کشاورزی حفاظتی

کشاورزی حفاظتی

1000 450 سعیده سعادتی فر

فهرست

مقدمه :

چالش پایداری کشاورزی در سال‌های اخیر با افزایش شدید قیمت موادغذایی، انرژی و نهاده‌های تولید، تغییرات آب و هوایی، کمبود آب، تخریب اکوسیستم و تنوع زیستی و بحران مالی، شدیدتر شده است. افزایش جمعیت و تقاضا برای موادغذایی، آب و سایر محصولات کشاورزی فشارهای اضافی به همراه دارد. درنتیجه، در جوامع توسعه یافته سیاستمداران، سیاست‌گذاران، رهبران سازمانی و همچنین دانشگاهیان، دانشمندان و کارکنان ترویجی، نیاز به توسعه سیستم‌های پایدار تولید محصولات کشاورزی را برجسته کرده‌اند؛ که با مدیریت اکوسیستم سازگار است و اجازه احیای اراضی زراعی تخریب شده را می‌دهد. با این هدف، عنوان کشاورزی حفاظتی با اصول مشخص (حداقل خاکورزی، پوشش آلی روی سطح زمین و تناوب محصولات زراعی) برای حفظ منابع آب، خاک و هوا، محیط زیست و همینطور پایداری سیستم‌های کشاورزی تعریف شده است (۱).

کشاورزی حفاظتی (Conservation Agriculture) چیست؟

کشاورزی حفاظتی یک سیستم کشاورزی است که می‌تواند ضمن بازسازی اراضی تخریب شده، از نابودی اراضی زراعی جلوگیری کند. این روش پوشش دائمی خاک، حداقل اختلاط خاک و تنوع گونه‌های گیاهی را ارتقاء می‌دهد. افزون براین، تنوع زیستی و فرآیندهای بیولوژیکی طبیعی را در سطح و زیر سطح زمین افزایش می‌دهد که به افزایش کارآیی مصرف آب و عناصرغذایی و  بهبود و پایداری تولید محصول کمک می‌کند (۲).

اصول کشاورزی حفاظتی عموماً برای کلیه Landscape‌های کشاورزی و مصارف زمین با شیوه‌های سازگار به صورت محلی قابل اجرا است. کشاورزی حفاظتی، شامل حداقل اختلاط مکانیکی خاک و کشت مستقیم بذر، پوشش مالچی آلی از بقایای گیاهی و گیاهان پوششی و تنوع گونه‌های زراعی از طریق تناوب‌ها است. در این شیوه کشاورزی، اختلاط خاک از قبیل بهم زدن مکانیکی خاک به حداقل ممکن کاهش می‌یابد و یا از آن جلوگیری می‌شود. همچنین، ورودی‌های خارجی مانند Agrochemicals و عناصرغذایی گیاه با منشاء معدنی یا آلی به‌صورت بهینه و با شیوه‌ها و مقادیری افزوده می‌شوند که با فرآیندهای بیولوژیکی مداخله و یا آنها را مختل نکنند. هم‌اکنون در سطح جهانی در حدود ۱۱۷ میلیون هکتار در تمام کشورها و در تمام اکولوژی‌ها، کشاورزی به این شیوه انجام می شود (۱ و ۲).

سیستم کشاورزی حفاظتی حاصل استفاده از روش های خاکورزی حفاظتی و گیاهان پوششی

شکل ۱- کشاورزی حفاظتی

کشاورزی حفاظتی، یک زراعت خوب مانند عملیات به موقع را تسهیل می‌کند و تولید کشاورزی دیم و آبی را بهبود می‌بخشد. همچنین، این رویکرد همراه با سایر عملیات مفیدِ شناخته شده مثل استفاده از بذرهای با کیفیت، مدیریت یکپارچه آفات، عناصرغذایی، علف‌های هرز، آب و غیره مبنایی برای تولید پایدار کشاورزی به‌صورت متراکم است. این شرایط، امکان تلفیق بخش‌های تولید، مانند ادغام محصولات زراعی دام و ادغام درختان و مراتع در Landscape‌های کشاورزی را فراهم می‌کند (۲).

بررسی استراتژی کشور چین در استفاده از سیستم کشاورزی حفاظتی به عنوان اولین تولید کننده گندم و دومین تولید کننده ذرت در جهان در سال ۲۰۱۹ امری قابل تأمل است. چین در دهه ۵۰ مطالعات بدون خاکورزی و آزمایش‌های بذر بدون خاکورزی را با دو محصول در یک سال (گندم در طول زمستان و ذرت در طول تابستان) در منطقه‌ای از شمال این کشور آغاز کرد. در سال ۱۹۹۲، با تأکید بر کشت بدون خاکورزی، مطالعه سیستماتیک در مورد فناوری کشاورزی حفاظتی ادامه یافت. این مطالعات شواهد قانع کننده‌ای مبنی بر این که کشاورزی حفاظتی می‌تواند برای تولید گندم و ذرت در کشت دیم از لحاظ اقتصادی و اکولوژیکی مفید باشد، نشان دادند. از سال ۲۰۰۲ طی پروژه گسترش ملی و منطقه‌ای کشاورزی حفاظتی، توسعه مزارع با این شیوه کشاورزی افزایش یافت. بیشتر این مناطق نشان دادند که کاربرد همزمان اجزای کشاورزی حفاظتی شامل حداقل اختلاط مکانیکی خاک، پوشش آلی خاک و تناوب زراعی محصول می‌تواند ضمن ارتقاء خدمات اکوسیستم، تولید کشاورزی را تقویت و پایدار کند. پژوهش‌های انجام گرفته افزایش خاکدانه‌های بزرگ، توزیع بهتر اندازه منافذ خالی خاک، افزایش عملکرد و کارآیی مصرف آب را ارائه کردند. افزون براین، آزمایشات تجربی ده ساله، بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک را نشان دادند. اکنون، پس از سال‌ها پژوهش سیستماتیک، سیستم کشاورزی حفاظتی به عنوان روشی پایدار برای مقابله با تخریب خاک، کمبود آب و همچنین تغییر آب و هوا در چین شناخته شده است. با توجه به مزایای اکولوژیکی، اقتصادی و اجتماعی این شیوه کشاورزی، دولت چین با تنظیم طرح‌هایی از گسترش این روش حمایت کرد. بدیهی است انتخاب شیوه کشاورزی مناسب، گسترش آن و حمایت دولت از این طرح در حضور چین در بین بزرگترین تولیدکننده‌های محصولات کشاورزی، اثرگذار بوده است (۳).

چرا از کشاورزی حفاظتی استفاده می کنیم؟

تقریباً یک سوم خاک‌های کره زمین تخریب شده است؛ در بسیاری از کشورها، تولید متراکم محصولات زراعی خاک را تخلیه می‌کند، به حدی که تولید آینده در این مناطق را به خطر می‌اندازد. خاک‌های سالم، کلید توسعه سیستم‌های تولید پایدار محصول هستند و نسبت به اثرات تغییرات آب و هوا انعطاف پذیر می‌باشند. خاک‌های سالم دارای اجتماع گوناگونی از ارگانیسم‌ها هستند که با اثرات مثبت بر ظرفیت نگهداری آب، نگهداری و فراهمی عناصرغذایی و میزان کربن آلی به کنترل بیماری‌های گیاهی، حشرات و علف‌های هرز، بازیابی عناصرغذایی و بهبود ساختمان خاک کمک می‌کنند. در کشاورزی حفاظتی فشردگی کار ۲۰ تا ۵۰ درصد کاهش می‌یابد، بنابراین در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای از طریق ورودی انرژی کمتر و بهبود کارآیی مصرف عناصر غذایی نقش دارد. در عین حال سبب تثبیت و محافظت خاک از تجزیه و در نتیجه آزاد شدن کربن در اتمسفر، می‌شود.

