فهرست مطالب

بوم شناسی کشاورزی - سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

نشریه بوم شناسی کشاورزی
سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/17
  • تعداد عناوین: 11
|
  • نازیلا ابوسعیدی دولت آباد، مهرانگیز جوکار تنگ کرمی، احمد آیین، جواد طایی سمیرمی*، زینب روزپیکر صفحات 209-221

    کمی سازی رشد و نمو در گیاهان ابزاری مهم جهت بهینه کردن عملیات زراعی و توسعه کشت و تولید گیاهان دارویی است. این پژوهش به منظور بررسی امکان پیش بینی تاریخ کاشت بهینه زوفا (Hyssopus officinalis) با استفاده از مدل AEZ انجام شد. پایگاه داده های ورودی مدل از داده های آب وهوا (تابش خورشیدی، دمای کمینه، دمای بیشینه و بارندگی)، داده های گیاه (مراحل و عملکرد زیست توده) و داده های خاک (ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک) ایجاد شد. آزمایش در مزرعه به صورت اسپیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 97-1396 اجرا شد. عامل اصلی سطوح مختلف کود نیتروژن شامل صفر، 50، 100 و 150 کیلوگرم در هکتار و عامل فرعی تاریخ های مختلف کاشت به فاصله 30 روزه از 25 مهرماه تا 25 اسفندماه در نظر گرفته شد، داده های این آزمایش برای واسنجی مدل و داده های دو سال آزمایش های تاریخ کاشت در دوره 1395-97 برای ارزیابی مدل استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل نشان داد مقدار ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (RMSEn) زیست توده پیش بینی شده 81/10 درصد بود، مقدار شاخص کارایی (E)، مقدار شاخص سازگاری (D) مدل، مقدار شاخص جرم باقی مانده (CRM) ، ضریب تبیین (R2) برای سال اول به ترتیب 999/0، 98/0 ، 66/0 و 98 درصد بود، مقدار RMSEn، (E)، (D) و (CRM) در سال دوم به ترتیب برابر با 96/5، 999/0، 98/0 و 0454/0 و 98/0 درصد مشاهده شد. نتایج بیانگر تطابق خوب مقادیر شبیه سازی شده و واقعی بوده و مدل با دقت بالایی زیست توده را شبیه سازی نموده است. نتایج حاصل از تحلیل دوره ای تاریخ کاشت و تولید زیست توده خالص با استفاده از مدل AEZ در ایستگاه های هواشناسی منطقه نشان داد: در ایستگاه هواشناسی جیرفت به طور میانگین دوره رشد در بازه زمانی خرداد ماه تا 31 شهریور با محدودیت تنش گرما مواجه است در این زمان، رشد گیاه متوقف می شود و تولید زیست توده کاهش پیدا می کند. در ایستگاه هواشناسی بم، بیشترین زیست توده (به ترتیب 9/23219 و 2/23550 کیلوگرم در هکتار) در تاریخ کاشت های اول مهرماه تا اوایل آبان ماه پیش بینی گردید در این منطقه، محدودیت تنش سرما در تاریخ کاشت های اول دی ماه تا 15 بهمن ماه و محدودیت دمایی تنش گرما در تیرماه پیش بینی شد. در ایستگاه هواشناسی کهنوج دوره محدودکننده رشد از اوایل خرداد ماه تا اواخر شهریورماه پیش بینی گردید، بیشترین عملکرد زیست توده (به ترتیب 9/19413 و 3/19764 کیلوگرم در هکتار) برای این منطقه در تاریخ های کاشت اول آبان ماه تا اوایل آذرماه تخمین زده شد.

    کلیدواژگان: تولید اکولوژیک ناخالص، تاریخ کاشت، تخمین عملکرد، گیاهان دارویی
  • زهرا رضایی، محمدعلی بهدانی*، عباس خاشعی سیوکی، علیرضا صمدزاده صفحات 223-238

    در سال های اخیر، مصرف بی رویه نهاده های کشاورزی به ویژه کودهای شیمیایی و روش های رایج تولید محصولات زراعی مشکلاتی را به وجود آورده که موجب توجه بیشتری به کشاورزی پایدار شده است. زیولیت ها از جمله کانی های طبیعی هستند که دارای ارزش غذایی نیز بوده و می تواند گامی در راستای دستیابی به کشاورزی پایدار محسوب شود. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تاثیر نوع و مقدار زیولیت طبیعی بر عملکرد و اجزای عملکرد ارزن معمولی (رقم پورسو) (با هدف برداشت دانه) در سال زراعی 1396 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بیرجند به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل چهار نوع زیولیت (کلسیک گرانول، کلسیک پودری، پتاسیک گرانول و پتاسیک پودری) در سه سطح (صفر، 5 و 10 تن در هکتار) بودند. نتایج نشان داد، کاربرد انواع مختلف زیولیت سبب افزایش معنی دار صفات وزن هزار دانه و تعداد دانه در خوشه در سطح احتمال پنج درصد و عملکرد دانه، کارایی مصرف آب در سطح احتمال یک درصد در مقایسه با شاهد (عدم کاربرد زیولیت) شد. افزایش کاربرد زیولیت از 5 به 10 تن در هکتار موجب افزایش معنی دار تعداد خوشه در هر بوته، تعداد دانه در خوشه، وزن هزار دانه، عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و کارایی مصرف آب شد، لذا با کاربرد بهینه این کود تا حدودی از اثرات تنش خشکی بر گیاهان کاسته می گردد و جهت معرفی در مناطق خشک توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: اندازه زئولیت، غلات، کشاورزی پایدار
  • میثم نامداری، رحمت عباسی*، همت الله پیردشتی، فائزه زعفریان صفحات 239-261

    انتخاب گونه و الگوی کشت مناسب نقش مهمی در تعیین نوع رقابت و بهره وری در سیستم کشت مخلوط دارد، لذا به منظور بررسی رقابت سویا (Glycine max (L.) Merrill) و دان سیاه (Guizotia abyssinica (L.f.) Cass) در نسبت های مختلف کشت مخلوط بر خصوصیات زراعی و کارایی مصرف نور، آزمایشی در دو سال زراعی (97-1396 و 98-1397) و به صورت طرح بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل نسبت های کاشت 0:100، 25:75، 50:50، 75:25 و 100:0 (به ترتیب دان سیاه- سویا) به روش جایگزینی بودند. صفات مورد مطالعه شامل ارتفاع بوته، کارایی مصرف نور، عملکرد و اجزای عملکرد سویا و دان سیاه بود. نتایج نشان داد، بیشترین ارتفاع بوته سویا و دان سیاه به ترتیب با میانگین 3/76 و 7/189 سانتی متر مربوط به نسبت کاشت 75:25 بود. همچنین تعداد غلاف در بوته سویا و تعداد کاپیتول در بوته دان سیاه در کشت مخلوط در مقایسه با کشت خالص افزایش یافت. به طور کلی، تاثیر رقابت بر کارایی مصرف نور در طی مراحل مختلف رشد از نوع همیاری دو جانبه بود. همچنین کشت خالص سویا (100:0) و دان سیاه (0:100) به ترتیب با 24/4965 و 39/462 کیلوگرم در هکتار بیشترین و کمترین میزان عملکرد دانه را در اختیار داشتند. بیشترین میانگین بهره وری در کشت مخلوط (28/1=LER) نیز از نسبت کاشت 50:50 حاصل شد. در نهایت، افزایش کارایی استفاده از منابع و ایجاد رابطه همیاری دوجانبه نقش مهمی در افزایش سودمندی کشت مخلوط سویا و دان سیاه در مقایسه با کشت خالص دارد و انتخاب نسبت کاشت 50:50 و 25:75 (دان سیاه- سویا) گزینه مناسبی برای دستیابی به هدف مذکور می باشد.

    کلیدواژگان: خصوصیات زراعی، کارایی مصرف نور، نسبت برابری زمین، همیاری دو جانبه
  • محمد طهماسبی، محمدحسین قرینه*، علی مشتطی، آیدین خدایی جوقان صفحات 263-276

    به منظور بررسی اثر روش کشت و میزان کمپوست بقایای نیشکر (Saccharum officinarum L.) بر عملکرد و اجزای عملکرد ذرت دانه ای (Zea mays L.) هیبرید سینگل کراس 703 و برخی خصوصیات خاک، آزمایشی مزرعه ای به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی با چهار تکرار در تابستان 1397 در منطقه میان آب شوشتر اجرا شد. عوامل آزمایشی شامل چهار روش کشت (یک ردیف در نوک پشته، داغ آب، کف جوی و مسطح) در کرت های اصلی و چهار مقدار کمپوست بقایای نیشکر (صفر، 10، 20 و 30 تن در هکتار) در کرت های فرعی بودند. تجزیه واریانس نشان داد که اثر روش کشت، سطوح کمپوست بقایای نیشکر و اثر متقابل آن ها بر صفات تعداد ردیف در بلال، تعداد دانه در ردیف، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک و شاخص برداشت، درصد نیتروژن خاک و درصد ماده آلی خاک معنی دار بود. مقایسه میانگین نشان داد که حداکثر مقدار اکثر صفات گیاهی فوق در روش کشت کف جوی و مصرف 30 تن در هکتار کمپوست بقایای نیشکر و کمترین میزان آن ها در روش کشت نوک پشته و عدم مصرف کمپوست بقایای نیشکر حاصل شد. به طوری که مقایسه میانگین صفت عملکرد دانه تحت اثر متقابل روش کشت و کمپوست بقایای نیشکر نشان داد که بیشترین عملکرد دانه (6497 کیلوگرم در هکتار) در روش کشت کف جوی و مصرف 30 تن در هکتار کمپوست بقایای نیشکر و کمترین عملکرد دانه (3870 کیلوگرم در هکتار) در روش کشت نوک پشته و عدم مصرف کمپوست بقایای نیشکر حاصل شد.

