معرفی سیستم خاکورز حفاظتی
تهیه و تنظیم:
منصوره کارگر
مدیر مزرعه گندم
مدیریت جهاد کشاورزی شهرستان بوانات
مرکز خدمات جهاد کشاورزی بخش سرچهان
( جوکان، باغ صفا، حسین آباد)
تابستان 86
فهرست مطالب
چکیده 1
مقدمه 2
تعریف جامع خاک ورزی 5
اهداف خاک ورزی 6
تکامل سیستمهای خاک ورزی 7
سازگاری و انتخاب سیستم 10
انواع سیستمهای کاشته شده در منطقه 11
انواع سیستمهای خاکورزی 13
- سیستم های خاک ورزی همراه با بقایای گیاهی 14
- سیستمهای خاک ورزی با حذف بقایای گیاهی 18
مقایسه سیستم مرسوم با سیستم حفاظتی 19
بحث و نتیجه گیری 21
موانع عدم اجرای کشاورزی حفاظتی در ایران 27
چکیده
خاک ورزی در مفهوم وسیع به معنای به هم زدن و تغییر ویژگی های فیزیکی خاک با اهداف گوناگون است اما در کشاورزی ، تغییر شرایط خاک در بستر بذر و یا ریشه گیاه به منظور کشت و کار گیاهان را خاک ورزی می گویند. انجمن علوم خاک آمریکا (Soil science Society of America) خاک ورزی را دستکاری خصوصیات فیزیکی خاک تعریف کرده است. Boom عملیات ضروری که جهت کشت و کار گیاهان زراعی در خاک انجام می شود را خاک ورزی دانسته است.
انواع متفاوتی از سیستم های خاک ورزی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند در طی سالیان طولانی گذشته تکامل یافته و به همین دلیل اجرای آنها به روشهای گوناگونی بر کشاورزی و همچنین محیط زیست اثر می نمایند. یک سیستم خاک ورزی از عملیات ویژه متوالی و با ترکیبی خاص تشکیل شده که به منظور افزایش عملکرد گیاهان زراعی انجام می گیرد. خاک ورزی برای از بین بردن علفهای هرز، مدیریت بقایای گیاهی، افزودن مواد اصلاحی و کودهای شیمیایی به خاک، اصلاح شرایط حرارتی- رطوبتی خاک و هوادهی خاک، کاهش سختی خاک انجام می شود؛ تا نهایتاً بستری مناسب برای کشت بذر و رشد ریشه ایجاد گردد. خاک ورزی به عنوان بخش مهم و اساسی عملیات تولید محصولات زراعی، ضمن توجه به محیط زیست، از طریق رفع محدودیت های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی موجب بهبود حاصلخیزی خاک می شود. واکنش گیاه به سیستم خاک ورزی، به مدت زمان استفاده از آن سیستم و یا به عبارتی عمر سیستم خاک ورزی در خاک نیز وابسته است. در مطالعات طولانی مدت دیده شده که در سالهای آغازین استفاده از روشهای خاک ورزی حفاظتی، عملکرد محصولات کمتر با برابر عملکرد گیاهان کشت شده با روشهای متداول خاک ورزی بوده؛ لیکن به مرور زمان و با بهبود شرایط سطحی خاک این اختلاف عملکرد از میان رفته است.
مقدمه :
خاك ورزی تلاشی در جهت ایجاد شرایط محیطی مساعد برای جوانه زنی بذر ، سبز شدن گیاهچه و رشد و نمو ریشه است. فرایند های كشت بذر خروج ساقه چه و رشد ریشه از شرایط موجود در لایه های سطحی خاك متاثر می شود بطوریكه اگر چنانچه خاك اجازه هر طول ریشه در گیاهان یكسال به چند متر و در چند ساله ها تا چندین متر نیز می رسد. روشهای خاك به مرور زمان تغییراتی كرده و در روند این تغییرات روشهای متعددی نیز ابداع گردیده است.
