W 2022 r. ziemniaki w wielu regionach Federacji Rosyjskiej zostały znacząco dotknięte przedłużającą się suszą, co doprowadziło do zauważalnego spadku plonów w porównaniu do średniego poziomu z ostatnich lat. Na przykład w ciągu trzech miesięcy letnich w regionie moskiewskim spadło tylko 47% opadów w porównaniu z długoterminowymi średnimi wartościami (patrz tabela).
Jednocześnie suszy towarzyszyły wysokie temperatury powietrza, zwłaszcza w sierpniu, oraz nadmierne zagęszczenie gleby. Pod względem wpływu na produktywność czynniki te są nierówne. Zagęszczenie gleby ogranicza poziomy i pionowy wzrost korzeni, co ostatecznie zmniejsza liczbę bulw i plony. Mniejsze systemy korzeniowe uzyskują dostęp do mniejszej objętości gleby, ograniczając w ten sposób pobieranie wody i składników odżywczych, co skutkuje mniejszymi roślinami o mniejszej powierzchni liści.
Warunki pogodowe sezonów wegetacyjnych 2016-2022 w rejonie Dmitrowskim w obwodzie moskiewskim
Miesiąc | Średnia dobowa temperatura powietrza, оС | |||||||
Śr. wiele L. | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
kwiecień | 5,7 | 6,5 | 3,7 | 6,5 | 6,9 | 3,8 | 6,6 | 4,6 |
maj | 13,4 | 13,7 | 8,5 | 14,4 | 15,3 | 10,6 | 13,5 | 9,7 |
czerwiec | 16,3 | 16,6 | 13,7 | 15,7 | 18,2 | 18,3 | 19,4 | 17,7 |
lipiec | 18,7 | 19,7 | 17,1 | 19,2 | 15,6 | 17,7 | 21,2 | 19,5 |
Augustus | 17,0 | 17,9 | 17,8 | 18,4 | 15,2 | 16,5 | 18,4 | 20,7 |
Wrzesień | 11,6 | 10,3 | 12,1 | 13,5 | 11,3 | 13,3 | 9,1 | |
Październik | 4,8 | 3,8 | 4,4 | 6,4 | 7,6 | 6,7 | 5,2 | |
Średnia / suma | 12,5 | 12,6 | 11,0 | 13,4 | 12,9 | 12,4 | 13,3 |
Miesiąc | Opady, mm | |||||||
Śr. wiele L. | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
kwiecień | 52,5 | 28,0 | 99 | 28 | 9 | 34 | 85 | 68 |
maj | 72,5 | 69,6 | 36 | 73 | 55 | 160 | 57 | 58 |
czerwiec | 76,3 | 99,8 | 127 | 54 | 87 | 110 | 63 | 29 |
lipiec | 87,7 | 76,4 | 161 | 104 | 107 | 186 | 30 | 61 |
Augustus | 50,3 | 126,0 | 42 | 19 | 61 | 52 | 102 | 10 |
Wrzesień | 62,4 | 55,6 | 48 | 79 | 33 | 44 | 72 | |
Październik | 58 | 38 | 92 | 46 | 65 | 26 | 40 | |
Średnia / suma | 460 | 493 | 605 | 403 | 417 | 612 | 449 |
Jednocześnie ostatnie badania wykazały, że zagęszczenie gleby nie zmniejsza intensywności fotosyntezy. Ziemniak jest również powszechnie uważany za roślinę o chłodnym klimacie. Kiedyś uważano, że fotosynteza roślin ziemniaka jest prawie całkowicie stłumiona w temperaturach powyżej 30 stopniоC. Odale obecnie wiadomo, że efekt ten powoduje głównie niedobór woda. W rzeczywistości ziemniaki mogą przystosować się do wysokich temperatur (~40оC) i kontynuować fotosyntezę, ale tylko wtedy, gdy jest wystarczająca wilgoć, co potwierdza praktyka udanej uprawy ziemniaków do nawadniania w południowych regionach Federacji Rosyjskiej. Na przykład w 2021 r. wyższy plon ziemniaków uzyskano w rejonie Moskwy, chociaż przez całe lato notowano również podwyższoną temperaturę powietrza, suszę odnotowano w lipcu, ale obfite opady spadły w sierpniu (tabela). Dlatego najistotniejszym czynnikiem spośród wymienionych jest sama susza, której tematem będzie niniejszy artykuł, przygotowany na podstawie publikacji z ostatniego okresu (1-7).
