مباحثی درباره خاک

خاک‌ها مخلوطی از مواد معدنی و آلی می‌باشند که از تجزیه و تخریب سنگ‌ها در نتیجه هوازدگی بوجود می‌آیند که البته نوع و ترکیب خاک‌ها در مناطق مختلف بر حسب شرایط ناحیه فرق می‌کند. مقدار آبی که خاک‌ها می‌توانند بخود جذب کنند. از نظر کشاورزی و همچنین در کارخانه‌های راه‌سازی و ساختمانی دارای اهمیت بسیاری است که البته این مقدار در درجه اول بستگی به اندازه دانه‌های خاک دارد.

هرچه دانه خاک ریزتر باشد، آب بیشتری را به خود جذب می‌کند که این خصوصیت برای کارهای ساختمان‌سازی مناسب نیست. بطور کلی خاک خوب و حد واسط از دانه‌های ریز و درشت تشکیل یافته است. تشکیل خاک‌ها به گذشت زمان ، مقاومت سنگ اولیه یا سنگ مادر ، آب و هوا ، فعالیت موجودات زنده و بالاخره توپوگرافی ناحیه‌ای که خاک در آن تشکیل می‌شود بستگی دارد.

عوامل موثر در تشکیل خاک
سنگ‌های اولیه یا سنگ مادر :
کمیت و کیفیت خاک‌های حاصل از سنگ‌های مختلف اعم از سنگهای آذرین ، رسوبی و دگرگونی به کانی‌های تشکیل دهنده سنگ ، آب و هوا و عوامل دیگر بستگی دارد. خاک حاصل از تخریب کامل سیلیکاتهای دارای آلومینیوم و همچنین سنگهای فسفاتی از لحاظ صنعتی و کشاورزی ارزش زیادی دارد. در صورتیکه خاک‌هایی که از تخریب سنگ‌های دارای کانی‌های مقاوم (از قبیل کوارتز و غیره) در اثر تخریب شیمیایی پدید آمده‌اند و غالبا شنی و ماسه‌ای می‌باشند فاقد ارزش کشاورزی می‌باشند.

ارگانیسم :
تمایز انواع خاک‌ها از نقطه نظر کشاورزی به نوع و مقدار مواد آلی (ازت و کربن) موجود در آن بستگی دارد. نیتروژن موجود در اتمسفر بطور مستقیم قابل استفاده برای گیاهان نمی‌باشد. بلکه ترکیبات نیتروژن‌دار لازم برای رشد گیاهان باید به شکل قابل حل در خاک وجود داشته باشد که این عمل در خاک‌ها بوسیله برخی از گیاهان و باکتری‌ها انجام می‌شود. خاک‌ها معمولا دارای یک نوع مواد آلی کربن‌دار تیره رنگی هستند که هوموس نامیده می‌شوند و از بقایای گیاهان بوجود می‌آید.

زمان :
هر قدر مدت عمل تخریب کانی‌ها و سنگ‌ها بیشتر باشد عمل تخریب فیزیکی و شیمیایی کاملتر انجام می‌گیرد. زمان تخریب کامل بسته به نوع سنگ ، ساخت و بافت سنگ‌ها و نیز ترکیب و خاصیت تورق کانی‌ها متفاوت می‌باشد ولی بطور کلی سنگهای رسوبی خیلی زودتر تجزیه شده و به خاک تبدیل می‌شوند، در صورتیکه سنگهای آذرین مدت زمان بیشتری لازم دارند تا تجزیه کامل در آنها صورت گرفته و به خاک تبدیل گردند.

آب و هوا :
وفور آب‌های نفوذی و عوامل آب و هوا از قبیل حرارت ، رطوبت و غیره در کیفیت خاک‌ها اثر بسزایی دارند. جریان آبهای جاری بخصوص در زمین‌های شیب‌دار موجب شستشوی خاک‌ها می‌شوند و با تکرار این عمل مقدار مواد معدنی و آلی بتدریج تقلیل می‌یابد. اثر تخریبی اتمسفر همانطور که قبلا بیان گردید روی برخی از کانی‌ها موثر و عمیق می‌باشد و هر قدر رطوبت همراه با حرارت زیادتر باشد شدت تخریب نیز بیشتر می‌گردد.

توپوگرافی محل تشکیل خاک :
اگر محلی که خاک‌ها تشکیل می‌شوند دارای شیب تند باشد در نتیجه مواد تخریب شده ممکن است بوسیله آبهای جاری و یا عامل دیگری خیلی زود بسادگی از محل خود بجای دیگری حمل گردند و یا شستشو بوسیله آبهای جاری و یا عامل دیگری خیلی زود بسادگی از محل خود بجای دیگری حمل گردند و یا شستشو بوسیله آبهای جاری باعث تقلیل مواد معدنی و آلی خاک‌ها شود در نتیجه این منطقه خاک‌های خوب تشکیل نخواهند شد. ولی برعکس در محل‌های صاف و مسطح که مواد تخریب شده بسادگی نمی‌توانند به جای دیگری حمل شوند فرصت کافی وجود داشته و فعل و انفعالات بصورت کامل انجام می‌پذیرد.
مواد تشکیل دهنده خاک‌ها
موادی که خاک‌ها را تشکیل می‌دهند به چهار قسمت تقسیم می‌شوند :

مواد سخت : مواد سخت را ترکیبات معدنی تشکیل می‌دهند ولی ممکن است دارای مقداری مواد آلی نیز باشند. البته این ترکیبات معدنی از تخریب سنگ‌های اولیه یا سنگ مادر حاصل شده‌اند که گاهی اوقات همراه با مواد تازه کلوئیدی و نمک‌ها می‌باشند.

موجودات زنده در خاک‌ها : تغییراتی که در خاک‌ها انجام می‌پذیرد بوسیله موجودات زنده در خاک انجام می‌گیرد. قبل از همه ریشه گیاهان ، باکتری‌ها ، قارچها ، کرم‌ها و بالاخره حلزون‌ها در این تغییرات شرکت دارند.

آب موجود در خاک‌ها : آبی که در خاک وجود دارد حمل مواد حل‌شده را به عهده دارد که البته این مواد حمل شده برای رشد و نمو گیاهان به مصرف می‌رسد. آب موجود در خاک‌ها از باران و آبهای نفوذی ، آب جذب شده و بالاخره آبهای زیرزمینی تشکیل شده که در مواقع خشکی از محل خود خارج شده و بمصرف می‌رسد.


هوای موجود در خاک : هوا همراه با آب در خوه‌های خاک‌ها وجود دارد که البته این هوا از ضروریات رشد و نمو گیاهان و ادامه حیات حیوانات می‌باشد. مقدار اکسیژنی که در این هوا وجود دارد از دی اکسید کربن کمتر است و این بدان علت است که ریشه گیاهان برای رشد و نمو اکسیژن مصرف کرده و دی اکسید کربن پس می‌دهند.

تقسیم‌بندی خاک‌ها از لحاظ سنگ‌های تشکیل دهنده بر حسب دانه‌های تشکیل دهنده خاک و هم‌چنین شرایط میزالوژی و پتروگرافی زمین خاک‌های مختلفی وجود دارد که عبارتند از :



خاک رسی : ذرات رس (Clay) دارای قطری کوچکتر از 0.002 میلی‌متر می‌باشند و در حدود 50% خاک را تشکیل می‌دهند.
خاک‌های رسی چون دارای دانه‌های بسیار ریزی هستند به خاک سرد معروفند و در مقابل رشد گیاهان مقاومت نشان داده و رشد آنها را محدود می‌کنند.



خاک‌های سیلتی :
50% این نوع خاک‌ها را ذرات سلیت تشکیل داده است که دارای قطری بین 0.05 تا 0.002 میلی‌متر می‌باشند و بر حسب اینکه ناخالصی مثل ماسه ، رس و غیره بهمراه دارند به نام خاک‌های سیلتی ماسه‌ای و یا سیلتی رسی معروفند.


خاک‌های ماسه‌ای :
این خاک‌ها از 75% ماسه تشکیل شده‌اند. قطر دانه‌ها از 0.06 تا 2 میلیمتر است و بر حسب اندازه دانه‌های ماسه به خاک‌های ماسه‌ای درشت ، متوسط و ریز تقسیم می‌گردند. مقدار کمی رس خاصیت خاک‌های ماسه‌ای را تغییر می‌دهد و این نع خاک آب را بیشتر در خود جذب می‌کند تا خاک‌های ماسه‌ای که فاقد رس هستند.


خاک‌های اسکلتی :
خاکهای اسکلتی به خاکهایی اطلاق می‌گردد ک در حدود 75% آن را دانه‌هایی بزرگتر از 2 میلی‌متر از قبیل قلوه سنگ ، دیگ و شن تشکیل می‌دهند. این خاک‌ها ، آب را به مقدار زیاد از خود عبور می‌دهند و لذا همیشه خشک می‌باشند.
نیم‌رخ عمومی خاک‌ها
نیم‌رخ خاک‌ها معمولا از 3 افق A,B,C تشکیل شده است.



افق A : که به نام خاک بالایی نامیده می‌شود، فوقاتی‌ترین منطقه خاک است و این همان افقی است که رشد و نمو گیاهان در آن نفوذ می‌کنند. این افق از مواد خاکی نرم (رس) که غنی از مواد آلی و موجودات زنده میکروسکوپی است تشکیل یافته است که وجود این مواد آلی باعث رنگ خاکستری تا سیاه این افق می‌گردد. البته این زمین غالبا برای کشاورزی مناسب می‌باشند. اکسیدهای آهن و همچنین بعضی از مواد محلول ممکن است از این منطقه به افق B برده شوند و در آنجا رسوب کنند.


افق B : قشر بین افق A و C را یک قشر دیگر تشکیل می‌دهد که به نام افق B یا خاک میانی نامیده می‌گردد. در این افق عمل تخریب و تجزیه به مراتب بیشتر از افق C پیشرفت و اثر کرده است و از کانی‌های سنگ مادر فقط آن دسته دیده می‌شوند. که بسیار مقاومند (مثل کوارتز) ولی سایر کانی‌ها به شدت تجزیه شده‌اند. این افق معمولا از مواد رسی ، ماسه و شن‌های ریز و درشت و گاه مقادیر کمی بقایای نباتی تشکیل شده است. در این افق علاوه بر مواد رسی ، در آب و هوای مرطوب ، اکسیدهای آهن و همچنین مواد محلول‌تر که بوسیله آب‌های نفوذی از افق A به آنجا آورده شده‌اند دیده می‌شوند.


افق C : که به آن خاک زیرین نیز گفته می‌شود، افقی است که مواد سنگی به میزان خیلی کم تخریب و تجزیه شده‌اند و در نتیجه سنگ‌های اولیه زیاد تغییر نکرده بلکه بصورت قطعات خرد شده می‌باشند. زیر این منطقه سنگ‌های تخریب نشده یعنی سنگ اولیه قرار دارد که هیچگونه تخریب و یا تجزیه‌ای در آن صورت نگرفته است.

فلزات سنگین و نقش انها در الودگی خاک

مقاومت و پایایی عناصر سنگین در خاک نسبت به سایر آلاینده‌ها بسیار طولانی بوده و آلودگی خاک توسط فلزات سنگین تقریبا دایمی است.
محمد علی مشکوه رئیس مجتمع آموزش جهاد کشاورزی ملاصدرا یزد در مقاله‌ای تحت عنوان «تاثیر عناصر آلاینده بر خاک»، منابع آلاینده خاک، راه‌های ورود این آلاینده‌ها و تاثیر دراز مدت آنها بر خاک را بررسی کرده است.
در این مقاله آمده است: وقتی تعادل میان اجزا و عناصر تشکیل دهنده خاک به دلیل افراط یا دخالت انسانی بر هم بخورد، باید منتظر بروز اختلالات بسیاری بود. افزودن بیش از حد کودهای شیمیایی به خاک به منظور افزایش محصول ممکن است سبب بروز اشکال در وظیفه تصفیه‌کنندگی خاک شود. هم چنین آب زهکشی دارای ترکیبات کود شیمیایی زیاد نیز می‌تواند مانند آبیاری بیش از حد با آب دارای کیفیت نامناسب سبب شور شدن خاک در جای دیگر شود.
این مقاله می‌افزاید: عناصر کمیاب و سنگین از جمله آلاینده‌هایی هستند که با اضافه شدن به خاک از طرق مختلف به ویژه تخلیه فاضلاب‌ها، روی سطوح کمپلکس جذب کننده خاک قرار گرفته و باعث آلودگی شیمیایی خاک گردد که سپس وارد زنجیره غذایی انسان و دام می‌شوند و مخاطرات بهداشتی ناگواری را در محیط زیست به بار می‌آورند.
مشکوه منابع اصلی این آلاینده‌ها را شامل مواد مادری این عناصر که در اثر هوازدگی، آزاد می‌کند و وارد خاک می‌شوند و همچنین منابع خارجی دانسته است که از راه‌های مختلفی وارد خاک می‌شوند.
بارش عناصر سنگین و رادیو اکتیو از جو به زمین شامل احتراق سوخت‌های فسیلی، اگزوز اتومبیل‌ها، ذوب فلزات، صنایع شیمیایی، سوزاندن زباله‌ها و ضایعات، رادیو ایزوتوپ‌های حاصل از سوانح رآکتوری و آتش سوزی‌های بزرگ، تنها یکی از راه‌های آلودگی شیمیایی خاک است.
مواد شیمیایی مصرف شده در کشاورزی، تخلیه فاضلاب‌ها، اماکن متروکه صنعتی مانند کارخانه‌های گاز، صنایع الکتریکی، دباغی‌ها یا صنایع چرم‌سازی و حتی فعالیت‌های ورزشی و تفریحی مثل تیراندازی از موارد بسیار موثر در آلودگی خاک هستند.
این مقاله می‌افزاید: از میان تمام آلاینده‌های شیمیایی، به نظر می‌رسد عناصر کمیاب و فلزات سنگین، اثرات اکولوژیکی، بیولوژیکی و یا بهداشتی خاصی روی محیط زیست موجودات زنده ساکن روز کره زمین داشته باشد.
امروزه از میان منابع آلاینده‌، معادن فعال، مصرف سوخت‌های فسیلی و کودها و سموم کشاورزی از جمله مهم‌ترین عوامل آلودگی بیوسفر به این عناصر محسوب می‌شوند.

فرسایش خاک، علل وعوامل
یکی ازعواملی که درکشاورزی بسیارمورد توجه قرارمی گیرد وعامل اصلی نابودی بسیاری اززمین های خاصلخیزکشاورزی وتبدیل آن به مکان های غیرقابل کشت می باشد پدیده فرسایش خاح است.

متاسفانه درکشورما به دلیل توجه بیشتر مسئولان کشوری به بخش صنعت وعدم توجه آنان به بخش کشاورزی ونادیده گرفتن مشکلات آن،باعث شده که این،مسیر قهقرایی،سرعت بیشتری بگیرد.

فرسایش خاک ازجمله نگرانی های عمده زیست محیطی قرن حاضراست. برپایه برآوردهای انجام شده براثرفرسایش خاک سالیانه چندین میلیون هکتارازاراضی کشاورزی جهان به کام نابودی کشیده می شود. برپایه همین برآوردپیش بینی می شودکه تاسال 2010 میلادی یک سوم تا یک پنجم اراضی کشاورزی براثرفرسایش خاک عقیم وغیراستفاده شوند.

فعل وانفعالات فرسایش خاک وجایگزینی تپه های شنی به جای بسترهای حاصلخیزخاک تاسف انگیزاست واین فرآیند باعث مهاجرت هزاران نفرازروستائیان به سمت شهرها می گردد.
یکی ازاساسی ترین مسائلی که باعث فرسایش خاک درایران وجهان شده است مسئله سیلاب هاست.

جنگل هاطی قرنن های طولانی موجب پایداری خاک وذخیره سازی آب ورونق فعالیت های گوناگون کشاورزی بوده اند،ولی به مروروبا ازمیان رفتن تدریجی جنگل ها وپوشش های گیاهی دراین بهشت سرسبزخداوندی ،جاری شدن سیلاب متداول شده است .

هنگامیکه پوشش جنگلی براثرقطع بی رویه حالت مناسب وتراکمی خودرا ازدست می دهد .خاک آن منطقه به علت کمبود شاخ وبرگ وفاصله ایجاد شده بین آنها دربرابربارانهای شدید ورگبارهای تند بی دفاع مانده ومقاومت خودرا ازدست می دهد وبا کمترین بارش تند،مرگبارترین سیلابها را بوجود می آورد.

با ازبین رفتن پوشش گیاهی ،باران هایی که برسطح خاک می بارد علاوه برشستن خاک وتبدیل شدن به روان آب توانایی نفوذ به داخل زمین را ازدست می دهد .
پیامد بوجود آمدن روان آب وعدم نفوذ آب درخاک،پائین رفتن سفره های آب زیرزمینی است که اصلی ترین منبع آبیاری گیاهان درمناطق خشک است. به مرروزمان آنقدرآب وخاک وجود نخواهدداشت که یک کشاورزبتواند مایحتاج روزانه خودرا به دست آورد. ازاین روپدیده مهاجرت به شهرها شدت بیشتری خواهد گرفت که پیامدهای خاص خودرا به دنبال خواهدداشت.

متاسفانه درکشورما پدیده تخریب جنگل ها روند سریعی را درپیش گرفته است.عریانی بیش ازحد دامنه شمالی کوههای البرزکه درروزگاری نه چندان دورپوشیده ازجنگل وبیشه بوده است اکنون به خاطربی توجهی ما انسان ها درمعرض نابودی کامل قرارگرفته وفرسایش خاک،تراکم حرارتی ناشی ازتغییرات جوی ،کاهش رطوبت وازهمه مهمترتقلیل ونابودی پوشش گیاهی (به علت قطع بی رویه وعدم کاشت همزمان درخت ) ازپیامدهای نامطلوب این بی رحمی انسان نسبت به طبیعت اطراف خود است .
شرایط اقلیمی ووضع کنونی زمین شناسی به گونه ای است که آن را به صورت یک کشورمستعد به فرسایش خاک درآورده است . ولی حقیقت آن است که میزان فرسایش خاک درایران بیش ازمقدارمورد نظرمی باشد.آمارنشان می دهد که تلفات خاک دراثرفرسایش درمملکت ما چندین برابربیش ازمیانگین آن درکشورهای آفریقایی واروپایی است.

فرسایش خاک درایران یک مسیرصعودی داشته وبراساس اطلاعات منتشرشده متوسط سالانه تلفات خاک ناشی ازفرسایش درایران رشد قابل توجهی داشته است.به عقیده عموم کارشناسان مهمترین علت فرسایش خاک عوامل انسانی است.افزایش رشد جمعیت دراین دوران با نرخ سرسام آورآن نیازهای اقتصادی زیادی به دنبال داشته است ودرنتیجه جمعیت نیازبه مکانی برای زندگی دارند وافراد سودجوازاین مورد استفاده کرده وبه تخریبت جنگلها می پردازند.متاسفانه ناتوانی مراکزترویجی دراشاعه فرهنگ استفاده صحیح ازجنگل ها ومراتع براساس اصول علمی وفقدان مدارس آموزش منابع طبیعی کافی برای روستائیان وعشایرازعلل دیگرروند فوق بوده است.

برمبنای دلایل فوق انسان ازطریق افزایش تعداد دام درسطح مراتع وتخریب غیرقانونی جنگل ها ،عدم کاربری صحیح اراضی کشاورزی ،استفاده نادرست ازمنابع آبی وگاهی ازطریق احداث خطوط جاده ای وبهره برداری غلط ازمعادن و... ،فرسایش خاک را ازحالت طبیعی ومعمول خود خارج ساخته وبرآن دامن زده است. علاوه براین می توان به عدم تخصیص بودجه مناسب جهت مبارزه با پیشرفت بیابان ها وهمچنین عدم توجه به حفظ زمین های زیرکشت اشاره کرد.

