آزمایش‌های بلند مدت، ضرورتی برای ارزیابی روش‌های مدیریت حاصلخیزی خاک

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسنده

استادیار بخش شیمی و حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه، موسسه تحقیقات خاک و آب کرج ایران

چکیده

 
با توجه به اهمیت حاصلخیزی خاک در تامین غذا،استفاده از روش­های مناسب پایش تغییرات دراز مدت ویژگی­های خاک ضروری است.آزمایش­های دراز مدت خاک آزمایش­های مزرعه­ای با کرت­های دایم هستند که به طور منظم از آنها نمونه­برداری می­شود تا تغییرات خاک را در دوره زمانی دهه ثبت و مورد استفاده قرار دهند.این مقاله به منظور آشنایی با آزمایش­های دراز مدت حاصلخیزی خاک در قالب کرت­های دایم و گردآوردی اطلاعاتی در مورد تاثیر دراز مدت روش­های مدیریت حاصلخیزی خاک بر ویژگی­های خاک به رشته تحریر درآمده است. بسیاری از آزمایش­های مربوط به کرت­های دایم به بررسی وضعیت کربن خاک در دوره­های دراز مدت پرداخته­اند.نتایج این آزمایش­ها نشان می­دهد استفاده مداوم از مواد آلی در زمین­های زراعی منجر به بهبود ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و فعالیت­های بیولوژیک خاک می­شود. از سوی دیگر اصلاح کننده­های آلی می­توانند منبع آلودگی محیط نیز باشند بویژه زمانی که به طور صحیح استفاده نشوند. آزمایش­های درازمدت محدودی در ایران انجام شده است. اغلب این آزمایش­ها اثر باقیمانده کودهای حاوی فسفر، روی و تعادل پتاسیم را مورد بررسی قرار داده­اند.با توجه به انجام نشدن آزمایش­های منسجم و محدودیت اطلاعات در این زمینه­ها در ایران برنامه­ریزی برای اجرای این آزمایش­ها از اهمیت ویژه­ای برخوردار است.از سوی دیگر ارزیابی آزمایش­های دراز مدت نشان داد استفاده از روش­های مختلف به منظور افزایش ترسیب کربن در خاک مانند استفاده از کودهای دامی، اجرای تناوب زراعی مناسب و جلوگیری از خاک ورزی شدید باید اجرا شود. بررسی­ها نشان داد تلفیق کودهای شیمیایی به همراه منابع آلی و زیستی نتایج مطلوبی در افزایش تولید فرآورده­های کشاورزی و پایداری حاصلخیزی خاک داشته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Long-term soil tests to evaluate soil fertility management methods

نویسنده [English]

  • Seyed Ali Ghaffari Nejad
Assistant prof. of soil chemistry, fertility and plant nutrition
چکیده [English]

The importantroleof soil fertility in food production warrants long-term monitoring to track changes in soil properties. Long-term soil tests are field trials conducted onpermanent plots that are regularly sampled to quantify soil changes over time scales of decades. This article intends to introducelong-term soil fertility testsusing permanent plots aimed atcollecting information on the effects of long-term soil fertility management practices on soil properties. Efforts are also made to develop a general methodologyfor future research. Mosttests on permanent plots in the past mainly focused on soil carbon concentrations over long-term periods to find that continuous applicationof organic matter toarable land led not only to improved soil physical and chemical properties but also toits enhanced biological activity.This is while organic modifiers, especially when improperly applied,may reportedly contributeto environmental pollution. So far few long-term soil tests have been conducted in Iran,most of which havemainly determinedthe residual effects of fertilizers containing single nutrient elements such asphosphorus, zinc, orpotassium. This lack of consistent tests and the scant information thus far obtained necessitate planningfor drastic and targetedtestson Iranian soils.Evaluation of long-term experiments revealed that it will be necessary to employsuch variedland management practicesof livestock manuring, proper crop rotation, and avoidance of severe tillage to enhancecarbon sequestration in soils. Finally, it was observed that the use of chemical fertilizers combined with organic and biological agentsis favorable to increased agricultural production and enhanced sustainable soil fertility.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fixed plot
  • Organic carbon
  • soil properties
  1. ابطحی، ع. و همکاران. 1379. فرهنگ کشاورزی و منابع طبیعی (شامل تعریف و معادل فارسی واژه‌های علمی). جلد دهم خاکشناسی.
