بخشی از مقاله
چکیده
مقاومت خاك به عنوان مقاومتی که براي ایجاد تغییر شکل مطلوب خاك باید بر آن غلبه کرد، تعریف می شود. از جمله نیروهاي مکانیکی وارده بر خاك می توان به تردد ماشین آلات کشاورزي اشاره نمود. چهار عامل وزن، نوع چرخ، سرعت و تعداد تردد ماشین آلات بر تراکم خاك اثر می گذارد. تراکم خاك باعث کاهش رشد ریشه گیاهان و در نتیجه عدم دسترسی به عناصر غذایی و در نهایت باعث کاهش عملکرد محصول می شود. از این رو، این تحقیق به منظور بررسی اثرات نوع، سرعت پیشروي و دفعات عبور تراکتور در طول فصل زراعی بر تراکم خاك و عملکرد سیب زمینی آزمایشی در مزرعه تحقیقاتی آموزشکده کشاورزي نیشابور به صورت کرت هاي دو بار خردشده در قالب طرح بلوكهاي کامل تصادفی با دو تکرار در سال زراعی 1395-1396 اجرا گردید. نوع تراکتور در دو سطح - رومانی، مسی فرگوسن - به عنوان فاکتور اصلی، سرعت پیشروي تراکتور در دو سطح 3 - و6 کیلومتر بر ساعت - به عنوان فاکتور فرعی و دفعات عبور تراکتور در طول فصل زراعی در دو سطح - دو و پنج بار عبور - به عنوان فاکتور فرعی فرعی در نظر گرفته شدند. بررسی اثرات فاکتورها با اندازهگیري شاخص هاي تراکم شامل چگالی ظاهري - BD - ، شاخص مخروطی - CI - در عمق هاي مختلف خاك 20-10 - ،10-0و - 20-30 سانتی متر و همچنین عملکرد سیب زمینی انجام شد. نتایج تجزیه و تحلیل واریانس نشان داد که افزایش وزن و دفعات عبور و کاهش سرعت تراکتور موجب افزایش معنیدار BD و CI در هر سه عمق و کاهش معنیدار عملکرد سیب زمینی میشود. براساس ضرایب همبستگی، بین صفت عملکرد محصول با صفات BD و CI همبستگی منفی و بسیار معنیداري و بین صفات BD و CI همبستگی مثبت و بسیار معنیداري وجود دارد. مدلسازي ریاضی BD ، CI و عملکرد محصول سیب زمینی بر مبناي مدل رگرسیون خطی چند متغیره نشان داد که هر سه متغیر در مدل به عنوان متغیرهاي توجیه کننده تغییرات تراکم و کاهش عملکرد، بیش از 80 درصد تغییرات را توجیه نمودند، و تردد به عنوان مهم ترین عامل در تراکم خاك و کاهش عملکرد تشخیص داده شد. براساس نتایج حاضر به نظر میرسد تراکتور مسی فرگوسن با سرعت پیشروي 6 کیلومتر بر ساعت و دو بار عبور در طول فصل زراعی با میانگین عملکرد 31/1 تن در هکتار بهترین عملکرد را دارا می باشد و عملکرد آن نسبت به روش معمول استفاده از تراکتور رومانی با سرعت پیشروي 3 کیلومتر بر ساعت و پنج بار عبور در طول فصل زراعی با میانگین عملکرد 19/145 تن در هکتار حدود 62 درصد افزایش یافته است.
