بررسی کارایی مصرف نیتروژن و عملکرد گندم تحت تأثیر مدیریت کاربرد کود و تناوب زراعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 بخش تحقیقات علوم زراعی-باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اراک، ایران

2 دانشیار، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: تناوب زراعی یک توالی سالیانه محصولات است که در همان زمین رشد می‌کنند. تناوب خوب محصول، یک جایگزینی منظم از طبقات مختلف محصولات کشاورزی است. تناوب زراعی باید به گونه ای انجام شود که بتوان بازده زیادی را به‌دست آورد و مزرعه را با کم‌ترین هزینه آماده نمود و خاک را حاصلخیز کرد. گیاهان زراعی خانواده حبوبات در تناوب زراعی می-توانند به دلیل افزایش نیتروژن در دسترس خاک و سایر مزایای زراعی بهره‌وری محصولات زراعی بعدی را بهبود ببخشند. با این حال، میزان این اثر با شرایط محیطی‌، شیوه‌های مدیریت کشاورزی و گونه‌های حبوبات متفاوت است. همچنین، حبوبات می‌توانند با تقویت تشکیل و تثبیت خاک‌دانه‌های خاک از کربن آلی خاک در برابر معدنی شدن محافظت کنند. لذا، به منظور بررسی کارایی مصرف نیتروژن، رشد و عملکرد گندم تحت تأثیر مدیریت کود و پیش کاشت با گیاهان زراعی این آزمایش انجام شد.
مواد و روش‌ها: آزمایشی دوساله طی سال‌های زراعی 92-1391 و 93-1392 به‌صورت فاکتوریل و بر پایه طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 3 تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان اجرا شد. فاکتور اول تناوب در دو سطح نخود و ذرت (علوفه‌ای) و فاکتور دوم سطوح مختلف کود اوره در 6 سطح (0، 40، 80، 120، 160 و 200 کیلوگرم در هکتار) بود. عملیات برداشت محصول در تیر 1392 و 1393 انجام شد. تجزیه واریانس داده‌ها توسط نرم‌افزار آماری SAS نسخه 2/9 صورت گرفت.
یافته‌ها: نتایج آزمایش نشان داد که تقریبا تمام صفات مورد ارزیابی گندم تحت تأثیر تیمارهای تناوب و کاربرد کود نیتروژن قرار گرفتند. اما، هیچ‌کدام از صفات گندم تحت تأثیر اثر متقابل تناوب × کود نیتروژن قرار نگرفتند. بیش‌ترین میزان عملکرد بیولوژیک (1486 گرم در متر مربع)، عملکرد دانه (675 گرم در متر مربع) و درصد پروتیین دانه (70/13 درصد) در تناوب نخود مشاهده شدند. تناوب در مقایسه با ذرت صفات عملکرد بیولوژیک و عملکرد دانه و درصد پروتیین دانه گندم را به ترتیب حدود 17، 21 و 18 درصد بهبود بخشید. طبیعی است که با توجه به بهبود شرایط فیزیکوشیمیایی خاک بعد از کشت حبوباتی مثل نخود ویژگی‌های رشدی و عملکرد گیاه بعدی (در اینجا گندم) بهتر شود. در بین سطوح کود، کم‌ترین میزان عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و نیز درصد پروتیین گندم در عدم مصرف اوره به‌دست آمد (به‌ترتیب حدود 1102 و 417 گرم در متر مربع و 06/11 درصد). همچنین، بیش‌ترین میزان عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و نیز درصد پروتیین در مصرف 200 کیلوگرم در هکتار اوره به‌دست آمد (به‌ترتیب حدود 1544 و 775 گرم در متر مربع و 24/13 درصد)، اما مقادیر به‌دست آمده در این تیمار با تیمار مصرف 160 کیلوگرم در هکتار اوره اختلاف معنی‌داری نداشت. یکی از شناخته شده‌ترین اثرات کودهای نیتروژنه، بهبود صفات رشدی و عملکرد محصولات است. بالاترین کارایی مصرف نیتروژن نیز، در پیش کاشت نخود و کم‌ترین سطح مصرف کود مشاهده شد. در این مطالعه صفات رشد و عملکرد گندم از قبیل ارتفاع بوته، شاخص کلروفیل، اجزای عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک و دانه، شاخص برداشت و درصد پروتیین دانه به دلیل کاربرد اوره افزایش یافت.
