The effect of crop residue and nitrogen fertilizer levels on soil biological properties and nitrogen indices and redistribution of dry matter in wheat (Triticumaestivum)

Khamadi, F.; Mesgarbashi, M.; Hosaibi, P.; Enaiat, N.; Farzaneh, M.

doi:10.22092/aj.2016.106752

	The effect of crop residue and nitrogen fertilizer levels on soil biological properties and nitrogen indices and redistribution of dry matter in wheat (Triticumaestivum)
پژوهش های کاربردی زراعی
Article 17, Volume 28, Issue 4 - Serial Number 109, September 2015, Pages 149-157 PDF (1.02 M)
DOI: 10.22092/aj.2016.106752
Authors
F. Khamadi^* ¹; M. Mesgarbashi²; P. Hosaibi²; N. Enaiat²; M. Farzaneh²
¹(Corresponding Author ), Shahid Chamran University of Ahvaz
²Shahid Chamran University of Ahvaz
Abstract
In order to evaluated the effect of crop residue and nitrogen fertilizer levels on soil biological, nitrogen indices and redistribution of dry matter in wheat, experimental design with 3 replicates was employed. Treatments were crop residue (CR1: 50% barley straw, CR2: 50% barley straw + vetch, CR3: vetch (green manure), CR4: 100% wheat straw, CR5: rape residue + mungbean (GM), CR6: Vigna radiate (GM), CR7: 25% wheat straw, CR8: No crop residue incorporation) as main plot, and nitrogen fertilizer levels ( F1: 160, F2: 270, F3: 360 kg/ha) as subplot. The result of this research showed that the highest respiration microbial and microbial biomass carbon (MBC) were obtained in CR2: barley straw + vetch (GM), and CR5: rape residue + mungbean (GM) incorporation. Interaction crop residue and nitrogen fertilizer on biological soil was significant and CR8F1 treatment decreased basal respiration microbial 16.2 percentage relative to CR8F3, and CR4F1 increased BRM 11.8 percentage compared to CR4F3. Nitrogen indices decreased with increasing N fertilizer from 160 to 360 kg/ha. Crop residue incorporation increased nitrogen indices compared to No crop residue application. Dry matter redistribution increased with nitrogen applied. No difference significant between 270 and 360 kg N ha-1 related to redistribution efficiency. In final CR2F2 and CR5F2 were the best treatments.
Keywords
Crop residue; Microbial Biomass Carbon; Microbial respiration; nitrogen indices

Full Text
مقدمه کشاورزی پایدار بر پایه مدیریت کارآمد عناصر تولید در جهت بهبود کیفیت خاک استوار است. مدیریت اراضی اثر مهمی بر خصوصیات بیولوژیک و شیمیایی خاک از طریق افزایش یا کاهش مواد آلی خاک دارد. کیفیت خاک نه تنها به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک وابسته است بلکه ارتباط نزدیکی با خصوصیات بیولوژیکی آن دارد (Govaertset al., 2007). یک سیستم ریشه ای فعال، ترکیباتی را به طور منظم به محیط ریشه گیاه آزاد می کند. این ترکیبات سبب رشد و افزایش جامعه میکروبی خاک شده که به دنبال آن تنوع کارکردی را تحت تاثیر قرار می دهد (Bending et al., 2002). اهمیت جوامع میکروبی برای کارکرد یک اکوسیستم به دلیل نقش مهمی است که در فرآیندهای خاک که تعیین کننده تولید گیاه می باشند ایفا می کنند. نخستین عامل محدود کننده زیستی در اکثر خاک ها، فعالیت میکروبی برای تجزیه کربن آلی است. وقتی مواد گیاهی حاوی کربن به خاک افزوده شود، میکروب های تجزیه کننده برای کربن، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، گوگرد، کلسیم و غیره مورد نیاز خود به دو منبع شکل های در دسترس این عناصر موجود در خود خاک و مواد آلی اضافه شده به خاک متکی هستند، بنابراین با اضافه شدن بقایای گیاهی این میکروب ها به تجزیه بقایای گیاهی اقدام می کنند (Yusteet al., 2007; Wang et al., 2003; Juanet al., 2008). میزان کربن و نیتروژن خاک دو عامل عمده ای هستند که برروی فعالیت میکروبی خاک تاثیر می گذارند. Liang et al., 2005 نشان دادند که قرار دادن کود آلی (کاه و کلش و کود سبز) در اطراف ریزوسفر و یا خارج از ریزوسفر سرعت تنفس را در ریزوسفر توده خاک افزایش و فعالیت آنزیم های اوره آز، فسفاتاز و دهیدروژناز و همچنین جذب عناصر غذایی توسط گیاه جو را بهبود داده است و تاثیر قابل توجهی در فعالیت میکروبی و فعالیت آنزیمی داشته است. یافته های Lupwayiet al., 2010 نشان