Effect of Soil Tillage Method and Wheat (Triticum aestivum L.) Residue Management on Corn (Zea mays L.) Yield, Soil Properties, and Earthworm Population

Document Type : Research Paper

Author

Assistant Professor, Dept. of Soil and Water Science, Fars Center for Agriculture and Natural Resource Research

Abstract

Soil tillage method and plant residue management are two important agricultural practices which affect soil properties, fauna population and crop production. A 3-year field experiment was conducted to evaluate the effects of tillage methods (conventional tillage (CT), reduced tillage (RT), and No-Till (NT)) and wheat residue management (residue removal and retention) on earthworm population, infiltration process, organic carbon (OC), and corn yield at Zarghan, Fars province. The experimental design was a split-plot with three replications. The highest kernel yield (14447 kg ha-1) and harvest index (36.82%) of corn were obtained by RT and CT methods when residue returned, respectively. Applying RT method accompanied by keeping residue increased corn yield up to 30% compared to NT method. Organic carbon decreased by CT method and residue removal at 15 and 12% in the soil depth ranges of 0-10 and 10-20 cm compared to conservation tillage, respectively. The highest water infiltration process into the soil was achieved by RT and CT methods compared to NT method when residue returned. The highest earthworm population was obtained by NT method and residue retention, while earthworm population decreased by CT method and residue removal at 38.5 and 50% compared to RT and NT methods, respectively. It is concluded that, to grantee the corn yield potential and improve earthworm activity and soil fertility under wheat-corn rotation, adopting RT method accompanied by keeping wheat residue (standing residue with a height of 30 cm), is recommended.

