پژوهش: مدیریت ارگانیک و تلفیقی کشت به حفظ ذخایر نیتروژن خاک و افزایش فعالیت زیستی آن کمک می‌کند
بر اساس پژوهشی منتشرشده در مجله Frontiers in Agronomy، در یک آزمایش مزرعه‌ای در شرایط نیمه‌خشک و متکی به بارندگی در حیدرآباد هند، سامانه‌های مدیریت ارگانیک و مدیریت تلفیقی کشت، به‌ویژه هنگامی که با ترکیبی از گاناجیوامروت، بوجامروت و مالچ‌پاشی همراه شدند، ذخایر نیتروژن خاک را در سطح بالاتری حفظ کردند و فعالیت زیستی بیشتری نسبت به کوددهی معدنی متعارف داشتند. این پژوهش را دانشمندان مؤسسه مرکزی پژوهش کشاورزی مناطق خشک وابسته به شورای تحقیقات کشاورزی هند (ICAR) انجام دادند. آن‌ها طی فصل کشت خریف در سال ۲۰۲۴، تغییرات بخش‌های مختلف نیتروژن خاک و ویژگی‌های بیوشیمیایی آن را در کشت مخلوط سورگوم و ماش سیاه بررسی کردند.
این آزمایش در سال زراعی ۲۰۲۳–۲۰۲۲ در بخش کشاورزی طبیعی مزرعه تحقیقاتی هایات‌نگر آغاز شد و در طول دوره بررسی، قطعات ثابت آزمایشی مورد استفاده قرار گرفتند. منطقه در اقلیم گرمسیری نیمه‌خشک قرار دارد و سالانه حدود ۷۵۰ میلی‌متر بارندگی دریافت می‌کند؛ میانگین دمای سالانه آن نیز نزدیک به ۲۷ درجه سانتی‌گراد است. خاک منطقه از نوع لوم شنی و متعلق به سری خاکی هایات‌نگر است که در رده‌بندی خاک، در گروه Typic Haplustalf قرار می‌گیرد. پیش از آغاز آزمایش، میزان کربن آلی خاک بین ۲٫۲۶ تا ۲٫۴۲ گرم در کیلوگرم و نیتروژن قابل‌دسترس آن بین ۱۶۶ تا ۱۸۶ کیلوگرم در هکتار بود. سورگوم و ماش سیاه با نسبت ردیفی یک به دو کشت شدند؛ یعنی به ازای هر ردیف سورگوم، دو ردیف ماش سیاه قرار گرفت. آزمایش با طرح بلوک‌های تصادفی و سه تکرار برای قطعاتی به ابعاد ۱۰ در ۱۰ متر اجرا شد.
در این مطالعه، هشت تیمار با یکدیگر مقایسه شدند. در روش کشاورزی طبیعی، بذرها با بوجامروت تلقیح شدند، پنج تن گاناجیوامروت در هکتار به‌عنوان کود پایه به کار رفت، محلول جیوامروت هر دو هفته یک‌بار به خاک داده شد و کاه سورگوم برای پوشاندن سطح خاک استفاده شد. در روش کشاورزی ارگانیک، تنها کود دامی پوسیده به میزان ۱۴ تن در هکتار مصرف شد. در تیمار ارگانیک همراه با ترکیب گاناجیوامروت، بوجامروت و مالچ (OF + GBM)، این ترکیب نیز به برنامه پایه کود دامی افزوده شد.
در مدیریت تلفیقی کشت، نیتروژن به‌طور مساوی از دو منبع تأمین شد: هفت تن کود دامی در هکتار و اوره. نسخه‌ای از این سامانه که ترکیب گاناجیوامروت، بوجامروت و مالچ نیز به آن افزوده شده بود، جداگانه آزمایش شد. در کشاورزی متعارف، تمام نیتروژن موردنیاز، به میزان ۷۰ کیلوگرم در هکتار، از طریق اوره تأمین شد. این مقدار در سه نوبت مصرف شد: ۵۰ درصد هنگام کاشت و ۲۵ درصد در هر یک از روزهای سی‌ام و چهل‌وپنجم پس از کاشت. این روش نیز با و بدون ترکیب GBM بررسی شد. تیمار شاهد، که هیچ نهاده اصلاحی دریافت نکرد، هشتمین تیمار بود. مقدار توصیه‌شده کود برای کشت مخلوط برابر با ۷۰:۴۰:۴۰ کیلوگرم در هکتار ازت، پنتوکسید فسفر (P₂O₅) و اکسید پتاسیم (K₂O) بود.