داد که کاربرد تناوب زراعی باعث افزایش تعداد و فعالیت جامعه میکروبی خاک می گردد. در تناوب زراعی برگرداندن بقایای گیاهان مختلف به خاک باعث افزایش کربن آلی خاک می گردد و شرایط برای فعالیت جامعه میکروبی خاک بهبود می یابد. یافته هایHouxet al., 2011 نشان داد که وجود گیاهان لگومینوز مانند سویا در تناوب زراعی باعث افزایش نیتروژن، فسفر و فعالیت میکروبی خاک شد. همچنین کود نیتروژن به خصوص در شکل معدنی آن می تواند تاثیرات مثبت یا منفی برروی بیوماس میکروبی خاک داشته باشد. گزارش شده است که کاربرد کودهای غیرآلی در شرایط محدودیت عناصر غذایی می تواند اثر محرک بر رشد میکروبی داشته باشد، به نحوی که کاربرد کود نیتروژن باعث تولید حجم بالاتری از بیوماس گیاهی تولیدی می شود که در صورت برگرداندن کاه و کلش و بقایای آن ها به خاک سوبسترای کربنی بیشتری جهت تولید انرژی برای جمعیت میکروبی فراهم می گردد (Tresederet al., 2008; Speeding et al., 2004). این درحالی است که غلظت های زیاد کودهای شیمیایی می تواند سبب کاهش زیست توده میکروبی خاک شود.He et al., 2013 عنوان داشتند که پتانسیل اسمزی محلول خاک که درنتیجه افزودن نیتروژن اضافی به خاک افزایش می یابد منجر به تنش اسمزی و مرگ سلولی ریزجانداران حساس می شود. همچنین یافته های برخی از پژوهشگران نشان می دهد که سطوح بالای کود نیتروژن بر روی آنزیم های تجزیه کننده مواد آلی اثر می گذارند. کاربرد بلند مدت مقادیر زیاد کود نیتروژن می تواند منجر به غیرفعال شدن آنزیم لیگنیناز شود و درنتیجه قابلیت استفاده منابع کربنی از مواد آلی مثل سلولز و لیگنین را در خاک توسط میکروب ها کاهش دهد (Zhang et al., 2005).Ladd et al1994 بیان داشتند که کود نیتروژن از طریق اثرات غیرمستقیم مثل تاثیر بر pH خاک بر فعالیت بیولوژیک خاک موثر است. به طوری که در مناطقی با خاک های با pH اسیدی مصرف زیاد کود نیتروژن باعث سمیت عناصر آلومینیوم و بور و شسته شدن کاتیون های اساسی خاک می شود که سبب کاهش بیوماس، فعالیت و تنوع میکروبی خاک می گردد. از جمله اهداف بلند مدت کشاورزی پایدار افزایش کارایی منابع از سطح تولید تا مصرف محصولات می باشد. به نظر محققین در شرایط موجود و مواجه با فشارهای رو به تزاید اقتصادی و محیطی بوم نظام های زراعی رایج، به منظور توسعه پایدار بوم نظام های زراعی می بایست تحقیقات گسترده ای در جهت افزایش کارایی مصرف نیتروژن به خصوص در مناطق نیمه خشک صورت پذیرد (Mahler et al., 1994). کارایی استفاده از نیتروژن در محصولات دانه ای در کشورهای پیشرفته 15 کیلوگرم دانه به ازای هر کیلوگرم مصرف نیتروژن است. کارایی جهانی بازیافت کودهای نیتروژنی برای تولید غلات 33 درصد گزارش شده است که این میزان در کشورهای درحال توسعه و پیشرفته به ترتیب 29 و 42 درصد می باشد. از جمله دلایل پایین بودن راندمان جذب نیتروژن آزادسازی نیتروژن از بافت های گیاهی، دنیتریفیکاسیون، آبشویی و تصعید آمونیوم می باشد (Raun and Johnson., 1991 ).Tariq Jan et al., 2010 نشان داد که استفاده از کود نیتروژن نسبت به تیمار شاهد (عدم مصرف کود نیتروژن) کارایی جذب نیتروژن را بهبود داد و اظهار داشتند که آزادسازی تدریجی نیتروژن (نیتروژن آزاد شده از بقایای گیاهی و گیاهان کود سبز) نسبت به آزادسازی سریع آن (نیتروژن آزاد شده از کودهای شیمیایی) کارایی جذب نیتروژن را افزایش داده است. Rahimizadehetal., 2010 نشان دادند که کارایی مصرف، جذب و کارایی بهره وری نیتروژن در میان تناوب های زراعی مختلف متفاوت بود و تحت تاثیر مقادیر متفاوت کود نیتروژن مصرفی قرار گرفت در حالی که برگشت بقایای محصول پیش کاشت گندم تاثیر معنی داری بر کارایی مصرف نیتروژن نداشت. همچنین نتایج ایشان نشان داد که با افزایش سطح نیتروژن مصرفی در تمامی تناوب های زراعی شاخص کارایی نیتروژن کاهش یافت. نتایج پژوهش Montemuroet al., 2006 نشان داد که واکنش جذب نیتروژن و کارایی مصرف نیتروژن و شاخص برداشت نیتروژن با افزایش مقادیر نیتروژن مصرفی کاهش معنی داری یافت و بیشترین مقدار کارایی جذب نیتروژن با مصرف کمترین سطح کودی نیتروژن به دست آمد.Wang et al., 2007 افزایش کارایی جذب نیتروژن را با کاربرد مستمر و سالانه بقایای گیاهی گزارش کردند و افزایش سطح نیتروژن مصرفی از صفر تا 221 کیلوگرم در هکتار را منجر به کاهش کارایی جذب نیتروژن دانستند. Pandiarajet al., 2015 اظهار داشتند که با ﻣﺪﻳﺮﻳﺖ ﺻﺤﻴﺢ ﺑﻘﺎﻳﺎی ﮔﻴﺎﻫﻲ ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ ﻣﺼﺮف ﻛﻮد ﻧﻴﺘﺮوژن و ﻳﺎ زﻳﺮ ﺧﺎک ﻛﺮدن ﻟﮕﻮم، اﻗﺘﺼﺎد ﻧﻴﺘﺮوژن در ﺳﺎﻣﺎﻧﻪ ﻛﺸﺖ ﺑﻬﺒﻮد ﻳﺎﻓﺘﻪ و ﺑﻬﺮه وری در ﻛﻮﺗﺎه