ارزیابی تأثیر مدیریت تناوب، عملیات خاک ورزی و بقایای گیاهی بر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و پتانسیل ترسیب کربن خاک

تعادل بین ورودی و خروجی کربن نقش بسزایی در پایداری بوم نظام های زراعی، گرمایش جهانی و تغییر اقلیم دارد. به منظور ارزیابی خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و پتانسیل ترسیب کربن تحت تأثیر شدت های مختلف خاک ورزی، نوع تناوب زراعی و مدیریت بقایای گیاهی آزمایشی به صورت کرت های نواری در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد در دو سال زراعی 90-1389 و 91-1390 انجام شد. تناوب در چهار سطح طی دو سال (r1: جو- ذرت- ماشک گل خوشه ای- کنجد، r2: کلزا- ذرت- کلزا- ذرت، r3: گندم- لوبیا- گندم- لوبیا، r4: جو- چغندرقند- جو- چغندرقند) به عنوان عامل عمودی و نوع مدیریت خاک ورزی در سه سطح: t1: خاک ورزی حداقل (دیسک و لولر)، t2: خاک ورزی متوسط (گاوآهن پنجه غازی، دیسک و لولر) و t3: خاک ورزی رایج (دو نوبت گاوآهن برگرداندار، دو نوبت دیسک و سه نوبت لولر) به عنوان عامل افقی و بقایای گیاهی در دو سطح: m1: بدون برگردانیدن بقایای گیاهی و m2: با برگردانیدن بقایای گیاهی به عنوان عامل فرعی فرعی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که در لایه 10-0 سانتی متری تناوب های r2 و r3 به ترتیب با 55/1 و 51/1 (g.cm-3) بیشترین و تناوب r4 با 27/1 (g.cm-3) کمترین میزان جرم مخصوص ظاهری را نشان دادند. در تناوب های r3 و r4 در هر سه لایه خاک بیشترین میزان کل نیتروژن خاک مشاهده شد که در مقایسه با تناوب r1 و r2 اختلاف معنی داری بود. در لایه 10-0 سانتی متری تناوب r4 و r1 به ترتیب با 09/0 و 074/0 درصد بیشترین و کمترین میزان نیتروژن کل خاک را نشان دادند. با این وجود با افزایش نیتروژن کل نسبت کربن به نیتروژن کاهش یافت و در لایه 10-0 سانتی متری تناوب r1 در نتیجه افزایش کربن ورودی به خاک با 99/11 درصد بیشترین میزان کربن به نیتروژن خاک را نشان داد که در مقایسه با r2، r3 و r4 باعث بهبود 30، 40 و 37 درصدی نسبت کربن به نیتروژن کل خاک شد. نتایج نشان داد که با کاهش شدت عملیات خاک ورزی رایج به حداقل در لایه های 10-0، 20-10 و 30-20 سانتی متری جرم مخصوص ظاهری به ترتیب 3، 8 و 13 درصد افزایش یافت. همچنین با افزایش شدت عملیات خاک ورزی محتوی کل نیتروژن در هر سه لایه خاک کاهش و نسبت کربن به نیتروژن افزایش یافت که میزان کاهش نیتروژن کل در خاک ورزی رایج در مقایسه با حداقل در لایه 10-0، 20-10 و 30-20 به ترتیب 37، 34 و 35 درصد بود. نتایج مشخص نمود که برگردانیدن بقایا گیاهی باعث کاهش جرم مخصوص ظاهری در هر سه لایه خاک شد. به طوری که برگردانیدن بقایا در لایه 10-0 سانتی متر با 38/1 (g.cm-3) کمترین میزان جرم مخصوص ظاهری را نشان داد. همچنین بازگردانیدن بقایای گیاهی در نتیجه غیر متحرک شدن نیتروژن به ترتیب باعث کاهش 6، 3 و 6 درصدی محتوی کل نیتروژن و افزایش 30، 27 و 29 درصدی نسبت کربن به نیتروژن در مقایسه با عدم بازگردانیدن بقایای گیاهی در لایه های 10-0، 20-10و 30-20 سانتی متری خاک شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان کربن پایدار، کل کربن، ماده آلی و کربن ترسیب شده در هرسه لایه خاک از تناوب r1 و کمترین میزان کربن پایدار، کل کربن، ماده آلی و کربن ترسیب شده از تناوب r3 و r4بدست آمد. در لایه 10-0 سانتی متری تناوب r1 با 6/4660 (kg.ha-1) بیشترین میزان ترسیب کربن را نشان داد که در مقایسه با r3 و r4 باعث بهبود 20 و 69 درصدی کربن ترسیب شده در خاک شد. نتایج نشان داد که خاک ورزی حداقل به ترتیب باعث بهبود 14 و 15 درصدی محتوی کل کربن و کربن پایدار خاک در لایه 10-0، 15 و 12 درصدی در لایه 20-10 و 5 و 9 درصدی در لایه 30-20 سانتی متری خاک نسبت به خاک ورزی رایج شد. در لایه 10-0 سانتی متری خاک خاک ورزی حداقل و متوسط به ترتیب با 8/4197 و 8/4052 (kg.ha-1) بیشترین و خاک ورزی رایج با 3/3667 (kg.ha-1) کمترین مقدار ترسیب کربن را نشان دادند؛ در حالی که در لایه 30-20 سانتی متری خاک بیشترین میزان کربن ترسیب شده با 4105 (kg.ha-1) از سیستم خاک ورزی رایج بدست آمد که در مقایسه با خاک ورزی حداقل 6 درصد بیشتر بود. بنابراین با افزایش عمق خاک اثر سودمندی خاک ورزی حفاظتی در مقایسه با خاک ورزی رایج کاهش یافت. بازگردانیدن بقایا در لایه های 10-0، 20-10 و 30-20 سانتی متری در مقایسه با عدم بازگردانیدن بقایا به ترتیب باعث بهبود 20، 18 و 18 درصدی محتوی کل کربن، افزایش 85، 94 و 94 درصدی محتوی کربن پایدار و بهبود 83، 93 و 93 درصدی ترسیب کربن در خاک شد. لذا با درنظر گرفتن تناوب مناسب به همراه سایر عملیات مدیریتی نظیر شخم حفاظتی و بازگردانیدن بقایا با نسبت کربن به نیتروژن مناسب به خاک، ضمن افزایش پتانسیل ترسیب کربن از کاربرد کودهای شیمیایی و آثار نامطلوب زیست محیطی آنها جهت افزایش باروری خاک جلوگیری به عمل آمده و به عنوان راهکارهای موثری در دستیابی درازمدت به پایداری تولید در بوم نظام های زراعی مد نظر قرار می گیرند.