کشاورزی حفاظتی مزایای بسیاری در سطح جهانی، منطقه‌ای، محلی و مزرعه دارد؛

افزایش پایداری و تنوع زیستی: کشاورزی حفاظتی یک سیستم تولید واقعاً پایدار است؛ نه‌تنها موجب حفظ منابع طبیعی بلکه باعث افزایش منابع طبیعی و گوناگونی زیستی خاک، جانوران و گیاهان (از جمله حیات وحش) در سیستم‌های تولید محصولات کشاورزی می‌شود، بدون آنکه مسبب اثر منفی در سطح تولید بالا باشد. کشاورزی حفاظتی باعث افزایش تنوع زیستی در سیستم تولید محصولات کشاورزی در سطح کوچک و بزرگ می‌شود.

ترسیب کربن: مزارع بدون خاکورزی به عنوان یک مخزن CO۲ عمل می‌کنند، چنان‌که کشاورزی حفاظتی به کاربرده شده در مقیاس جهانی می‌تواند به طور کلی سهم عمده‌ای در کنترل آلودگی هوا و گرم شدن کره زمین داشته باشد. با این تفاسیر کشاورزانی که از این روش استفاده می‌کنند، می‌توانند به اعتبار ذخیره کربن پاداش بگیرند.

صرفه جویی در کار: خاکورزی از بین تمام عملیات کشاورزی بیشترین مصرف انرژی و بنابراین در کشاورزی مکانیزه، بیشترین کارکرد آلودگی هوا را دارد. با انجام ندادن خاکورزی، کشاورزان می‌توانند بین ۳۰ تا ۴۰ درصد در زمان و نیروی کار و در کشاورزی مکانیزه، در سوخت‌های فسیلی نسبت به کشاورزی سنتی صرفه‌جویی کنند.

خاک‌های سالم‌تر: خاک‌های تحت کشاورزی حفاظتی از ظرفیت نفوذ آب بسیار بالایی برخوردار هستند که باعث کاهش رواناب سطحی و در نتیجه بطور قابل توجهی کاهش فرسایش خاک می‌شوند. این امر سبب بهبود کیفیت آب‌های سطحی از آلودگی ناشی از فرسایش خاک شده و منابع آب زیرزمینی را تقویت می‌کند. در بسیاری از مناطق پس از گذشت سال‌ها از اتخاذ شیوه کشاورزی حفاظتی، مشاهده شده است چشمه‌های طبیعی که سال‌ها پیش خشک شده بودند، دوباره جریان یافته‌اند. تأثیر بالقوه انتخاب گسترده کشاورزی حفاظتی در تعادل آب جهانی هنوز به طور کامل شناخته نشده است.

افزایش عملکرد: کشاورزی حفاظتی به هیچ‌وجه کشاورزی با خروجی کم نیست و عملکرد قابل مقایسه‌ای (اما به روش پایدار) با کشاورزی متراکم مدرن می‌دهد. در این روش با کاهش تغییرات عملکرد، افزایش عملکرد طی سال‌ها مشاهده می‌شود.

کاهش هزینه‌ها: از نظر کشاورز، کشاورزی حفاظتی به‌دلیل امکان کاهش هزینه‌های تولید، کاهش زمان و نیروی کار به‌ویژه در اوج فشار کار مانند آماده سازی و کاشت زمین و در سیستم‌های مکانیزه سبب کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری و نگهداری ماشین‌آلات در درازمدت، می‌شود (۴).

مزایای کشاورزی حفاظتی:

شواهد علمی و تجربی زیادی در سراسر جهان وجود دارد که نشان می‌دهد حاصلخیزی، بهره‌وری اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی زیادی برای کشاورزان و جامعه با اتخاذ شیوه‌های کشاورزی حفاظتی وجود دارد. درواقع طیف گسترده‌ای از خدمات landscape‌های کشاورزی با سیستم‌های کشاورزی حفاظتی با کیفیت خوب، امکان پذیر است (۱). برای انتخاب و کاربرد گسترده، همه فناوری‌های جدید باید دارای سود و مزایایی باشند که بتوانند گروه زیادی از کشاورزان را جذب کنند تا تفاوت بین کارهایی که انجام می‌دهند و آنچه نیاز دارند را درک کنند. مزایای کشاورزی حفاظتی می‌تواند به صورت زیر دسته بندی شوند:

  • مزایای اقتصادی که بهره‌وری تولید را بهبود می‌بخشد:

سه مزیت اقتصادی اصلی ناشی از به‌کاربردن کشاورزی حفاظتی صرفه‌جویی در وقت و درنتیجه کاهش نیاز به نیروی کار، کاهش هزینه‌ها، ازجمله سوخت، هزینه‌های عملیاتی و نگهداری ماشین‌آلات، همچنین کاهش هزینه نیروی کار و کارآیی بیشتر (به معنای خروجی بیشتر به ازای ورودی کمتر) است.

تأثیر مثبت کشاورزی حفاظتی در توزیع نیروی کار در طول چرخه تولید و حتی مهم‌تر از آن، کاهش نیاز به نیروی کار مهم‌ترین دلایل کشاورزان در آمریکای لاتین برای استفاده از کشاورزی حفاظتی (به‌ویژه برای کشاورزانی که کاملاً به کار خانوادگی متکی می‌باشند) است.

  • مزایای زراعی که باعث افزایش حاصلخیزی خاک می‌شود:

انتخاب روش کشاورزی حفاظتی از طریق افزایش مواد آلی، حفظ آب درون خاک و بهبود ساختمان خاک و در نتیجه منطقه ریشه‌زایی، سبب بهبود حاصلخیزی خاک می‌شود. افزودن مداوم بقایای محصولات، افزایش مقدار ماده آلی خاک را به‌دنبال دارد. در ابتدا این امر به لایه بالایی خاک محدود می‌شود، اما با گذشت زمان به لایه‌های عمیق‌تر خاک نیز گسترش می‌یابد. ماده آلی نقش مهمی در خاک ایفا می‌کند؛ کارآیی استفاده از کود، ظرفیت نگهداری آب، خاکدانه‌سازی، محیط ریشه‌زایی و نگهداری عناصرغذایی، همگی به ماده آلی وابسته هستند.

  • فواید زیست‌محیطی که از خاک محافظت می‌کند و کشاورزی را پایدارتر می‌کند عبارتند از؛

 کاهش فرسایش خاک و در نتیجه هزینه‌های نگهداری جاده و بند، بهبود کیفیت آب، بهبود کیفیت هوا، افزایش تنوع زیستی و ترسیب کربن (ذخیره طولانی مدت کربن در گیاهان، خاک، سازندهای زمین شناسی و اقیانوس). بقایای موجود در سطح خاک، اثر پراکنده شدن ذرات خاک توسط قطرات باران را کاهش می‌دهند. زمانی که انرژی قطرات باران گرفته شود، قطره‌ها بدون هیچ‌گونه اثر مضر وارد خاک می‌شوند و درنتیجه نفوذ افزایش و فرسایش کاهش می‌یابد. همچنین، بقایای گیاهی روی سطح خاک یک سد فیزیکی تشکیل می‌دهند و سبب کاهش سرعت آب و باد روی سطح  خاک می‌شوند. کاهش سرعت باد، کاهش تبخیر رطوبت خاک را نتیجه می‌دهد.