ﻣﺪت ارﺗﻘﺎ ﻣﻲ یابد. Surekhaet al., 2008 کاربرد همزمان کاه و کلش برنج و گیاه لگوم را منجر به افزایش نیتروژن خاک و افزایش عملکرد و اجزای عملکرد دانستند. این محققان حضور گیاهان لگوم در تناوب را سبب افزایش فعالیت رایزوبیوم ها و باکتری های حل کننده فسفات دانستند. از آن جایی که کاربرد بقایای گیاهی و عناصر پرمصرف نقش مهمی بر خصوصیات خاک و کارایی منابع تولید دارد این آزمایش با هدف بررسی اثر بقایای گیاهی و سطوح مختلف کود نیتروژن بر شاخص های کارایی نیتروژن، شاخص های بیولوژیک خاک و کارایی توزیع مجدد ماده خشک گندم در شرایط آب و هوایی اهواز انجام شد. مواد و روش ها به منظور بررسی شاخص های کارایی نیتروژن، خصوصیات زیستی خاک در مراحل مختلف رشد گندم، میزان و کارایی توزیع مجدد ماده خشک در گندم تحت تاثیر بقایای مختلف گیاهی و سطوح مختلف کود نیتروژن، پژوهشی در مزرعه تحقیقاتی – آموزشی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهید چمران اهواز در سال های زراعی 93- 1391 انجام شد. آزمایش به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار اجراء گردید. مزرعه پژوهشی با موقعیت 31 درجه و 19 دقیقه عرض جغرافیایی و 48 درجه و 41 دقیقه شرقی طول جغرافیایی و در حاشیه غربی رود کارون با ارتفاع 20 متر از سطح دریا قرار دارد. خاک مزرعه دارای بافت سیلتی – لومی، pH 9/7 و EC 86/2، نیتروژن 077/0 درصد، فسفر 5/6 پی پی ام و پتاسیم 210، کربن آلی 80/0 درصد بود. تیمارهای آزمایشی شامل کاربرد بقایای گیاهی (CR1: 50% کاه و کلش جو، CR2: 50% کاه جو + ماشک گل خوشه ای (کود سبز)، CR3: ماشک علوفه ای، CR4: کاه کامل گندم، CR5: کلزا + ماش (کود سبز) CR6: 25% کاه گندم، CR7: ماش دانه ای، CR8: بدون کاربرد بقایا) به عنوان کرت اصلی و سطوح مختلف کود نیتروژن (F1: 160، F2: 270 و F3: 360 کیلوگرم در هکتار از منبع اوره) به عنوان کرت فرعی در نظر گرفته شدند. مزرعه انتخابی در سال‏های 92-1391 (سال اول آزمایش) به منظور تامین بقایای طبیعی مورد استفاده در آزمایش کشت گردید و اعمال تیمارها در سال زراعی 93-1392 انجام شد. جهت اجرای عملیات آماده سازی ابتدا در اواسط پاییز زمین شخم زده و کرت بندی شد. طول هر کرت فرعی 4 متر و عرض آن 5/2 متر در نظر گرفته شد و محصولات زراعی نیز به این صورت کشت شدند، گندم (رقم چمران) با تراکم 450 بوته در مترمربع، کلزا (رقم‏هایولا) با تراکم 120 بوته در مترمربع، جو پابلند (رقم کارون) با تراکم 450 بوته در مترمربع در اواخر پاییز به صورت ردیفی کاشت و در زمان رسیدگی کامل برداشت شدند. مدیریت بقایای گیاهی به این صورت انجام گرفت که کلیه محصولات زراعی کشت شده پس از محاسبه عملکرد بیولوژیک، دانه و کاه و کلش به طور کامل از سطح خاک کف بر شدند و پس از خرد کردن بقایای آن‏ها در تابستان 1392 به خاک برگردانده شدند. در کرت‏هایی جهت اعمال تیمارهای CR2 و CR5 تعیین شده بودند به ترتیب ماشک گل خوشه ای (Viciavillosa) با تراکم 200 بوته در مترمربع و ماش با تراکم 100 بوته در مترمربع به صورت دست پاش در دو جهت عمود برهم در سطح زمین به صورت یکنواخت پخش و در مرحله قبل از گلدهی به خاک برگردانده شدند. استفاده از گیاهان لگوم در تناوب با غلات به دلیل نقش همزیستی با ارگانیسم های خاکزی چون آرباسکولار و رایزوبیوم و نقشی که در حاصلخیزی خاک دارند انجام گرفت (Pandiarajet al., 2015 ؛Surekhaet al., 2006 ؛ Limon-Ortega et al., 2008). در سال دوم آزمایش، گندم رقم چمران با تراکم 400 بوته درمترمربع در 15/09/1393 کاشته شد. هر کرت آزمایشی شامل 12 ردیف کاشت با فاصله 20 سانتی‏متر و عمق کاشت 3- 5 سانتی‏متر بود. در طول دوره کشت علف‏های هرز به روش دستی حذف شدند و در طول دوره آزمایش آفات و بیماری مشاهده نشد. نمونه ها در مرحله رسیدگی فیزیولوژیکی گندم برداشت شدند. سپس نمونه های هر تیمار به صورت جداگانه جهت اندازه گیری وزن خشک در دمای 75 درجه سانتی گراد به مدت 48 ساعت خشک شدند. برای اندازه گیری نیتروژن یک گرم از نمونه وزن شد و بعد از هضم با اسیدسولفوریک و اسید سالیسیلیک و آب اکسیژنه نمونه ها به روش کجلدال تعیین گردید (Anderson., 1982). شاخص های مرتبط با کارایی نیتروژن نیز توسط فرمول های زیر محاسبه شد (Lopez-Bellidoet al., 2001). معادله 1---- تنفس خاک به روش (Anderson 1982) و کربن بیوماس میکروبی خاک با روش تدخین – استخراج (Alessi 2011) اندازه گیری شد. میزان توزیع مجدد و پارامترهای وابسته به آن با استفاده از رابطه های زیر محاسبه شدند (Modhejet al., 2006). معادلات 2 تجزیه واریانس داده ها با استفاده ازنرم افزار SAS صورت