نمونه‌های خاک از دو عمق صفر تا ۱۵ و ۱۵ تا ۳۰ سانتی‌متر جمع‌آوری شدند. نمونه‌برداری در چهار مرحله انجام گرفت: پیش از کاشت، هنگام گل‌دهی ماش سیاه، هنگام گل‌دهی سورگوم و زمان برداشت. در هر مرحله ۴۸ نمونه و در مجموع طی فصل زراعی ۱۹۲ نمونه بررسی شد. برای استخراج نیتروژن معدنی از کلرید پتاسیم استفاده شد. بخش‌های نیتروژن آلی نیز با هیدرولیز خاک در اسید هیدروکلریک ۶ نرمال اندازه‌گیری شدند و شامل نیتروژن کل هیدرولیزپذیر، نیتروژن آمونیومی هیدرولیزپذیر، نیتروژن قندهای آمینه، نیتروژن اسیدهای آمینه و نیتروژن هیدرولیزپذیر شناسایی‌نشده بودند. نیتروژن غیرهیدرولیزپذیر از تفاضل نیتروژن کل و نیتروژن کل هیدرولیزپذیر محاسبه شد. کربن زیست‌توده میکروبی با روش استخراج پس از گازدهی کلروفرمی اندازه‌گیری شد و برای سنجش فعالیت آنزیم اوره‌آز، خاک تازه را در حضور اوره انکوبه کردند و مقدار نیتروژن آمونیومی آزادشده را سنجیدند.
بارزترین تفاوت میان تیمارها در میزان نیتروژن قابل‌دسترس خاک مشاهده شد. سامانه‌های ارگانیک همراه با ترکیب GBM، میزان این نیتروژن را ۵ تا ۶ درصد افزایش دادند؛ در مقابل، مقدار آن در کشاورزی متعارف از زمان نمونه‌برداری اولیه تا برداشت حدود ۱۱ درصد کاهش یافت. بااین‌حال، پژوهشگران جذب نیتروژن توسط گیاه، سرعت معدنی‌شدن نیتروژن و مسیرهای اتلاف آن، از جمله آبشویی، تبخیر و دنیتریفیکاسیون، را اندازه‌گیری نکردند. بنابراین، تغییرات مشاهده‌شده صرفاً تفاوت در میزان نیتروژن قابل‌دسترس باقیمانده در خاک را نشان می‌دهد و نمی‌توان آن را به یک فرایند مشخص نسبت داد.
الگوهای نیتروژن معدنی نیز بر اساس روش مدیریت کشت متفاوت بودند. در سامانه‌های ارگانیک، آمونیوم بیشتری در خاک باقی ماند؛ به‌طوری‌که تیمار کشاورزی ارگانیک (OF) در زمان برداشت، با ۳۶٫۳۷ میلی‌گرم آمونیوم در هر کیلوگرم خاک، بالاترین مقدار باقیمانده را ثبت کرد. در مقابل، مدیریت تلفیقی کشت در مراحل پایانی رشد، نیترات بیشتری حفظ کرد. میزان نیترات‌نیتروژن در زمان برداشت در تیمار مدیریت تلفیقی (ICM) به ۲۳٫۵۷ میلی‌گرم در کیلوگرم رسید که بالاترین مقدار ثبت‌شده بود؛ این میزان در تیمار ICM + GBM نیز از ۲۱ میلی‌گرم در کیلوگرم بیشتر بود. در کشاورزی طبیعی، کشاورزی ارگانیک و تیمار شاهد، غلظت نیترات تا زمان برداشت به کمتر از ۱۰ میلی‌گرم در کیلوگرم کاهش یافت.
