تأثیر گیاهان پوششی یولاف (Avena sativa L.) و ترب سفید (Raphanus sativus var. Longipinnatus) بر برخی از ویژگی‌های خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فیزیولوژی گیاهان زراعی، گروه آموزشی تولید و ژنتیک به نژادی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

2 استاد، فیزیولوژی گیاهان زراعی، گروه تولید و ژنتیک به نژادی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

3 استاد،گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی استاک بریج، دانشگاه ماساچوست ، ماساچوست، آمریکا

4 دانشیار بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

5 استاد علوم علف های هرز، گروه آموزشی تولید و ژنتیک به نژادی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

10.30466/asr.2024.121532

چکیده

تخریب خاک به عنوان بستر تولید محصولات کشاورزی به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. حفظ کمیت و کیفیت خاک منجر به نیاز روزافزون به روش­های سازگار با محیط زیست شده است. گیاهان پوششی یک راهبرد امیدوارکننده برای بهبود سلامت و کیفیت خاک هستند. به منظور بررسی اثرات گیاهان پوششی بر ویژگی­های خاک، آزمایشی در سه تکرار در سال­های زراعی 1400-1399 و 1401-1400 اجرا شد. این آزمایش شامل تک­کشتی یولاف زراعی (Avena sativa L.) و ترب سفید (Raphanus sativus var. Longipinnatus)، کشت مخلوط آن­ها و تیمار شاهد بدون گیاه پوششی بود. نتایج حاکی از آن بود که بیشترین و کمترین زیست­توده گیاهان پوششی به­ترتیب از تک­کشتی یولاف زراعی (83/538 گرم در متر مربع) و تک­کشتی ترب سفید (83/325) به­دست آمد. تک­کشتی یولاف زراعی، ترب سفید و کشت مخلوط­ آن­ها باعث افزایش درصد کربن آلی خاک (56/30، 86/27 و 86/28 درصد) و جمعیت میکروبی خاک (59/9، 70/11 و 05/13 درصد) در مقایسه با تیمار شاهد بدون گیاه پوششی شدند. کشت مخلوط یولاف زراعی با ترب سفید موجب کاهش زمان نفوذ آب به خاک و جرم مخصوص ظاهری خاک (به­ترتیب 86/36 و 86/15درصد)، افزایش درصد رطوبت جرمی خاک و درصد تخلخل خاک (39/46 و 83/53 درصد) در مقایسه با تیمار شاهد بدون گیاه پوششی شدند. تجزیه و تحلیل اسپیرمن تأثیر معنی­دار و افزایشی گیاهان پوششی را بر درصد کربن آلی خاک، جمعیت میکروبی، درصد رطوبت جرمی و درصد تخلخل خاک نشان داد. بلعکس، این مطالعه تأثیر معنی­دار و کاهشی گیاهان پوششی را بر میزان نفوذ آب و جرم مخصوص ظاهری خاک را نشان داد. در نتیجه تک­کشتی ترب سفید و کشت مخلوط آن با یولاف زراعی تأثیر مطلوبی بر غالب ویژگی­های خاک مورد مطالعه داشت. نتایج بر اهمیت گیاهان پوششی به عنوان یک رویکرد سازگار با محیط زیست برای بهبود ویژگی­های خاک تأکید می­کند.
تخریب خاک به عنوان بستر تولید محصولات کشاورزی به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. حفظ کمیت و کیفیت خاک منجر به نیاز روزافزون به روش­های سازگار با محیط زیست شده است. گیاهان پوششی یک راهبرد امیدوارکننده برای بهبود سلامت و کیفیت خاک هستند. به منظور بررسی اثرات گیاهان پوششی بر ویژگی­های خاک، آزمایشی در سه تکرار در سال­های زراعی 1400-1399 و 1401-1400 اجرا شد. این آزمایش شامل تک­کشتی یولاف زراعی (Avena sativa L.) و ترب سفید (Raphanus sativus var. Longipinnatus)، کشت مخلوط آن­ها و تیمار شاهد بدون گیاه پوششی بود. نتایج حاکی از آن بود که بیشترین و کمترین زیست­توده گیاهان پوششی به­ترتیب از تک­کشتی یولاف زراعی (83/538 گرم در متر مربع) و تک­کشتی ترب سفید (83/325) به­دست آمد. تک­کشتی یولاف زراعی، ترب سفید و کشت مخلوط­ آن­ها باعث افزایش درصد کربن آلی خاک (56/30، 86/27 و 86/28 درصد) و جمعیت میکروبی خاک (59/9، 70/11 و 05/13 درصد) در مقایسه با تیمار شاهد بدون گیاه پوششی شدند. کشت مخلوط یولاف زراعی با ترب سفید موجب کاهش زمان نفوذ آب به خاک و جرم مخصوص ظاهری خاک (به­ترتیب 86/36 و 86/15درصد)، افزایش درصد رطوبت جرمی خاک و درصد تخلخل خاک (39/46 و 83/53 درصد) در مقایسه با تیمار شاهد بدون گیاه پوششی شدند. تجزیه و تحلیل اسپیرمن تأثیر معنی­دار و افزایشی گیاهان پوششی را بر درصد کربن آلی خاک، جمعیت میکروبی، درصد رطوبت جرمی و درصد تخلخل خاک نشان داد. بلعکس، این مطالعه تأثیر معنی­دار و کاهشی گیاهان پوششی را بر میزان نفوذ آب و جرم مخصوص ظاهری خاک را نشان داد. در نتیجه تک­کشتی ترب سفید و کشت مخلوط آن با یولاف زراعی تأثیر مطلوبی بر غالب ویژگی­های خاک مورد مطالعه داشت. نتایج بر اهمیت گیاهان پوششی به عنوان یک رویکرد سازگار با محیط زیست برای بهبود ویژگی­های خاک تأکید می­کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Impact of Oat (Avena sativa L.) and Daikon Radish (Raphanus Sativus var. Longipinnatus) Cover Crops on Some Soil Properties