Keywords

References

  1. افضلی­نیا، ص. و ع. کرمی. 1397. اثر خاک­ورزی حفاظتی بر خصوصیات خاک و عملکرد ذرت در تناوب با گندم. مجله مهندسی بیوسیستم ایران، جلد 49، شماره 1. ص. 129-137.
  2. امراء، م.ع.، ع. بیابانی، ع.ل. قلی زاده و م.ر. وفایی­تبار. 1396. بررسی افزایش وزن و برخی شاخص­های رشد کرم خاکی در ورمی کمپوست حاصل از کودهای آلی مختلف. نشریه زیست شناسی خاک، جلد 5، شماره 1. ص. 29-37.
  3. اسدی­خشویی، ا.، م. یحیی ‌آبادی و ا. تاکی. 1390. تأثیر خاک­ورزی مرسوم و حفاظتی بر عملکرد ذرت در تناوب جو-ذرت. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی، جلد 12، شماره 1. ص. 83-96.
  4. بنی­اسدی، ر.، ا.ا. توحید­نژاد و ق. محمدی­نژاد. 1393. ارزیابی اثرات روش­های خاک­ورزی و مدیریت بقایای جو بر عملکرد ذرت. مجله دانش کشاورزی و تولید پایدار، جلد 24، شماره 4. ص. 61-69.
  5. پژمان، ح.، ل. جوکار و م. زارع مویدی. 1396. مقایسه فراوانی و تنوع گونه­ای بندپایان گیاه­خوار موجود در زراعت گندم در سامانه­های خاک­ورزی حفاظتی و متداول در منطقه زرقان فارس. آفات و بیماری­های گیاهی، جلد 85، شماره 2. ص. 139-154.
  6. چگنی، م.، ش. انصاری­دوست و ح.ا. اسکندری. 1393. اثر روش­های خاک­ورزی و مدیریت بقایای گیاهی بر برخی از ویژگی­های فیزیکی خاک در جهت رسیدن به کشاورزی پایدار. مجله دانش کشاورزی و تولید پایدار، جلد 24، شماره 2. ص. 31-40.
  7. صفری، ا.، م.ا. آسودار، م. قاسمی­نژاد و ا.ر. عبدعلی­نژاد. 1392. اثر مدیریت بقایا، روش­های مختلف خاک­ورزی حفاظتی و تراکم کاشت بر ویژگی­های فیزیکی خاک و عملکرد دانه گندم. مجله دانش کشاورزی و تولید پایدار، جلد 23، شماره 2. ص. 49-59.
  8. عبدالهی، ف.، ح. غدیری و م.ج. بحرانی. 1389. اثر خاک­ورزی، مدیریت بقایای گندم و نیتروژن بر عملکرد و اجزای عملکرد دانه ذرت. نشریه پژوهش­های زراعی ایران، جلد 8، شماره 2. ص. 336-346.
  9. علیجانی، خ.، م.ج. بحرانی و س.ع.ر. کاظمینی. 1390. تأثیر روش­های خاک­ورزی و مقادیر بقایای ذرت بر رشد، عملکرد و اجزای عملکرد گندم. نشریه پژوهش­های زراعی ایران، جلد 9، شماره 3. ص. 486-493.
  10. قوشچی، ف.، ع. جورابلو، م. سیلسپور و ح. هادی. 1389. اثر خاکورزی و مدیریت بقایای گیاهی جو بر ویژگی های خاک و ذرت علوفه ای. بوم شناسی کشاورزی، جلد 2، شماره 3. ص. 428-436.
  11. گورویی، س.، ا. آینه­بند و ع.ا. معزی. 1395. تأثیر نوع و درصد بقایای گیاهی بر برخی خصوصیات زیستی کرم­های خاکی و میزان تولید ورمی کمپوست. نشریه زیست شناسی خاک. 4(1): 53-63.
  12. میرزاوند، ج.، س.ع.ا. موسوی، ع.م. ثامنی، ص. افضلی­نیا و ن.ع. کریمیان. 1395. اثر روش­های خاک­ورزی و مدیریت بقایای گیاهی بر هدایت هیدرولیکی غیراشباع خاک در تناوب گندم-ذرت. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 23(3): 131-150.
  13. Allmaras, R.R., Schomberg, H.H., Douglas Jr., C.L. and Dao, T.H. 2000. Soil organic carbon sequestration potential of adopting conservation tillage in US cropland. Journal of Soil and Water Conservation 55:365-373.
  14. Astier, M., Maass, J.M., Etchevers-Barra, J.D., Pena, J.J. and de Leon Gonzalez, F. 2006. Short-term green manure and tillage management effects on maize yield and soil quality in an Andisol. Soil and Tillage Research 88(1-2): 153- 159.
  15. Bahrani, M.J., Raufat, M.H. and Ghadiri, H. 2007. Influence of wheat residue management on irrigated corn grain production in a reduced tillage system. Soil and Tillage Research 94:305-309.
  16. Benjamin, J.G., Mikha, M.M. and Merle, F.R. 2008. Organic carbon effects on soil physical and hydraulic properties in a semi arid climate. Soil Science Society of America Journal 72:1357-1362.
  17. Bono, A., Alvarez, R., Buschiazzo, D.E. and Cantet, R.J.C. 2008. Tillage effects on soil carbon balance in a semiarid agroecosystem. Soil Science Society of America Journal 72:1140-1149.
  18. Bronson, K.F., Onken, A.B., Keeling, J.W., Booker, J.D. and Torbert, H.A. 2001. Nitrogen response in cotton as affected by tillage system and irrigation level. Soil Science Society of America Journal 65:1153-1163.
  19. Chan, K.Y. 2001. An overview of some tillage impacts on earthworm population abundance and diversity implications for functioning in soils. Soil and Tillage Research 57:179–191.