    کلیدواژگان: الگوی کشت، خوزستان، درصد ماده آلی خاک، عملکرد بیولوژیک، کود آلی
  • مصطفی کوزه گر، حسین کاظمی*، بهنام کامکار، حمید امیر نژاد، محسن حسینعلیزاده صفحات 277-299

    نظام های زراعی انواع خدمات تامینی، حمایتی، تنظیمی و فرهنگی را به جوامع انسانی ارایه می دهند. در این مطالعه خدمات تامینی، حمایتی، تنظیمی در کشت بوم های گندم (Triticum aestivum L.)  شرکت زراعی دشت ناز ساری (استان مازندران) در سال زراعی 99-1398 ارزیابی و کمی سازی شد. قطعات تحت کشت گندم شامل چهار رقم تیرگان، احسان، کلکتور و N-92-9 بودند که به عنوان تیمارهای آزمایش در نظر گرفته شد. در این مطالعه، انواع خدمات بوم سازگانی شامل تنوع زیستی حشرات و گیاهان هرز از زیرمجموعه خدمات حمایتی با استفاده از شاخص های شانون-واینر، سیمپسون، مارگالف، یکنواختی و منهنیک، خدمات تنظیمی با استفاده از نمایه های تنفس میکروبی خاک، ترسیب کربن، فراوانی کرم خاکی، ماده آلی، پایداری خاکدانه ها، تولید اکسیژن و خدمات تامینی شامل عملکرد دانه و میزان پروتیین دانه ارزیابی و کمی سازی شدند. برای تعیین میزان تنفس میکروبی، ماده آلی و ترسیب کربن، نمونه های خاک قبل از کشت گندم در آبان 1398 و پس از برداشت آن در خرداد 1399 از عمق 0-30 سانتی متری برداشت شدند. تولید اکسیژن بر اساس تولید خالص اولیه برآورد گردید. داده های آزمایش به صورت طرح کاملا تصادفی نامتعادل تجزیه شدند. نتایج نشان داد که بیشترین میزان خدمت تولید اکسیژن حدود 43/13 تن در هکتار و عملکرد دانه گندم حدود 84/4 تن در هکتار از رقم کلکتور حاصل گردید. بالاترین درصد پروتیین دانه از زیرمجموعه خدمات تامینی، به میزان 15/12 درصد به رقم احسان اختصاص یافت. در این پژوهش، بیشترین میزان ترسیب کربن (33/2 تن در هکتار) و فعالیت تنفس میکروبی قبل از کشت و بعد از برداشت محصول به ترتیب به میزان 46/76 و 52/38 میلی گرم 2CO به ازای هر کیلوگرم خاک در روز، به قطعه 15 تعلق داشت. ارزیابی وضعیت تنوع زیستی در حشرات و گیاهان هرز نشان داد که بیشترین میزان شاخص تنوع شانون- واینر و شاخص یکنواختی در گیاهان هرز به ترتیب به میزان 63/2 و 82/0 از قطعات 23 و 15 به دست آمد و همچنین شاخص شانون- واینر و شاخص یکنواختی جوامع حشرات به ترتیب به میزان 07/2 و 94/0 برای قطعه 22 محاسبه شد. به طور کلی، ارایه خدمات ترسیب کربن، ماده آلی، تنفس میکروبی، فراوانی کرم خاکی و پایداری خاکدانه ها بر اساس شاخص های میانگین وزنی قطر  (MWD)و میانگین هندسی قطر (GMD) در قطعات 14 و 15 تحت کشت گندم بهتر از سایر قطعات بود. نتایج این مطالعه نشان داد که مدیریت زراعی و اجرای نظام کشاورزی فشرده، بر ارایه بسیاری از خدمات بوم سازگان در مزارع گندم در منطقه دشت ناز ساری تاثیرگذار بود، به طوری که این خدمات تحت تاثیر عواملی متعددی مانند رقم زراعی، تناوب زراعی، روش های خاکورزی و غیره قرار گرفتند.

    کلیدواژگان: ترسیب کربن، تنوع زیستی، تولید اکسیژن، خدمات تامینی، خدمات حمایتی
  • صفورا جافرنوده، افشین سلطانی*، رامتین جولایی، شهرزاد میرکریمی، ابراهیم زینلی صفحات 301-317

    با توجه به وقوع کم آبی در آینده، احتمال می رود بخشی از زمین های آبی و باغی فعلی کشور، امکان کشت محصولات آبی را نداشته باشند، ولی احتمال دارد بتوان در این اراضی تولیدات دیم به عمل آورد. اما این که با توجه به نوع خاک و اقلیم چه پتانسیلی برای کشت محصولات دیم وجود دارد، نامشخص است. بنابراین، در این مطالعه پتانسیل تولید محصولات گندم (Triticum aestivum)، جو (Hordeum vulgare L.)، نخود (Cicer arietinum L.)، عدس (Lens culinaris Medik) و کلزا (Brassica napus) به صورت کشت دیم در اراضی آبی (زراعی و باغی) فعلی مدل سازی شد. برای تعیین عملکرد از مدل SSM-iCrop2 و برای رسم نقشه ها از ArcGIS استفاده شد. عملکرد کشاورزان در این اراضی به دو صورت 50 و 70 درصد پتانسیل عملکرد در نظر گرفته شد. همچنین عملکردهای حاصله به چهار گروه عالی، خوب، متوسط و نامناسب طبقه بندی شدند. این طبقه بندی بر اساس صرفه اقتصادی - زراعی برای برداشت محصول می باشد. چنانچه با مدیریت مطلوب عملکرد کشاورزان به 70 درصد پتانسیل برسد برای گندم دیم همه استان ها در گروه متوسط به بالا (3، 18 و 10 استان در گروه عالی، خوب و متوسط) قرار می گیرند، برای جو دیم 30 (3، 10 و 17 استان در گروه عالی، خوب و متوسط) و نخود دیم 30 (3، 6 و 21 استان در گروه عالی، خوب و متوسط)، عدس دیم 31 (13 و 18 استان در وضعیت خوب و متوسط) کلزا 30 استان (4، 5 و 21 استان در گروه عالی، خوب و متوسط) در گروه متوسط به بالا قرار خواهند گرفت. بر اساس 70 درصد پتانسیل عملکرد کلزا، جو و نخود فقط یک استان در گروه نامناسب قرار گرفته است. از طرفی، اگر با مدیریت نامناسب، عملکرد کشاورزان به 50 درصد عملکرد پتانسیل برسد برای گندم دیم 30 (2، 2 و 26 استان در گروه عالی، خوب و متوسط)، برای جو دیم 28 (4 و 24 استان در گروه خوب و متوسط) و نخود دیم 18 (4 و 14 استان در گروه خوب و متوسط)، عدس دیم 28 (3 و 25 استان در وضعیت خوب و متوسط) کلزا 25 استان (5 و 20 استان در گروه خوب و متوسط) در گروه متوسط به بالا قرار خواهند گرفت. بر اساس 50 درصد پتانسیل عملکرد گندم، جو، کلزا، نخود و عدس دیم به ترتیب 1، 3، 6، 13 و 3 استان در گروه نامناسب قرار گرفتند. طبق نتایج این مطالعه، در صورتی که مدیریت نامناسبی صورت گیرد، بخش عمده ای از استان های کشور از نظر عملکرد در گروه متوسط و نامناسب قرار خواهند گرفت و تولیدات کشاورزی پاسخگوی نیاز کشور نخواهد بود. بنابراین، لازم است برای کشت محصولات دیم به مدیریت های زراعی توجه ویژه ای اختصاص یابد، زیرا تنها در صورتی که 70 درصد پتانسیل عملکرد حاصل شود، تولیدات کشاورزی کشور در وضعیت قابل قبولی قرار خواهد گرفت.