Susza jest uznawana za jeden z głównych stresów abiotycznych, ponieważ wpływa na morfologię, fizjologię, cechy ekologiczne, biochemiczne i molekularne roślin. W rolnictwie susza odnosi się do okresu niedoboru wody, który prowadzi do braku wilgoci w glebie, co ostatecznie negatywnie wpływa na plony. Susza nie jest dla ludzkości czymś nowym: na początku lat 20. ubiegłego wieku spowodowała głód w Rosji i Chinach, w latach 30. w USA; Konsekwencje anormalnego 1976 roku są wciąż pamiętane w Europie. W pierwszej dekadzie XXI wieku kontynent australijski cierpiał z powodu długotrwałej suszy. Kraje europejskie zmierzyły się z tym zjawiskiem w 2003 i 2006 r., w 2005 i 2010 r. brak deszczu doprowadził do masowego ograniczenia roślinności w amazońskiej dżungli. Od 2008 roku Półwysep Iberyjski ogarnęła wieloletnia susza. Bardzo gorący rok 2010 przeszedł do historii w Rosji.
Kilka modeli klimatycznych przewiduje spadek rocznych opadów i wzrost temperatury z częstymi suszami, co ma negatywny wpływ na plony na całym świecie. Oczekuje się, że okresy stresu suszy będą się nasilać w ciągu najbliższych 30-90 lat z powodu zmniejszonych opadów i zwiększonego parowania w wielu regionach świata, w tym w Europie. Przy stale rosnącym zagrożeniu suszą ważne jest zbadanie i uwzględnienie reakcji ziemniaków, jako jednej z głównych upraw rolnych, na stres związany z suszą.
Ziemniaki są uważane za uprawy oszczędzające wodę (tj. takie, które wytwarzają więcej kalorii na jednostkę zużytej wody). Do wyprodukowania kilograma ziemniaków potrzeba 105 litrów wody, czyli znacznie mniej niż ryżu (1408 litrów) i pszenicy (1159 litrów).
Kolejne porównanie wizualne: do wyprodukowania jednej dużej bulwy potrzeba 25 litrów wody, do wyprodukowania jednej kromki chleba lub szklanki mleka potrzeba 40 litrów, do wyprodukowania jednego jabłka 70 litrów, do wyprodukowania jednego jajka 135 litrów, a do wyprodukowania jednego jajka 2400 litrów hamburger woda. Pomimo wysokiej efektywności wykorzystania wody, ziemniaki są bardzo podatne na stres związany z suszą, ponieważ mogą dawać bardzo wysokie plony, a uprawa ma przeważnie płytki system korzeniowy.
Wilgoć z liści odparowuje przez otwarte aparaty szparkowe. Powoduje to ochłodzenie czaszy, utrzymując temperaturę poniżej temperatury otoczenia, ale powoduje również utratę wilgoci. Pierwszą fizjologiczną reakcją na niedobór wody jest zamknięcie aparatów szparkowych na liściach. Kiedy roślina zamyka aparaty szparkowe, aby zmniejszyć utratę wilgoci, zmniejsza się również pobieranie dwutlenku węgla do liścia. Hamuje to fotosyntezę, ograniczając gromadzenie się skrobi i cukrów. Plon i jakość ziemniaków (np. ciężar właściwy) zależą od fotosyntezy, aby przekroczyć dzienne zapotrzebowanie rośliny na energię, umożliwiając gromadzenie się nadmiaru węglowodanów w rozwijających się bulwach. Niedobór wody zmniejsza również ciśnienie wewnętrzne wymagane do ekspansji i wzrostu komórek. Czasza liści i wzrost korzeni można znacznie zmniejszyć. Chociaż rozwój bulw wznawia się, gdy dostępna jest woda, zakłócenia mogą skutkować zniekształconymi bulwami z wąskimi plamkami lub spiczastymi końcami. Brak wilgoci zwiększa również prawdopodobieństwo pękania bulw. Powszechnie wiadomo, że niewystarczająca ilość wody na każdym etapie prowadzi do zmniejszenia plonów. Ostatnie badania wykazały, że podatność ziemniaka na suszę zależy również od rodzaju, stadium rozwoju i morfologii genotypu, a także od czasu trwania i nasilenia stresu suszy.
Fizjologiczny rozwój roślin ziemniaka dzieli się zwykle na pięć etapów: 1 - ukorzenianie, sadzenie i kiełkowanie (od 20 do 35 dni); 2 - inicjacja stolonów, wczesny wzrost wegetatywny i rozwój stolonów (od 15 do 25 dni); 3 - tuberyzacja, tworzenie bulw na końcu rozłogów (10-15 dni); 4 - wzrost lub pęcznienie bulw, bulwy wypełniają się i rosną (od 30 do 60 dni); 5 - dojrzałość, dojrzewanie bulw i obumieranie wierzchołków (15 dni lub więcej). Niedobór wody w pierwszym etapie nie odgrywa znaczącej roli, kiełkowanie następuje dzięki zapasom wody w bulwie matecznej.