.1 مقدمه
فشردگی خاك یکی از عوامل مهم محدود کننده رشد گیاه و عملکرد محصول است. به عبارت دیگر فشردگی خاك باعث کاهش نسبت تخلخل، آب، اکسیژن و مواد غذایی قابل دسترس مورد نیاز گیاه می شود. در اثر تراکم خاك، درصد خلل و فرج به خصوص خلل و فرج هاي بزرگ خاك کاهش می یابد. بنابراین رشد ریشه گیاه محدود شده و براي رشد طولی و عرضی خود نیاز به صرف انرژي بیشتري نسبت به حالت عادي دارد. در صورتی که خاك خیلی متراکم شده باشد، رشد ریشه متوقف شده و قادر به عبور از لایه متراکم شده نمی باشد. از طرفی تولیدات کشاورزي وابسته به تردد ماشین هاي کشاورزي است. به نحوي که در کشاورزي مدرن کاشت و برداشت بدون تراکتور و کمباین غیر ممکن است. آسیب ناشی از تردد ممکن است به صورت قابل مشاهده در سطح زمین و یا غیر قابل مشاهده در لایه هاي زیرین خاك صورت گرفته باشد که در هر دو صورت آثار منفی بر تولید محصول می گذارد .[9] اگرچه از زمان هاي بسیار قدیم انسان به علت استفاده از حیوانات در کشیدن ابزار کار و عملیات خاك ورزي با مسئله تراکم مواجه بوده است، ولی از اواسط قرن بیستم و به خصوص در طی سی سال گذشته، به دلیل مکانیزه شدن و افزایش وزن ماشین هاي کشاورزي، تراکم خاك به صورت یک مشکل چند بعدي در مقابل کشاورزي پایدار شناخته شده است و شامل اثرات متقابل ماشین، خاك، گیاه و اقلیم است .[11] تراکم پذیري خاك از نظر تعریف، عبارتست از بیان کمی رفتار خاك تحت تأثیر تنش و فشارهاي مشخص، که معمولاً این رفتار با تغییر چگالی ظاهري - BD - 1، درجه پوکی، تخلخلکل، تخلخل تهویهاي، نفوذپذیري آب به خاك و مقاومت خاك بیان می شود .[12] تراکم خاك باعث حساسیت بیش از حد گیاه به خشکی، تهویه ناکافی، کاهش جذب آب، کاهش بازده عناصر غذایی، رشد غیر یکنواخت گیاهان، کند شدن جوانه زنی و سیستم ریشهاي بد شکل و نهایتاً سبب کاهش محصول میگردد .
خاك هاي زراعی می توانند تحت تأثیر عوامل مختلف از جمله استفاده مکرر از ماشین آلات سنگین به خصوص در وضعیت رطوبتی نامناسب به تدریج متراکم شوند. در اثر تراکم مقاومت مکانیکی خاك افزایش و تهویه خاك تحت تأثیر قرار میگیرد ریشه گیاه براي نفوذ در خاك باید نیروئی اعمال کند تا ذرات خاك را جابجا نماید. چنانچه این نیرو از نیروي مقاومت مکانیکی خاك کمتر باشد ریشه قادر به جابجا کردن ذرات خاك نخواهد بود و در نتیجه در نفوذ به داخل خاك دچار مشکل خواهد شد. این امر در نهایت منجر به کاهش و یا توقف رشد ریشهگیاه خواهد شد. در واقع ریشه براي نفوذ در خاك باید حفرهاي به اندازة حجم خود در خاك ایجاد نماید. نیروئی که ریشه گیاه اعمال میکند بسته به نوع گیاه بین 0/24 تا 1/45 مگاپاسکال متفاوت است .[4] یکی از آثار مشخص و معین تراکم خاك کاهش تهویه خاك است. این کاهش عمدتاً به خاطر تغییر در توزیع اندازه خلل و فرج خاك است. با افزایش تراکم خاك درصد منافذ درشت خاك در جهت ایجاد منافذ ریز کاهش می یابد، تحت چنین شرایطی حرکت آب و هوا در خاك به شدت کاهش می یابد این امر به کاهش غلظت اکسیژن و افزایش گاز کربنیک منجر می شود. کاهش تهویه خاك می تواند بر روي رشد و نمو گیاه اثر منفی بگذارد .[7]
توانایی ریشه گیاهان در نفوذ به درون خاك متراکم بسیار متفاوت است .[2] بطوریکه - تایلور و همکاران - در تحقیقات خود ملاحظه نمودند وقتی مقاومت مکانیکی خاك به یک مگاپاسکال افزایش یابد طویل شدن ریشه گیاه پنبه 62 درصد کاهش پیدا می کند، حال آن که افزایش مشابه مقاومت مکانیکی خاك فقط توانست 25 درصد طول ریشه گیاه بادام زمینی را کاهش دهد.[13]