ذخایر نیتروژن آلی نیز الگوی مکملی را نشان دادند. بیشترین مقدار اولیه نیتروژن کل هیدرولیزپذیر، با ۶۴۱ میلی‌گرم در کیلوگرم، در تیمار ICM + GBM ثبت شد. در روز سی‌ام پس از کاشت، این شاخص در تیمار کشاورزی ارگانیک همراه با GBM (OF + GBM) به اوج ۶۳۸٫۶۷ میلی‌گرم در کیلوگرم رسید. پس از آن، مقدار نیتروژن هیدرولیزپذیر در طول چرخه کشت، بسته به تیمار، عموماً بین ۱٫۷ تا ۱۱٫۷ درصد کاهش یافت؛ روندی که با استفاده از نیتروژن برای تأمین نیاز گیاه سازگار است.
در زمان برداشت، تیمار ICM + GBM با ۵۸۴٫۳۴ میلی‌گرم نیتروژن کل هیدرولیزپذیر در هر کیلوگرم خاک، بالاترین مقدار را حفظ کرد. در این شاخص، مقادیر ثبت‌شده در تیمارهای ICM + GBM و OF + GBM، بین ۳۱٫۲ تا ۳۶٫۴ درصد بیشتر از تیمار شاهد بود. نیتروژن غیرهیدرولیزپذیر، که بخش پایدارتر ذخیره نیتروژن خاک محسوب می‌شود، در زمان برداشت در تیمار OF + GBM به بالاترین مقدار، یعنی ۷۳۸٫۲۷ میلی‌گرم در کیلوگرم، رسید. پس از آن، تیمار OF با ۷۱۶٫۳۴ و تیمار ICM + GBM با ۷۰۵٫۳۴ میلی‌گرم در کیلوگرم قرار گرفتند. کمترین مقدار نهایی، برابر با ۴۸۸٫۳۴ میلی‌گرم در کیلوگرم، در تیمار شاهد ثبت شد.
در میان بخش‌های نیتروژن هیدرولیزپذیر، ترتیب فراوانی به این صورت بود: نیتروژن اسیدهای آمینه، نیتروژن آمونیومی، نیتروژن شناسایی‌نشده و نیتروژن قندهای آمینه. نیتروژن اسیدهای آمینه هیدرولیزپذیر، بخش ناپایدارتر و آماده‌تر برای استفاده در میان این ذخایر بود و تیمار OF + GBM در زمان برداشت، با ۳۲۱٫۶۷ میلی‌گرم در کیلوگرم، بیشترین غلظت آن را داشت.
پژوهشگران تأکید کردند که این مقدار بالا حاصل حفظ بخش بزرگی از ذخیره اولیه بود، نه افزایش خالص آن در طول فصل. میزان این بخش طی دوره کشت تنها ۳ درصد کاهش یافت. از آنجا که تیمارهای آزمایشی از سال زراعی ۲۰۲۳–۲۰۲۲ بدون تغییر ادامه یافته بودند، مقادیر اولیه از پیش تحت تأثیر ورودی‌های سال‌های قبل، از جمله کود دامی، گاناجیوامروت و بقایای گیاهی، قرار داشتند. اثر ذخیره اولیه در مورد نیتروژن قندهای آمینه نیز مشاهده شد. این شاخص در تیمار OF + GBM طی فصل ۲۲٫۸۴ درصد کاهش یافت، اما در زمان برداشت همچنان در تیمارهای OF + GBM و OF به‌طور مشترک در بالاترین سطح، یعنی ۳۲٫۶۷ میلی‌گرم در کیلوگرم، قرار داشت.
شاخص‌های زیستی خاک نیز با این الگوها همخوانی داشتند. کربن زیست‌توده میکروبی در تیمار OF + GBM به ۱۵۵٫۰۸ میلی‌گرم در کیلوگرم رسید؛ مقداری که به‌طور معناداری از کشاورزی متعارف با ۱۰۴٫۴ و تیمار شاهد با ۱۰۰٫۲۴ میلی‌گرم در کیلوگرم بیشتر بود. بیشترین میزان کربن آلی خاک در تیمار ICM + GBM و برابر با ۳٫۰۷ گرم در کیلوگرم ثبت شد که به‌طور معناداری بالاتر از مقدار ۲٫۲۷ گرم در کیلوگرم در تیمار شاهد بود.