با نیم نگاهی به تاریخچه کشاورزی کشورهای توسعه یافته،می توان دریافت که این کشورها دارای برنامه ریزی صحیح دربخش کشاورزی بوده وکمبود بودجه بخش صنعت خویش را ازدرآمد های بخش کشاورزی تامین می کنند. کشورهایی مانند آمریکا،فرانسه ،ژاپن ازاین راه علاوه برخودکفایی دربخش کشاورزی دارای صنعتی توسعه یافته نیزهستند.
گفتنی است کشورهند درسال 1975 دارای فرسایش خاکی درحدود5میلیاردتن خاک درسال بوده است وبا حمایت ماهاتما گاندی درسال 1985 موفق به تأسیس دفترملی عمران اراضی هند شدکه هدفش به زیرکشت بردن سالانه 5میلیون هکتارازاراضی بایراین کشوروتبدیل آن به اراضی کشاورزی بود.
این روند شامل گسترش زمین های کشاورزی وگسترش مناطق جنگلی بودکه تاحدبسیارزیادی مانع ازافزایش میزان فرسایش خاک درآن کشورگردید.

خاک و خاکشناس:

خاک، ترکیب پیچیده ای است که در شاخه های مختلف از علوم، مورد بررسی قرار میگیرد. از رشته خاکشناسی soil science که جنبه های زیستی آن را بیشتر از همه مورد توجه قرار میدهد تا رشته های مکانیک خاک که جنبه هائی از خاک را که در احداث سازه های مختلف مورد نیاز است، همه را در بر میگیرد.

شاید برای شما جالب باشد که بدانید حتی در ساخت شیره انگور و در قسمت های دیگر از صنایع غذائی و شوینده ها ، در صنایع فولاد، خاک نسوز،چینی، کاشی و حتی دفترچه های بیمه شما که دیگر کاربن نمی خواهد همه از نوعی از خاک در آن استفاده شده است.

از دید مهندسین کشاورزی یا خاکشناسان، خاک یک ترکیب پیچیده از ماده های بیوژئوشیمیائی محسوب میشود. متخصصین این رشته سعی می کنند تا سر حد امکان شرایطی را فراهم کنند تا گیاهان در آن امکان رشد و نمو یابند و از این طریق نه تنها امنیت غذائی ملتها را تامین کنند بلکه جلوی سیلابهای ویرانگر و طوفانهای شن نیز گرفته میشود.

افزون بر آن خاکها سیستمهای اکولوژیکی فعالی هستند که وظیفه نگهداری گیاهان را بر عهده دارند و تامین کننده آب و مواد غذائی برای گیاهان می باشند. از سوی دیگر هوای لازم برای نگهداری و رشد انبوه میکروارگانیسم هائی که در چرخه ماده های حیاتی دخالت دارند، بوسیله خاک تامین می شود.

فعالیت در زمینه فرسایش و حفاظت خاک، در حوزه های فعالیت متخصصین این رشته است. (هر چند که تخصصی تر شدن دروس این رشته و حذف برخی دروس از دوران کارشناسی احساس میشود). جالب است بدانید در یک برنامه حساب شده علمی به موازات احداث یک سد، فعالیت متخصصین حفاظت خاک و آبخیزداری شروع میشود. چرا که این دانشمندان سعی بر این دارند که فرسایش خاک یعنی کنده شدن بیش از حد و حرکت خاک را که فراتر از روند طبیعی آن صورت میگیرد را کند یا متوقف کنند و خاک را تثبیت نمایند. چرا که در غیر اینصورت سدهای احداثی به جز انبار رسوب نخواهند بود و طول عمر سدها کاهش یافته که میلیاردها تومان خسارت مالی در بر خواهد داشت.

در این رشته شیمی خاک، حاصلخیزی و تغذیه گیاه و کود، بیولوژی خاک و بیوشیمی، فیزیک خاک، رده بندی و ژنز خاک، فرسایش ( آبی و بادی ) و حفاظت خاک و کیفیت خاک و ... در کلیه سطوح مورد بحث و تحقیق موشکافانه قرار گرفته و این رشته را به رشته ای حیاتی، ظریف اما کاملاً فنی و استراتژیک در دنیا مطرح ساخته است. متاسفانه در زمینه های ذکر شده شکاف بین کشورهای پیشرفته با سایر کشورها زیاد است که تلاش و همت بزرگی را از محققین و مسئولین می طلبد. بعنوان مثال مشکلاتی همچون سیل هائی مثل گلستان و سایر فجایع برای اکثر کشورهای پیشرفته کاملاً حل شده است.

اما خاک از دید مهندس عمران، در زمینه های راه و سد و ساختمان، بحثی دیگر و شاید معکوس است، هر چند در برخی زمینه ها همپوشانی را با کار مربوط به خاکشناسان احساس می کنیم. یک مهندس عمران سعی می کند خاک را فشرده کند یعنی عکس کار یک خاکشناس، که از دید بیولوژیکی کار می کند و حتی الا مکان سعی میکند که استحکام را بیشتر کند. شما نشست ابنیه ، ترک برداشتن برخی سازه ها و حتی درز و شکاف جاده و خیابان را دیده اید، که یکی از دلایل آن مربوط به خصوصیات خاک است که شرح مفصل آن در این مقال نمی گنجد.

حاصلخیزی خاکهای زراعی

نقش مواد آلی در افزایش سطح حاصلخیزی خاکهای زراعی

  مقدمه: توان تولید و باروری خاک از فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژی خاک است. توازن پایدار این فرایندها به همراه مدیریت مناسب بهرهبرداری از خاک موجب تداوم باروری میشود؛ هر گونه اقدام در جهت بر هم زدن این تعادل اثراتی جبرانناپذیر به دنبال دارد. از طرفی افزایش جمعیت با نرخ بیش از 2درصد در درازمدت شرایطی ناپایدار به وجود خواهد آورد. در بسیاری از کشورها، برای 50 تا 100 سال آینده، تولیدات کشاورزی باید دست کم سالانه 3 درصد رشد داشته باشد. تحقق این اهداف نیاز به بهرهبرداری بیشتر از مواد غذایی خاک دارد. مشکل اساسی رسیدن به این مقدار رشد در تولیدات کشاورزی میباشد که در آن کمیت منابع محیط و ظرفیت تولید اراضی و منابع آبی حفظ شود. مدیریت پایدار منابع و کاربرد فناوری مناسب در ارتباط با بهرهوری از منابع آب و خاک و منابع غذایی باید به گونهای باشد که هدف فوق تحقق یابد.

اهمیت حاصلخیزی خاک: حاصلخیزی خاک توصیفکننده توانایی و قابلیت خاک برای تامین شرایط رشد پایا، بهینه و مطلوب گیاه است. در گذشته حاصلخیزی خاک، صرفاً تامین نیاز عنصری NPK بوده است. پس از آن اهمیت ماده آلی مورد توجه قرار گرفت و
سرانجام بحث ریزمغذیها مطرح شد. سپس سیستم دینامیکی زیستی (Biodynamic System) مورد بررسی قرار گرفت که توسط دانشمندی آلمانی به نام Roudolph Steuner ارائه شد و کشاورزی به عنوان یک سیستم پایدار درون اکوسیستم معرفی گردید و نام آن از واژه یونانی «بیو» که به معنی «انرژیزیستی» است، گرفته شده است. در این سیستم جانوران به عنوان یک قسمت از اکوسیستم کشاورزی در نظر گرفته شدهاند. استانداردهای بیودینامیک محدودتر از کشاورزی آلی بود و در کشاورزی بیودینامیک متدهایی شبیه به هومیوپاتی کنونی رایج بوده است و سرانجام بحث کشاورزی آلی مطرح شد (Smith ، 2002).

هر چند استفاده از کودهای معدنی ظاهراً سریعترین و مطمئنترین راه برای تامین حاصلخیزی خاک به شمار میرود، لیکن هزینههای زیاد مصرف کود، آلودگی و تخریب محیط زیست و خاک، نگرانکننده است. بنابراین، استفاده کامل از منابع گیاهی غذایی قابل تجدید موجود (آلی و بیولوژیکی) به همراه کاربرد بهینهای از مواد معدنی، نقش مهمی در جهت حفظ باروری، ساختمان و فعالیتحیاتی خاک ایفا میکند. در ایران با اقلیم غالب خشک و نیمه خشک نه تنها خاکها عموماً از نظر مواد آلی فقیر بوده (کمتر از یک درصد) بلکه به جهت بالا بودن دما، ثابت نگهداشتن و حفظ مقدار ماده آلی خاک بسیار دشوار میباشد.

شکل 1- دشواری حفظ مواد آلی در خاکهای زراعی مناطق خشک و نیمه خشک (Laegried و همکاران، 1999).

علاوه بر آن با توجه مشکل یارانهای کودهای شیمیایی، هدف دستیابی به افزایش عملکرد هکتاری، علاوه بر ترمیم مواد آلی خاکها میباشد که مستلزم حمایتهای عملی دولت و نیازمند عزم ملی میباشد چرا که علاوه بر ترویج فرهنگ مصرف کودهای آلی در کشاورزی، نیاز به تولید انبوه این کودها میباشد.

l سلامت و کیفیت خاک: مواد آلی به علت اثرات سازندهای که بر خصوصیات فیزیکی (پایداری خاکدانهها)، شیمیایی (افزایش ظرفیت نگهداری عنصری) و بیولوژیکی (اکتیویته بیوماس میکروبی) دارد، به عنوان رکن باروری خاک شناخته شده است. به طور خلاصه نقش ماده آلی در تامین سلامت و کیفیت خاک را میتوان به شرح زیر بیان داشت:

1ـ منبع کربن و انرژی برای میکروارگانیسمهای خاک، 2ـ منبع عناصر غذایی نظیر نیتروژن، گوگرد، فسفر و … ، 3ـ پایداری و نگهداری ذرات خاک به عنوان خاکدانه یا خاک واحد و کاهش خطر فرسایش خاک، 4ـ توسعه تخلخل خاک و افزایش ظرفیت نگهداری هوا و آب و تسهیل توسعه و رشد ریشهای، 5ـ حفظ و ابقای عناصر غذایی و جلوگیری از هدررفت آنها با افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) و ظرفیت تبادل آنیونی (AEC)، 6ـ جلوگیری از فشردگی و تراکم خاک با پائین نگهداشتن وزن مخصوص ظاهری و ممانعت از ایجاد قشرها و پوستههای سخت، ترک و گسل، 7ـ افزایش قابلیت خاکورزی و تغییر در خصوصیات خاک مثل کاهش چسبندگی، افزایش نفوذپذیری و نرمی خاک، 8ـ ابقای کربن از اتمسفر و دیگر منابع، 9ـ کاهش اثرات محیطی منفی مثل اثر حشرهکشها، فلزات سنگین و بسیاری از آلایندههای دیگر، 10- افزایش قدرت بافری خاک و مقابله با تغییرات سریع اسیدیته خاک و 11- افزایش سرعت نفوذ آب در خاک و کاهش تولید رواناب.

l اثر مواد آلی بر حاصلخیزی و باروری خاک: همانگونه که ذکر شد توان باروری خاک حاصل اثرات سازنده فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک است. لذا مناسب خواهد بود تا به طور اختصار اثرات مواد آلی بر این ویژگیها مورد بررسی قرار گیرد.

l ویژگیهای فیزیکی خاک: ویژگیهای فیزیکی خاک که از عوامل مهم و مشخصکننده رشد گیاهان میباشند، خود تابع عوامل مختلف است. در این بحث اثر متقابل مهمترین خواص فیزیکی خاک و ماده آلی مورد بررسی قرار میگیرد.

1ـ رنگ خاک: رنگ خاک شاخص دقیقی برای تعیین حاصلخیزی نیست زیرا شاخصی کیفی به شمار میرود. در برخی موارد رنگ تیرة خاک میتواند نشاندهندة میزان مادة آلی مناسب و کافی باشد. هر چه رنگ خاک زراعی تیرهتر باشد به دلیل گرمتر شدن زودتر سطح خاک، در بهار زمان کشت تسریع میشود.

2ـ ساختار خاک: آرایش ذرات خاک در تشکیل خاکدانهها، اندازه و پایداری خاکدانهها، بر روی تخلخل، نفوذپذیری و مقاومت آنها بسیار مؤثر است و ماده آلی به دلیل ایجاد هسته مرکزی در تشکیل خاکدانهها در پایداری و قوام آنها بسیار موثر است (رجوع به نشریه فنی شماره 297).

3ـ تخلخل خاک و نفوذپذیری آن:تخلخل خاک مبین حجم منافذ و روزنههای خاکی است و معبری برای جریان آب و هوا محسوب میشود. میزان تخلخل خاک (60-30 درصد)، تابعی از ساختمان، بافت و محتوای ماده آلی خاک میباشد. مادة آلی با بهبود شرایط خاکدانهسازی، وضعیت تخلخل خاک و نفوذپذیری آن را بهبود میبخشد.

4ـ بافت خاک: بسیاری از خواص خاک مثل تخلخل، نفوذپذیری، قابلیت فراهمی و ابقای عناصر غذایی تابعی از بافت خاک میباشند. ذرات شنی با اندازه mm2-05/0 بر توزیع هوادهی و زهکشی خاک بسیار مؤثرند اما در حاصلخیزی خاک نقش کمتری دارند. رس که اندازه ذرات آن کوچکتر از mm002/0 است واجد بار منفی، سطح ویژة وسیع و خاصیت ابقای عناصر غذایی میباشد اما در کلاسهبندی بافت خاک خواص فیزیکی کمرنگتری در نفوذپذیری و زهکشی دارد. مادة آلی دارای خاصیت اصلاحکننده بافت در خاکهای سبک و سنگین است.

5ـ ظرفیت نگهداری آب خاک: میزان ظرفیت نگهداری آب خاک متأثر از نوع بافت و میزان مادة آلی میباشد. در حالتهای مختلف میزان آب خاک متفاوت است.

6ـ عمق خاک: عمق ریشهها بر مقدار خاک در دسترس ریشهها که آب و مواد غذایی را برای گیاه تأمین میکند، موثر است و بوسیله سطح ایستابی، سنگ بستر، کفهها و سخت لایهها و pH پائین محدود میشود.

7ـ شیب خاک: میزان رواناب تابعی از شیب خاک است، زیرا میزان فرسایش در آن بالاتر است و برای کاهش فرسایش خاک، عملیات مدیریتی خاصی را طلب میکند. ماده آلی با افزایش نفوذپذیری خاک باعث کاهش رواناب ایجاد شده و کاهش فرسایش میشود.

l خواص شیمیایی خاک:

1ـ کلوئیدهای خاک: کلوئیدهای خاک از بخشهای فعال شیمیایی خاک میباشد که شامل رس، هوموس و اکسیدهای آهن و آلومینیوم میباشند. کلوئیدها دارای بار منفی هستند و مجموع این بارهای منفی ظرفیت تبادل کاتیونی نامیده میشود. CEC مبین مقدار کاتیون ابقا شده در 100 گرم خاک (آون خشک) میباشد که بر حسب سانتیمول در کیلوگرم (Cmol/kg) بیان میشود. جدول یک میزان CEC کلوئیدهای خاکی آلی و برخی رسهای لایهای نشان داده شده است.

جدول 1- مقادیر CEC چند کلوئید خاکی در مقایسه با ماده آلی هوموس (Brady، 1990)

کلوئید خاکی	CEC (Cmol/kg)
هوموس	300
ورمیکولیت	120
اسمکتایت	90
میکای ریزدانه	25
کائولینیت	5
اکسیدهای آبدار	3

میزان جذب کاتیونی تابعی از بار، اندازه و غلظت کاتیون است. اگر دو کاتیون همبار باشند، کاتیون واجد شعاع بزرگتر، قویتر جذب میشود زیرا کاتیونهای بزرگتر، شعاع آبگیری کوچکتری دارند. CEC در تمام خاکها تابع میزان رس، نوع رس، مادة آلی، pH و اکسیدهای آهن و آلومینیوم میباشد. علاوه بر تاثیر مواد آلی در ویژگیهای شیمیایی، از اثرات مهم این مواد تامین عناصر غذایی و برقراری توازن تغذیهای میباشد. عدم مصرف مواد آلی در اراضی زراعی باعث لطمات غیر قابل جبرانی در حاصلخیزی خاکها میشود. متاسفانه مصرف کودهای آلی در جامعه کشاورزی ما، تقریب به بوته فراموشی سپرده شده است. علیرغم دشواریهای اجرایی، وزارت جهاد کشاورزی برای نیل به کشاورزی پایدار، در نظر دارد تهیه مواد آلی را مورد توجه و حمایت قرار دهد. خوشبختانه منابع تامین کودهای آلی در ایران دارای تنوع زیادی است و شامل کودهای حیوانی، کمپوست حاصل از بقایای شاخه و برگ گیاهان، کمپوست حاصل از تخمیر سبوس برنج و کلش گندم، کمپوست حاصل از ضایعات کشت و صنعتهای تولید قارچخوراکی، از تخمیر سبوس برنج و کلش گندم، کمپوست حال از ضایعات کشت و صنعتهای تولید قارچ خوراکی، کمپوست حاصل از ضایعات کارخانجات دخانیات و چای خشک کنی، کمپوست حاصل از ضایعات کارخانجات قند، کمپوست حاصل از تخمیر زبالههای شهری، شاخههای هرس شدهچای، خرما، کمپوست حال از تخمیر فاضلاب شهری، کمپوست حال از ضایعات حاصل از ضایعات نیشکر، کودهای آلی حاصل از ضایعات بسته و پودر استخوان و سایر مواد مشابه که علاوه بر اصلاح نسبت کربن به ازت، غلظت عناصر غذایی مورد استفاده گیاهان زراعی را افزایش میدهد. در

جدول 2 چند نمونه از مواد کودهای آلی با درصد عناصر غذایی موجود در آنها گنجانده شده است.