- دکستر - با آزمایشی روي یک خاك لوم رسی گزارش داد همبستگی منفی بین طول ریشه گندم و مقاومت خاك وجود دارد .[3] همچنین نیز نشان داده شد که افزایش چگالی ظاهري که از آثار تراکم خاك می باشد، سبب کاهش خطی ریشه گندم می شود که نتیجه مشابهی در مورد دیگر محصولات - ذرت و جو - بدست آمد.[6]
با بررسی مکانیزمهاي واکنش گیاهان به تراکم خاك ملاحظه شد که تراکم خاك بر روي جوانه زنی و سبز شدن و نیز مدت زمان سبز شدن بذور گیاهان زراعی تأثیر دارد.[1]
در آزمایش روي یک خاك لوم رسی گزارش داده شد که تراکم خاك تحتانی بطور قابل توجهی بر چگالی ظاهري، تخلخل تهویهاي، تخلخل کل و مقاومت نفوذسنجی خاك و در نتیجه بر مقدار عملکرد محصول اثر میگذارد به طوريکه در خاك مورد آزمایش تراکم خاك باعث افزایش چگالی ظاهري خاك به میزان 16 درصد، کاهش تخلخل کل خاك به میزان 27 درصد، کاهش تخلخل تهویهاي به میزان 62 درصد و افزایش مقاومت نفوذسنجی خاك از 1 مگاپاسکال در قطعات غیر متراکم به 4/83 مگاپاسکال در خاك هاي متراکم شد که این تغییرات باعث کاهش محصول دانه گندم به میزان 38 درصد و علوفه سورگوم به میزان 22 درصد شد.[5]
از جمله نیروهاي مکانیکی وارده بر خاك می توان به تردد ماشین آلات کشاورزي اشاره نمود. چهار عامل وزن، نوع چرخ، سرعت و تعداد تردد ماشین آلات بر تراکم خاك اثر می گذارد. - راقاوان و همکاران - در آزمایشی ذرت علوفهاي را تحت تراکم هاي مختلف رشد قرار دادند و نتیجه گرفتند که هر چه تعداد تردد تراکتور بیشتر، مقدار تراکم خاك بیشتر شده و نفوذ ریشه کاهش می یابد.[8] - سوان و همکاران - بیان کردند با افزایش سرعت ماشین آلات مقدار افزایش در چگالی ظاهري و همین طور عمق تراکم کاهش مییابد لذا مقدار تراکم کم میشود به طوريکه آنها نشان دادند چگالی ظاهري در زیر یک چرخ سخت با سرعت1 کیلومتر بر ساعت به میزان 1/65 گرم بر سانتی متر مکعب و در سرعت 12 کیلومتر بر ساعت، 1/49 گرم بر سانتی متر مکعب بوده است. همچنین عمق تراکم در سرعت کم، تقریباً دو برابر عمق تراکم در سرعت زیاد بوده است. [10]با توجه به اینکه در طول یک فصل زراعی کشاورز قصد دارد که براي عملیات کاشت، داشت و برداشت - مثل کاشت، سم پاشی، کود پاشی، خاك دهی، دفع علف هرز - در مزرعهاي که در آن محصول سیب زمینی کشت شده است از تراکتور استفاده کند باید در تصمیم گیري عوامل زیر به گونهاي عمل کند که کمترین فشردگی را در خاك و بیشترین عملکرد محصول سیب زمینی را داشته باشد.
الف- از چه نوع تراکتوري با توجه به شرایط کاري استفاده کند. ب- با چه سرعتی با تراکتور در خاك حرکت کند. ج- چه تعداد تردد در یک فصل زراعی داشته باشد تا بیشترین عملکرد محصول سیب زمینی و کمترین فشردگی را در خاك داشته باشد.با توجه به مطالب گفته شده و مشکل تراکم خاك و کاهش عملکرد محصول سیب زمینی در استان کرمان مطالعهاي با اهداف زیر صورت گرفت:
-1 بررسی عوامل سرعت، تعداد دفعات عبور در طول فصل زراعی و نوع تراکتور روي تراکم خاك در عمق هاي مختلف و همچنین عملکرد محصول سیب زمینی در کرمان -2 تدوین مدل ریاضی فشردگی خاك و عملکرد محصول به روش رگرسیون1
لازم به ذکر است فشردگی ایجاد شده در لایه هاي زیرین خاك ناشی از تردد هاي انجام شده، شبیه سازي تراکم به وجود آمده ناشی از تردد هاي انجام شده در عملیات کاشت و داشت می باشد.
.2 مواد و روش ها:
این پژوهش در سال زراعی 1395-1396 در مزرعه تحقیقاتی آموزشکده کشاورزي نیشابور اجرا گردید. در جدول1، خصوصیات بافت خاك محل تحقیق مشخص شده است. از طرح نوارهاي دوبار خردشده2 در قالب طرح بلوك هاي کامل تصادفی استفاده