    کلیدواژگان: پروتکل گیگا، حبوبات، عملکرد قابل دستیابی، غلات، مدل سازی
  • سمانه لطفی، حسین کاظمی*، بهنام کامکار، حمیدرضا شاه حسینی صفحات 319-335

    بهره برداری بیش از حد از منابع محیطی و مصرف بی رویه مواد شیمیایی سبب بروز مشکلات زیست محیطی و کاهش پایداری بوم نظام های کشاورزی شده است. بنابراین، بررسی الگوهای مصرف انرژی و استفاده کارآمد از انرژی در کشاورزی که از اصول اساسی در کشاورزی پایدار محسوب می شود، مفید است. تحلیل امرژی، به عنوان ابزار مناسبی برای این منظور، در بوم نظام های مختلف استفاده می شود. این مطالعه با هدف ارزیابی پایداری کشت بوم های کلزا (Brassica napus L.) با استفاده از ارزیابی امرژی در شهرستان کلاله در سال زراعی 98-1397 انجام شد. به این منظور، تعداد 50 پرسشنامه برای کلزا کاران در نظر گرفته شد. پس از تعیین مرز های مکانی و زمانی و تقسیم بندی منابع به چهار گروه محیطی تجدید پذیر، محیطی تجدید ناپذیر، خریداری شده تجدید پذیر و خریداری شده تجدید ناپذیر، شاخص های امرژی در بوم نظام زراعی کلزا، محاسبه شد. نتایج نشان داد، ورودی امرژی کل برای بوم نظام زراعی کلزا 1016×64/1 امژول خورشیدی در هکتار در سال بود. در بوم نظام زراعی کلزا وابستگی به ورودی های محیطی و تجدید ناپذیر، بیشتر از ورودی های خریداری شده و تجدید پذیر بود. بیشترین سهم از ورودی امرژی کل در بوم نظام کلزا مربوط به فرسایش خاک با 31/47 درصد بود. همچنین در بین ورودی های خریداری شده، بیشترین سهم مربوط به سوخت فسیلی با 41/38 درصد بود. در بوم نظام کلزا به ترتیب، شاخص های ضریب تبدیل 105×59/2 امژول خورشیدی بر ژول، امرژی ویژه 109×33/7 امژول خورشیدی بر گرم، تجدید پذیری امرژی 16/8 درصد، نسبت عملکرد امرژی 17/2، نسبت سرمایه گذاری امرژی 85/0، نسبت خودحمایتی امرژی 54/0، نسبت بارگذاری محیطی استاندارد 81/13، نسبت بارگذاری محیطی اصلاح شده 27/11، شاخص پایداری امرژی استاندارد 16/0 و شاخص پایداری امرژی اصلاح شده 19/0 بود. علی رغم سهم بالاتر ورودی های محیطی نسبت به خریداری شده در بوم نظام کلزا، فرسایش بالا، به عنوان یک ورودی تجدید ناپذیر، در کنار مصرف نامعقول برخی ورودی های اقتصادی تجدید ناپذیر، مانند سوخت های فسیلی، موجب تجدید پذیری پایین و فشار محیطی زیاد در این بوم نظام شد. بر اساس ارزیابی شاخص های امرژی، بوم نظام زراعی کلزا از کارآیی تولید محصول و کارآیی مصرف منابع بالایی برخوردار است و پتانسیل زیادی برای افزایش بهره وری اقتصادی دارد. با این وجود، تولید کلزا در شهرستان کلاله پایداری محیطی و اقتصادی کمی دارد. به کارگیری روش های خاک ورزی حفاظتی و نوسازی ماشین آلات، موجب کاهش مصرف ورودی های تجدید ناپذیر و اقتصادی و در نتیجه، کاهش فشار محیطی و افزایش پایداری در بوم نظام زراعی کلزا خواهد شد.

    کلیدواژگان: تجدید پذیری، سوخت فسیلی، شاخص های امرژی، فرسایش خاک، فشار محیطی
  • میثم نامداری، رحمت عباسی*، همت الله پیردشتی، فائزه زعفریان صفحات 337-357

    تفاوت در خصوصیات فیزیولوژیکی و زراعی گیاهان نقش مهمی در ارتباط بین گونه ای دارد. لذا به منظور ارزیابی رقابت و تعاملات بین گونه ای ارزن (Panicum miliaceum L.) و سویا (Glycine max (L.) Merrill) در نسبت های مختلف کشت مخلوط به صورت جایگزینی آزمایشی در دو سال زراعی (97-1396 و 98-1397) و به صورت طرح بلوک کامل تصادفی با چهار تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل نسبت های کاشت 0:100، 25:75، 50:50، 75:25 و 100:0 (به ترتیب ارزن- سویا) بود. نسبت های مختلف کاشت اثر معنی داری بر ارتفاع بوته، شاخص سطح برگ، درصد نیتروژن حاصل از تثبیت بیولوژیکی و فعالیت کل میکروبی خاک ارزن و سویا داشت. نتایج نشان داد، کشت خالص سویا در طی مراحل مختلف رشد دارای بیشترین ارتفاع بوته بود. با افزایش سهم کاشت سویا در کشت مخلوط ارتفاع ساقه ارزن افزایش یافت. سویا بر خلاف گیاه ارزن در بین نسبت های مختلف کشت مخلوط، موفق به تولید شاخص سطح برگ بیشتری در مقایسه با کشت خالص شد. درصد نیتروژن حاصل از تثبیت بیولوژیکی و میزان فعالیت کل میکروبی خاک (عمق 30-0 سانتی متر) نیز در کشت مخلوط بیشتر از کشت خالص بود. نسبت کاشت 25:75 و 50:50 به ترتیب با میانگین 23/1 و 02/1 دارای نسبت برابری زمین بالاتر از یک بودند و افزایش بهره وری در تولید محصول در الگوی کشت مخلوط 25:75 مربوط به کاهش تسلط رقابتی گیاه سویا، ایجاد رابطه مکملی و افزایش عملکرد دانه ارزن بود.

    کلیدواژگان: تثبیت بیولوژیکی نیتروژن، شاخص سطح برگ، فعالیت کل میکروبی خاک، نسبت برابری زمین
  • خسرو پرویزی*، علیرضا یزدانپناه، بهروز مرادی عاشور صفحات 359-380

    به منظور بررسی اثر سوپرجاذب رطوبتی و تلقیح میکوریزایی بر میزان مصرف آب، جذب عناصر غذایی، عملکرد کمی و کیفی سیب زمینی (Solanum tuberosum) آزمایشی به صورت طرح استریپ- پلات فاکتوریل (طرح نواری) با طرح پایه بلوک های کامل تصادفی طی سال های 98-1397 در مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی همدان به اجرا درآمد. در این تحقیق، مقدار آب آبیاری در سه سطح (100 ، 75 و50 درصد نیاز آبی بر اساس تبخیر و تعرق) در کرت های افقی و فاکتور استفاده از سوپر جاذب Trawat200A با دو سطح (0 و 80 کیلوگرم در هکتار) و میکوریزادر دو سطح (تلقیح و عدم تلقیح با میکوریزا گونه Glomus etunicatum) در کرت های عمودی قرار گرفتند. در طول فصل رشد، درصد کلونیزاسیون ریشه، غلظت عناصر غذایی در اندام های مختلف اندازه گیری شد. در مرحله برداشت عملکرد هر کرت توزین، ماده خشک غده اندازه گیری و کارآیی مصرف آب تعیین گردید. نتایج تجزیه واریانس مرکب نشان داد که اثرات اصلی میزان آبیاری، استفاده از میکوریزا و سوپرجاذب در عملکرد غده و درصد ماده خشک آن، میزان جذب عناصر غذایی در ساقه، برگ و در غده معنی دار شد. در مقایسه اثر سال های آزمایش صرفا در کارآیی مصرف آب تفاوت معنی دار (P≤0.05) مشاهده شد. مقایسه میانگین ها نشان داد که با اعمال کم آبیاری (کاهش میزان آب آبیاری) عملکرد کل 96/8 تن در هکتار کاهش پیدا کرد، اما این کاهش در شرایط تلقیح توام با میکوریزا و با کاربرد پلیمر سوپر جاذب به طور معنی داری (فقط 92/4 تن در هکتار) کمتر بود. در شرایط کم آبیاری متوسط و شدید استفاده از میکوریزا و سوپر جاذب عملکرد کل را در مقایسه با عدم استفاده از آ ن ها به ترتیب حدود 5/9 و 15/10 درصد افزایش داد. همچنین میزان جذب عناصر غذایی (پرمصرف و کم مصرف) در غده و نیز در شاخ و برگ متناسب با کاهش میزان آب آبیاری کاهش پیدا کرد. میکوریزا و سوپرجاذب در افزایش قدرت جذب عناصر غذایی به ویژه در شرایط کم آبیاری موثرتر عمل کردند. در مجموع، تلقیح با میکوریزا و به کارگیری سوپرجاذب در سیب زمینی اثرات مثبت و موثری در جذب مواد غذایی و همچنین عملکرد کل در شرایط کم آبیاری و به ویژه با اعمال کم آبیاری شدید داشت.