جدول 2ـ درصد عناصر غذایی موجود در شماری از مواد و
کودهای آلی (بایبوردی و همکاران، 1379)

منبع کود آلی	ازت	فسفر	پتاسیم	کلسیم	منیزیم	گوگرد	کلر
لجن فاضلاب فعال شده	0/6	2/2	ـــ	5/2	5/1	4/0	5/0
خون خشک شده	0/13	ـــ	ـــ	5/0	ـــ	ـــ	6/0
آرد استخوان (خام)	5/3	0/22	ـــ	5/31	0/1	2/0	2/0
آرد پوسته کاکائو	5/2	0/1	0/3	5/1	5/0	ـــ	ـــ
آرد پنبه دانه	6/6	5/2	5/1	5/0	5/1	2/0	ـــ
پسمانده ماهی (اسیدی شده)	7/5	0/3	ـــ	5/8	5/0	8/1	5/0
پسمانده ماهی (خشک شده)	5/9	0/6	ـــ	5/8	5/0	2/0	5/1
کود زباله خانگی	5/2	5/1	0/1	5/4	5/0	4/0	3/1
آرد پوست بادام	2/7	5/1	2/1	5/0	5/0	6/0	1/0
آرد پوست بادامزمینی	2/1	5/0	8/0	ـــ	ـــ	ـــ	ـــ
پیت	7/2	ـــ	ـــ	0/1	5/0	0/1	1/0
آرد سویا	0/7	2/1	5/1	5/0	5/0	2/0	ـــ
کود مایع، حیوانی	0/7	0/10	ـــ	5/15	5/0	4/0	7/0
ساقه توتون	5/1	5/0	0/5	0/5	5/0	4/0	2/1

n برقراری توازن تغذیهای: باروری و حاصلخیزی یک خاک علاوه بر وابسته بودن به مقدار عناصر غذایی به توازن و تعادل آنها نیز شدیداً وابسته است. به طوری که در حالت عدم توازن و تعادل تغذیهای، مصرف کودها نه تنها موثر واقع نمیشود، حتی در بعضی مواقع در جهت عکس عمل کرده و کشاورزان را متحمل ضررهای اقتصادی فراوانی میکنند. مثلاً در سطح ثابت K،افزایش کود ازتی نه تنها افزایش عملکردی را به دنبال نداشته بلکه در بعضی مواقع منجر به کاهش آن نیز شده است، لذا اهمیت توازن تغذیهای در بعضی موارد و در مورد بعضی عناصر بیش از خود آنهاست بطوریکه متخصصین تغذیه اغلب برای آگاهی از وضعیت تغذیهای گیاهان نسبتهای بین عناصر را به غلظت واحد آنها ترجیح میدهند، اما از طرفی هم ایجاد توازن تغذیهای و مصرف متعادل کودهای شیمیایی کاری بسیار دشوار و وقتگیر است و نیازمند صدها آزمایش کودی در مناطق مختلف میباشد که غالباً هم به خاطر شرایط پیچیده خاک، نیاز و قدرت متفاوت گیاهان، رفتارهای متفاوت عناصر در خاک، عوامل متغیر محیطی و شرایط مدیریتی مزرعه نتایج مطلوبی نمیدهند. بنابراین استفاده از کودهای دامی که اکثریت عناصر مورد نیاز گیاهان را تقریباً به نسبتی که آنها جذب میکنند دارا هستند دامنه موفقیت را افزایش میدهند. چرا که در یک تن کود دامی خوب 4 کیلوگرم N- 3 کیلوگرم P2O5- 3/5 کیلوگرم K2O- 4 کیلوگرم Cao- 2 کیلوگرم MgO – 5/0 کیلوگرم گوگرد و به مقداری کمتر ریزمغذیها وجوددارد و خاک را در درازمدت در جهت تعادل پیش خواهد برد. بنابراین با افزودن 30 تن کود دامی مرغوب به یک هکتار خاک زراعی حدود 120 کیلوگرم ازت، 90 کیلوگرم فسفر، 160 کیلوگرم پتاسیم و … به خاک افزوده میشود که تقریباً با نیاز گیاهان مطابقت دارند و البته بسته به نوع خاک و گیاه بایستی کاستیها را توسط کودهای شیمیایی جبران نمود.

n اثر مواد آلی بر خواص بیولوژیکی خاک: خاک یک محیط زنده است که بسته به نوع آن در هر سانتیمتر مکعب آن میلیونها موجود زنده از جمله قارچها، باکتریها و … زندگی میکنند و مهمترین نقش را در تخریب و تحول مواد آلی در خاک بر عهده دارند و به مراحل هوموسی و معدنی شدن مواد آلی سرعت میبخشند.

با مطالعه بیولوژی ارگانیسمهای خاک میتوان دریافت که با افزایش مواد آلی خاک، محیط جهت رشد آنها مساعدتر شده و بر جمعیت آنها افزوده میشود، طوری که هر چه مواد آلی خاک (تا حدی) افزایش یابد ارگانیسمهای آن زیاد شده و خاک شکل زندهتری به خود میگیرد و هر چه خاک زندهتر باشد به دلایل زیر حاصلخیزتر خواهد بود:

تولید هوموس (هوموس به خاطر خواص کلوئیدی یکی از ارکان حاصلخیزی خاک است)،

معدنی شدن وگردش سریع عناصر غذایی،

افزایش جذب عناصر غذایی توسط گیاهان به خصوص در مورد فسفر،

افزایش تثبیت ازت (باکتریهای آزاد-ریزوبیومها و …) و

اکسیداسیون گوگرد و تبدیل آن به شکل قابل جذب (SO2-4) که این مسئله در خاکهای آهکی کشور ما اهمیت قابل ملاحظهای دارد، چون که در این نوع خاکها به علت بالا بودن pH تیوباسیلوسها جمعیت کمی داشته و افزایش عنصری به خاکها اغلب بیثمر بوده و به شکل قابل جذب آن تبدیل نمیشود، لذا با وجود ماده آلی میکروارگانیسمهای دیگر وارد عمل شده و در نتیجه گوگرد را به سولفات که قابل استفاده برای گیاهان است تبدیل مینمایند (Moody، 1994). در سطور گذشته راجع به اثرات مواد آلی به خواص سه گانه خاک بحث شد. حال این سئوال مطرح است که چه عواملی میزان مواد آلی خاک را کنترل میکنند؟

n عوامل کنترلکننده ماده آلی در خاک : مقدار ماده آلی خاک به وسیله تعادل بین اضافه شدن مواد آلی گیاهی و جانوری و مقدار هدررفت و تجزیه آن کنترل میشود. مکانیسمهای اضافه شدن و کاهش یافتن ماده آلی به وسیله عوامل و فعالیتهای مدیریتی به شدت تحت کنترل قرار میگیرند. مقدار آب قابل دسترسی برای رشد گیاه اولین فاکتور کنترل کننده در تولید مواد گیاهی است. حاصلخیزی خاک و میزان دمای هوا دو عامل عمده دیگر به شمار میآیند. سرعت تجزیه ماده آلی در دمای نزدیک به صفر درجه خیلی پائین است اما با افزایش دما سرعت تجزیه ماده آلی به شدت افزایش مییابد. استرس و تنشهای اعمال شده و وجود مواد شیمیایی سمی در خاک میتوانند از عوامل محدودکننده تولید بیوماس گیاهی باشند. میزان شدت تابش نور خورشید، محتوی دیاکسید کربن در اتمسفر و رطوبت نسبی از عوامل کنترلی دیگر میباشند. مقدار ماده آلی که در خاک باقی میماند به جمعیت مصرفکننده هتروتروف وابسته است. مجموعه عملیات مدیریتی که موجب افزایش مقدار مواد آلی میشود شامل اقداماتی برای افزایش تولیدات گیاهی، جلوگیری از هدررفت و اقداماتی برای جلوگیری از تجزیه و تخریب سریع مواد آلی میشود که شامل موارد زیر میباشد:

1- افزایش عملکرد و تولیدات گیاه با اعمال:

آبیاری،

کوددهی مناسب و افزایش تولید بیوماس گیاهی،

استفاده از گیاهان پوشاننده (Cover crop)،

بهبود و اصلاح زیستی گیاهان ایستا،

احیاء جنگلداری و

احیاء چمنزارها و مراتع.

2- افزایش فراهمی مواد آلی:

حفاظت از آتشسوزی و عدم آتش زدن مزارع بعد از درو،

کنترل آفات، حشرات، جوندگان،

استفاده از کود دامی و فاضلاب غنی از کربن،

کنترل شخم،

استفاده کنترل شده گیاهان به منظور چرا در موقع مقتضی و

ممانعت از چرای بیرویه.

3- کاهش تجزیه یا تخریب ماده آلی:

کاهش یا حذف شخم غیر ضروری،

استفاده از گیاهان پوشاننده (Cover crop) و

نگهداری حالت اشباع خاک در برخی موارد خاص، هر چند ممکن است باعث برخی مشکلات دیگر شود (White، 1997).

n مروری بر کودهای آلی: تاکنون در مورد اهمیت ماده آلی در خاکها بحث و گفتگو شد، در ایجاد مروری بر منابع کودهای آلی و انواع آن ضروری به نظر میرسد. کودهای آلی شامل کودهای حیوانی، سبز، ضایعات کشاورزی و زباله شهری (کمپوست) میشوند.

1- کودهای دامی: کودهای دامی یا حیوانی را سرگین و گمیز دامها و کاه و کلشی که برای تهیه بستر آنها به کار میرود، تشکیل میدهند، این کود شامل دو بخش مایع و جامد میباشد که از لحاظ وزنی، تولید کود اصطبلی جامد سه برابر مقدار مایع آن است. حدود نیمی از ازت و پتاسیم و تمام فسفر کود اصطبلی در قسمت جامد آن متمرکز شده است، ولی از آنجا که فضولات دامی دارای مقدار زیادی ازت قابل جذب است، این مواد دارای جنبه اقتصادی با ارزش میباشند و به همین دلیل کودهای حیوانی باید پیش از خشکیدن در کشتزار پخش و در خاک دفن شوند تا ازت آنها به صورت آمونیاک به هدر نرود.

جدول 3- ترکیب متوسط کودهای مختلف دامی (Antoun، 1982)

کودگاوی
شیری	گوسفندی
ازت (N)	درصد	26/2	23/2	09/3	62/3	61/3
فسفر (P)	درصد	64/0	54/0	54/0	68/0	99/1
پتاسیم (K)	درصد	04/2	37/1	37/1	97/2	66/1
کلسیم (Ca)	درصد	42/1	32/0	32/0	81/1	09/7
منیزیم(Mg)	درصد	44/0	30/2	30/2	47/0	89/0
سدیم (Na)	درصد	15/0	11/0	11/0	21/0	31/0
گوگرد (S)	درصد	40/0	33/0	33/0	49/0	61/0
روی (Zn)	میلیگرمدرکیلوگرم	85/209	91/154	91/154	00/148	31/468
مس (Cu)	میلیگرمدرکیلوگرم	78/54	67/61	67/61	03/27	92/124
منگنز(Mn)	میلیگرمدرکیلوگرم	18/238	94/402	94/402	78/352	39/528
آهن (Fe)	میلیگرمدرکیلوگرم	13/1856	10/6193	10/6193	51/4368	22/1681
مادهآلی	درصد	19/85	85/79	85/79	30/77	63/73
مادهخشک	درصد	09/20	26/34	26/34	32/30	41/48
EC	دسیزیمنسبرمتر	74/19	80/15	80/15	33/25	00/46
PH	-	5/7	30/7	30/7	0/8	5/7

با ملاحظه جدول 3 و ارزیابیهای مشابه میتوان گفت که کود مرغی از نظر عناصر N، P، Ca، Mg، Na و S از قویترین کودهاست. کود گوسفندی هم از نظر N مشابه کود مرغی ولی از نظر K غنیتر از آن میباشد در مجموع میتوان در میان کودهای دامی متداول ترتیب: کود مرغی < کود گوسفندی < کود گاوی را از نظر غنای عناصر مورد نیاز گیاهان قائل شد. طوری که از نظر ریزمغذیها هم عناصر Zn، Cu و Mn کود مرغی غنی بوده و عنصر آهن هم در کود اسبی بالاترین مقدار را دارد و در این میان کود گاوی حالت بینابین را داراست. بیشتر محققان این اختلافات را به نوع تغذیه حیوانات ربط میدهند و بر این باورند که علفخشک، سیلو، علف تازه و غدهها غنی از پتاسیم هستند و تغذیه با آنها موجب زیاد شدن K در کود دامی میشود، دانهها و بذرها هم محتوی ازت و فسفر زیادند، به همین دلیل هم کودهای مرغی (به علت تغذیه طیور از دانه) محتوی ازت و فسفر بالایی هستند. البته قابلیت جذب هر یک از عناصر غذایی در کودهای دامی را نباید از نظر دور داشت و علاوه بر مقدار مطلق آنها باید این عامل را نیز در بیلان غذایی دخیل دانست. بطوریکه مقدار P و K را تقریباً میتوان صددرصد در بیلان قرار داد. در صورتی که این مطلب برای ازت صادق نیست. در کودهای دامی سه فراکسیون مختلف ازت تمیز داده میشود:

ازتی که مستقیماً قابل جذب است مانند ازت معدنی و اوره.

ازتی که به آهستگی قابل جذب میشود مانند پروتئینها و اسیدهای آمینهو

ازتی که عملاً غیر قابل جذب است مانند ازتی که در ساختمان مواد آلی سخت تجزیه شونده وارد شدهاند.

فراکسیون ازتی که به آسانی قابل جذب است در کود دامی برابر 10درصد و در کود دامی مایع تقریباً برابر 50 درصد است و تاثیر آن تقریباً سریع و مشابه کودهای ازتی معدنی میباشد. اما ازت آلی کودهای دامی به سختی قابل جذب گیاه هستند و بیشتر در ساختمان اسیدهای فولویک، هومیک و هومینها یافت میشوند. در حالت کلی فقط 50 درصد ازت موجود در کود دامی را میتوان در بیلان کودی منظور کرد. در این رابطه باید زمان مصرف کود و سرعت به زیر خاک بردن آن نیز مورد توجه قرار گیرد. به طوریکه افت ازت در صورت به زیر خاک بردن کود دامی برابر 10 درصد و در صورتی که به زیر خاک برده نشوند برابر 90-40 درصد آمونیاک موجود است که این عمل از طریق متصاعد شدن آمونیاک حاصل میشود. بنابراین در یک مدیریت کودی صحیح باید تمام عوامل ذکر شده بالا را در نظر داشت و با توجه به نوع گیاه- تجزیه خاک و نوع کود دامی کم و کاستیهای کود دامی را از کودهای شیمیایی جبران کرد طوری که امروزه برای رسیدن به عملکردهای بالا مخصوصاً در واریتههای پر محصول چارهای جز مصرف تلفیقی کودهای آلی و شیمیایی نیست چرا که کودهای آلی با توجه به سرعت کم معدنی شدن نمیتوانند تمام نیاز غذایی گیاهان پرمحصول را تامین نمایند و استفاده مطلق هم از کودهای شیمیایی، خاک را در جهت تخریب و پسرفت حاصلخیزی سوق خواهد داد. بهتر است در مزارع از کودهای دامی پوسیده استفاده کرد چرا که استفاده از کودهای دامی تازه علاوه بر افزایش علفهای هرز و بیماریها، گیاهان را در اوایل رشد با کمبود ازت (زردی عمومی مزرعه) مواجه میسازند. لذا توصیه میشود حتیالامکان در این حالت همراه ماده آلی از کودهای ازتی استفاده نمایند و برای رهایی از خطر بیماریها و علفهای هرز بهتر است کودهای دامی را به مدت 6-3 ماه در شرایط مناسب نگه داشت تا در اثر تولید حرارت اکثریت این عوامل از بین بروند.

2- کود سبز : کشاورزان سالیان مدیدی است که با چگونگی تهیه کودهای سبز آشنایی دارند و معمولاً در سالهای گذشته که کشاورزی به این حد متمرکز نبود و بشر اینقدر خاک را تحت فشار قرار نداده بود با این مسئله و رعایت آیش، انس بیشتری داشت. در هر حال کود سبز از کشت گیاهان علوفهای با رشد سریع به ویژه از خانواده بقولات و زیر خاک کردن محصول سبز به دست میآید. به علت قابلیت زیاد تجزیه و تخریب این مواد، مقدار هوموس حاصله از کود سبز تا حدودی تحتالشعاع سایر محاسن قرار میگیرد. فواید بسیاری برای دادن کودهای سبز به خاک قایل شدهاند که مهمترین آنها افزایش مواد آلی، افزودن خاک، ازدیاد فعالیتهای زیستی و بالاخره نگهداری و قابل جذب نگهداشتن عناصر غذایی خاک میباشد. یک هکتار کود سبز معمولاً بین 50-25 تن شاخ و برگ و انساج گیاهی تازه را وارد خاک میکند که این خود برابر با 20-10 تن کود حیوانی بوده و میتواند بین 2-1 تن هوموس به خاک بیفزاید که در صورت کمبود کود دامی یکی از بهترین راههای جبران تلفات مواد آلی خاک دادن کود سبز میباشد. در بیشتر مواقع از گیاهان خانواده بقولات به عنوان کود سبز استفاده میشود که در این میان معمولاً نزدیک به 200 کیلوگرم ازت هوا به وسیله غدهها در ریشههای یونجه، 150-100 کیلوگرم در هکتار در ریشههای شبدر و نصف این مقدار در سویا تثبیت میشود. شبدر بین 5/2-2 درصد ازت در شاخ و برگ و غدهخود دارد بنابراین هنگامی که یک هکتار از این گیاه در خاک برگردانده شود نزدیک به 100-80 کیلوگرم ازت به خاک افزوده میشود. پیامد افزایش کود سبز تشدید فعالیتمیکروبهای مفید خاک میباشد که این خود تصعید گازکربنیک و آزاد شدن نیترات و دیگر ترکیبات غذایی را باعث میشود. میکروبهایی مانند ازتوباکتر که ازت خاک را زیاد میکند حساسیتی فوقالعاده به مقدار کربن خاک دارد، هر چه مقدار این ماده بیشتر باشد فعالیت آنها نیز فراوانتر خواهد بود. کودهای سبز به خاطر دارا بودن رویش فوقالعاده و ریشههای قوی میتوانند مقدار زیادی از عناصر محلول را که در شرایط عادی بر اثر شستشو به اعماق پایین خاک حرکت دادهاند جذب خود کنند و با تجزیه و تحلیل سریع خود در زیر خاک آنها را در افقهای سطحی در اختیار زراعت بعدی قرار دهند. همچنین این گیاهان قادرند از فسفاتهای غیر محلول پتاسیم تثبیت شده و عناصر کممصرف، تا حدی زیاد استفاده کنند. بنابراین برگرداندن این گیاهان به خاک علاوه بر بهبود خواص فیزیکوشیمیایی و زیستی سبب تسهیل آزاد شدن عناصر غذایی پرمصرف و کممصرف میشود. لازم به ذکر است در مناطقی که برای افزایش مواد آلی خاک از کاه و کلش استفاده میشود چرا که کربن بالای کلش موجب تثبیت شدید ازت معدنی میشود و قابلیت جذب ازت در خاک را شدیداً کاهش میدهد به همین دلیل توصیه میشود با استعمال کودهای کلشی همیشه مقداری ازت اضافی به خاک داده شود و در خاکهایی که از نظر ازت مخصوصاً نیترات فقیر هستند برای هر 100 کیلوگرم کلش یک کیلوگرم ازت توصیه میشود. تاثیر مثبت کوددهی با کلش در مقدار کربن آلی خاک بستگی زیادی به قابلیت ازت خاک دارد به طوریکه بوش و گوستر (1985) توانستند با آزمایشهای درازمدت خود نشاندهند که ازدیاد کربن آلی در خاک با استفاده از کودهای ازتی همراه کلش افزایش مییابد. بدینوسیله معلوم میگردد که ایجاد مواد آلی در خاک نه فقط به کربن آلی بلکه به ازت نیز نیازمند است. اما شدت تجزیه مواد آلی در خاک به مقدار لیگنین آنها بستگی دارد. به طوریکه 50 درصد کود دامی، 60 درصد کلش و 80 درصد مواد سبز گیاهی

