The Effect of Deficit Irrigation, Planting Method and Mulch on the Yield and Water Productivity of Mungbean

با توجه به میزان گندم تولیدی در استان فارس و همچنین وقوع خشکسالی، استفاده از بقایای محصول گندم بر روی زمین‌های زراعی به فرم بیوچار میتواند سبب بهبود باروری خاک و افزایش محصول گردد. لذا، در تحقیق حاضر به بررسی اثر سطوح مختلف بیوچار تولید شده از کاه و کلش گندم و کمآبیاری بر رشد و محصول گندم در شرایط گلخانهای پرداخته شد. تیمارها شامل چهار سطح بیوچار (صفر، 25/1، 50/2 و 75/3 درصد وزنی) و سه سطح آبیاری (100، 75 و 50 درصد نیاز آبی گیاه) بودند. در سطح آبیاری 100درصد، افزایش بیوچار تا سطح 25/1 درصد وزنی سبب افزایش 5/11 درصدی ارتفاع نسبت به تیمار بدون بیوچار شد، در حالی که سطح بالاتر سبب کاهش ارتفاع گردید. در سطح آبیاری 100درصد، سطوح بیوچار 25/1، 50/2 و 75/3 درصد وزنی بیوچار سبب افزایش (کاهش) هدایت روزنهای (دمای پوشش سبز) به میزان به ترتیب 8/26، 2/31 و 9/37 درصد (2/15، 4/21 و 4/23 درصد) نسبت به تیمار بدون بیوچار شدند. همچنین بیشترین تعداد خوشه در گیاه (7/3)، تعداد دانه در خوشه (1/36)، وزن هزار دانه گندم (1/54 گرم) و وزن خشک اندام هوایی (65 گرم) در تیمار 25/1 درصد وزنی مشاهده شد، درصورتی‌که افزودن مقادیر بالاتر بیوچار به واسطه شور شدن خاک سبب کاهش این پارامترها نسبت به تیمار شاهد گردید. به طور کلی، آبیاری معادل 75 درصد نیاز آبی گیاه و افزودن 25/1 درصد وزنی بیوچار، بدلیل تأثیر مثبت بر افزایش محصول و بهبود شرایط رشد گیاه پیشنهاد می‌گردد.

امروزه با توجه به محدود بودن منابع آب و حاصلخیزی کم خاک‌ها، به‌ ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، نیاز به استفاده از آب با کیفیت نا مطلوب (مانند آب شور) و استفاده از اصلاح‌کننده‌های خاک مانند بیوچار ضروری به نظر می‌رسد. بیوچار نوعی زغال تهیه شده از زیست توده‌‌های گیاهی و حیوانی است که به‌دلیل ساختار متخلخلی که دارد سبب بهبود شرایط فیزیکی و شیمیایی خاک می‌شود. لذا تحقیق حاضر به منظور بررسی اثر سطوح مختلف شوری آب آبیاری و بیوچار بر برخی ویژگی‌های شیمیایی خاک تحت کشت باقلا انجام شد. تیمارهای شوری آب آبیاری شامل چهار سطح 5/0، 5/2، 5 و 5/7 دسی‌زیمنس بر متر و بیوچار شامل چهار سطح صفر، 25/1، 5/2 و 75/3 درصد وزنی در قالب طرح کاملا تصادفی و در سه تکرار اعمال گردید. ویژگی‌های شیمیایی خاک شامل غلظت عناصر پتاسیم، کلسیم، سدیم، نسبت جذبی سدیم و قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک در دو لایه صفر تا 10 و 10 تا 20 سانتی‌متری اندازه‌گیری شدند. نتایج نشان داد که افزایش شوری و همچنین کاربرد بیوچار سبب افزایش غلظت عناصر سدیم، پتاسیم و کلسیم و همچنین قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک شد. علاوه بر این، به دلیل تیخیر سطحی و صعود آب و املاح به لایه سطحی،غلظت کلیه عناصر، نسبت جذبی سدیم و قابلیت هدایت الکتریکی در لایه صفر تا 10 سانتی‌متر بیشتر از لایه 10 تا 20 سانتی‌متر بود. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق می‌توان نتیجه گرفت که استفاده از بیوچار به عنوان یک منبع غنی از عناصر غذایی، می‌تواند تا حد زیادی سبب افزایش فراهمی عناصر غذایی مفید مانند کلسیم و پتاسیم در خاک شود، اما بایستی اثرات منفی ناشی از کاربرد بیوچار بر ویژگی‌هایی مانند افزایش شوری را نیز در نظر گرفت.

