ارزیابی تناسب اراضی و امکان‏سنجی اجرای تناوب گندم-سویا در سطح اراضی زراعی استان گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای بوم‏شناسی زراعی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 دانشیار گروه زراعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف: تجزیه و تحلیل و تهیه نقشه تناسب اراضی یکی از کاربردهای بسیار مفید سامانه اطلاعات جغرافیایی جهت مدیریت و طراحی مکانی است. تناوب زراعی به عنوان یکی از تاثیرگذارترین مدیریت‏های زراعی، از مدیریت‏های مختص به مکان است که گاه کشاورزان طبق عرف اقدام به اجرای آن می‏کنند. اما توانمندی اراضی برای اختصاص به کشت دو محصول در دو زمان مختلف باید به شکل علمی تعیین شود، به نحوی که یک زمین ممکن است برای کشت یک محصول مناسب اما برای کشت محصول دیگر نامناسب باشد. کامکار و همکاران (2014) در مطالعه‏ای به ارزیابی تناسب اراضی و امکان اجرای یک تناوب کلزا-سویا در 4 حوضه استان گلستان ایران پرداختند. نتایج نشان داد که تنها 82/11 درصد از کل اراضی مورد بررسی برای اجرای تناوب گیاه سویا بعد کلزا بسیار مناسب بودند. بیدادی و همکاران (2015) نیز وضعیت تناسب اراضی کشاورزی حوزه قره‏سو استان گلستان برای کشت گندم را مورد بررسی قرار دادند. نتایج به‏دست آمده نشان داد که کشت گندم در محدوده‏ی مورد مطالعه در 4 پهنه‏ی خیلی‏مناسب، نسبتا‏مناسب، ضعیف و نامناسب قرار گرفت. این پژوهش به‏منظور پهنه‏بندی اراضی کشاورزی استان گلستان جهت کشت سویا و گندم و همچنین تعیین اراضی مطلوب برای اجرای تناوب گندم-سویا انجام شد.
مواد و روش‏ها: به‏ منظور انجام این پژوهش نیاز‏های بوم‏شناختی گندم و سویا با استفاده از منابع علمی موجود تعیین گردید. متغیّر‏های محیطی دمای کمینه، دمای بیشینه، دمای میانگین، بارش، هدایت الکتریکی، اسیدیته، بافت خاک، شیب، جهت شیب و ارتفاع از سطح دریا به عنوان عوامل بوم‏شناختی جهت تعیین تناسب کشت گندم و سویا استفاده شد. برای تهیه نقشه کاربری اراضی از تصاویر ماهواره‏ای IRS مربوط به سال 2008 میلادی و تصاویر ماهواره لندست 5 مربوط به سال 2011 استفاده شد. در گام آخر با ادغام نقشه‏های تناسب‏ کشت گندم و سویا امکان اجرای تناوب گندم-سویا مورد ارزیابی قرار گرفت.
یافته‏ها: نتایج پهنه‏بندی کشت گندم نشان داد اراضی استان گلستان در 4 طبقه‏ی کشت کاملاً مناسب، نسبتاً مناسب و ضعیف برای رشد گیاه گندم قرار گرفتند که طبقه‏ی کاملاً مناسب با 6/489538 هکتار (معادل 82/67 درصد از اراضی زراعی استان) بیشترین سهم را در بین تناسب‏های مختلف داشت. اراضی کشاورزی مورد بررسی برای کشت سویا نیز در 4 طبقه‏ی تناسب کاملاً مناسب، نسبتاً مناسب و ضعیف قرار گرفتند. طبقه‏ی تناسب کاملاً مناسب با 3/362192 هکتار (17/50درصد از کل اراضی کشاورزی استان) بیشترین را بین طبقه‏های مختلف برای کشت سویا داشت. نتایج بررسی امکان اجرای تناوب گندم-سویا نیز نشان داد اراضی کشاورزی استان گلستان در 12 طبقه‏ی متفاوت قرار گرفتند که تناوب کاملاً مناسب گندم-کاملا مناسب سویا در بین طبقات مختلف با 1/358514 هکتار (برابر با 74/49 درصد از کل اراضی کشاورزی) بیشترین سهم را داشت. در مقابل، طبقه‏های نامناسب-نسبتامناسب و نامناسب-کاملامناسب مربوط به تناوب گندم-سویا به‏ترتیب با 52/3 و 84/11 هکتار (در مجموع کمتر از 1 درصد از اراضی کل استان) کم‏ترین مساحت را برای اجرای تناوب گندم- سویا داشتند.