Susza w drugim etapie może zmniejszyć liczbę produkowanych rozłogów, a także negatywnie wpłynąć na wzrost i dojrzewanie roślin. Stres wodny na etapie bulw może opóźnić rozwój bulw o kilka tygodni (ryc. 1). Skutki są często najbardziej znaczące w przypadku odmian nieokreślonych (ciągle rosnących), wydłużających sezon wegetacyjny i potencjalnie powodujących problemy z dojrzewaniem i jędrną skórą.
Natomiast odmiany zdeterminowane (wzrost rośliny zatrzymuje się po kwitnieniu) są stosunkowo niewrażliwe na stres wodny w tym okresie i dojrzewają normalnie. Chociaż niedobory wody w okresie inicjacji bulw mogą wpływać na plony, wpływ na jakość jest najbardziej znaczący. W tym czasie parch osiada na bulwach; kształt kostek, pęknięcia i inne deformacje są wynikiem nierównomiernej wilgotności gleby podczas inicjacji bulw i wczesnego rozwoju. Innym potencjalnym skutkiem stresu wodnego, zwłaszcza w połączeniu z wysokimi temperaturami, podczas inicjacji bulw i wczesnego pęcznienia, jest rozwój „półprzezroczystej końcówki” lub „końca cukrowego”. Suche warunki oznaczają, że cukry wytwarzane w procesie fotosyntezy nie są w pełni przekształcane w skrobię.
Brak wody podczas wzrostu bulw zwykle wpływa bardziej na plon niż na jego jakość. W tym okresie skutków suszy nie da się niczym zrekompensować, spadnie wydajność roślin.
Susza zmniejsza plon ziemniaków, wpływając na wzrost wegetatywny, wysokość roślin, liczbę i wielkość liści oraz fotosyntezę liści poprzez redukcję chlorofilu, zmniejszenie wskaźnika powierzchni liści lub czasu trwania powierzchni liści. Oprócz wzrostu wegetatywnego susza może wpływać na fazę reprodukcyjną ziemniaków poprzez skrócenie cyklu wzrostu lub zmniejszenie wielkości i liczby bulw wytwarzanych przez rośliny. Ponadto susza wpływa również na jakość powstałych bulw.
Wpływ suszy na nadziemne wzrost ziemniaka. Rozwój baldachimu liści jest jednym z najbardziej wrażliwych na suszę etapów rozwoju roślin. Rozwój baldachimu oznacza tworzenie się liści, łodyg, a także zwiększenie powierzchni poszczególnych liści i wysokości rośliny. Susza ma hamujący wpływ na wysokość łodygi, tworzenie nowych liści, liczbę łodyg i powierzchnię poszczególnych liści ziemniaka. Wskaźnik powierzchni liści (LAI) i czas trwania powierzchni liści (LAD) są uważane za najważniejsze czynniki zapewniające plon bulw. Stres suszy znacząco zmniejsza LAI i LAD w uprawach ziemniaków.
Wzrost roślin zależy od wysokiego ciśnienia turgoru, które sprzyja ekspansji komórek. Rośliny potrzebują stałego zaopatrzenia w wodę, aby utrzymać wysokie ciśnienie turgorowe. W warunkach stresu suszy zmniejsza się dostępność wody dla roślin, co wpływa na wzrost korony. U większości gatunków roślin wzrost liści zatrzymuje się, jeśli dostępna woda glebowa jest mniejsza niż 40-50%. A wzrost liści w ziemniakach zatrzymuje się, gdy dostępna woda glebowa jest mniejsza niż 60%, co wskazuje na zwiększoną wrażliwość roślin ziemniaka na niedobory wody. Zatem zmniejszony wzrost liści i łodyg jest pierwszym zaobserwowanym efektem niedoboru wody u ziemniaków. Chociaż efekty w dużej mierze zależą od czasu, czasu trwania i intensywności stresu związanego z suszą, zarówno wczesne, jak i późne susze mają hamujący wpływ na wzrost baldachimu. Wczesna susza spowalnia ją, wydłużając w ten sposób czas potrzebny do osiągnięcia optymalnej powierzchni liści, podczas gdy późna susza powoduje obumieranie dojrzałych liści i tworzenie się nowych (ryc. 2).
Istnieją doniesienia o skróceniu długości łodyg roślin ziemniaka dotkniętych wczesną suszą o 75-78%. Wpływ suszy jest również różny u odmian o różnej wczesności. Kompleksowe badanie wykazało, że późno dojrzewające odmiany mogą być mniej dotknięte wczesną suszą, ponieważ mają dłuższy okres wegetacji. Mogą opóźnić osiągnięcie pełnego pokrycia baldachimu w warunkach stresu późnej suszy, minimalizując w ten sposób jej skutki.
Z drugiej strony, w mniejszym stopniu może to mieć wpływ na liczbę szypułek ziemniaków, ponieważ rośliny już przed nadejściem późnej suszy wytwarzają optymalną liczbę szypułek.