نتیجه‌گیری: به نظر می‌رسد در زراعت گندم برای کاهش مصرف کودهای نیتروژنه و کمک به سلامت محیط زیست استفاده از پیش کاشت حبوبات مثل نخود راه حل مناسبی باشد. همچنین، توجه به سطوح کودی بهینه و عدم مصرف بیش از حد کودهای شیمیایی به پایداری کشاورزی کمک شایانی خواهد نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Nitrogen Use efficiency and Wheat Yield under Fertilizer Management and crop rotation

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohsen Seyedi 1
  • Javad Hamzei 2
1 Crop and Horticultural Science Research Department, Markazi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center Research and Education Center (AREEO), Arak, Iran. Email: m.seyedi98@areeo.ac.ir
2 Bu Ali Sina University
چکیده [English]

Background and objectives: Crop rotation is an annual succession of crops grown on the same land. Good crop rotation is a systematic succession of the different classes of farm crops. Crop rotation should be done in such a way to give large yields and provide the farm at the least expense of labor and fertilizes the soil. Pulses in crop rotations can improve the productivity of subsequent crops due to increased soil available N and other agronomic benefits. However, the magnitude of this effect can vary with environmental conditions, agricultural management practices and legume genotypes. Also, Legume plants can promote C storage by enhancing the formation and stabilization of soil aggregates that protect soil organic C from mineralization. In order to Evaluation of Nitrogen Use efficiency and Wheat Growth and Yield under Fertilizer Management and Pre-Cropping with crops an experiment was conducted.
Materials and Methods: A factorial experiment was designed based on randomized complete blocks with three replications and implemented on a sandy clay soil during 2012-13 and 2013-14 growing seasons, at the Agricultural Research Station, Faculty of Agriculture, University of Bu-Ali Sina, Hamedan, Iran. The first factor consisted of chickpea and corn (forage) and the second factor was urea fertilizer levels of 0, 40, 80, 120, 160 and 200 kg/ha. Harvest operation was done on July, 2013 and 2014. SAS procedures and programs were used for analysis of variance (ANOVA) calculations.
Results: The results showed that about all of the evaluated properties of wheat affected by pre-cropping and nitrogen fertilizer treatments. But, none of the wheat traits do not affect by pre-cropping × nitrogen fertilizer. The highest biological yield (1486 g m-2), grain yield (675 g m-2) and protein percentage (13.70%) were observed in chickpea pre-cropping treatment. Chickpea pre-cropping treatment increased wheat biological yield and grain yield and protein percentage about 17, 21 and 18 percent in comparison to corn pre-cropping treatment. Pay attention to the improved physicochemical conditions of the soil after cropping legumes such as chickpea, it is normal to improve the growth and yield characteristics of the next crop (in this study, wheat). Among the nitrogen fertilizer levels the lowest wheat biological yield and grain yield and protein percentage (about 1102 and 417 g m-2 and 11.06%, respectively) was achieved at 0 kg ha-1 N fertilizer consumption. Also, the highest wheat biological yield and grain yield and protein percentage (about 1544 and 775 g m-2 and 13.24%, respectively) was observed at 200 kg ha-1 N fertilizer consumption, but it had not significant difference with 160 kg/ha treatment. One of the most well-known effects of nitrogen fertilizers is to increase the crops properties of growth and yield. The highest nitrogen use efficiency was observed at chickpea pre-cropping and lowest level of fertilizer application. In this study, wheat growth and yield characteristics such as plant height, chlorophyll index, grain yield components, biological and grain yield, harvest index, and percentage of grain protein increased due to urea application.
