Nawadnianie deficytowe

Nawadnianie deficytowe ( DI ) to strategia nawadniania, którą można stosować za pomocą różnych metod aplikacji nawadniania . Prawidłowe stosowanie DI wymaga dokładnego zrozumienia reakcji plonów na wodę (wrażliwość upraw na stres suszy) oraz ekonomicznego wpływu redukcji zbiorów. W regionach, w których zasoby wodne są ograniczone, rolnikowi bardziej opłaca się maksymalizacja produktywności wody w uprawach zamiast maksymalizacji zbiorów z jednostki gruntu. Zaoszczędzoną wodę można wykorzystać do innych celów lub do nawadniania dodatkowych jednostek ziemi. DI jest czasami określane jako niepełne nawadnianie uzupełniające lub regulowane DI.

Definicja

Nawadnianie deficytowe (DI) zostało poddane przeglądowi i zdefiniowane w następujący sposób:

Nawadnianie deficytowe to strategia optymalizacyjna , w której nawadnianie jest stosowane w fazach wzrostu upraw wrażliwych na suszę. Poza tymi okresami nawadnianie jest ograniczone lub nawet niepotrzebne, jeśli opady zapewniają minimalny zapas wody. Ograniczenie wody ogranicza się do fenologicznych odpornych na suszę , często wegetatywnych i późnego okresu dojrzewania. Całkowite zastosowanie nawadniania nie jest zatem proporcjonalne do zapotrzebowania na nawadnianie w całym cyklu upraw. Chociaż nieuchronnie skutkuje to stresem roślin spowodowanym suszą , aw konsekwencji stratami w produkcji, DI maksymalizuje produktywność wody do nawadniania, co jest głównym czynnikiem ograniczającym (English, 1990). Innymi słowy, DI ma na celu stabilizację plonów i uzyskanie maksymalnej produktywności wody uprawnej , a nie maksymalnych plonów (Zhang i Oweis, 1999).

Wydajność wody uprawnej

Produktywność wody uprawnej (WP) lub efektywność wykorzystania wody (WUE) wyrażona w kg/m³ jest terminem efektywności wyrażającym ilość produktu rynkowego (np. kilogramów ziarna) w stosunku do ilości nakładów potrzebnych do wytworzenia tej produkcji (metrów Z wody). Woda wykorzystywana do produkcji roślinnej nazywana jest ewapotranspiracją roślin . Jest to połączenie wody traconej w wyniku parowania z powierzchni gleby i transpiracji przez roślinę, zachodzących jednocześnie. Z wyjątkiem modelowania , rozróżnienie tych dwóch procesów jest trudne. Reprezentatywne wartości WUE dla zbóż na poziomie pola, wyrażone ewapotranspiracją w mianowniku, mogą wahać się od 0,10 do 4 kg/m3.

Doświadczenia z nawadnianiem deficytowym

W przypadku niektórych upraw eksperymenty potwierdzają, że nawadnianie deficytowe (DI) może zwiększyć efektywność wykorzystania wody bez poważnego zmniejszenia plonów. Na przykład w przypadku pszenicy ozimej w Turcji planowana DI zwiększyła plony o 65% w porównaniu z pszenicą ozimą w uprawach zasilanych deszczem i podwoiła efektywność wykorzystania wody w porównaniu z pszenicą ozimą zasilaną deszczem iw pełni nawadnianą. Podobne pozytywne wyniki opisano dla bawełny. Eksperymenty przeprowadzone w Turcji i Indiach wykazały, że zużycie wody do nawadniania bawełny można zmniejszyć nawet o 60 procent całkowitego zapotrzebowania na wodę upraw przy ograniczonych stratach plonów. Uzyskano w ten sposób wysoką produktywność wody i lepszy bilans wodno-składnikowy.

Pewne niedostatecznie wykorzystywane i ogrodnicze uprawy również pozytywnie reagują na DI, na przykład testowane na poziomie doświadczalnym i na poziomie rolników pod kątem komosy ryżowej . Plony można było ustabilizować na poziomie około 1,6 tony z hektara, uzupełniając wodę do nawadniania, jeśli brakowało wody deszczowej podczas zakładania roślin i etapów reprodukcji. Stosowanie wody do nawadniania przez cały sezon (pełne nawadnianie) zmniejszało produktywność wody. Również w winorośli i drzew owocowych praktykuje się DI.

