیواتور + دیسک، = دوبار دیسک عمود بر هم. در تجزیه و تحلیل آماری، میانگین تیمارها با استفاده از نرم افزار MSTAT-C آنالیز شد، از آزمون F و مقایسه میانگین‌ها به روش دانکن در سطح 1% و %5 خطا استفاده شد.

اندازه‌گیری جرم مخصوص ظاهری خاک با استفاده از استوانه‌های نمونه برداری صورت گرفت. اندازه‌گیری در هر کرت به تعداد سه نمونه از عمق 20-0 سانتی متری خاک قبل و بعد از اجرای عملیات تهیه زمین از تمام تیمارهای مورد بررسی انتخاب شده و یک نمونه از قبل و بعد از اجرای عملیات به آزمایشگاه منتقل شد.

برای محاسبه سرعت پیشروی آب از یک حجم ثابت برای آبیاری کرت ها استفاده شد و زمان حرکت آب را در سه زمان معین که با استفاده از تیرک (یک سوم اول، دوم سوم، آخر کرت) با استفاده از کورنومتر اندازه گیری شد و زمان های به دست آمده را برای روند پیشروی ثبت شد و برای اندازه گیری سرعت پسروی آب، مدت زمان را با استفاده از

کورنومتر از هنگام بستن آب کرت ها و شروع نفوذ در خاک تا زمان محو آب در کرتها محاسبه شد.

قبل از برداشت محصول یک کادر 5/0×5/0 متری در دو نقطه از هرکرت به طور تصادفی انتخاب و محصول داخل آن به وسیله ی داس از کف برداشت شد و به مدت 48 ساعت در آفتاب خشک شده و بوته های برداشت شده توزین گردید و به عنوان عملکرد بیولوژیک منظور شد.

پس از حذف حاشیه کرت، تعداد سه نقطه تصادفی را با انداختن کادر 1×1 متر مشخص کرده و محصول آن ها برداشت و وزن دانه آن ها معین شد. سپس عملکرد دانه و شاخص برداشت براساس رطوبت 14% درصد محاسبه شد.

نتایج

جرم مخصوص ظاهری خاک

به منظور بررسی تغییر پذیری ساختار خاک قبل و بعد از عملیات زراعی آزمایش جرم مخصوص ظاهری خاک در بین تیمارها قبل و بعد از عملیات خاک ورزی بررسی شد. میانگین جرم مخصوص ظاهری در بین تیمارهای مختلف قبل از عملیات در حدود 665/1 گرم بر سانتی متر مکعب بود، که علت بالا بودن آن انجام عملیات شله کاری در تهیه زمین کشت برنج می باشد. نتایج جرم مخصوص بعد از عملیات نشان دهنده ایجاد تغییرات زیاد در گاوآهن برگردان دار و رتیواتور می باشد، ولی باید توجه داشت که میزان جرم مخصوص ظاهری خاک پس از آبیاری اول و دوم به حالت اولیه خود بازگشت. نتایج جدول (1) تجزیه واریانس جرم مخصوص ظاهری نشان دهنده تفاوت معنی داری بین جرم مخصوص ظاهری قبل و بعد از عملیات می باشد ولی در بین تیمارها با توجه به اختلاف اندک بین تیمارها، هیچگونه اختلاف معنی داری مشاهده نشد.

روند پیشروی آب

نحوه تقسیم بندی کرت ها و چگونگی اندازه گیری روند پیشروی در شکل (1) و نتایج تجزیه واریانس روند پیشروی آب در سه مرحله در جدول (1) ارائه شده است که براساس نتایج حاصله اثر روش های خاک ورزی بر روند پیشروی آب معنی دار شده است. این بدین معناست که روشهای خاک ورزی بر روی روند پیشروی آب تاثیر معنی داری دارند. مقایسه میانگین ها بین روش های خاک ورزی نشان دهنده که تیمار گاوآهن برگردان دار و رتیواتور در سطح A و تیمار چیزل در سطح AB و تیمار دو بار دیسک عمود برهم در سطح B قرار دارند. براساس نتایج می توان دریافت میزان زمان مورد نیاز در تیمار گاوآهن برگردان دار و رتیواتور در محدوده یک سوم نهایی موجب افزایش شیب منحنی شده که دارای تفاوت معنی داری بین این دو تیمار نمی باشند.

 در تیمار دوبار دیسک عمود برهم به دلیل عدم تغییر در ساختار عمقی دارای کم ترین زمان در روند پیشروی آب بوده که موجب گشته شیب منحنی کاهش یافته و به صورت خط چین نشان داده شود که نهایتا توانسته است میزان کم تری از حجم آب را مصرف نماید. حدفاصل بین منحنی متقاطع و خط چین میزان کاهش آب مصرفی را نشان می دهد.