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Ahmadnia 1
  • Ali Ebadi 2
  • Masoud Hashemi 3
  • Akbar Ghavidel 4
  • Mohammad Taghi Alebrahim 5
1 Ph.D student plant physiology. Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture and natural resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Professor, Plant physiology, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture and natural resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 Professor, Stockbridge School of Agriculture, Plant and Soil Sciences/Crop Physiology, University of Massachusetts Amherst, Massachusetts, USA
4 Assistant professor, Department soil science, Faculty of Agriculture and natural resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
5 Professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture and natural resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

The degradation of soil as a substrate for the production of agricultural products has become a global concern. The preservation of soil quantity and quality has led to an increasing need for environmentally friendly methods. Cover crops have emerged as a promising strategy to improve soil health and quality. To investigate the effects of cover crops on soil characteristics, a field experiment was conducted with three replicates during the crop years of 2020-2021 and 2021-2022. The experiment included monoculture of Oat (Avena sativa L.) and Daikon radish (Raphanus sativus var. Longipinnatus), intercropping these two crops, and a control treatment without cover crops. The results indicated that the highest and lowest biomass of cover crops was obtained from Oat monoculture (538.83 g m-2) and Daikon radish monoculture (325.83g m-2), respectively. The monoculture of Oats, Daikon radish, and their intercropping increases the percentage of soil organic carbon (30.56, 27.86, and 28.86%) and soil microbial population (9.59, 11.70, and 05. 13 %) compared to the control treatment without cover crops. Intercropping of Oats with Daikon radish reduces the time of water infiltration into the soil and bulk density (36.86 and 15.86%, respectively), increasing the soil moisture percentage and the percentage of soil porosity (46.39 and 53.83%, respectively) compared to the control treatment. Spearman's correlation analysis revealed an increasing and significant effect of cover crops on soil organic carbon percentage, microbial population, soil moisture percentage, and soil porosity percentage. Conversely, the study found a decreasing and significant effect of cover crops on the water infiltration rate and soil bulk density. In conclusion, Daikon radish monoculture and its intercropping with oats had a favorable effect on most of the soil characteristics studied. These findings underscore the importance of cover crops as an environmentally friendly approach to improving soil properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bulk density
  • Infiltration rate
  • Microbial population
  • Organic carbon and Residues