    کلیدواژگان: رژیم های آبیاری، قارچ همزیست، محصول سیب زمینی، مواد جاذب رطوبت
  • همت الله پیردشتی*، زهرا صابر، فائزه محمدی کشکا، یاسر رحمتی، علی متولی صفحات 381-401

    برنج (Oryza sativa L.) یکی از مهم ترین غذای بیش از نیمی از مردم جهان به شمار می رود. کاربرد بیش از حد منابع تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر در بخش کشاورزی به صورت بالقوه، تاثیرات زیست محیطی گوناگونی را بر بوم نظام های زراعی اعمال می کند؛ چنین تاثیراتی را می توان با رویکرد ارزیابی چرخه حیات (LCA) مورد ارزیابی قرار داد. این پژوهش در سال 1399 با محوریت شناخت و مقایسه روند فشار زیست محیطی الگوهای کشت دوم و راتون تولید برنج در شالیزارهای شهرستان آمل انجام پذیرفت. بر این اساس، در مراحل مختلف تولید برنج از جمله کاشت، داشت و برداشت، داده های مرتبط با الگوهای کشت دوم و راتون از کشاورزان شهرستان آمل، گرد آوری و اثرات زیست محیطی حاصل از سامانه های مذکور همچون پتانسیل گرمایش جهانی، اوتریفیکاسیون و اسیدی شدن آب و خاک برآورد شد. در این پژوهش، واحد کارکردی بوم نظام های تولید برنج معادل یک تن شلتوک در نظر گرفته شد. یافته های حاصل از این پژوهش حکایت از آن داشت که بیشترین پتانسیل گرمایش جهانی برنج مربوط به کشت مجدد برنج در حدود 92/1896 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن به ازای یک تن شلتوک تولیدی بوده است. ارزیابی چرخه حیات در تولید برنج نشان داد، در گروه تاثیر زیست محیطی پتانسیل گرمایش جهانی به ازای تولید هر تن شلتوک در سامانه های راتون در حدود 99/1673 کیلوگرم معادل دی اکسیدکربن به اتمسفر انتشار یافته است. انتشارات مستقیم ناشی از فعالیت های درون مزرعه ای در هر دو سامانه مورد مطالعه سهم عمده و اصلی را در افزایش گرمایش جهانی داشته که منشا این آلایندگی ها را می توان در احتراق سوخت مصرفی در تجهیزات کشاورزی و نیز انتشار اکسیدهای نیتروژن دار، دی اکسید نیتروژن و دیگر ترکیبات نیتروژن دار حاصل از مصرف کود نیتروژن دانست. همچنین، سامانه های کاشت مجدد برنج تاثیر بیشتری در سه رده آسیب سلامت انسان، کیفیت اکوسیستم و تغییر اقلیم نسبت به سامانه های تولید راتون داشته اند. همچنین مقادیر خسارات وارد شده بر کیفیت اکوسیستم ناشی از تولید هر تن شلتوک در سامانه های کشت مجدد و راتون به ترتیب حدود 08/10089 و 58/7146 PDFÍm2Íyr بوده است. علاوه بر این، هر دو سامانه تولید برنج بیشترین اثر را بر کیفیت اکوسیستم و پس از آن بر سلامت انسان نشان داده اند. بر اساس یافته های این پژوهش، سامانه تولید راتون برنج نسبت به سامانه های کشت مجدد برنج به لحاظ زیست محیطی از سازگاری بیشتری برخودار می باشند.

    کلیدواژگان: پتانسیل گرمایش جهانی، سامانه های تولید، سلامت انسان، شلتوک، کیفیت اکوسیستم
  • آیدا رشیدی پور، وحید براتی*، احسان بیژن زاده صفحات 403-425

    به منظور ارزیابی تاثیر منابع مختلف کودی بر عملکرد و شاخص های رقابتی تریتیکاله (× Triticosecale Wittmack) و نخود (Cicer arietinum L.) در کشت مخلوط تریتیکاله و نخود تحت شرایط تنش آبی، آزمایشی به صورت اسپلیت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه پژوهشی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی داراب- دانشگاه شیراز در سال زراعی 1399 1398 انجام شد. تیمارها در دو سطح آبیاری [1 مطلوب: آبیاری بر اساس نیاز آبی گیاه و 2 تنش آبی: آبیاری تا مرحله شیری] به عنوان عامل اصلی و سه منبع کودی [شیمیایی: (50 کیلوگرم فسفر بر هکتار + 150 کیلوگرم نیتروژن بر هکتار)، زیستی- آلی: (40 تن کود گوسفندی بر هکتار + تلقیح با سودوموناس فلورسنس (Pseudomonas fluorescens) و آزوسپیریلوم براسیلنس (Azospirillum brasilense)] و تلفیقی: (25 کیلوگرم فسفر بر هکتار + 75 کیلوگرم نیتروژن بر هکتار + 20 تن کود گوسفندی بر هکتار + تلقیح با باکتری های سودوموناس فلورسنس و آزوسپیریلوم براسیلنس)، و سه الگوی کشت [کشت خالص تریتیکاله، کشت خالص نخود و کشت مخلوط تریتیکاله و نخود (1:1)] به عنوان عوامل فرعی بودند. نتایج نشان داد، تنش آبی  شاخص نسبت برابری زمین هر دو گیاه وکل را افزایش داد. همچنین، بیشترین نسبت برابری کل در تیمار تلفیقی مشاهده شد. شاخص بهره وری سیستم به واسطه تنش آبی کاهش یافت که کمترین کاهش (17 درصد) در تیمار کود زیستی رخ داد. همچنین، شاخص نسبت رقابتی برای تریتیکاله در تیمار کود شیمیایی و برای نخود در کود زیستی بیشترین مقدار (به ترتیب 37/1 و 02/1) را داشت. برهم کنش تیمار آبیاری × سامانه کودی برای تریتیکاله و نخود نشان داد که بیشترین عملکرد دانه نخود و تریتیکاله در تیمار آبیاری مطلوب و کود تلفیقی به ترتیب (3544 و7450 کیلوگرم بر هکتار) به دست آمد. همچنین، باتوجه به اینکه کمترین کاهش عملکرد دانه نخود و تریتیکاله به واسطه تنش آبی در تیمار کود زیستی (به ترتیب 27 و 31 درصد) مشاهده شد، کشت تریتیکاله و نخود با کاربرد کود زیستی جهت تعدیل اثرات منفی تنش آبی توصیه می شود.

    کلیدواژگان: آزوسپیریلوم، بهره وری سیستم، سودوموناس، غلات و حبوبات
|
  • Nazila Abousaidi Dowlatbad, Mehrangiz Jokar-Tangkarami, Ahmad Aein, Javad Taei Semiromi *, Zeinab Roozpeykar Pages 209-221
    Introduction

    Hyssop (Hyssopus officinalis) is a plant belonging to the genus Mint. The origin of this plant is reported to be Asia Minor and it goes from the Caspian Sea to the Black Sea as well as in the sandy areas of the Mediterranean. Usable parts of hyssop are flowering branches, leaves and seeds. Nowadays, the simulation models of growth and development have been used as suitable tools for acknowledging and analyzing the effect of plant, soil and atmosphere parameters for plants growth and development. Over the last two decades, FAO (Food and Agriculture Organization) has developed and successfully applied the agro-ecological zones (AEZ) methodology and supporting software packages to analysis solutions to various problems of land resources for planning and management for sustainable agricultural development at regional, national and sub-national levels. The issues addressed include linking land-use outputs with other development goals in such areas as food production, food self-sufficiency, cash crop requirements, issues of soil fertility constraints, soil erosion risks and land degradation. This procedure can calculate and present the potential biomass production of any crops under specific climatic condition using climatology parameters. FAO has presented the procedure manual of AEZ Package as a guideline to analyze land suitability for any crops. So, the current research is done to investigate the optimum planting date and forecast the biomass production of Hyssop using the AEZ model.

    Materials and Methods

     The experiment was conducted as a split-plot in a completely randomized block design with six planting dates and three replications in 2017-2018. The main factor was different levels of nitrogen fertilizer: 0, 50, 100 and 150 kg/ha and sub-factor was planting dates between 30-day periods from October 17 to March 25. The data of this experiment were used to calibrate the model of AEZ and the data of two years of planting date experiments in the period 2016-2017 were used to evaluate the model, so that the data collected in the first year were used for calibration and the data of the second year were used for evaluation. The index of Physiological Days (PDays) was used for analyzing photoperiod response of Hyssop during different planting date. The procedure of Soltane et al., (2006) was used to calculate PDays index.

    Results and discussion

     The AEZ model evaluation results showed that the RMSEn value of the predicted biomass was 10.81%, and the efficiency index (E), the Hyssop adaptation index (D) value, the coefficient of residual mass (CRM) value in the first year for the predicted value was 0.999, 0.98 and 0.06, respectively. The coefficient of determination (R2) was obtained by linear regression analysis of functions between the actual and simulated values in the first year (R2=0.98). The RMSEn, (E), (D) and (CRM) values for the predicted biomass in the second year were 5.96, 0.999, 0.0454 and 0.98%, respectively. These results indicate that the simulated and real values are in good agreement. Consequently, the model simulated the biomass with high accuracy. The results of biomass and yield analyzing using AEZ model indicated limited growth period with in a period in Jiroft station can be occurred from May to September 21, at this period, the plant stops growing and the yield decreases. Based on model estimation values for other related climatology stations: the highest biomass yield for Bam climatology station (2321.9 kg/ha and 23550.2 kg/ha respectively) can be September to early October, the cold stress limitation can be occurred at the planting date from December 1st to February 3th and the heat stress can be occurred on July planting date. In Kahnuj station, limited growth period with high temperature can be occurred from Early May to September 11, the highest biomass performance can (19413.9 kg/ha and 19764.3 kg/ha respectively) be obtained at the planting date from October to early November.

    Conclusion

     Given the ability of the AEZ model to analyze the hyssop plant production system, which is able to simulate the effect of different c
    limatic, climatic, soil, managerial and plant variables on plant growth and yield, this model can be widely used in different regions as He used an important decision-making and management tool in research and executive dimensions.

