افزایش بهره وری استفاده از منابع، سودآوری و باروری سیب‌زمینی از طریق کشت مخلوط با لوبیاسبز

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران

2 دانشجوی کارشناسی‌ارشد زراعت، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: سیب‌زمینی (Solanum tuberosum L.) یکی از محصولات غذایی جهانی است و ایران با بیش از پنج میلیون تن تولید، رتبه سیزدهم را در بین بزرگترین تولیدکنندگان سیب‌زمینی جهان دارد. استان همدان نیز یکی از تولیدکنندگان اصلی سیب‌زمینی در ایران است. در این محصول، عملکرد کمی و کیفی بسیار وابسته به عرضه کافی نیتروژن است. با این حال، ریشه نسبتا کم عمق سیب‌زمینی همراه با نیاز زیاد نیتروژن و آب آن، خطر آبشویی نیترات را افزایش می‌دهد. بنابراین، بهینه‌سازی مصرف نیتروژن برای سیب‌زمینی، هم برای به حداکثر رساندن تولید و هم برای به‌حداقل رساندن ورود نیتروژن به آب‌های زیرزمینی مهم است. جهت دستیابی به این هدف، کشاورزی پایدار می‌تواند نقش قابل توجهی داشته باشد. یکی از روش‌های رسیدن به کشاورزی پایدار، ایجاد تنوع با استفاده از کشت مخلوط گیاهان مختلف است. از این رو، هدف این آزمایش پاسخ سیب‌زمینی و نیز کارایی استفاده از منابع به کشت مخلوط با لوبیاسبز بود.
مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی در سه تکرار در فصل زراعی 1395 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا انجام شد. الگوهای کشت در چهار سطح (کشت خالص سیب‌‌زمینی، کشت لوبیاسبز بین ردیف‌های سیب‌زمینی، کشت لوبیاسبز روی ردیف‌های سیب‌زمینی و کشت لوبیاسبز بین و روی ردیف‌های سیب‌زمینی) و مصرف کود اوره در سه سطح (صفر، 174 و 348 کیلوگرم در هکتار) فاکتورهای آزمایش بودند. جهت محاسبه سودمندی کشت مخلوط، لوبیاسبز نیز به‌‌صورت خالص در سه تکرار کشت شد. در کشت‌های مخلوط، 50 درصد تراکم لوبیاسبز در مترمربع به کشت خالص سیب‌زمینی اضافه شد. عملکرد غده، درصد و عملکرد غده‌های با اندازه مختلف، محتوای کلروفیل برگ سیب‌زمینی، کارآیی مصرف نیتروژن و آب و نیز شاخص‌های مجموع عملکرد نسبی (RYT) و ضریب معادل زمین (LEC) محاسبه و ارزیابی شدند. تجزیه واریانس داده‌‌ها با استفاده از نرم افزار آماری SAS 9.1 انجام و تفاوت بین میانگین‌ها به روش حداقل اختلاف معنی دار (LSD) در سطح احتمال 5 درصد بررسی شد.
یافته‌ها: اثر متقابل تیمارها بر صفات مورد بررسی به جز تعداد ساقه اصلی در بوته و تعداد غده در بوته معنی‌دار شد. بیشترین تعداد و وزن گره تثبیت کننده نیتروژن از کشت لوبیاسبز بین ردیف‌های سیب‌زمینی با مصرف 174 کیلوگرم اوره در هکتار حاصل شد و کمترین میزان این صفات به تیمار کشت لوبیاسبز روی ردیف‌های سیب‌زمینی با مصرف 348 کیلوگرم اوره در هکتار تعلق گرفت. همچنین، کشت مخلوط لوبیاسبز بین ردیف‌های سیب‌زمینی با مصرف 174 کیلوگرم اوره در هکتار، بیشترین کلروفیل برگ سیب‌زمینی را داشت. بیشترین عملکرد کل و عملکرد غده‌های‌ تجاری نیز به تیمار کشت لوبیاسبز بین ردیف‌های سیب‌زمینی با مصرف 348 کیلوگرم اوره در هکتار اختصاص یافت. ولی، این تیمار با تیمار کشت مخلوط لوبیاسبز بین ردیف‌های سیب‌زمینی با مصرف 174 کیلوگرم اوره در هکتار از نظر عملکرد کل و عملکرد غده‌های تجاری تفاوت معنی‌دار نداشت. بر اساس عملکرد اقتصادی نیز بیشترین کارائی مصرف آب و کود اوره از تیمار کشت مخلوط لوبیاسبز بین ردیف‌های سیب‌زمینی با مصرف 174 کیلوگرم اوره در هکتار حاصل شد. بالاترین مجموع عملکرد نسبی و ضریب معادل زمین نیز از کشت لوبیاسبز بین ردیف‌های سیب‌زمینی با مصرف 174 کیلوگرم اوره در هکتار به‌دست آمد.