مراجع

Acton D.F., and Gregorich L.J. 1995. The health of our soils - towards sustainable agriculture in Canada. Centre for Land and Biological Resources Research, Research Branch, Agriculture and Agri-Food Canada, Ottawa, Ont. xiv + 138 pp.
Adetunji A.T., Ncube B., Mulidzi R., and Lewu F.B.  2020. Management impact and benefit of cover crops on soil quality: A review. Soil and Tillage Research, 204(2020)104717: 1-11. https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104717
Ahmadnia F., Ebadi A., Hashemi M., and Ghavidel A. 2020. Investigating the short time effect of cover crops on biophysical properties of soil. Journal of Water and Soil Conservation, 26(6): 277-290. (In Persian)
Ahmadnia F., Ebadi A., Hashemi M., and Nabati L. 2020. Investigating the effectiveness of Sunn Hemp (Crotalaria juncea) and Rye (Secale cereal L.)  in weed suppression and yield of Kohlrabi (Brassica oleracea var. Gongylodes). Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 31(2): 43-56. (In Persian)
Ahmadnia F., Ebadi A., Hashemi M., Ghavidel A., and Ghahremani S. 2021. Evaluation of short-term effect of oat and chickling pea cover crops in improving selected soil properties. Applied Soil Research, 9(1): 72-87. (In Persian)
Alear L., and Bradford J. 2005. Oxygen effects on carbon, polyphenols, and nitrogen mineralization potential in soil. Soil Science Society of America Journal, 51(1):13-33.  https://doi.org/10.2136/sssaj2006.0167
Alexander M. 1977. Introduction to Soil Microbiology (2nd Ed). John Wiley and Sons Inc, New York, 467p.
Almeida W.S., Panachuki E., Oliveira P.T.S., Menezes R.S., Sobrinho T.A., and Carvalho D.F. 2017. Effect of soil tillage and vegetal cover on soil water infiltration. Soil and Tillage Research, 175: 130-138. DOI:10.1016/j.still.2017.07.009
Ardakani M.R., Razavi M., and Zafarian F. 2007. Experimental Methods in plant Ecology (Translate). University of Tehran Press (UTP),180p.
Attard, E., Recous S., Chabbi A., De Berranger C., Guillaumaud N., Labreuche J., Philippot L., Schmid B., Le Roux X. 2011. Soil environmental conditions rather than denitrifier abundance and diversity drive potential denitrification after changes in land uses. Global Change Biology, 2011(17): 1975-1989. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2010.02340.x
Ball A.S. 2014. Cell Bacterial Culturing. (Ghavidel, A. and Najirad, S). Published at Ardebil Jihad,118p.
Basche A.D., and Delonge M.S. 2019. Comparing infiltration rates in soils managed with conventional and alternative farming methods: A meta-analysis. Agronomy & Horticulture-Faculty Publication, 1280: 1-23. https://digitalcommons.unl.edu/agronomyfacpub/1280
Blanco-Canqui H., Claassen M., and Presley D., 2012. Summer cover crops fix nitrogen, increase crop yield, and improve soil–crop relationships. Agronomy Journal,104(1):137-147. doi:10.2134/agronj2011.0240
Blanco-Canqui H., Shaver T.M., Lindquist J.L., Shapiro C.A., Elmore R.W., Francis C.A., and Hergert G.W. 2015. Cover crops and ecosystem services: insights from studies intemperate soils. Agronomy Journal, 107: 2449-2474. https://doi.org/10.2134/agronj15.0086
Bowles T.M., Jackson L.E., Loeher M., and Cavagnaro T.R. 2017. Ecological intensification and arbuscular mycorrhizas: a meta-analysis of tillage and cover crop effects. Journal of Applied Ecology, 54:1785-1793. https://doi.org/10.1111/1365- 2664.12815.
Chaichi M.R., Farhoodi R., Majnoun Hosseini N., and Savachebi GH. 2008. Effect of wheat residue management on soil properties and on sunflower yield in double cropping system. Iranin Journal of Field Crop Science, 39(1): 11-20. (In Persian)
Coombs C., Lauzon J.D., Deen B., and VanEerd L.L. 2017. Legume cover crop management on nitrogen dynamics and yield in grain corn systems. Field Crops Research, 201:75-85. DOI: 10.1016/j.fcr.2016.11.001
Cuevas J., Daliakopoulos I.N., Moral E.D., Hueso J.J., and Tsanis IK, 2019. A review of soil-improving cropping systems for soil salinization. Agronomy, 9(295): 1-22. doi:10.3390/agronomy9060295
Dane J.H., and Topp G.C. 2002. Methods of Soil Analysis, Part 4, Physical Method. Soil Science Society of America Journal, Inc. Madison, Wisconsin, USA.
Esfandiary Ekhlas E., Nael M., and Hamzei J. 2018. The effect of integrated management of conservation tillage and Lathyrus sativus cover cropping on Cucurbita pepo yield and selected soil quality indicators. Iranian Journal of Field Crops Research, 16(2): 421-434. (In Persian)