    Keywords: AEZ mode, Hyssopus officinalis planting date, net ecological production
  • Zahra Rezaei, -Mohammad Ali -Behdani *, Abbas Khashei-Siuki, Alireza Samad Zadeh Pages 223-238
    Introduction

    In recent years, due to the excessive consumption of agricultural inputs, especially chemical fertilizers and common methods of crop production, problems have arisen that have led to more attention to sustainable agriculture.Zeolite is one of the natural minerals that also has nutritional value and can be considered a step towards achieving sustainable agriculture.

    Materials and methods

    In order to investigate the effect of type and amount of zeolite on the yield of common millet, an experiment was conducted in the crop year of 2017-17 at the research farm of the Faculty of Agriculture of Birjand University. This factorial experiment was performed using randomized complete block design with 3 replications. Experimental treatments included two types of calcium and potash zeolites in two forms of powder and granules, which were considered at two levels (5 and 10 tons per hectare) with a control treatment without zeolite. In this study, common millet (Pursu) was used for cultivation.

    Results and discussion

    Number of clusters per plant: Analysis of variance of data showed that the effect of treatment on this trait was not statistically significant at the level of 5% probability. However, the control treatment had fewer clusters than the potassium powder and granular treatments of 10 tons per hectare and the calcic powder and granule treatments of 10 tons per hectare. Also, the control treatment had more clusters than the calcium granular and powder treatments of 5 tons per hectare and the potassium granular and powder treatments of 5 tons per hectare. Comparison of the average effect of zeolite content on the number of clusters per plant showed that increasing the application of zeolite from 5 tons per hectare to 10 tons per hectare caused a significant increase in the number of clusters per millet plant at a probability level of 5%.
    Thousand-grain weight: Analysis of variance of 1000-grain weight data as a treatment, to compare with the zeolite control treatment showed that the effect of zeolite treatment on millet 1000-grain weight was significant at 5% probability level. The results of factorial analysis of variance showed that the simple effect of zeolite type on 1000-grain weight was significant at 5% probability level. But the simple effect of zeolite content as well as the interaction effect of type and amount of zeolite on this trait was not significant.
    Grain yield: The results of analysis of variance of grain yield data to compare treatments containing zeolite with control treatment without zeolite showed that the effect of zeolite treatment on grain yield was significant at the level of 1% probability. The results of factorial analysis of variance showed that the simple effect of zeolite content at 1% probability level and the effect of type and amount of zeolite at 5% probability level on grain yield were significant. But the simple effect of zeolite type had no significant effect on this factor. The results of comparing the average amount of zeolite on grain yield showed that increasing the amount of zeolite increased millet grain yield at a probability level of 5%.
    Water use efficiency: The results showed a significant effect of zeolite treatment on water use efficiency at a probability level of 1%. The results of variance for water use efficiency showed that this trait was significantly affected by the simple effect of zeolite content and the interaction between type and amount of zeolite at 5% level but the effect of zeolite type on it was not significant. The results of comparing the average amount of zeolite on water use efficiency showed a statistically significant difference between the application of 5 and 10 tons per hectare of zeolite at the level of one percent.

    Conclusion

    The results showed that the application of different types of zeolite caused a significant increase in 1000-grain weight and number of grains per panicle at a probability level of 5% and grain yield, water use efficiency at a probability level of one percent compared to control treatment (no application of zeolite). Increasing the application of zeolite from 5 to 10 tons per hectare significantly increased the number of spikes per plant, number of seeds per spike, 1000-seed weight, biological yield, grain yield and water use efficiency. Therefore, with the optimal using of this fertilizer, the effects of drought stress on plants are somewhat reduced and it is recommended for using in dry areas.

    Keywords: Cereals, Sustainable agriculture, Zeolite size
  • Meisam Namdari, Rahmat Abbasi *, Hemmatollah Pirdashti, Faezeh Zaefarian Pages 239-261
    Introduction

    Today, increasing sustainability in agriculture is essential to meet future food needs. In this regard, the intercropping culture has been considered as viable and environmentally friendly approach to sustainable agriculture. Further, investigation of complementary species relationships in annual cropping systems could be addressed to achieve sustainability and development. In order to fully understand the inter-specific interactions between crops, it is crucial to know how to react to neighboring species. The selection of species with the different spatial structures in the intercropping culture pattern can be helpful in this regard. The differences of crop’ canopy in intercropping cultivation increase the efficiency of using water, light, and nutrients as well as facilitating inter-species competition. Therefore, this study investigated the competition between soybean and Niger seed on yield and yield components, radiation efficiency, and yield advantage in the intercropping cultivation system.

    Material and Methods

    A field experiment was conducted in two years (2018-19) at the Research Farm of Sari Agricultural Science and Natural Resources University, Iran (33º, 36ʹ N, 53º, 03ʹ E with 43 m altitude). The experiment was done based on a randomized complete block with four replications. The experimental treatment was 75% soybean + 25% Niger, 50% soybean + 50% Niger, 25% soybean+75% Niger based on the replacement method and soybean monoculture (100:0) and Niger monoculture (0:100). For example, a 25:75 combination included around three rows consisting of sowing a soybean and one row of Niger, along with vice versa in the 75:25 combinations. The 50:50 combinations also included planting two rows of each studied crops. The seed was sown directly on the 5th of May with a density of 28 plants per square meter. This study was investigated agronomic traits, radiation use efficiency, and the impact of competition on intercropping using Hill and Shimumoto models.

    Results and Discussion

    Based on the achieved results, different planting ratios significantly affected plant height, dry weight, radiation use efficiency, yield, and yield components of both crops. The highest shoot heights of soybean and Niger with an average of 76.3 and 189.7 cm were related to planting ratio of 75:25, respectively. Also, the number of pods per plant of soybean and the number of capitule per plant of Niger in intercropping cultivation increased compared to monoculture. The reduction in the share of soybean and Niger sowing rows in different intercropping ratios increased the crop yield components. Also, the shoot’ dry weight of both crops increased in different planting ratios compared to the expected values. The highest percentage of dry shoot weight in soybean and Niger was related to 25:75 and 75:25 planting ratios, respectively. Besides, during different stages of growth, the radiation use efficiency of Niger in planting ratio was 50:50 and 25:75 higher than soybean. Also, the amount of radiation use efficiency in intercropping cultivation was more elevated than in monoculture. Due to the growing trend in its amount compared to the expected values, the effect of competition on radiation use efficiency during different growth stages was the type of mutual co-operation. According to the results, soybean (100:0) and Niger monoculture (0:100) had the highest and lowest grain yield with an average of 4965.7 and 462.4 kg. ha-1, respectively. Among the different intercropping, the combination 75:25 with an average of 4173.73 kg. ha-1 had the highest grain yield. Finally, the average land equivalent ratio in all different intercropping ratios was more than one, and the planting ratio of 50:50 had the highest average yield (LER = 1.28).

    Conclusion

    Increasing resource utilization efficiency and establishing a mutual co-operation relationship is essential in improving the usefulness of Soybean and Niger intercropping cultivation compared to monoculture. Furthermore, the selection of Niger in intercropping systems can be beneficial due to their morphological features and facilitation of competition.

    Keywords: Agronomic traits, LER, Mutual co-operation, Radiation Use Efficiency
  • Mohamad Tahmasebi, Mohammad Hossain Gharineh *, Ali Moshatati, Aydin Khodaei Joghan Pages 263-276
    Introduction

    One of the factors affecting the growth and development of crops is the cultivation pattern, which affects the distribution of plants in the field, distances between plants, the use of growth sources such as light, water and soil nutrients, and competition between plants. These factors affect the growth and yield of crops. Also, using compost fertilizer has beneficial effects on physical, chemical and biological conditions of the soil and has positive effects on grain yield and yield components of crop plants. This study designed and carried out with aim to study the effect of planting method and sugarcane residue compost fertilizer on yield and yield components of corn and some soil properties in Ahwaz weather conditions at Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan.

    Materials and Methods

    In order to investigate the effect of planting method and sugarcane residue compost fertilizer on yield and yield components of corn (hybrid of single cross 703) and some soil properties, a field experiment using a split-plot arrangement accomplished based on the randomized complete block design with four replications in Mian-Ab region of Shooshtar on 2018. Experimental factors were include four planting method (single row on ridges, on watermark, in furrows and on flat ground) as a main factor in main plots and four amounts of sugarcane residues compost (0, 10, 20 and 30 t ha-1) as a sub factor in sub-plots. Each sub-plot had 6 planting rows with a length of 3 meters and a width of 4.5 meters (with an area of 13.5 square meters). The seeds were planted manually at a depth of 3 cm at 2nd August 2017 with a density of 66000 per ha (the distance between ridges and furrows was 75 cm and the distance between the plants was 18 cm). In this experiment row number per ear, grains per row, thousand grain weight, grain yield, biological yield, harvest index, soil nitrogen percent and soil organic matter percent were measured.

    Results and Discussion

    The analysis of variance showed that the effect of plant method, sugarcane residue compost and their interaction were significant on the traits of row number per ear, grain number per row, thousand grain weight, grain yield, biological yield, harvest index, soil nitrogen percent and soil organic matter percent. The comparison of mean showed that the maximum amount of corn traits were obtained in furrow planting and using 30 t ha-1 of sugarcane residue compost and the lowest amounts were observed in ridge planting and non-use of sugarcane residue compost. So that, mean comparison of grain yield under the interaction of planting method and sugarcane residue compost showed that the highest grain yield (6497 kg ha-1) was in furrow planting and 30 t ha- of sugarcane residue compost and the lowest grain yield (3870 kg ha-1) was in ridge planting and non-use of sugarcane residue compost. Examination of correlation coefficients between the measured traits showed that grain yield had a more positive and significant correlation with biological yield, harvest index and 1000-grain weight. Also, biological yield had a more positive and significant correlation with grain yield, 1000-seed weight and number of rows per ear.