كشاورزیان اولیه در ابتدا با استفاده از انگشتان خود و بعدها با استفاده از ادوات چوبی ، سنگی و فلزی كه با دست و یا حیوانات كشیده می شوند لایه های سطحی خاك را نفوذ پذیرمی كردند. امروزه تراكتورها و ادوات كشاورزی ، امكان خاك ورزی تا عمق بیش از یك متر را نیز فراهم
كرده اند . در حال حاضر بیشتر نگرانیها در مورد پایدار ماندن سیستم های خاك ورزی متداول است كه با تسریع نابودی مواد آلی، خاك موجبات فرسایش و همچنین آسیب به محیط زیست را باعث می شوند.این نگرانی ها موجب ایجاد و گسترش استفاده از روشهای خاك ورزی حفاظتی شده كه با شعار كاهش تخریب و بهبود كیفیت خاك و فراهم نمودن امكان استفاده های بلند مدت از خاک به عرصه ظهور رسیده اند، هر چند کاهش عملکرد گیاهان زراعی در سالهای اول استفاده از این روشها اجتناب ناپذیر است. حضور بقایای گیاهی در سطح خاکهای نفوذ ناپذیر موجبات حفظ طولانی مدت رطوبت خاک را فراهم کرده است، لیکن این بقایا در نقاط مختلف جهان، بویژه در کشورهای در حال توسعه استفاده های متعددی داشته و کمتر در سطح خاک حفظ می شوند.
طرفداران محیط زیست ضمن اشتیاقی كه برای گسترش روشهای حفاظتی خاك ورزی از خودشان می دهند جنبه های تولیدی و افزایش عملكرد ، كه از ضروریات كشتهای فشرده بشمار میرود، را نیز مد نظر دارند. وابستگی بیش از حد زارعین به علفكشها، كه در برخی روشهای خاك ورزی حفاظتی دیده می شود نیز از دیگر نگرانیهاست، با این همه هزینه های سرسام آور سوخت و انرژی و مشكلات پیش آمده برای محیط زیست، كاهش عملیات خاك ورزی را اجتناب ناپذیر می نماید. خاك ورزی همچنین از طریق تاثیر بر مصرف آب و كودهای شیمیایی بر راندمان انرژی در سیستم ها اثر گذار است. لحاظ نمودن تمامی عوامل مذكور این ضرورت را ایجاد می كند كه حجم خاك ورزی باید بر اساس درك صحیحی از نیاز گیاه، اثر خاك ورزی بر تغییر خصوصیت خاك و محصولات زارعی و همچنین راندمان استفاده از نهاده ها به علاوه اثرات بلند مدت آن بر محیط زیست پایه ریزی گردد.
علیرغم آنكه بخش عمده ای از فعالیت سیستم های تولیدی كشاورزی خاك ورزی را شامل
می سود تحقیقات انجام شده در این مورد بسیار ناچیز و اكثر اطلاعات موجود نیز حاصل تلاشهای تجربی است منابع در دسترس مرتبط با خاك ورزی نیز عمدتا تشریح عملكرد محصولات زارعی را به عنوان برایند كلی اثر خاك ورزی مد نظر قرار داده اند.
