Устойчивость урожая к морской воде - Crop tolerance to seawater - Wikipedia

Устойчивость урожая к морской воде это способность сельскохозяйственная культура выдержать высокий соленость вызвано орошением морская вода, или смесь пресной воды и морская вода. Есть культуры, на которых можно расти морская вода и демонстрационные хозяйства показали выполнимость.[1] Правительство Нидерландов сообщает о прорыве в области продовольственной безопасности, поскольку определенные сорта картофеля, моркови, красного лука, белокочанной капусты и брокколи, кажется, хорошо растут, если их поливать соленой водой.[2]

Соляная ферма Texel

The Salt Farm Texel, ферма на острове Texel, Нидерланды, тестирует солеустойчивость сельскохозяйственных культур в контролируемых полевых условиях. Имеется 56 опытных участков площадью 160 м.2 каждый из них обрабатывается в восьми экземплярах с семью различными концентрациями соли. Эти концентрации достигаются при интенсивном ежедневном капельном орошении 10 и более мм (т.е. более 10 литров на м2 в сутки) с водой с концентрацией соли, выраженной в электропроводность (EC) 2, 4, 8, 12, 16, 20 и 35 дСм / м.[3] Диапазон значений EC получается путем смешивания пресной воды с соответствующим количеством морская вода имеющий соленость, соответствующую значению ЕС около 50 дСм / м. После посадки растениям давали прорасти в условиях пресной воды до начала обработки солью.

Засоленность почвы

В засоление почвы выражается в электропроводности экстракта насыщенной почвенной пасты (ECe в дСм / м).[4]

Автор Шлейф представил классификацию солеустойчивости сельскохозяйственных культур на основе ECe в dS / m. [5] это можно резюмировать следующим образом:

Терпимость к соли
ECe (дСм / м) ^)
Классификация допусков
    < 2очень чувствительный
    2 – 4чувствительный
    4 – 6слегка чувствительный
    6 – 8умеренно терпимый
    8 – 10терпимый
    > 10очень терпимый

^) Урожай работает хорошо (без снижения урожайности) до уровня засоления почвы, указанного в таблице. За пределами этого уровня доходность снижается.

Основное отличие от классификации, опубликованной Ричардсом в Справочнике Министерства сельского хозяйства США № 60, 1954 г. [4] состоит в том, что классы уже с шагом 2 дСм / м вместо 4.

Модель Мааса – Хоффмана соответствует набору данных.
В этом примере культура имеет солеустойчивость (порог) ECe = 7 dS / m, после которой урожайность снижается.
Данные из брошюры соляной фермы. Добавлены границы (желтый) и диапазоны ошибок (коричневый). Разброс довольно большой. Неизвестно, рассчитывались ли проценты доходности по годам (A) или за все годы вместе (B). В случае B диапазон ошибок еще больше из-за разницы в годовой доходности. Нет дисперсионный анализ (Anova) было сделано, чтобы доказать, что модель Мааса-Хоффмана действительно является статистически значимым улучшением по сравнению с простой, прямой, нисходящей моделью линейной регрессии.
Компания Salt Farm Texel также опубликовала график зависимости урожайности белокочанной капусты от солености. Граничные линии добавлены отдельно красным цветом. Границы предполагают, что наклон эллипса, охватывающего доверительную область контрольной точки, должен быть направлен вверх, а не влево. Однако документ Texel не дает объяснения конструкции эллипса.