    Conclusion

    In general, the findings of this experiment demonstrated that the furrow cultivation method resulted in the highest values for the measured traits (excluding soil nitrogen and soil organic matter percentage). Moreover, across all cultivation methods, an increase in the application of sugarcane residues compost fertilizer, as well as the availability of water and nutrients for the plants, led to an increase in the magnitude of these traits. The maximum values were achieved at a compost fertilizer rate of 30 t ha-1. Based on the results of this experiment, it can be concluded that cultivating corn using the furrow method and applying 20 to 30 t ha-1 of sugarcane residue compost can significantly enhance corn grain yield in the Shooshtar region.

    Keywords: Biological yield, Khuzestan, Organic fertilizer, Planting pattern, Soil organic matter percent
  • Mostafa Koozehgar, Hossein Kazemi *, Behnam Kamkar, Hamid Amirnejad, M. Hosseinalizadeh Pages 277-299
    Introduction

    Ecosystem services are usually divided into four categories: (a) provision services, (b) regulating services, (C) cultural services and (d) supporting services. Ecosystem services are managed in agroecosystems primarily for food production. But, agricultural ecosystems provide provision, regulating and cultural services for human society. These services respond strongly to human socio-economic needs. Quantifying the various services and functions of agroecosystems is one of the most important effective strategies in order to increase attention pay to these services. Therefore, the purpose of this study was evaluation and quantification of ecosystem services in wheat (Triticum aestivum L.) agroecosystems of Dasht-e-Naz, Sari.

    Materials and Methods

    This experiment was performed as an unbalanced completely design in wheat agroecosystems of Dasht-e-Naz, Sari (Mazandaran province), during 2019-2020. In this study, 9 wheat plots with 4 cultivars including Tirgan, Ehsan, Collector and N-92-9 were surveyed and monitored. In this study, some ecosystem services such as insect and weed biodiversity (using Shannon-Weiner, Simpson, Margalf, Uniformity and Menhinick indices), soil microbial respiration, carbon sequestration, organic matter, abundance of earthworms, grain yield, protein content oxygen production, and soil protection (by the stability of aggregates) were evaluated and quantified. Soil samples were taken from a depth of 0-30 cm before wheat planting in November 2019 and after harvest in June 2020 for assessment of rate of microbial respiration, organic matter and carbon sequestration. Also, oxygen production was estimated based on net primary production. Sampling of yield and plant biodiversity was harvested based on W pattern and with quadrate 0.5 × 0.5 m2. All samples were moved to the crop research laboratory of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources and the plant flora was determined by genus and species names.

    Results and Discussion

    The results showed that crop management and performance of intensive agricultural system were effective on providing many services of ecosystems in wheat fields of Dasht-e-Naz, Sari. These services are influenced by several factors such as cultivar type, crop rotation, tillage, etc. The results showed that the effect of different cultivars was significant on grain yield and protein percentage. The highest percentage of grain protein as a provision service was obtained from Ehsan cultivar (12.15%) and the lowest content was obtained about 11.42% from N-92-9 cultivar. The highest wheat grain yield and oxygen production were calculated from plots under Collector cultivar. In additional, the highest amount of carbon sequestration (2.33 ton/ha) and microbial respiration rate in before planting and after harvest (76.46 and 38.52 mg CO2 per kg of soil per day, respectively) belonged to plot 15. Also, it was determined that plot 15 was better than other plots from soil protection service view based on the diameter mean weight index (MWD) and the geometric mean diameter index (GMD). In this research, three beneficial insects (biodiversity assessment) were observed such as Coccinella septempunctata Linnaeus and Aphidius matricariae, and Chrysoperla carnea. The highest values of Shannon-Weiner and uniformity indices of weeds were as 2.63 and 0.82 in plots 23 and 15, respectively. Furthermore, Shannon-Weiner and uniformity indices of insect communities were obtained as 2.07 and 0.94 from plot 22, respectively.

    Conclusion

     Generally, carbon sequestration, organic matter, microbial respiration, earthworm abundance, aggregate stability index, average weight diameter (MWD) and geometric mean diameter index (GMD) were better in plots 14 and 15 under wheat cultivation  than other plots. The results of this study showed that crop management and implementation of intensive agricultural system were effective in providing many ecosystem services in wheat fields in Dasht-e Naz region of Sari. So that, these services were affected by several factors such as cultivar, crop rotation and tillage methods.
    Acknowledgment
    The authors gratefully acknowledge the financial support of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources and Dr. Hamid Sakinin for his help.

    Keywords: Biodiversity, Carbon sequestration, Oxygen production, Provisioning services, Regulation service, wheat
  • Safora Jafarnodeh, Afshin Soltani *, Ramtin Joolaie, Shahrzad Mirkarimi, Ebrahim Zeinali Pages 301-317
    Introduction

     Occurrence of drought and reduction of rainfall in the future will limit the cultivation of irrigated crops. Thus, it is probable that a part of the present irrigated lands and orchards of Iran may be unavailable for the cultivation of irrigated crops, but it is possible to cultivate rainfed crops in these lands. However, the available potential for cultivation of rainfed crops with respect to the soil type, climate and other factors is not known. Limited water resources, on the one hand, and the growing population along with increasing the need to produce food, on the other, make it necessary to have a comprehensive, practical and accurate program. Therefore, research on this issue is essential. In this study, production potential of rainfed wheat (Triticum aestivum), barley  (Hordeum vulgare L.), chickpea (Cicer arietinum L.), lentil (Lens culinaris Medik) and canola (Brassica napus)  in irrigated lands (fields and orchards) was modeled.

    Materials and Methods

      Weather stations (position and distribution), long-term weather data (15 to 30 years), HC27 soil map, crop management data plant parameters were used to determine the yield in this study using SSM-iCrop2 model. In each zone, the yield was determined and compared with the actual data. In other words, the model output were compared with the actual current rainfed yields of each province and then it was determined that whether the model precision was sufficient for this study. Other calculations (determining the average yield of provinces) and generation of maps were done using ArcGIS V.10.2. The yield obtained by farmers in these lands was considered as 50 and 70 percent of yield potential. Also, the yields were categorized into four classes of excellent, good, medium and non-suitable. This classification is based on economic- agronomic profit of crop harvest.

    Results and Discussion

     The results of this study showed that the conditions of rainfed production in each province of the country is suitable/appropriate for some crops and unsuitable/inappropriate for some other. In case the yield of farmers reached 70 percent of yield potential by optimum management, all provinces will be classified into the upper average group (3, 18 and 10 provinces in excellent, good and medium groups) for wheat. For barley 30 (3, 10 and 17 provinces in excellent, good and medium groups), for chickpea 30 (3, 6 and 21 provinces in excellent, good and medium groups), for lentil 31 (13 and 18 and 10 provinces in good and medium groups) and for canola 30 (4, 5 and 21 provinces in excellent, good and medium groups) provinces will be placed in the upper average group. Based on 70 percent of yield potential of canola, barley and chickpea, only on province is placed in non-suitable group. On the other hand, in case the yield of farmers reaches 50 percent of yield potential due to improper management, for wheat 30 (2, 2 and 26 provinces in excellent, good and medium groups), for barley 28 (4 and 24 provinces in good and medium groups), for chickpea 18 (4 and 14 provinces in good and medium groups), for lentil 28 (3 and 10 provinces in good and medium groups) and for canola 25 (5 and 20 provinces in good and medium groups) will be classified into the upper average group. Based on 50 percent of yield potential of rainfed wheat, barley, canola, chickpea and lentil, 1, 3, 6, 13 and 3 provinces were placed in non-suitable group, respectively.

    Conclusion

     According to the results of this study, a major part of the provinces will be placed in medium and non-suitable groups in case of improper management, and agricultural productions will not satisfy the needs of the country. Therefore, it is necessary to pay a special attention to agronomic management of rainfed crops, as the agricultural production of the country will not be acceptable unless 70 percent of yield potential is achieved.

    Keywords: Attainable yield, Cereals, GYGA protocol, Modeling, Pulses
  • Samaneh Lotfi, Hossein Kazemi *, Behnam Kamkar, Hamidreza Shahhoseini Pages 319-335
    Introduction

    Sustainability in agriculture at regional scale is about balancing food security with maintaining environmental health. Therefore, agricultural operations are sustainable when they maintain the health of the environment, the interaction between plant and animal production, social acceptance and economic benefits (Kumaraswamy, 2012). Excessive use of environmental resources and excessive consumption of chemicals in agriculture have caused environmental problems and reduced sustainability (Quintero-Angel & Gonzales-Acevedo, 2018). Therefore, it is necessary to study the patterns of energy consumption and efficient use of energy in agriculture, which is one of the basic principles in sustainable agriculture. Emergy analysis, as suitable tool for this purpose, is used in the various ecosystems (Odum, 2000; Brown & Ulgiati, 2004). Emergy analysis is able to determine the degree of sustainability of connected ecological and economic systems. Emergy indices are effective tools for integrating ecological-economic systems and make it possible to measure and compare all aspects of these ecosystems (Patterson et al., 2017). The purpose of this study was to evaluate sustainability indices for rapeseed (Brassica napus L.) production systems using emergy indices and provide suggestions for sustainable product of the crop in Kalaleh county. 