Naukowcy zrzeszeni w Agricultural Research Service (ARS) USDA odkryli , że oszczędzanie wody poprzez wymuszanie suszy (lub nawadniania deficytowego) na roślinach orzeszków ziemnych na początku sezonu wegetacyjnego powoduje wczesne dojrzewanie roślin, ale nadal utrzymuje wystarczające plony . Wywołanie suszy poprzez deficytowe nawadnianie na początku sezonu spowodowało, że rośliny orzeszków ziemnych fizjologicznie „nauczyły się”, jak przystosować się do stresującego środowiska suszy, dzięki czemu rośliny lepiej radzą sobie z suszą, która często występuje w późniejszym okresie wegetacji. Nawadnianie deficytowe jest korzystne dla rolników, ponieważ zmniejsza koszty wody i zapobiega utracie plonów (w przypadku niektórych upraw) w późniejszym okresie wegetacji z powodu suszy. Oprócz tych odkryć, naukowcy ARS sugerują, że nawadnianie deficytowe połączone z uprawą konserwującą znacznie zmniejszyłoby zapotrzebowanie na wodę dla upraw orzeszków ziemnych.

W przypadku innych upraw zastosowanie nawadniania deficytowego spowoduje zmniejszenie efektywności wykorzystania wody i plonów. Dzieje się tak w przypadku upraw wrażliwych na stres związany z suszą przez cały sezon, takich jak kukurydza .

Oprócz uniwersyteckich grup badawczych i stowarzyszeń rolników, organizacje międzynarodowe, takie jak FAO , ICARDA , IWMI i CGIAR Challenge Program on Water and Food, badają DI.

Przyczyny zwiększonej produktywności wody przy nawadnianiu deficytowym

Jeśli rośliny uprawne mają pewne fazy fenologiczne, w których są odporne na stres wodny, DI może zwiększyć stosunek plonów do zużycia wody przez uprawy (ewapotranspirację ) poprzez zmniejszenie utraty wody przez nieproduktywne parowanie i/lub zwiększenie proporcji plonów handlowych do całkowitej wyprodukowanej biomasy (wskaźnik zbiorów) i/lub poprzez zwiększenie udziału całkowitej produkcji biomasy w transpiracji z powodu stwardnienia upraw – chociaż efekt ten jest bardzo ograniczony ze względu na konserwatywną relację między produkcją biomasy a transpiracją roślin – i/ lub dzięki odpowiedniemu stosowaniu nawozów i/lub unikaniu złych warunków agronomicznych podczas wzrostu roślin, takich jak zaleganie wody w strefie korzeniowej, szkodniki i choroby itp.

Zalety

Prawidłowe zastosowanie nawadniania deficytowego dla określonej uprawy:

  • maksymalizuje produktywność wody, generalnie przy odpowiedniej jakości zbiorów;
  • umożliwia ekonomiczne planowanie i stabilny dochód dzięki stabilizacji plonów w porównaniu z uprawą deszczową;
  • zmniejsza ryzyko niektórych chorób związanych z wysoką wilgotnością (np. grzybów ) w porównaniu z pełnym nawadnianiem;
  • ogranicza utratę składników pokarmowych poprzez wypłukiwanie strefy korzeniowej, co przekłada się na lepszą jakość wód gruntowych i mniejsze zapotrzebowanie na nawozy jak przy uprawie z pełnym nawadnianiem;
  • poprawia kontrolę nad terminem siewu i długością okresu wegetacji niezależnie od początku pory deszczowej, a tym samym poprawia planowanie rolnictwa.

Ograniczenia

Nawadnianie deficytowe wiąże się z kilkoma ograniczeniami:

  • Niezbędna jest dokładna wiedza na temat reakcji upraw na stres wodny.
  • Powinna istnieć wystarczająca elastyczność w dostępie do wody w okresach dużego zapotrzebowania (etapy uprawy wrażliwe na suszę).
  • Uprawie należy zapewnić minimalną ilość wody, poniżej której DI nie ma znaczącego korzystnego wpływu.
  • Indywidualny rolnik powinien rozważyć korzyści dla całej społeczności użytkowników wody (dodatkowe grunty można nawodnić zaoszczędzoną wodą), gdy ma do czynienia z plonem poniżej maksymalnego;
  • Ponieważ nawadnianie jest stosowane bardziej wydajnie, ryzyko zasolenia gleby jest wyższe w przypadku DI w porównaniu z pełnym nawadnianiem.