Finney D.M., Buyer J.S., and Kaye J.P. 2017. Living cover crops have immediate impacts on soil microbial community structure and function. Journal of Soil and Water Conservation, 72 (4):361-73. doi:10.2489/jswc.72.4.361.
Ghahremani S., Ebadi A., Tobeh A., Hashemi M., Sedghi M., and Gholipuri A. 2020. The effect of cover crops on yield and weeds control of Patato (Solanum tuberosum L.). Journal of Crop Ecophysiology, 14(1): 119-134. (In Persian)
Ghahremani, S., Ebadi A., Tobeh A., Hashemi M., Sedghi M., Gholipoouri A., and Barker A.V. 2021. Short-Term Impact of Monocultured and Mixed Cover Crops on Soil Properties, Weed Suppression, and Lettuce Yield. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 52(4): 406-415. DOI: 10.1080/00103624.2020.1854295
Gudarzi, M., Ebadi A., Ahmadnia F., Hashemi M., and Ghahremani S. 2020. Effect of cover crops on yield and weeds control of Lettuce Icebergs (Lactuca sativa var. Ice berg). Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 30(4): 173-184. (In Persian)
Gupta PK. 2004. Soil, Plant, Water and fertilizer analysis. Agro bios, India. 438p.
Hallama, M., Pekrun C., and Lambers H., 2019. Hidden miners – the roles of cover crops and soil microorganisms in phosphorus cycling through agroecosystems. Plant Soil, 2019(434): 7-45. https://doi.org/10.1007/s11104-018-3810-7
Hesami E., Jahan M., Nassiri-Mahallati M., and Farhoudi R. 2018. Effects of plant residues in two types of soil texture on soil characteristics and corn (Zea mays L.) NS640 yield in a reduced Tillage cropping system. Iranian Journal of Field Crops Research, 16(1): 67-81. (In Persian)
Irmak, S., Sharma V., Mohammed A.T., and Djaman K. 2018. Impacts of cover crops on soil physical properties: Field capacity, permanent wilting point, soil-water holding capacity, bulk density, hydraulic conductivity, and infiltration. Transactions of the ASABE, 61 (4):1307–1321. doi:10.13031/trans.12700.
Khodashenas A., Koocheki A., Rezvani Moghadam P., Lakzian A., and Nassiri Mahallati M. 2010.  Evaluation of agricultural practices effect on soil bacterial diversity and abundance. JWSS- Journal of Water and Soil Scienc, 14(52): 99-114. (In Persian)
Kim, N., Zabaloy M.C., Guan K., and Villamil M.B. 2020. Do cover crops benefit soil microbiome? A meta-analysis of current research. Soil biology and Biochemistry, 142(2020):107701, 1-14. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.107701
Klute A.1986. Water retention: Laboratory Methods. Methods of Soil Analysis: Part1- Physical and Mineralogical Methods (methods of soil anl.), Madison, Wis: American Society of Agronomy: Soil Science Society of America, pp. 635-662.  https://doi.org/10.1002/gea.3340050110
Li L.N., Xi Y.G., Chen E., He L.P., Wang L., Xiao X.J., and Tian W. 2018. Effects of tillage and green manure crop on composition and diversity of soil microbial community. Journal of Ecology and Rural Environment, 34 (4): 342-348. http://www.ere.ac.cn/.../column79.shtml
McDaniel M.D., Tiemann L.K., Grandy A.S. 2014. Does agricultural crop diversity enhance soil microbial biomass and organic matter dynamics? A meta-analysis. Ecological Applications, 24: 560-570. https://doi.org/10.1890/13-0616.1.
Moebius-Clune B.N., Moebius-Clune D.J., Gugino B.K., Idowu O.J., Schindelbeck R.R., Ristow A.J., Van-Es H., MThies J.E., Shayler H.A., McBride M.B., Kurtz K.S.M., Wolfe D.W., and Abawi G.S. 2016. Comprehensive assessment of soil health – The cornell framework, Edition 3.2, cornell university, Geneva, NY.  
Mukumbareza C., Muchaonyerwa P., and Chiduza C., 2015. Effects of oats and grazing vetch cover crops and fertilization on microbial biomass and activity after five years of rotation with maize. South Africa Journal of Plant and Soil, 32:189-197. https://doi.org/10.10
80/02571862.2015.1025446
Olsen SR., and Sommers LE. 1982. Phosphorus. In: Page AL. (Ed), Methods of Soil Analysis, Agronomy. No. 9, Part 2: Chemical and Microbiological Properties (2nd Ed). American Society Agronomy, Madison, pp. 403- 430
Page AL., Miller RH., and Keeney DR. 1982. Method of Soil Analysis (part 2: Chemical and Microbiological Properties). American society of Agronomy, Madison, 1121p.