    Materials and Methods

    In this study, production systems of rapeseed were evaluated using emergy sustainability indices in Kalaleh County (Golestan province), during the period of 2018-2019. For this purpose, 50 rapeseed fields were selected as Cochran equation. First, the spatial and temporal boundaries of the system were defined (Odum, 1996; Odum, 2000) and resources were divided into four categories: renewable environmental resources, nonrenewable environmental resources, purchased renewable resources and purchased nonrenewable resources (Amiri et al., 2019). Emergy flow for each input was multiplied by their transformities in joules and grammes (Odum, 2000). Finally, emergy indices such as renewability, emergy yield ratio, emergy self-support ratio, environmental loading ratio and emergy sustainability index were calculated and evaluated in rapeseed production systems. 

    Results and Discussion

    Total emergy input for the rapeseed production was estimated as 1.64E+16 sej ha-1 year-1. In rapeseed production, dependence on environmental and nonrenewable inputs was higher than purchased and renewable inputs. Soil erosion emergy was the largest emergy inputs of the total in rapeseed production system with share of 47.31%. Also, fossil fuel emergy was the largest emergy inputs of the purchased with share of 38.41%. In this research, we calculated the transformity equal to 2.59E+05 sej j-1, specific emergy equal to 7.33E+09 sej g-1, emergy renewability equal to 8.16%, emergy yield ratio equal to 2.17 and emergy investment ratio equal to 0.85. Also, emergy self-support ratio, standard environmental loading ratio, modified environmental loading ratio, standard emergy sustainability index, and modified emergy sustainability index were estimated 0.54, 13.81, 11.27, 0.16 and 0.19, respectively. Despite the higher contribution of environmental resources in the rapeseed production system, the high share of soil erosion as a non-renewable input along with the unreasonable consumption of some nonrenewable purchased inputs, such as fossil fuels, led to a decrease in renewability and an increase in environmental load. Based on evaluation of emergy indices, rapeseed ecosystem had the high production efficiency and resource consumption efficiency and it had the great potential to increase economic productivity. However, rapeseed production in Kalaleh county had low environmental and economic sustainability. The implementation of conservation tillage methods and the modernization of machinery can contribute to a reduction in the consumption of nonrenewable and economic inputs in rapeseed production ecosystems. This reduction in input consumption not only alleviates environmental pressure but also enhances sustainability. By prioritizing the use of renewable environmental inputs and minimizing the utilization of nonrenewable and economic inputs, the emergy sustainability index can be improved.

    Conclusion

    The rapeseed ecosystems exhibited high production efficiency and resource consumption efficiency, along with significant potential for increasing economic productivity. However, despite the substantial contribution of environmental resources in these systems, the prevalence of soil erosion as a significant portion of the total emergy input resulted in a decline in renewability, an escalation in environmental burden, and ultimately a decrease in sustainability. It appears that enhancing management methods to minimize the consumption of nonrenewable and economic resources would be effective in bolstering the environmental and economic sustainability of rapeseed farming ecosystems in Kalaleh county.

    Keywords: Emergy indices, Environmental load, Fossil fuel, Renewability, Soil Erosion
  • Meisam Namdari, Rahmat Abbasi *, Hemmatollah Pirdashti, Faezeh Zaefarian Pages 337-357
    Introduction

    Intercropping cultivation is an excellent method to increase agricultural productivity per unit area based on environmental mechanisms. In this planting system, it is necessary to select crops with different capabilities in uptake resources and establish a complementary relationship. However, legumes in intercropping cultivation can be used an alternative and sustainable way to increase efficiency. Besides, it is necessary to study the interactions in the above and belowground parts to achieve the mentioned goals. Therefore, this study aimed to investigate inter-specific interactions in millet and soybean intercropping cultures.

    Material and Methods

    A field experiment was conducted for two years (2018-19) at the research farm of Sari agricultural science and natural resources university, Iran (33º, 36ʹ N, 53º, 03ʹ E with 43 m altitude). The experimental design was a randomized complete block with four replications. The experimental treatment was 75% Soybean + 25% Niger, 50% Soybean + 50% Niger, 25% Soybean+75%Niger based on the replacement method and monoculture. This study investigated the agronomic traits, LAI, TDW, nitrogen derived from the atmosphere, and total microbial activity in the soil in different planting ratios.

    Result and Discussion

    The results showed that soybean monoculture had the highest plant height during different stages of growth. Furthermore, with the increase in the share of planting soybean in intercropping cultivation, the shoot height of the millet also increased. Also, unlike the millet, the soybean succeeded in producing more leaf area indexes among different mixed cultivation ratios than monoculture. The leaf area index of millet showed a significant decrease as the proportion of soybean plantings increased. However, despite this decrease, the total dry matter of soybean exhibited a higher percentage increase at various growth stages compared to the decrease in millet yield. As a result, after 60 days of planting, the intercropping cultivation of millet and soybean demonstrated positive complementarity in terms of competition impact. Additionally, the intercropping cultivation showed a higher percentage of nitrogen derived from the atmosphere compared to soybean monoculture. During the study period, the planting ratio of 75% millet and 25% soybean exhibited the highest increase in nitrogen fixation (Ndfa), with average values of 93.84% and 83.85% at 90 days after planting, respectively. Increasing the number of millet sowing rows in the intercropping patterns played a crucial role in intensifying competition with soybeans during the early growth stages and had an impact on the biological activity of soybeans. Moreover, the microbial activity in the soil (at a depth of 0-30 cm) was higher in the different intercropping ratios compared to monocultures of soybean and millet. In addition, soybean and millet monoculture had the highest and lowest grain yields. Among the different intercropping ratios, the 75:25 in 1398 with an average of 4639.77 kg. ha-1 had the highest grain yield. Besides, the planting ratio of 25:75 and 50:50, with an average of 1.23 and 1.02, respectively, had an LER higher than one. With increasing the share of soybean planting in intercropping, the competitiveness of the plant increases, and the competition ratio of millet was higher than the unit only in the planting ratio of 25:75 (millet-soybean). Therefore, the competitiveness of millet in mixed cultivation is significantly reduced by reducing the share of planting row. Finally, increasing productivity in the 25:75 combinations reduced soybean's competitive dominance, increasing millet grain yield in comparison to expected values and improving total microbial activity.

    Conclusion

    Due to limited growth period, millet had competition played an essential role in increasing total microbial activity and the percentage of nitrogen derived from the atmosphere at a 25:75 planting ratio before the initial reproductive growth. In addition, 25:75 and 50:50 planting ratios reduce soybean's competitive dominance, resulting in enhanced productivity. Finally, the selection of complementary plants based on physiological, morphological characteristics, and competitiveness in intercropping cultivation can be effective in the above and belowground interactions.

    Keywords: Biological nitrogen fixation, Competition, LAI, Total soil microbial activity
  • Khosro Parvizi *, Alireza Yazdanpanah, Behrouz Moradi-Ashour Pages 359-380
    Introduction

    Hamedan province, characterized by an average annual rainfall of less than 340 mm, faces significant limitations in potato production)Solanum tuberosum(, primarily due to the scarcity of irrigation water and the occurrence of drought stress during critical growth stages. In order to address these challenges, the utilization of aqueous superabsorbent materials and the inoculation of mycorrhizal fungi have emerged as highly suitable approaches. These methods aim to optimize the utilization of water and soil resources (Khadem et al., 2011). Previous studies have indicated that the inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi in various plant species, apart from potatoes, can reduce the impact of drought stress and enhance nutrient uptake (Bolannazar et al., 2007; Subramanian et al., 2008). However, limited research has been conducted on the effects of superabsorbents and mycorrhizae, particularly under conditions of moisture stress and deficit irrigation in potato crops. Consequently, this experiment aims to investigate the effects of applying these methods under stress conditions.

    Materials and Methods

    The experiment was arranged in strip factorial based on randomized complete block design with three replications. Three irrigation levels containing optimal irrigation (100, 75 and 50% of water requirement based on evapotranspiration from Pan Class A) in horizontal plots and factor 2 using Trawat200A superadsorbent (0 and 80 kg.ha-1) and four mycorrhiza and superabsorbent levels including no application of these material (control), superabsorbent, mycorrhiza as a bio-fertilizer and their combination were considered as sub plots. The Agria potato cultivar was selected. Superabsorbent material was applied adjacent to the tubers at planting time. Mycorrhizal inoculum containing the active propagules (CFU 120 /g) was inoculated to the tubers. The concentration of nutrients in the shoot and in the tubers were determined by using Kjeldahl apparatus for Nitrogen (Waling et al., 1989), spectrophotometer for phosphorus (Jones, 2001), flame photometry for Potassium and atomic absorption spectroscopy for Iron, Zinc, and Manganese (Ryan et al., 2001). the produced tubers were divided, weighed and counted based on their size in three groups (small, medium and larg). Water use efficiency was determined as the amount of dry matter produced per cubic meter of water consumption in different treatments.