  2. بارانی مطلق، م.، غ. ر. ثواقبی، ن. ع. کریمیان و ش. محمودی.1382. بررسی تخلیه پتاسیم از خاک­های زیر کشت نیشکر در خوزستان. هشتمین کنکره علوم خاک ایران. رشت. ایران.
  3. بلالی، م. ر.، ح. رضایی و ف. مشیری، 1393. وضعیت حاصلخیزی خاکهای کشور و ضرورت ارتقا توان آن برای خدمات رسانی به تولیدات کشاورزی، در کتاب: خاوازی و همکاران (نویسندگان) برنامه جامع حاصلخیزی خاک و تغذیه گیاه (جلد اول). موسسه تحقیقات خاک و آب.
  4. خوگر، ز. 1384. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی چگونگی افزایش و تخلیه فسفر در خاک" موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  5. خوگر، ز.، ا. محمد زاده، ا. جواهری و س. سماوات. 1384. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی افزایش ماده آلی (از طریق کود سبز) خاک در کاهش مصرف کود نیتروژنه در تناوب گندم چغندر قند در پلاتهای ثابت" موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  6. خوگر، ز.، و ش. شجری. 1395. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی اقتصادی استفاده از کودهای آلی و شیمیایی بر کمیت و کیفیت گندم-ذرت و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در کرت  ثابت" موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  7. زلفی باوریانی، م. 1385. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی اثرات کود حیوانی بر قابلیت استفاده و بازیابی فسفر باقیمانده" موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  8. صلاحی فراهی، م.1384. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی روند غنی سازی پتاسیم پتاسیم خاک های منطقه کردکوی و تاثیر آن بر پنبه در کرتهای دائم." موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  9. فلاح، و. م. 1374. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی قدرت ترمیم عناصر غذایی در شالیزار مازندران" موسسه تحقیقات برنج کشور.
  10. فلاح، و. م. 1375. بررسی ظرفیت ترمیم عناصر غذایی ضروری در شالیزار و پایداری تولید برنج در مازندران. پنجمین کنگره علوم خاک، کرج، ایران.
  11. فلاح، و. م.، و ن. ساداتی. 1377. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی بالانس (توازن) پتاسیم در خاک­های شالیزاری" موسسه تحقیقات برنج کشور.
  12. موسوی فضل، س. م. ه. 1387. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " تاثیر کاربرد مقادیر مختلف پتاسیم بر میزان باقیماندگی و اشکال مختلف پتاسیم و عملکرد محصولات در تناوب گندم- ذرت- گندم" موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  13. ملکوتی، م. ج. و ع. شاهرخ نیا. 1379. ضرورت تغییر نگرش در مصرف کودهای فسفاته در راستای کاهش کادمیوم در مواد غذایی ((بررسی طولانی مدت تغییرات فسفر در خاکهای زراعی کشور)). نشریه فنی شماره 164. موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  14. میرزاشاهی، ک. 1381. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی اثر باقیمانده فسفر و پتاسیم مصرف شده در زراعت ذرت دانه ای بر عملکرد گندم در تناوب با آن" موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  15. میرزاشاهی، ک. 1384. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی " بررسی اثر باقیمانده، مقادیر و روش های کاربرد  فسفر بر کلزا در تناوب ذرت-کلزا" موسسه تحقیقات خاک و آب کشور.