Rośliny potrzebują wody, dwutlenku węgla i światła do zakończenia normalnego procesu fotosyntezy. Stres suszy wpływa na ilość i tempo fotosyntezy roślin. Zmniejszenie liczby liści i poszczególnych powierzchni liści wpływa na ilość fotosyntezy. Z drugiej strony brak wody i CO2 zmniejsza tempo fotosyntezy. Stres suszy zmniejsza względną zawartość wody w liściach ziemniaka poprzez zwiększenie międzykomórkowego stężenia jonów. Wysokie międzykomórkowe stężenie jonów hamuje syntezę ATP, co wpływa na produkcję bisfosforanu rybulozy (RuBP), będącego głównym akceptorem dwutlenku węgla podczas fotosyntezy. Dlatego spadek produkcji RuBP bezpośrednio wpływa na fotosyntezę.
Wpływ suszy na wzrost ziemniaków pod ziemią. Części podziemne ziemniaków to korzenie, rozłogi i bulwy. Ziemniaki mają płytki i słaby system korzeniowy, co sprawia, że rośliny ziemniaka są podatne na stres suszy. Architektura systemu korzeniowego ziemniaka, długość i masa korzeni są dobrze poznane, ale trudno mówić z całą pewnością o jakimkolwiek określonym wpływie stresu suszy na rozwój organów podziemnych, gdyż wyniki badań na ten temat są sprzeczny. Część specjalistów donosiła o zmniejszeniu długości korzeni pod wpływem stresu suszy, inni wręcz przeciwnie wyciągali wnioski o wzroście lub braku zmiany (ryc. 2).
Równie sprzeczne dane uzyskano z badań nad wpływem stresu suszy na suchą masę korzeni ziemniaka i liczbę rozłogów.
Różne odmiany w różny sposób reagują na określoną intensywność i czas trwania suszy. Niektórzy badacze są zdania, że późniejsze odmiany wytwarzają głębszą i większą masę korzeniową niż odmiany wcześnie dojrzewające pod tym samym stresem. Na system korzeniowy istotny wpływ ma rodzaj gleby, miejsce doświadczenia, wiek fizjologiczny bulw oraz obróbka materiału siewnego podczas sadzenia. Duże zróżnicowanie wszystkich tych czynników komplikuje badanie wpływu stresu suszy na podziemne części ziemniaka.
Wpływ suszy na plony ziemniaki Osiągnięcie wysokich plonów bulw jest głównym zadaniem i problemem w uprawie ziemniaków, dlatego problem ten jest szczegółowo badany. Reakcja ziemniaków na niedobory wody w dużym stopniu zależy od odmiany. W trakcie badań terenowych odmiany Remarque i Desiree znajdowały się w podobnych warunkach stresu suszy. Wyniki wykazały spadek plonu o 44% i 11%. Jednocześnie na masę świeżych bulw wpływa czas trwania i nasilenie stresu suszy. Wczesny stres (od kiełkowania do etapu inicjacji bulw) prowadzi do zmniejszenia masy świeżych bulw zarówno odmian wcześnie dojrzewających, jak i późno dojrzewających. Jednak przedłużająca się susza, trwająca od kiełkowania do fazy wzrostu bulw, silniej dotyka odmiany wcześnie dojrzewające niż późno dojrzewające.
Susza wpływa również na liczbę bulw wytwarzanych na roślinach ziemniaka, przy czym największe uszkodzenia występują we wczesnych fazach rozwoju roślin, zwłaszcza na etapie inicjacji bulw. Ale późny stres krótkotrwały ma bardziej zauważalny wpływ na tworzenie suchej masy bulw niż na ich liczbę.
Stres suchy bezpośrednio wpływa na suchą masę bulw, zmniejszając wzrost liści i zmniejszając ich aktywność fotosyntetyczną. Zmienia również względną zawartość wody w liściach, co wpływa na aktywność metaboliczną roślin. Zmniejsza się przewodność szparkowa, co powoduje zmniejszenie wychwytu dwutlenku węgla i szybkości fotosyntezy netto. Ponadto stres wodny powoduje również zmniejszenie zawartości chlorofilu, a także zmniejszenie wskaźnika powierzchni liści i czasu wzrostu liści. Wszystkie te czynniki bezpośrednio wpływają na fotosyntezę, co z kolei wpływa na suchą masę. Redukcja suchej masy bulw jest taka sama w odmianach wrażliwych na suszę i odpornych na suszę. Jednocześnie odmiany odporne na suszę wytwarzają mniejsze, ale większe bulwy (>40 mm), co sprawia, że ich plony są bardziej handlowe niż odmiany wrażliwe na suszę. Zmniejszenie liczby bulw zależy od stopnia stresu i cech odmianowych. Średnia sucha masa bulw przy dobrym nawadnianiu, umiarkowanym stresie suszy (50% dostępnej wody glebowej) i silnej stresie suszy (25% dostępnej wody glebowej) wynosi 30,6 g na 1 roślinę, 10,8 g na 1 roślinę i 1,6, 1 g na XNUMX roślinę, odpowiednio. Wszystkie odmiany różniły się produkcją suchej masy bulw w różnych reżimach wodnych.