اطلاعات و داده های منظم و مستقل كه نشان دهنده متغیر خصوصیات خاك در اثر انجام خاك ورزی و فرایند های رشد و عملكرد گیاهان باشد ناچیز است . كشاورزی پایدار معلول اثرات منفی وجبران ناپذیر روشهای غلط كشاورزی فشرده بر منابع طبیعی و محیط زیست است.اقداماتی که از گذشته تاکنون برای افزایش عملکرد گیاهان زراعی انجام طبیعی و محیط زیست است. اقداماتی که از گذشته تاکنون برای افزایش عملکرد گیاهان زراعی انجام گرفته، همگی باعث هدر رفتن خاک و اضحلال آن و همچنین تخریب غیر قابل باور محیط زیست شده اند. كشورهای كمتر توسعه یافته در رقابت با كشاورزی مناطق صنعتی، گر چه هرگز رقیبی جدی و در دسر ساز شمار نیامده اند، با قربانی نمودن منابع طبیعی و محیط زیست خود و با توسل به انواع روشهای خاك ورزی، استفاده از انواع سموم و انرژیها و … سعی در افزایش عملكرد محصولات خود داشته اند و در این راستا زمینهای كشاورزی خود را به محلی جهت تاخت و تاز انواع ادوات كشاورزی تبدیل نموده اند. ابداع تكمیل و گسترش ادوات خاك ورزی و استفاده از آنها در خاكهای مناطق خشك كه ذاتا فقیر و فاقد ساختمان مستحكم اند باعث بروز پدیده هایی مانند گرد و و غبار های مهیب و طولانی مدت و سیلابهای وحشتناك در این مناطق شده است. جدای از اثرات مخرب زیست محیطی شخم های
بی رویه كه همه ساله در خاك تكرار میشود، بخش عمده ای از زمینهای مناطق خشك را به زمینهای لم یزرع تبدیل و از گردونه کشاورزی خارج می کند. زنگ خطر دستکاری و بهم زدن
بی حد از اندازه خاک، بیش از یک قرن است که در کشورهایی مانند آمریكا نواخته شده است، بطوریكه هدف از انجام عملیات خاكورزی از تهیه یك بستر مناسب فراتر رفته اقتصادی و سود آور بودن و كاهش فرسایش خاك، كاهش مصرف انرژی و به تداوم پایداری تولید جایگزین آن شده است. اما این اعلام خطر، دولتمردان، شركتها و زارعین مناطق توسعه نیافته را هنوز آگاه نساخته است. درك واقعیتهای موجود و تعبیر روشهای خاك ورزی خاك ورزی باعث میشود یكی از مولفه های مهم پایداری كشاورزی، یعنی خاك، برای نسلهای بعدی حفظ شد و ضامن حفظ تولید در بلند مدت باشد.
تعریف جامعه خاك ورزی :
افزایش جمعیت و كاهش سهم سرانه زمین منجر به گسترش كشاورزی فشرده در جان شده كه نتیجه آن استفاده از كودهای شیمیایی، انجام آبیاری و بكارگیری ماشینهای كشاورزی در تمام دنیا و بویژه در كشورهای در حال توسعه است متاسفانه استفاده نامناسب و ناكارآمد از این نهاده ها عامل خسارت به محیط زیست گردیده و بنابراین قبل از هر چیز باید به این سوال پاسخ داد كه آیا افزایش تولید محصولات كشاورزی در سیستم های فشرده كشاورزی قادر به تضمین حفظ منابع اساسی و محیط زیست می باشد یا خیر؟
خاك ورزی با بهم زدن فیزیكی خاك با هدف ایجاد شرایط مساعد جوانه زنی، سبز شدن گیاهچه seedling Emergence ) ( رشد ریشه و كاهش رقابت علفهای هرز انجام
می شود، میتواند محیط زیست را همزمان با تاثیر بر راندمان تولید دستخوش تغییر نماید خاك ورزی عامل تسریع معدنی شدن مواد آلی، تغییر ذخیزه مواد آلای خاك، تغییر هیدرولوژیكی سطح خاك و اثر بر روند فرسایش خاك به شمار می آید تغییر نفوذ پذیری خاك كه در اثر خاك ورزی ایجاد می شود، شسته شدن كودها و مواد شیمیایی از پروفیل خاك را تسهیل كرده كیفیت آبهای سطحی و زیر زمینی را دستخوش تغییر می نماید. خاك ورزی از طریق كنترل رها سازی گازهای گلخانه ای مانند CH4 ¬, N2O , CO2 از خاك بر كیفیت شرایط آب و هوایی نیز اثر می نماید تغییرات بلند مدت راندمان تولید و محیط زیست از جمله عواملی است كه از طریق خاك ورزی پایداری سیستم های تولیدی را تعیین می كنند. خاك ورزی كمتر (Rational tillage ) ممكن است روشی در جهت بهبود راندمان تولید و حفظ محیط زیست باشد.
