بخشی از مقاله
چکیده:
با توجه به وجود بقایا بر روی سطح زمین، کاهش فرسایش بادی و آبی خاک یکی از مهم ترین مزای ای استفاده از سیستم کم خاک ورزی است. حفظ پوشش گیاهی روی سطح خاک سادهترین روش کنترل فرسایش آبی و بادی است. در این روش با ایجاد بقایا بر روی سطح خاک با کاهش سرعت اکسیداسیون مواد آلی خاک، سبب جلوگیری از تخریب این مواد می گردد . وجود بقایا بر روی سطح زمین با کاهش سرعت روان آب، زمان بیشتری را برای نفوذ به خاک در اختیار آن قرار داد.
در نتیجه رطوبت قابل دسترس بیشتری را برای رشد محصول فراهم کرد. همچنین کاهش تعداد عملیات در مزرعه سبب صرفه جویی در هزینه های مربوط به سوخت و کارگر می شود. با مدیریت صحیح، بقایای گیاهی بیشتری روی سطح نگه داشته می شوند. این امر موجب کاهش روانآب، تلفات رسوبی و آلودگی هوا شده و سطح خاک را در برابر فرسایش بادی می توان محافظت کرد. همچنین عملیات کم خاک ورزی به خاطر افزایش رطوبت ذخیره شده در خاک که همیشه بحرانیترین عامل در تولید محصولات است سبب افزایش عملکرد محصول نیز ایجاد می گردد.
-1 مقدمه:
خاکورزی عبارت است از بکارگیری یک یا چند عمل با یک نیروی مکانیکی مشخص که توسط یک وسیله خاکورزی به تمام یا بخشی از توده خاک اعمال میگردد. عملیات خاکورزی اجرا شده در یک توالی یا ترکیب مشخص برای تولید محصول، یک سیستم خاکورزی را تشکیل میدهد
سیستمهای خاکورزی با حضور بقایای گیاهی به سه دسته تقسیم میشوند. این طبقهبندی براساس میزان سطح پوشیده مزرعه از بقایا در موقع کاشت بنام خاکورزی حفاظتی - بقایای گیاهی بیش از 30 درصد سطح مزرعه را هنگام کاشت میپوشانند - ، کمینهورزی - بقایا بین 15 تا 30 درصد را میپوشانند - و خاکورزی معمولی - بقایا کمتر از 15 درصد سطح مزرعه را پوشش میدهند - می باشد
کمخاکورزی و بیخاک ورزی دو روش متداول در خاکورزی حفاظتی است. در روش کمخاکورزی عملیات بر حسب نوع گیاه و میزان بقایای محصول قبلی تا عمق کافی - 8-15 سانتی متر - برای قرار دادن کود و بذر و مخلوط کردن بقایا با لایه سطحی انجام می گیرد. در روش بیخاکورزی هیچ نوع عملیات خاک ورزی صورت نمیپذیرد و تنها ماشین کاشت کود و بذر را باحداقل به هم خوردگی در خاک قرارمی دهد. در روش بیخاکورزی بقایای گیاهی در سطح خاک - روی خاک - رها می گردند
خاک ورزی حفاظتی از دهه 1940 در اروپا و آمریکا به عنوان یک سیستم جایگزین گاوآهن برگرداندار به علت خشکسالیهای بوجود آمده و به منظور جلوگیری از فرسایش آبی و بادی مورد توجه قرار گرفت و کشاورزی بدون شخم برای اولین بار معرفی گردید. علاوه بر حفظ و نگهداری منابع آب و خاک، سلامتی مواد غذایی، حفظ طبیعت و محیط زیست از موارد دیگری است که در شرایط کنونی توجه کشورهای پیشرفته را در استفاده از سیستمهای خاکورزی حفاظتی به خود معطوف داشته است
روش های خاک ورزی حفاظتی در مناطق مختلف دنیا با توجه به شرایط خاک و اقلیم هر منطقه بومی گردیده و از مزایای ویژه ای که برای آن منطقه دارد استفاده میگردد.