یکی از جنبه‌های کشاورزی سنتی، توانایی آن در تغییر Landscape است. کشاورزی سنتی تخریب پوشش گیاهی، حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این شیوه کشاورزی اگرچه تعداد اندکی از میکروارگانیسم‌های مفید به آفات تبدیل می‌شوند اما بر بیشتر میکروارگانیسم‌ها تأثیر منفی دارد (یا کاملاً از بین می‌روند یا تعداد آنها به شدت کاهش می‌یابد). با حفظ پوشش خاک در کشاورزی حفاظتی، یک زیستگاه برای تعدادی از گونه‌ها ایجاد می‌شود که از آفات تغذیه می‌کنند و به نوبه خود حشرات، پرندگان و حیوانات بیشتری را به خود جذب می‌کنند. تناوب محصولات زراعی و گیاهان پوششی باعث محدودیت از بین رفتن تنوع زیستی ژنتیکی که در سیستم‌های تک کشتی رخ می‌دهد، می‌شود.

سیستم‌هایی با افزودن بقایای زیاد محصول و استفاده از روش بدون خاکورزی، در مقایسه با خاکورزی مبتنی بر شخم که اتمسفر را از بین می‌برد، کربن بیشتری در خاک جمع می‌کنند. کشاورزی مسبب حدود ۳۰ درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای CO۲ ، N۲O و CH۴ است (۵). در سال‌های اول اجرای کشاورزی حفاظتی، مقدار ماده آلی خاک از طریق تجزیه ریشه‌ها و بقایای رویشی روی سطح، افزایش می‌یابد. این ماده آلی به آرامی تجزیه می‌شود و بخش زیادی از آن در خاکرخ (پروفیل خاک) وارد می‌شود. بنابراین، آزادسازی کربن به اتمسفر نیز به آرامی اتفاق می‌افتد. د نتیجه، کربن در خاک ترسیب یافته و خاک را به یک منبع کربن خالص تبدیل می‌کند. این فرآیند می‌تواند تأثیر قابل توجهی در مبارزه با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به اتمسفر و درنتیجه کمک به پیشگیری از اثرات نگران‌کننده گرمایش جهانی داشته باشد (۶).

روش خاکورزی موثر در کشت محصولات کشاورزی با استفاده از گیاهان پوششی در کشاورزی حفاظتی

شکل ۲- اثر خاکورزی بر انتشار کربن دی اکسید

اصول کشاورزی حفاظتی:

سه اصل مهم در کشاورزی حفاظتی، حداقل اختلاط مکانیکی خاک (کشت مستقیم بذر)، پوشش آلی خاک و تنوع زیستی گونه‌ها است.

حداقل اختلاط مکانیکی خاک: کشت یا بذرکاری مستقیم

حداقل اختلاط در خاک، به بهم زدن کم خاک در شیوه بدون خاکورزی و کشت بذر به‌صورت مستقیم اشاره دارد. ناحیه‌ای که بهم زده می‌شود باید کمتر از ۱۵ سانتی‌متر عرض داشته باشد یا کمتر از ۲۵ درصد از سطح زیرکشت محصول باشد. هیچ‌گونه خاکورزی دوره‌ای که سطح بیشتری را نسبت به محدودیت‌های مزبور بهم می‌زند، وجود ندارد. اگر منطقه بهم زده شده کمتر از حد تعیین شده باشد، خاکورزی نواری مجاز است (۷).

 کشت بذر مستقیم (Direct seeding) شامل کشت محصولات زراعی بدون آماده‌سازی بستر بذر به‌صورت مکانیکی و با حداقل بهم زدن خاک از زمان برداشت محصول قبلی است. حین بذرکاری مستقیم، بذر بدون هیچ‌گونه کشت قبلی خاک، در کاه و کلش محصول قبلی کاشته می‌شود. بذرکاری مستقیم عمدتاً در مناطق خشک مانند کانادا، ایالات متحده، روسیه، اوکراین، استرالیا و تا حدی در سایر نقاط جهان استفاده می‌شود (۸). اصطلاح کشت بذر مستقیم در سیستم‌های کشاورزی حفاظتی به عنوان مترادف با زراعت بدون شخم، خاکورزی صفر (Zero tillage)، بدون خاکورزی (No-Tillage)، بذرکاری مستقیم (Direct drilling) و غیره شناخته می‌شود. کاشت (Planting) به قرار دادن دقیق دانه‌های بزرگ (به عنوان مثال ذرت و لوبیا) گفته می‌شود، درحالی‌که کشت بذر (Seeding) معمولاً به جریان مداوم بذر در مورد غلات کوچک (به عنوان مثال گندم و جو) اشاره می‌کند. ابزار نفوذ به خاک پوشش‌دار، شکافی برای بذر باز می‌کنند و دانه را در آن شکاف قرار می‌دهند. اندازه شکاف بذر، همراه حرکت خاک باید در کمترین حد ممکن نگه داشته شود. در حالت ایده‌آل، شکاف بذر پس از کشت بذر دوباره توسط مالچ (پوشش گیاهی مرده) پوشانده می‌شود و هیچ خاک نرمی نباید روی سطح دیده شود.

آماده‌سازی زمین برای کاشت بذر یا کاشت در شرایط کشت بدون خاکورزی شامل خردکردن یا غلتک‌زدن علف‌های هرز، بقایای محصول قبلی یا گیاهان پوششی و یا پاشیدن علف‌کشها برای کنترل علف‌های هرز و کشت بذر مستقیم به کمک مالچ است. بقایای محصولات زراعی به طور کامل یا به مقدار مناسب حفظ می‌شوند تا پوشش کامل خاک را تضمین کنند. کود و مکمل‌ها یا روی سطح خاک پخش می‌شوند یا همزمان با کشت بذر مورد استفاده قرار می‌گیرند (۹).

پوشش آلی خاک

پوشش آلی دائمی خاک در سه دسته مشخص می‌شود: تا ۳۰ درصد، بیش از ۶۰ تا ۹۰ درصد و بیش از ۹۰ درصد، پوشش زمین بلافاصله پس از عملیات کشت بذر به‌صورت مستقیم سنجیده می‌شود. مساحتی با پوشش کمتر از ۳۰ درصد به عنوان کشاورزی حفاظتی در نظر گرفته نمی‌شود (۷).

حفظ پوشش روی خاک یک اصل اساسی در کشاورزی حفاظتی است؛ بقایای محصولات زراعی بر روی سطح خاک رها می‌شوند، اما اگر فاصله بین برداشت محصول و استقرار محصول بعد، مدت زمان طولانی باشد ممکن است گیاهان پوششی مورد نیاز باشند. گیاهان پوششی پایداری سیستم کشاورزی حفاظتی را از طریق بهبود ویژگی‌های خاک و ظرفیت آنها برای ترغیب افزایش تنوع زیستی در اکوسیستم کشاورزی، بهبود می‌بخشند. اگرچه محصولات زراعی ارزش بازاری دارند، ولی گیاهان پوششی عمدتاً به دلیل تأثیر آنها بر باروری و حاصلخیزی خاک و یا به‌عنوان علوفه دام کشت می‌شوند. در مناطقی که مقادیر کمتری زیست‌توده تولید می‌شود (مانند مناطق نیمه‌خشک و یا مناطق با خاک‌های فرسایش یافته و تخریب شده) گیاهان پوششی به‌دلیل محافظت از خاک طی دوره آیش، تحرک و بازیابی عناصرغذایی، بهبود ساختمان خاک و شکستن لایه‌های فشرده و سخت لایه زیرین خاک (Hard pan)، اجازه تناوب در سیستم تک کشتی، کنترل علف‌های هرز و آفات مفید هستند.