  16. Abrol, I. P.,K. F. Bronson, J.M. Duxburyand  R.K. Gupta. 1997. Long-term soil fertility experiments in rice–wheat cropping systems. p. 14–15. In I.P. Abrol et al. (ed.) Long-term soil fertility experiments with rice–wheat rotations in South Asia. Rice–Wheat Consortium Pap.Ser.1.Rice– Wheat Consortium for the Indo-Gangetic Plains, New Dehli.
  17. Albiach, R.,R.Canet,F.Pomares and F. Ingelmo. 2001. Organic matter components and aggregate stability after the application of different amendments to a horticultural soil.Biology  resource Technology. 76:125–129.
  18. Annabi M.,S.Houot,C.Francou, M. Le Villio-Poitrenau and Y. Le Bissonnais.2006.Improvement of aggregate stability after urban compostaddition in a silty soil.In:E. Kraft et al (ed.), Biological Waste Management,From Local to Global, Proceedings of the International Conference.
  19. Benbi, D. K., and J. S. Brar. 2009. A 25-year record of carbon sequestration and soil properties in intensive agriculture. Agronomy for sustainable development. 29: 257-265.
  20. Bhandari, A.L., J.K. Ladha, H. Pathak, A.T. Padre, D. Dawe, and R.K. Gupta.2002. Yield and soil nutrient changes in a long-term rice–wheat rotation in India. Soil Science Society of American Journal.66:162–170.
  21. Bi, L., B. Zhang, G. Liu, Z. Li, Y. Liu, C. Ye, X. Yu, T. Lai,J.Zhang,J.Yin and Y. Liang . 2008. Long-term effects of organic amendmentson the rice yields for double rice cropping systems in subtropicalChina. Agriculture Ecosystems and Environment. 129(4): 534-541.
  22. Blair, N., R.D. Faulkner, A.R. Till,andP.R.Poulton. 2006. Long-term management impacts on soil C, N and physical fertility: Part I: Broadbalk experiment. Soil and Tillage Research, 91(1): 30-38.
  23. Dawe, D., A. Dobermann, J. K.Ladha, R. I. Yadev, B. Lin, R. K. Gupta, P. Lal, G.Panaullah, Y. Singh, A. Swarup, and , Q. X. Zhen. 2003. Do organic amendments improve yield trends and profitability in intensive rice systems? Field Crop Research. 83: 191-213.
  24. Diacono, M., and F. Montemurro. 2010. Long-term effects of organic amendments on soil fertility. A review. Agronomy for sustainable development. 30(2): 401-422.
  25. Dobermann, A., D. Dawe, R.P. Roetter, and K.G. Cassman. 2000. Reversalof rice yield decline in a long-term continuous cropping experiment.Agronomy Journal. 92:633–643.
  26. Dorado, J., M. C.Zancada,G.Almendrosand C.López-Fando.2003.Changes in soil properties and humic substances after long-termamendments with manure and crop residues in dryland farming system.Journal of  Plant Nutrition and Soil Scienve. 166: 31–38.
  27. Edmeades, D.C. 2003. The long-term effects of manures and fertilizers on soil productivity and quality: a review. Nutrient cycling in Agroecosystems. 66(2):165-180.
  28. Eghball B. 2000.Nitrogen mineralization from field-applied beef cattle feedlot manure or compost.SoilScience.Society.American Journal. 64: 2024–2030.
  29. Eghball B. 2002. Soil properties as influenced by phosphorus- and nitrogen-based manure and compost applications, Agronomy Journal. 94: 128–135.
  30. Eghball B., D. Ginting, J. E. Gilley .2004.Residual effects of manure and compost applications on corn production and soil properties.Agronomy Journal. 96: 442–447.
  31. Elfstrand S., K. Hedlund and A. Mårtensson.2007. Soil enzyme activities,microbial community composition and function after 47 years of continuous green manuring, Applied Soil Ecology. 35: 610–621.