-2 مواد و روشها:
-2-1 اثرکم خاکورزی برکیفیت خاک
خاکورزی از طریق شدت بخشیدن فرسایش و تغییر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی کیفیت خاک را تحت تأثیر قرار میدهد. خاکورزی با ایجاد تغییرات کوتاهمدت در شرایط خاک، تغییرات درازمدت را نیز به دنبال دارد. درخصوص تأثیر خاکورزی همراه با حفظ بقایای گیاهی بر کیفیت محیط زیست، بایستی ارزیابی صورت گیرد. اما در بخشهایی از جهان بقایای گیاهی به منظور تغذیه حیوانات، سوخت، کاغذسازی و مواد ساختمانی مصرف میشود. در برخی موارد نیز بقایای گیاهی به منظور تغذیه حیوانات، سوخت، کاغذسازی و مواد ساختمانی مصرف میشود
در برخی موارد نیز بقایای گیاهی توسط حیوانات مصرف و یا در غیر این صورت سوزانده میشوند و خاکورزی بدون بقایای گیاهی انجام میشود. خاکورزی بدون بقایای گیاهی نیز کیفیت محیط را همانند خاکورزی با بقایا تحت تأثیر قرار میدهد
با وجود این اطلاعات کمی در خصوص تأثیرات درازمدت خاکورزی بدون بقایای گیاهی بر کیفیت محیط در دسترس میباشد. بنابر این نتیجهگیریها براساس اثرات کوتاه مدت بوده و به اثرات درازمدت تعمیم داده میشوند. تفاوت در مقدار مواد آلی خاک در اثر عملیات خاکورزی بخوبی ثابت شده است. تفاوت هایی در مقدار کربن آلی - که مستقیماً با مواد آلی خاک ارتباط دارد - بین مدیریت شخم متداول و سیستمهای با فشردگی کمتر گزارش کردهاند. در بعضی خاکها که عملیات خاکورزی کمتری داشتند %44 کربن آلی بیشتری مشاهده شد
-2-2 اثرکم خاکورزی بر فرسایش خاک
فرسایش خاک یک مشکل جهانی است که به طور جدی منابع آب و خاک را تهدید می کند. برای تشکیل یک سانتی متر خاک بیش از سیصد سال زمان لازم است. از این نظر، جلوگیری از فرسایش خاک به منظور حفظ ثروت های ارزشمند طبیعی امری حیاتی به شمار می رود. نوع بهره برداری از اراضی عامل بسیار مهمی در فرسایش و تولید رسوب حوضه های آبخیز به شمار می رود. فرسایش خاک توسط باد و آب علت اصلی افت کیفیت خاک میباشد. خاکورزی با فرسایش آبی و بادی موجب اتلاف خاک میگردد. اتلاف خاک توسط آب و باد ارتباط نزدیکی با شرایط خاک سطحالارض دارد که با خاکورزی تغییر میکند
فرسایش آبی خاک موجب جدا شدن ذرات خاک و در نتیجه انتقال آنها در اثر آبشویی میگردد. پراکنده شدن خاک در اثر ضربه قطرات باران و نیز در اثر جریان آب - آبشویی - اتفاق میافتد. هر نوع عملیات مدیریتی برروی ضربه قطرات باران بر تفکیک و پراکندگی خاک تأثیر میگذارد. حضور محصولات در حال رشد یا مالچها در سطح خاک و یا حالتهای سخت و کلوخهای خاک ضربه قطرات باران و در نتیجه اتلاف حاصل از باران را کاهش میدهد.