Conclusion: It seems that in the wheat farming, legumes pre-cropping such as chickpea pre-cropping is a good solution to reduce the use of nitrogen fertilizers and to contribute to environmental health. Also, attention to optimum fertilizer levels and non-overuse of fertilizers will contribute to agricultural sustainability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cereal
  • Crop Rotation
  • Pre-cropping
  • urea fertilizer
  • Wheat
  1.  Fan, X., Li, F., Liu, F., and Kumar, D. 2004. Fertilization with a new type of coated urea: Evaluation for nitrogen efficiency and yield in winter wheat. J. Plant Nut. 25: 9. 853-865.

    1. Gonzalez-Andujar, J.L., Aguilera, M.J., Davis, A.S., and Navarrete, 2019. Disentangling weed diversity and weather impacts on long-term crop productivity in a wheat-legume rotation. Field Crop Res. 232: 24-29.
    2. Guarda, G., Padovan, S., and Delogu, G. 2004. Grain yield, nitrogen-use efficiency and baking quality of old and modern Italian bread-wheat cultivars grown at different nitrogen levels. Eur. J. Agron. 21: 2. 141-142.
    3. Guo, S., Jiang, R., Qu, H., Wang, Y., Misselbrook, T., Gunina, A., and Kuzyakov, 2019. Fate and transport of urea-N in a rain-fed ridge-furrow crop system with plastic mulch. Soil Till. Res. 186: 214-223.
    4. Hamzei, J., Seyedi, M., and Babaei, M. 2015. Effect of density and nitrogen on seed quantity and quality of winter rapeseed in Hamedan conditions. Crop Prod. 8: 1. 143-159. (In Persian)
    5. Hauggaard-Nielsen, H., Gooding, M., Ambus, P., Corre-Hellou, G., Crozat, Y., Dahlmann, C., Dibet, A., von Fragstein, P., Pristeri, A., Monti, M., and Jensen, E. S. 2009. Pea–barley intercropping for efficient symbiotic N2-fixation, soil N acquisition and use of other nutrients in European organic cropping systems. Field Crop Res. 113: 64-71.
    6. Hazra K.K., Nath C.P., Singh U., Praharaj C.S., Kumar N., Singh S.S., and Singh N.P. 2019. Diversification of maize-wheat cropping system with legumes and integrated nutrient management increases soil aggregation and carbon sequestration. Geoderma. 353: 308-319.
    7. Hegewald, H., Wensch-Dorendorf, M., Sieling, K., and Christen O. 2018. Impacts of break crops and crop rotations on oilseed rape productivity: A review. Eur. J. Agron. 101: 63-77.
    8. Houshmandfar, A., Ota, N., Siddique, K.H.M., and Tausz, 2019. Crop rotation options for dryland agriculture: An assessment of grain yield response in cool-season grain legumes and canola to variation in rainfall totals. Agric. For. Meteorol. 275: 277-282.
    9. Hu C., Sadras V.O., Lu G., Jin X., Xu J., Ye Y., Yang X., Zhang S. 2019. Dual-purpose winter wheat: interactions between crop management, availability of nitrogen and weather conditions. Field Crop Res. 241: 107579.
    10. Izadi-Darbandi, E., and Azad, M. 2014. The possibility of wheat yield improvement by modifing the amount of nitrogen and phosphorus application methods and rate. J. Appl. Crop Res (Pajouhesh & Sazandegi). 105: 189-195. (In Persian)
    11. Kazemeini, S.A., Hamzehzarghani, H., and Edalat, M. 2010. The impact of nitrogen and organic matter on winter canola seed yield and yield components. Aust. J. Crop Sci. 4: 5. 335-342.
    12. Khayat, S., Mojadam, M., and Alavi Fazel, M. 2014. Effect of nitrogen rates on grain yield and nitrogen use efficiency of durum wheat genotypes in Khouzestan. Crop Physiol. J. 6: 21. 103-113.