پذیرفت و مقایسه میانگین داده ها با استفاده از آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال 5% انجام شد. رسم نمودارها با استفاده از نرم افزار EXCEL انجام شد. نتایج و بحث تنفس میکروبی خاک: براساس نتایج حاصل از آزمایش اثر بقایای گیاهی و کود نیتروژن و برهمکنش بین آن ها بر میزان تنفس میکروبی خاک معنی دار شد. به طوری کلی نتایج آزمایش نشان داد که افزودن بقایای گیاهی و لگوم های تثبیت کننده ازت به خاک نسبت به تیمار بدون کاربرد بقایا سبب افزایش این پارامتر شد. به طوری که بیشترین تنفس میکروبی خاک در تیمارهای CR2: 50% کاه جو + ماشک گل خوشه ای (کود سبز)، و CR5: کلزا + ماش (کود سبز) حاصل شد. اثر متقابل بقایای گیاهی و کود نیتروژن بر تنفس میکروبی معنی دار شد. کاربرد 360 کیلوگرم در هکتار نیتروژن در تیمار بدون بقایا باعث کاهش 2/16 درصدی تنفس میکروبی خاک شد در حالی که بیشترین این مقدار در تیمار کاه گندم+ماش در سطح کودی 270 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. و در تیمار کاربرد کاه کامل گندم مصرف 360 کیلوگرم در هکتار نیتروژن در مرحله پنجه زنی سبب افزایش 8/11 درصدی تنفس خاک شد. این امر مبین آن است که افزودن کود بیشتر در صورتی مفید خواهد بود که همراه با افزوده شدن بقایای آلی به خاک باشد. نتایج آزمایش نشان داد که بیشترین تنفس میکروبی خاک در مرحله پنجه زنی مربوط به تیمار های کاربرد کود سبز (CR: ماشک گل خوشه ای و CR: ماش) بود. و در مرحله رسیدگی فیزیولوژیکی مربوط به کاربرد کاه کامل گندم بود ( جدول 1). Marileset al., 2009 اینگونه اظهار داشتند که خصوصیات میکروبی خاک تغییرات کیفیت بستر خاک را منعکس می کند و بنابراین می توانند به عنوان شاخص زیستی سلامت خاک مورد استفاده قرار گیرند. بر طبق نظر Bossataet al., 1999تعریف کیفیت بستر خاک، تعداد مراحل آنزیمی که نیاز است تا از ترکیبات آلی کربنی یک ملکول CO2 آزاد شود، بنابراین بقایای گیاهی با نسبت C/N بالاتر، مراحل آنزیمی بیشتری نیاز دارند تا از ترکیبات کربنی یک اتم کربن آزاد شود و میزان تنفس میکروبی کم می شود.Franchiniet al., 2007اثر سه تناوب مختلف زراعی با استفاده از گیاهان سویا، ذرت، گندم و لگوم (لوپین) و یولاف را در دو سیستم کاشت بدون شخم و خاکورزی متدوال بر ویژگی های خاک بررسی کردند، اظهار داشتند که میزان CO2 متصاعد شده از بقایای لگوم 13 درصد بیشتر از بقایای گندم بود. ایشان سرعت بالای تجزیه لوپین را نسبت به گندم در هر دو سیستم مدیریت خاک سبب افزایش تنفس میکروبی خاک دانستند. Meriles et al., 2009 گزارش کردند که کاربرد مواد گیاهی حاوی یون آمونیوم باعث افزایش فعالیت میکروبی، جمعیت میکروبی و معدنی شدن نیتروژن می شود. کربن زیست توده میکروبی خاک: اثر مدیریت بقایای گیاهی و سطوح کود نیتروژن و اثر متقابل آن ها بر کربن زیست توده میکروبی معنی دار شد. بیشترین میزان کربن بیوماس خاک از تیمارهای حاوی کاربرد توام کاه و کلش غلات و لگوم ها به دست آمد و کمترین میزان آن از تیمار بدون کاربرد بقایا به دست آمد. همچنین افزایش کود نیتروژن از 160 به 360 کیلوگرم در هکتار موجب افزایش بیوماس میکروبی خاک به میزان 45/21، 15/7، 30/17 و 51/9 درصد به ترتیب در مراحل پنجه زنی، سنبله رفتن، گلدهی و رسیدگی فیزیولوژیکی شد ( جدول 2). افزایش بقایای گیاهی باعث می شود که کربن و نیتروژن بیشتری به عنوان پیش ماده در اختیار میکروب های خاک قرار گیرد. همچنین کود نیتروژن از دو طریق عمده می تواند بر میزان کربن بیوماس میکروبی خاک اثرگذار باشد، کاهش نسبت C/N خاک در اثر افزودن کود نیتروژن موجب می شود میکروب ها ماده آلی را با سرعت بیشتری تجزیه کنند و بنابراین کربن بیشتری به عنوان سوبسترا در اختیار میکروب ها قرار گیرد، و همچنین افزایش تولید خالص گیاهی در اثر افزودن کود نیتروژن موجب می شود که بیوماس بیشتری در اختیار میکروب ها قرار گیرد. Zhang et al., 2005افزایش فعالیت میکروبی (کربن زیست توده) بعد از افزودن کود نیتروژن به خاک گزارش کردند. Soon 2015 در مطالعه ای با اندازه گیری شاخص های بیولوژیک خاک در اثر افزودن کود نیتروژن و بقایای گیاهی، عنوان داشتند که صرف نظر از نوع بقایای به کار رفته (ماشک، گندم و بدون بقایا)، مصرف کود نیتروژن بیوماس میکروبی خاک ر اافزایش داد. Jaunet al., 2008اظهار داشتند که کاربرد کودهای معدنی و کودهای آلی همراه با برگشت بقایای گیاهی، موجب افزایش کربن بیوماس میکروبی، نیتروژن بیوماس میکروبی، نسبت کربن میکروبی به کربن ارگانیک می شود. در تحقیقی توسط Houxetal., 2011 نتیجه گیری شد که برخی از خواص میکروبی