نتیجه گیری: در مجموع کشت لوبیا سبز بین ردیف‌های سیب‌زمینی با مصرف 174 کیلوگرم اوره در هکتار در مقایسه با کشت خالص سیب‌زمینی همراه با مصرف 348 کیلوگرم اوره در هکتار، عملکرد غده سیب‌زمینی و کارائی استفاده از منابع را بهبود بخشید. ازاین‌رو، به‌‌نظر می‌رسد این الگوی کشت از تکنیک‌های کشاورزی کم نهاده بوده و می‌تواند ضمن تولید محصول رضایت‌بخش، مصرف کود شیمیایی نیتروژنه را نیز کاهش دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improvement of resource use efficiency, profitability and productivity of potato by intercropping with green bean

نویسندگان [English]

  • Javad Hamzei 1
  • Javad Sedighi Kamel 2
1 Corresponding Author, Dept. of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 M.Sc. Student, Dept. of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: Potato (Solanum tuberosum L.) is a global food crop, and Iran with more than 5 million tons of production, ranks 13th among the world’s biggest producers of potatoes. Hamedan province is also one of the main potato producers in Iran. In this crop, the yields of quantity and quality are very dependent on an adequate application of nitrogen. However, the relatively shallow root system of the potato crop, coupled with its large nitrogen and water requirement increases the risk of nitrogen leaching. Therefore, optimizing N consumption for potato is important, both for maximizing production and for minimizing N loss to groundwater. Sustainable agriculture can play a significant role in achieving this goal. One of the methods for achieving sustainable agriculture is to create diversity by using intercropping of different plants in agriculture. Hence, the purpose of this experiment was to evaluate the response of potato as well as the resources use efficiency to intercropping with green bean.
Materials and Methods: The experiment was conducted as a factorial based on randomized complete block design with three replications in 2016 growing season at the Research Farm of the Bu-Ali Sina University. Planting patterns in four levels (potato sole cropping, planting green bean between potato rows, planting green bean within potato rows, and planting green bean between and within potato rows), and three levels of urea fertilizer (0, 174 and 348 kg urea/ha) were the experimental factors. To calculate the advantages of intercropping, the pure stand of green bean was also cultivated in three replications. In intercropping, 50% of the density of green bean was added to pure stand of potato. Tuber yield, percentage and yield of tubers in different size, leaf chlorophyll content of potato, nitrogen and water use efficiency, as well as total relative yield (RYT) and land equivalent coefficient (LEC) indices were calculated and evaluated. SAS 9.1 software were used for analysis of variance (ANOVA) calculations. The difference between the means was evaluated by the least significant difference (LSD) method at the level of 5% probability.
Results: The interaction of treatments on traits was significant except for the number of main stems and tubers per plant. The highest number and weight of root nodules were obtained from the green bean planting between potato rows with consumption of 174 kg urea/ha, and the lowest values of these were belonged to the green bean planting within potato rows with consumption of 348 kg urea/ha. Also the highest potato leaf chlorophyll was revealed at the green bean planting between potato rows with consumption of 174 kg urea/ha. Maximum total tuber yield and yield of commercial tubers were revealed at the green bean planting between potato rows with consumption of 348 kg urea/ha. However, this treatment did not show a significant difference with the treatment of green bean planting between potato rows at the fertilizer level of 174 kg urea/ha for the traits of total tuber yield and yield of commercial tubers. The highest water and urea fertilizer use efficiency were obtained from the treatment of green bean planting between potato rows at the fertilizer level of 174 kg urea/ha. Maximum RVT and LEC were achieved at green bean planting between potato rows with consumption of 174 kg urea/ha.