تخمین دبی به صورت صحرایی

تخمین دبی به صورت صحرایی به دو صورت معمول می باشد که ساده ترین روش برآورد و در عین حال دقیق می باشد لوله افقی در روش اول که لوله به صورت افقی قرار دارد (به شکل زیر) طول پرتاب آب (x)  در حالتی که سقوطی معادل y=30cm را طی کرده با خط کش اندازه گیری می شود. سپس با توجه به قطر اسمی لوله (به اینچ) و داشتتن x به جدول زیر رجوع کرده و میزات دبی برآوردی را بر حسب لیتر در دقیقه بدست می آوریم. جدول تخمین دبی (لیتر در دقیقه)   در حالتی که لوله به صورت افقی قرار دارد: فاصله x به سانتیمتر زمانی که y برابر با 30 سانتیمتر می باشد قطر لوله اینچ 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 424 397 371 344 318 291 265 238 212 185 159 2 606 568 530 492 454 416 379 341 303 265 227 2.5 931 874 818 757 700 640 583 526 466 409 352 3 1609 1506 1408 1306 1204 1105 1007 905 802 704 602 4 2528 2373 2214 2055 1896 1737 1578 1423 1264 1105 946 5 3641 3414 3187 2960 2733 2506 2279 2051 1824 1597 1370 6 6340 5942 5545 5148 4750 4353 3963 3565 3168 2771 2373 8 9917 9292 8668 8062 7438 6813 6188 5583 4958 4334 3709 10 14288 13399 12491 11601 10712 9822 8933 8043 7154 6245 5356 12 لوله عمودی در این حالت زمانی که لوله به صورت عمودی واقع شده، با در نظر داشتن قطر اسمی لوله آب (به اینچ) و همچنین میزان ارتفاع فواره آب (H) به سانتیمتر می توان با استفاده از جدول زیر دبی لوله را بر حسب لیتر در دقیقه تخمین زد: جدول تخمین دبی (لیتر در دقیقه)   در حالتی که لوله به صورت عمودی قرار دارد: ارتفاع فواره آب به سانتیمتر هنگامی که لوله به صورت عمودی قرار دارد قطر لوله اینچ 30 25 20 17.5 15 13.75 12.5 11.25 10 7.5 310 280 246 231 212 201 189 178 167 155 2 670 606 534 500 454 431 413 390 363 337 3 1132 1018 908 840 776 738 700 659 617 572 4 2650 2403 2120 1968 1817 1722 1628 1533 1431 1321 6 4807 4353 3861 3577 3285 3107 2937 2763 2589 2358 8 7608 6964 6207 5791 5356 5110 4845 4542 4220 3993 10 نکاتی از طراحی سیستمهای آبیاری -        نفوذ پذیری خاک هنگام طراحی سیستم آبیاری یکی از نکات بسیار مهمی که می بایست در انتخاب نوع آبپاش و نازل مربوطه به آن توجه داشت نفوذ پذیری خاک و نحوه انطباق آن با آبپاشهای و نازلهای موجود است. در واقع میزان دبی خروجی مجاز آبپاشها و یا به عبارتی میزان بارش سیستم آبیاری در مساحت مورد نظر می بایست حداکثر برابر با میزان نفوذ پذیری خاک محل بوده تا بدین ترتیب از پیدایش رواناب و مانداب در فضای سبز جلوگیری بعمل آید. در جدول زیر میزان نفوذ پذیری خاکهای مختلف نشان داده شده است که می تواند مورد استفاده قرار گیرد: حداکثر نفوذ پذیری  =  حداکتر میزان بارش سیستم آبیاریmm/h  بافت خاک شیب +12% شیب 8-12% شیب 5-8% شیب 0-5% پوشش متوسط پوشش کامل پوشش متوسط پوشش کامل پوشش متوسط پوشش کامل پوشش متوسط پوشش کامل 12.5 25 25 37.5 37.5 50 50 50 خاک بسیار سبک شنی/ماسه ای 10 18.75 18.75 25 25 31.25 37.5 43.75 خاک ماسه ای بر روی بافت سنگین 10 18.75 15 25 20 31.25 25 43.75 خاک یکنواخت ماسه ای / لومی 7.5 12.5 10 18.75 12.5 25 18.75 31.25 خاک ماسه ای لومی بر روی بافت سنگین 5 10 7.5 15 10 20 12.5 25 خاک یکنواخت سیلتی لومی 2.5 7.5 3.75 10 6.25 12.5 7.5 15 خاک  سیلتی لومی بر روی بافت سنگین 1.5 2.5 2 3 2.5 3.75 3.75 5 خاک سنگین رسی یا رسی لومی  *  The Max. PR values listed are as suggested by the United States Department of Agriculture -        کاربرد: پس از مشخص شدن حداکثر میزان نفوذ پذیری خاک محل با استفاده از محاسبات تعیین میزان بارش آبپاشها با توجه به نوع آرایش،  دبی مجاز آبپاش جهت کارکرد در محل مورد نظر مشخص و در نتیجه نازل مناسب جهت آن دبی انتخاب می گردد : Q(m3/s)=PR(mm/h)*A(m2)/1000 که در آن: Q         دبی خروجی از آبپاش با زاویه 360 درجه P.R.     میزان بارندگی ناشی از آبیاری A          مساحت تحت آبیاری توسط آبپاش پس از مشخص شدن دبی مجاز هر آبپاش می توان نوع آبپاش را بهمراه نازل مناسب جهت آبیاری مورد نظر انتخاب نم

اثر فرسایش بر حاصلخیزی خاک

تفاوت زراعی و تنوع نتیکی از دیر باز به عنوان ارکان سیستمهای تولید کشاورزی سنّتی و موفق به شمار می آمده اند. در نیمه اول قرن بیستم، تفاوت زراعی مورد توجه بسیار قرار داشت و تا چند دهه پیش نیز پژوهشهای مربوط به تناوب همچنان ادامه داشت با پایان گرفتن جنگ جهانی دوم، کودها ازته نسبتاً ارزان قیمت به بازار معرفی شدند و بدین ترتیب جاذبه ای اقتصادی موجب جای گزینی کودها با تناوب زراعی گردید و تحقیقات و ترویج نیز بر همین مبنا متمرکز شدند. این امر تا بدین جا پیش رفت که امروزه بسیاری از زراعین، حاصلخیزی خاک را با میزان مصرف کود برابر می دانند.

     قبل از معرفی کودهای شیمیایی، استفاده از بقولات در تناوب برای بهبود حاصلخیزی خاک به عنوان یک شیوه مهم و رایج مدیریتی به شمار می آمد. به منظور افزایش ازت و در نتیجه بهبود حاصلخیزی خاک، از دو نوع بقولات استفاده می شد. در بقولات یکساله دانه ای و بقولات علوفه ای چند ساله به عنوان کود سبز.

     آنچه که اجرای تناوب زراعی را در حال حاضر پیچیده می سازد وجود برخی عوامل اقتصادی است که مزایای بیولوژیک این شیوه مدیریتی را تحت الشعاع قرار می دهند، یقیناً هیچ کشاورزی راضی به جای گزین کردن محصولات پر بازده خود مثل غلات با دیگر گیاهان به نسبت کم بازده نیست. البته در نظام هایی که تناوب اجرا می شود در مقایسه با نظام های تک کشتی حتّی اگر کود ازت در آن ها به اندازه کافی مصرف شده باشد. عملکرد محصولات غالباً 10 تا 40 درصد بیشتر است.

     حاصلخیزی پایدار خاک به مفهوم قابل دسترس بودن دائمی عناصر غذایی برای گیاه است. حاصلخیزی پایدار هنگامی تحقق می یابد که تمامی عناصر غذایی جذب شده توسط گیاهان به خاک برگردد به طوری که این عناصر بتوانند مجدداً مورد استفاده این گیاهان قرار گیرند در چنین وضعیتی است که چرخه عناصر غذایی شکل می گیرد. تناوب اساسی نظام های طبیعی و زراعی در آن است که در نظام های زراعی مقدار نسبتاً زیادی از عناصر غذایی از طریق برداشت محصول از سیستم خارج می شود. بنابراین در صورت استفاده مداوم از نظام های مذکور لازم است. که عناصر غذایی مصرف شده در آن ها به طریقی جای گزین شوند. در سیستمهای فعلی چرخه عناصر غذایی به طور کامل بسته نمی شوند، زیرا این عناصر دائماً به چرخه یاد شده اضافه شده و یا از آن خارج می شوند. به حداقل رساندن تلفات حاصل خیزی خاک در نظام های کشاورزی پایدار است.

فرسایش خاک و دامنه گسترش آن

     یکی از مشکلاتی که بشر از آغاز زراعت بر روی زمین با آن مواجه بوده، فرسایش سریع خاکها توسط باد و آب است. هر چند امروزه با این مسأله نسبت به روزهای وقوع طوفانهای شن در امریکا ـ که در سالهای 1930 اتفاق افتاد ـ کمتر احساسی برخورد می شود ولی باز هم از اهمیت آن کاسته نشده است. فرسایش خاک هنوز هم در امریکا و بسیاری از مناطق حاره ای و نیمه خشک دنیا از معضلات به شمار می رود و در کشورهایی که آب و هوای معتدل دارند ـ از جمله انگلستان، بلژیک، و آلمان ـ به عنوان یکی از مسائل خطرناک تلقی می شود. این مشکل در ایران که بخش وسیع آن را کویرها در بر گرفته و خاک از پوشش مناسبی برخوردار نیست بسیار بارز و چشمگیر است.

     جلوگیری از فرسایش خاک که در واقع معنی آن کاهش میزان تلفات خاک است، به حدی که سرعت فرسایش تقریباً برابر سرعت طبیعی تلفات خاک گردد، بستگی به انتخاب استراتژیهای مناسب در حفاظت خاک دارد. این امر مستلزم شناخت تمامی فرایندهای فرسایش است. عواملی که بر میزان فرسایش مؤثرند عبارتند از: بارندگی، رواناب، باد، خاک، شیب، پوشش گیاهی، وجود یا عدم وجود تمهیدات حفاظتی و چندین عامل دیگر.

فرآیندها و مکانیسمهای فرسایش

     فرسایش خاک شامل دو مرحله است: یکی جدا شدن ذرات از توده خاک و دیگری انتقال مواد توسط یک عامل فرسایشی مانند جریان آب یا باد. هنگامی که انرژی برای انتقال مواد کافی نباشد مرحله سومی بنام ته نشینی نیز ظاهر می شود.

     تصادم قطرات باران با زمین مهمترین عامل جدا کننده ذرات خاک است. در اثر برخورد قطرات باران با یک خاک لخت ذرات خاک از جا کنده و تا شعاع چند سانتی متری در هوا پراکنده می شوند. برخورد مداوم قطرات شدید باران به سطح زمین ـ موجب تضعیف خاکدانه ها می گردد. علاوه بر این، فرایندهای هوازدگی، چه به صورت مکانیکی از راه خشک و مرطوب شدن متناوب یا گرم و سرد شدن و یا یخ زدگی ـ و چه به صورت بیوشیمیایی، موجب تخریب خاک می شود. خاک از یک طرف با عملیات شخم زیرورو و از طرف دیگر توسط انسان و دام فشرده می شود. جریان آب نیز یکی از عوامل جدا کننده ذرات خاک است. کلیه این عوامل باعث شل شدن ذرات خاک می شوند به نحوی که به آسانی توسط عوامل انتقال دهنده به حرکت در می آیند.

     عوامل انتقال دهنده خود به دو دسته تقسیم می شوند: یکی عواملی که قبلاً عمل نموده و باعث جدا شدن لایه های یکنواخت ذرات خاک شده اند و دیگری عواملی که نقش خود را در آبراهه ها متمرکز می سازند. از عوامل گروه اول می توان تصادم قطرات باران و یا باد و رواناب سطحی را نام برد. منظور از رواناب لایه بسیار نازک جریان آب در سطح زمین است. عامل دوم جریان آب در آبراهه هاست. آبراهه ها ممکن است شیارهای کوچکی باشند که در اثر هوازدگی یا شخم به وجود آمده اند یا جویهای بزرگ دائمی تر مانند خندقها و رودخانه ها. به این عوامل، که به صورت خارجی عمل نموده و در واقع مواد را از نقطه ای برداشت و در سطح زمین جابجا می کند، باید حرکات توده ای خاک از قبیل جریانهای خاک، زمین لغزه ها و خزشها را نیز اضافه نمود. در فرایندهای مذکور آب در داخل خاک اثر کرده و باعث کم شدن مقاومت آن می گردد. به همین دلیل آن را فرسایش داخلی می نامند.

شدت فرسایش به مقدار موادی که از جا کنده می شود و توان عامل فرسایشی در انتقال این مواد بستگی دارد. اگر توان عوامل انتقال دهنده بیش از مقدار ماده ای باشد که از جا کنده می شود در این صورت فرسایش از نظر جدا کردن ذرات در محدودیت خواهد بود و اگر مقدار مواد جدا شده از بستر بیش از مقداری باشد که انتقال داده می شود در این صورت فرسایش از لحاظ انتقال دارای محدودیت خواهد بود.

     تشخیص این که کدام یک از این عوامل (جدا شدن یا انتقال) محدود کننده است بسیار حائز اهمیت است زیرا موفقیت یا شکست برنامه های حفاظت خاک متکی بر عملیاتی است که در آن باید یکی از این فاکتورها اصلاح شود.

اثرات فرسایش در کاهش حاصلخیزی خاک

اصول حفاظت خاک

     طبق تخمین متخصصان سازمان خواروبار جهانی بیش از 40 درصد اراضی زیر کشت کشورهای خاور میانه تحت تأثیر عوامل فرسایش آبی و بادی می باشند.

     تخریب خاک از دو نظر قابل اهمیت است تخریب از نظر کمی و تخریب از نظر کیفی. تخریب کمی همان کاهش ضخامت خاک و از بین رفتن مواد می باشد. تخریب کیفی عبارت است از شور شدن، کاهش تدریجی حاصلخیزی ـ مدفون شدن خاک توسط شنهای روان و غیره است.

     واحدها و معیارهای تخریب خاک را می توان بر حسب مشخصات زیر تعیین نمود.

نوع تخریب               واحدهای اندازه گیری

فرسایش آبی             از بین رفتن خاک بر حسب تن در هکتار

فرسایش بادی           از بین رفتن خاک بر حسب تن در هکتار

شور شدن                افزایش شوری بر حسب میلی موس در سانتیمتر و در سال

قلیائی شدن             افزایش قلیائیت بر حسب درجه اشباع سدیم تبادلی در سال

اسیدی شدن            کاهش درجه اشباعی بازها در سال

مسمومیت               افزایش مواد معدنی سمی بر حسب PPm. در سال

تخریب فیزیکی         افزایش وزن مخصوص ظاهری بر حسب گرم در سانتیمتر مربع

     پس متوجه می گردیم که تخریب خاک مسئله کوچکی نیست و در حقیقت حاصلخیزی خاک فقط مسئله کود شیمیایی و آلی نیست بلکه به هزار و یک عامل بستگی دارد.

     خاکها را می توان از چند نظر یا از چند بعد مورد مطالعه قرار داد. طبقه بندی خاک یا رده بندی خاکها برای حفاظت خاک در حقیقت بیشتر از نظر کاربردی قابل اهمیت است.

     خاکها را از نظر تخریب می توان مثلاً به چها مورد مطالعه قرار داد:

     تخریب فرسایشی ـ تخریب شیمیائی ـ تخریب فیزیکی ـ تخریب بیولوژیکی

تخریب فرسایشی

    تن در هکتار                          ضخامت از بین رفتن

و در سال                                خاک در سال

I- بدون تخریب یا       کمتر از 10<                           کمتر از 6ر. میلیمتر mm

    خیلی ناچیز

II- کم                     10 تا 50                                  6ر. تا 6ر3        «

III- قوی                  50 تا 200                                 3ر3 تا 3ر13    «

IV- خیلی قوی            200>                                     13 >            «

تخریب شوری برای تخریب شوری و قلیائی طبقه بندی زیر را پیشنهاد نموده اند

                          افزایش شوری بر حسب میلی موس                   قلیائیت بر حسبدرصد

                                  در سانتیمتر و در سال                               E.S.P در سال

بدون شوری یا کم              <mmoh / cm                                 کمتر از یک درصد

خیلی کم                                 3-2                                                 2-1

قوی                                        5-3                                                3-2

خیلی قوی                                5>                                                    3<

تخریب فیزیکی تخریب فیزیکی بیشتر شامل افزایش وزن مخصوص ظاهری خاک و کاهش نفوذپذیری می گردد.

افزایش وزن مخصوص ظاهری خاک (درصد تغییرات بر حسب گرم در سانتیمتر مکعب)

                               g/cm³             g/cm³               g/cm³               g/cm³

حدود یا سطح اولیه         0ر1 در سال              25ر1-1             4ر1-25ر1         6ر1-4ر1

خیلی ناچیز یا سبک               5                     %5ر2                   %5ر1                +%1

متوسط                           10-5                   5-5ر2                5ر2-5ر1             2-1

قوی                              15-10                  5ر7-5                 5-5ر2               3-2

خیلی قوی                         %15                    5ر7                       5                     3

     مواد آلی و شیمیایی خاک نیز در این رابطه دارای اهمیت می باشند. زیرا این مواد بر پایداری خاکدانه ها مؤثرند. مثلاً خاکهایی که کربن آلی در آنها از 2 درصد ـ معادل 5/3 درصد مواد آلی ـ کمتر باشد جزء خاکهاب قابل فرسایش به حساب می آیند. در اغلب خاکها مقدار مواد آلی کمتر از 15 درصد و در خاکهای لوم شنی کمتر از 2 درصد است. ورنی، وان وین، پال ثابت کرده اند که با افزایش مواد آلی در خاک در محدوده صفر تا 10 درصد قابلیت فرسایش بطور خطی کاهش می یابد. البته این رابطه را نمی توان برای بیش از 10 درصد صادق دانست زیرا برخی خاکها مانند پیت که محتوی مقدار زیادی مواد آلی هستند در مقابل باد و آب سریعاً فرسایش پذیرند. هم چنین برخی خاکها که مقدار مواد آلی آنها کم است بسیار محکم شده و لذا در شرایط خشک نسبت به فرسایش مقاومت زیادی نشان می دهند.

     کوششهای زیادی به عمل آمده است تا بر اساس خصوصیتهای خاک که در آزمایشگاه یا صحرا اندازه گیری می شود و یا عکس العمل خاک در قبال بارندگی و باد شاخص ساده ای را برای قابلیت فرسایش به دست آورد.

                            کلاسهای قابلیت اراضی (سیستم امریکایی)

کلاس                 خصوصیتها و توصیه برای بهره برداری از زمینها

I            خاکهای عمیق، حاصلخیز، قابل کار، و زمینهای نسبتاً مسطح، مواجه با خطر

              فرسایش روی زمینی نیستند، پس از کاشت با خطری مواجه نمی شوند، استفاده از     

             کود و آهک و تناوب برای حفظ حاصلخیزی و ساختمان خاک لازم است.

II           شیب ملایم و خاکهای حاصلخیز، عمق متوسط، تا اندازه ای تحت تأثیر جریان روی

             زمینی می باشد، ممکن است به زه کش نیاز داشته باشند، پس از کشت مواجه شدن

             با خطرات مختلف در آن متوسط است، باید تناوب زراعی و سیستمهای کنترل آب و

             اقدامات موضعی کنترل فرسایش در آنها به عمل آید.

III             شیب نسبتاً زیاد، حاصلخیزی متوسط، با خطر فرسایش شدیدتر مواجه هستند،

        گیاهان پس از کاشت با خطرات مختلف روبرو می شوند بهتر است بجای گیاهان

       ردیفی زیر کشت گیاهان علوفه ای قرار گیرند.

IV          خاکهای خوب روی شیبهای تند، خطر فرسایش شدید، اگر مراقبت به عمل آید

               مورد استفاده زراعت هم می تواند قرار گیرد، بهتر است به عنوان مرتع استفاده شود

               ولی هر 5 تا 6 سال یکبار غلات هم می توان کشت کرد.

V           خاک ممکن است بسیار مرطوب و یا برای کشاورزی سنگلاخی باشد، ولی شیب این

              اراضی نسبتاً کم است. خطر فرسایش در آنها اندک می باشد. از این زمینها بایستی به

              عنوان مرتع و جنگل استفاده شود. در هنگام چرا باید پوشش گیاهی از نظر فرسایش

              تحت کنترل قرار گیرد.

VI         خاکهای کم عمق روی شیبهای تند، مورد استفاده مرتع یا جنگلکاری، چرای دام باید

              با کنترل صورت گیرد، اگر پوشش گیاهی از بین رفت تا استقرار مجدد آن از چرا

              جلوگیری شود.

VII        زمینهای پرشیب، ناهموار، فرسایش پذیر، هم چنین مشتمل بر زمینهای باتلاقی. حتی

              اگر برای مرتع استفاده شود خطراتی در بر خواهد داشت، محدودیت چرای دام.