    Results and Discussion

    The results of combined analysis of variance showed that the main effects of irrigation rate, application of mycorrhiza and superabsorbent on tuber yield and percentage of dry matter, nutrient uptake in stem, leaf and tuber were significant. Comparison of means showed that with the application of low irrigation and increasing the intensity of water deficiency (reducing the amount of irrigation water), total yield decreased, but this decrease was significantly less in conditions of inoculation with mycorrhiza and the use of superabsorbent polymer. Mycorrhiza and superabsorbent increased the absorption of nutrients, especially under severe water deficiency. In this study, there was a significant difference in the uptake of phosphorus and other low-consumption and high-consumption nutrients at normal irrigation levels and stress in mycorrhizal plants, so that their uptake increased in proportion to the increase in stress intensity and in mycorrhizal inoculation conditions. It seems that by creating stress conditions, the ability and efficiency of mycorrhiza in nutrient uptake is increased and thus in the conditions of lack of moisture with the coexistence mechanism in the relationship of the plant more effectively helps the survival and durability of the plant. Mycorrhizal fungi can increase the uptake of phosphorus from the soil by increasing the relative water content and ultimately play an effective role in increasing plant growth (Krishna et al., 2005). In this study, it was found that the use of superabsorbent in potatoes helps to increase the absorption of nutrients. The reason for this can be increasing the storage capacity of water and nutrients for a long time in the soil, reducing nutrient leaching, rapid and optimal root growth with better nutrient storage and aeration of the soil.

    Conclusion

    In this study, it was found that the application of superabsorbent and mycorrhiza in potato helps to increase nutrient uptake as well as tuber yield. The positive effects of combined application  of mycorrhiza and superabsorbent on nutrient uptake and yield were more evident especially in conditions of severe water deficiency.
    Acknowledgements
    We are grateful for the efforts of Dr. Bakhtiari and Mr. Abdolreza Mordai in coordinating and equipping irrigation equipment and land preparation.

    Keywords: Potato crop, Superabsorbent materials, Symbiotic fungi, Water deficiency
  • Hemmatollah Pirdashti *, Zahra Saber, Faezeh Mohammadi Kashka, Yaser Rahmati, Ali Motevali Pages 381-401
    Introduction

    Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important food resources of more than half of the world's population. Rice, as the second most strategic crop, is the most important cereal after wheat. Excessive use of renewable and non-renewable resources in the agricultural sector, chemical control of rice diseases, and irreparable environmental damage of these systems potentially have a variety of environmental impacts on agricultural systems, such effects can be assessed by the life cycle assessment (LCA) approach. The purpose of the present research is to assess of knowing and comparing the trend of environmental pressure of the second and ratoon cropping systems of rice production in the paddy fields.

    Materials and Methods

    This research was conducted in 2020 in the paddy fields of Amol city with the focus on recognizing and comparing the trend of environmental pressure in rice production in the second and ratoon cropping systems. Accordingly, all data related to the second and ratoon rice cropping systems in different stages of rice production, from planting to harvesting phases, was collected in Amol region. In this study, to classify and quantify the environmental effects of rice production in two cropping systems using the LCA method are addressed. Furthermore, the environmental impacts of these systems such as global warming potential, eutrophication, and acidification of water and soil were also calculated. In this study, the functional unit of rice production systems were considered equivalent to one ton of paddy. Therefore, in order to evaluate the emission of greenhouse gases and energy in paddy fields, the required information was collected and interviewed by paddy farmers.

    Results and Discussion

    The findings of this study indicated that the highest global warming potential of rice was related to the rice second cropping system about 1896.92 kg carbon dioxide per ton of produced rice. Evaluation of the LCA in rice production process showed that in the group of environmental impact of global warming, about 1673.99 kg equivalent of carbon dioxide to the atmosphere has been released per ton of rice in ratoon cropping system. Direct emissions from on-farm activities in all two studied systems have played a major role in increasing global warming. The source of these pollutants is the combustion of diesel used in agricultural implements and machinery, accompanied by the emission of nitrogen dioxide, nitrogen oxides and other nitrogenous compounds resulting from the use of nitrogen fertilizers. Also, rice second cropping systems had a greater impact on the three categories of human health damage, ecosystem quality, and climate change than ratoon cropping systems. Moreover, the values of damages on the quality of the ecosystem in these systems were about 10089.08 and 7146.58 PDF*m2 * yr in the second and ratoon cropping systems, respectively. In addition, both rice production systems have shown the greatest impact on ecosystem quality and then on human health. Direct emissions from on-farm activities in the two studied systems have played a major role in increasing global warming. The source of these pollutants is the combustion of diesel used in agricultural implements and machinery, as well as the emission of nitrogen dioxide, nitrogen oxides and other nitrogenous compounds resulting from the use of nitrogen fertilizer.

    Conclusion

    The results revealed that the rice second cropping system had the higher amount of total emissions than the ratoon cropping system, therefore, rice ratoon production system is more environmentally friendly than the rice second cropping systems.
    Acknowledgements
    This research was funded by the Sari Agricultural Sciences and the Natural Resources University (SANRU) under contract No. d-110-99-16690. We would also like to thank the esteemed rice farmers in Amol region, Mazandaran province, Iran for their cooperation.

    Keywords: Paddy, Global warming, production systems, Ecosystem quality, Human health
  • Ida Rashidipoor, Vahid Barati *, Ehsan Bijanzadeh Pages 403-425
    Introduction

    Todays, efforts to increase crop yields have led to the indiscriminate use of chemical fertilizers, especially nitrogen (N) and phosphorus (P) fertilizers. It has caused soil and groundwater pollution and the destruction of soil microbial communities. Therefore, researchers should look for ways to replace N fertilizers and reduce their side effects. Intercropping of cereals and legumes due to differences in the distribution and depth of roots in the soil profile can reduce competition for water and the survival of these plants in water shortage conditions. Among the methods that may reduce the use of N and P fertilizers and thus reduce sensitivity to water stress is the intercropping of cereals and legumes. Using growth-promoting N-fixing bacteria such as Azospirillum brasilense and phosphorus solvents such as Pseudomonas fluorescens as biofertilizers can be another way to reduce the use of N and P fertilizers and the adverse effects of water stress. Therefore, the aim of this study was to investigate the effects of different fertilizer systems [chemical, integrated, and biological] on yield and competitive indices in triticale (× Triticosecale Wittmack) - chickpea (Cicer arietinum L.) intercropping under water stress conditions in Southern Iran (Fars province).

    Materials and Methods

    This experiment was performed as a split factorial on a randomized complete block design with three replications in the research farm of the Darab Faculty of Agriculture and Natural Resources-Shiraz University in the 2019-2020 growing season. Experimental treatments included two levels of irrigation (Ir) [Normal: irrigation based on plant water requirement (IRN) and water stress: irrigation based on plant water requirement up to the milking stage (WS)] as the main factors. The Sub-factors included three sources of fertilizer (F) [Chemical: 50 kg P.ha-1 +150 kg N.ha-1, Bio-organic: 40 tons of manure sheep ha-1 + inoculation with Pseudomonas fluorescens and Azospirillum brasillens, Integrated: 25 kg P ha-1 + 75 kg N.ha-1 + 20 tons of manure sheep ha-1 + inoculation with Pseudomonas fluorescens and Azospirillum brasilens] and three types of cropping systems (Cp) [Monoculture of triticale, monoculture of chickpea, and intercropping of triticale-chickpea (1:1)]. The crops Grain yield were measured, of the crops was measured and competitive indices including land equivalent ratio (LER), aggressivity (A), competitive ratio (CR), and system productivity index (SPI) were computed. The SAS 9.1 software was used to analyze the data, and the means were separated using the least significant difference (LSD) test at a 5% probability level.

    Results and Discussion

     The results showed that the cessation of irrigation after the milking stage put severe stress on the triticale and chickpea during the grain filling period and reduced grain yield of both plants. The Ir × F interaction for triticale and chickpea grain yield showed that the lowest reduction of their grain yield (31% and 27%, respectively) were obtained in Bio treatment due to water stress as compared to IRN. Furthermore, The Ir × Cp interaction for triticale and chickpea grain yield showed that the water stress reduced their grain yield. However, the reductions were lower in intercropping system of triticale (38%) and chickpea (24%) as compared with their sole cropping. Late season water stress increased triticale, chickpea and total LER as compared with IRN conditions by 40, 65 and 51%, respectively. Furthermore, the Ir × F interaction showed that the highest and the lowest reductions (55% and 17%, respectively) of SPI were achieved in chemical and Bio treatments as a consequence of water stress conditions. 

    Conclusions

     Based on the results obtained from this study, it can be concluded that the intercropping system of triticale and chickpea is superior to their monocropping under late season water stress conditions. Also, the lowest reduction of chickpea and triticale grain yields as a consequence of water stress was obtained by the application of Bio and integrated fertilizers. Therefore, the use of Azospirillum brasiliens and Pseudomonas fluorescens with sheep manure fertilizer not only mitigates the negative effects of water stress, but also reduces the excessive use of N-P chemical fertilizers and their harmful environmental effects and it can be an effective step for sustainability of agricultural systems.

    Keywords: Azospirillum, cereal, legume, Pseudomonas, System productivity