گیاهان پوششی در دوره‌های آیش، بین برداشت و کاشت محصولات زراعی، با استفاده از رطوبت باقیمانده خاک، رشد می‌کنند. رشد آنها قبل از کاشت محصول بعدی، یا پس از کاشت محصول بعدی قبل از اینکه رقابت بین دو محصول شروع شود قطع می‌شود. این گیاهان تولید محصولات زراعی را فعال می‌کنند، اما برخی از چالش‌ها را نیز به همراه دارند. مزایای استفاده از گیاهان پوششی عبارتند از؛ محافظت از خاک (هنگامی که محصول ندارد)، تأمین منبع اضافی ماده آلی برای بهبود ساختمان خاک، بازیابی عناصر غذایی (به ویژه فسفر و پتاسیم) و حرکت آنها در خاکرخ به منظور دسترسی راحت‌تر آنها برای محصول بعدی، فراهم‌کردن “خاکورزی بیولوژیکی” خاک (ریشه برخی از محصولات زراعی، به‌ویژه محصولات خانواده کلم (Cruciferous) مانند تربچه روغنی (Oil radish) دارای محور و قادر به نفوذ به لایه‌های فشرده یا بسیار متراکم هستند و سبب افزایش ظرفیت نفوذ آب خاک می‌شوند)، استفاده از مواد مغذی که به راحتی آبشویی می‌شوند (بویژه نیتروژن).

شخم بیولوژیکی تربچه روغنی در کشاورزی حفاظتی

شکل ۳- تربچه روغنی (خاکورزی بیولوژیک)

 گیاهان مختلف با سیستم‌های ریشه‌ای متنوع، در اعماق مختلف خاک در طول خاکرخ کاوش می‌کنند. آنها همچنین ممکن است توانایی جذب مقادیر مختلف عناصرغذایی را داشته باشند و تراوشات ریشه‌ای مشخص (اسیدهای آلی) تولید کنند، درنتیجه برای خاک و ارگانیسم‌ها فوایدی به‌دنبال خواهند داشت (برای مطالعه اطلاعات بیشتر در مورد گیاهان پوششی به مقاله گیاهان پوششی مراجعه شود).

 وجود یک لایه مالچ در کشاورزی حفاظتی از تبخیر رطوبت خاک جلوگیری و درعین حال به نفوذ بیشتر آب به درون خاک کمک می‌کند. درصد آب بارانی که به خاک نفوذ می‌کند، به مقدار پوششی که برای خاک فراهم شده بستگی دارد. از آنجایی که گیاهان پوششی مختلف، مقادیر متفاوتی از زیست‌توده تولید می‌کنند، تراکم بقایا با محصولات مختلف و بنابراین توانایی افزایش نفوذ آب تغییر می‌کند. پوشش گیاهی در کشاورزی حفاظتی برای محافظت از خاک در برابر تأثیر قطرات باران برای حفظ سایه روی خاک و نگه داشتن بالاترین میزان رطوبت ممکن، بسیار مهم است. همچنین، اهمیت آنها برای بازیابی عناصرغذایی مشاهده شده است. گیاهان پوششی دارای اثرات فیزیکی و احتمالاً اثر آللوپاتی روی علف‌های هرز (با کاهش گسترش آنها و کاهش مصرف مواد Agrochemical و درنتیجه کاهش هزینه‌های تولید) هستند. افزون براین، بقایای کاه و کلش به عنوان لایه‌ای که باعث کاهش فشار روی خاک در زیر چرخ‌ها می‌شود، عمل می‌کنند و بنابراین در کاهش تراکم خاک نقش مهمی دارند (۱۰).

تنوع زیستی گونه‌ها (Species diversification): تناوب محصولات (Crop rotation)

تناوب محصولات نه تنها برای ارائه یک “رژیم غذایی” (Diet) متنوع به میکروارگانیسم‌های خاک ضروری است، بلکه حضور ریشه در اعماق مختلف خاک، امکان کاوش لایه‌های مختلف خاک توسط آنها برای عناصرغذایی را فراهم می‌کند. عناصرغذایی که به لایه‌های عمیق‌تر شسته شده‌اند و دیگر برای محصولات زراعی در دسترس نیستند، می‌توانند توسط محصولات موجود در تناوب “بازیابی شوند”. به این ترتیب، محصولات موجود در تناوب به عنوان پمپ‌های بیولوژیکی عمل می‌کنند. افزون براین، تنوع محصولات زراعی در تناوب منجر به وجود گیاهان (Flora) و جانوران (Fauna) متنوع در خاک می‌شود، زیرا ریشه‌ها مواد آلی مختلفی ترشح می‌کنند که انواع مختلفی از باکتری‌ها و قارچ‌ها را جذب می‌کنند که به نوبه خود، نقش مهمی در تبدیل و تغییر این مواد به عناصرغذایی قابل دسترس برای گیاه دارند. تناوب زراعی دارای عملکرد بهداشت نباتی (Phytosanitary) مهمی است، از آنجایی که مانع انتقال آفات و بیماری‌های خاص محصولات زراعی از یک محصول به محصول دیگر به وسیله بقایای محصول می‌شود.

تناوب زراعی سبب تنوع بیشتر در تولید گیاهان و درنتیجه در تغذیه انسان و دام، کاهش و کمترین خطر ابتلا به آفات و علف‌های هرز، پراکندگی بیشتر کانال‌ها یا منافذ زیستی (Biopore) ایجاد شده توسط ریشه‌های متنوع (اشکال، اندازه و عمق مختلف)، توزیع بهتر آب و عناصرغذایی درون خاکرخ، کاوش برای عناصرغذایی و آب از لایه‌های مختلف خاکرخ توسط ریشه بسیاری از گونه‌های مختلف گیاهی و درنتیجه استفاده بیشتر از عناصرغذایی و آب موجود، افزایش تثبیت نیتروژن ازطریق موجودات همزیست جامعه زیستی خاک-گیاه و بهبود تعادل نیتروژن، فسفر و پتاسیم از منابع آلی و معدنی و افزایش شکل‌گیری هوموس می‌شود.

طراحی و اجرای تناوب محصولات زراعی با توجه به اهداف مختلف ازجمله تولید مواد غذایی و علوفه‌ای (دانه، برگ و ساقه)؛ تولید بقایا؛ کنترل آفات و علف‌های هرز؛ جذب عناصرغذایی و مخلوط‌شدن بیولوژیکی زیر سطح، کشت و غیره  و همچنین، با توجه به شرایط خاک و شرایط آب و هوایی، استفاده از بذور مناسب اصلاح شده برای عملکرد بالا و همچنین تولید بقایای زیاد از بخش‌های سطحی و زیر سطح زمین انجام می‌شود (۱۱).

کشاورزی حفاظتی کلید امنیت غذایی

فناوری‌های حفظ منابع درحالی‌که هزینه‌های کشاورزان را ۲۰ درصد کاهش می‌دهند، باعث افزایش عملکرد گندم می‌شوند. همچنین، تغییر شیوه کشاورزی به کشاورزی حفاظتی در محصول برنج نیز سبب ایجاد هم‌افزایی مثبت در تولید هر دو محصول می‌شود.