Моделирование

Соляная ферма Texel использует Модель Мааса – Хоффмана для реакции сельскохозяйственных культур на засоление почвы.[6] В модели используется функция отклика, начинающаяся с горизонтальной линии, соединенной далее с наклонной вниз линией. Точка подключения также называется порогом или допуском. До порога засоление почвы не влияет на урожай, а после него урожайность начинает снижаться. Модель аппроксимируется данными с помощью кусочно-линейной регрессии.[7]

Полученные результаты

ОбрезатьРазнообразие   ^)Порог *)
(ECe в дСм / м)
Учебный класс
Картофель Икс)Mignonne #)4.1слегка чувствительный
Ахиллес2.9чувствительный
Foc2.1чувствительный
Встретились1.9очень чувствительный
"927"3.4чувствительный
МорковьCas4.5слегка чувствительный
Ner3.6чувствительный
Нат< 1очень чувствительный
Бен< 1очень чувствительный
"101"3.0чувствительный
"102"5.0слегка чувствительный
Pri2.1чувствительный
ЛукАло2.4чувствительный
красный5.9слегка чувствительный
Сан3.2чувствительный
Hyb3.4чувствительный
ЛатукBatavia H< 1очень чувствительный
Батавия С2.3чувствительный
Баттерхед L1.8очень чувствительный
Капустакапуста белокочанная #)  4.6слегка чувствительный
Брокколи5.6слегка чувствительный
ЯчменьQue 20143.3чувствительный +)
Que 20151.7очень чувствительный +)

^) Многие названия разновидностей необычны, поскольку состоят только из 3 букв.
*) Неизвестно, каковы были бы результаты, если бы посадка производилась не в условиях пресной воды, а в условиях засоления.
#) Графики с диаграммами рассеяния показаны в отчете только для этих двух разновидностей. Они сильно различаются как по оси Y (доходность), так и по оси X (ECe).
Икс) Для картофеля в литературе известен только один сопоставимый показатель, а именно для очень чувствительного сорта. белая роза с порогом 1,7 дСм / м [8]
+) Для ячменя, напротив, Лаборатория солености США упоминает пороговое значение ECe = 8 dS / m, что делает его устойчивой культурой. [9]

Резюме

Самая высокая толерантность обнаружена для лука сорта "Красный", который считается слабо чувствительным. Все культуры классифицируются в диапазоне от очень чувствительных до слегка чувствительных. Нет культур, классифицируемых как толерантные, даже умеренно толерантные.

S-образная модель

В отчете Texel также Модель Ван Генухтена-Гупта (S-образная кривая) использовали для определения засоленности почвы при 90% -ном пределе текучести. Обоснования этому не было дано.

Чечевица

Чечевица

Средиземноморский агрономический институт, Валенцано, Бари, Италия Южное побережье выросло 5 сорта из чечевица орошается морской водой разной степени солености. Соленую воду готовили путем смешивания пресной воды (ЕС = 0,9 дСм / м) с морской водой (ЕС = 48 дСм / м) для достижения уровней солености 3,0, 6,0, 9,0 и 12,0 дСм / м.[нужна цитата ] Некоторые результаты показаны в следующей таблице:

Соленость
(дСм / м)
Относительная длина всходов в% (контроль = 100%)
по сорту
ILL4400ILL5582ILL5845ILL5883ILL8006
      3    98    83    82    98    96
      6    70    43    78    90    83
      9    57    48    63    52    62
    12    36    40    38    30    43

Галофиты

Водоросли

Галофитыили сололюбивые растения можно орошать чистой морской водой с целью выращивания кормовых культур. Испытание было проведено Glenn et al. использовать галофиты для кормления овец, и был сделан вывод, что животные хорошо размножаются.[10]

Установка доходности люцерна (люцерна) кормовая культура орошаемая пресной водой (2 кг / м2) при 100% были получены следующие результаты по урожайности галофитных культур при орошении морской водой:

ОбрезатьОтносительная доходность (%)
Атриплекс лентиформный, Перепелиный куст90
Маринованный, Водоросли89
Суаэда, Морской блит88
Зверобой, Саликорния87
Сесувий, Морской портулак85
Distichlis palmeri , Трава Палмерса65
Atriplex cinerea , Прибрежный солончак45
Ячмень (Hordeum vulgare)

Ячмень

После выбора наиболее солеустойчивого напряжения, Калифорнийский университет в Дэвисе вырос ячмень орошались чистой морской водой и получали половину нормальной урожайности с акра, то есть половину средней урожайности с акра на национальном уровне.[11] Эксперимент проводился в заливе Бодега, к северу от Сан-Франциско, в лаборатории на берегу Тихого океана.