  32. Gami, S., J. Ladha, H. Pathak, M. Shah, E. Pasuquin, S. Pandey, P. Hobbs, D. Joshy, and R. Mishra. 2001. Long-term changes in yield and soil fertility in a twenty-year rice-wheat experiment in Nepal. Biology and Fertility of Soils. 34(1): 73-78.
  33. García-Gil J.C., S. B. Ceppi, M. I. Velasco, A.PoloandN.Senesi. 2004.Long-term effects of amendment with municipal solid waste composton the elemental and acidic functional group composition andpH-buffer capacity of soil humicacids.Geoderma. 121: 135–142.
  34. Goulding, K. W. T., P. R. Poulton, C. P. Webster, and M. T. Howe. 2000. Nitrate leaching from the Broadbalk Wheat Experiment, Rothamsted, UK, as influenced by fertilizer and manure inputs and the weather. Soil use and management. 16(4): 244-250.
  35. Hartemink, A. E. 2006. Soil fertility decline: definitions and assessment.Encyclopedia of Soil science. 2: 1618-1621.
  36. Hartl, W.,B.Putz and E.Erhart. 2003. Influence of rates and timing ofbiowaste compost application on rye yield and soil nitrate levels.European Journal of Soil Biology. 39: 129–139.
  37. HartlW.,and E. Erhart.2005. Crop nitrogen recovery and soil nitrogen dynamicsin a 10-year field experiment with biowaste compost, Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 168: 781–788.
  38. He, Z., X. Yang, B. A. Kahn, P. J.Stoffella and D. V. Calvert. 2001.Plantnutrition benefits of phosphorus, potassium, calcium, magnesium,and micronutrients from compost utilization.In: Stoffella P.J.,  and B. A. Kahn(eds.), CRC Press LLC, Compost utilization in horticulturalcropping systems, pp. 307–317.
  39. Heidborn, K.(ed.). 2007. Success stories of agricultural long term experiments. Report from a Conference at the at the Royal Swedish Academy of Agriculture and Foresty.
  40. Hofmockel, M., M. A.Callaham, D. S. Powlsonand P. Smith.2007. Long-term soil experiments: Keys to managing Earth's rapidly changing ecosystems. Soil Science Society of America Journal, 71(2): 266-279.
  41. Jiang, D., H. Hengsdijk, D.A.I. Ting-Bo, J.I.N.G.Qi. and , C.A.O. Wei-Xing. 2006. Long-term effects of manure and inorganic fertilizers on yield and soil fertility for a winter wheat-maize system in Jiangsu. Pedosphere, 16(1): 25-32.
  42. Kenneth, A.B., Kiely, G., Leahy, P., 2007. Carbon sequestration determined usingfarm scale carbon balance and eddy covariance. Agriculture Ecosystems and Environment. 121: 357–364.
  43. KomatsuzakiM., and H. Ohta. 2007. Soil management practices for sustainableagro-ecosystems.Sustainability Science. 2: 103–120.
  44. Kukal S.S.,  and D. K.Benbi. 2009. Soil organic carbon sequestration in relation to organic and inorganic fertilization in rice–wheat and maize–wheat systems.Soil Tillage Research. 102: 87–92.
  45. Lal, R. 1989. Land degradation and its impact on food and other resources.Academic Press. San Diago.
  46. Leroy, B.L.,L.Bommele, D. Reheul, M.Moens, and S. De Neve.2007. The application of vegetable, fruit and garden waste (VFG) compost in addition to cattle slurry in a silage maize monoculture: Effects on soil fauna and yield. European Journal of Soil Biology, 43(2):91-100.
  47. Meng L., W. Ding  and Z. Cai. 2005. Long-term application of organic manureand nitrogen fertilizer on N2O emissions, soil quality andcrop production in a sandy loam soil.Soil Biology and Biochemistry. 37:2037–2045.
