ارزیابی اثر تنوع گونه‌ای بر برخی خدمات اگرواکوسیستمی در کشت مخلوط ذرت، سویا و ختمی 2- عملکرد، نسبت برابری زمین، تنفس و زیست توده میکروبی خاک و پتانسیل ترسیب کربن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، رشته بوم شناسی زراعی (اگرواکولوژی)، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه زراعت دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

چکیده
سابقه و هدف
بسیاری از محققین مهم‌ترین عامل افزایش تنوع در اکوسیستم‌های زراعی را حضور کشت‌های مخلوط در این سیستم‌ها می‌دانند (31، 21 ، 1). افزایش تنوع محصولات از طریق کشت مخلوط می‌تواند در بهبود کارکردها و خدمات اکوسیستمی موثر باشد. بنا به تعریف خدمات اکوسیستمی عبارتند از “شرایط و فرآیندهایی که از طریق آن اکوسیستم‌های طبیعی و گونه‌هایی که ساختار آن را تشکیل می‌دهند تداوم حیات انسان را تضمین کرده و نیازهای او را تأمین می‌کنند.” خدمات اکوسیستمی بسیار متنوع بوده و دارای ابعاد اکولوژیکی و زیست محیطی می‌باشند که از آن جمله می‌توان به افزایش فعالیت‌های بیولوژیک خاک اشاره نمود. بالا بردن تنوع گیاهی از طریق کشت مخلوط منجر به افزایش جمعیت میکروارگانیسم‌های خاک شده و در نتیجه فعالیت میکروبی خاک به عنوان یکی از کارکردهای اکوسیستمی بهبود می‌یابد (29).
مواد و روش
هدف از انجام این مطالعه بررسی اثر سودمندی کشت مخلوط ذرت، سویا و ختمی از لحاظ نسبت برابری زمین، زیست توده میکروبی و همچنین پتانسیل ترسیب کربن به عنوان کارکردهای مختلف اکوسیستمی بود. برای این منظور آزمایشی در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد سال زراعی 93-1392 در دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد به اجرا در آمد. تیمارهای آزمایشی شامل الگوهای مختلف کشت مخلوط سه گونه ذرت، سویا و ختمی بر اساس سری‌های جایگزینی در 7 سطح بود. هر کرت آزمایشی شامل 6 ردیف کاشت بود. تیمارهای کشت مخلوط شامل کشت مخلوط سویا و ذرت به صورت 4 ردیف سویا و 2 ردیف ذرت، سویا و ختمی به صورت 4 ردیف سویا و 2 ردیف ختمی، ذرت و ختمی به صورت 4 ردیف ختمی و 2 ردیف ذرت، کشت مخلوط سه گونه با هم و همچنین کشت خالص هر سه گونه بود. صفات مورد مطالعه شامل عملکرد، نسبت برابری زمین، تنفس و زیست توده میکروبی خاک و همچنین پتانسیل ترسیب کربن بود.
یافته‌ها
نتایج نشان داد که نسبت برابری زمین در تمام الگوهای کشت مخلوط بزرگتر از یک بود و بدون وجود تفاوت معنی‌دار، در دامنه‌ای از 01/1 تا 08/1 متغیر بود که این امر بیان‌گر سودمندی کشت مخلوط نسبت به کشت خالص می‌باشد. استفاده از سیستم‌های چند کشتی همچنین منجر به افزایش تنفس و زیست توده میکروبی خاک در مقایسه با تک کشتی هر یک از سه گونه گردید، به‌طوریکه بیشترین میزان تنفس (17/94 میلی‌گرم دی اکسید کربن در کیلوگرم خاک در روز) و زیست توده میکروبی خاک (34/820 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک) در کشت مخلوط سه گانه ذرت+سویا+ختمی به دست آمد. نتایج آزمایش همچنین حاکی از افزایش پتانسیل ترسیب کربن در خاک تحت تاثیر سیستم‌های مختلف کشت مخلوط بود و بیشترین پتانسیل ترسیب کربن در الگوهای مختلف کشت مخلوط، در کشت مخلوط ذرت و ختمی (به ترتیب 5/1487، 1/3210، 0/4502 کیلوگرم کربن در هکتار در سناریوهای 30، 70 و 100% بقایا) مشاهده گردید. بنابراین به عنوان یک پیشنهاد کلی، افزایش تنوع گیاهی از طریق کشت مخلوط را می توان به عنوان یکی از راهکارهای موثر در جهت افزایش خدماتی همچون بهبود فعالیت میکروبی و پتانسیل ترسیب کربن مدنظر قرار داد.
نتیجه‌گیری
با توجه به یافته‌های این تحقیق می‌توان نتیجه گرفت که افزایش تنوع گیاهی از طریق کشت مخلوط می‌تواند منجر به افزایش زیست توده میکروبی خاک شود که می‌تواند به نوبه خود موجب افزایش چرخش عناصر غذایی و حاصلخیزی خاک گردد، یکی دیگر از کارکردهای مهم کشت مخلوط، افزایش پتانسیل ترسیب کربن می‌باشد که با توجه به نتایج این آزمایش می‌توان عنوان نمود که استفاده از سیستم‌های مختلف کشت مخلوط با افزایش پتانسیل ترسیب کربن در خاک، می‌تواند گام مهمی در راستای تعدیل اثرات منفی تغییر اقلیم به همراه داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Species diversity effect on some of agroecosystem services in the intercropping of corn, soybean and marshmallow 2- Yield, Land equivalent ratio, soil microbial respiration and biomass, carbon sequestration potential