Рис

Команда под руководством Лю Шипина, профессора сельского хозяйства Университета Янчжоу, создала сорта риса, которые можно выращивать в соленой воде, и достичь урожайности от 6,5 до 9,3 тонны с гектара.[12][13]

Салат-латук, мангольд и цикорий

В недавнем исследовании, сравнивавшем три смеси морской и пресной воды (т.е. 5–10–15% морской воды), некоторые ученые обнаружили, что на продуктивность салата отрицательно влияли 10% и 15% морской воды, тогда как рост мангольда и цикория не влиял. любой смесью. Интересно отметить, что потребление воды снизилось, а WUE значительно вырос в каждой тестируемой культуре соответственно с увеличением концентрации морской воды. Они пришли к выводу, что определенное количество морской воды можно практически использовать в гидропонике, что позволяет экономить пресную воду и повышать концентрацию определенных минеральных питательных веществ.[14]

Рекомендации

  1. ^ Моника Никс, 2014 год. Рассмотрим солеустойчивый картофель. В кн .: Современный фермер. В сети: [1]
  2. ^ Правительство Нидерландов, 2017. Голландские солевые сельскохозяйственные знания делают прорыв в области продовольственной безопасности. Новость | 23-02-2017 | 12:13. В сети: [2]
  3. ^ Соляная ферма Texel, 2017. Брошюра о солеустойчивости сельскохозяйственных культур. В сети: [3]
  4. ^ а б Л. А. Ричардс, редактор, 1954 г., Диагностика и оздоровление засоленных и щелочных почв, Справочник по сельскому хозяйству № 60, USDA. [4]
  5. ^ Уве Шлейф, Исследование солеустойчивости сельскохозяйственных культур при орошении в слабых условиях. В сети: [5]
  6. ^ Маас Э.В., Хоффман Г.Дж., 1977. Оценка солеустойчивости сельскохозяйственных культур. Журнал Отдела ирригации и дренажа Американского общества инженеров-строителей 103: 115–134.
  7. ^ Пеннстейтский колледж науки Эберли. Модели кусочно-линейной регрессии. В сети: [6]
  8. ^ Бернштейн, Л., Эйерс, А. Д. и Уодли, К. Х. 1951 г. Солеустойчивость картофеля с белой розой. Являюсь. Soc. Hort. Sci., 57: 231–236.
  9. ^ Лаборатория солености США, Министерство сельского хозяйства США, Служба сельскохозяйственных исследований, Солеустойчивость клетчатки, зерновых и специальных культур. В сети: [7][постоянная мертвая ссылка ]
  10. ^ Эдвард П. Гленн, Дж. Джед Браун и Джеймс У. О’Лири, 1998 г., Орошение сельскохозяйственных культур морской водой. В: Scientific American, август 1998 г. В сети: [8]
  11. ^ А. Росситер, 1977. Ученые выращивают ячмень с помощью орошения морской водой.. Вашингтон пост. В сети: [9]
  12. ^ Китайские ученые создали сорт риса, который можно выращивать в соленой воде
  13. ^ Китайские ученые разрабатывают рис, который можно выращивать в морской воде, потенциально обеспечивая продовольствие для 200 миллионов человек.
  14. ^ Ацори, Г., Гуиди Ниссим В., Капарротта С., Виньолини П., Маси Э., Аццарелло Э., Пандольфи К., Гоннелли К., Манкузо С. (2016). «Возможности и ограничения различных смесей морской и пресной воды в качестве среды для выращивания трех овощных культур», Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве, 176: 255-262 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.06.016