خاک (C/N میکروبی و فعالیت اوره آز) به طور مثبتی به مواد غذایی خاک وابسته است.Govaertset al 2007در مطالعه اثرات تناوب زراعی، مدیریت بقایای گیاهی و مدیریت تهیه زمین در رشد گندم و ذرت میزان کربن بیوماس میکروبی در اثر برگشت بقایای گیاهی با ضریب 2/1 و 3/1 بار نسبت به جمع آوری کامل بقایا افزایش یافت. و کربن بیوماس میکروبی خاک برای بقایای گندم به طور معنی داری 3/1 بار بیشتر از ذرت بود. Balotaetal., 2004 با بررسی سه تناوب سویا- گندم، ذرت- گندم، پنبه- گندم در عمق های مختلف شخم تفاوت معنی داری بین تناوب های مختلف زراعی از لحاظ کربن آلی و تنفس و کربن بیوماس میکروبی خاک مشاهده کردند. بیوماس میکروبی خاک در مرحله رسیدگی فیزیولوژیکی به ترتیب 2/15 و 10/8 درصد بیشتر از مرحله سنبل رفتن و پنجه زنی بود. از آن جایی که در این مرحله از فعالیت ریشه های گیاه کاسته می شود و جذب نیتروژن و سایر عناصر غذایی توسط ریشه به شدت کاهش می یابد و در این مرحله رقابت بین میکروب ها و گیاه برای جذب عناصر غذایی کاهش یافته که منجر به افزایش زیست توده میکروبی خاک می گردد. کارایی مصرف نیتروژن اثر بقایای گیاهی و کود نیتروژن بر کارایی مصرف نیتروژن معنی دار شد. کمترین کارایی کود نیتروژن در سطح کودی 360 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و بیشترین آن مربوط به تیمار 160 کیلوگرم در هکتار حاصل شد. همچنین وجود لگوم های تثبیت کننده نیتروژن مانند ماش (Vignaradiata ) و ماشک گل خوشه ای (Viciaspp) در تناوب زراعی پس از برگشت کاه و کلش غلات (جو) و کلزا موجب افزایش کارایی مصرف نیتروژن شد (جدول 3). مطالعات نشان داده است که تثبیت نیتروژن به وسیله بقولات می تواند با حفظ کاه و کلش بهبود یابد به طوری که در خاک های غنی از کربن، جمعیت میکروبی خاک افزایش یافته و بنابراین باعث بهتر شدن گره بندی و افزایش تثبیت زیستی نیتروژن می گردد. براساس تحقیقات رابطه مثبتی بین توانایی رقابت سویه های ریزوبیوم و توانایی استفاده از ترکیبات آروماتیک ساده مانند اسید فرمیک، کوماریک، شیکیمیک مشاهده شده است (Shen et al., 2001) این مواد از تجزیه بقایای گیاهی آزاد شده و باعث افزایش گره بندی و تثبیت نیتروژن در استفاده از بقایای گیاهی می شوند، که سبب حاصلخیزی خاک و افزایش عملکرد محصول گندم می شوند.Wang et al., 2007 اثر بقایای گیاهی بر کارایی مصرف نیتروژن را مثبت ارزیابی کردند و آزادسازی تدریجی نیتروژن از بقایای گیاهی و کود سبز را نسبت به آزادسازی سریع آن (نیتروژن آزاد شده از کودهای شیمیایی) دلیل این امر عنوان داشتند. Lopez-Bellido., 2001گزارش نمودند که کاهش کارایی مصرف نیتروژن از کشت متوالی گندم ناشی از کاهش عملکرد محصول و عدم وجود توان مناسب استفاده از نیتروژن قابل دسترس در خاک می باشد.Limon-Ortega et al., 2008و Rahimizadeh et al., 2010 برگشت بقایای گیاهان پیش کاشت گندم را از لحاظ کارایی مصرف نیتروژن غیر معنی دار گزارش کردند. Zhao et al., 2006 عنوان داشتند که با افزایش میزان نیتروژن کارایی مصرف نیتروژن کاهش می یابد. کارایی جذب نیتروژن اثر بقایای گیاهی و کود نیتروژن بر کارایی جذب نیتروژن معنی دار شد. با افزایش مصرف کود نیتروژن از 160 تا 360 کیلوگرم در هکتار کارایی جذب نیتروژن کاهش یافت. بیشترین کارایی جذب نیتروژن از تیمار بقایای کلزا +ماش و کاربرد کاه و کلش جو+ماشک گل خوشه ای (کود سبز) به دست آمد (جدول 3). افزایش جذب نیتروژن در تیمارهای افزودن بقایای گیاهی نسبت به تیمار بدون کاربرد بقایا ناشی از افزایش رشد ریشه ها درنتیجه بهبود شرایط فیزیکی- شیمیایی - بیولوژیکی خاک و جذب بهتر نیتروژن توسط گیاه می باشد.Govaerts et al., 2007 اظهار داشتند که وجود بقایای گیاهی آبشویی نیتروژن در خاک را کاهش می دهد. نتایج Wang et al., 2007 نیز حاکی از کاهش کارایی جذب نیتروژن در گندم با افزایش مقادیر نیتروژن مصرفی بود.پژوهش Guadra et al., 2004 بیانگر کاهش کارایی جذب نیتروژن در گندم با افزایش کاربرد کود نیتروژن از 80 تا 160 کیلوگرم در هکتار بود. کارایی بکارگیری نیتروژن اینشاخص درواقعتواناییگیاهرادراستفادهازنیتروژنموجوددرگیاهبرایتولیددانهنشانمیدهد. نتایج حاصل از تجزیه واریانس نشان داد که اثر بقایای گیاهی و کود نیتروژن بر کارایی به کارگیری نیتروژن معنی دار شد. بیشترین کارایی مربوط به تیمار CR2: کاربرد کلش جو +ماش بود و کمترین مربوط به تیمار بدون کاربرد بقایا بود و بین سایر تیمارها تفاوت معنی داری وجود نداشت (جدول 3). همچنین کمترین کارایی به کارگیری نیتروژن مربوط به سطح کودی 360 کیلوگرم در هکتار شد. به طور کلی خارج