نتیجه گیری کلی : در حال حاضر تناوب گندم-سویا با وجود محدودیت‏های فراوان به‏طور وسیعی در استان گلستان اجرا می‏گردد که اصلاح ارقام زودرس گندم و سویا می‏تواند یکی از کلیدی‏ترین و ضروری‏ترین اقدامات برای بهبود شرایط پیاده‏سازی این تناوب باشد. نتایج به‏دست آمده به‏وضوح نشان داد که به‏کارگیری سامانه اطلاعات جغرافیایی به‏عنوان یک ابزار مهم جهت تعیین پتانسیل‏های بوم‏شناختی کشت یک گیاه ‏ بر معیاری مناسب و دقیق برای تصمیم‏گیری مطلوب مدیران مزارع در سطوح کلان باشد و در عین حال موجب صرفه‏جویی در وقت و هزینه می‏گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessment of land suitability and the performance possibility of wheat-soybean rotation in Golestan province

نویسندگان [English]

  • Ramin Erfanian salim 1
  • Alireza Koocheki 2
  • Mehdi Nassiri Mahallati 2
  • Behnam Kamkar 3
1 1PhD student of agroecology, Ferdowsi University of Mashhad
3 Associate Professor, Department of Agronomy, Gorgan University of Agriculture and Natural Resources
چکیده [English]

Background and objectives: Land suitability analysis is a valuable application of GIS for spatial design and management. Crop rotation as a critical agricultural management is a site-specific approach that farmers implement traditionally. However, suitability of lands for cultivation of two or more crops at different time must be determined scientifically. Kamkar et al., (2014) investigated the land suitability and possibility of canola-soybean rotation for 4 basins of Golestan province. Results showed that only 11.82 percent of studied lands were suitable for implementation of canola-soybean rotation. Bidadi et al., (2015) studied the land suitability of Qaresoo basin in Golestan province for wheat cultivation. Results showed that wheat cultivation in studied area was categorized in 4 zone including very suitable, moderately suitable, poor and unsuitable. This research was conducted for agroecological zoning of Golestan province based on cultivation of wheat and soybean and for determining of suitable lands for implementation of wheat-soybean rotation.
Materials and methods: For accomplishment of this research, ecological requirements of wheat and soybean were determined using scientific resources. Minimum, maximum and average temperatures, precipitation, electrical conductivity, pH, soil texture, slope, aspect and elevation were ecological factors for determination of wheat and soybean land suitability. IRS images for 2008 and Landsat 5 images for 2011 were used to prepare the land use map for wheat and soybean. Possibility of wheat-soybean rotation was evaluated by combination of the suitability maps of wheat and soybean crops.
Results: Suitable arable lands of Golestan province for wheat were classified in four categories (suitable, moderately suitable, poor and unsuitable). Suitable class is 489538.6 ha (67.82% of total province arable lands) which is the highest proportion. For soybean cultivation, arable lands were also classified in four categories (suitable, moderately suitable poor and unsuitable). Suitable class for soybean cultivation is 362192.3 ha (50.17% of total province arable lands). Results showed that arable lands of Golestan province can be classified in 12 categories for performance of wheat-soybean rotation. Suitable wheat- suitable soybean class with 358514.1 ha (49.74% of the lands) had the highest proportion. In the other hand, the unsuitable-moderately suitable and unsuitable-suitable classes of wheat-soybean rotation with 3.52 and 11.84 ha, respectively comprises less than 1% of the total land.
In general: currently, wheat-soybean rotation is conducted extensively in Golestan province despite climatic and management limitations. It is clear that breeding of early maturing cultivars of wheat and soybean is one of the most crucial steps to improve the performance of this rotation. Results revealed that using GIS can be very useful and efficient as an important tool for determination of ecological potentials of a crop.

کلیدواژه‌ها [English]

  • cultivation suitability
  • Golestan Province
  • AHP
1. Ahmadi, M. 2008. Prediction of wheat
phenological development. M.Sc.