در سبد نان آسیای جنوبی، کشاورزان برای کاهش هزینه‌ها و رشد بیشتر گندم، خاکورزی صفر را انجام می‌دهند. خیس‌کردن و خشک‌کردن متناوب مزارع برنج به کاهش مصرف آب تا ۵۰ درصد کمک می‌کند. کشاورزان با مدیریت نیتروژن بر مبنای نیاز، در مصرف کود صرفه‌جویی می‌کنند و از گیاهان خانواده لگوم برای سرکوب علف‌های هرز استفاده می‌نمایند. عملکرد هر دو غله پس از تسطیح سطح زمین با کمک لیزر (laser land leveling : فناوری با هدایت لیزر برای تسطیح زمین با برداشتن خاک از نقاط مرتفع زمین و گذاشتن آن در نقاط پست مزرعه) بهبود می‌یابد. یکی دیگر از فناوری‌های حفظ منابع که با نام Indo-Gangetic Plains معرفی شده است، تسطیح زمین با کمک لیزر است. بسیاری از مزارع دارای سطوح ناهموار هستند که منجر به هدررفتن آب، عدم جوانه‌زنی بهینه و عملکرد کمتر می‌شود. در حال حاضر تراکتورهای با هدایت لیزر، که توسط پیمانکاران خصوصی اداره می‌شوند، تسطیح مزارع را با قیمت‌هایی که خرده مالکان توانایی آن را دارند، ارائه می‌دهند. مطالعات اخیر در شمال غربی هند نشان دادند که این فناوری بسیار کارآمدتر از تراز به روش سنتی است و باعث کاهش مصرف آب تا ۴۰ درصد، بهبود راندمان کوددهی و افزایش عملکرد برنج و گندم از ۵ تا ۱۰ درصد می‌شود (۱۲).

تخریب خاک و محیط‌زیست، آلودگی‌های زیست‌محیطی و ورودی‌های گران همه مربوط به سوء مدیریت خاک و عملیات نامناسب کشاورزی است. با مدیریت صحیح شرایط مزرعه می‌توان تا حد زیادی از آسیب فرآیندهای فوق به مزرعه جلوگیری کرد. از جمله عملیات مهم در کشاورزی که تأثیر زیادی بر شرایط خاک، نگهداری آب و غیره دارد، خاکورزی است. خاکورزی مسئول تخریب خاک است و عملیات شدید خاکورزی سبب افزایش فرسایش باد و آب و تخریب ساختمان خاک می‌شود. بنابراین، برای حفظ خاک به کاهش عملیات خاکورزی نیاز است (۱۳). تاکنون، دلایل زیادی برای عدم استفاده از روش‌های سنتی خاکورزی ارائه شده است (جز در شرایط خاص). استفاده از روش‌های خاکورزی جایگزین کمک زیادی در حفظ منابع آب و خاک می‌کند. همانطور که قبلا گفته شد یکی از اصول کشاورزی حفاظتی حداقل اختلاط مکانیکی خاک است که در اصطلاح خاکورزی حفاظتی (Conservation tillage) گنجانده شده است. خاکورزی حفاظتی یک اصطلاح عمومی است که برای توصیف سیستم‌های خاکورزی که پتانسیل حفاظت از خاک و آب را دارند (از طریق کاهش تلفات آب و خاک نسبت به برخی از شکل‌های خاکورزی سنتی) به کار می‌رود (۱۶). در ادامه خاکورزی سنتی و روش‌های خاکورزی حفاظتی توضیح داده می‌شود.

فرسایش خاک در نتیجه مدیریت نادرست مزارع کشاورزی

شکل ۴- فرسایش خاک

خاکورزی سنتی

خاکورزی معمولی (خاکورزی فشرده) شامل انواع خاکورزی می‌شود که کمتر از ۱۵ درصد از بقایای محصول را پس از کاشت محصول بعدی، یا کمتر از ۱۱۰۰ کیلوگرم در هکتار از بقایای دانه‌ریزها (Small grain) را در طی یک دوره فرسایش بحرانی، در سطح خاک باقی می‌گذارند.

به طور کلی، این روش خاکورزی شامل شخم‌زدن یا خاکورزی شدید است. شخم با گاوآهن برگردان‌دار و به‌دنبال آن عملیات خاکورزی ثانویه هنوز به عنوان گزینه خاکورزی ارجح برای خاک‌هایی که دارای مشکلات زهکشی داخلی هستند (خاک‌های رسی با ساختمان ضعیف یا خاک‌های شنی خالص) مورد استفاده قرار می‌گیرند. کشاورزان می‌توانند در چرخه مداوم خاکورزی گاوآهن گرفتار شوند. توجیه این روش متداول، در مورد امنیت عملکرد و آماده‌سازی بستر بدون پوشش روی سطح خاک و حفر دقیق (Drilling)، برای کنترل علف‌های هرز و دفن دانه‌های علف‌های هرز متفاوت است (۱۷).

از طرف دیگر، نتایج تحقیقات مختلف تقریباً از تمام مناطق آب و هوایی جهان حاکی از آن است که با شخم‌زدن اغلب مشکلات مربوط به خاک از قبیل تراکم خاک، فرسایش خاک، فرسایش آب رو به وخامت رفته و نیازمند انرژی و زمان زیاد است. افزایش هزینه‌های انرژی به همراه فرسایش خاک به شدت از جستجوی تکنیک‌های جایگزین خاکورزی پشتیبانی می‌کند. تحقیقات گذشته بارها و بارها بر این عقیده تأکید می‌کند که شخم با گاوآهن برگردان‌دار دیگر نمی‌تواند تنها ابزار اساسی برای کشت خاک در نظر گرفته شود. در شرایطی که خاک در معرض فرسایش قرار دارد، شخم باید فقط به دلایل زراعی خاص مورد استفاده قرار گیرد (۱۸).

خاکورزی حفاظتی (Conservation Tillage)

خاکورزی حفاظتی هر سیستم خاکورزی و کاشتی است که پس از کاشت ۳۰ درصد یا بیشتر از سطح خاک با بقایای گیاهان پوشش داده شده است (۱۹). نوشتن یک تعریف همه جانبه قابل قبول از خاکورزی حفاظتی به‌دلیل شرایط متغیری که زمینه‌ساز گسترش و محدودیت این شیوه خاکورزی از طریق انواع مختلف خاک، تناوب محصولات و شرایط آب و هوایی هستند، کار سختی است. با این حال، یکی از ویژگی‌های مشترک کشاورزی حفاظتی، پتانسیل کاهش فرسایش خاک و از دست رفتن آب نسبت به برخی از انواع خاکورزی سنتی است. یک شاخص کلی عملیاتی که برای تعریف خاکورزی حفاظتی که عمدتاً در آب و هوای نیمه‌مرطوب و نیمه‌خشک مورد استفاده قرار می‌گیرد، نگهداری ۳۰ درصد پوشش روی سطح خاک با بقایای محصول پس از کشت مستقیم بذر یا کاشت است. یک تعریف خوب پذیرفته شده برای خاکورزی حفاظتی که موارد فوق را منعکس می‌کند به شرح زیر است؛

“هر توالی خاکورزی که هدف از آن به حداقل رساندن یا کاهش تلفات خاک و آب است؛ از لحاظ عملیاتی، یک خاکورزی یا ترکیب خاکورزی و کاشت که ۳۰ درصد یا بیشتر بقایا از محصول را روی سطح می‌گذارد”(۱۶).