فعالیت آنزیم اوره‌آز در کشاورزی طبیعی، در روز سی‌ام پس از کاشت به بالاترین میزان رسید. در اوج فعالیت این آنزیم در روز شصتم، این تیمار عملکردی مشابه تیمارهای OF + GBM و ICM داشت و در زمان برداشت نیز همچنان در جایگاه نخست قرار گرفت. تحلیل افزونگی (RDA) نشان داد که دو محور نخست، ۸۹٫۱۴ درصد از تغییرات مقید داده‌ها را توضیح می‌دهند. در این تحلیل، کربن آلی خاک و کربن زیست‌توده میکروبی ارتباط نزدیکی با بخش‌های فعال نیتروژن هیدرولیزپذیر داشتند، درحالی‌که چگالی ظاهری خاک و pH در جهت مخالف قرار گرفتند. نتایج همبستگی پیرسون نیز نشان داد که کربن آلی، کربن زیست‌توده میکروبی و پتاسیم قابل‌دسترس با بخش‌های آمونیومی، قندهای آمینه و اسیدهای آمینه هیدرولیزپذیر همبستگی مثبت دارند. ضرایب این همبستگی‌ها بین ۰٫۴۳ تا ۰٫۶۳ بود.
از نظر عملکرد محصول، سامانه‌های مدیریت تلفیقی نتایج بهتری داشتند. عملکرد دانه سورگوم از ۵۰۰ کیلوگرم در هکتار در تیمار شاهد تا ۹۷۰ کیلوگرم در هکتار در تیمار ICM + GBM متغیر بود. عملکرد ماش سیاه در میان تیمارهای مدیریتی تفاوت اندکی داشت و بین ۵۰۰٫۳ تا ۵۰۲٫۷ کیلوگرم در هکتار قرار گرفت. تیمار ICM + GBM با عملکرد معادل سورگوم به میزان ۲٬۰۵۹ کیلوگرم در هکتار در رتبه نخست قرار گرفت و تیمار ICM با ۲٬۰۴۸ کیلوگرم در هکتار، فاصله اندکی با آن داشت. این شاخص در تیمار شاهد ۱٬۱۵۰ کیلوگرم در هکتار بود.
پیش از تعمیم این نتایج به شرایط گسترده‌تر، لازم است پژوهش‌ها در فصل‌های زراعی، انواع خاک و شرایط اقلیمی متفاوت تکرار شوند. همچنین، اندازه‌گیری مستقیم کارایی مصرف نیتروژن، سرعت معدنی‌شدن و مسیرهای اتلاف آن ضروری است تا مشخص شود حفظ ذخایر نیتروژن خاک در این سامانه‌ها تا چه اندازه در شرایط دیگر نیز تداوم می‌یابد.
موضوع پژوهش: اثر سامانه‌های مدیریت کشت بر بخش‌های مختلف نیتروژن خاک و فعالیت زیستی در آزمایش کشت مخلوط سورگوم و ماش سیاه در شرایط نیمه‌خشک و متکی به بارندگی در هند.
عنوان مقاله: سامانه‌های مدیریت کشت بر بخش‌های مختلف نیتروژن خاک و فعالیت زیستی در بوم‌سامانه‌های نیمه‌خشک تأثیر می‌گذارند.
مشخصات منبع: Tarun, N., Pushpanjali, Yami, B., Gurav, P. P., Santosh, S., Kundu, S., Saroja, D. G. M., Kunsoth, R., & Singh, V. K. (2026). Crop management systems influence soil nitrogen fractions and biological activity in semi-arid agroecosystems. Frontiers in Agronomy, 8, مقاله شماره 1948788. https://doi.org/10.3389/fagro.2026.1948788
شناسه دیجیتال مقاله (DOI): 10.3389/fagro.2026.1948788
کلیدواژه‌ها: بخش‌های مختلف نیتروژن خاک، کشاورزی طبیعی، کشاورزی ارگانیک، مدیریت تلفیقی کشت، کشاورزی متعارف، گاناجیوامروت، کربن زیست‌توده میکروبی، فعالیت اوره‌آز، کشاورزی دیم در مناطق نیمه‌خشک، کشت مخلوط سورگوم و ماش سیاه، چرخه نیتروژن، کربن آلی خاک.