Underskottsbevattning

Underskottsbevattning ( DI ) är en bevattningsstrategi som kan tillämpas med olika typer av bevattningsmetoder . Den korrekta tillämpningen av DI kräver grundlig förståelse för skördesvaret på vatten (grödans känslighet för torkstress) och av de ekonomiska effekterna av skördminskningar. I regioner där vattenresurserna är restriktiva kan det vara mer lönsamt för en bonde att maximera grödans vattenproduktivitet istället för att maximera skörden per landenhet. Det sparade vattnet kan användas för andra ändamål eller för att bevattna extra markenheter. DI kallas ibland för ofullständig kompletterande bevattning eller reglerad DI.

Definition

Underskottsbevattning (DI) har granskats och definierats enligt följande:

Underskottsbevattning är en optimeringsstrategi där bevattning tillämpas under torkkänsliga tillväxtstadier av en gröda. Utanför dessa perioder är bevattning begränsad eller till och med onödig om nederbörden ger ett minimum av vatten. Vattenbegränsningen är begränsad till torktoleranta fenologiska stadier, ofta de vegetativa stadierna och den sena mognadsperioden. Den totala bevattningstillförseln är därför inte proportionell mot bevattningsbehovet under hela växtcykeln. Även om detta oundvikligen resulterar i växtstress och följaktligen i produktionsbortfall, maximerar DI produktiviteten för bevattningsvatten, vilket är den främsta begränsande faktorn (English, 1990). Med andra ord syftar DI till att stabilisera skörden och att erhålla maximal skördvattenproduktivitet snarare än maximal skörd (Zhang och Oweis, 1999).

Grödvattenproduktivitet

Grödans vattenproduktivitet (WP) eller vattenanvändningseffektivitet (WUE) uttryckt i kg/m³ är en effektivitetsterm som uttrycker mängden säljbar produkt (t.ex. kilogram spannmål) i förhållande till mängden insats som behövs för att producera denna produktion (kubikmeter av vatten). Vattnet som används för växtodling kallas för evapotranspiration av grödor . Detta är en kombination av vatten som går förlorat genom avdunstning från markytan och transpiration av växten, som sker samtidigt. Förutom genom modellering är det svårt att skilja mellan de två processerna. Representativa värden på WUE för spannmål på fältnivå, uttryckt med evapotranspiration i nämnaren, kan variera mellan 0,10 och 4 kg/m3.

Erfarenheter av underskottsbevattning

För vissa grödor bekräftar experiment att underskottsbevattning (DI) kan öka effektiviteten i vattenanvändningen utan allvarliga skördeminskningar. Till exempel för höstvete i Turkiet ökade planerad DI skördarna med 65 % jämfört med höstvete under regnfodrad odling, och hade dubbelt så mycket vattenanvändningseffektivitet jämfört med regnfodrat och helt bevattnat höstvete. Liknande positiva resultat har beskrivits för bomull. Experiment i Turkiet och Indien indikerade att bevattningsvattenanvändningen för bomull kunde minskas till upp till 60 procent av det totala vattenbehovet för skörden med begränsade skördeförluster. På så sätt erhölls hög vattenproduktivitet och en bättre balans mellan näringsämnen och vatten.

Vissa underutnyttjade och trädgårdsgrödor reagerar också positivt på DI, såsom testade på experiment- och bondenivå för grödan quinoa . Skörden kunde stabiliseras till cirka 1,6 ton per hektar genom att komplettera bevattningsvatten om regnvatten saknades under växtetableringen och reproduktionsstadierna. Tillförsel av bevattningsvatten under hela säsongen (full bevattning) minskade vattenproduktiviteten. Även inom vinodling och fruktträdsodling utövas DI.

Forskare knutna till Agricultural Research Service (ARS) i USDA fann att att spara vatten genom att tvinga fram torka (eller underskottsbevattning) på jordnötsplantor tidigt under växtsäsongen har visat sig orsaka tidig mognad av växten men ändå bibehålla tillräcklig avkastning av grödan . Att inducera torka genom underskottsbevattning tidigare på säsongen fick jordnötsväxterna att fysiologiskt "lära sig" hur de anpassar sig till en stressig torkamiljö, vilket gjorde att plantorna bättre klarade av torka som vanligtvis uppstår senare under växtsäsongen. Underskottsbevattning är fördelaktigt för bönderna eftersom det minskar kostnaderna för vatten och förhindrar förlust av skörd (för vissa grödor) senare under växtsäsongen på grund av torka. Utöver dessa fynd föreslår ARS-forskare att underskottsbevattning tillsammans med bevarande jordbearbetning avsevärt skulle minska behovet av vatten för jordnötsgrödor.

För andra grödor kommer användning av underskottsbevattning att resultera i lägre vattenanvändningseffektivitet och lägre avkastning. Detta är fallet när grödor är känsliga för torkstress under hela säsongen, såsom majs .

Förutom universitetsforskningsgrupper och bondeföreningar studerar internationella organisationer som FAO , ICARDA , IWMI och CGIAR Challenge Program on Water and Food DI.