  20. Chan, K.Y. and Heenan, D.P. 2006. Earthworm population dynamics under conservation tillage systems in south-eastern Australia. Australian Journal of Soil Research 44:425–431.
  21. De Vita, P., Di Paolo, E., Fecondo, G., Di Fonzo, N. and Pisante, M. 2007. No-tillage and conventional tillage effects on durum wheat yield, grain quality and soil moisture content in southern Italy. Soil and Tillage Research 92:69-78.
  22. Evans, A.C. 1947. A method of studying the burrowing activities of earthworms. Annals and Magazine of Natural History 14:643-650.
  23. Ghuman, B.S. and Sur, H.S. 2001. Tillage and residue management effects on soil properties in a direct drill tillage system. Soil and Tillage Research 42:209-219.
  24. Heckrath, G., Djurhuus, J., Quine, T.A., Van Oost, K., Govers, G. and Zhang, Y. 2005. Tillage erosion and its effect on soil properties and crop yield in Denmark. Journal of Environmental Quality 34:312-324.
  25. Jasa, P., Siemens, J., Hofman, V. and Shelton, D. 2000. Tillage systems definitions. p. 5-9. In: Reeder, R. (ed.) Conservation tillage system and management, (2nd Eds.), Midwest Plan Service, Iowa State University, Ames, IA.
  26. Muhammad, R., Khan, G. D., Hanif, M., and Ali, S. 2012. Impact of soil compaction on root length and yield of corn (Zea mays L.) under irrigated condition. Middle-East Journal of Scientific Research 11(3): 382-385.
  27. Kumar, K. and Goh, K.M. 2000. Crop residue and management practices: effects on soil quality, soil nitrogen dynamics, crop yield and nitrogen recovery. Advances in Agronomy 68:197-319.
  28. McGarry, D., Bridge, B.J. and Radford, B.J. 2000. Contrasting soil physical properties after zero and traditional tillage of an alluvial soil in semi-arid subtropics. Soil and Tillage Research 53:105-115.
  29. Metzke, M., Potthoff, M., Quintern, M., Hess, J. and Joergensen, R.G. 2007. Effect of reduced tillage systems on earthworm communities in a 6-year organic rotation. European Journal of Soil Biology 43:209–215.
  30. Nikita, S., Eriksen-Hamel, A.B., Speratti, J.K. Whalen, A.L., Chandra, A.M. 2009. Earthworm populations and growth rates related to long-term crop residue and tillage management. Soil and Tillage Research 104:311–316.
  31. Reeder, R. 2000. Conservation tillage systems and management: Crop residue management with no-till, ridge-till, mulch-till and strip-till. Mid-west Plan Service, Iowa State University, Ames, IA.
  32. Sharratt, B.S. 2002. Corn stubble height and residue placement in the northern US Corn Belt. II. Spring microclimate and wheat development. Soil and Tillage Research 64:253-261.
  33. Verhulst, N., Govaerts, B., Nelissen, V., Sayre, K.D., Crossa, J., Raes, D. and Deckers, J. 2011. The effect of tillage crop rotation and residue management on maize and wheat growth and development evaluated with an optical sensor. Field Crops Research 120:58-67.
  34. Virto, I., Imaz, M.J., Enrique, A., Hoogmoed, W. and Bescansa, P. 2007. Burning crop residues under no-till in semi-arid land, Northern Spain-effects on soil organic matter, aggregation, and earthworm populations. Australian Journal of Soil Research 45:414–421.
  35. Wilhelm, W.W., Johnson, J.M.F., Hatfield, J.L. and Linden, D.R. 2004. Crop and soil productivity response to corn residue removal. Agronomy Journal 96:1-17.
  36. Wuest, S.B., Caesar-Tont, T.C., Wright, S.F. and Williams, J.D. 2005. Organic matter addition, N, and residue burning effects on infiltration, biological, and physical properties of an intensively tilled silt-loam soil. Soil and Tillage Research 84:154–167.
  37. Yoo, G., Nissen, T.M. and Wander, M.M. 2006. Use of physical properties to predict the effects of tillage practices on organic matter dynamics three Illinois soils. Journal of Environmental Quality 35:1567-1583.
Journal of Sol Biology
Volume 7, Issue 1
May 2019
Pages 1-11

Files

Share

How to cite

Statistics