سابقه و هدف: شوری از مهم‌ترین و جدی‌ترین تنش‌های محیطی بوده که عاملی تعیین کننده در کاهش محصول گیاهان زراعی به شمار می‌رود. خاک‌هایی که تحت تاثیر شوری قرار می‌گیرند معمولا به دلیل کمبود ماده آلی، ساختمان ضعیفی دارند. از این رو افزودن مواد آلی می‌تواند سبب بهبود پایداری خاکدانه‌های خاک، افزایش تخلخل خاک و بهبود ظرفیت نگهداری آب خاک شود. بیوچار نوعی ماده آلی غنی از کربن می‌باشد که از سوزاندن بقایای گیاهی و فضولات حیوانی در شرایط دمای زیاد و اکسیژن کم تولید می‌شود. استفاده از بیوچار به عنوان اصلاح کننده خاک، سبب افزایش حاصلخیزی و بهبود کیفیت خاک می‌گردد. لذا هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر سطوح مختلف شوری آب آبیاری و بیوچار حاصل از کاه و کلش گندم بر برخی ویژگی‌های شیمیایی خاک لوم شنی پس از برداشت گندم می‌باشد.مواد و روش‌ها: آزمایش گلخانه‌ای به صورت فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی با 4 تیمار شوری آب آبیاری (5/0، 5، 7 و 9 دسی‌زیمنس بر متر) و 4 سطح بیوچار (صفر، 25، 50 و 75 مگاگرم در هکتار) و در سه تکرار انجام شد. خاک مورد استفاده در این پژوهش دارای بافت لوم شنی با وزن مخصوص ظاهری 53/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب، هدایت الکتریکی عصاره اشباع برابر با 66/0 دسی‌زیمنس بر متر و ظرفیت نگهداری آب در حد ظرفیت مزرعه‌ای و پژمردگی دایم به ترتیب برابر با 21 و 8 درصد حجمی بود. بیوچار از بقایای گندم در دمای 500 درجه سلسیوس و در شرایط بدون اکسیژن تهیه شد. پس از برداشت گیاه گندم (رقم شیراز)، ویژگی‌های شیمیایی خاک (مانند غلظت سدیم، کلسیم و پتاسیم، هدایت الکتریکی عصاره اشباع و نسبت جذبی سدیم) در دو لایه 0-10 و 10-20 سانتی‌متری اندازه‌گیری شدند. تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها با نرم افزار SAS انجام شد. مقایسه بین اثر تیمارها بر ویژگی‌های مورد مطالعه با آزمون دانکن و در سطح احتمال 95 درصد انجام شد.یافته‌ها: به طور کلی، نتایج نشان داد که غلظت سدیم، پتاسیم و کلسیم، قابلیت هدایت الکتریکی و نسبت جذبی سدیم در لایه 0-10 سانتی‌متری با اعمال بیشترین سطح بیوچار (75 مگاگرم در هکتار) نسبت به سطح صفر بیوچار به ترتیب سبب افزایش 1/1 و 8/143، 2/2، 1/2 و 8/0 برابری و با اعمال بیشترین سطح شوری (9 دسی‌زیمنس بر متر) نسبت به سطح شاهد (5/0 دسی‌زیمنس بر متر) به ترتیب سبب افزایش 8/14 و 6/1، 6/8، 1/2 و 4/5 برابری گردید. غلظت عناصر اندازه‌گیری شده، هدایت الکتریکی عصاره اشباع و نسبت جذبی سدیم در لایه 0-10 به دلیل تبخیر از لایه سطحی خاک، و بالاتربودن ظرفیت نگهداری آب بواسطه حضور بیوچار بیشتر از 10-20 سانتی متری بوده است. از طرف دیگر، بالا بودن هدایت الکتریکی عصاره اشباع بیوچار تولیدی (5/7 دسی‌زیمنس بر متر) نسب به خاک (7/0 دسی‌زیمنس بر متر) و همچنین تجمع بیشتر عناصر در خاک (از آنجایی که آبی از انتهای گلدان‌ها خارج نشد) سبب افزایش هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک در تیمارهای حاوی بیوچار و در هر دولایه گردیده است.نتیجه‌گیری: هرچند که خود بیوچار به واسطه شور بودن سبب افزایش شوری خاک و سایر ویژگی‌های شیمیایی خاک گردیده است، افزایش بیوچار به بیش از 25 مگاگرم در هکتار تا حدودی شدت اثرات منفی ناشی از افزایش شوری را کاسته است. از طرف دیگر، با توجه به افزایش میزان پتاسیم در حضور بیوچار، می‌توان از آن به عنوان اصلاح کننده خاک‌هایی که دارای کمبود پتاسیم هستند، استفاده نمود. در نتیجه می‌توان استفاده از بیوچار (با شوری کم) در سطوح کمتر از 25 مگاگرم بر هکتار را با توجه به قابلیت‌های این ماده به عنوان اصلاح کننده خاک‌ پیشنهاد نمود، به نحوی که استفاده از آن اقتصادی باشد.

