Солеустойчивость сельскохозяйственных культур - Salt tolerance of crops

Орошаемая пшеница в Египте имеет солеустойчивость ECe = 7,6 дСм / м3, при превышении которой урожайность снижается. Данные были собраны на фермерских полях.[1]

Солеустойчивость сельскохозяйственных культур это максимальный уровень соли, который культура переносит без потери урожайности, в то время как на нее негативно влияет более высокая концентрация. Уровень соли часто принимают за засоление почвы или соленость орошение воды.

Солеустойчивость имеет важное значение на орошаемых землях в (полу) засушливых регионах, где проблема засоления почв может быть серьезной в результате засоление происходит здесь. Это касается сотен миллионов гектаров.[2] Региональное распределение 3 230 000 км² засоленных земель во всем мире показано на пораженная солью область на основе Почвенная карта мира ФАО / ЮНЕСКО.

Кроме того, в районах, где практикуется орошение дождеванием, соленая спринклерная вода может нанести значительный ущерб из-за ожога листьев, независимо от того, является ли почва засоленной или нет.[3]

История

Одно из первых исследований засоления почвы и реакции растений было опубликовано в Справочнике Министерства сельского хозяйства США № 60, 1954 г.[4]Спустя более 20 лет Маас и Хоффман опубликовали результаты обширного исследования солеустойчивости.[5] В 2001 году канадское исследование предоставило значительное количество дополнительных данных.[6] В 2002 году ФАО провела всесторонний обзор допусков, зарегистрированных во всем мире.[7]

Большинство исследований проводилось с экспериментами с горшком или барабаном или в лизиметры в контролируемых условиях. Сбор полевых данных в условиях фермеров проводился редко, вероятно, из-за больших усилий и более высоких затрат, отсутствия контроля за условиями выращивания растений, кроме засоления почвы, и большего случайного разброса урожайности сельскохозяйственных культур и засоленности почвы. Тем не менее, с помощью статистических методов можно определить уровень допуска по полевым данным.[1][8][9] Голландская исследовательская компания Salt Farm Texel выявила различные культуры, обладающие значительной солеустойчивостью.[10]

Модель Мааса – Хоффмана для пшеница продуктивность и засоление почв сельскохозяйственных угодий. Солевой допуск (точка останова, порог) составляет около ECe = 3,3 дСм / м.

Классификация

Засоление почвы и воды можно выразить по-разному. Наиболее часто используемый параметр засоления почвы - это электропроводность экстракта (ECe) насыщенной почвенной пасты в единицах децисименс на метр (dS / m) (ранее измеряемых в миллимхос на сантиметр (mmho / cm)). Бернштейн представил следующую классификацию почв на основе ECe в dS / m:[11]

ECe 0–2 незасоленная почва
ECe 2–4 слабозасоленный, урожай чувствительных культур снижен
ECe 4–8 умеренно засоленный, снижение урожайности многих культур
ECe 8–16 солевой раствор, нормальный урожай только для солеустойчивых культур.
ECe> 16 разумная урожайность только для очень устойчивых культур

Модель Ван Генухтена – Гупты для морковь продуктивность и засоление почвы в поле
Логистическая сигмовидная модель для морковь продуктивность и засоление почвы в поле [12]


Моделирование

Обычный способ представления урожая - данные о засолении в соответствии с Модель Мааса – Хоффмана (см. рисунок выше): изначально горизонтальная линия, соединенная с наклонной вниз линией. Точка останова также называется порогом или допуском. Для полевых данных со случайным изменением уровень допуска можно найти с помощью сегментированная регрессия.[13] Поскольку модель Мааса-Хоффмана аппроксимируется данными методом наименьших квадратов данные в хвостовой части влияют на положение точки останова.

Другой метод был описан Ван Генухтеном и Гуптой.[14] Он использует перевернутую S-образную кривую, как показано на левом рисунке. Эта модель учитывает, что задняя часть может иметь более пологий наклон, чем средняя часть. Это не обеспечивает строгого уровня допуска.

Использование модели Мааса – Хоффмана в ситуациях с плоским трендом в хвостовой части может привести к точке излома с низким значением ECe из-за использования условия минимизировать отклонения модельных значений от наблюдаемых значений на всем протяжении домен (т.е. включая хвостовую часть).

С использованием логистическая сигмовидная функция для тех же данных, применяемых в модели ван Генухтена-Гупты, кривизна становится более выраженной и получается лучшее соответствие.