    13. Li, W., Li, L., Sun, J., Gua, T., Zhang, F., Bao, X., Peng, A., and Tang, C. 2004. Effects of inter cropping and nitrogen application on nitrate presentinthe profile of orthic an orthic anthrosolwest china. Agric. Ecosyst. Environ. 105: 483- 491.
    14. Liu Z., Gao J., Gao F, Dong S., Liu P., Zhao B., and Zhang J. 2018. Integrated agronomic practices management improve yield and nitrogen balance in double cropping of winter wheat-summer maize. Field Crop Res. 221: 196-206.
    15. Lopez-Bellido, R. J., and Lopez-Bellido, L. 2001. Efficiency of nitrogen in wheat under Mediterranean condition: effect of tillage, crop rotation and N fertilization. Field Crop Res. 71: 1. 31-64.
    16. Marinciu, C. 2007. Genotype and nitrogen fertilization influence on protein concentration in old and new wheat cultivars. Rom. Agric. Res. 24: 17-25.
    17. Mirzashahi, K., and Hossainpour, M. 2014. The effect of nitrogen fertilization management on grain yield and nitrogen efficiency indices in corn. Appl. Crop Res. (Pajouhesh & Sazandegi). 102: 31-40. (In Persian)
    18. Mohajerani, F., and Ghadiri, H. 2003. Competition in different densities of wild mustard (Brassica kaber) with winter wheat (Triticum aestivum) under different levels of nitrogen fertilizer Application. Ir. J. Agric. Sci. 34: 3. 527-538. (In Persian).
    19. Mohler, C.L., and Johnson, S.E. 2009. Crop rotation on organic farms: A planning manual. Natural resource, agriculture and engineering service. 156 p.
    20. Montemuro, F., Maiorana, M., Ferri, D., and Convertini, G. 2006. Nitrogen indicators, uptake and utilization efficiency in a maize and barley rotation cropped at different levels and source of N fertilization. Field Crop Res. 99: 114-124.
    21. Moradi, M., Motamed, M.K., Azarpour, E., and Khosravi Danesh, R. 2012. Effects of nitrogen fertilizer and plant density management in corn farming. ARPN J. Agric. Biolog. Sci. 7: 2. 133-137. (In Persian)
    22. Nath C.P., Hazra K.K., Kumar N., Praharaj C.S., Singh S.S., Singh U., and Singh N.P. 2019. Including grain legume in rice–wheat cropping system improves soil organic carbon pools over time. Ecolog Eng. 129: 144-153.
    23. Oliveira, M., Barré, P., Trindade, H., and Virto, 2019a. Different efficiencies of grain legumes in crop rotations to improve soil aggregation and organic carbon in the short-term in a sandy Cambisol. Soil Till. Res. 186: 23-35.
    24. Oliveira, M., Castro, C., Coutinho, J., and Trindade, 2019b. N supply and pre-cropping benefits to triticale from three legumes in rainfed and irrigated Mediterranean crop rotations. Field Crop Res. 237: 32-42.
    25. Reckling, M., Hecker, J., Bergkvist, G., Watson, C.A., Zander, P., Schläfke, N., Stoddard, F.L., Eory, V., Topp, C.F.E., Maire, J., and Bachinger, 2016. A cropping system assessment framework—Evaluating effects of introducing legumes into crop rotations. Eur. J. Agron. 76: 186-197.
    26. Sadeghi, H., and Kazemeini, A.R. 2011. Effect of crop residue management and nitrogen fertilizer on grain yield and yield components of two barley cultivars under dryland conditions. Ir. J. Crop Sci. 13: 3. 436-451. (In Persian)

    Sandhu O.S., Gupta R.K., Thind H.S., Jat M.L., Sidhu H.S., and Singh Y. 2019. Drip irrigation and nitrogen management for improving crop yields, nitrogen use efficiency and water productivity of maize-wheat system on