بیوچار زغال تهیه شده از زیست توده های گیاهی و حیوانی است که سوختن آن در حضور اکسیژن کم و یا عدم حضور اکسیژن انجام می شود. بیوچار به دلیل ساختارمتخلخلی که دارد سبب بهبود شرایط فیزیکی خاک می شود. از این رو پژوهش حاضر به منظور بررسی کاربرد سطوح مختلف بیوچار بر برخی خواص فیزیکی و شیمیایی50 و 75 تن در هکتار بیوچار تولید شده از کاه و کلش گندم در دمای 500 درجه ، چهار نوع بافت خاک در شرایط گلخانه ای انجام شد. سطوح صفر (شاهد)، 25سانتی گراد در چهار نوع خاک با بافت های لوم شنی، لومی، لوم رسی و رسی در 3 تکرار و در قالب طرح کاملا تصادفی اعمال گردید. چهل روز پس از اختلاط خاک وبیوچار و تعیین نمودن رطوبت در حد ظرفیت مزرعه ای، سایر پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک (رطوبت خاک در نقطه پژمردگی دائم، چگالی ظاهری و حقیقی،هدایت هیدرولیکی اشباع و ظرفیت تبادل کاتیونی) با نمونه گیری از خاک اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار سبب بهبود وضعیت فیزیکی خاک با95 و 52 درصدی آب قابل دسترس، تخلخل، هدایت هیدرولیکی و ،13 ، بافت های مختلف می گردد به نحوی که کاربرد 75 تن در هکتار بیوچار سبب افزایش 45ظرفیت تبادل کاتیونی نسبت به عدم کاربرد بیوچار گردید. با توجه به نتایج به دست آمده در این تحقیق می توان نتیجه گرفت که استفاده از بیوچار به عنوان یکاصلاح کننده به خصوص در خاک های سنگین بافت که برای بهبود وضعیت زهکشی و نفوذ و همچنین در خاک های سبک بافت که ظرفیت نگهداری آب کمی دارنداستراتژی مناسبی است.

در بسیاری از مسائل آبیاری و زهکشی، هیدرولوژی، محیط زیستی، فرسایش خاک و منابع آب تخمین دقیق تر تبخیر-تعرق اهمیت زیادی دارد. استفاده از شبکه عصبی مصنوعی یکی از روش های تخمین تبخیر-تعرق مرجع می‌باشد. تاکنون در بیشتر مقالات منتشر شده داده های اقلیمی به عنوان ورودی شبکه عصبی جهت تخمین تبخیر-تعرق مرجع مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق از تبخیر-تعرق محاسبه شده بوسیله روش های محاسباتی هارگریوز ـ سامانی، جنسن ـ هیز، تورک و روش تشت تبخیر در کنار داده های هواشناسی به عنوان داده های ورودی شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. نتایج نشان داد که از بین روش های مذکور که به همراه داده های هواشناسی به عنوان داده های ورودی شبکه عصبی استفاده شده تنها روش جنسن ـ هیز منجر به تخمین تبخیر-تعرق مرجع روش استاندارد پنمن-مانتیس-فائو با دقت بالا گردید و در بقیه روش ها استفاده از شبکه عصبی مصنوعی به همراه روش های محاسباتی اگرچه اندکی دقت تخمین را بهبود داده اما همچنان دقت این روش ها برای محاسبه تبخیر – تعرق مرجع پایین می‌باشد.