خاکورزی حفاظتی، به‌طورکلی برای کاهش فرسایش خاک طراحی شده است و طبق این تعریف، شامل عدم خاکورزی (No-Tillage)، خاکورزی پشته‌ای (Ridge Tillage)، خاکورزی پوشش‌دار (Mulch tillage) و هر سیستم با ۳۰ درصد بقایا پس از کاشت است. زمانی که فرسایش خاک توسط باد دغدغه اصلی است، هر سیستمی که حداقل ۱۱۰۰ کیلوگرم در هکتار بقایای دانه‌ریزها را  بر روی سطح در طول دوره فرسایش بحرانی حفظ کند، بسیار توصیه می‌شود (۱۹).

بدون خاکورزی (No-Tillage)

در این روش هیچ‌گونه خاکورزی اولیه یا ثانویه و بهم‌زدگی خاک وجود ندارد؛ جز ردیف زراعی که بذر در خاک قرار می‌گیرد، خاک و بقایای محصول را بدون هیچ‌گونه اختلاط باقی می‌گذارد. کاشت یا حفر مستقیم در یک بستر باریک یا شکاف ایجاد شده توسط پیش‌برها (coulters)، ردیف تمیزکن (Row cleaner)، شیاربازکن بشقابی (Disk opener) و شیاربازکن قلمی (Tine opener) انجام می‌شود. هیچ یک از کارنده‌های بدون خاکورزی تا کمتر از ۱۵ درصد عرض ردیف را بهم نمی‌زنند. این اختلاط شامل خاک جابه‌جا شده در ردیف محصول به‌اضافه پراکنده‌شدن و پاشش خاک می‌شود. کنترل علف‌های هرز در درجه اول با علف‌کش‌ها انجام می‌شود، اما ممکن است از کشت نیز برای کنترل اضطراری علف‌های هرز استفاده شود. سایر اصطلاحات رایج که برای توصیف بدون خاکورزی استفاده می‌شود؛ کشت بذر مستقیم، خاکورزی صفر، slot-till و کشت در شکاف (Slot planting) هستند.

ماشین آلات کشت مستقیم و بدون خاکورزی کشاورزی حفاظتی

شکل ۵- کشت مستقیم

امتیازات استفاده از روش بدون خاکورزی حداکثر کنترل فرسایش، حفظ رطوبت خاک، بهبود ماده آلی خاک، کمترین هزینه‌های ورودی سوخت و کار است. مزایای کامل از سیستم بدون خاکورزی پس از پنج سال مداوم استفاده از این روش حاصل می‌شود. ازجمله چالش‌های مدیریتی این روش افزایش محدودیت ترکیب عناصرغذایی با خاک است که وابسته به نوع علف‌کش‌ها می‌باشد. همچنین، ممکن است گرم شدن خاک در بهار به‌خصوص در خاک‌های با زهکشی ضعیف و بقایای سطحی زیاد کندتر باشد (۱۶، ۱۷ و ۲۰).

روش بدون خاکورزی در خاکورزی حفاظتی

شکل ۶- بدون خاکورزی

خاکورزی پشته‌ای (Ridge Tillage)

در روش خاکورزی پشته‌ای، خاک از برداشت تا کاشت محصول بعدی (جز زمانی که عناصرغذایی به خاک داده می‌شود) بهم زده نمی‌شود. خاکورزی اولیه در این روش اغلب محدود به تشکیل پشته‌ها یا بسترهای بلند در ردیف‌ها روی یک خط تراز است. کاشت در یک بستر بذر آماده شده روی پشته‌ها با گاوآهن پنجه‌غازی (Sweep)، شیاربازکن بشقابی، پیش برها یا ردیف تمیزکن کامل می‌شود. بقایا روی سطح بین پشته‌ها باقی می‌مانند و کنترل علف‌های هرز با علف کش‌ها، کشت و یا هر دو انجام می‌شود. پشته‌ها حین کاشت بازسازی می‌شوند (۱۶ و ۱۷).

خاکورزی حفاظتی نواری پشته ای بدون خاکورزی

شکل ۷- از چپ به راست بدون خاکورزی، خاکورزی پشته‌ای و خاکورزی نواری

خاکورزی کلشی، مالچی یا پوشش دار (full-width tillage/Mulch Tillage)

در روش خاکورزی پوشش‌دار، خاک قبل از کشت بهم‌زده می‌شود. ابزارهای خاکورزی مثل گاوآهن قلمی یا چیزل، کولتیواتورهای مزرعه، دیسک‌ها و گاوآهن‌های پنجه‌غازی یا تیغه‌ها (Blade) مورد استفاده قرار می‌گیرند. کنترل علف‌های هرز با علف‌کش‌ها و کشت یا هر دو انجام می‌شود. درحالی‌که مقداری از بقایا روی سطح خاک باقی می‌مانند، بهم زدن خاک در بیش از ۳۰ درصد از خاک سطحی مزرعه انجام می‌شود. ازجمله مزایای استفاده از این روش امکان کوددهی، کنترل متوسط فرسایش، حفظ رطوبت درصورت وجود بقایای زیاد روی سطح است. چالش‌های مدیریتی که استفاده از این روش به دنبال دارد؛ کنترل متوسط فرسایش (به‌ویژه اگر کاشت روی خطوط تراز انجام نگیرد)، از بین رفتن رطوبت متوسط خاک و هزینه کار و سوخت متوسط می‌باشد. اصطلاحات Stubble mulching و trash farming و sod farming نیز برای این شیوه خاکورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند (۱۶، ۱۷ و ۲۰).

خاکورزی ناحیه‌ای (Zone-Tillage) و خاکورزی نواری (Strip-Tillage)

اگرچه این دو اصطلاح در بعضی مناطق رایج است، اما به عنوان طبقه‌بندی در بررسی‌های رسمی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند، زیرا تغییراتی از بدون خاکورزی، خاکورزی پوشش‌دار یا “سایر انواع خاکورزی” در نظر گرفته می‌شوند. کمتر از ۲۵ درصد اختلاط در عرض ردیف، بدون خاکورزی و بیشتر از ۲۵ درصد (بسته به مقدار بقایای باقیمانده پس از کاشت)، خاکورزی پوشش‌دار یا “دیگر انواع خاکورزی” به حساب می‌آیند (۱۷). در خاکورزی ناحیه‌ای، پیش‌بر و یا ردیف تمیزکن تا ۳۰ درصد از عرض ردیف را شخم می‌زند و ۷۰ درصد بین ردیف‌ها را بدون بهم‌زدن خاک باقی می‌گذارد. این روش ممکن است شامل ایجاد نوارهایی در پاییز یا بهار قبل از کاشت باشد (Strip-Tillage). مزایای استفاده از این روش خاکورزی شامل کنترل عالی فرسایش، حفظ رطوبت خاک، گرم شدن خاک در ردیف، امکان ترکیب عناصرغذایی، کاهش سوخت و هزینه‌های کار می‌باشد. اما، ممکن است وابستگی به علف‌کش را افزایش دهد (۲۰).

روش خاکورزی نواری محصولات زراعی در کشاورزی حفاظتی

شکل ۸- خاکورزی نواری

کم خاکورزی (Reduced Tillage)

انواع خاکورزی که پس از کاشت ۱۵ تا ۳۰ درصد یا معادل ۱۲۰۰ تا ۲۴۰۰ کیلوگرم در هکتار از  بقایای دانه‌ریزها در طول دوره فرسایش بادی پوشش روی زمین باقی بگذارند، مشمول روش‌های کاهش خاکورزی هستند. کاهش تعداد کل عملیات خاکورزی اولیه و ثانویه‌ای که معمولاً در خاکورزی معمولی به جهت تهیه خاک برای استقرار محصول مورد استفاده قرار می‌گیرند (۱۶ و ۱۷).