VIII       زمینهای بسیار ناهموار، حتی برای چرای دام نا مناسب است. بهتر است برای استفاده

               حیات وحش اختصاص داده شود.

کلاس I تا IV مناسب برای کشاورزی

کلاس V تا VIII نامناسب برای کشاورزی

استراتژیهای کنترل فرسایش خاک

     هدف از عملیات حفاظتی خاک آن است که میزان تلفات خاک از حد معینی پایین تر نگهداشته شود تا امکان بهره برداری از زمین به مدت طولانی فراهم گردد. به لحاظ نظری این حد برابر سرعت طبیعی تولید خاک است. به عبارت دیگر عملیات حفاظت خاک باید شرایطی را ایجاد کند که در آن سرعت تشکیل خاک و سرعت فرسایش خاک برابر باشد. یکی دیگر از هدفهای حفاظت خاک جلوگیری از هدر رفتن مواد غذائی زمین و جلوگیری از آلودگی آبهاست. ممانعت از پر شدن سریع مخازن سدها و کانالهای آبیاری از رسوب نیز از هدفهای دیگر کنترل فرسایش است. البته فرسایش خاک یک پدیده طبیعی است و جلوگیری از آن امکان پذیر نمی باشد ولی می توان آن را تا حد معینی پایین نگهداشت. تصمیمگیری در مورد این که این حد تا چه اندازه باید باشد بستگی به نیازها و هدفهای پروژه های آبخیزداری دارد.

روشهای حفاظت خاک

    ـ محافظت خاک در مقابل اثر تخریبی قطرات باران.

   ـ افزایش ظرفیت نفوذ آب در خاک به منظور کاهش رواناب

  ـ بهبود بخشیدن به پایداری خاکدانه ها.

 ـ افزایش زبری سطح خاک به منظور کاهش سرعت آب یا باد.

     برای رسیدن به هدفهای فوق انواع روشها به کار گرفته می شود که می توان آنها را در سه گروه عملیات زراعی، عملیات مدیریت خاک و عملیات مکانیکی طبقه بندی کرد.

     در روشهای زراعی یا بیولوژیکی سعی بر این است تا از نقش پوشش گیاهی در جلوگیری از فرسایش سود جسته شود. در عملیات مدیریت خاک روشهایی دنبال می شود تا در اثر اجرای آنها ساختمان خاک بهبود یابد، و امکان رشد گیاه به نحوی که منجر به پوشش انبوه گیاه گردد فراهم آید. روشهای فیزیکی یا مکانیکی به خ9صوصیتهای پستی و بلندی سطح زمین بستگی دارد. مثلاً با احداث تراس و بادشکن از سرعت جریان آب یا باد کاسته می شود. بطور خلاصه روشهای مکانیکی به روشهایی گفته می شود که به منظور کاهش انرژی موجود برای فرسایش به کار می رود. در روشهای مدیریت خاک مقاومت زمین نسبت به فرسایش افزایش داده می شود و در ورشهای زراعی سطح خاک در مقابل فرسایش محافظت می شود.

     در هنگام تصمیمگیری برای انجام عملیات حفاظت خاک همیشه اولین اولویت به عملیات زراعی داده می شود. زیرا این روشها نسبتاً ارزان بوده و اثر مستقیم آنها کاهش اثر تخریبی باران، افزایش نفوذ آب در خاک، کاهش دادن حجم رواناب و تقلیل سرعت باد یا باران است. علاوه بر این کاربرد عملیات زراعی در هر شرایطی امکان پذیر می باشد. از طرف دیگر روشهای مکانیکی نسبتاً غیر مؤثرند زیرا نقشی در جلوگیری از جدا شدن ذرات خاک از بستر ندارند. نقش اصلی این عملیات کمک به روشهای زراعی است. بدین ترتیب که از سرعت بخشیدن به جریان آب یا باران ممانعت به عمل می آورند. اجرای عملیات مکانیکی معمولاً پر هزینه و نگهداری آنها مشکل است. گذشته از این برای زارعین معمولی ایجاد تراس یا کارهای مشابه با آن آسان نیست.

مدیریت خاک

     هدف از انجام عملیات مدیریتهای خاک حاصلخیز نگهداشتن و حفظ ساختمان خاک است. حاصلخیز بودن خاک یعنی تولید بیشتر، پوشش گیاهی مناسب و به حداقل رساندن اثر مخرب قطرات باران، رواناب و باد. چنین خاکهایی معمولاً دارای ساختمانی پایدار و دانه ای بوده و در اثر عملیات کشاورزی از نفوذ پذیری آن کاسته نمی شود. بنابراین حاصلخیزی خاک را باید به عنوان کلید حفاظت خاک تلقی کرد.

مواد آلی خاک

     یکی از راههای حاصلخیز کردن زمینها، دادن مواد آلی به آن است. مواد آلی چسبندگی ذرات خاک را افزایش می دهد، ظرفیت نفوذ آب به داخل خاک را بهبود بخشیده و عملی مطلوب در جهت حفظ پایداری خاکدانه هاست.

     دادن مواد آلی به خاک می تواند به صورتهای مختلف باشد، مانند اضافه کردن کود سبز به خاک، دادن کود حیوانی تخمیر شده و پخش کاه و کلش در سطح زمین. مفید بودن مواد آلی در خاک از روی ضریب ایزوهومیک آنها سنجیده می شود. ضریب ایزوهومیک عبارت است از مقدار هوموس تولیدی به ازای هر واحد ماده آلی. کودهای سبز که معمولاً از علوفه های لگومینوز تشکیل شده است و همراه با شخم به خاک اضافه می شود در پایداری خاکدانه ها بسیار مؤثر است. ضریب ایزوهومیک این کودها کم و در نتیجه دوام آنها کوتاه است. بر عکس کاه به کندی تجزیه می شود ولی ضریب ایزوهومیک آن زیاد است. کودهایی که قبلاً تخمیر شده باشند نیز مدتی طول می کشد تا بتوانند در پایداری خاک مؤثر واقع شوند اما ضریب ایزوهومیک آنها بالاست.

نتیجه گیری:

     با توجه به مطالب فوق و با بررسیهائی که تا کنون درباره اهمیت فرسایش چه در کشورهای جهان و چه در ایران انجام داده اند متوجه می شویم اهمیت جلوگیری از تخریب خاک در حفظ و حراست آن که بزرگترین ثروت ملی یک مملکت است باید در رأس تمام مسائل قرار گیرد.

     برای حفظ خاک در مقابل عوامل تخریبی مسلماً روشهای متعددی وجود دارد ولی قبل از وارد شدن به اصل مطلب لازم است یادآوری نمائیم که در تمام برنامه ریزیها مسئله ای را که می باید به آن توجه نمود نگهداری و حراست عوامل مهم محیط یا اکولوژیکی است. هر زمان بدون مطالعه و بدون بررسیها بخواهیم یکی از عوامل محیط را تغییر بدهیم مسلماً تخریب خاک شروع می شود.

     روشهای جلوگیری از فرسایش بادی یا آبی که پیشنهاد می نمایند برای جانشین نمودن پوشش گیاهی است. مسلماً اگر استفاده از پوشش گیاهی با دقت انجام گیرد مسئله فرسایش از اهمیتش فوق العاده کاسته خواهد گردید.

خاکورزی نواری Strip Til

خاکورزی نواری Strip Till

خاک‌ورزی نواری چیست؟

در این روش تمام قسمتهای  خاک تخریب نمی‌شود بلکه بخشهایی از خاک بصورت نواری و موازی با هم خاک‌ورزی می‌شوند. در این روش عملاً یک چهارم یا کمتر از خاک، مورد خاک‌ورزی قرار می‌گیرد و بقیة قسمتها دست نخورده باقی می‌مانند.

هدف اصلی از خاک‌ورزی نواری این است که ضمن ایجاد بستر مناسب برای بذر، با حفظ بقایا در اطراف شیارها مانع از فرسایش خاک می‌شود.

اسامی متعددی برای خاک‌ورزی نواری نامگذاری شده اند که برخی از آنها عبارتند از:

خاک‌ورزی ناحیه‌ای(Zone-tillage)، و خاک‌ورزی ردیفی (Row Clearing) و منطقه عمیق (Deep zoning) .

اغلب عملیات خاک‌ورزی نواری در پاییز انجام می‌شود ولی با این‌حال برخی از ردیفکارها طوری تنظیم شده‌اند که در بهار نیز می‌توانند توسط این روش بذرکاری نمایند. در بذرکارهای جدید همراه با بذر کود نیز می‌ریزند.

با توجه به ادوات قابل استفاده و نوع خاک‌ورزی می‌توانیم سه نوع خاک‌ورزی نواری را معرفی کنیم:

1- ردیف‌ها یا بقایای پاک شده(Row or residue clearing) که در آن:

- بقایا در بخشی از ردیف‌ها کنار زده می‌شوند.

* پیش‌بر انگشتی(Finger coulter)، دیسک‌ها، و بیلچة پااردکی (Sweeps) و یااختلاط پیش‌بر انگشتی با کاردگاوآهن برشی(Finger coulter+cutting coulter).

2-خاک‌ورزی نواری(سطحی)- (Strip-tillage (shallow):

-برش و کنار زدن بقایا، آماده‌سازی بستر بذر، جاگذاری کود در زمین،

*پیش‌بر چین‌دار (fluted coulter)

3-خاک‌ورزی نواری(عمقی)( Strip-tillage (deep)

- برچیدن بقایا، از بین بردن فشردگی، کاشت کود در عمق پایین‌تر، ایجاد پشته

*کولترها(پیش‌برها)، چاقوها، شاخه‌های زیرشکنی، دیسک‌های پوشاننده

مزایای خاک‌ورزی نواری(Strip-tillage):

یکی از مشکلات  بی‌‌خاک‌ورزی این است که در این روش سرعت رشد اولیة بذر پایین آمده و ممکن است که زارعین به این سیستم ناامید شوند ولی در سیستم خاک‌ورزی نواری سرعت رشد به دلیل گرمتر شدن شیارها،  و مقدار محصول نهایی بسیار بهتر از بی‌خاک‌ورزی می‌باشد.

شکل زیر نمودار دمایی دو سیستم را در عمق 2 اینچی مقایسه می‌کند.

همانطور که در شکل مشاهده می‌شود، دمای بخش نواری شبیه حالت چیزلی بوده و حدوداً 5 درجه گرمتر از سیستم بی‌خاک ورزی می‌باشند. نتیجتاً جوانه‌زنی و رشد اولیة بذر در سیستم بی‌خاک‌ورزی دیر‌تر از این دو سیستم خواهد بود.

یکی از مزایای مهم خاک‌ورزی نواری نسبت به خاک‌ورزی‌های رایج، کاربرد ادوات و زمان کمتر است که می‌تواند توجیه اقتصادی این روش باشد.

عملیات خاک‌ورزی نواری یکبار بر روی مزرعه انجام شده(one-pass tillage) و نحوة کاشت نیز بستگی به سیستم انتخاب شده دارد. در مواقعی که زمان کاشت کوتاه می‌باشد، کشاورزان می‌توانند مقدار بیشتری از زمینهایشان را به این سیستم اختصاص دهند. نکتة دیگر اینکه ادوات این سیستم کوچکتر بوده و هزینه‌های نگهداری ادوات پایین می‌آید.

- نمودار بررسی مقدار بقایا در مرکز ردیف‌ها در هر دو سیستم(بی‌خاک‌ورزی و خاک‌ورزی نواری)

انتخاب سیستم خاک‌ورزی نواری:

قبل از تبدیل سیستم خاک‌ورزی به نوع نواری بایستی سیستم خاک‌ورزی خود را بررسی نمائید. زیرا اغلب اصلاح یا تعویض یک سیستم نیاز به امکانات خاصی دارد(از قبیل کولتر یا پیش‌برها، ردیف‌کارها و و...).

قبل از تغییر به این سیستم سوالات سادة زیر را از خودتان بپرسید:

• آیا اهداف ثابت و پایداری دارید؟

• آیا خاک‌ورزی شما وقت‌گیر بوده و هزینة تاخیر(Timeliness) متقبل می‌شوید؟

• آیا پایداری و رشد اولیة گیاه در مزرعة شما رضایت‌بخش است؟

• آیا مشکل فشردگی خاک دارید؟

انتخاب سیستم‌خاک‌ورزی نواری بستگی به سیستم برداشت، نوع خاک، و سیستم مدیریتی دارد. برای مثال:

در خاک‌های سرد و خیس، بایستی بقایا را کنار زد تا باعث سایه یا بازتابش نور نشده و زمین گرمتر شود.

جدول 2 سطح بقایای گیاهی را نشان می‌دهد که در ردیف‌های هر دو سیستم  توسط پیش‌برهای انگشتی خاک‌ورزی شده‌اند. قابل ذکر است که در هر دو سیستم مقادیر زیادی از بقایا در سطح زمین حفظ شده‌اند تا مقدار فرسایش کنترل شود.

خاک‌هایی که رس زیادی دارند، ممکن است که واکنش بیشتری نسبت به این سیستم داشته و در اثر خاک‌ورزی سطحی نوارها (shallow in-row tillage) این بخش از خاک بهتر خشک شود. در این حالت تماس بذر با خاک بیشتر شده و همچنین بستر بذر و شرایط بهتری برای رشد فراهم می‌شود. اگر در مزرعه مشکل فشردگی خاک را نیز داشته باشیم، بایستی خاک‌ورزی نواری را به صورت عمیق‌تر انجام دهیم(deep strip tillage). قابل ذکر است که در این گونه مواقع شناسایی لایة سخت و مناطق فشرده شده از اهمیت خاصی برخوردار است تا بتوان از روی آن عمق خاک‌ورزی را تخمین زد. ابزارها و ادواتی که برای این منظور بکار می‌روند بایستی طوری تعبیه شوند که علاوه بر کار در عمق بالا، بقایا را بیش از حد مجاز زیرورو نکنند.

بررسی اقتصادی یک سیستم کاری بسیار مشکل و پیچیده است. در این بررسی هزینه‌های ابتدایی، ادوات، سایز تراکتور، افت و استهلاک ادوات، هزینه‌های مربوط به کود و سم و ... بایستی مورد محاسبه قرار گیرند. زارعین در انتخاب یک سیستم بایستی تمام جوانب آن را بسنجند. برای مثال در زمینی ممکن است که تمام سیستم کاشت ذرت به سیستم خاک‌ورزی نواری اختصاص یابد ولی گاه نیز ممکن است که در مزرعه‌ای(برای مثال سویا) این سیستم مردود اعلام گردد.

چکیده:

خاک‌ورزی نواری تنها راه‌حل همة مشکلات مزارع نیست! این سیستم نیز همانند سیستم بی‌خاک‌ورزی مشکلات مربوط به مدیریت علف‌های هرز، آفتها، PHخاک و ... را دارد. در این سیستم بقایای گیاهی بیشتری نسبت به سیستم‌های رایج در سطح مزرعه باقی می‌ماند، بطوریکه تفاوت این سیستم را با سیستم‌های رایج به چشم می‌توان در سطح مزرعه مشاهده نمود

Drivers effecting development and sustainability of no-till systems for smallholders

at watershed level in Brazil.

Summary

The adoption of the no-till conservation system in Brazil can be considered as a Bright spot of

improved land and water management for tropical soils prone to soil and water losses under

conventional land preparation methods. This system has contributed to enhancing the productivity

and sustainability of annual cropping systems of both large and small farming units of the

southern and Cerrados regions of the Brazil. Smallholders adopting the systems have benefited

through reductions in labor and increased profits produced by the system. Widespread adoption of

no-till in Brazil is associated with strong participation by farmers in the development and

implementation of the system and to policies and incentives to improve environmental land and

water quality at the watershed level. The case study included in this paper illustrates the positive

linkages that were developed between farmers, local goverment and the private sector to improve

public health, control soil erosion and reduce water pollution at the watershed level.

Background and justification of the study

The concept of no-till in agriculture is not new. It evolved during the last 100 years in temperate

areas of the world and was successfully adopted by large-scale farmers in many European

countries and the U.S. The expansion of this system was largely supported by the agribusiness

sector, which developed planting machines, effective weed control methods and cropping systems

to reduce labor and land preparation costs.

The adoption of no-till systems in Brazil has been remarkable. It is estimated that today, 20

million ha are routinely planted under this system in the southern part and the Cerrado regions of

the country. The system is under rapid expansion and adoption in flat areas of Argentina and

Paraguay.

Although a large proportion of the area under no-till in Brazil is confined to large-scale farming

enterprises that have the technical and financial capacity to effective adopt this changed

management system, there is an increasing number of smallholders using no-till systems.

The purpose of this paper is to illustrate the importance of smallholder agriculture in Brazil and to

describe the process by which they are adopting/adapting no-till within their own unique technical

and financial constraints. The paper also attempts to demonstrate the impact of programs of

improved land and water management at the watershed level on the adoption of no-till systems. A

case study from the Paraná region in Brazil was selected to illustrate these benefits and to identify

the exogenous and endogenous factors that motivated the adoption of no-till at the watershed

level.

Methodological approach

The present study started in October 2003 as part of the IWMI-led effort to identify examples of

Bright Spots of improved land and water management and to identify the main driving forces

associated with their development. The study commenced with a rapid assessment of the

importance of smallholder agriculture in Brazil. An initial constraint to this was the lack of a clear

identification of this group within the context of the Brazilian agriculture. Consequently, the first

Comprehensive Assessment Bright Spots Project Final Report

204

step included a survey among research and extension agents involved in rural development in

different regions of the country to identify these characteristics. This was followed by a review of

secondary information to determine the extent of smallholder agriculture in the country.

The study continued with the description of the evolution of no-till systems in Brazil and the

process of adoption by smallholders. Collected information was validated through visits and

interviews with small farmers in the southern region of Paraná, Brazil.

The last part of the document describes the impact of improved soil and water conservation at the

watershed level. To do this, we selected the Rio do Campo watershed, in Paraná Brazil. This

watershed has an area of 7,076 ha and it is located in the municipality of Campo Mourão, Paraná.

The municipality has a total population of 82,318 inhabitants, with 88% of them living in the

urban area. All water consumed by population is supplied by the Rio do Campo River watershed

that comprises of the Rio do Campo and Rio das Barras Rivers respectively.

The watershed has 182 farms and 167 households. The topography is mostly hilly with smooth

slopes. Almost the entire agricultural area of the watershed is under no-till. Soils are mostly

classified “Latossolos Vermelhos” in the Brazilian soil classification and as “Oxisols” according

to the FAO system. Mean annual rainfall is 1730mm.

Results

Characteristics of smallholders in Brazil

The definition of smallholders in Brazil is generally applied to farmers that: i) own small parcels

of land; ii) the dominant source of labor on the farm is from family members; iii) live on their

own properties; iv) have little access to credit; v) explore soils of low fertility and; 6) have more

diversified production systems. They are also known as small family farms or family producers.

The results of the survey revealed that in spite of the great diversity of climate, soil and

socioeconomic conditions of the country there are an increasing number of small farmers using

no-till systems, particularly those agrarian communities in the southern region of the country.

This region was strongly influenced by European and Japanese communities that migrated to the

country to settle after the Second World War. They brought with them a set of cultural traits that

have profoundly influenced smallholder agriculture in this part of the country. Most of these

farmers have practiced diverse forms of soil conservation in the past. During the last ten to twenty

years some of these communities have move to the Cerrado region contributing to the

dissemination of improved soil and water practices.

Importance of smallholder agriculture in Brazil

According to the Brazilian Institute of Statistics (IBGE, 2003) there were 353 million ha under

agricultural production on 4.8 million farms in 1996. Almost 50% of the total number of these

farms had less than 10 ha (Table 1). More recent reports indicate that small farms contribute 35%

of the total production output of the agribusiness sector in Brazil, own 25% of cultivated land and

involve approximately 14 million people (EMBRAPA, 2003). Overall, they contribute 11% to the

total Brazilian GDP. In the State of Paraná, that produces 23% of total soybean crop of Brazil,

41% of farms are less than 10 ha (Iapar, 2004).