Modelowanie

Doświadczenia polowe są niezbędne do prawidłowego stosowania DI dla określonej uprawy w określonym regionie. Ponadto symulacja bilansu wodnego gleby i powiązanego wzrostu upraw (modelowanie produktywności wody uprawnej) może być cennym narzędziem wspomagającym podejmowanie decyzji . Łącznie symulując wpływ różnych czynników wpływających ( klimat , gleba , zarządzanie, cechy upraw) na produkcję roślinną, modele pozwalają (1) lepiej zrozumieć mechanizm stojący za poprawą efektywności wykorzystania wody, (2) zaplanować niezbędne zastosowania nawadniania podczas etapy wzrostu roślin wrażliwych na suszę , biorąc pod uwagę możliwą zmienność klimatu, aby (3) przetestować strategie DI dla określonych upraw w nowych regionach oraz (4) zbadać wpływ przyszłych scenariuszy klimatycznych lub scenariuszy zmienionych praktyk zarządzania na produkcję roślinną.

Zobacz też

  1. ^ Angielski, M. (1990). Nawadnianie deficytowe. I: Ramy analityczne. J.Irrig. Odpływ. E.-ASCE 116, 399-412.
  2. ^ Fereres, E., Soriano, MA (2007). Nawadnianie deficytowe w celu zmniejszenia zużycia wody w rolnictwie J. Exp. Nerw. 58, 147-158
  3. ^ Kipkorir, WE, Raes, D., Labadie, J., (2001). Optymalna alokacja krótkoterminowego zaopatrzenia w irygację. nawadnianie Odpływ. Syst. 15, 247-267.
  4. ^ ab Geerts, S., Raes, D. , (2009). Nawadnianie deficytowe jako strategia w gospodarstwie w celu maksymalizacji produktywności wody w uprawach na obszarach suchych. Rolnictwo. Gospodarka Wodna 96, 1275-1284
  5. ^ Kijne, JW, Barker, R., Molden, D., (2003). Poprawa produktywności wody w rolnictwie: przegląd redaktora. W: Kijne, JW, Barker, RMD (red.), Produktywność wody w rolnictwie: ograniczenia i możliwości poprawy. Międzynarodowy Instytut Gospodarki Wodnej, Kolombo, Sri Lanka, s. XI-XIX.
  6. ^ Zwart, SJ, Bastiaanssen, WGM, (2004). Przegląd zmierzonych wartości produktywności wodnej upraw dla nawadnianej pszenicy, ryżu, bawełny i kukurydzy. Rolnictwo. Zarządzanie wodą 69, 115-133.
  7. ^ Ilbeyi, A., Ustun, H., Oweis, T., Pala, M., Benli, B., (2006). Produktywność wody pszenicy i plony w chłodnym środowisku górskim: wpływ wczesnego siewu z dodatkowym nawadnianiem. Rolnictwo. Zarządzanie wodą 82, 399-410.
  8. ^ Raes D., Geerts S., Vandersypen K. (2008). Więcej jedzenia, mniej wody. W: Raymaekers, B. (red.), Wykłady na XXI wiek. Leuven University Press, Leuven, Belgia, s. 81-101.
  9. ^ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Vacher, J., Mamani, R., Mendoza, J., Huanca, R., Morales, B., Miranda, R., Cusicanqui, J. , Taboada, C., (2008). Wprowadzenie nawadniania deficytowego w celu stabilizacji plonów komosy ryżowej ( Chenopodium quinoa Willd. '). Eur. J. Agron. 28, 427-436.
  10. ^ Spreer, W., Ongprasert, S., Hegele, M., Wünnsche, JN, Müller, J. (2009). Plon i rozwój owoców mango ( Mangifera indica L. cv. Chok Anan) w różnych systemach nawadniania. Rolnictwo. Zarządzanie wodą 96, 574-584.
  11. Bibliografia _
  12. ^ „Nowe zmarszczki w rolnictwie mogą pomóc hodowcom orzeszków ziemnych” . USDA Rolnicza Służba Badawcza. 14 stycznia 2010 r.
  13. ^ Pandey, RK, Maranville, JW, Admou, A., (2000). Deficyt nawadniania i wpływ azotu na kukurydzę w środowisku Sahelu. I. Plon ziarna i składowe plonu. Rolnictwo. Zarządzanie wodą. 46, 1-13.