Thesis. University of Agric. 99p. (In
Persian)
2. Aynehband, A. 2005. Crop Rotation.
Jihad-e- Daneshgahi Publication of
Mashhad. 407 pp. (In Persian).
3. Bagherzadeh, H.R., Bagherzadeh, A., and
Moeinrad, H. 2012. Analysis of
parametric approaches in qualitative land
Suitability evaluation for irrigated wheat
(Triticum aestivum L.) cultivation at
Neyshabur plain. J. Agroecol., 4(2): 121-
130. (In Persian).
4. Bidadi, M.J., Kamkar, B., Abdi, O., and
Kazemi, H. 2015. Land suitability
analysis on rainfed wheat cropping
using geospatial information systems (A
case study: Qaresoo basin). Sustain.
Agri. Prod. Sci., 25(1): 131-143. (In
Persian).
5. Bidadi, M.J., Kamkar, B., and Abdi, O.
2014. Suitable areas zoning of soybean
cropping in Qaresoo basin by
geographical information systems (GIS).
Electronic J. Crop Prod., 7(2): 175-187.
(In Persian).
6. Collins, M.G., Steiner, F.R., and
Rushman, M.J. 2001. Land-use suitability
analysis in the United States: historical
development and promising technological
achievements. Environ. Man., 28(5): 611–
621.
7. Croissant, R.L., Peterson, G.A., and
Westfall, D.G. 2008. Dryland cropping
systems. Colorado State University,
Cooperative Extension. Bulletin No.
516.
8. FAO. 2011. The State of The World’s
Land and Water Resources for Food and
Agriculture. Food and Agriculture
Organization of the United Nations.
Rome. 47p.
9. Faostat. 2012. http://faostat.fao.org
/site/567/default.aspx#ancor.
10. Gopala Krishna, G.V.T., and Regil, R.
2014. Agricultural land suitability
analysis of a river basin area using
Remote Sensing and GIS. International
J. Geospatial Engin. Technol., 1(1): 37-
42.
11. Grassano, N., Tedone, L., Verdini, L.,
and De Mastro, G. 2011. Evaluation of
rapeseed cultivation suitability in Apulia
with GIS-multicriteria analysis. Italian J.
of Agron., 6: 101-105.
12. Imsande, J. 1998. Nitrogen deficit
during soybean pod fill and increased
plant biomass by vigorous N2 fixation.
European J. Agron., 8: 1-11.
13. Kamkar, B., Dorri, M.A., and Teixeira
da Silva, J.A. 2014. Assessment of land
suitability and the possibility and
performance of a canola (Brassica
napus L.) –soybean (Glycine max L.)
rotation in four basins of Golestan
province, Iran. Egypt. J. Remote Sen.
Space Sci., 17: 95–104.
14. Kamkar, B., Zahed, M., Hoseini, R.S.,
Golchin, E., and Ghadirian, R. 2010.
Principles of cropping patterns design
(overviews and case studies). 11th
Iranian Crop Science Congress. 24-26
July. Environmental Sciences Research
Institute, Shahid Beheshti University,
Tehran. 1514-1581. (In Persian).
15. Kazemi, H. 2012. Agroecological
zoning of agricultural lands in Golestan
province. Ph.D. Thesis in Agronomy,
Tarbiat Modares University. 280p.
16. Kazemi, H. 2014. Agroecological
zoning of Gorgan agricultural lands for
hulless barley cropping base on Boolean
logic. Electronic J. Crop Prod., 6(4):
165-185. (In Persian).
17. Kazemi, H., Sarvestani, Z.T., Kamkar,
B., Shataei, S., and Sadeghi, S. 2015.
Ecological Zoning for Wheat Production
at Province Scale Using Geographical
Information System. Adv. Plants Agri.
Res., 2(1): 1-7.
18. Kelley, K.W., Long Jr., J.H., and Todd,
T.C. 2003. Long-term crop rotations
affect soybean yield, seed weight, and
soil chemical properties. Field Crops
Res. 83: 41-50.
19. Khajehpour, M.R. 2004. Industrial
Crops. Jihad-e- Daneshgahi Publication
of Esfahan. 582 pp. (In Persian).