سرعت پیشروی آب

جدول (1) نشان دهنده نتایج تجزیه واریانس مدت زمان سرعت پیشروی نهایی آب در کرت ها می باشد. براساس نتایج به دست آمده می توان اشاره نمود که بین روش های مختلف خاک ورزی تفاوت معنی دار وجود دارد. با توجه به معنی دار شدن تکرار بین زمان انجام آبیاری نیز اختلاف معنی دار وجود دارد، که در آن آبیاری اول با میانگین 20/13 دقیقه در یک رده و آبیاری های دوم و سوم به دلیل کاهش خلل و فرج با میانگین های 20/12 و 50/11 دقیقه در یک رده قرار دارند. مقایسه میانگین تیمارهای خاک ورزی نشان می دهد، که بین تیمار گاوآهن برگردان دار و رتیواتور تفاوت معنی داری وجود ندارد ولی با تیمار دوبار دیسک عمود بر هم و چیزل دارای تفاوت می باشند. بدین وسیله می توان دریافت که تیمارهای که تغییراتی بیش تری در ساختار خاک ایجاد می کنند و باعث تغییرات در خاک عمقی می شوند اجازه نفوذ به میزان بیش تری از آب به عمق را می دهند.

شکل 2- و جدول 333

سرعت پسروی آب

بر اساس نتایج جدول(2) تجزیه واریانس مدت زمان پسروی آب می توان دریافت که بین روش خاک ورزی اختلاف معنی داری وجود ندارد. البته لازم به ذکر است که پس از آبیاری اول تفاوت فاحشی بین تیمارها در مدت زمان پسروی آب دیده نشد که به دلیل پرشدن خلل و خرج به وجود آمده عملیات خاک ورزی می باشد که نهایتا موجب گردید زمان پسروی در مراحل بعدی آبیاری کلیه تیمارها در محدوده 8-6 دقیقه باشد.

شاخص برداشت

به طور کلی مهمترین فاکتوری که در راستای افزایش عملکرد مورد توجه قرار می گیرد شاخص برداشت است، البته باید توجه داشت که بالا بودن شاخص برداشت به معنی بالا بودن عملکرد نیست و ممکن است رقمی شاخص برداشت بالا و عملکرد پایینی داشته باشد که به دلیل کاهش نسبت دانه به کل ماده خشک هوایی می باشد. به عبارت دیگر با تخصیص مواد تولیدی بیش تر به دانه و یا افزایش عملکرد بیولوژیک می توان بدون تغییر در شاخص برداشت، عملکرد دانه را افزود. نتایج تجزیه شاخص برداشت در جدول (2) ارائه شده است براساس این جدول روش های خاک ورزی دارای اختلاف معنی داری نمی باشد. لازم به ذکر است با توجه به معنی دار نشدن روش های خاک ورزی و با توجه به میانگین روش های مختلف می توان دریافت که کاهش شاخص برداشت در تیمار دوبار دیسک عمود برهم به دلیل عدم انجام خاک ورزی در عمق بیش تر از 8 سانتی متری می باشد که دست نخوردگی خاک، نفوذ ریشه گندم به اعماق بیش تر به منظور جذب آب و مواد غذایی را با مشکل همراه کرده است.

عملکرد دانه

عملکرد محصولات زراعی یکی از مهم ترین فاکتورها در بررسی طرح های تحقیقاتی می باشد. نتایج جدول(2) بیانگر این نکته است که بین روش های مختلف خاک ورزی در میزان عملکرد تولیدی هیچگونه اختلاف معنی داری وجود ندارد روش های مختلف خاک ورزی نتوانسته اند بر میزان عملکرد تولیدی تاثیر معنی داری داشته باشند و میانگین کلیه تیمارهای خاک ورزی در یک سطح قرار گرفته اند که در جدول (3) نشان داده شده است و بیانگر این نکته است که اختلاف آماری معنی داری بین تیمارها وجود ندارد. البته لازم به ذکر است که تیمار مرسوم در عملکرد بیش تری نسبت به سایر تیمارها تولید نموده است ولی تیمار دو بار دیسک عمود برهم موجب کاهش 512 کیلوگرمی در میزان عملکرد شده است که هم در میزان پنجه و هم در شاخص برداشت بدلیل سفتی و یکپارچگی خاک در اعماق 7-20 سانتی متری می باشد.