W warunkach umiarkowanego stresu suszy ubytek masy suchych bulw odmian wynosił od 49,3% do 85,2%, aw ekstremalnych warunkach od 93,2% do 98,2%. Różnice między odmianami w produkcji suchej masy bulw mogą wynikać z różnic w ich wczesnej dojrzałości, ponieważ odmiany wcześnie dojrzewające produkują wyższą średnią masę bulw niż późno dojrzewające.
Możliwości łagodzenia skutków suszy. Logiczne byłoby ograniczenie się w tej części do propozycji opanowania różnych metod nawadniania, jako radykalnego rozwiązania problemu suszy. Jednak gwałtownie rosnące koszty systemów nawadniających, do 400 tys. rubli/ha, wymuszają bardziej celowe i wielkoskalowe stosowanie innych bezwodny, sposoby łagodzenia szkód spowodowanych suszą. Obejmują one:
Stosowanie bardziej odpornych na suszę odmian ziemniaków. W ostatnich latach zidentyfikowano wiele genów związanych ze stresem suszy, ale genotypy ziemniaka odpornego na suszę wciąż są dalekie od stworzenia przy użyciu technologii edycji genomu. Odmiany nieokreślone o typie łodygowym są bardziej odporne na suszę, jednak przy bardzo długiej suszy mają problemy z dojrzewaniem bulw do czasu zbioru (stan w 2021 r.). Wczesna susza w większym stopniu obniża plonowanie odmian wcześnie dojrzewających niż późno dojrzewających. Późna susza ma mniejsze znaczenie dla odmian wczesnych, a bulwy odmian późno dojrzewających w tym przypadku nie mają czasu na dojrzewanie. W warunkach nieprzewidywalnej suszy skutki stresu suszy można złagodzić poprzez jednoczesną uprawę kilku odmian ziemniaków o różnej wczesnej dojrzałości i rodzaju wzrostu.
Wydajna uprawa. Adaptacyjne praktyki uprawowe zwiększają infiltrację wody i zmniejszają parowanie wilgoci z gleby oraz spływ opadów. Uprawa wpływa na dostępność wody poprzez zmianę chropowatości powierzchni i porowatości gleby, jednak stosowanie redlin pod uprawę ziemniaków nieco ogranicza możliwości uprawy w produkcji ziemniaka. Niemniej jednak jest to oczywiste W porównaniu z szablonową technologią frezowania przed sadzeniem i podczas formowania redlin, stosowaną nieracjonalnie w wielu gospodarstwach, stosowanie biernych korpusów roboczych do uprawy, pogłębiania gleby, spulchniania rozstawy rzędów, dołków daje wymierny efekt ograniczenia erozji, wody i wypłukiwanie gleby i poprawa akumulacji wody (patrz zdjęcie 1-3, 3 - widok pola ziemniaczanego po 100 mm opadów dziennie).
Na tle częstszych susz i biorąc pod uwagę możliwość zmian klimatycznych, wskazane jest wyposażenie sadzarek do ziemniaków w dołeczki, zwłaszcza na pochyłych polach i jednocześnie z sadzeniem, tworzeniem pełnowartościowych redlin (fot. 4) .
materia organiczna gleby łagodzi skutki suszy poprzez kontrolowanie parowania, pochłanianie pary wodnej w tkaninach ściółkowych i zwiększanie infiltracji. Obornik zwierzęcy, słoma, nawóz zielony, bogaty w węgiel, mogą również poprawić stan odżywienia gleb i ich zdolność do zatrzymywania wody. Uzyskano niezwykle przekonujące wyniki, porównując pięć różnych (ale krótkich) schematów płodozmianu z nawadnianiem i bez (5). Standardowy dwuletni płodozmian lub „status quo” (SQ) składał się z jęczmienia obsianego koniczyną czerwoną jako poplonu, a następnie ziemniaków w następnym roku i obejmował regularną uprawę wiosenną i jesienną każdego roku.