نویسندگان [English]

  • faranak nurbakhsh 1
  • Alireza Koocheki 2
  • mehdi nassiri mahallati 2
1 PhD. Student of agroecology, Dept. of Agronomy, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
2 PhD. Student of agroecology, Dept. of Agronomy, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
چکیده [English]

abstract
Background and objectives
Many researchers in agricultural ecosystems consider the multiple cropping as the most important factor for increasing the diversity of cultures (31, 21, 1) .Increasing of crops diversity through intercropping can be effective to improve the functions and ecosystem services. Ecosystem services are "the conditions and processes through which natural ecosystems and the species provide continuity of life and needs of human". Ecosystem services are very diverse and have dimensions of ecological and environmental. One of the main functions of multiple cropping systems is the increasing soil biological activities. Increasing crops diversity through multiple cropping causes improving soil microorganisms and therefore soil biological activity as one of the ecosystem services increases (29).
Material and methods
The purposes of the study were evaluating of the intercropping efficacy for corn, soybean and marshmallow in terms of land equivalent ratio, microbial biomass and potential of carbon sequestration as different ecosystem services. For this purpose, an experiment was conducted based on a randomized complete block design with three replications at research farm of Ferdowsi university of Mashhad during growing season 2013- 2014. Experimental treatments included the different patterns of intercropping for corn, soybean and marshmallow based on replacement series at seven levels. Each plot had 6 rows. Soybean and corn in intercropping treatments including 4 rows of soybean and 2 rows of corn, soybean and marshmallow intercropping treatments including 4 rows of soybean and 2 rows of marshmallow, Corn and marshmallow intercropping treatments including 4 rows of Marshmallow and 2 rows of Corn, planting a mixture of three species and the sole cropping of the three species.The studied characterizes included land equivalent ratio (LER), microbial respiration and biomass and carbon sequestration potential. Anderson method (3) was used to measure microbial respiration. Fumigation -incubation method (12) was used for the measurement of soil microbial biomass.
Results
Results showed that LER was larger than one under all treatments of intercropping (withaout any significant differences, in range from 1.01 to 1.08), which indicating the efficacy of the intercropping compared to sole cropping systems. Using of the intercropping systems caused to increase in soil microbial respiration and biomass in comparison with sole cropping systems, so that the highest microbial respiration (94.17 mg CO2 kg-1 day-1( and biomass (820.34 mg kg-1) were obtained by intercropping of corn + soybean + marshmallow. Experimental results showed that carbon sequestration potential affected by different patterns of intercropping and the highest carbon sequestration potential (1487.5, 3210.1, 4502.0 kg C ha-1 in scenarios of 30, 70 and 100% residue, respectively) was observed in corn + marshmallow intercropping. Therefore as comprehensive suggestion, increasing plant diversity through intercropping can be considered as one of the effective approaches to increase services such as improvement of microbial activity and potential of carbon sequestration; and valuation the services in multi-planting systems and comparing them with sole cropping systems were suggested for the next studies.
Conclusion
Using of multiple cropping increased soil microbial biomass and this can increase nutrition circle and productivity of soil. Although increasing microbial biomass may lead to a reduction of carbon sequestration in the soil. Because under increasing microbial biomass conditions, residues decomposition rate and microbial respiration are increased and more carbon dioxide is entered to the atmosphere which results in reduction of carbon sequestration. Another important function of multiple cropping is carbon sequestration potential so that in multiple cropping increased this potential so using of multiple cropping can mitigate negative effects of climate change. Choosing species and keeping plant residues on soil surface have effective role in success of multiple cropping in carbon sequestration potential.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ecosystem services
  • Microorganism
  • Multi-planting
  • Plant diversity