Conclusion: Generally, green bean planting between potato rows with consumption of 174 kg urea/ha compare to potato sole cropping with application of 348 kg urea/ha, improved the yield of potato and the efficiency of resources use. Therefore, it seems that this planting pattern is low input agricultural techniques and in addition to the satisfactory production can also reduce nitrogen chemical fertilizer consumption.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land equivalent coefficient
  • Multiple cropping
  • Potato
  • Relative yield
  • Urea fertilizer
1.Adetiloye, P.O., Ezedinma, F.O.C. and Okigbo, B.N. 1983. A land equivalent coefficient concept for the evaluation of competitive and productive interactions on simple complex mixtures. Ecol Model. 19: 27-39.
2.Ren, Y., Liuc, J., Wangd, Z. and Zhanga, S. 2016. Planting density and sowing proportions of maize–soybean intercrops affected competitive interactions and water-use efficiencies on the Loess Plateau, China. Europ. J. Agron. 72: 70-79.
3.Monti, M., Pellicano, A., Santonoceto, C., Preiti, G. and Pristeri, A. 2016. Yield components and nitrogen use in cereal- pea intercrops in Mediterranean environment. Field Crops Res. 196: 379-388.
4.Koocheki, A., Nassiri Mahallati, M., Feizi, H., Amirmoradi, S. and Mondani, F. 2014. Effect of strip intercropping of maize (Zea mays L.) and bean (Phaseolus vulgaris L.) on yield and land equivalent ratio in weedy and weed free conditions. J. Agroecol. 2: 2. 225-235. (In Persian with English abstract)
5.Eslami Khalili, F., Pirdashti, H.A. and Motaghian, A. 2011. Investigation yield (vicia faba L.) and (Hordeum vulgar L.) at different densities and combinations of mixed crops through competitive indices. J. Agroecol. 3: 1. 94-105.
6.Sori, S., Amirnia, R., Rezaei Chiyaneh, E. and Sheikh, F. 2020. Evaluation of yield and yield components of different faba bean (Vicia faba L.) varieties in intercropping with triticale (Tritico Secale). Agroecol. 12: 1. 143-159.
7.Arnon, D.I. 1949. Copper enzymes in isolated chloroplasts: Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiol. 24: 1-15.
8.Chapagain, T. and Riseman, A. 2015. Nitrogen and carbon transformations, water use efficiency and ecosystem productivity in monocultures and wheat-bean intercropping systems. Nutr. Cycl. Agroecosyst. 101: 1. 107-121.
9.Fan, Z., An, T., Wu, K., Zhou, F., Zi, S., Yang, Y., Xue, G. and Wu, B. 2016. Effects of intercropping of maize and potato on sloping land on the water balance and surface runoff. Agric. Water Manage. 166: 9-16.
10.Dordas, A.C. and Sioulas, C. 2008. Safflower yield, chlorophyll content, photosynthesis and water use efficiency response to nitrogen fertilization under rainfed conditions. Ind. Crops Prod.27: 75-85.
11.Amirmardfar, A., Dabbagh Mohammadi Nasab, A., Raei, Y., Khaghaninia, S., Amini, R. and Tabataba Vakili, S.H. 2015. Evaluation of yield and yield components of oil seed rape in the wheat-oil seed rape strip intercropping influenced by chemical and biological fertilizers. J. Crop Ecophysiol. 8: 4. 437-450. (In Persian)
12.Aranjuelo, I., Jose Irigoyen, J., Nogues, S. and Sanchez-Diaz, A. 2009. Elevated CO2 and water-availability effect on gas exchange and nodule development in N2-fixing alfalfa plants. Environ. Exp. Bot. 65: 18-26.
13.Sobkowicz, P. and Sniady, R. 2004. Nitrogen uptake and its efficiency in triticale (Tritico secale Witt.) field beans (Vicia faba var. minor L.) intercrop. Plant, Soil and Environ. 50: 11. 500-506.