  14. ^ Steduto, P., Hsiao, TC, Fereres, E., (2007) O konserwatywnym zachowaniu produktywności wody z biomasy. nawadnianie nauka 25, 189-207.
  15. ^ Steduto P., Albrizio R. (2005). Efektywność wykorzystania zasobów słonecznika polowego, sorgo, pszenicy i ciecierzycy. II. Efektywność wykorzystania wody i porównanie z efektywnością wykorzystania promieniowania. Rolnictwo. Leśny Meteorol. 130, 269-281.
  16. ^ Pereira, LS, Oweis, T., Zairi, A., (2002). Zarządzanie nawadnianiem w warunkach niedoboru wody. Rolnictwo. Zarządzanie wodą 57, 175-206.
  17. ^ Ünlü, M., Kanber, R., Senyigit, U., Onaran, H., Diker, K., (2006). Nawadnianie kropelkowe i zraszające ziemniaka ( Solanum tuberosum L.) w środkowym regionie Anatolii w Turcji. Rolnictwo. Zarządzanie wodą 79, 43-71.
  18. ^ Pandey, RK, Maranville, JW, Chetima, MM, (2000). Deficyt nawadniania i wpływ azotu na kukurydzę w środowisku Sahelu. II. Wzrost pędów, pobieranie azotu i pobieranie wody. Rolnictwo. Zarządzanie wodą 46, 15-27.
  19. ^ Geerts S., Raes D., Garcia M., Mendoza J., Huanca R. (2008). Wskaźniki do ilościowego określenia elastycznej fenologii komosy ryżowej ( Chenopodium quinoa Willd. ) w odpowiedzi na stres suszy. Uprawa polowa. Rez. 108, 150-156.
  20. ^ Hsiao, TC, (1973). Reakcje roślin na stres wodny. rok Wielebny Plant Physiol. 24, 519-570.
  21. ^ Kirda, C., (2002). Planowanie nawadniania deficytowego w oparciu o etapy wzrostu roślin wykazujące tolerancję na stres wodny. W: Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) (red.), Praktyki nawadniania deficytów . Rzym, Włochy, s. 3-10.
  22. ^ Zhang H. (2003). Poprawa produktywności wody poprzez nawadnianie deficytowe: przykłady z Syrii, Niziny Północnochińskiej i stanu Oregon w USA. W: JW Kijne, R. Barker, D. Molden (red.), Produktywność wody w rolnictwie: ograniczenia i możliwości poprawy. Międzynarodowy Instytut Gospodarki Wodnej, Kolombo, Sri Lanka, s. 301-309.
  23. ^ Zhang, H., Oweis, T., (1999). Relacje plonów wody i optymalne harmonogramy nawadniania pszenicy w regionie Morza Śródziemnego. Rolnictwo. Gospodarka Wodna 38, 195-211.
  24. ^ Kang, S., Zhang, L., Liang, Y., Hu, X., Cai, H., Gu, B., (2002). Wpływ ograniczonego nawadniania na plonowanie i efektywność wykorzystania wody pszenicy ozimej na Płaskowyżu Lessowym w Chinach. Rolnictwo. Zarządzanie wodą 55, 203-216.
  25. ^ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Condori, O., Mamani, J., Miranda, R., Cusicanqui, J., Taboada, C., Vacher, J., (2008). Czy nawadnianie deficytowe może być zrównoważoną praktyką dla komosy ryżowej ( Chenopodium quinoa Willd.) na południowym Boliwii Altiplano? Rolnictwo. Zarządzanie wodą 95, 909-917.
  26. ^ Raes, D., Steduto, P., Hsiao, TC, Fereres, E. (2009) AquaCrop - Model upraw FAO do symulacji reakcji plonu na wodę: II. Główne algorytmy i opis oprogramowania. Agron J. 101, 438-447.
  27. ^ Steduto, P, Hsiao, TC, Raes, D., Fereres, E. (2009). AquaCrop — model upraw FAO do symulacji reakcji plonu na wodę: I. Koncepcje i podstawowe zasady. Agron J. 101, 426-437.

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Deficit_irrigation&oldid=1140326184 ”