کردن بقایا از مزرعه به لحاظ خارج کردن منابع در دسترس گیاه تاثیر سوئی بر این شاخص دارد و تنها با مصرف مقادیر بالای کود شیمیایی نتیجه قابل قبولی ارائه می دهد. به عقیده Montemuroet al., 2006 دو عامل اساس در افزایش کارایی به کارگیری نیتروژن عبارت است از جذب نیتروژن کافی از خاک تا قبل از گلدهی گیاه و همچنین جذب نیتروژن در طی مراحل انتهایی رشد. همچنین Singh et al., 2011 و Limon-Ortega et al., 2008در تحقیقات خود عنوان داشتند که مدیریت تلفیقی عناصر غذایی بر رشد، عملکرد و کارایی به کارگیری نیتروژن تاثیر اساسی دارد به نحوی که کودهای معدنی در ابتدای رشد، نیاز گندم به عناصر غذایی را تامین و آزادسازی آهسته عناصر غذایی از بقایای گیاهی و کودهای آلی در مراحل رشد گندم موجب افزایش حاصلخیزی خاک و تامین عناصر ضروری جهت رشد می شود. نتایج Lopez-Bellido., 2001و Rahimizadehet al., 2010 حاکی از آن است که بهره وری نیتروژن در تناوب های مختلف بسته به مقادیر کود نیتروژن متفاوت است و با افزایش مصرف نیتروژن، کارایی به کارگیری نیتروژن کاهش می یابد. میزان توزیع مجدد: اثر بقایای گیاهان پیش کاشت و سطوح مختلف کودی بر میزان توزیع مجدد معنی دار شد. به نحوی که اضافه نمودن بقایای گیاهان پیش کاشت گندم به خاک موجب افزایش توزیع مجدد گردید. بیشترین میزان توزیع مجدد از تیمارهای کاربرد 50% کاه جو+ ماشک و بقایای کلزا همراه با کود سبز ماش به دست آمد. و با افزایش سطوح کود نیتروژن میزان توزیع مجدد بیشتر شد (جدول 4). قسمت زیادی از مواد نیتروژنه و کربوهیدرات های ذخیره شده در گیاه در طی پرشدن دانه متحرک شده و به دانه ها حمل می شوند توزیع مجدد مواد پرورده از پیری گیاه ناشی می شود و این یک فرایند فعال و منظم می باشد. Bahraniet al., 2013 گزارش دادند که افزایش میزان نیتروژن باعث افزایش توزیع مجدد مواد فتوسنتزی به دانه ها شد. به اعتقاد این پژوهشگران، افزایش توزیع مجدد در سطوح بالای نیتروژن با افزایش تجمع ماده خشک در اندام های رویشی در مرحله گرده افشانی مرتبط بود.Modhejet al., 2006 نیزبابررسیاثرسطوحمختلفنیتروژنبرمیزانانتقالمجددبهدانةگیاهجونتیجهگرفتند،افزایشمیزاننیتروژنازطریقافزایشوزنخشکاندامهایرویشیدرمرحلةگردهافشانی،افزایشمیزانتوزیعمجدددرواحدسطحرابههمراهداشت. کارایی توزیع مجدد نیز تحت اثر بقایا و تیمارهای کودی قرار گرفت و اثرات اصلی تیمارها بر کارایی توزیع مجدد معنی دار شد (جدول 4). سایر محققین در بررسی های خود اعلام داشته اند که مصرف کودها توانسته بود با افزایش رشد گیاهان، توانایی آن ها را جهت تولید و ذخیره کربوهیدرات ها در اندام های رویشی بهبود بخشد و افزایش کارایی توزیع مجدد از اندام های رویشی به دانه در اثر مصرف کودها را می توان به افزایش تعداد مخزن در گیاه (تعداد پنجه های بارور در واحد سطح) نسبت داد (Khan et al., 2013). نتیجه گیری کلی نتایج آزمایش نشان داد که خصوصیات بیولوژیکی خاک در مراحل مختلف رشد گندم تحت تاثیر کود نیتروژن و بقایای گیاهی قرار گرفت. به طوری که کاربرد توام کاه وکلش جو و کود سبز ماشک و همچنین برگشت بقایای کلزا به خاک و کاشت ماش (کود سبز) منجر به افزایش تنفس میکروبی خاک و زیست توده میکروبی خاک گردید. کود نیتروژن در شرایط افزودن بقایای گیاهی به خاک سبب افزایش تنفس میکروبی خاک گردید. همچنین کارایی مصرف نیتروژن، کارایی جذب نیتروژن و کارایی به کارگیری نیتروژن و شاخص برداشت نیتروژن با افزایش کود نیتروژن کاهش یافت. درحالی اضافه کردن بقایای گیاهی به خاک نقش مثبتی در افزایش شاخص های کارایی نیتروژن داشت. همچنین میزان توزیع مجدد ماده خشک در گندم و کارایی توزیع مجدد به تیمارهای کاربرد بقایای گیاهی و سطوح مختلف کود نیتروژن واکنش نشان دادند و تیمارهای CR2 و CR5 بیشترین میزان توزیع مجدد و کارایی توزیع مجدد ماده خشک را در گندم داشتند. میزان توزیع مجدد نیز با افزایش کود نیتروژن افزایش یافت. همچنین هدایت الکتریکی خاک با افزایش کود نیتروژن بیشتر شد. بنابراین با توجه به نتایج کلی آزمایش کاربرد بقایای کلزا و کود سبز ماش و کاه و کلش جو و ماشک و مصرف 270 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن توصیه می شود.
References