Orsaker till ökad vattenproduktivitet vid underskottsbevattning

Om grödor har vissa fenologiska faser där de är toleranta mot vattenstress, kan DI öka förhållandet mellan avkastning och grödans vattenförbrukning (evapotranspiration) genom att antingen minska vattenförlusten genom improduktiv avdunstning och/eller genom att öka andelen säljbar avkastning till den totalt producerade biomassan (skördeindex), och/eller genom att öka andelen av den totala biomassaproduktionen till transpiration på grund av härdning av grödan - även om denna effekt är mycket begränsad på grund av det konservativa förhållandet mellan biomassaproduktion och transpiration av grödor, - och/ eller på grund av adekvat gödseltillförsel och/eller genom att undvika dåliga agronomiska förhållanden under grödans tillväxt, såsom vattenloggning i rotzonen, skadedjur och sjukdomar , etc.

Fördelar

Korrekt tillämpning av underskottsbevattning för en viss gröda:

  • maximerar vattnets produktivitet, i allmänhet med adekvat skördekvalitet;
  • möjliggör ekonomisk planering och stabil inkomst på grund av en stabilisering av skörden i jämförelse med regnfed odling;
  • minskar risken för vissa sjukdomar kopplade till hög luftfuktighet (t.ex. svampar ) i jämförelse med full bevattning;
  • minskar näringsförlusten genom urlakning av rotzonen, vilket resulterar i bättre grundvattenkvalitet och lägre gödningsmedelsbehov som för odling under full bevattning;
  • förbättrar kontrollen över sådatum och växtperiodens längd oberoende av regnperiodens början och förbättrar därför jordbruksplaneringen.

Begränsningar

Ett antal begränsningar gäller för underskottsbevattning:

  • Exakt kunskap om grödans reaktion på vattenstress är absolut nödvändig.
  • Det bör finnas tillräcklig flexibilitet i tillgången till vatten under perioder med hög efterfrågan (torkkänsliga stadier av en gröda).
  • En minsta mängd vatten bör garanteras för grödan, under vilken DI inte har någon betydande fördelaktig effekt.
  • En enskild bonde bör överväga fördelen för den totala vattenanvändargemenskapen (extra mark kan bevattnas med det sparade vattnet), när han står inför en skörd under maximinivån;
  • Eftersom bevattning tillämpas mer effektivt är risken för markförsaltning högre under DI jämfört med full bevattning.

Modellering

Fältexperiment är nödvändigt för korrekt applicering av DI för en viss gröda i en viss region. Dessutom kan simulering av markvattenbalansen och relaterad växttillväxt (modellering av grödas vattenproduktivitet) vara ett värdefullt beslutsstödsverktyg . Genom att simulera effekterna av olika påverkande faktorer ( klimat , jord , förvaltning, grödans egenskaper) på växtproduktionen, tillåter modellerna att (1) bättre förstå mekanismen bakom förbättrad vattenanvändningseffektivitet, att (2) schemalägga de nödvändiga bevattningsapplikationerna under torkakänsliga tillväxtstadier för grödor, med tanke på den möjliga variationen i klimatet, för att (3) testa DI-strategier för specifika grödor i nya regioner, och för att (4) undersöka effekterna av framtida klimatscenarier eller scenarier av ändrade förvaltningsmetoder på växtodlingen.