Comprehensive Assessment Bright Spots Project Final Report

No-till was adopted in temperate regions of the world (i.e. Europe and the US) as a means of

reducing fuel consumption and labor costs associated with land preparation. In contrast, Brazilian

farmers adopted no-till to counteract soil erosion problems caused by conventional land

preparation methods. The first machinery used for this purpose in Brazil was a planter introduced

in 1972 by a farmer called Herbert Bartz. He was interested in planting annual crops with

minimum soil disturbance on his farm. Since then, hundreds of farmers have abandoned

conventional land preparation methods and adopted new planting machines, cover crops and

weed control methods without soil disturbance.

The adoption of no-till production systems by farmers paved the way for the formation of the

farmer-led clubs and associations devoted to the dissemination of the information on the no-till

systems at the regional and national level. Figure 1 shows these linkages with research and policy

groups. These linkages gave farmers a stronger voice with respect to initiatives at the country

level. Simultaneously, there was strong support from the agro-industrial sector through the

manufacture of new planters, sprayers and harvesters for no-till management systems. On the

other hand, research institutions developed new crop components for improved rotation systems

and selected green manure and cover crops species adapted to no-till systems (Borges Filho,

2001). New maize, sorghum and wheat varieties were developed for improved rotation systems

with soybeans as the main crop. This change improved profitability of the system and reduced risks

of mono-cropping systems dominating the agricultural landscape.

A key factor favoring the adoption of no-till systems by small farmers was the development of

animal traction machines for planting, fertilization and herbicide application. The Instituto

Agronomico do Parana (IAPAR) was one of the institutions developing this type of machinery.

Numerous field days were organized by staff of the institution to demonstrate to small farmers the

feasibility of this system even on sloping lands. Later in the process other research institutions

including the French institution CIRAD and the Brazilian Institution EMBRAPA continued

improving the system. More recently, several commercial enterprises in Brazil started assembling

and distributing small tractor-mounted implements adapted to no-till operations on small farms.

These equipments are able to perform land preparation and herbicide applications at low cost

resulting in improved labor efficiency. Farmers are currently purchasing these implements

through small farmer cooperatives. More innovative farmers are purchasing commercial no-till

planters to plant soybeans in their own fields. In one of the visited municipalities of Paraná we

Comprehensive Assessment Bright Spots Project Final Report

206

found a group of smallholder farmers that had combined their capital reserves and efforts to

purchase and share a no-till planter and harvester. This has resulted in a greater degree of

participation in the soybean market, less labor and greater income. Family members are now

engaged in other on-farm business to increase income.

Southern region Cerrado region

Farmers Farmers

Associations Associations

(clube amigos da terra) (clube amigos da terra)

Research and technical assistance

Agroindustry and private sector

(Grupo de Plantio Direto)

APDC

(Associação Plantio Direto no Cerrado)

FEBRAPDP

(Federação Brasileira de Plantio Direto na Palha)

CAAPAS

(Confederação das Associações Americanas para uma Agricultura Sustentável)

Figure 1. Development model of no-till in Brazil (Borges Filho, 2001).

Example of improved land and water management at the watershed scale: the Rio do

Campo case study.

Evolution of the production systems in the watershed

During late 70´s agricultural activities in the State of Paraná expanded relatively rapidly due to

the growing importance of the soybean crop in the international market. New soybean varieties,

coupled with intensive use of conventional tillage and fertilizer made it possible to develop

profitable production systems in the region. However, this led to the generation of high soil

erosion loses and contamination of water sources due to the extensive use of insecticides and

herbicides. Farmers commonly reported cases of intoxication. Because of this, local government

and urban population started to perceive the potential hazards of this problem on the general

health of the community (Folha de Londrina, 1984). Municipalities then, started discussing

alternatives to preserve the quality of water of the watershed. However, it was realized that to

solve the problems, farmers had to be included in the development of solutions. State research

and development agencies started to develop a soil and water conservation program with the

active participation of farmers. The program consisted initially of the construction of contour

terraces to control soil erosion and the implementation of biological control programs to reduce

Comprehensive Assessment Bright Spots Project Final Report

207

use of agrochemicals. Lately, no-till systems were introduced by farmers to reduce even further

degradation problems.

In 1984, the municipality of Campo Mourão made an important step towards the reduction of soil

erosion and contamination in the watershed. All local loans provided to farmers by the Banco do

Brasil were tied to the use of soil conservation practices. This motivated farmers to adopt no-till

practices.

Collective action to improve land and water management

Farmer-led organizations and local authorities of the municipality of Campo Mourão initiated

discussions in ways of improving environmental quality of the watershed without compromising

profits to farmers. Successes and lessons learnt from similar experiences in other countries were

analyzed collectively. This resulted in a plan that included the following activities:

• Construction of sixteen water supply systems for chemical sprayers. These facilities reduced

contamination of clean water from pesticide residues and eliminated their discharge into the

river. In some cases farmers used their own resources to build these structures.

• Implementation of a biological control program to control pests of soybean and maize. By

1998 there were 16 private enterprises in the region devoted to the multiplication of natural

enemies and to the monitoring of pest and diseases dynamics in soybean and maize crops.

• Development of riparian zones along major rivers to reduce water contamination. Farmers

gradually adopted this practice as they became aware of the need to have buffer zones to

counteract contamination problems associated with the use agro-chemicals in their own

fields. As a result of this activity buffer zones increased from 5 to 30 m wide have been

constructed.

Government support

In 1974 the government of Paraná State initiated a program to control soil erosion. This was

followed by the launching of the National Program for Soil Conservation in 1975. Between 1984

and 1987 the State Government invested US$ 1,921 million to implement soil conservation

programs in 680 micro watersheds. Sixty percent of the resources were allocated to improve onfarm

machinery, 15% to support aspects of soil fertility, and 15% to improve road infrastructure,

7% to reforestation initiatives and 1% to the adoption of green agricultural systems. During the

period 1989 to 1997 the State of Paraná allocated an additional US$ 148 million to implement

soil conservation practices on 7.1 million ha including the Rio do Campo watershed. The

following activities were undertaken:

1. Improvement of 79.8 km of roads and construction of rainfall outlets (culverts).

2. Construction of contour terraces on 6,127 ha.

3. Incentives to adopt cover crops and no-tillage systems.

4. Incentives to improve soil fertility.

5. Reforestation of 380 ha.

Private support to improved land and water management

Besides efforts undertaken by farmers and local government to improve land and water

management there was also strong support from the private sector to support adoption of

improved practices. Cooperatives, retail outlets of agrochemicals and machinery factories met

regularly with farmer associations and extension agents to understand farmer needs and demands

to reduce soil erosion and water contamination risks. They also visited farmer fields to identify

individual problems. This led to the development of appropriate machinery and technical

assistance.

Comprehensive Assessment Bright Spots Project Final Report

208

Overall impact

The management of Rio do Campo watershed has been recognized as an appropriate model for

watershed management in Brazil. It has produced the following outputs: 1) installation of farm

demonstrations units to continually updated producers and extension personnel in new

technologies; 2) resulted in an increase of 12% in the productivity of water during the last 10

years; 3) Reduction of flood risk; 4) a steady reliable water supply to the city; 5) a reduction of

water turbidity from 286 to 33 NTU in 12 years; 6) expansion of no-till activities in the

watershed; 8) expansion of the area under agriculture (16% for soybeans and 63% for maize); and

9) an increase by 7% in the am the forested area within the confines of the catchment.

Lessons learnt

Widespread adoption of no-till systems and soil and water conservation practices by large and

smallholders in the Rio do Campo watershed was possible because of the synergy between

different sectors involved in the development of agricultural activities in the region. A key

component in the process of adoption was the development of strong farmer associations. They

served as the melting pot of issues and constraints for large and small-scale farmers to adopt

improved practices of soil and water management. Besides, they served to promote and

disseminate technologies and to mobilize support from the government and private sectors. This

in particular was a useful mechanism to improve the visibility of smallholders. For these reasons

it is important that every project of rural development spend time and resources stimulating the

creation/strengthening of farmer organizations.

Technical and extension personnel from national, private enterprises and NGO´s were also

important sources of knowledge for farmers. They developed technical solutions to solve

bottlenecks that inhibited the implementation of soil conservations programs. Many times

scientific experience can anticipate effects of practices to be adopted and reduce the time of

response of the projects

Although short-term profits is the main driving force for most of enterprises providing inputs and

machinery for the agricultural sector, they were instrumental in the adoption process since they

adapted their products to the demands of small and large scale farmers. There were clear

examples of the development of appropriated machinery for no-till systems for smallholders. The

most difficult part of any initiative on soil and water conservation is to get resources for its

implementation. However, when agricultural problems are connected to issues that are of interest

of urban population, then the chances for funding are improved. Projects on agricultural

sustainability have wide effects on a diverse range of components within the community and

therefore close interaction between all of these components is required. In this case, improved

land and water management was strongly related to public health concerns.

General conclusions

The adoption of improved soil and water conservation practices by large and small-scale farmers

in the Rio do Campo watershed was a response to pressure from urban populations and local

authorities to reduce soil erosion and potential health hazards due to water contamination with

agro-chemicals. Research institutions developed improved soil conservation practices and

alternatives to reduce the magnitude of the problem. Farmers started to evaluate these practices

by themselves and adapted them to their own conditions. Collective action also was fundamental

Comprehensive Assessment Bright Spots Project Final Report

209

in the control of soil erosion and pollution of water bodies by agro-chemicals. No less important

was the placement of incentives and enforcement actions to promote land use change. No-till

systems provided direct benefits to large scale and small-scale farmers. They improved water

availability for crops, enhanced soil fertility and therefore increased agricultural productivity.

Risks of crop failures and unstable crop productivity yields were significantly reduced. This

ensured a more constant income to farmers. Adoption of new land management systems was

facilitated through the catalytic role of farmer associations. Eventual resistance to change was

counteracted by the development of the collective consciousness to attain community rather than

individual goals. More innovative farmers were encouraged to test and adapt no-till practices

with the support of research institutions and agribusiness enterprises.

Although adequate policies and economic incentives accelerated the adoption of no-till systems

at the landscape level, the system itself was initially tested and implemented by farmers almost

independently of governmental initiatives. The greatest asset in the process of change is the local

capacity and knowledge of local people. However, there must be an incentive for collective

participation.

Smallholders have benefited from technological advances brought about through the adoption of

no-till systems. They also shared with large scale farmers the benefits of reduced soil erosion,

improved crop productivity and reduced labor. Technical and financial support played a key role

in the development of feasible options for small scale agriculture. Smallholders indicated that the

adoption of animal traction and appropriate technologies allowed family members more time to

engage in other income generation activities and social events.

References

1. Amado. T.J.C. 2000. Manejo da palha, dinâmica da matéria orgânica e ciclagem de

nutrientes em plantio direto. In: Proceedings of the ENCONTRO NACIONAL DE

PLANTIO DIRETO NA PALHA, Foz de Iguaçu. Resumos. Ponta Grossa: Federação

Brasileira de Plantio Direto na Palha. p. 105.

2. Borges Filho. E.L 2001. O desenvolvimento do plantio direto no Brasil – a conjunção de

interesses entre agricultores, indústrias e o Estado. Ms Thesis. Universidade Estadual de

Campinas, Campinas.

3. Calegari, A. 2000. A. Rotação de culturas e uso de plantas de cobertura: dificuldades para

sua adoção. In: Proceedings of the ENCONTRO NACIONAL DE PLANTIO DIRETO

NA PALHA, , Foz de Iguaçu. Resumos. Ponta Grossa: Federação Brasileira de Plantio

Direto na Palha. p. 145.

4. EMBRAPA. 2003; Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária; www.cna.org.br

5. FEBRAPDP, 2003; Federação Brasileira de Plantio Direto na Palha; www.febrapdp.org.br

6. IBGE, 2003; Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística; www.ibge.gov.br

7. IAPAR, 2004, Instituto Agronômico do Paraná; www.iapar.br

Comprehensive Assessment Bright Spots Project Final Report

210

8. MIYASAKA, S. et al. 1983. Adubação orgânica, adubação verde e rotação de culturas no

Estado de São Paulo, Campinas: Fundação Cargill, 138 p.

9. RABELO, R.R. 1992. Levantamento da situação de rotação de culturas e adubação verde na

região centro-sul. In: ENCONTRO NACIONAL DE ROTAÇÃO DE CULTURAS, II,

1.992, Campo Mourão. ANAIS. Campo Mourão: Associação de Engenheiros Agrônomos de

Campo Mourão, p. 60-80

فـرسایش بادی

فـرسایش بادی و وزش گرد وغبار مرسوم ، بر زمین هایی که مورد خاکورزی گندم زمستانه- آیش تابستانه ، در واشنگتن شرقی ایالات متحده ی آمریکا قرار دارند، باروری خاک را کاهش می دهند و می توانند با کیفـیت نا مطلوب هوا همکاری کنند.خاکورزی حفـاظتی در طول آیش، برای کاهش دادن فـرسایش و گرد و غبار شناخته شده است اما خاکورزی سنتی(CT) هنوز بر بیش از 80 درصد زمینهای این منطقه به کار برده می شود. این مقاله نتایج اقتصادی یک دوره ی 5 ساله (سالهای زراعی 1995 تا 1999 ) سیستم خاکورزی را که در منطقه ی لیند واشنگنتن پژوهش شده است گزارش می دهد. میانگین بارش سالانه پایگاه 224 و خاک لومی سیلتی شانو ( سیلتی زبر، مخلوط شده، فـوق العاده فـعال، مرطوب Xeric Hapolcambids )است. سیستم های خاکورزی هستند: 1- خاکورزی سنتی(CT توضیح در روبرو)-2-حداقل خاکورزی (MT:کشت وعلفـ کشها)-3- حداقل خاکورزی تاخیری(DMT:علفـ کشها وکشت تاخیری). محصول دانه ای گندم در میان این سالها بین 79/1 تا 20/5 در هکتار برآورد شده است. اما بین محصول دانه ای سیستم های خاکورزی در هر سال یا هنگام تحلیل میان سالها اختلافـی وجود ندارد. سیستم خاکورزی ، به طور اقتصادی ، بر اساس برگشتی بازار نسبت به هزینه های کل تولید مشابه بودند، اما DMA از CT براساس برگشتی بازار نسبت به هزینه های متغیر ، سود آوری کمتری داشت (البته این سودآوری کمتر، چندان محسوس نبود).تحلیل گران اقتصادی نشان می دهند که هیچ کمک مالی مورد نیاز نمی باشد تا تولید کنندگان را برای تغییر از شیوه ی سنتی به شیوه ی آیش با شخم کمتر ترغیب کند، زیرا این سیستم ها در مجموع سود آور هستند. چون هیچ طعمه و دلیل اقتصادی بلند مدت و کوتاه مدتی برای تبدیل کردن CT به MT ( که خاک را حفـظ می کند) وجود ندارد ، این یک راه حل پیروزمندانه و موفـقیت آمیز برای کشاورزان و محیط زیست می باشد.

هنگامی که مساحت زمین تحت آیش تابستانه(بهاره) در آمریکا در طول سه دهه ی گذشته کاهش پیدا کرد، تناوب گندم-آیش زمستانه(پاییزه)، سیستم مسلط و عمده ی کاشت در مناطقی که بارندگی سالانه یکمتر از 350 میلیمتر  دارند، باقی ماند. در ایالت واشنگتن شرقی و مناطق شمال مرکزی ، آیش بهاره- گندم پاییزه ، سیستم مسلط و عمده ی کاشت بر تقریبا 2 میلیون هکتار می باشد. کشاورزان در گریت پلین شمالی به طور مشخص فـرسایش بادی را در زمین های آیش شده کاهش دادند با پذیرفـتن سیستم خاکورزی کمینه (MT) و تمرین سیستم های بدون خاکورزی و شواهد تازه ای کاهش مشابه را در فـرسایش بادی و تحمل در برابر گرد و غبار باد در پاسیفـیک نوثوست نشان می دهد.

مرکز اطلاعات خاکورزی حفـاظتی(CTIC) گزارش داد که کشاورزان در ایالات های گریت پلین غربی و پاسیفـیک روشهای MT و بدون خاکورزی را بر 34 درصد زمینهای زراعی بکار بردند. اگرچه در ایالت واشنگتن فـقط 26 درصد زمینهای زراعی در روش MT و بدون خاکورزی بودند. در واشنگتن شرقی- مرکزی که بارش سالانه معمولا بین 150 تا 300 میلی متر است، حتی آیش MT کمیاب است. برای مثال ، در حومه آدامز قلب منطقه گندم- آیش واشنگتن ، خاکورزی سنتی هنوز بر 88 درصد زمینهای زراعی بکار برده می شود.

بیشترین مطالعات اخیر اقتصادی روشهای بدون خاکورزی و MT در سیستم گندم- آیش به منطقه ی گریت پلین آمریکا و پریریس کانادا مربوط می شود. بازنگری این کار نشان داده است که سودبخشی مرتبط به این سیستم های خاکورزی در مناطق نسبتا کم آب، با تغییر موقعیت تغییر کرده است، اگرچه ، کاهش خاکورزی عمدتا برگشتی خالص را افـزایش می دهد وقتی شدت کشت زراعتی هم افـزایش یابد. وقتی پیشنهاد این سیستم ها برای خاک و هوا مفـید تشخیص داده شدند، برخی پژوهشگران گزارش دادند که برای روش بدون خاکورزی هزینه تولید بالاتر است. اسمیت و همکارانش گزارش دادند که حضور غیر قابل کنترل علفـهای هرز در روش بدون خاکورزی در مناطق نسبتاکم آب می تواند به طور عمده هزینه ی علفـ کشی و تولید کل را با ببرد. اگرچه پژوهش های اخیر کشاورزانی که روش بدون خاکورزی را در یک منطقه نسبتا کم آب واشنگنتن شرقی آزمایش کرده اند، آشکار می کند که هزینه ی تولید آنها برای کشت هایی که بذرپاشی آنها در بهار انجام می شود کمتر از روش CT بوده است. خاکورزی سنتی که در طول آیش به کار برده می شود شدید است و اغلب خاک را نسبت به فـرسایش آسیب پذیر می کند.کمبود پس مانده های گیاهی،کلوخه و زبر خاک بر سطح خاک می تواند یک تهدید فـرسایش بادی خطرناک را بوجود آورد و مطرح سازد. سیستم خاکورزی حفـاظتی در پاسیفـیک نوثوست عموما ابزار بدون برگردان را به کار گرفـت مانند تیغه پهن V شکل برای خاکورزی مقدماتی بهاره ، به همراه استفـاده از علفـ کشها بجای یک یا دو عملیات خاکورزی. این کار مقادیر بیشتری پس مانده های سطحی و زبری خاک را در طول آیش در مقایسه با روش CT حفـظ می کند. لی خبر داد که ذرات گرد وغبار معلق که 10 میکرو متر (PM-10) و کوچکتر بودند در اسپوکان ایالت WA  به 31 تا 54 درصد کاهش خواهند یافـت، اگر خاکورزی حفـاظتی یا روش بدون خاکورزی جایگزین آیش بهاره سنتی شود.

هر دو منطقه ی اسپوکان و تری سیتیز اوربان در مواجهه با استانداردهای دولتی کیفـیت هوا برای PM-10 در چندین مورد رد شدند. یکی از این موارد، در طول یک توفـان غبار (شن) بزرگ در 25 سپتامبر 1999 بود، وقتی که PM-10 به 405 میکرو گرم رسید که تقریبا سه برابر استاندار مجاز ملی 150 می باشد. در آن روز، در تصادفـ چند اتومبیل در نزدیک پندلتون هفـت سرنشین کشته و22 نفـر مجروح شدند. بله ، تخلفـ از فـرمان استاندارد های دولتی کیفـیت هوا، که نمایندگان کیفـیت هوا طرحها را گسترش می دهند تا این مشکل را حل کنند.