Alessi, S.D., Walsh, M.D. and Fein, J.B. 2011. Uncertainties in determining microbial biomass C using chloroform Fumigation- extraction method. Chemical Geology, 280: 58 – 64. Aulakh, M. S. Manchanda, J. S. Garg, A. K. Kumar, S. Dercon, G. Nguyen, M. 2012. Crop production and nutrient use efficiency of conservation agriculture for soybean–wheat rotation in the Indo-Gangetic Plains of Northwestern India. Soil & Tillage Research 120: 50–60. Anderson J.P.E. 1982. Soil respiration. p. 831-871. In: A.L.Page and R.H Miller (eds), Methods of soil analysis. Part 2. Chemical and microbiological properties. American Society of Agronomy, Madison, WI. Bahrani, A. Hamedi, S. Tadayon, M.S. 2013. Response of wheat and barley to nitrogen and drought stress. Journal of plant eco physiology. 5: 1- 14. Baligar,V.C., Fageria. N.K., and He. Z.L, 2001. Nutrient use efficiency in plants. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 32:921-950. Bending, G. D. Turner, M. K. Jones, J. E. 2002. Interactions between crop residue and soil organic matter quality and the functional diversity of soil microbial communities. Soil Biology and Biochemistry. 34: 1073- 1082. Bossatta, E and Agren, I.G. 1999. Soil organic matter quality interpreted thermodynamically. Soil Biology and Biochemistry. 31: 1889 – 1891. Govaerts, B., Mezzalama, M., Unno, Y., Sayre, K., Luna-Guido, M., Vanherck, K., Dendooven, L., Deckers, J., 2007. Influence of tillage, residue management, and crop rotation on soil microbial biomass and catabolic diversity. Applied soil ecology. 37: 18 - 30. He, Y., Dong, Y., Xiao, S., Peng, Q., Liu, X. and Sun, L. 2013. Effects of Nitrogen Fertilization on Soil Microbial Biomass and Community Functional Diversity in Temperate Grassland in Inner Mongolia, China. Clean – Soil, Air, Water. 41: 1216–1221. Houx, J.H., W.J. Wiebold., and F.B. Fritschi. 2011. Long-term tillage and crop rotationdetermines the mineral nutrient distributions of some elements in a VerticEpiaqualf. SoilTillage Research. 112: 27-35. Juan, L., Bing-qing, Z., Xiu- ying, L., Rui-bo, J., Hwat Big, S., 2008. Effect of long- term combined application of organic and mineral fertilizers on microbial biomass, soil enzyme activities and soil fertility. Agricultural sciences in china, 7(3): 336- 343. Khan, A., Jan, M., Shah, Z., 2013. Efficiency of Dry Matter and Nitrogen Accumulation and Redistribution in Wheat as Affected by Tillage and Nitrogen Management. Journal of Plant Nutrition. 37: 723- 737. Ladd, N.J., Amato’, M., Li-kai, Z. and Schultz, E.J., 1994. Differential effects of rotation, plant residue and nitrogen fertilizer on microbial biomass and organic matter in an Australian soil. Soil Biology and Biochemistry, 26:821 – 831. Liang, Y., Nikolic, M., Peng, Y., and Chen, W. 2005. Organic manure stimulates biological activity and barley growth in soil subject to secondary salinization. Soil biology and biochemistry. 37: 1185 - 1195. Limon-Ortega, A., Govaerts, B., and Sayre, K. D. 2008. Straw management, crop rotation, and nitrogen source effect on wheat grain yield and nitrogen use efficiency. European Journal of Agronomy. 29: 21- 28. Lopez-Bellido, R. J. Lopez-Bellido, L. 2001. Efficiency of nitrogen in wheat under Mediterranean conditions: effect of tillage, crop rotation and N fertilization. Field crop research. 71: 31 – 46 Lupwayi, N.Z., Brandt, S.A., Harker, K.N., O’Donovan, J.T., Clayton, G.W., and Turkington, T.K. 2010. Contrasting soil microbial responses to fertilizers and herbicides in a canola-barley rotation. Soil Biology Biochemistry. 42: 1997-2004. Mahler RL, Koehler FE and Lutcher LK, 1994. Nitrogen source, timing of application and placement: Effects on winter wheat production. Agronomy Journal, 86: 637- 642. Meriles, J. M. Vargas, G. Conforto, C., Figoni, G., Lovera, E., Mach, G. J. Guzman, C. A. 2009. Soil microbial communities under different soybean cropping systems: characterization of microbial population dynamics, soil microbial activity, microbial biomass, and fatty acid profiles. Soil and Tillage Research. 103: 271- 281. Modhej, A., and M. Mojadam. 