نگهداشت آب و عملكرد دانه گندم تحت تأثير جهت شخم در كشتزار ديم منطقه نيمه خشك در غرب زنجان

Water retention and wheat grain yield as affected by plough direction in a semi-arid rainfed land in west of Zanjan

سابقه و هدف: فراهمي آب مهم ترين عامل تعيين كننده بهره وري در مناطق خشك و نيمه خشك است. در اين مناطق عملكرد محصول تحت تاثير توزيع و مقدار بارش و نگه داري آب در خاك است. به كارگيري روش هاي مديريت خاك مي تواند در مهار روان آب سطحي و افزايش نگه داري آب در خاك مناسب باشد. خاك ورزي به عنوان يك اقدام مهم مديريتي خاك مي تواند بر توليد روان آب و فرسايش خاك و در نتيجه بر ذخيره آب و عملكرد محصول در زمين هاي ديم تاثير بگذارد. هنوز در بسياري از كشت زارهاي ديم در مناطق نيمه خشك، شخم در جهت موازي با شيب انجام مي گردد كه به عنوان يك عامل مهم، نگهداشت آب به خاك را به دليل كاهش فرصت نفوذ آب، كاهش مي دهد. اگر چه مطالعات مختلفي به منظور تعيين اثر روش هاي مختلف خاك ورزي بر ذخيره آب و عملكرد محصول در سراسر جهان انجام شده است اما اطلاعات اندكي درباره ي نقش جهت شخم در ذخيره آب و عملكرد محصول در كشت زارهاي ديم گندم در مناطق نيمه خشك به ويژه در ايران وجود دارد. بنابراين اين مطالعه به منظور تعيين اثرات دو جهت شخم (شخم موازي با شيب و شخم عمود بر شيب) در محتواي آب خاك طي دوره رشد و عملكرد دانه گندم در زمين ديم واقع در منطقه نيمه خشك در ايران انجام شد. مواد و روش ها: اين مطالعه در كشت زاري ديم با شيب حدود 10 درصد، داراي خاك با بافت لوم شني در زنجان، شمال غرب ايران در سال 1394 انجام شد. كشت گندم زمستانه در دو جهت شامل 1) موازي با شيب (به عنوان خاك ورزي مرسوم)، 2) كشت عمود بر شيب (به عنوان خاك ورزي حفاظتي) در اوايل مهر ماه 1393 انجام شد. براي اين منظور 24 كرت به ابعاد 75/1 متر در 8 متر بر روي زمين طراحي شد. محتواي آب خاك در سه نمونه خاك هر كرت كه از منطقه گسترش ريشه در فاصله پنج روز طي دوره رشد از مهر ماه 1393 تا تير ماه 1394 گرفته شده بود، اندازه گيري شد. عملكرد دانه گندم و اجزاي عملكرد با جمع آوري كل محصول از سطح هر كرت به هنگام برداشت محصول (تير ماه) تعيين گرديد. داده هاي محتواي آب خاك و عملكرد دانه گندم به روش تجزيه واريانس با استفاده از آزمون دانكن تحليل شدند. تجزيه آماري با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه 21 انجام شد. يافته ها: ميانگين رطوبت خاك طي دوره رشد در كرت هاي با كشت عمود بر شيب (1/ 9 درصد)، 62 درصد بزرگ تر از كرت هاي با شخم موازي (5/6 درصد) بود. اين تفاوت از نظر آماري (P<0.001) معني دار بود. عملكرد دانه گندم به طور قابل توجهي بين دو جهت شخم (P<0.001) متفاوت بود. علاوه بر اين، تفاوت معنيداري بين دو جهت شخم از نظر اجزاي عملكرد گندم يعني ارتفاع بوته (P<0.01)، تعداد دانه در سنبله (P<0.05)، وزن هزاردانه (P<0.001) و عملكرد بيولوژيك (P<0.01) مشاهده شد. رابطه اي معنيدار بين عملكرد دانه گندم و محتواي آب خاك وجود داشت (R2=0.43, P<0.01). عملكرد گندم با افزايش محتواي آب خاك در كرت ها به طور قابل توجهي افزايش يافت. نتيجه گيري: اين مطالعه نشان داد كه جهت شخم عامل مهم تعيين كننده محتواي آب خاك در كشت زار ديم گندم است. در كرت هاي با شخم عمود بر شيب فرصت نفوذ آب به خاك بسيار بالا است. اين متغير مهم ترين عامل تعيين كننده عملكرد گندم در شرايط ديم است. افزايش عملكرد دانه در شرايط كشت عمود بر شيب همراه با افزايش اجزاي عملكرد به واسطه افزايش محتواي آب خاك بود. با توجه به اين نتايج، به كارگيري شخم و كشت عمود بر شيب در كشت زارهاي ديم مي تواند به عنوان راه كاري اساسي جهت كاهش هدررفت آب و افزايش عملكرد در مناطق نيمه خشك باشد.