Mannering and Fenster در سال 1977 گزارش کردند که با افزایش بقایای گیاهی مربوط به سیستمهای خاکورزی، اتلاف خاک به صورت نمایی کاهش یافت . در سیستم کم خاکورزی، درصدی از بقایای گیاهی در سطح خاک رها شده و بهم خوردگی خاک به حداقل می رسد. بقایای گیاهی در سطح خاک قابلیت فرسایش ناشی از بارندگی را با فرو نشاندن انرژی قطرات باران قبل از برخورد به سطح خاک کاهش میدهند. آنها همچنین موجب کاهش قابلیت فرسایش خاک به دلیل تجمع بهتر همراه با ماده آلی بیشتر در لایههای سطحی خاک میگردند. این اثرات خود را در اتلاف کمتر خاک نشان میدهند
اتلاف خاک پوشیده با بقایای گیاهی، در خاکورزی حفاظتی، بسیار کمتر از خاک بی پوشش میباشد. Lopez and Garcia در سال 2000 در مطالعات تونل باد پوشش 30 درصدی بقایای گیاهی دریافتند که اتلاف خاک تا 70 درصد کاهش یافته و بقایای سرپا حدود 6 برابر از بقایای پهن شده در کنترل فرسایش بادی مؤثرتر هستند. برااس نظر آنها کم خاکورزی نسبت به خاکورزی معمولی از خاک حفاظت بیشتری میکند چون فرسایش بادی کمتر در سطح خاک - حدود 10 درصد کمتر - اتفاق میافتد.
-2-3 اثرکم خاک ورزی بر فشردگی خاک
در نتیجه حرکت چرخ تراکتور و یا ادوات خاکورزی مناطق فشرده شده بوجود میآید. حرکت چرخ بدون کنترل باعث فشردگی یکنواخت کل مزرعه میشود که وزن مخصوص و استحکام زیاد خاک از علائم مشخصه آن است. اینافزایش وزن مخصوص ظاهری تقریباً به کاهش خلل و فرج درشت بین خاک دانهها منجر میشود. کاهش خلل و فرج درشت باعث کاهش نفوذپذیری آب و افزایش روان آب میشود. تداوم کاربرد بعضی از ادوات خاکورزی - گاوآهن برگرداندار، کولتیواتورها و هرس دوار - در یک عمق ثابت میتواند باعث تشکیل لایه سخت ناشی از خاکورزی شود
-2-4 اثر کم خاک ورزی برحفظ رطوبت خاک
یکی از مشخصات آب و هوای مناطق خشک و نیمهخشک، پایین بودن رطوبت نسبی هوا میباشد. پایینبودن رطوبت موجود در هوا موجب افزایش شدت تبخیر و تعرق و در نتیجه افزایش آب مورد نیاز گیاهان میگردد. بطور مثال حدود 50-70 درصد آب آبیاری در فصل تابستان از طریق تبخیر و تعرق از دسترس گیاه خارج میشود
یکی از راههای کاهش تبخیر، قبل از سایه انداخن کامل گیاه اصلی پوشش خاک با بقایای گیاهی حاصل از محصول قبلی میباشد. حفظ بقایای گیاهی در سطح یا نزدیک سطح خاک با عملیات بیخاکورزی یا کمخاکورزی باعث کاهش تبخیر از سطح خاک میشود که از طریق کاهش درجه حرارت، جلوگیری از انتشار بخار آب، و کاهش سرعت باد در سطح تماس خاک با هوا صورت میگیرد. وجود بقایا در سطح خاک می تواند حدود 34 تا50 درصد تبخیر از سطح خاک را کاهش دهد. با حفظ بقایای گیاهی در سطح یا نزدیک سطح خاک میتوان در مناطق خشک بخصوص در فصل تابستان دور آبیاری را افزایش داد
-2-5 اثر کم خاک ورزی برافزایش درجه حرارت خاک در فصل پاییز و تعدیل آن در فصل تابستان
یکی از عوامل محیطی موثر بر سبزشدن و رشد و نمو گیاهان زراعی در روش بیخاکورزی یا کمخاکورزی درجه حرارت خاک میباشد. هوای معمولاً صاف مناطق خشک باعث دریافت حداکثر گرمای خورشید در روز و دفع سریع گرما در شب میشود.