Rotacja Soil Conservation (SC) polegała na trzyletniej rotacji jęczmienia wysianego z tymotką, która rośnie przez cały następny rok. W tym systemie uprawa jest znacznie zmniejszona, a jednocześnie nie ma potrzeby dodatkowej pielęgnacji i zbioru przez cały rok, co znacznie poprawiło ochronę gleby. Dodatkowo po zbiorach ziemniaków stosowano ściółkę ze słomy (2 t/ha) w celu dalszego zachowania zasobów glebowych. Płodozmian Poprawa gleby (SI) składa się z tej samej podstawowej uprawy (3 lata, jęczmień/tymotik-ziemniak, uprawa ograniczona, mulcz ze słomy), ale z corocznym dodawaniem kompostu (45 t/ha) w celu zapewnienia nadmiaru materii organicznej w celu poprawy gleby jakość. Płodozmian do zwalczania chorób (DS) został zaprojektowany w celu kontrolowania infekcji przenoszonych przez glebę i obejmował stosowanie upraw hamujących choroby, okres rotacji, różnorodność upraw, nawóz zielony. System obejmował trzyletnią cyrkulację z tłumiącą choroby odmianą gorczycy uprawianą na nawóz zielony, a następnie jednoroczną uprawę nasion gorczycy. W drugim roku wysiewano trawę sorgo-sudan na nawóz zielony, następnie żyto ozime, aw trzecim ziemniaki. Te płodozmiany porównano z trwałą uprawą ziemniaka (PP).
Wszystkie płodozmiany zwiększały plony bulw w porównaniu z kontrolą PP bez płodozmianu, a schemat SI, który obejmował coroczne kompostowanie, dawał większy wzrost plonów i wyższy odsetek dużych bulw (ryc. 3,4, 14) niż we wszystkich innych systemach nienawadnianych. (wzrost od 90 do 11%). DS, która zawierała hamujący choroby nawóz zielony i rośliny okrywowe, dawała najwyższe plony po nawadnianiu (wzrost o 35-3,4%). Nawadnianie przyczyniło się do wzrostu plonu bulw we wszystkich systemach uprawy (ryc. 27), z wyjątkiem SI (średni wzrost o 37-XNUMX%). Spowodowało to również znaczny wzrost czasu wegetacji liści i zawartości chlorofilu (jako wskaźników potencjału fotosyntetycznego) oraz biomasy korzeni i pędów w porównaniu z innymi systemami uprawy, zwłaszcza w warunkach nienawadnianych. Rotacja SI również zwiększyła stężenie N, P i K w tkance pędów i bulw, ale nie w przypadku większości mikroelementów.
Badania tych systemów rolniczych ujawniły zmiany we właściwościach fizycznych, chemicznych i biologicznych gleby, a ich wpływ z czasem narastał. Wszystkie rotacje zwiększyły stabilność agregatów gleby, dostępność wody, biomasę drobnoustrojów w porównaniu z pełną rotacją (PP), a schematy trzyletnie (SI, SC, DS) zwiększyły stabilność agregatów w porównaniu do dwóch lat (SQ). Ponadto trzyletnie skrócone płodozmiany (SI i SC) zwiększyły dostępność wody i zmniejszyły gęstość gleby w porównaniu z innymi systemami. Schemat SI skutkował większym wzrostem całkowitej i pyłowej materii organicznej, węgla aktywnego, biomasy mikrobiologicznej, dostępności wody, stężeń składników odżywczych i niższej gęstości nasypowej niż we wszystkich innych systemach upraw. Wykazano również, że SI zwiększa aktywność mikrobiologiczną i znacząco wpływa na charakterystykę społeczności mikroorganizmów w glebie, podczas gdy PP wykazuje najniższą aktywność mikrobiologiczną z resztą pomiędzy nimi. Wszystkie te zmiany są parametrami poprawy gleby.
W tym badaniu wszystkie płodozmiany zwiększyły całkowity i handlowy plon bulw bez nawadniania w porównaniu z brakiem płodozmianu (PP), ale wariant SI dał najwyższy plon bulw ze wszystkich systemów (zarówno całkowity, jak i handlowy): średnio 30-40% wyższy niż Systemy SQ i PP na wszystkie lata (rys.3,4). Różnice w plonach były największe w latach suchszych (2007 i 2010), kiedy plony SI były o 40-90% wyższe niż SQ i PP. Ponadto w schemacie SI uzyskano najwyższą zawartość bulw dużych i bardzo dużych.
Należy zauważyć, że w warunkach nawadniania wszystkie płodozmiany, z wyjątkiem SI, dawały istotnie wyższe plony w porównaniu z technologią nienawadnianą, podczas gdy plony ogółem i handlowe były średnio odpowiednio o 27 i 37% wyższe. Tylko wariant SI dawał porównywalne (i wysokie) plony zarówno w warunkach nawadnianych, jak i nienawadnianych. Uzyskane dane silnie sugerują, że wzrost plonowania obserwowany w SI jest związany z poprawą warunków glebowych, zwiększoną wodochłonnością i dostępnością wody dla roślin. orochenenie znacznie zwiększa wzrost i plon przy normalne warunki polowe ale schemat płodozmianuże SI, z dużymi dodatkami organicznymi, zasadniczo zastępuje nawadnianie, zapewniając porównywalne wyniki bez nawadniania.