ادوات و ماشین آلات موردنیاز در روش های مختلف خاکورزی محصولات کشاورزی

شکل ۹- ادوات در روش‌های مختلف خاکورزی

انواع دیگر خاکورزی

انواع خاکورزی دیگر، سیستم‌های خاکورزی و کاشتی هستند که ممکن است با هدف کنترل فرسایش با یا بدون سایر روش‌های عملیات حفاظتی (به عنوان مثال کشت نواری (Strip croping)، کشت هم‌تراز (contouring)، کشت پلکانی (terracing) و غیره) انجام شوند (۱۷). کشت نواری، سیستمی برای رشد محصولات زراعی در نوارها یا حلقه‌های تقریباً پهن روی خطوط تراز است که برای کاهش فرسایش خاک ایجاد شده است. محصولات زراعی به گونه‌ای مرتب می‌شوند که یک نوار چمنزار یا گیاه زراعی نزدیک با یک نوار محصول ردیفی متناوب شود. کشت نواری در کاهش فرسایش ورقه‌ای و شیاری بسیار مؤثر است که بسته به نوع تناوب محصول و تندی شیب، می‌تواند فرسایش خاک را تا حدود ۷۵ درصد کاهش دهد. نوارهای علفزار کاشته شده می‌توانند مواد غذایی و پوشش برای حیات وحش را فراهم کنند. این روش بیشتر در دامنه‌های ۲ تا ۱۲ درصد شیب مؤثر است، اما در شیب‌های تندتر نیز می‌تواند باعث کاهش فرسایش ورقه‌ای و شیاری شود (۲۱).

کشت نواری محصولات زراعی در راستای کشاورزی حفاظتی

شکل ۱۰- کشت نواری

کشت روی خطوط تراز، عمل شخم زمین‌های شیب‌دار در امتداد خطوط با ارتفاع یکسان، به منظور حفظ آب باران و کاهش تلفات خاک از طریق فرسایش سطحی می‌باشد. کشت روی خطوط تراز یک روش سنتی است که برای رشد محصولات در دامنه کوه بسیار مناسب است. زمانی که کشاورزان فعالیت‌های کشاورزی (شخم زدن، کاشت، زراعت و برداشت) در سراسر دامنه به جای بالا و پایین شیب انجام می‌دهند، از خطوط تراز استفاده می‌کنند. کشت روی خطوط تراز یک روش حفاظت بسیار قدیمی و مؤثر است که مورد استفاده کشاورزان در سراسر جهان قرار می‌گیرد (۲۲ و ۲۳).

کشت روی خطوط تراز جهت حفظ خاک و کاهش فرسایش عمود بر جهت شیب در کشاورزی حفاظتی

شکل ۱۱- کشت روی خطوط تراز

تراس‌ها سازه‌های خاکی هستند که از ایجاد رواناب روی شیب‌های متوسط تا تند جلوگیری می‌کنند. آنها شیب‌های بلند را به شیب‌های کوتاه‌تر تبدیل می‌کنند، سرعت رواناب را کاهش داده و به ذرات خاک اجازه ته‌نشین شدن می‌دهند. درنتیجه، آب تمیز بدون رفتار فرسایش‌گر از مزرعه خارج می‌شود. همچنین، تراس‌ها برای کاهش فرسایش ورقه‌ای و شیاری و جلوگیری از فرسایش خندقی استفاده می‌شوند.

کشت پلکانی یا کشت روی تراس در شیب زیاد جهت حفظ خاک و کنترل فرسایش در کشاورزی حفاظتی

شکل ۱۲- کشت پلکانی (تراس)

کشت روی تراس زمانی که همراه سایر عملیات مانند خاکورزی حفاظتی، تناوب محصول و Field border (نواری از پوشش گیاهی چندساله استقرار یافته در مرز مزارع زراعی) بسیار اثرگذار هستند. تراس‌ها باعث کاهش رسوب دریاچه‌ها و نهرها و گیرانداختن فسفر متصل به ذرات رسوب می‌شوند و می‌توان آنها را در مزارعی که مشکل فرسایش ورقه‌ای و شیاری و خندق‌های ناپایدار دارند، به کار برد (۲۴ و ۲۵).

مدیریت بقایا

گونه‌های زراعی کشت‌شده هم در روش مدیریت و هم در میزان بقایا تأثیر مستقیمی دارند. به‌عنوان مثال، دانه‌ریزها پتانسیل تولید مقادیر زیادی کاه و کلش دارند که باید قبل از هرگونه عملیات خاکورزی یا کاشت محصول مدیریت شوند. پهنای برش هدر کمباین یا برش علف‌زن تأثیر مستقیمی بر نوع مدیریت بقایا دارد و با افزایش عرض، مدیریت اضافی احتیاج است. همچنین، ارتفاع ساقه باقی‌مانده روی زمین پس از برداشت، اثرات زیادی در سیستم کشت بذر مستقیم دارد؛ برای نمونه دارای توانایی به دام انداختن برف و کاهش تبخیر از سطح خاک است. افزون براین، می‌تواند بر سهولت عبور تجهیزات بذرکار از بین ساقه‌های ایستاده نیز مؤثر باشد. در مناطقی که برف به بارندگی سالانه کمک می‌کند، گیرانداختن برف می‌تواند عملکرد را افزایش دهد. طول ساقه‌ها در ارتفاعات از ۳۰ تا ۶۰ سانتی‌متر است. ساقه‌های قائم باعث کاهش شتاب باد در سطح زمین می‌شوند و تبخیر از سطح خاک مرطوب در مقایسه با خاک لخت تا حدود ۴۰ درصد، کاهش می‌یابد. این امر می‌تواند سبب کاهش تنش گیاه شده و در مقایسه با کاه خردشده (Stubble tilled) عملکرد بیشتری بدهد. ارتفاع بیش از حد ساقه‌های روی زمین نیز می‌تواند در سیستم‌های بذرکاری مستقیم (Direct drilling) مشکل ایجاد کند. همچنین، رطوبت زیاد کاه، که اغلب در ساعات صبح یا عصر رخ می‌دهد، مشکلاتی برای شخم ایجاد می‌کند.

مقدار کاه تولید شده توسط یک محصول تابعی از گونه‌های زراعی، تنوع و همچنین شرایط محیطی است. غلات دانه‌ریز از جمله جو، گندم و چاودار، تمایل به تولید مقادیر زیادی کاه دارند که طی خرمن‌کوبی مقادیر قابل‌توجهی از آن خرد نمی‌شوند. توجه جدی به مدیریت این نوع بقایا برای یک کشت موفق به صورت بذرکاری مستقیم ضروری است. سایر محصولات زراعی از جمله تربچه روغنی، خردل، ارقام کوتاه قد نخودفرنگی و عدس، بقایای بسیار کمتری تولید می‌کنند و مقادیر زیادی از کاه ممکن است حین خرمن کوبی شکسته شوند. محصولاتی که در حین خرمن‌کوبی می‌شکنند، غالباً مقادیر زیادی کلش تولید می‌کنند که این امر نیازمند کمباین اضافی برای پخش کلش است.