Palm C., Blanco-Canqui H., DeClerck F., Gatere L., and Grace P. 2014. Conservation agriculture and ecosystem services: An overview. Agriculture, Ecosystems Environment, 2014(187): 87-105. https://doi.org/10.1016/j.agee.2013.10.010
Parmodh S., Atinderpal S., Charanjit S.K., Amandeep S.B., Kulbhushan K.G., Mahendra D., and Robert L.S. 2018. The role of cover crops towards sustainable soil health and agriculture-A Review paper. American Journal of Plant Sciences, 9: 1935-1951. DOI: 10.4236/ajps.2018.99140
Pfeiffer A., Silva E., and Colquhoun J. 2016. Living mulch cover crops for weed control in small-scale applications. Renewable Agriculture and Food Systems, 31(4): 309-317. https://doi.org/10.1017/S1742170515000253
Poeplau C., and Don A. 2015. Carbon sequestration in agricultural soils via cultivation of cover crops - a meta‐analysis. Agriculture Ecosystems and Environment, 200: 33-41. https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.10.024
Sapkota T.B., Mazzoncini M., Bàrberi P., Antichi D., and Silvestri N. 2012. Fifteen years of no till increase soil organic matter, microbial biomass and arthropod diversity in cover crop-based arable cropping systems. Agronomy for Sustainable Development, 2012(32): 853-863. https://doi.org/10.1007/s13593-011-0079-0
Shamsaddin Saiedi M., Ghanbari A., Ramroudi M., and Khezri A. 2017. Effects of green manure management and fertilization treatments on the chemical and physical properties and fertility of soil journal. Journal of Water and Soil Science, 21(1): 37-49. (In Persian)
Sharma P., Singh A., Kahlon C.S., Brar A.S., Grover K.K., Dia M., and Steiner R.L. 2018. The role of cover crops towards sustainable soil health and agriculture-a review paper. American Journal of Plant Science, 9(9):1935-1951. https://doi.org/10.4236/ajps.2018.99140
Singh A., and Kaur J. 2012. Impact of conservation tillage on soil properties in rice wheat cropping system. Agricultural Science Research Journal, 2(1): 30-41.
Sintim H.Y., Bandopadhyay S., English M.E., Bary A.I., DeBruyn J.M., Schaeffer C.A., Reganold J.P., and Flury M. 2018. Impacts of biodegradable plastic mulches on soil health. Agriculture, Ecosystems and Environment, 273: 36-49. https://doi.org/10.1016/j.agee.2018.12.002
Soti P.G., Rugg S., and Racelis A. 2016. Potential of cover crops in promoting mycorrhizal diversity and soil quality in organic farms. Journal of Agricultural Science, 8(8):42-47. DOI:10.5539/jas.v8n8p42
Stott DE., and Moebius-Clune BN. 2017. Soil Health: Challenges and Opportunities in Global Soil Security. Springer International Publishing, 2017: 109-121.
Surucu A., Ozyazici M.A., Bayrakli B., and Kizilkaya R. 2014. Effects of green manuring on soil enzyme activity. Fresenius Environmental Bulletin, 23: 2126-2132.
Tautges N.E., Chiartas J.L., Gaudin A.C.M., O’Geen A.T., Herrera I., and Scow K.M. 2019. Deep soil inventories reveal that impacts of cover crops and compost on soil carbon sequestration differ in surface and subsurface soils. Global Change Biology, 2019; 00: 1-14. DOI: 10.1111/gcb.14762 
Tsiafouli M.A., Thebault E., Sgardelis S.P., De Ruiter P.C., Van der Putten W.H., Birkhofer K., Hemerik L., De Vries F.T., Bardgett R.D., Brady M.V., Bjornlund L., Jorgensen H.B., Christensen S., Hertefeldt T.D., Hotes S., Gera Hol W.H., Frouz J., Liiri M., Mortimer S.R., Setala H., Tzanopoulos J., Uteseny K., Pizl V., Stary J., Wolters V., and Hedlund K. 2015. Intensive agriculture reduces soil biodiversity across Europe. Global Change Biology, 21: 973-985. Doi: 10.1111/gcb.12752
Van Es H.M., and Karlen D.L. 2019. Reanalysis validates soil health indicator sensitivity and correlation with long-term crop yields. Soil Science Society of America Journal, 83: 721-732.  https://doi.org/10.2136/sssaj2018.09.0338
Walkley A., and Black I.A. 1934. Estimation of soil organic carbon by the chromic acid titration method. Soil Science, 37: 29-38. http://dx.doi.org/10.1097/00010694-193401000-00003
Yang T., Siddique K.H.M., and Liu K. 2020. Cropping systems in agriculture and their impact on soil health-A review. Global Ecology and Conservation, 23(2020) e 01118: 1-13. https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01118.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 فروردین 1402
  • تاریخ بازنگری: 06 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش: 10 مرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار