کارایی مصرف آب در کشت مخلوط ذرت-ماش تحت شرایط مختلف تنش آبی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد/ گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

2 استادیار/ گروه مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

3 استادیار/ گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

4 دانش‌آموختة دکتری/ گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

چکیده

به‌منظور بررسی تنش آب و الگوهای کشت بر بهره‌وری آب در کشت مخلوط ماش و ذرت تحت شرایط تنش خشکی، آزمایشی به‌صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح پایة بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعة تحقیقاتی دانشگاه ایلام طی سال زراعی 1400-1399 انجام شد. کرت‌‌های اصلی شامل آبیاری در چهار سطح (40، 60، 80 و 100 درصد نیاز آبی گیاه) و کرت‌های فرعی شامل الگوی کشت در چهار سطح (کشت مخلوط افزایشی 100 درصد ذرت+ 50 درصد ماش، کشت مخلوط جایگزینی 50 درصد ذرت+ 50 درصد ماش و کشت خالص ماش و ذرت) بودند. برای بررسی کارایی کشت مخلوط از دو شاخص نسبت برابری زمین (LER) و نسبت برابری آب (WER) استفاده شد. نتایج نشان داد که کارایی مصرف آب محصول ماش در دو الگوی کشت مخلوط افزایشی و مخلوط جایگزینی به‌طور معناداری کم‌تر از کشت تکی ماش بود. بهره‌وری آب ماش در کشت مخلوط جایگزینی به‌طور متوسط 23 درصد بیش‌تر از کشت مخلوط افزایشی بود. بیش‌ترین بهره‌وری آب ماش در سطح آبیاری 80 درصد نیاز آبی و کشت تکی (51/0 کیلوگرم بر مترمکعب) اتفاق افتاد. بهره‌وری آب ذرت در همة الگوهای کشت با افزایش مقدار مصرف آب آبیاری کاهش پیدا کرد. بین بهره‌وری آب کشت مخلوط افزایشی و کشت تکی ذرت اختلاف معناداری وجود نداشت. بنابراین، بهره‌وری آب کشت مخلوط جایگزینی دارای تفاوت معنادار با دو الگوی کشت دیگر بود. بیش‌ترین مقدار LER به‌میزان 56/1 و 52/1 به‌ترتیب در کشت مخلوط افزایشی در 80 و 100 درصد نیاز آبی به‌دست آمد که معادل 56 و 52 درصد افزایش سودمندی زراعی نسبت به کشت خالص دو گونه به‌صورت تکی بود. WER در همة سطوح آبی و دو الگوی کشت مخلوط بیش‌تر از یک بود که بیان‌گر برتری کشت مخلوط با مقدار آب کم‌تر نسبت به کشت تکی است. مقدار WER کشت مخلوط افزایشی در همة سطوح آبیاری بیش‌تر از کشت جایگزینی بود. هم‌چنین، نتایج نشان داد که بیش‌ترین WER به مقدار 46/1 مربوط به تیمار کشت مخلوط افزایشی با سطح آب مصرفی 80 درصد است. مقایسة دو شاخص LER و WER نشان داد که به‌طور کلی کشت مخلوط باعث استفاده کاراتر از آب و زمین می‌شود. هم‌چنین، نتایج بیش‌ترین LER و WER در کشت مخلوط افزایشی و سطح آبیاری 80 درصد اتفاق افتاده است. بنابراین، کشت مخلوط افزایشی و استفاده از سطح آبیاری 80 درصد باعث کارآمدترین استفاده از منابع آب و زمین می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


References
Amani Machiani, M., Javanmard, A., Morshedloo, M.R. & Maggi, F. (2018). Evaluation of competition, essential oil quality and quantity of peppermint intercropped with soybean. Industrial Crops and Products, 111, 743-754. doi: 10.1016/j.indcrop.2017.11.052.
Bai, W., Sun, Z., Zheng, J., Du, G., Feng, L., Cai, Q., Yang, N., Feng, C., & Zhang, L. (2016). Mixing trees and crops increases land and water use efficiencies in a semi-arid area. Agricultural Water Management, 178, 281-290. doi:10.1016/j.agwat.2016.10.007.
Bedoussac, L., & Justes, E. (2010). Dynamic analysis of competition and complementarity for light and N use to understand the yield and the protein content of a durum wheat–winter pea intercrop. Plant and Soil, 330, 37-54. doi: 10.1007/s11104-010-0303-8.
Belay, D., Schulthess, F., & Omwega, C. (2009). The profitability of maize–haricot bean intercropping techniques to control maize stem borers under low pest densities in Ethiopia. Phytoparasitica37, 43-50. doi:  10.1007/s12600-008-0002-7.
Brooker, R.W., Bennett, A.E., Cong, W.F., Daniell, T.J., George, T.S., Hallett, P.D., Hawes, C., Iannetta, P.P., Jones, H.G., Karley, A.J. & Li, L. (2015). Improving intercropping: a synthesis of research in agronomy, plant physiology and ecology. New Phytologist, 206(1), 107-117. doi: 10.1111/nph.13132.
Chapagain, T., & Riseman, A. (2014). Barley–pea intercropping: Effects on land productivity, carbon and nitrogen transformations. Field Crops Research, 166, 18-25. doi:10.1016/
j.fcr.2014.06.014
.
Chen, G., Kong, X., Gan, Y., Zhang, R., Feng, F., Yu, A., Zhao, C., Wan, S., & Chai, Q. (2018). Enhancing the systems productivity and water use efficiency through coordinated soil water sharing and compensation in strip-intercropping. Scientific Reports, 8(1), 1-11. doi:10.1038/s41598-018-28612-6.
Echarte, L., Della Maggiora, A., Cerrudo, D., Gonzalez, V.H., Abbate, P., Cerrudo, A., Gonzalez, V.H., Abbate, P., Sadras, V.O., & Calvino, P. (2011). Yield response to plant density of maize and sunflower intercropped with soybean. Field Crops Research121(3), 423-429. doi: 10.1016/j.fcr.2011.01.011.
Gitari, H.I., Gachene, C.K., Karanja, N.N., Kamau, S., Nyawade, S., Sharma, K., & Schulte-Geldermann, E. (2018). Optimizing yield and economic returns of rain-fed potato (Solanum tuberosum L.) through water conservation under potato-legume intercropping systems. Agricultural Water Management, 208, 59-66. doi:10.1016/j.agwat.2018.06.005.
Hu, F., Feng, F., Zhao, C., Chai, Q., Yu, A., Yin, W., & Gan, Y. (2017). Integration of wheat-maize intercropping with conservation practices reduces CO2 emissions and enhances water use in dry areas. Soil and Tillage Research, 169, 44-53. doi:10.1016
/j.still.2017.01.005
.
Khajeh Khezri , A., Estakhroeih, A.R., & Kermani, S.G. (2018). Evaluating the effects of alternative and regulated deficit irrigation on yield and some components in intercropping (Sorghum–Red bean). Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 41(2), 77-92. doi: 10.22055/jise.2018.13614. [In Persian]
Khatamipour, M., Asgharipour, M.R., & Sirousmehr, A.R. (2014). Intercropping benefits of foxtail millet with mung bean as influenced by application of different manure levels. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production. 24(3), 75-86. https://journals.tabrizu.ac.ir/article_2731.html. [In Persian]
Kanton, R.A.L., & Dennett, M.D. (2004). Water uptake and use by morphologically contrasting maize/pea cultivars in sole and intercrops in temperate conditions. Experimental Agriculture40(2), 201-214. doi:10.1017/S0014479703001571.
Kumawat, A., Bamboriya, S.D., Meena, R.S., Yadav, D., Kumar, A., Kumar, S., Raj, A., & Pradhan, G. (2022). Legume-based inter-cropping to achieve the crop, soil, and environmental health security. Advances in Legumes for Sustainable Intensification, 307-328. doi: 10.1016/B978-0-323-85797-0.00005-7.
Lithourgidis, A.S., Vlachostergios, D.N., Dordas, C. A., & Damalas, C.A. (2011). Dry matter yield, nitrogen content, and competition in pea–cereal intercropping systems. European Journal of Agronomy, 34(4), 287-294. doi:10.1016/j.eja.2011.02.007.
Liu, M., Wang, G., Liang, F., Li, Q., Tian, Y., & Jia, H. (2022). Optimal irrigation levels can improve maize growth, yield, and water use efficiency under drip irrigation in northwest China. Water, 14(23), 3822. doi:10.3390/
w14233822
.
Liu, X., Rahman, T., Song, C., Yang, F., Su, B., Cui, L., Bu, W., & Yang, W. (2018). Relationships among light distribution, radiation use efficiency and land equivalent ratio in maize-soybean strip intercropping. Field Crops Research224, 91-101. doi:10.1016/j.fcr.2018.05.010.
Mead, R., & Willey, R. (1980). The concept of a land equivalent ratio’and advantages in yields from intercropping. Experimental Agriculture 16(3), 217-228. doi:10.1017/S0014479
700010978
.
Morris, R.A., & Garrity, D.P. (1993). Resource capture and utilization in intercropping: water. Field Crops Research, 34(3-4), 303-317. doi:10.1016/0378-4290(93)90119-8.
Musa, M., Leitch, M.H., Mazher, I., & Fayyaz-ul-Hassan, S. (2010). Spatial arrangement affects growth characteristics of barley-pea intercrops. International Journal of Agriculture and Biology12(5), 685-690. doi: 1814–9596 09–440/MFA/2010/12–5–685–690.
 Nassary, E.K., Baijukya, F., & Ndakidemi, P.A. (2020). Productivity of intercropping with maize and common bean over five cropping seasons on smallholder farms of Tanzania. European Journal of Agronomy113, 125964. doi:10.1016/j.eja.2019.125964.
Raza, M.A., Bin Khalid, M.H., Zhang, X., Feng, L. Y., Khan, I., Hassan, M.J., Ahmed, M., Ansar, M., Chen, Y.K., Fan, Y.F., & Yang, W. (2019). Effect of planting patterns on yield, nutrient accumulation and distribution in maize and soybean under relay intercropping systems. Scientific Reports, 9(1), 4947. doi:10.1038/s41598-019-41364-1.
Raza, M.A., Gul, H., Wang, J., Shehryar Yasin, H., Qin, R., Hayder Bin Khalid, M., Muhammd Naeem, M., Feng, L.Y., Iqbal, N., Gitari, H., Ahmad, S., (2021). Land productivity and water use efficiency of maize-soybean strip intercropping systems in semi-arid areas: A case study in Punjab Province, Pakistan. Journal of Cleaner Production, 308, 127282. doi:10.1016/j.jclepro.2021.127282.
Ren, J., Zhang, L., Duan, Y., Zhang, J., Evers, J.B., Zhang, Y., Su, Z., & Van Der Werf, W. (2019). Intercropping potato (Solanum tuberosum L.) with hairy vetch (Vicia villosa) increases water use efficiency in dry conditions. Field Crops Research240, 168-176. doi:10.1016/j.fcr.2018.12.002.
Salama, H., El-Karamity, D.E.S., & Nawar, A.I. (2016). Additive intercropping of wheat, barley, and faba bean with sugar beet: Impact on yield, quality and land use efficiency. Egyptian Journal of Agronomy, 38(3), 413-430. doi: 10.21608/AGRO.2016.1277.
Sezen, S.M., Yazar, A., & Tekin, S. (2011). Effects of partial root zone drying and deficit irrigation on yield and oil quality of sunflower in a Mediterranean environment. Irrigation and Drainage, 60(4), 499-508. doi:10.1002/ird.607.
