اثر مديريت نظام هاي زراعي بر توليد خالص اوليه و ضرايب نسبي تسهيم كربن در گياه ذرت (Zea mays L.)

Effect of different crop management systems on net primary productivity and relative carbon allocation coefficients for corn (Zea mays L.)

بمنظور بررسي ميزان توليد خالص اوليه و برآورد تسهيم كربن به اندام هاي هوايي و زيرزميني ذرت (Zea mays L.) تحت تاثير نظام هاي مختلف زراعي، آزمايشي با چهار تكرار در دو سال زراعي 88-1387 و 89-1388 در مزرعه تحقيقاتي دانشكده كشاورزي دانشگاه فردوسي مشهد انجام شد. چهار تيمار آزمايشي شامل دو نظام زراعي كم نهاده بر پايه مصرف كود دامي و كمپوست زباله خانگي، يك نظام متوسط نهاده و يك نظام پرنهاده به صورت زير تعريف شدند: نظام كم نهاده با 30 تن كود دامي و نظام كم نهاده با 30 تن كمپوست، بدون عمليات آماده سازي زمين و با دو مرتبه وجين دستي، نظام متوسط نهاده شامل 15 تن در هكتار كمپوست، 150 كيلوگرم در هكتار اوره، دو مرتبه عمليات آماده سازي زمين و علفكش توفوردي (در مرحله پنج برگي ذرت، به ميزان 5/1 ليتر در هكتار) و يكمرتبه وجين دستي و نظام پرنهاده شامل 300 كيلوگرم در هكتار اوره، چهار مرتبه عمليات آماده سازي زمين و پاراكوات (بعد از كاشت، به ميزان 2 ليتر در هكتار) و توفوردي (در مرحله پنج برگي ذرت، به ميزان 5/1 ليتر در هكتار) بودند. صفات اندازه گيري شده شامل وزن دانه، زيست توده اندام هوايي، وزن ريشه، زيست توده كل اندام هوايي و زيرزميني و طول مخصوص ريشه ذرت بود. نتايج نشان داد كه اثر مديريت نظام زراعي و ميزان نهاده خارجي بكار گرفته شده بر ميانگين زيست توده اندام هوايي، وزن دانه، وزن ريشه، زيست توده كل اندام هوايي و زيرزميني، نسبت زيست توده اندام هوايي به زيرزميني، طول مخصوص ريشه و شاخص برداشت ذرت معني دار (01/0?p) بود. با اعمال مديريت فشرده نظام زراعي، زيست توده اندام هوايي و نسبت زيست توده اندام هوايي به زيرزميني افزايش و وزن دانه، وزن و طول مخصوص ريشه كاهش يافت. بيشترين و كمترين ميانگين زيست توده كل به ترتيب در نظام زراعي پرنهاده و كم نهاده در شرايط بهره گيري از كمپوست به ترتيب با 6/18 و 3/10 كيلوگرم در مترمربع در فصل زراعي مشاهده شد. بيشترين طول مخصوص ريشه در نظام زراعي كم نهاده برپايه كود دامي با 8/19 سانتي متر بر سانتي متر مكعب خاك و كمترين ميزان آن در نظام زراعي پرنهاده با 3/1 سانتي متر بر سانتي-متر مكعب خاك مشاهده شد. دامنه ضرايب نسبي تسهيم كربن براي بافت هاي مختلف ذرت در نظام هاي مختلف زراعي شامل RP، RS، RR و RE به ترتيب برابر با 17/0-10/0، 52/0-19/0، 39/0-23/0 و 25/0-15/0 برآورد شد. با اعمال مديريت كم نهاده با مصرف كود دامي نظام زراعي ميزان كربن تسهيم يافته به دانه، ريشه و تراوه هاي ريشه اي افزايش و ميزان تسهيم كربن به اندام هاي هوايي كاهش يافت. بيشترين و كمترين ميزان تسهيم كربن به ريشه به ترتيب در نظام هاي زراعي كم نهاده بر مبناي مصرف كود دامي و نظام پرنهاده با 5/6 و 7/2 گرم كربن بر متر مربع در فصل زراعي بدست آمد. بيشترين و كمترين توليد خالص اوليه در نظام هاي زراعي كم نهاده با مصرف كود دامي (6/16 گرم كربن بر متر مربع در فصل زراعي) و نظام كم نهاده بر پايه مصرف كمپوست (9/8 گرم كربن بر متر مربع در فصل زراعي) حاصل شد. بطور كلي مديريت نظام زراعي بر مبناي بهره گيري از اصول كم نهاده با مصرف كود دامي به دليل بهبود ويژگي هاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي خاك و همچنين آزادسازي تدريجي عناصر غذايي همراه با رشد گياه باعث افزايش تسهيم كربن به بافت هاي زيرزميني و به تبع آن افزايش زيست توده اندام هاي زيرزميني ذرت شد كه اين امر از طريق اضافه كردن بقاياي ريشه به خاك مي تواند با حفظ كربن در خاك مانع انتشار آن به اتمسفر شده كه در نتيجه براي كاهش توليد دي اكسيد كربن و تغيير اقليم موثر باشد.

In order to evaluate the effect of different crop management practices on corn (Zea mays L.) net primary productivity (NPP) and relative carbon allocation coefficients, a field experiment was conducted based on a completely randomized block design with four replications in the Agricultural Research Station, Ferdowsi University of Mashhad, Iran during two growing season 2008-2009 and 2009-2010. Treatments including two low input management systems based on application of cow manure and compost municipal made from house-hold waste, a medium input system and a high input system. Application of inputs and management practices were based on a basic assumption made prior to the start of the experiment. On the other words, for each of the management system the particular set of inputs were allocated. In this respect, for low input system 30 t.ha-1 cow manure or 30 t.ha-1 compost municipal made from house-hold waste, twice hand weeding were used. In medium management system, 15 t.ha-1 compost municipal made from house-hold waste, 150 kg.ha-1 urea, two seed bed operations, 1.5 l.ha-1 2, 4-D herbicide applied at five-leaf stage and one time hand weeding were used. In high input system, the inputs were two seed bed operations, 2 l.ha-1 Paraquat herbicide used after seeding and 1.5 l.ha-1 2, 4-D applied at five-leaf stage. Results showed that the effect of different crop management practices on the shoot biomass, seed weight, root biomass, total biomass, shoot biomass: root biomass (S:R), SRL and HI were significant (p?0.01). High input management system enhanced total biomass and S:R and decreased seed weight, root biomass and SRL. The highest and the lowest total biomass observed in high input (18.3 kg.m-2.yr-1) and low input with using compost (10.3 kg.m-2.yr-1), respectively. The maximum SRL observed in low input based on cow manure application (19.8 cm.cm-3 soil) and the minimum SRL was in high input (1.3 cm.cm-3 soil). Range of relative carbon allocation coefficients to seed, shoot, root and extra-root were estimated as 0.10-0.17, 0.19-0.52, 0.23-0.39 and 0.15-0.25, respectively. Low input with cow manure application increased allocated carbon to seed, root and extra-root and decreased allocated carbon to shoot. The highest allocated carbon to root observed in low input with using manure (6.5 g C m-2.yr-1) and the lowest allocated carbon to root was in high input (2.7 g C m-2.yr-1). The maximum and the minimum NPP were obtained in low input with cow manure application (16.6 g C m-2.yr-1) and high input (8.9 g C m-2.yr-1), respectively. It seems that crop management system based on low input of cow manure application enhanced carbon allocation to below-ground biomass of corn due to improvement in soil physical, chemical and biological properties and also nutrient availability which could be regarded as an alternative to reduce CO2 production and moderate climate changes.