  48. Murphy D.V., E. A.Stockdale,P.C.Brookes and K. W. T. Goulding. 2007. Impact of microorganisms on chemical transformation in soil.In: Abbott L.K., and D. V. Murphy (eds.) Soil biological fertility – A key to sustainable land use in agriculture, Springer, pp. 37–59.
  49. Monaco, S., D. J. Hatch, D. Sacco,C.BertoraandC. Grignani.2008. Changes in chemical and biochemical soil properties induced by 11-yr repeated additions of different organic materials in maizebased forage systems. Soil Biology and Biochemistry. 40: 608–615.
  50. NevensF.,and D. Reheul.2003. The application of vegetable, fruit and garden waste (VFG) compost in addition to cattle slurry in a silage maize monoculture: nitrogen availability and use, European Journal of Agronomy.19: 189–203.
  51. Powlson, D.S., P. Smith, K. Coleman, J.U. Smith, M.J.Glendining, M.Körschens, and U. Franko. 1998. A European network of long-term sites for studies on soil organic matter. Soil and Tillage Research, 47(3): 263-274.
  52. Ros, M.,S.Klammer, B. Knapp, K.Aichberger and H.Insam.2006.Longtermeffects of compost amendment of soil on functional andstructural diversity and microbial activity.Soil Use Management. 22: 209–218.
  53. Sanchez, P.A. 2002. Soil fertility and hunger in Africa. Science.295: 2019–2020.
  54. Sodhi G.P.S.,V.Beri and D. K.Benbi.2009.Soil aggregation and distribution of carbon and nitrogen in different fractions under long-term application of compost in rice–wheat system.Soil TillageResearch.103(2): 412-418.
  55. Tejada M., J. L. Gonzalez, A. M.García-Martínezand J.Parrado.2008.Application of a green manure and green manure compostedwith beet vinasse on soil restoration: Effects on soil properties. Bio resource Technology. 99: 4949–4957.
  56. Tejada M., M. T. Hernandez and C. Garcia C.2009. Soil restoration using composted plant residues: Effects on soil properties, Soil Tillage Research. 102: 109–117.
  57. Tirol-Padre, A., and J.K. Ladha. 2006. Integrating rice and wheat productivity trends using the SAS mixed-procedure and meta-analysis. Field Crops Research95:75–88.
  58. Tittarelli F., G. Petruzzelli, B.Pezzarossa,M.Civilini, A. Benedetti and P. Sequi.2007. Quality and agronomic use of compost, in: Diaz L.F., et al. (eds.). Compost science and technology, Waste management series 8,Elsevier Ltd., pp. 119–145.
  59. Triberti L., A. Nastri, G.Giordani,F.Comellini,G.Baldoniand G. Toderi. 2008. Can mineral and organic fertilization help sequestrate carbon dioxide in cropland? European Journal of Agronomy. 29: 13–20.
  60. Triberti, L., A. Nastri and G. Baldoni. 2016. Long-term effects of crop rotation, manure and mineral fertilization on carbon sequestration and soil fertility. European Journal of Agronomy. 74: 47-55.
  61. Varvel, G.E., 2006. Soil organic carbon changes in diversified rotations of the western corn belt. Soil Science Society of American Journal. 70: 426–433.
  62. Whalen, J.K., and C. Chang. 2002. Macroaggregate characteristics in cultivated soilsafter 25 annual manure applications. Soil Science Society of  American Journal. 66: 1637–1647.
  63. Zhang M., D. Heaney, B. Henriquez, E. Solberg and E. Bittner.2006. A fouryear study on influence of biosolids/MSW cocompost application in less productive soils in Alberta: nutrient dynamics. Compost Science and Utility. 14: 68–80.

دوره 5.2، شماره 2
پاییز و زمستان 1396
صفحه 99-112
  • فایل‌های تکمیلی/اضافی
  • 2.pdf
  • تاریخ دریافت: 03 اردیبهشت 1396
  • تاریخ بازنگری: 16 اسفند 1396
  • تاریخ پذیرش: 04 بهمن 1396