20. Kumar, A., Pandey, V., Shekh, A.M.
and Kumar, M. 2008. Growth and yield
response of soybean (glycine max L.) in
relation to temperature, photoperiod and
sunshine duration at Anand, Gujarat,
India. American-Eurasian J. Agron.,
1(2):45-50.
21. Kundu, S., Bhattacharyya, R., Prakash,
V., Gupta, H.S., Pathak, H., and Ladha,
J.K. 2007. Long-term yield trend and
sustainability of rainfed soybean–wheat
system through farmyard manure
application in a sandy loam soil of the
Indian Himalayas. Biol Fertil Soils. 43:
271–280.
22. Liu, X., and Herbert, S.J. 2002. Fifteen
years of research examining cultivation
of continuous soybean in northeast
China: A review. Field Crops Res., 79:
1-7.
23. Mahmoudan, S., Kamkar, B., Abdi, O.,
and Bagherani, N. 2014. Assessment of
universal kriging models to interpolate
rainfall and temperature and
determination of climatic suitability of
Golestan province crop lands to sow
winter wheat and faba bean using GIS.
Res. Crop Ecosyst., 1(4): 13-30. (In
Persian).
24. Malczewski, J. 2004. GIS-based landuse
suitability analysis: a critical
overview. Prog. Planning. 62: 3–65.
25. Marenco, R.A., and Santos, M.B. 1999.
Crop rotation reduced weed competition
and increased chlorophyll concentration
and yield of rice. Pesq Agropec Bras,
Brasilia, 34:1881-1887.
26. Ministry of agriculture jihad. 2013. Crop
Statistics of 1389-90. Department of
statistic and information. 123pp. (In
Persian).
27. Nassiri mahalati, M., and A. Koocheki.
2009. Agroecological zoning of wheat in
Khorasan provinces: Estimating yield
potential and yield gap. Iran. J. Field
Crops Res., 2(7): 695-709. (In Persian).
28. Prakash, T.N. 2003. Land Suitability
Analysis for Agricultural Crops: A
Fuzzy Multicriteria Decision Making
Approach. the Netherlands: International
Institute for Geo-information Science
and Earth observation Enschede. 6–13.
29. Rabia, A.H., Figueredo, H., Huong,
T.L., Lopez, B.A.A., Solomon, H.W.,
and Alessandro, V. 2013. Land
suitability analysis for policy making
assistance: A GIS based land suitability
comparison between surface and drip
irrigation systems. Inter. J. Environ. Sci.
Develop., 4(1): 1-6.
30. Reynolds, M., Yan, L., and Ferguson,
M. 1994. Intercropping wheat and
barley with N- fixing legume species. J.
Agri. Sci., 123: 175-183.
31. Rota, J.A., Wandahwa, P., and Sigunga,
D.O. 2006. Land evaluation for soybean
(Glycine max L. Merrill) production based
on kriging soil and climate parameters for
the Kakamega district, Kenya. J. Agron.,
5: 142-150.
32. Seddigh, M., Jolliff, G.D., 1984. Effects
of night temperature on dry matter
partitioning and seed growth of
indeterminate field-grown soybeans.
Crop Sci., 24: 704–710.
33. Siosemarde, M., and Sakine, A. 2014.
Prediction of rainfed wheat yield using
meteorological parameters in Khoy
County at West Azarbaijan province. J.
Applied Environ. Biolog. Sci., 4(1): 47-
50.
34. Statistical Centre of Iran. 2013.
http://www.amar.org.ir/Default.aspx?tab
id=1668.
35. Sys, C., Van Ranst, E. and Debaveye, J.
1991. Land evaluation. Part 1: Principles
in land evaluation and crop production
calculations. General Administration for
Devolopment Cooperation. Brussels,
Bekgium, Agric. Publ, 7.
36. Van Ittersum, M.K., and Rabbinge, R.
1997. Concepts in production ecology
for analysis and quantification of
Agricultural input-output combinations.
Field Crops Res., 52: 197-208.
37. Zare, A., Koochaki, A., and Nassiri, M.
2006.Trend analysis of yield, production
and cultivated area of cereal in Iran
during the last 50 years and prediction
of future situation. Iran. J. Field Crops
Res., 4(1): 49-71. (In Persian).