چرا بیشتر کشاورزان گندم- آیش در پاسیفـیک نوثوست درون مرزی خاکورزی حفـاظتی را کار نمی برند؟ برخی کشاورزان میزان دانه آب ناکافـی برای استقرار موقعیت گندم پاییزه ، مشکلات در کنترل دم روباهی کلاهی (bromus tecnicum ) و دیگر علفـهای هرز ، به علاوه ی شیارباز کن دانه به علت پس مانده بیش از حد را دلیل این موضوع می آورند.

همچنین مواردی درباره ی خطر سرمایه گذاری در ابزار های خاکورزی حفـاظتی نمایان و آشکار می شود تا برای برخی کشاورزان واشنگتن شرقی زمینه ی بی میلی شود وآنها سیستم های آیش خاکورزی حفـاظتی را قبول نکنند این مقاله عملکرد محصول دانه ای و سودبخشی روش خاکورزی کمینه (حداقل خاکورزی:MT ) و روش خاکورزی کمینه ی تاخیری (حداقل خاکورزی تاخیری :DMT) را در مقایسه با خاکورزی سنتی (CT) گزارش می دهد( برای کشت گندم آیش در واشنگتن شرقی نسبتا کم آب).

وسایل و روشهای آزمایش

آزمایش سیستم خاکورزی تناوب گندم- آیش از آگوست 1993 تا جولای 1999 در ایستگاه پژوهشی آیشی دانشگاه ایالت واشنگتن در لیند واشنگتن انجام شد. اگرچه اولین عملیات آیش در سال 1993 رخ داد ، اما پژوهش به مانند یک تحقیق 5 ساله تولید گندم انجام شد که از 1995 تا 1999 طول کشید(جدول 1) خاک لومی سیلتی شانو بیشتر از 2 متر عمق با شیب کمتر از 2 درصد داشت. این طرح آزمایشی یک بلوک کامل تصادفـی از سه سیستم خاکورزی بود که چهار دفـعه تکرار شد. قطعات مستقل 46×18 متر بودند ، که اجازه می داد تا تجهیزات کشاورزی در حد و اندازه ی صنعتی و تجاری استفـاده شود . بخشهای نزدیک به هم وهم جوار زمین استفـاده شدند برای اینکه بتوانیم داده ها را از هر  دو بخش محصول و آیش پژوهش در هر سال جمع آوری کنیم .سه سیستم مدیریتی خاکورزی عبارت بودند از:

ا- خاکورزی سنتی (CT ) :تکرار و زمان بندی استاندار عملیات خاکورزی و استفـاده از ابزار های معمول مورد استفـاده کشاورزان

2-  خاکورزی حفـاظتی (MT): تکرار و زمان بندی استاندارد عملیات خاکورزی ، علفـ کش ها به جای خاکورزی جایگزین شدند و یک خیش V شکل ، بدون آنکه خاک را برگرداند با چنگک غلتان همراهش برای خاکورزی مقدماتی بهاره استفـاده شد.

3- خاکورزی خفـاظتی تاخیری (DMT): شبیه به روش MT ، بجز خاکورزی مقدماتی بهاره با خیش V شکل که دست کم تا اواسط ماه مه به تاخیر انداخته شد. سیستم DMT شامل تحقیق شده است تا تاثیرش بر نگه داری رطوبت خاک ،  کنترل فـرسایش بادی و به علاوه ، امکان پذیر و عملی بودن اقتصادی آن ، آزمایش و بررسی شود.یک فـهرست کامل عملیات و زمان بندی کشت برای هر سیستم خاکورزی در سراسر پژوهش در جدول 1 دیده می شود. توصیفـ جزئی خاکورزی و دیگر عملیات کاشت برای همه سیستم های خاکورزی در شیلینگر(2001) گزارش شده اند.

تحلیل اقتصادی

روشهای استاندارد بودجه بندی فـعالیت ها (سرمایه گذاری ها) به کار گرفـته شدند تا متوسط هزینه های ثابت و متغیر تولیدات را برای هر سیستم خاکورزی تخمین بزنند. هزینه های ثابت شامل استهلاک ، بهره، مالیاتها، مسکن(تهیه جا) و بیمه بر دستگاهها و یک هزینه ی سرجمع کشت هستند. هزینه های زمین براساس قانون محلی دوسوم مستاجر و یک سوم موجر از محصول سهم می برند می باشد که با بازده سالانه سالانه تغییر می کند. هزینه های متغیر شامل بذر ، کود ، علفـ کش ، بیمه آتش سوزی و تگرگ ، سوخت ، تعمیرات و نیروی کار می باشد. هزینه های تولید برای هر سیستم خاکورزی براساس ترتیب حقیقی عملیات که در آزمایش انجام شده است می باشد( جدول 1) اما دستگاههای مخصوص مقیاس کشت در منطقه را مورد فـرض قرار دادیم. خیش V شکل تیغه پهن تنها ابزار اضافـی ای بود که برای تغییر از سیستم CT  به MT  یا DMT مورد نیاز بود. میزان کود ، علفـ کش و بذر آن مقادیری هستند که در آزمایش لیند استفـاده شدند(جدول 1). میزان محصولات دانه ای ، میانگین سالهای 1995 تا 1999 هستند که از این آزمایش بدست آمده اند (جدول 2) . همه ی مقدار های هزینه و سود برای هر هکتار تناوبی جمع آوری شدند. برای مثال ، هزینه ها و سود های آیش گندم پاییزه- آیش بهاره برای نیم هکتار گندم پاییزه و نیم هکتار آیش محاسبه شدند. این گونه محاسبه به درستی میانگین بازده هر هکتار در هر سال را برای یک کشاورز که نصفـ زمین را در آیش و نصفـ دیگر را در کشت گندم پاییزه قرار داده است، توصیفـ می کند. برای تحلیل گران اقتصادی ، فـرض می شود کشاورزان در این منطقه از هزینه ی دوباره ی کاشت محصول گندم پاییزه شان برای گندم بهاره در یک سال از پنج سال کشت خسارت خواهند دید که این به علت جوانه نزدن گندم پاییزه به اندازه کافـی یا مرگ زمستانه می باشد. این مورد در آزمایش لیند برای همه ی سیستم های خاکورزی به علت آب ناکافـی ناحیه کشت برای کشت گندم پاییزه در سپتامبر 1994 رخ داد.

قیمت گندمی که استفـاده شده ، تنی 02/144 دلار برای گندم سفـید و نرم و تنی 3/187 دلار برای گندم بهاره سخت و قرمز ، معیار منطقه ای است برای تعیین قیمت فـروش و بازاریابی سالانه محصولات بدست آمده در منطقه پژوهش. یک تحلیل حساسیت شامل نشان دادن تاثیرات محدوده ی مرزی تولیدات و قیمت گندم می شود ، در ضمن شامل می شود قیمت های کمتر از تنی 110 دلار که در سالهای 1998و 1999 دیده شده است. برگشتی خالص بازار نسبت به هزینه تولید تعریفـ می شود.پرداختهای دولتی مربوط به کسری در آمد ( پرداخت های متحول کننده ، کامل کننده و قرضی) که در سال 1998 مهم و قابل توجه بودند در نظر گرفـته نشدند.افـزودن پرداختهای دولتی به تحقیق بر رتبه بندی سیستم های خاکورزی تاثیری نخواهد داشت چنانچه پرداختهای متحول کننده وکامل کننده ی تفـکیک شده در سیستم های خاکورزی تغییر نکند( یعنی باید پرداختها برای همه خاکورزی ها مساوی باشد). هرچند ، صرفـ نظر از انتخاب خاکورزی ، این پرداختها بر رای درباره ی پویایی اقتصادی تاثیر خواهند گذاشت.

نتایج وبحث. محصولات ، پس مانده و ذخیره ی آب

محصول دانه ای گندم پاییزه از سال 1995 تا 1999 محدود بین 79/1 تا 20/5 تن در هکتار بود. اختلافـ آماری قابل توجهی در محصول دانه ای میان سیستم های خاکورزی در هر سال یا در میانگین 5 سال وجود ندارد(جدول 2) . در صورتی که آمار قابل توجهی نیست اما در هر سال محصول MT متجاوز یا مساوی محصول CT است. پس مانده های بجا مانده بر سطح خاک در پایان دوره ی آیش mo-13 به طور میانگین برابر 770 ، 1390 و 1440 کیلو گرم بر هکتار برای CT ، MT و DMT می باشد. براساس برنامه ی کشاورزی دولتی در مورد حداقل مقدار پس مانده ی سطحی مورد نیاز برای خاکهایی با فـرسایش زیاد (390 کیلو گرم بر هکتار ) ، استفـاده از روش CT در

یک سال این قانون را نقض کرد و مقدار پس مانده کمتر از 390 کیلو گرم بر هکتار شد. در دیگر سالها هم این موضوع فـقط به صورت حدی رعایت شد. با در نظر گرفـتن اینکه در همه ی سالها در سیستم های MT و DMT مقدار پس مانده بیش از اندازه وجود داشت. در مجموع ، هر دو پارامتر حجم کلوخ و سطح ناهموار با مقایسهMT وDMT با  CTبررسی شد. به طور میانگین در همه ی چرخه های آیش ، حجم آب خاک در عمق 0 تا 15 سانتی (منطقه ی حضور بذر) همچنین در تمام برش عمودی 180 سانتی خاک بوسیله سیستم های خاکورزی تحت تاثیر قرار نگرفـت. بنابراین CT سود زراعی بیشتری از MT ،  DMT در این آزمایش نداشت ، اما روش CT زیانهای کاملا مشخصی برای محیط دارد.

سود بخشی و تحلیل حساسیت

متغیر بودن برگشتی خالص بازار ، هزینه محصولات مختلفـ و هزینه تولید را در طول آزمایش 5 ساله بازتاب می کند. همچنان که در بالا گفـته شد ، در طول زمان و در میان سیستم های خاکورزی بهای گندم برای آزمایش 5 ساله ثابت نگه داشته شد و برگشتی خالص بازار نسبت به هزینه های کل برای سه سیستم خاکورزی به طور آماری به میزان قابل توجهی (5 درصد) متفـاوت نبود(جدول 3). با اندازه گیری برگشتی خالص نسبت به هزینه های متغیر ، DMA از دیگر سیستم های خاکورزی در مقدار قابل توجه 05/0 سود آوری کمتری داشت. براساس میانگین قیمت ها و محصولات ، برگشتی بازار هر سه سیستم خاکورزی کمتر از آن است که هزینه های کل را پوشش دهد و مقدار 27 تا 40 دلار را نمی تواند پاسخگو باشد. هزینه های کل شامل :1- دستمزد برای کارگر -2- هزینه زمین -3- استهلاک دستگاهها -4- هزینه ی بهره - 5- هزینه ی متغیر های از دست رفـته می شوند. منفـی بودن برگشتی خالص بازار نسبت به هزینه های کل به طور روشن و واضح در تولید دانه ای عادی هستند ، وقتی پرداختهای دولتی شامل کار نشده باشد( پرداختهای دولتی شامل پژوهش نشده اما هزینه زمین به صورتی است که انگار پرداخت ها حساب شده است). این دلیل اهمیت پرداختهای دولتی است که تبدیل به سرمایه شده و ارزش زمین را بالا می برد ، متناسبا هزینه ها هم افـزایش می یابد. در نبود پرداختهای دولتی ، هزینه های زمین برای مالک کاهش خواهش یافـت و برگشتی بازار شاید با دقت بیشتری هزینه ها را پوشش دهد.

نتایج در جدول 3 براساس میانگین قیمت ها و محصولات می باشد، هر چند قیمت های بازار و میزان محصولات کشاورزی به طور گسترده نسبت به زمان متغیرند. برای مثال ، میانگین قیمت 5 ساله در این تحلیل 02/144 دلار به ازای هر تن گندم سفـید نرم ، استفـاده شد. اما قیمت گندم در منطقه تا تنی 18/88 و 22/110 در سالهای 1998 و 1999 به شدت سقوط کرد. به طور مشابه محصول گندم دیم در این منطقه اساسا از سالی به سال دیگر متغیر است ، به طوری که در جدول 2 نشان داده شده است. برای توضیح دادن تاثیر اختلافـ قیمت و محصول دانه ای مختلفـ بر برگشتی خالص بازار ، جدول 4 میزان حساسیت برگشتی خالص را برای ترکیب های قیمت و محصول دانه ای مختلفـ در روشهای CT ، MT و DMT نشان می دهد. نتایج میزان حساسیت برای MT رقابتی سیستم خاکورزی ، برای توضیح دادن تاثیرات تغییر پذیری قیمت و محصول اینجا مطرح می شود. اگر میانگین گندم MT ، 03/4 تن در هکتار باشد و قیمت 96/146 دلار برای هر تن دریافـت می شود ، برگشتی بازار نسبت به هزینه های کل مساوی 83/9 دلار می شود. قیمت های 59/128 دلار پایین تر به ازای هر تن ، برای همه ی محصولات 37/4 تن بر هکتار و کمتر. وجود ضرر و زیان را قبل از پرداخت دولتی نشان می دهد(جدول 4) . مقدار میانگین محصولات دانه ای سالهای 1996 تا 1999 آزمایش ، برای سیستم MT که 89/3 تن بر هکتار است ر به گونه ای می توان محاسبه کرد که یک قیمت 19/147 دلار برای هر تن داشته باشیم تا هزینه کل 29/286 دلاری در هر هکتار تناوبی را پوشش دهد. جدول 4 نشان می دهد که اگر محصول دانه ای برای MT تا زیر 03/3 تن در هکتار سقوط کند ، چنانچه در سال 1999 رخ داده (جدول 2) کشاورز برای پرداخت هزینه های کل از محل فـروش بازار درمانده خواهد شد ، حتی اگر قیمت گندم در بالاترین میزان خود یعنی 70/183 دلار برای هر تن باشد.

نتیجه گیری

نتیجه گیری از این پژوهش 5 ساله اختلافـ آماری در مقدار محصول سیستم های آیش CT ، MT و DMT را نشان نمی دهد.سه سیستم خاکورزی از نظر اقتصادی معادل هستند که براساس برگشتی بازار نسبت به هزینه ی تولید می باشد. سیستم کاهش خاکورزی بوسیله ی کنترل فـرسایش باد، تولیدات بیشتر در آینده را وعده می دهد. از این گذشته سیستم های کاهش خاکورزی خطر تکذیب پرداختهای دولتی را کاهش می دهد ، بخاطر اینکه حتی بیشتر از آنچه دولت خواسته پس مانده ی سطحی باقی می گذارد. تحلیل گران اقتصادی نشان می دهند که هیچ کمک مالی یا حتی کمترین کمک مالی مورد نیاز نمی باشد تا تولید کننده ها را برای تغییر از شیوه ی سنتی به شیوه ی آیش با شخم کمتر ترغیب بکند، چرا که این سیستمها در مجموع سود آور هستند. این موضوع به ویژه برای سیستم MT صادق است که سودبخشی آن به طور آماری برای هر دو برگشتی بازار نسبت به هزینه های متغیر وکل با CT برابر است. چون یک طعمه و دلیل «اقتصادی» کوتاه مدت یا بلند مدت قابل توجه برای تبدیل به سیستم آیشMT که محافـظ خاک است ، وجود ندارد

آزمایش خاک

نمونه برداری خاک:

هدف:تجزیه وشناخت خاک و در نتیجه مورد استفاده قرار دادن آن است

1.تقسیم بندی زمین:بر اساس نوع زمین ونوع گیاه وشیب یا مسطح بودن

2.نمونه برداری:

روشهای نمونه برداری:

الف: روش محور مختصات      ب: روش شبکه بندی     

ج: روش چند ضلعی:چند ضلعی نا مشخص را در نظر گرفته ومحل تلاقی را علامت می زنیم 

د: روش زیگزاگی:

براس گیاهان زراعی وصیفی(گل وگیاه) از عمقcm 30-0  نمونه برداری می کنیم ولی برای درختان از عمق   cm120-0  نمونه برداری می کنیم.

تعداد نمونه ها در 3-1 هکتار برابر با 25-20  نمونه باید باشد (هر نمونه kg 5/1-1 )

انواع نمونه: ساده ,مرکب ,دست نخورده ,دست خورده

25-20 نمونه را با هم مخلوط کرده وسپس به میزان   kg  5/1 -1  نمونه برداشته

نمونه ساده:اگر هر یک از نمونه های  برداشت شده جداگانه  مورد تجزیه قرار دهیم به آن نمونه ساده گویند

نمونه مرکب:اگر تعدادی  نمونه ساده را مخلوط کرده ویک نمونه برداریم به آن نمونه مرکب گویند

نمونه دست نخورده: اگر نمونه حالت وساختارطبیعی خاک را برای ما حفظ کند

نمونه دست خورده: اگر نمونه حالت وساختارطبیعی خاک را برای ما حفظ نکند

زمان نمونه برداری: موقعی که خاک ما رطوبت گاورو را داشته باشد یا رطوبت ظرفیت زراعی مزرعه باشد معمولاًنمونه ها را در پاییز بعد ازبرداشت محصول ودر بهار قبل از کاشت انجام می دهند.

وسایل نمونه برداری: بیل و بیلچه(برای نمونه دست خورده)استوانه های نمونه برداری، سوند یا       ا وگر Augerیا آ لر(نمونه دست نخورده،عمق نمونه برداری بیشتر)

روش کار:       

ابتدا استوانه را بر روی خاک قرار می دهیم وبا پتک پلاستیکی به آن ضربه وارد می کنیم وبه درون زمین می رود سپس در پوش را قرار می دهیم وکناره های ظرف را خالی می کنیم بیلچه را در زیر استوانه قرار می دهیم ودست خود را روی در پوش قرار می دهیم وظرف را بر می گردانیم هر نمونه ای که از سر زمین بر می داریم داخل کیسه های پلاستیکی ریخته ومشخصات کامل محل، زمان جمع آوری،عمق نمونه برداری ونام شخص نمونه بردار را در یک کارت تشریح می نویسیم ودر داخل نایلون قرار می دهیم وسپس در آزمایشگاه در سینی های پلاستیکی ریخته ودر جای خشک بدور از نور خورشید خشک قرارمی دهیم (به دلیل اینکه نور میکرارگانیسم را از بین می برد وبعضی فعالیتهای فیزیکی وشیمیایی روی خاک انجام می گیرد)

بعد از خشک شدن با خودکار پلاستیکی پودر کرده واز الک mm2 عبور می دهیم. در خاکشناسی ما به ذرات کوچکتر از mm 2، خاک می گوییم وآزمایشها را در ظرفهای mm 2 انجام می دهیم.

بعد نمونه ها را درون ظروف چوبی یا پلاستیکی قرار می دهیم ودرش را می بندیم ودر جای خشک وتاریک وبدور از آفتاب نگهداری می کنیم.اگراین نمونه ها برای تجزیه های شیمیایی وفیزیکی باشد حداکثر برای یک تا دو سال می توانیم نگه داریم اما برای تجزیه های بیولوژیکی باشد ما بایستی داخل یخچال در دمای c4حداکثر به مدت 6 ماه نگه داری کنیم  نتایج حاصل در مورد جمعیت درست نخواهد بود.

تعیین بافت خاک بروش لمسی: بافت خاک یکی از خصوصیات فیزیکی خاک می باشد همچنین از خصوصیات ثابت است و کم تغییرپذیر است.

عواملی که تحت تاثیر بافت خاک می باشند: نفوذ پذیری ، زه کشی ، تهویه، سله بندی خاک و.....