میزان این تغییرات در فصل تابستان گاهاً به 30 تا 40 درجه سانتیگراد میرسد. مدیریت بقایای گیاهی با خاکورزی حفاظتی در تعدیل درجه حرارت در مناطق خشک کمک میکند. بقایای سطحی به عنوان عایق های حرارتی عمل میکنند که به دلیل انعکاس نور، کاهش تبخیر و کاهش تماس باد با سطح خاک است. در بهار در مناطق خشک که هوا رو به گرم شدن است، وجود بقایا در سطح یا نزدیک سطح خاک سبب کاهش متوسط دمای خاک در تمام عمقها میشود
از طرف دیگر با سرد شدن خاک - در پاییز - وجود بقایای گیاهی، خاک را گرمتر از خاک بدون پوشش نگه می دارد. میتوان از این پدیده در سبزکردن بذوری مانند پیاز، در فصل پاییز که در روش رایج برای سبزکردن آن مقادیر زیادی شن مصرف میشود استفاده نمود. برای استفاده از شن دلایل گوناگون نظیر جلوگیری از سله بستن خاک، حفظ رطوبت خاک، جذب حرارت و گرمکردن خاک توسط کشاورزان بیان میگردد. حفظ بقایای گیاهی در سطح نیز میتوانداین شرایط را ایجاد کرده و ما نند شن عمل نماید و از مصرف بی رویه شن در مزارع جلوگیری کند
-2-6 اثر کم خاک ورزی بر افزایش حاصلخیزی خاک
همانطورکه قبلاً ذکر شد، یکی از مشخصات خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک فقیربودن خاک این مناطق از مواد آلی میباشد. کشاورزان بقایای گیاهی را از مزرعه خارج کرده و میسوزانند. سوزاندن بقایای گیاهی هرچند روشی ارزان، سریع و آسان بوده و کنترل علفهای هرز، آفات و بیماریها را امکانپذیر میسازد. لیکن باعث فقیرشدن خاکهای مناطق خشک از مواد آلی شده است. مدیریت بقایای گیاهی، از روشهای اصلاح و حاصلخیزی خاک میباشد. مدیریت بقایای گیاهی، با خاکورزی حفاظتی میسر است. حفظ بقایای گیاهی در سطح یا نزدیک سطح خاک در روشهای بیخاکورزی و کمخاکورزی مقدار کربنآلی، ساختمان خاک و جمعیت کرمهای خاکی را نسبت به سوزاندن بقایای گیاهی بهبود میبخشد
-2-7 اثر کم خاک ورزی بر پیشرس کردن محصول در نظام دو کشتی
در بسیاری از مناطق خشک و نیمهخشک، دو محصول زراعی در سال کشت میگردد. استفاده از خاکورزی مرسوم، عملیاتی زمانبر بوده و کشاورزان را با محدودیت زمانی درنظام دو کشتی مواجه میسازد. انجام عملیات خاکورزی اولیه، ثانویه، مرزکشی و نهرکنی به حداقل یک هفته پس از برداشت محصول اول و کاشت محصول دوم زمان نیاز دارد. این در حالی است که به ازای یک روز استقرار سریعتر محصول دوم - پس از برداشت محصول اول - در تابستان منجر به چند روز رسیدن سریعتر آن در فصل پاییز خواهد شد. خاکورزی حفاظتی زمان آماده سازی بستر بذر را نسبت به روش مرسوم به یک پنجم تا یک دهم کاهش داده که علاوه بر مزایای اقتصادی این روش آمادهسازی زمین برای کشت پاییزه را نیز تسریع خواهدکرد