Третья модель основана на методе частичной регрессии,[15] при этом находят самый длинный горизонтальный участок (диапазон нет эффекта) отношения доходности к ECe, а за пределами этого участка начинается снижение доходности (рисунок ниже). При использовании этого метода тренд в хвостовой части не играет никакой роли. В результате уровень допуска (контрольная точка, порог) больше (4,9 дСм / м), чем в соответствии с моделью Мааса-Хоффмана (3,3 дСм / м, см. Второй рисунок выше с теми же данными). Также достигается лучшая посадка. [16][17]

Частичная регрессия используется для определения максимального диапазона отсутствия влияния на пшеничных полях. Допуск около ECe = 5 дСм / м

Повышение толерантности

В настоящее время проводится значительный объем исследований по выращиванию сельскохозяйственных культур с повышенной солеустойчивостью для улучшения выращивания сельскохозяйственных культур в засоленных регионах.[18]

Повреждение листа

В Австралии разработана следующая классификация солености воды для полива дождеванием:[3]

ЧувствительностьХлорид (мг / л)Натрий (мг / л)Пораженный урожай
Чувствительный<178<114Миндаль, абрикос, цитрус, слива
Умеренно чувствительный178–355114–229Стручковый перец, виноград, картофель, помидор
Умеренно терпимый355–710229–458Ячмень, огурец, кукуруза
Терпимый>710>458Цветная капуста, хлопок, сафлор,
кунжут, сорго, подсолнечник

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Х. Дж. Ниджланд и С. Эль-Гуинди, Урожайность, глубина водного баланса и засоленность почвы в дельте Нила, Египет. В: Годовой отчет 1983, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. [1]
  2. ^ Р.Бринкман, 1980. Засоленные и натриевые почвы. В кн .: Мелиорация и водное хозяйство, с. 62–68. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды.
  3. ^ а б Правительство Западной Австралии, Министерство сельского хозяйства и продовольствия. Минерализация воды и орошение растений. [2]
  4. ^ Л. А. Ричардс, редактор, 1954 г., Диагностика и оздоровление засоленных и щелочных почв, Справочник по сельскому хозяйству № 60, USDA [3]
  5. ^ Маас Э.В., Хоффман Г.Дж., 1977. Оценка солеустойчивости сельскохозяйственных культур. Журнал Отдела ирригации и дренажа Американского общества инженеров-строителей 103: 115–134.
  6. ^ Министерство сельского и лесного хозяйства Альберты, 2001 г., Солеустойчивость растений[4]
  7. ^ Танджи К.К., Келен NC. 2002 г. Управление сельскохозяйственными дренажными водами в засушливых и полузасушливых районах. Бумага ФАО по ирригации и дренажу 61. ФАО, Рим. [5]
  8. ^ Д.П. Шарма, К. Сингх и К.В.Г.К Рао (1990), Растениеводство и засоление почвы: оценка полевых данных из Индии. Статья опубликована в Proceedings of the Symposium on дренаж земель для контроля засоленности в засушливых и полузасушливых регионах, 25 февраля - 2 марта 1990 г., Каир, Египет, Vol. 3, Сессия V, с. 373 - 383. В сети: [6]
  9. ^ Р.Дж. Остербан, Урожайность, засоление почвы и глубина водного зеркала в Пакистане. В: Годовой отчет за 1981 г., стр. 50-54. ILRI, Вагенинген, Нидерланды. Перепечатано в Indus 24 (1983) 2, p. 29 - 33. В сети: [7]
  10. ^ Де Вос А., Брунинг Б., ван Стратен Г., Остербан Р., Розема Дж., Ван Бодегом П. (2016). «Солеустойчивость сельскохозяйственных культур» (PDF).CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  11. ^ Бернштейн, Л., 1964. Солеустойчивость растений. В кн .: Agric. Инф. Бюллетень. нет. 283, USDA
  12. ^ Метод сигмоидальной (S-образной) регрессии
  13. ^ Метод сегментированной регрессии
  14. ^ Ван Генухтен М.Т. и С.К. Гупта. 1993 г. Переоценка функции реакции толерантности сельскохозяйственных культур. Журнал Индийского общества почвоведения, Vol. 41, No. 4, pp 730–737
  15. ^ «Метод частично сегментированной регрессии».
  16. ^ Разные авторы, Урожайность и засоление почвы на фермерских полях; данные из Египта, Индии и Пакистана, использованные для определения солеустойчивости сельскохозяйственных культур, измеренных на фермерских полях. [8]
  17. ^ Остербан, Р. Дж. (Октябрь 2018 г.). «Устойчивость сельскохозяйственных культур к засолению почвы, статистический анализ данных, полученных на сельскохозяйственных угодьях» (PDF). Международный журнал сельскохозяйственных наук. 3: 57–66.
  18. ^ Цветы, Т. Дж. (2004). «Повышение солеустойчивости сельскохозяйственных культур». Журнал экспериментальной ботаники. 55 (396): 307–319. Дои:10.1093 / jxb / erh003. ISSN  1460-2431.