14.Hamzei, J. and Seyedi, M. 2015. Determination of the best intercropping combination of wheat and rapeseed based on agronomic indices, total yield and land use equivalent ratio. J. Crop Prod. Proc. 2: 109-130. (In Persian with English abstract)
15.Shah, S.H., Houborg, R. and McCabe, M.F. 2017. Response of chlorophyll, carotenoid and SPAD-502 measurement to salinity and nutrient stress in wheat (Triticum aestivum L.). Agron. 61: 1-21.
16.Zhao, G.Q., Belt, M.A. and Ren,C.Z. 2007. Growth, gas exchange, chlorophyll fluorescence and ion content of naked oat in response to salinity. J. Crop Sci. 47: 131-132.
18.Rezaei-Chianeh, E., Dabbagh Mohammadi Nassab, A., Shakiba, M.R., Ghassemi-Golezan, K., Aharizad, S. and Shekari, F. 2011. Intercropping of maize(Zea mays L.) and faba bean (Vicia faba L.) in different plant population densities. J. Agri. Res. 6: 7. 1786-1793. (In Persian with English abstract)
19.Heydari-Asl, A.R., Majni, H.K., Razmju, G. and Zahedi, M. 2014. Evaluation of the effect of nitrogen application and Planting methods on yield and component yield (Linum usitatisimum L.) and (Trifolium alexandrinum L.) in the intercropping system. J. Crop Prod. Proc. 5: 17. 311-320. (In Persian)
20.Raei, Y., Bolandnazar, S.A. and Dameghsi, N. 2011. Evaluation of common bean and potato densities effects on potato tuber yield in mono-cropping and intercropping systems. J. Agri. Sci. Sustain. Prod. 21: 2. 131-142. (In Persian with English abstract)
21.Seyedi, M., Hamzei, J., Ahmadvand, G. and Abutalebian, M.A. 2012. The evaluation of weed suppression and crop production in barley-chickpea intercrops. J. Agri. Sci. 22: 3. 101-115. (In Persian with English abstract)
22.Nasrollahzadeh Asl, A., Dabbagh Mohammadi, A., Zehtab, S., Moghadam, M. and Javanshir, A. 2012. Evaluation of potato and pinto bean intercropping. J. Crops Ecophysiol.2: 22. 111-126. (In Persian with English abstract)
23.Arshadi, M.J., Khazaei, H.R. and Kafi, M. 2013. Evaluation of effect of nitrogen top-dress fertilizer application by using chlorophyll meter on yield, yield components and growth indicesof potato. Iranian J. Field Crops Res.11: 4. 573-582. (In Persian with English abstract)
24.Neugschwandtner, R.W. and Kaul, H. 2015. Nitrogen uptake, use and utilization efficiency by oat–pea intercrops. Field Crop Res. 179: 113-119.
25.Ibrahim, M., Ayub, M., Maqbool, M.M., Nadeem, S.M., Haq, T., Hussain, S., Ali, A. and Lauriault, L.M. 2014. Forage yield components of irrigated maize-legume mixtures at varied seed ratios. Field Crop Res. 169: 140-144.
26.Javanmard, A., Dabbagh Mohammadi Nasab, A., Javanshir, A., Moghadam, M., Janmohammadi, M., Nasiri, Y. and Shekari, F. 2013. Evaluation of some agronomic and physiological traits and forage quality in maize-legume intercropping as double cropping. J. Agri. Sci. Sustain. Prod. 23: 2. 1-19.(In Persian)
27.Temesgen, A., Fukai, S. and Rodriguez, D. 2015. As the level of crop productivity increases: Is there a rolefor intercropping in smallholder agriculture. Field Crop Res. 180: 155-166.
28.Hamzei, J. and Sedighi Kamel, J. 2020. Effect of green bean (Phaseolus vulgaris L.) additive intercropping on growth, potato (Solanum tuberosum L.) equivalent yield and land use efficiency under different levels of N fertilizer.J. Agroecol. 11: 4. 1409-1422.