Background and objectives: The availability of water is the most important factor controlling the soil productivity in arid and semi-arid regions. In this area، crop yield is strongly affected by precipitation and water retention in the soils. The application of soil management practices can be suitably control surface runoff and enhance water retention in soil. Tillage as the major tool of soil management practices can affect the runoff production and soil erosion and so can influence the availability of water and crop yield in the rainfed lands. Yet، in most semi-arid areas، rainfed lands are ploughed up and down slope، a practice that decline water retention by declining the opportunity of water infiltration in to soil. Although various studies have been done to determine the effect of tillage methods on water conservation and crop yield worldwide، little information is available on the role of plough direction on the water retention and crop yield in wheat rainfed lands in semi-aria areas، particularly in Iran. Therefore this study was conducted to determine the effects of two plough directions (up and down slope and contour line) on soil water content during the growth period and grain yield of wheat in a semi-arid rainfed land in Iran. Materials and Methods: The study was carried out in a rainfed lands with slope steepness of 10 % and clay loam soil in west of Zanjan، north western Iran in 2015. Winter wheat was cultivated in two directions consisted of 1) up and down slope (as conventional tillage) and 2) contour line (as conservation tillage) early October 2014. A total of twenty four plots، with 1.75 m  8 m dimensions were designed on the land after cultivation. Soil water content was determined in three core samples taken from the rhizosphere in each plot in 5-day interval during the growth period from October 2014 to Jun 2015. Grain yield and yield components of wheat were determined by collecting all crops of plot surface at the harvesting time (Jun). Analysis of variance and the Duncan’s test were conducted for data of soil water content and grain yield of wheat. Statistical analysis was conducted using SPSS 21 software. Results: Mean soil water content during the growth period in the contour plots (9.1%) was 62% more than the up and down slope plots (5.6%). This difference was statistically significant (p< 0.001). Wheat grain yield was differed significantly between two plough directions (p< 0.001). It was 67% in the contour plots more than up and down slop cultivated plots. In addition، significant differences were also found between the two plough directions in wheat yield components i.e. crop height (p< 0.01)، number of grains per spike (p< 0.05)، 1000 grain weight (p< 0.001)، and biological yield (p < 0.01). Wheat grain yield was significantly related to soil water content (R2= 0.43، p< 0.01). With an increase in soil water content، wheat grain yield considerably increased in the plots. Conclusion: This study showed that the plough direction is the major factor controlling soil water content in rainfed wheat farms. In the plots ploughed on the contour line، the opportunity of rainwater to infiltrate into the soil is very high. This factor is the most important factor controlling wheat yield under rainfed condition. Increased wheat grain yield under the contour lines cultivation could be attributed to increase in yield components which in turn were influenced by increase soil water content. With regarding these results، application of contour line ploughing method in the rainfed lands of sloped area could be substantial strategy to decline water loss and enhance crop yield in semi-arid regions.