Se även

  1. ^ English, M., (1990). Underskottsbevattning. I: Analytiskt ramverk. J. Irrig. Dränera. E.-ASCE 116, 399-412.
  2. ^ Fereres, E., Soriano, MA, (2007). Underskottsbevattning för att minska jordbrukets vattenanvändning J. Exp. Bot. 58, 147-158
  3. ^ Kipkorir, EC, Raes, D., Labadie, J., (2001). Optimal fördelning av kortsiktig bevattning. Irrig. Dränera. Syst. 15, 247-267.
  4. ^ a b Geerts, S., Raes, D., (2009). Underskottsbevattning som en strategi på gården för att maximera grödans vattenproduktivitet i torra områden. Agric. Water Manage 96, 1275-1284
  5. ^ Kijne, JW, Barker, R., Molden, D., (2003). Att förbättra vattenproduktiviteten inom jordbruket: redaktörens översikt. I: Kijne, JW, Barker, RMD (red.), Vattenproduktivitet i jordbruket: gränser och möjligheter till förbättring. International Water Management Institute, Colombo, Sri Lanka, sid. xi-xix.
  6. ^ Zwart, SJ, Bastiaanssen, WGM, (2004). Granskning av uppmätta grödors vattenproduktivitetsvärden för bevattnat vete, ris, bomull och majs. Agric. Vattenförvaltningen 69, 115-133.
  7. ^ Ilbeyi, A., Ustun, H., Oweis, T., Pala, M., Benli, B., (2006). Vetevattenproduktivitet och avkastning i en sval höglandsmiljö: Effekt av tidig sådd med kompletterande bevattning. Agric. Vattenförvaltningen 82, 399-410.
  8. ^ Raes, D., Geerts, S., Vandersypen, K., (2008). Mer mat, mindre vatten. I: Raymaekers, B. (red.), Lectures for the XXIst century. Leuven University Press, Leuven, Belgien, sid. 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). Införande av underskottsbevattning för att stabilisera avkastningen av quinoa ( Chenopodium quinoa Willd. '). Eur. J. Agron. 28, 427-436.
  10. ^ Spreer, W., Ongprasert, S., Hegele, M., Wünnsche, JN, Müller, J. (2009). Avkastning och fruktutveckling i mango ( Mangifera indica L. cv. Chok Anan) under olika bevattningsregimer. Agric. Vattenförvaltningen 96, 574-584.
  11. ^ USDA 2010
  12. ^ "Ny jordbruksrynka kan hjälpa jordnötsodlare" . USDA Agricultural Research Service. 14 januari 2010.
  13. ^ Pandey, RK, Maranville, JW, Admou, A., (2000). Underskottsbevattning och kväveeffekter på majs i en Sahel-miljö. I. Spannmålsutbyte och avkastningskomponenter. Agric. Vattenhantering. 46, 1-13.
  14. ^ Steduto, P., Hsiao, TC, Fereres, E., (2007) På det konservativa beteendet av biomassavattenproduktivitet. Irrig. Sci. 25, 189-207.
  15. ^ Steduto, P., Albrizio, R., (2005). Resursanvändningseffektivitet för åkerodlade solrosor, sorghum, vete och kikärter. II. Vattenanvändningseffektivitet och jämförelse med strålningseffektivitet. Agric. Skogsmeteorol. 130, 269-281.
  16. ^ Pereira, LS, Oweis, T., Zairi, A., (2002). Bevattningshantering under vattenbrist. Agric. Vattenförvaltningen 57, 175-206.
  17. ^ Ünlü, M., Kanber, R., Senyigit, U., Onaran, H., Diker, K., (2006). Dropp- och sprinklerbevattning av potatis ( Solanum tuberosum L.) i den mellersta anatoliska regionen i Turkiet. Agric. Vattenförvaltningen 79, 43-71.
  18. ^ Pandey, RK, Maranville, JW, Chetima, MM, (2000). Underskottsbevattning och kväveeffekter på majs i en Sahel-miljö. II. Skottväxt, kväveupptag och vattenuttag. Agric. Vattenförvaltningen 46, 15-27.
  19. ^ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Mendoza, J., Huanca, R., (2008). Indikatorer för att kvantifiera den flexibla fenologin av quinoa ( Chenopodium quinoa Willd. ) som svar på torkastress. Åkergröda. Res. 108, 150-156.
  20. ^ Hsiao, TC, (1973). Växtens svar på vattenstress. Annu. Rev. Plant Physiol. 24, 519-570.
  21. ^ Kirda, C., (2002). Underskottsbevattningsplanering baserad på växternas tillväxtstadier som visar vattenstresstolerans. I: Food and Agricultural Organization of the United Nations (FAO) (red.), Deficit irrigation practices . Rom, Italien, sid. 3-10.
  22. ^ Zhang, H., (2003). Förbättring av vattenproduktiviteten genom underskottsbevattning: exempel från Syrien, North China Plain och Oregon, USA. I: Kijne, JW, Barker, R., Molden, D. (red.), Vattenproduktivitet i jordbruket: gränser och möjligheter till förbättring. International Water Management Institute, Colombo, Sri Lanka, sid. 301-309.
  23. ^ Zhang, H., Oweis, T., (1999). Vattenavkastningsförhållanden och optimal bevattningsplanering av vete i Medelhavsområdet. Agric. Vattenförvaltningen 38, 195-211.
  24. ^ Kang, S., Zhang, L., Liang, Y., Hu, X., Cai, H., Gu, B., (2002). Effekter av begränsad bevattning på avkastning och vattenanvändningseffektivitet för höstvete på Lössplatån i Kina. Agric. Water Management 55, 203-216.
  25. ^ Geerts, S., Raes, D., Garcia, M., Condori, O., Mamani, J., Miranda, R., Cusicanqui, J., Taboada, C., Vacher, J., (2008). Kan underskottsbevattning vara en hållbar praxis för quinoa ( Chenopodium quinoa Willd.) i södra bolivianska Altiplano? Agric. Vattenförvaltningen 95, 909-917.
  26. ^ Raes, D., Steduto, P., Hsiao, TC, Fereres, E. (2009) AquaCrop--FAO-grödanmodellen för att simulera avkastningssvar på vatten: II. Huvudalgoritmer och mjukvarubeskrivning. Agron. J. 101, 438-447.
  27. ^ Steduto, P, Hsiao, TC, Raes, D., Fereres, E. (2009). AquaCrop - FAO:s grödamodell för att simulera avkastningssvar på vatten: I. Koncept och underliggande principer. Agron. J. 101, 426-437.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Deficit_irrigation&oldid=1140326184 "