خاك ورزی در مفهوم وسیع به معنای بهم زدن و تغییر ویژگی های فیزیكی خاك با اهداف گوناگون است اما در كشاورزی تغییر شرایط خاك در بسترندر (seed bed ) و یا ریشه گیاه (root bed ) و به منظور كشت و كار گیاهان را خاك ورزی می گویند انجمن علوم خاك آمریكا خاك ورزی را دستكاری خصوصیات فیزیكی خاك تعریف كرده است تغییر شكل خاك طی عملیات خاك ورزی متفاوت بوده و این كار با ابزارهای متفاوت به روشهایی چون بریدن (cutting)، پخش كردن ( shattring ) برگرداندن (inversion ) ویا مخلوط كردن ( mixing) تمام یا بخشی از خاك طی یك یا چند مرحله انجام می گیرد با توجه به تعاریف فوق میتوان سیستم خاك ورزی را اجرای شكلی خاص یا تركیبی از اشكال خاك ورزی برای كشت و كار در زمین تعریف نمود.
اهداف خاك ورزی:
هدف اصلی خاك ورزی، افرایش عملكرد و حفظ یا اصلاح منابع تولید است؛ لیكن کشاورزان خاك ورزی را به منظور دفن بقایای گیاهی مخلوط كردن كودهای شیمیایی با خاك اصلاح خاك، از بین بردن علفهای هرز تهیه بستر بذر، اصلاح رژیم رطوبتی - حرارتی Hydrothermal) ) و هوا دهی خاك و كمك به نفوذ بهتر ریشه انجام می دهند. انواع متفاوتی از سیستم های خاك ورزی كه امروزه مورد استفاده قرار می گیرند در طی سالیان طولانی گذشته تكامل یافته و به همین دلیل اجرای آنها به روشهای گوناگونی بر كشاورزی و همچنین محیط زیست اثر می نماید.
اهداف بلند مدت اهداف كوتاه مدت
تولید محصولات زارعی با صرفه اقتصادی مطلوب كنترل علفهای هرز
حفاظت محیط زیست
- آب
- هوا
- مناظر طبیعی آماده سازی بستر بذر جهت کشت و زرع گیاهان
- اصلاح رژیم رطوبتی خاك
- افزایش یا كاهش نفوذ پذیری
- حفظ رطوبت خاك
حفظ منابع طبیعی شكستن لایه های محدود كننده رشد ریشه
مدیریت بقایای گیاهی
- حفظ و بهبود سطح سلامت و حاصلخیزی خاك
- ممانعت از تخریب، فرسایش ، شوری و متراكم شدن خاك مخلوط كردن كودهای شیمیایی و مواد اصلاح كننده با خاك
شكستن سله خاك
تسطیح خاك جهت انجام آبیاری
كاهش جمعیت آفات و بیماریها
- تخریب پناهگاه آفات
- مخلوط كردن آفت كش ها با خاك
جدول شماره1: اهداف کلی سیستم خاک ورزی
تكامل سیستم های خاك ورزی :
بشرطی هزاران سال برای افزایش میزان تولید مبادرت به خاك ورزی كرده است. از ابزارهای ابتدایی خاك ورزی می توان گاو آهن سبك و چوبی را نام برد كه 3000 سال قبل از میلاد مسیح و زمینهای ساحل رود خانه های فرات و نیل مورد استفاده قرار می گرفت.
نخستین گاو آهن مجهز به نوك آهنی كه ابتدا با دست كشیده می شد بیش از 2000 سال قبل در چین ساخته شد . در طول نخستین قرن میلادی از گاو میش برای كشیدن ابزارهای خاك ورز استفاده شد و پس از آن گاو آهنهای سه تیغه، ابزارهای شخم – كاشت و چنگه تكامل یافتند . تیغه های آهنی حدود 2000 سال قبل در روم ساخته شد و گاو آهن مجهز به این نوع تیغه با هشت گاو نر و روی خاكهای سخت و سنگین كشیده می شد. تكامل چرخ، پیش بر و صفحه برگردان در ساختار گاو آهن در اوایل قرن چهاردهم در اروپا صورت گرفت0 ظهور ابزارهای خاك ورزی شبیه انواع امروزی از اوایل قرن شانزدهم با عرضه گاو آهنی به نام روترهام (Roterham) در انگستان و اسكاتلند آغاز شد. اصول طراحی این گاو آهن هنوز معتبر است.