کمباین‌های دوار نسبت به کمباین‌های معمولی کاه کمتری تولید می‌کنند و ممکن است نیازی به برش و خردکردن نداشته باشند. اما، کمباین‌های معمولی کاه با طول بیشتری تولید می‌کنند. درنتیجه، زمانی که از کمباین معمولی استفاده می‌شود، خردکن‌های ترکیبی (Combinemounted choppers) برای برش کاه‌های بلند به اندازه قابل کنترل مورد نیاز هستند. هر دو نوع کمباین، هنگام استفاده از هدرهای برش مستقیم و باریک، توانایی پخش کردن کاه اضافی را دارند و هر دو سیستم نیازمند پخش کاه و کلش در یک سیستم بذر مستقیم هستند. خردکن‌ها و پخش‌کن‌ها تأثیر عمده‌ای در مدیریت بقایا دارند. همه تجهیزات اصلی خردکن (چاپر) و پخش‌کن، به‌ویژه درسطوح با عملکرد بالا و با افزایش عرض برش، نقش کافی در پخش کاه ندارند. موارد مورد نیاز برای مدیریت مناسب بقایا بطور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است، تلاش شده است تا آنها به صورت علمی توصیف شود. این مطالعات نشان دادند که کاه و کلش باید به‌طور یکنواخت در کل عرض برش پخش شود. برای بیشتر کشاورزان، کارآمدترین و مقرون به‌صرفه‌ترین مدیریت بقایای گیاهی، بقایایی است که در پشت کمباین باقی مانده است (۱۷).

سطوح بالای بقایای محصول

مدیریت بقایا در این شیوه کشاورزی باید مورد توجه قرار گیرد. مقادیر زیاد بقایای زراعی ممکن است استفاده از روش‌های خاکورزی حفاظتی به‌ویژه روش بدون خاکورزی را محدود کند. درحالی‌که حذف بقایای گیاهی عملی نباشد، سوزاندن بقایای محصول به‌دلیل نگرانی‌های زیست‌محیطی گزینه مناسبی نیست.

مدیریت بقا در کشاورزی حفاظتی

شکل ۱۳- سوزاندن بقایای محصول قبل

نگرانی‌های اصلی در مورد مقدار زیاد بقایا روی سطح، تداخل مکانیکی در عملیات کشت بذر مستقیم، تأخیر در خشک‌شدن و گرم‌شدن خاک سطحی، پتانسیل آللوپاتیک یا سموم تراوش شده از بقایا، افزایش پتانسیل بیماری محصولات و آفات و کاهش کارآیی کودها و سموم دفع آفات است. به طور کلی برخی از این محدودیت‌ها، با به کارگیری فناوری‌هایی که باعث بهبود حفر بذر (Seed drilling)، تکنیک‌های برداشت محصول، پخش‌کردن کاه و کلش و استفاده از تکنیک‌های Banding یا Placement (جایگذاری) برای کود و سموم دفع آفات می‌شود، برطرف می‌گردد. تغییر از روش بدون خاکورزی به اشکال مالچ و خاکورزی حفاظتی (Noninversion tillage: اصطلاح دیگری برای توصیف خاکورزی حفاظتی) می‌تواند در شرایطی که بقایای زیادی از محصول روی زمین است، موفق عمل کند (۱۶).

نتیجه‌گیری

استفاده از کشاورزی حفاظتی با توجه به مزایای این شیوه و نقش آن در حفاظت از محیط‌زیست، آب، خاک و هوا، تداوم تولید پایدار و همچنین صرفه اقتصادی، به کشاورزان توصیه می شود. همانطور که گفته شد این شیوه بر سه اصل کم خاکورزی، تناوب محصولات و پوشش آلی استوار است که بسته به اقلیم منطقه، نوع گیاه، نوع خاک و… روش‌های مدیریتی متفاوتی را طلب می‌کند. از جمله مواردی که کشاورزان باید در نظر داشته باشند، کاهش خاکورزی به میزان حداقل و عدم استفاده از گاوآهن برگردان‌دار (جز در موارد خاص و هر چند سال یک مرتبه) است. همچنین، درصورت نیاز و برای گیاهانی که در عمق بیشتر کشت می‌شوند به جهت آماده‌سازی زمین دستگاه‌های Sub soiler و چیزل پکر به کار می‌روند. اگر نیاز باشد تمام مزرعه بصورت یکنواخت خاکورزی شود؛ بهتر است به روش عمود برهم ماشین آلات فوق را استفاده کرد و تا جایی که ممکن است از بالا آوردن خاک زیرین به سطح جلوگیری شود. بطورکلی می‌توان گفت درصورت امکان و دسترسی به ادوات مورد نظر برای کشت، بهتر است تنها همان بخشی از خاک که قرار است بذر یا نشا در آن قرار گیرد، خاکورزی شود و بقیه مزرعه دست نخورده باقی بماند. همچنین، برای مدیریت بقایا و کاهش مقادیر زیاد آن روی سطح خاک نباید آنها را سوزاند و یا در معرض چرای بیش از حد دام قرار داد. بنابراین، کشاورزان با استفاده از این روش و مدیریت صحیح مزرعه می‌توانند به فواید و امتیازات کشاورزی حفاظتی دست یابند.

منابع

  1. Kassam A., Friedrich,(2010). Conservation Agriculture in the 21st Century:A Paradigm of Sustainable Agriculture, Benefits of Conservation Agriculture.
  2. What is Conservation Agriculture?
  3. Conservation Agriculture. China
  4. Why we do it؟
  5. IPPC (2007). Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Plan on Climatic Change. Cambridge University Press Climatic Change pp. 106-109.
  6. Conservation Agriculture. Benefits of Conservation Agriculture
  7. Conservation Agriculture principles
  8. https://www.vaderstad.com/en/know-how/tillage-practices/direct-drilling/
  9. Minimum mechanical soil disturbance
  10. Soil organic cover
  11. Species diversification. Crop rotation
  12. Indo-Gangetic Plains Conservation Agriculture the key to food security. 2016. Save and Grow: Maize, rice, wheat. Rome.
  13. Meena, R. S. (2013). Resources Conservation Agriculture–A Review. Annals of Biology 29 (3), 301-306.
  14. Plant Nutrients in Desert Environments. Chapter 8: Soil Alkalinity (1993) Day, A.D, Ludeke, L.
  15. Várallya, G. (1989). Soil degradation processes and their control in Hungary. Land degradation & rehabilitation. 1, 171-188.
  16. Earth Systems and Environmental Sciences. (2005). Conservation tillage, Carter, M. R. Elsevier Ltd, 306-311.
  17. Koller, I. (2003). Techniques of soil tillage 1-25 p. In: Adel El Titi (Ed.). Soil tillage in agroecosystems, CRC Press, Boca Raton.
  18. Conservation Agriculture, A Worldwide Challenge, Proc. 1 st World Congr. Conserv. Agric. Madrid, October 1–۵, ۲۰۰۱, Vols. I and II, 2001.
  19. Derpsch, R. (2003). Conservation Tillage, No-Tillage and Related Technologies. I World Congress on Conservation Agriculture Madrid, 1-5 October, 2001.
  20. Tillage Practice Guide. A Guide to USDA-NRCS Practice Standards. 
  21. Stripcropping. Job Sheet, I. (2008). USAD
  22. Contour farming agriculture
  23. Contour Farming for Cropland in the Pacific USDA NRCS Practice (330)
  24. Field Borders Conservation Practice Job Sheet1997, Natural Resources Conservation Service (NRCS).
  25. Terraces I. Job Sheet. Natural Resources Conservation Service Des Moines, Iowa.2001.