بحث و نتیجه گیری

عملکرد در محصولات زراعی یکی از مهم ترین فاکتورها در انتخاب روش اجرای عملیات می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده می توان دریافت که روش های مختلف خاک ورزی تاثیری قابل لمس و معنی داری بر روی میزان عملکرد گندم نداشته و در مقایسه میانگین ها، تیمار مرسوم با داشتن 5186 کیلوگرم در هکتار در به ترین و تیمار دو با دیسک عمود برهم با داشتن 4674 کیلوگرم در ضعیف ترین حالت قرار دارند. کاهش 512 کیلوگرمی در میزان عملکرد، هم در میزان پنجه و هم در شاخص برداشت به دلیل سفتی و یکپارچگی خاک در اعماق 7-20 سانتی متری دیده شده است. لازم به ذکر است کاهش حاصله در عملکرد موجب معنی دار شدن اختلاف بین تیمارهای مورد بررسی نشده است. نتایج حاصله با نتایج لیتروندیس و همکاران (2006) و تری پاتی و همکاران (2007) که اعلام نمودند با انتخاب روش خاک ورزی و نوع ادوات مورد استفاده در هنگام خاک ورزی تأثیر فراوانی بر خصوصیات فیزیکی خاک و در نهایت عملکرد دانه به جای می گذارد، هم خوانی نداشته ولی با نتایج اسدی و فیونی (1385) و جوادی و شهید زاده (1385) که اظهار داشتند خرد کردن بقایای گیاهی کشت قبلی و استفاده از سیستم‌های کم خاک ورزی باعث افزایش ذخیره رطوبتی در خاک، پایداری عملکرد گندم می گردد و ساراوات و همکاران (2010) نتایج حاصله بیانگر تولید عملکرد مساوی و در بعضی مواقع بالاتر کشت گندم در روش بی خاک ورزی نسبت به روش خاک ورزی مرسوم بود و هم چنین با نتایج پژوهش خسروانی و همکاران (1382) که اعلام داشتند خاک ورزی مرسوم از نظر عملکرد دانه، تعداد خوشه، وزن هزار دانه، وزن کاه و شاخص برداشت نسبت به تیمار خاک ورزی سطحی دارای اختلاف معنی‌دار نبود ولی برتری نسبی را دارا می‌باشد، مطابقت دارد.

در بررسی زمان لازم پیشروی آب نتایج حاکی از کاهش زمان لازم جهت آبیاری در تیمارهای کم خاک ورز با حفظ ثبات در زمان پسروی آب در تمامی تیمارها نسبت به تیمار مرسوم می باشد. این بدان مفهوم است که با آبیاری سطحی با میزان آب کم تر در کرت ها می توان سطح بیش تری را بدون کاهش معنی دار در بازده آبیاری نمود. هم چنین در روند پیشروی آب نحوه نفوذ آب در مرحله اول در تیمارها نشان دهنده هدر رفت میزان زیادی از آب در خاک ورزی مرسوم و در تیمارهایی که خاک ورزی در عمق انجام شده است می باشد که با نتایج تحقیقات کوینکه و همکاران (2007) که اعلام داشتند قابلیت نفوذ آب در خاک در اثر استفاده از گاوآهن برگردان دار افزایش می یابد و هم چنین هالورسون و همکاران (2000) که گزارش نموده اند استفاده از گاوآهن برگردان دار به افزایش تلفات رطوبت خاک و در نهایت به کاهش عملکرد دانه منجر می گردد، تطابق دارد و در مقابل سیستم های بدون خاک ورزی منجر به کاهش تبخیر و رواناب  می شوند، مطابقت می کند. با توجه به نفوذ بیش از حد در تیمار مرسوم می توان با کاهش در میزان آبیاری و حفظ رطوبت توسط روش های خاک ورزی حفاظتی در طول دوره خشکسالی از منابع آب بهره وری بیش تری را داشت که با در نظر گرفتن نتایج سینگ و همکاران (2007) که در آزمایش خود نشان دادند خاک ورزی حداقل منجر به افزایش میزان رطوبت خاک می گردد می توان اظهار داشت که با استفاده از روش های کم خاک ورزی میزان بهره وری منابع آبی مورد استفاده در کشاورزی را افزایش داد. بنابراین با در نظر گرفتن معنی دار نشدن صفات زراعی می توان گفت که تغییر روش خاک ورزی تاثیر معنی داری بر روی صفات زراعی نداشته و در نتیجه با توجه به این نکته که تیمار دوبار دیسک عمود برهم به حجم کم تری آب نسبت به سایر تیمارها جهت هر دور آبیاری نیازمند است، بنابراین توصیه می شود در صورتی که هدف انجام به موقع عملیات خاک ورزی با توجه به میزان منابع آب اندک در اختیار از این تیمار استفاده شود.