ارزيابي كيفيت خاك تحت روش‌هاي مرسوم مديريت كشاورزي در استان زنجان

Evaluation of soil quality under conventional agricultural management methods in Zanjan province

سابقه و هدف: كيفيت خاك نقش مهمي در ايجاد ارتباط بين توليد بالا و پايداري منابع اراضي دارد و مي‌تواند بر كيفيت هوا، آب و محيط زيست تأثير‌گذار باشد. ارزيابي تأثير روش‌هاي مديريتي تحت كاربري‌هاي كشاورزي بر كيفيت خاك از فرآيندهاي لازم براي دست‌يابي به مديريت پايدار خاك در اكوسيستم‌هاي كشاورزي است. اين پژوهش با هدف بررسي تأثير روش‌هاي مرسوم مديريت كشاورزي بر كيفيت خاك در استان زنجان انجام شد. مواد و روش‌ها: 154 نمونه خاك از 77 مزرعه در سطح استان زنجان (27 سايت در كاربري آبي و 50 سايت در كاربري ديم) از عمق 0 تا 30 و 30 تا 60 سانتي‌متري جمع‌آوري گرديد. با توجه به تهديدات اصلي در ارتباط با خاك در استان زنجان 30 ويژگي فيزيكي، شيميايي و زيستي خاك اندازه‌گيري و به‌عنوان شناسه‌هاي كيفيت خاك مورد ارزيابي قرار گرفتند. شاخص تجمعي كيفيت خاك با تلفيق ويژگي‌هاي مؤثر بر كيفيت خاك تعيين شد. مقايسه‌ي تأثير روش‌هاي متداول مديريتي در كاربري‌هاي ديم و آبي بر كيفيت خاك با استفاده از شاخص-هاي آماري انجام شد. يافته‌ها: در كاربري ديم و در عمق 30-0 سانتي‌متر پايداري خاكدانه‌ها و هدايت هيدروليكي اشباع خاك به ترتيب 49/49 و 22/04 درصد نسبت به كاربري آبي كم‌تر بود. جرم مخصوص ظاهري خاك در كاربري آبي 68/3 درصد كم‌تر از كاربري ديم بود. كربن آلي، كربن زيست توده‌ي ميكروبي، تنفس خاك و شاخص ذخيره‌ي كربن و نيتروژن خاك در كاربري آبي بيش‌تر از كاربري ديم بود. كربن آلي در كاربري ديم، در عمق 30-0 سانتي‌متر 33/87 درصد و در عمق 60-30 سانتي‌متر 31/43 درصد نسبت به كاربري آبي كم‌تر بود. هدايت الكتريكي در عمق 30-0 سانتي‌متر در كاربري ديم 50/46 درصد نسبت به كاربري آبي كم‌تر بود. هم‌چنين، روي قابل جذب در كاربري ديم و در دو عمق 30-0 و 60-30 سانتي‌متر به‌ترتيب 66/54 و 63/43 درصد نسبت به كاربري آبي كم‌تر بود. ضريب متابوليكي در كاربري ديم بيش‌تر از كاربري آبي بود و در اين مطالعه به‌عنوان يكي از ويژگي‌هاي نشان‌دهنده‌ي تخريب خاك شناسايي شد. ضريب متابوليكي در عمق 30-0 و 60-30 سانتي‌متر در كاربري آبي به ترتيب 40 و 33/33 درصد نسبت به كاربري ديم كم‌تر بود. همبستگي مثبت معني‌دار بين كربن آلي و ويژگي‌هاي فيزيكي خاك شامل پايداري خاكدانه و هدايت هيدروليكي اشباع و ويژگي‌هاي زيستي خاك شامل كربن زيست‌توده‌ي ميكروبي و تنفس خاك مشاهده شد. شاخص كيفيت خاك تجمعي در عمق 0 تا 30 سانتي‌متر در كاربري آبي (0/64) به طور معني‌داري بيش‌تر از كاربري ديم (0/55) بود. نتيجه‌گيري: نتايج اين پژوهش نشان داد كه از نظر كيفيت خاك، مديريت كشاورزي آبي شرايط بهتري نسبت به مديريت كشاورزي ديم دارد. با اين وجود، هدايت الكتريكي بالاتر خاك در كاربري آبي ضرورت مديريت بهتر كودهاي شيميايي و بررسي كيفيت آب‌هاي مورد استفاده براي آبياري اراضي استان زنجان را نشان مي‌دهد. كربن آلي خاك به عنوان مهم‌ترين ويژگي مؤثر بر كيفيت خاك‌هاي مورد مطالعه شناسايي شد. استفاده از روش‌هاي مديريتي كارآمد از جمله خاك‌ورزي حفاظتي، اجراي تناوب زراعي مناسب و استفاده‌ي متعادل از كودهاي شيميايي و آلي كه منجر به افزايش ماده‌ي آلي خاك مي‌شود در هر دو كاربري و به‌ويژه در كاربري ديم ضروري است.

Background and Objectives: Soil quality plays an important role in the link between high production and sustainability of land resources and can affect the quality of air, water and environment. Assessing the impact of management practices under agricultural land uses on soil quality is one of the necessary processes to achieve sustainable soil management in agricultural ecosystems. Therefore, this research was carried out with the aim of investigating the effects of conventional agricultural management systems on soil quality in Zanjan province. Materials and Methods: 154 soil samples were collected from 77 farms in Zanjan province (27 sites in irrigated and 50 sites in rainfed) at 0-30 and 30-60 cm depths. Considering the main threats which are associated with soil in Zanjan province, 30 soil physical, chemical and biological properties were measured and evaluated as the soil quality indicators. Additive soil quality index was determined by integrating soil quality indicators. Statistical parameters were applied to compare conventional management approaches in irrigated and rain-fed land uses on soil quality. Results: Under rainfed land use, at 0-30 cm depth, the aggregate stability and saturated hydraulic conductivity were decreased 49.49% and 22.04% respectively compared to the irrigated land use. Soil bulk density in irrigated land use was 3.68% lower than rainfed land use. Organic carbon, microbial biomass carbon, soil respiration and carbon and nitrogen stock index were higher under irrigated than rainfed land use. Under rainfed land use, soil organic carbon was decreased 33.87% and 31.43%, at 0-30 cm and 30-60 cm depth respectively, compared to the irrigated land use. The electrical conductivity at 0-30 cm depth was 50.46% lower than irrigated land use. Under rainfed land use, available zinc was decreased 66.54% and 63.43%, at 0-30 cm and 30-60 cm depth respectively, compared to the irrigated land use. The metabolic quotient in rainfed land use was higher than the irrigated land use and was identified as an indicator of soil degradation in this study. The metabolic quotient was reduced in irrigated land use by 40% and 33.33% at 0-30 and 30-60 cm depth respectively, compared to the rainfed land use. A significant positive correlation was found between organic carbon and soil physical properties including aggregate stability and saturated hydraulic conductivity and soil biological properties including microbial biomass carbon and soil respiration. The additive soil quality index at 0-30 cm depth, was significantly higher in irrigated land use (0.64) than rainfed land use (0.55). Conclusion: The results showed that in terms of soil productivity and quality, irrigated management has better conditions than rainfed management. However, higher soil electrical conductivity in irrigated land use indicates the necessity of better chemical fertilizer management and assessing water quality used for irrigating lands in Zanjan province. Soil organic carbon was identified as the most important indicator that influenced the quality of studied soils. Using efficient management approaches including conservational tillage, operating appropriate crop rotation and application of equivalent chemical and organic fertilizers which result in increasing soil organic material are essential for both land uses, particularly under rainfed farming.