بافت خاک: فراوانی نسبی ذرات رس، شن، سیلت است.   شن mm 05/0» x> 2                سیلت mm 002/0>x » 05/0         رس mm 002/0 x <        کلوئید  mm 0002/0

x

هر چه میزان شن بیشتر ، نفوذپذیری بیشتر، زه کشی بیشتر، تهویه بیشتر، مواد غذایی کمتر خواهد بود

هر چه میزان رس بیشتر ، نفوذپذیری کمتر، زه کشی کمتر، تهویه کمتر، مواد غذایی بیشتر خواهد بود   

مخلوطی از رس وشن برای خاک مناسب است.

بعضی از قلمه ها در خاکهای شنی وسیب زمینی بیشتردر زمین های شنی حاصل می دهد(به دلیل سبک بودن شن غده سیب زمینی خوب رشد کرده وبزرگ می شود)

انواع خاک بر اساس نوع  رسی ، شنی و سیلتی:

1-sand     2-loamy sand     3- sandy loam    4-loam           5-silty loam                6-silt    7-sandy clay loam                   8-clay loam                 9-silty clay loam      10-sandy clay              11-silty  clay             12-clay          روش کار: بعد از اینکه خاک مورد نظرمان را از محوطه دانشگاه به وسیله استوانه فلزی (نمونه دست نخورده)یا به وسیله سوند یا اوگر یا آ لر(نمونه دست خورده) تهیه کردیم  باید کمی آب برداشته و باgr 50 خاک ( دست خورده) مخلوط کرده تا گِلی که در حد فیلت کپسیته باشد درست کنیم بعد از اینکه به حالت خمیری در آمد طبق جزوه عمل می کنیم ونوع خاک را تشخیص می دهیم.

در استوانه فلزی باید وزن استوانه وخاک وقطروارتفاع  استوانه را به وسیله ترازو وکولیس محاسبه کنیم.

وزن استوانه بدون در: gr186

وزن در استوانه: gr 4/8

وزن کل استوانه حاوی خاک دست نخورده: gr 7/164

قطر ظرف استوانه:cm 5/5

ارتفاع ظرف استوانه:cm 3/3

تعیین بافت خاک به روش هیدرومتری:

هیدرومتر:چگالی سنجی است که از سه بخش تشکیل شده است                                                                          اولین بخش شاخک که از 60-0 درجه بندی شده است.

دومین بخش:حبابی شکل     سومین بخش:جسم سنگینی که از سرب پر شده است

هیدرومتر در دمای c20کالیبره شده است وغلظت را بر حسب gr/lنشان می دهد.

تعیین در صد شن، رس، سیلت:( به روش فیزیکی یا شیمیایی) خاکدانه ها را از بین می بریم وذرات کوچک باقی می ماند. روش فیزیکی مثل: الک کردن وکوبیدن یاهم زدن، روش شیمیایی مثل:استفاده از نمک سدیم که در آن از نمک هگزا متا فسفات سدیم استفاده میشود.    ph=8/5بدست آمده در آزمایش.

  روش کار:ابتدا سوسپانسیون خاک را تهیه می کنیمgr50 خاک برداشته وداخل ارلن یا بشری می ریزیم سپس حدودcc250 آب به آن اضافه می کنیم و  مخلوط می کنیم علاوه بر مخلوط کردن وهمزدن به وسیله دست به صورت دورانی نیز هم می زنیم سپس حدود cc100 نمک هگزا متا فسفات سدیم  ( ده در صد ) می ریزیم ودو باره هم می زنیم حداقل باید12ساعت نمونه را به همان حال قرار داده تا آماده برای استفاده باشد بعد از مدت تعیین شده نمونه را در یک استوانه یک لیتری می ریزیم وبا آب مقطر به حجم یک لیترمی رسانیم.

برای حذف اثر نمک یک استوانه شاهد نیز تهیه می کنیم بدین صورت که این استوانه شاهد حاوی cc 100 نمک هگزا متا فسفات سدیم است که به حجم یک لیتر رساندیم که غلطت نمک را به ما نشان می دهد.سپس با استفاده از همزن میله ای شیشه ای کاملاً سوسپانسیون را به هم زده وبه محض بیرون آمدن همزن کرومتر را می زنیم سر چهل ثانیه باید غلظت داخل سوسپانسیون خوانده شود همزمان با قرائت هیدرومتر با دماسنج دما را نیز اندازه می گیریم اگر دما بیشتر یا کمتر از       c 20باشد باید تصحیح دمایی صورت گیرد.

بعد از دوساعت نیز دمای سوسپانسیون را اندازه گیری کرده و با هیدرومترغلظت را اندازه می گیریم.

در مدت s40(اندازه گیری اول)فقط ذرات شن رسوب می کنند پس ازدو ساعت (اندازه گیری دوم)رس وسیلت رسوب می کندو با استفاده از مثلث بافت خاک ودراختیارداشتن در صد رس وشن وسیلت می توان نوع خاک را تعیین کرد.                                         

تعیین رطوبت خاک :

آب نگهداری شده در داخل منافذ خاک را آب خاک یا رطوبت خاک می گویند.

یکی از مهمترین نقشی که آب در خاک ایفا می کند تامین رطوبت برای گیاه است. اگرخاک را در آون به مدت24 ساعت در دمای c 105 قرار دهیم آن خاک را خاک خشک آون می گویند.

روش کار:برای انجام این آزمایش وبدست آوردن در صد رطوبت جرمی خاک، ابتدا حدود           gr50-40خاک را بر می داریم داخل بوته چینی که قبلاً وزن آنرا بدست آورده ایم می ریزیم،سپس بتدریج آب را با پیست اضافه می کنیم ورطوبت ظرفیت زراعی واشباع را تهیه می نماییم، رطوبت ظرفیت زراعی حالتی است که خاک حالت خمیری به خود می گیرد ولی وقتی بین دو انگشت قرار می دهیم به انگشتانمان نمی چسبد.

خاک اشباع: خاکی است که وقتی، سطح آن را نگاه می کنیم حالت براق وصیقلی دارد.همچنین وقتی با کاردک بر می داریم با کمی کج کردن کاردک گل به آرامی می ریزد وسوم اینکه اگر شیاری درگل اشباع ایجاد بکنیم این شیار به تدریج بسته شود.

سپس نمونه ها را درداخل آون قرار می دهیم بعد از بیرون آوردن  صبر می کنیم خاکمان خنک شود و دوباره خاک را وزن می کنیم اختلاف وزن اولیه وثانویه، وزن آب را نشان خواهد داد وزن خشک آون را با کم کردن وزن بوته چینی از وزن ثانویه بدست می آوریم نتیجه می گیریم که حجم آب با جرم آب برابر است     .

برای بدست آوردن حجم کل خاک با استفاده از استوانه های نمونه برداری که قبلاً قطر وارتفاع آنها را با کولیس اندازه گرفتیم محاسبه می کنیم شایان ذکراست که وزن استوانه ودر پوش آن نیز قبل ازنمونه برداری باید اندازه گیری شود حجم استوانه را بدست می آوریم نمونه های برداشت شده با استوانه را بلافاصله با ترازو وزن کرده وسپس در داخل آون قرار داده می شوند پس از خشک شدن دوباره وزن ثانویه اندازه گیری می گردد ازاختلاف وزن اولیه و ثانویه جرم آب و در نتیجه حجم آب بدست می آید. بنابراین                             

تعیین  B.dجرم مخصوص ظاهری خاک :

برای انجام این آزمایش با استفاده از استوانه های نمونه برداری که نیاز به نمونه دست نخورده  است بدین صورت که، ابتدا قطر داخلی و ارتفاع استوانه های نمونه برداری را اندازه می گیریم سپس سر  زمین رفته پس از صاف نمودن و حذف پوشش گیاهی از سطح خاک با استفاده از استوانه ها،نمونه دست نخورده را بدست می آوریم ( باید استوانه روی سطح زمین قرار داده وبوسیله پتک ضربه وارد کنیم وقتی هم سطح زمین شد ضربه زدن را متوقف می کنیم چون ممکن است خاک داخل ظرف متراکم  شود) سپس به مدت 24 ساعت در دمای c 105 داخل آون قرارمی دهیم تا کاملا خشک شود .   

دستگاه آون یا اتووoven   : دستگاهی است که دمای آن از صفر  تا200 درجه قابل تنظیم است معمولاً برخی از انها به سیستم تهویه ای یادستگاه خشک کننده متصل هستند که این سیستم  به خشک شدن سریع نمونه خاک کمک می کند خشک کردن خاک به مدت 24 ساعت و دمای c105 صورت می گیرد و اگر سیستم تهویه ای داشته باشد حدود 10 تا 12 ساعت برای خشک کردن کافی می باشد نقطه  مورد نظراین است که بعد از خشک شدن نمونه ها بعد از 24 ساعت نباید نمونه ها را بلافاصله خارج کرد(بعلت دارا بودن پتانسیل ماتریک bar 10000- زیرا رطوبت راسریعاً جذب می کند) برای همین نمونه ها را باید داخل دسیکاتور قرار دهیم                 و معمولاً داخل آن یک جاذب رطوبت مثل سیلیکاژن(که در دوربین عکاسی کاربرد دارد)یا سولفات مس قرار می دهیم  بعد از اینکه نمونه ها خنک شدند آنها را وزن می کنیم  و چون قبلا وزن استوانه ها را داشتیم  بنابراین می توان وزن خاک خشک را بدست بیاوریم.                             

نمونه برداری با استوانه های نمونه برداری در خاکهای گلی و شنی  امکان پذیر نمی باشد و معمولا در خاکهای سطحی که رطوبتشان کم می باشد هنگام نمونه برداری مقداری رطوبت اضافه می کنیم اما اگر از عمق های پایینتر نمونه ها را بدست بیاوریم زمین را بصورت پله پله در آورده و نمونه ها رااستخراج می کنیم.

روش های تعیین جرم مخصوص حقیقی خاک:(Bd)

1-  اختلاف حجم در داخل استوانه: در این روش بااستوانه حجم مشخصی آب برداشته سپس بر روی آن جرم مشخصی خاک خشک آون ریخته اختلاف حجم در داخل استوانه به ماحجم خاک خشک را نشان خواهد داد.(این روش، روش دقیقی به شمار نمی آید)

زیراممکن است حبابهای هوا بین ذرات باقی بماند.

2-پیکنومتر: یک بالون شیشه ای کوچک که درپوش آن در قسمت وسط دارای یک سوراخ می باشد این مجرا یا سوراخ برای خروج آب اضافی است تا حجم آب داخل شیشه همیشه ثابت بماند.در این روش ابتدا پیکومتر و درپوش بدقت وزن می کنیم سپس حدود   gr10  خاک خشک آون را برداشته و داخل پیکومتر می ریزیم و دوباره پیکنومتر و درپوش را وزن می کنیم سپس قطره قطره با آب مقطر به خاک آب اضافه کرده تا چند لایه آب روی خاک قرار بگیرد سپس پیکنومتر را روی شعله قرار داده تا حباب های موجود داخل آن خارج شود نمونه نبایستی بجوشد .سپس پس از چند دقیقه پیکنومتر را گذاشته تا سرد بشود و پس از خنک شدن به حجم می رسانیم بعد از آن پیکنومتر را به همراه آب و خاک وزن می کنیم.سپس کلیه محتویات داخل پیکنومتر را خالی کرده و پیکنومتر را کاملا شسته و نهایتا با آب مقطر پر می کنیم سپس سطح بیرونی پیکنومتررا خشک کرده و دوباره وزن می کنیم

تعیین رنگ خاک:                                                                           

روش کار: ابتداcm 10  کاغذسفید رنگ انتخاب کرده و حدود gr 10 خاک روی ان می ریزیم و سپس بالای دفترچه مانسل قرار داده یکی یکی صفحه ها را برگردانده خاک ما رنگش نزدیک به هر صفحه باشد آن صفحه را انتخاب کرده سپس chip که نزدیک رنگ خاک ما است انتخاب کرده و هیو و کروما را یادداشت کرده و سپس مقداری رطوبت به این خاک  اضافه کرده پس از اضافه کردن رساندن به ظرفیت زراعی دوباره رنگ خاک را اندازه گرفته که در این حالت ولیو کاهش ، کروما کاهش یا افزایش می یابد و دوباره فرمول رنگ را ثبت می کنیم و همچنین نام علمی آن را یادداشت می کنیم بیشتر خاکهای کشور ما و آذربایجان فهوه ای رنگ است.

اندازه گیری PH خاک:

یکی از مهمترین خصوصیات شیمیایی خاک است که اهمیت آن مربوط به اسیدی یا قلیایی بودن محیط است محدودهPH بین 14- 0  متغیر است .7 حالت خنثی است و بالاتر از 7 قلیایی و پایین تر از 7 اسیدی به حساب می آید  PH بیانگر میزان یا شدت بازی یا اسیدی بودن محیط های آبی می باشد. PHخاک نشان دهنده نوع کاتیون های جذب شده در سطح کلوئید ها نیز می باشد.برای اندازه گیریPH دو روش موجود است یکی مقایسه رنگ توسط برخی از معرف ها یا کاغذ تورنسل و دومی دستگاه PH متر است.

PH متر : وسیله ای است که دارای یک الکترود شیشه ای است که این الکترود به غلظت   حساس است اساس دستگاهPH متر الکتروشیمیایی است این دستگاه در نوک الکترود که جنس آن از سیلیکات سدیم می باشد اگر غلظت هیدروزن در داخل و خارج الکترود یکسان نباشد این اختلاف را به صورت اختلاف پتانسیل به دستگاه  گزارش می دهد و همچنین بر حسب PH نشان می دهدکه قبل از کار با دستگاه باید کالیبره (تنظیم) شود، در خاکهای اسیدی با تامپون های شماره 7-4 کالیبره می کنیم در صورتی که در خاکهای قلیایی با تامپون های 9-7 کالیبره می کنیم.

روش کار: ابتدا  حدود gr100 خاک برداشته وگل اشباع تهیه می کنیم پس از تهیه گل اشباع  آن را حدود 10-5 دقیقه به حال خود رها کرده ،پس از آن ابتدا به وسیله کاغذهای تورنسل یاPH متر،PHخاک را  به صورت تقریبی بدست می آوریم سپس با قرار دادن الکترود PH متر ، در گل اشباع PHرا تعیین می کنیم.       

اندازه گیری کربن آلی:(مواد آلی خاک)

برای اندازه گیری مواد آلی، از دو طریق استفاده می کنیم:احتراق به روش تر ، احتراق به روش خشک.

در احتراق به روش خشک، نمونه را در کوره قرار می دهیم ومی سوزانیم اختلاف کاهش وزن نشانگر سوختن کربن آلی است که به صورت CO2خارج می شود اما روش معمول سوزاندن به روش تر است در این روش میزان ماده آلی خاک را با بی کرومات پتاسیم در مجاورت اسید سولفوریک اکسید می شود باقیمانده بی کرومات و دی کرومات با فروآمونیوم سولفات از طریق نیتراسیون در مجاورت معرف ارتو فنان ترولین اندازه گیری و با محاسبه مقدار دی کرومات مصرف شده برای اکسیداسیون کربن آلی مقدار آن را در خاک محاسبه می کنیم در این آزمایش کربن آلی به CO2 یا گاز کربنیک تبدیل می شود                                  .

روش کار:  ابتدا مقداری از خاکمان را بر می داریم ودر آون چینی می کوبیم سپس حدود یک گرم از نمونه خاکمان را بر می داریم و در ارلن مایر cc250 می ریزیم وبه آرامیcc 10 دی کرومات پتاسیم به آن اضافه می کنیم سپس cc10 اسید سولفوریک غلیظ به آن اضافه می کنیم این مرحله را زیر هود انجام میدهیم (بخاطر وجود بخارات اسید وCO2) سپس ارلن را از زیر هیتر یا چراغ الکلی به مدتmin 20حرارت می دهیم پس از حرارت باید دقت کرد دما ازc165 تجاوز نکند ،سپس نمونه  را از روی هیتر برداشته واجازه می دهیم خنک شود پس از خنک شدن حدود cc100تاcc150آب مقطر به آن اضافه می کنیم و نمونه را با فرو آمونیوم سولفات تیتر می کنیم به محض  اینکه  به رنگ سبز لجنی در آمد تیتر را قطع کرده وحجم مصرفی فرو آمونیوم سولفات را بدست می آوریم همیشه در اندازه گیری کربن آلی از نمونه شاهد یا blankاستفاده می کنیم به این صورت که همه محلولها یا عصاره هایی را که گفتیم می ریزیم.

به محض رویت رنگ سبز لجنی در آمد تیتر را قطع کرده وحجم مصرفی را یادداشت می کنیم نهایتاً درصد ماده آلی را از کربن آلی بدست می آوریم.

وزن خشک خاک به مقدار یک گرم

عدد88/0 ضریب تبدیل درجه اکسیداسیون مواد آلی است .

اندازه گیری هدایت الکتریکیEC خاک:     Soil electrical  conductivity               هدایت الکتریکی در محیط های آبی ،مثل آب آبیاری یا آب خاک  بیانگر مقدار املاح معدنی محلول می باشدو معیار دقیقی از میزان املاح وشوری در خاک وآب است به طوری که کیفیت و طبقه بندی آب وخاک از نظر شوری از روی EC مشخص می شود ECبوسیله دستگاهی بنام EC سنج اندازه گیری می شود کار دستگاه  بر مبنای قانون اهم است وشکل زیر اساس دستگاه ECسنج می باشد که حاوی یک مقاومت سنج ، یک منبع جریان یا نیروی محرکه،یک الکترود شیشه ای می باشد.

الکترود شیشه ای ساحتمان  ساده ای دارد که ته آن باز می باشد.

در انتهای الکترود شیشه ای دو صفخه پلاتینی روبروی هم قرار گرفته اند به فاصله یک سانتیمتری که یکی به قطب مثبت ودیگری به قطب منفی متصل می باشد این الکترود را تا حدی داخل محلول قرار می دهیم که سطح پلاتین ها کاملاً پوشانده شود.همچنین سطح پلاتین یک سانتیمتر مربع می باشد.

برای شروع کار با ECسنج ، آن را کالیبره کرده برای این کار از محلولهای استاندارد KCLبا غلظت های زیر دمای c25 استفاده کرد. بایستی توجه کرد که این دستگاه در دمای 25cکالیبره شده است واگر دما بیشتر یا کمتر از آن باشد تصحیح را باید انجام دهیم.

روش کار : ابتدا مقدارgr50 خاک را وزن کرده وداخل بوته چینی ریخته وسپس گل اشباع  را تهیه می کنیم سپس بعد از 24 ساعت  توسط دستگاه سانتریفوژ یا قیف بوخنر عصاره خاک را جدا می کنیم سپس زیر الکترود دستگاه ECسنج که قبلاً کالیبره شده است قرار داده ومیزان ECرا     می خوانیم.

تهیه های محلول های مولار ، مولال ، نرمال:

  10% ، به میزان 10گرم وزن کرده درون بالون ریخته و 100cc آب اضافه می کنیم.

مولاریته یک مولار : برای بدست آوردن محلول یک مولار هر ماده ای کافی است جرم مولکولی ماده را بدست آورده به همان مقدار نمک وزن کرده و در بالون یک لیتری ریخته و حجم آن را به یک لیتر می رسانیم . ( برای 0/1مولال جرم مولکولی تقسیم بر ده  )

مولالیته : یک مولال: اگر حجم مولکولی نمک یا ماده را بدست بیاوریم و داخل آن به حجم 1000ccآب بریزیم به آن مولالیته یا یک مولال می گوییم .

یک نرمال : برای بدست آوردن محلول یک نرمال کافی است اکی والان گرم هر ماده ای را بدست آورده همان مقداراز ماده را وزن کرده و به حجم یک لیتر برسانیم