2006. Effect of harvesting levels and nitrogen fertilization on source limitation and yield in dual-purpose (forage and grain) barley (Hordeumvulgare L.). Eucarpia Cereals Section Meeting. Spain. Montemuro, F., Maiorana, M., Ferri, D., and Convertini, G. 2006. Nitrogen indicators, uptake and utilization efficiency in a maize and barley rotation cropped at different levels and source of N fertilization. Field Crop Research. 99: 114- 124. Pandiaraj,S. Selvaraj, and N. Ramu. 2015. Effects of Crop Residue Management and Nitrogen Fertilizer on Soil Nitrogen and Carbon Content and Productivity of Wheat (Triticumaestivum L.) in Two Cropping Systems. Journal Agricultural Science Technology. 17: 249-260. Rahimizadeh, M., Kashani, A., Zare-Feizabadi, A., Koocheki, A. R. Nassiri-Mahallati, M. 2010. Nitrogen use efficiency of wheat as affected by preceding crop, application rate of nitrogen and crop residues. Australian Journal of Crop Science. 4(5):363-368. Raun, W. R. and G. V. Johnson. 1991. Improving nitrogen use efficiency for cereal production. Agronomy Journal. 91: 357-363. Shen, Q.R. Shen, Z.G. 2001. Effects of pig manure and wheat straw on growth of mung bean seedlings grown in aluminium toxicity soil. Bioresource Technology 76: 235–240. Sianju, U. M., Singh, B.P., and Whitehead, W.F. 2002 Long-term effects of tillage, cover crops, and nitrogen fertilization on organic carbon and nitrogen concentrations in sandy loam soils in Georgia, USA. Soil Tillage Res. 63: 167–179. Soon, Y. K. 2015. Crop residue and fertilizer management effects on some biological and chemical properties of a Dark Grey Solod. Canadian Journal of Soil Science. 81: 707 – 713. Speeding, A.T., Hamel, C., Mehuys, R.G. and Mandramootoo, A.C. 2004. Soil microbial dynamics in maize-growing soil under different tillage and residue management systems. Soil Biology & Biochemistry, 36: 499 – 512. Surekha, K. Pavan Chandra Reddy, K. Padma Kumari, A. P. and Sta Cruz, P. C. 2008 Effect of Straw on Yield Components of Rice (Oryza sativa L.) Under Rice-Rice Cropping System. Journal Agronomy & Crop Science 192, 92-101. Tariq Jan, M., Jamal Khan, M., Khani, A., Arifi, M., Shafi, M., and Farmanullah, H. 2010. Wheat nitrogen indices response to nitrogen source and application time. Pakistan Journal Botany. 42 (6): 4267- 4279. Treseder, K. K. 2008. Nitrogen additions and microbial biomass: a meta-analysis of ecosystem studies.Ecology letters. 11: 1111–20. Wang, W.J., Dalal, R.C., Moody, P.W., and Smith, C.J. 2003. Relationships of soil respiration to microbial biomass, substrate availability and clay content. Soil Biology & Biochemistry 35: 273 284. Wang K, Lv H, Wang K, R.J. Buresh RJ. 2007. Residue management for improving soil fertility and sustainable crop productivity in China. Proceeding International Rice Conference , New Delhi, India p: 689-697. Yuste, C.J., Baldocchi, D.D., Gershenson, A., Goldestein, A., Mission, L. and Wong, S. 2007. Microbial soil respiration and its dependency on carbon inputs, soil temperature and moisture. Global Change Biology 13: 1–18. Xiang , R.S., Doyle, A., Holden, A.P., and Schimel, P.J. 2008. Soil Drying and rewetting effects on C and N mineralization and microbial activity in surface and subsurface California grassland soils. Biology Biochemistry. 40: 2281–2289. Zhang, Y.,D, Z. H. Sun, H.,Z Y. X. Shen, X.,Y. 2005. Effect of Fertilization on Soil Microorganism of Deteriorated Grassland in Dry-Hot Valley Region of Jinsha River, J. Soil Water Conservation, 19: 88 - 91. Zhao, R. F. Chen, X. P. Zhang, F. S. Zhang, H., Schroder, J., Romheld, V. 2006. Fertilization and nitrogen balance in wheat- maize rotation system in North China. Agronomy Journal. 98 (4): 935 - 945.
Statistics Article View: 6,091 PDF Download: 4,287

Journal management system. designed by sinaweb

Related Links

The effect of crop residue and nitrogen fertilizer levels on soil biological properties and nitrogen indices and redistribution of dry matter in wheat (Triticumaestivum)