Racjonalne wykorzystanie składników odżywczych substancje przyczynia się również do zwiększenia odporności ziemniaków na suszę, gdyż wpływa na wodochłonność gleby i komórek roślinnych. Niektóre nieorganiczne składniki odżywcze, takie jak Zn, N, P, K i Se, łagodzą stres związany z suszą. Dolistna i doglebowa aplikacja krzemu poprawia tolerancję ziemniaków na suszę. Maksymalne zastosowanie potasu indukuje odporność na suszę poprzez poprawę wzrostu, wymianę gazową, właściwości odżywcze, przeciwutleniające. Jako środek łagodzący stres, potas łagodzi negatywne skutki suszy poprzez regulację lub poprawę przewodnictwa szparkowego i szybkości fotosyntezy, CO2 i syntezę ATP. Stosowanie potasu, w tym bezpośrednio w procesie suszy (dokarmianie dolistne), zmniejsza stres niezależnie od odmiany (1). Wprowadzenie potasu jest skuteczną metodą zwiększania odporności upraw ziemniaka na suszę.
Dolistne stosowanie naturalnych i syntetycznych regulatorów wzrostu Rośliny mogą również łagodzić niekorzystne skutki suszy. Chociaż jest to nowa technologia w rolnictwie, która dopiero staje się częścią skutecznej strategii zarządzania suszą. W praktyce międzynarodowej uprawa ziemniaków na dużą skalę do neutralizacjiSkutki upałów i suszy najaktywniej wykorzystują ekstrakty z alg morskich, hydrolizaty białkowe, kwasy humusowe i mikroorganizmypreparaty biologiczne. Praktyczne decyzje dotyczące stosowania biostymulatorów nieco odbiegają od postulatów teoretycznych (2). We wszystkich dobrze przyjętych komercyjnych produktach na upały i suszę dominuje aminokwas glicyna w czystej postaci oraz w połączeniu z betainą (pochodną glicyny).
W przypadku ekstraktów z alg i humusów zawartość materii organicznej jest pierwszorzędna. Bardziej skoncentrowane produkty będą bardziej skuteczne. Kwasy humusowe są preferowane w stosunku do kwasów fulwowych. Preparaty mikrobiologiczne muszą określać skład szczepów, skuteczność w tym zakresie zapewnia jedynie rozwój podstawowych instytutów badawczych, a autorytet szczepów mikroorganizmów pożytecznych nie kształtuje się od razu, ale przez wiele lat. Nie ma sensu stosować preparatów o niespecyficznym, niezrozumiałym składzie i nieznanej zawartości lub oznaczeniu zawartości w niestandardowych jednostkach miary. Niestety, takich nieprofesjonalnych produktów na rynku wciąż jest pod dostatkiem.
Dostosowanie trybów pracy z materiałem siewnym. Stres suszy, zwłaszcza w połączeniu z nadmiarem ciepła, pogarsza stan fizjologiczny bulw nasiennych. Zmniejsza się okres głębokiego spoczynku, wzrasta ryzyko wczesnego, dosłownie jesiennego kiełkowania bulw odmian o krótkim spoczynku genetycznym w przechowywaniu. Przygotowując materiał siewny do określonych celów uprawy ziemniaka, należy wziąć pod uwagę skutki suszy. Szczególną uwagę należy zwrócić na rozważenie potrzeby stosowania i skutków przedłużonego kiełkowania bulw nasiennych każdej odmiany w wysokich temperaturach.
Rada о w ruchu produkcja ziemniak do regionów o dużych opadach a mniejsze prawdopodobieństwo wystąpienia suszy w skali rozległej Federacji Rosyjskiej jest jak najbardziej uzasadnione. Tak, nie ma to znaczenia dla większości istniejących przedsiębiorstw, ale wskazane jest, aby startupy świadomie i w odpowiednim czasie traktowały takie możliwości, tj. na etapie planowania projektu. Praktycznie skuteczne w większości przypadków jest przestrzenne usuwanie pól ziemniaczanych w ramach jednego dużego przedsiębiorstwa. Często nawet w odległości 5-10-20 km ilość i czas opadów znacznie się różnią. Podział powierzchni całkowitej pozwala na zwiększenie stabilności zbioru ziemniaków brutto.
Poważna susza w rolnictwie zawsze była uważana za siłę wyższą, tych. istotna okoliczność, która negatywnie wpływa na możliwość realizacji zobowiązań umownych wobec klientów, banków itp. Przy prawdziwych partnerstwach w branży i realizacji polityki rządu mającej na celu wsparcie stabilności produkcji żywności w takiej sytuacji zwyczajem jest stosowanie środków ekonomicznych w celu zrekompensowania producentom rolnym szkód spowodowanych suszą.