رویداد های تاریخی مهم دیگری كه با سخت ابزارهای خاك ورز از ابتدای قرن 18 به بعد ارتباط داشتند عبارتند از :
1721. عرضه گاو آهن چرخدار با تیغه چدنی و صفحه برگردان مدور
1760. ساخت صفحه برگردان خمیده.
1798. طراحی یك گاو آهن برگردان دار با محاسبات ریاضی به وسیله توماس جفرسون
1813. اختراع گاو آهن برگردان چدنی با تیغه، صفحه برگردان و كفش جداگانه.
1820. عرضه كولیتوار اسبی بیلچه دار برای خاك ورزی و دفع گیاهان هرز بین ردیف كشت.
1837. ساخت گاو آهن فولادی با تیغه و صفحه برگردان یكپارچه به وسیله جان دمیر، آهنگر اهل ایلی نوی آمریكا . این گاو آهن شخم در خاكهای چسبنده را عملی ساخت.
1847. اختراع گاو آهن بشقابی.
1850. به كار گیری تراكتورهای غول پیكر بخاری شخم از این سال به بعد.
1868. ارائه طرح صفحه برگردان سه لایه كه هنوز رواج دارد به وسیله جان لین.
1869. اختراع چنگه دندانه فنری .
1877. اختراع دیسك (چنگه بشقابی) دارای پره های مقعر .
1839. عرضه نخستین تراكتور بنزینی در ایلالات متحده و جایگزینی تدریجی دام با آن.
1907. ساخت ماشین شخم یا گاو آهن خود گردان در آلمان .
18-1914. شتاب گیری مكانیزاسیون به دلیل كاهش نیروی كار و افزایش تقاضا برای تولیدات كشاورزی.
1920. ارائه طرح ها ری فرگوسن برای اتصال چهار نقطه مكانیكی گاو آهن.
1924. ساخت دیسك یك زانویی(آفست).
1930. عرضه خاك ورزهای دوار ساخت سوییس در ایالات متحده.
دهه 930. توسعه گاو آهن سوار قابل اتصال به سیستم اتصال سه نقطه ( ابتدا در انگلستان ).
1941. عرضه جك های هیدرولیك روی ابزار های كشیدنی.
1941تا 1945. شتاب روند مكانیزاسیون كشاورزی بر اثر جنگ جهانی دوم.
1953. تكامل مكانیسم ایمنی گاو آهنها.
دهه 1960. عرضه كولتیو اتورهای دو اروتنک کنهای انتخابی.
پس از جنگ جهانی دوم در نتیجه پژوهشهای مراكز علمی و آموزشی طرح های جدیدی از گاو آهن و سایر ابزارهای خاك ورز ارائه شد . این پژوهش ها بر اساس درك صحیح فرایند خاك ورزی و در راستای اصلاح كیفیت كار ابزار های خاك ورز، كاهش مقاومت خاك در برابر این ابزارها ، دستیابی به ویژگی های چون سبکی، مقاومت و دوام زیاد، سهولت سرویس و نگهداری، كارایی بالا وسایر مشخصات مطلوب برای سازندگان بود.امروزه به خوبی مشخص شده كه در هرناحیه اگر اكولوژیكی نوع سیستم خاك ورزی متناسب با شرایط اجتماعی و اقتصادی تكامل یافته است كه قادر به حمایت گیاهان آن ناحیه است. در كشورهای توسعه یافته در كنار مدیریت علفهای هرز از طریق خاك ورزی مدیریت بقایای گیاهی از طریق باقی گذاردن در سطح خاك ویا اختلاط آن با خاك، این بقایا در خاك حفظ می شوند و لذا خاك ورزی در این مناطق نیازمند ادوات و ابزارهای ویژه ای است.