با توجه به وجود بقایا بر روی سطح زمین، کاهش فرسایش بادی و آبی خاک یکی از مهم ترین مزایای استفاده از سیستم کم خاک ورزی است. وجود بقایا بر روی سطح خاک با کاهش سرعت اکسیداسیون مواد آلی خاک، سبب جلوگیری از تخریب این مواد می شود. وجود بقایا بر روی سطح زمین با کاهش سرعت روان آب، زمان بیش تری را برای نفوذ به خاک در اختیار آن قرار داده و در نتیجه رطوبت قابل دسترس بیش تری را برای رشد محصول فراهم میکند. همچنین کاهش تعداد عملیات در مزرعه سبب صرفه جویی در هزینه های مربوط به سوخت و کارگر می شود. کاهش رفت و آمد های چرخ های تراکتور بر روی خاک، میزان فشردگی خاک را کاهش داده و سبب نفوذ بیشتر آب و افزایش توسعه ریشه می شود
به بیان دیگر، حفظ پوشش گیاهی روی سطح خاک سادهترین روش کنترل فرسایش آبی و بادی است. با مدیریت صحیح، بقایای گیاهی بیشتری روی سطح نگه داشته میشود. این امر موجب کاهش روانآب، تلفات رسوبی و آلودگی هوا شده و سطح خاک را در برابر فرسایش بادی محافظت می کند. عملیات کم خاک ورزی به خاطر افزایش رطوبت ذخیره شده در خاک که تقریبا همیشه بحرانی ترین عامل در تولید محصولات است قابلیت افزایش عملکرد محصول را نیز داراست.
-3 نتیجه گیری:
-1 خاکورزی سطحی مناسب میتواند با ایجاد لایه خاکورزی شده نرم و متخلخل که نگهدارنده رطوبت سطحی بوده و ورود آب به خاک را تسریع مینماید. نفوذ آب به خاکهای با نفوذپذیری کم را در طول فصل مرطوب - از طریق کند نمودن تبخیر و تأمین زمان بیشتر برای نفوذ عمقی آب به خاک - تسهیل نماید و کمک شایانی به ذخیره رطوبت کند.
-2 در برخی از خاکهایی که خاکورزی کمتری دارند کربن آلی بیشتری مشاهده میشود.
-3 اثر قابل توجه خاکورزی بر تولید محصولات، اغلب به مناطق نیمه خشک محدود میشود. چرا که بارندگی در این مناطق ناچیز است. کمبود آب سبب ایجاد محدودیتهای اقتصادی در کاربرد عملیات خاکورزی میشود. مقدار بقایای گیاهی در این مناطق عموماً کم بوده که این خود راهکارهای مدیریتی برای اهداف حفاظتی و تولیدی را محدود میکند.
-4 سیستم شخم کم خاک ورزی در کاهش فرسایش خاک بسیار مؤثر بوده و میتواند فرسایش خاک را کاهش دهد.
-5 باتوجه به امکان صرفهجویی در مصرف آب در سیستم خاکورزی حفاظتی - بخصوص در فصل تابستان - و همچنین مزایای دیگر این سیستم نظیر افزایش مواد آلی خاک، بهبود ساختمان خاک، تعدیل درجه حرارت خاک و پیش رسکردن محصول استفاده از این روش به عنوان جایگزینی مطلوب برای خاکورزی مرسوم به خصوص در کشت های تابستانه توصیه میگردد.
-6 نتایج تحقیقات انجام شده نشان می دهد که استفاده از روشهای کمخاکورزی و بیخاکورزی بر عملکرد محصول در مناطق خشک و نیمه خشک تاثیر منفی ندارد و این در صورتی است که تناوب زراعی رعایت و تماس کافی بین بذر و خاک فراهم گردد.
-7 کاهش شدت خاکورزی باعث جایگزینی مواد آلی خاک و دستیابی به یک توازن مناسب آن ها شود. به همین دلیل نظامهای شخم کاهش یافته و یا بدون شخم برای مدیریت مواد آلی خاک امیدبخش هستند.