Tak więc w 2022 roku zaobserwowano długą suszę i wysokie temperatury w głównych krajach Europy produkujących ziemniaki: Niemczech, Belgii, Francji i Anglii. Obliczono już, że zbiory brutto ziemniaków w UE będą najniższe od 20 lat. Tam mierzy się odpowiedźpodejmowane są niezwłocznie: oprócz gwarantowanej odpowiedzialności ubezpieczeniowej rewidowane są ceny umowne – oczywiście w górę, tolerancje wielkości ziemniaków jadalnych w handlu detalicznym są korygowane oczywiście w dół. Sieci handlowe informują konsumentów o powodach zmiany kalibracji, całe społeczeństwo ma świadomość, że w takiej sytuacji udział zarobków detalistów w całości cena powinna zostać obniżona na korzyść rolnicy. Ten styl pracy zagranicznych sieci handlowych, aktywnie zarabiających w Federacji Rosyjskiej, nie dotyczy rosyjskich plantatorów ziemniaków. Ceny skupu ziemniaków są obecnie znacznie niższe niż w zeszłym roku, kiedy też była susza (bo susza-2022 nie objęła wszystkich regionów) i czas, aby administracja państwowa i organy kontrolne, związki branżowe zwróciły na to uwagę. A realne jest udzielanie wsparcia producentom ziemniaków w warunkach suszy, a tym samym realne wyrażanie troski o bezpieczeństwo żywnościowe i substytucję importu.
Tym samym susza staje się głównym zjawiskiem naturalnym ograniczającym plonowanie ziemniaków. Wrażliwość rośliny na suszę wynika przede wszystkim z jej płytkiego systemu korzeniowego. Skutki stresu wodnego różnią się na różnych etapach wzrostu. Zapoczątkowanie i wzrost bulw to najbardziej krytyczne etapy. Brak wody podczas wschodów bulw może poważnie wpłynąć na jakość zniekształceń kształtu, rozprzestrzenianie się parcha, spękania, zagłębienia. Brak wody w okresie pęcznienia bulw ma największy wpływ na plon. Dynamika kształtowania się powierzchni liści, rodzaj rozwoju odmiany determinują stopień odporności na suszę. Skutki stresu związanego z suszą można złagodzić, wybierając i uprawiając jednocześnie kilka odmian ziemniaków o różnych wzorach wczesnego dojrzewania i wzrostu. Zastosowanie pogłębiaczy, biernych korpusów roboczych, spulchnianie rozstawy rzędów i dołków zapewnia zachowanie rezerw wilgoci w glebie i opadów atmosferycznych w okresie wegetacji. Wydłużenie czasu płodozmianu, stosowanie międzyplonów, nawozów zielonych, uproszczona uprawa roli oraz stosowanie nawozów organicznych znacznie poprawiają wzrost i plonowanie ziemniaków w warunkach suszy. Skutecznym sposobem ograniczania szkód spowodowanych suszą jest umiejętne obchodzenie się z materiałem siewnym, specjalne preparaty antystresowe oraz dokarmianie dolistne ukierunkowanymi składnikami odżywczymi.
LITERATURA: Bahar, AA; Wróżka, HN; Razzaq, K.; Ullah, S. i in. Indukowana potasem tolerancja ziemniaków na suszę poprzez poprawę atrybutów morfofizjologicznych i biochemicznych. Agronomia 2021, 11, 2573. https://doi.org/10.3390/agronomy11122573 Banadysev SA Odporność na stres / Agrobiznes. - 2022. nr 3. - s. 18-23. Dahal K, Li XQ, Tai H, Creelman A i Bizimungu B (2019) Poprawa tolerancji na stres ziemniaka i plonu bulw w scenariuszu zmian klimatycznych – aktualny przegląd. przód. Roślina Sci. 10:563. doi:10.3389/ fpls.2019.00563 Huntenburg K, Dodd IC, Stalham M. Agronomiczne i fizjologiczne reakcje ziemniaka poddanego zagęszczaniu gleby i/lub suszeniu. Ann Jabłko Biol. 2021;178: 328–340. https://doi.org/10.1111/aab.12675 Larkin, RP; Honeycutt, CW; Griffin, TS; Olanya, OM; On, Z. Charakterystyka wzrostu i plonów ziemniaków w ramach różnych strategii zarządzania systemem upraw w rolnictwie północno-wschodnich Stanów Zjednoczonych 2021, 11, 165. https://doi.org/10.3390/agronomy11010165 Nasir, MW; Toth, Z. Wpływ stresu związanego z suszą na produkcję ziemniaków: przegląd. Agronomia 2022, 12, 635. https://doi.org/10.3390/agronomy12030635 Obidiegwu JE, Bryan GJ, Jones HG i Prashar A (2015) Radzenie sobie z suszą: stres i reakcje adaptacyjne u ziemniaka oraz perspektywy poprawy. przód. Roślina Sci. 6:542. doi:10.3389/fpls.2015.00542 |