سیستم های خاك ورزی كه قادر به مقابله با محدودیت های اكولوژیكی خاك و همچین كمك به رشد كیاه باشند، بسیار گسترده اند و بسته به تنوع خاك، اقلیم، اندازه مرزعه ، وضعیت بقایای گیاهی و وضعیت نهاده هایی چون انرژی ، آبیاری، كودهای شیمیایی مورد استفاده قرارمیگیرند شدت خاكورزی، از شخم های عمیق كه با استفاده از گاو آهن های برگرداندار و یا گاو آهن بشقابی خاك را كاملا زیر و رو می كنند. تا حداقل به هم زدن خاك در حضور یا عدم حضور بقایا متفاوت است، در فاصله بین این دو طیف سیستم های خاك ورزی متنوعی وجود دارند كه بسته به میزان بهم زدن خاك و حفظ پوشش بقایای گیاهی درجه بندی می شوند.
سه اصل مهم در خاک ورزی شامل:
الف-حداقل کردن خاک جابجا شده حین عملیات خاک ورزی.
ب- پوشش دائمی خاک با مواد ارگانیک
ج- تناوب گیاهی.
سازگاری و انتخاب سیستم
به طور کلی طی بررسیهای انجام شده انتخاب سیستم در هر منطقه با توجه به عوامل زیرانجام پذیر می باشد:
- نوع کشت
- میزان بقایا
- شرایط اقلیمی
- شرایط خاک
- عوارض زمین
- تناوب
- ادوات و ماشینهای در دسترس
- نهاده هایی قوی تر و تاثیر گذارتر
انواع سیستم های کاشت شده در منطقه :
به طور کلی دو نوع سیستم قابل کشت در منطقه وجود دارد که مورد بررسی قرار گرفت.
شکل 1- کاشت با خاک ورز حفاظتی شکل 2_ کاشت با بذرکار سانترفیوژ
1-سیستم مرسوم
که همان سیستم رایج بین کشاورزان می باشد که به دلیل کمبود امکانات لازم و مشاع بودن زمین ها و عدم تسهیلات بیشتر بهره برداران منطقه در سال زارعی 86-85 از این روش استفاده کرده اند که ماشین های مورد استفاده در این سیستم شامل : گاو آهن برگردان دار، لولر ، فارور، کارنده، سمپاش، کمباین ، می باشد که این سیستم دارای ویژگی های از جمله:
- صرف زمان زیاد جهت انجام عملیات زارعی
- کاهش حاصل خیزی و توانایی کشت پذیری خاک
- فرسایش شدید تر ادوات
- اثر فشردگی خاک به دلیل تردد ماشینهای سنگین تر
- نیاز به خاک ورزی در عمق بیشتر
- تقاضای روز افزون به تراکتورهای سنگین تر می باشد که حدود 165 هکتار با این روش کشت گردیده است.
2-سیستم خاکورز حفاظتی :
این سیستم به نوبه خود دارای مزایا و برتریهای نسبت به سیستم مرسوم می باشدکه شامل:
-استفاده بهینه از آب
- تغذیه بهینه
- حداقل کردن انرژی مصرفی
- تولید همراه با حفاظت از منابع
- استفاده از فرایند های بیولوژیکی در خاک
می باشدکه در این سیستم ماشین های استفاده شده شامل گاو آهن مرکب ، کارند ، سمپاش ، و کمباین و جمع کننده خرد کنند بقایا می باشد .
انواع سیستم های خاك ورزی :
یكی از دلایل متنوع بودن سیستم های خاك ورزی تنوع خاك ، اقلیم ،گیاه و شرایط اجتماعی – اقتصادی ناحیه اگر و اكو لوژیكی است . به دلیل تنوع بسیار زیاد روشها و همچنین واژه هایی كه این روشها را تشریح می كتند و برای جلو گیری از اشتباه و اختلاط مفاهیم این واژه ها كلیه روشهای موجود در دو طبقه اصلی در شكل ذیل آمده است .
گروه اول شامل روشهایی از خاك ورزی است كه بقایای گیاهی قبل از انجام خاك ورزی از زمین حذف ویا سوزانده می شود اما خاك ورزی در گروه دوم در داخل بقایای گیاهی موجود دار سطح خاك انجام