Takim, F.O. (2012). Advantages of maize-cowpea intercropping over sole cropping through competition indices. Journal of Agriculture and Biodiversity Research1(4), 53-59. http://www.onlineresearchjournals.org/JABR.
Tanwar, S.P.S., Rao, S.S., Regar, P.L., Datt, S., Kumar, P., Jodha, B.S., Santra, P., Kumar, R., & Ram, R. (2014). Improving water and land use efficiency of fallow-wheat system in shallow Lithic Calciorthid soils of arid region: Introduction of bed planting and rainy season sorghum–legume intercropping. Soil and Tillage Research, 138, 44-55. doi:10.1016/j.still.2013.12.005.
Temesgen, A., Fukai, S., & Rodriguez, D. (2015). As the level of crop productivity increases: Is there a role for intercropping in smallholder agriculture. Field Crops Research, 180, 155-166. doi: 10.1016/j.fcr.2015.06.003.
Teng, Y.Y., Zhao, C., Chai, Q., Hu, F.L., & Feng, F.X. (2016). Effects of postponing nitrogen topdressing on water use characteristics of maize-pea intercropping system. Acta Agronomica Sinica42(3), 446-455. doi: 10.3724/SP.J.1006.2016.00446.
Wang, J.Y., Mo, F., Nguluu, S.N., Zhou, H., Ren, H.X., Zhang, J., Kariuki, C.W., Gicheru, P., Kavaji, L., Xiong, Y.C., & Li, F.M. (2016). Exploring micro-field water-harvesting farming system in dryland wheat (Triticum aestivum L.): An innovative management for semiarid Kenya. Field Crops Research196, 207-218. doi.org/10.1016/j.fcr.2016.07.001
Wang, W., Li, M.Y., Gong, D.S., Zhou, R., Khan, A., Zhu, Y., Zhu, H., Abrar, M., Zhu, S.G., Wang, B.Z. & Song, C. (2022). Water use of intercropped species: maize-soybean, soybean-wheat and wheat- maize. Agricultural Water Management269, 107690. doi:10.1016/j.agwat.2022.107690.
Willey, R.W. (1990). Resource use in intercropping systems. Agricultural Water Management17(1-3), 215-231. doi:10.1016/0378-3774(90)90069.
Yin, W., Chai, Q., Zhao, C., Yu, A., Fan, Z., Hu, F., Fan, H., Guo, Y. & Coulter, J.A., (2020). Water utilization in intercropping: A review. Agricultural Water Management241, 106335. doi:10.1016/j.agwat.2020.106335.
Yin, W., Chen, G.P., Feng, F.X., Guo, Y., Hu, F.L., Chen, G.D., Zhao, C., Yu, A.Z., & Chai, Q. (2017). Straw retention combined with plastic mulching improves compensation of intercropped maize in arid environment. Field Crops Research, 204, 42–51. doi:10.1016/j.fcr.2017.01.005.
Yin, W., Fan, Z.L., Hu, F.L., Fan, H., Yu, A.Z., Zhao, C., & Chai, Q. (2019a). Straw and plastic mulching enhances crop productivity via optimizing interspecific interactions of wheat–maize intercropping in arid areas. Crop Science59(5), 2201-2213. doi:10.2135/ cropsci2019.02.0082.
Yin, W., Fan, Z.L., Hu, F.L., Yu, A.Z., Zhao, C., Chai, Q., & Coulter, J.A. (2019b). Innovation in alternate mulch with straw and plastic management bolsters yield and water use efficiency in wheat-maize intercropping in arid conditions. Scientific Reports9(1), 6364. doi: 10.1038/s41598-019-42790.
Yin, W., Yu, A., Chai, Q., Hu, F., Feng, F., & Gan, Y. (2015). Wheat and maize relay-planting with straw covering increases water use efficiency up to 46%. Agronomy for Sustainable Development, 35(2), 815-825. doi: 10.1007/s13593-015-0286-1.