Солеустойчивость сельскохозяйственных культур
Солеустойчивость сельскохозяйственных культур – это максимальный уровень соли, который культура переносит без потери своей продуктивности, в то время как более высокие уровни на нее оказывают негативное воздействие. За уровень соли часто принимают за засоленность почвы или засоленность поливной воды.
Солеустойчивость имеет важное значение на орошаемых землях в (полу)засушливых регионах, где проблема засоления почвы может быть обширной в результате происходящего здесь засоления . Речь идет о сотнях миллионов гектаров. [2] Региональное распределение 3 230 000 км. 2 засоленных земель во всем мире показаны в засоленных районах на основе Почвенной карты мира ФАО/ЮНЕСКО .
Кроме того, в районах, где практикуется спринклерное орошение, соленая спринклерная вода может нанести значительный ущерб в результате сжигания листьев, независимо от того, засолена ли почва или нет. [3]
История
[ редактировать ]Одно из первых исследований, посвященных засолению почвы и реакции растений, было опубликовано в Справочнике Министерства сельского хозяйства США № 60, 1954 год. [4] Более 20 лет спустя Маас и Хоффман опубликовали результаты обширного исследования солеустойчивости. [5] В 2001 году канадское исследование предоставило значительный объем дополнительных данных. [6] Всестороннее исследование толерантности, зарегистрированное во всем мире, было проведено ФАО в 2002 году. [7]
Большинство исследований было проведено с использованием экспериментов в горшках или барабанах или в лизиметрах в контролируемых условиях. Сбор полевых данных в условиях фермеров был редким, вероятно, из-за больших усилий и более высоких затрат, отсутствия контроля над условиями выращивания растений, кроме засоления почвы, а также более крупных случайных колебаний урожайности сельскохозяйственных культур и засоления почвы. Тем не менее, с помощью статистических методов можно определить уровень толерантности по полевым данным. [1] [8] [9] Соляная ферма Texel, голландская исследовательская компания, выявила различные культуры, которые обладают значительной солеустойчивостью. [10]
Классификация
[ редактировать ]Засоленность почвы и воды можно выразить по-разному. Наиболее распространенным параметром, используемым при измерении засоления почвы, является электропроводность экстракта (ECe) насыщенной почвенной пасты, выраженная в децисименсах на метр (дСм/м) (ранее измерявшаяся в миллимос на сантиметр (ммхо/см)).Бернштейн представил следующую классификацию почв, основанную на ECe в дСм/м: [11]
ECe 0–2 незасоленная почва
ECe 2–4 слегка засолена, урожайность чувствительных культур снижена
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 толерантных культур
Моделирование
[ редактировать ]Распространенный способ представления данных об урожае и солености – это модель Мааса-Хоффмана (см. рисунок выше): первоначально горизонтальная линия, соединенная с нисходящей наклонной линией. Точка останова также называется порогом или допуском. Для полевых данных со случайными изменениями уровень допуска можно определить с помощью сегментированной регрессии . [13] Поскольку модель Мааса-Хоффмана аппроксимируется данными методом наименьших квадратов , данные в хвостовой части влияют на положение точки останова.
Другой метод описали Ван Генухтен и Гупта. [14] Он использует перевернутую S-образную кривую, как показано на рисунке слева. Эта модель учитывает, что хвостовая часть может иметь более пологий наклон, чем средняя часть. Он не обеспечивает резкого уровня толерантности.
Использование модели Мааса–Хоффмана в ситуациях с ровным трендом в хвостовой части может привести к точке излома с низким значением ECe из-за применения условия минимизации отклонений значений модели от наблюдаемых значений на всем протяжении домен (т.е. включая хвостовую часть).
Используя логистическую сигмовидную функцию для тех же данных, что и в модели Ван Генухтена-Гупты, кривизна становится более выраженной и достигается лучшее соответствие.
Третья модель основана на методе частичной регрессии. [15] при этом обнаруживается самый длинный горизонтальный участок (диапазон отсутствия эффекта ) зависимости доходность-ECe, в то время как за пределами этого участка начинается снижение урожайности (рисунок ниже). При использовании этого метода тренд на хвосте не играет никакой роли. В результате уровень допуска (точка излома, порог) больше (4,9 дСм/м), чем по модели Мааса-Хоффмана (3,3 дСм/м, см. второй рисунок выше с теми же данными). Также достигается лучшая посадка. [16] [17]
Повышение толерантности
[ редактировать ]В настоящее время проводится значительный объем исследований по созданию сельскохозяйственных культур с более высокой солеустойчивостью для улучшения выращивания сельскохозяйственных культур в регионах, пострадавших от засоления. [18]
Повреждение листьев
[ редактировать ]В Австралии разработана следующая классификация минерализации воды спринклерного орошения: [3]
| Чувствительность | Хлорид (мг/л) | Натрий (мг/л) | Пострадавший урожай |
|---|---|---|---|
| Чувствительный | <178 | <114 | Миндаль, абрикос, цитрусовые, слива |
| Умеренная чувствительность | 178–355 | 114–229 | Стручковый перец, виноград, картофель, помидоры |
| Умеренно толерантный | 355–710 | 229–458 | Ячмень, огурец, кукуруза |
| Толерантный | >710 | >458 | Цветная капуста, хлопок, сафлор, кунжут, сорго, подсолнечник |
См. также
[ редактировать ]- Биосоленость – использование соленой воды для орошения.
- Толерантность сельскохозяйственных культур к морской воде . Устойчивость сельскохозяйственных культур к морской воде – это способность сельскохозяйственных культур противостоять высокой засоленности, вызванной орошением морской водой.
- Галофит – солеустойчивое растение.
- Галотолерантность – адаптация к высокой солености.
- Повышение уровня моря . Повышение уровня моря из-за изменения климата.
- Натрий в биологии - Использование натрия организмами
- Засоленность почвы – Содержание солей в почве.
- Контроль засоления почвы – Решение проблемы засоления почвы
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Х. Дж. Нейланд и С. Эль Гуинди, Урожайность сельскохозяйственных культур, глубина грунтовых вод и засоленность почвы в дельте Нила, Египет. В: Годовой отчет за 1983 год, Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды. [1]
- ^ Р.Бринкман, 1980. Засоленные и натриевые почвы. В: Мелиорация и водное хозяйство, с. 62–68. Международный институт мелиорации и улучшения земель (ILRI), Вагенинген, Нидерланды.
- ^ Перейти обратно: а б Правительство Западной Австралии, Министерство сельского хозяйства и продовольствия. Минерализация воды и орошение растений . [2]
- ^ Л. А. Ричардс, редактор, 1954, Диагностика и улучшение засоленных и щелочных почв , Справочник по сельскому хозяйству № 60, Министерство сельского хозяйства США [3]
- ^ Маас Э.В., Хоффман Г.Дж., 1977. Текущая оценка солеустойчивости сельскохозяйственных культур . Журнал Отдела ирригации и дренажа Американского общества инженеров-строителей 103: 115–134.
- ^ Министерство сельского и лесного хозяйства Альберты, 2001, Солеустойчивость растений [4]
- ^ Танджи К.К., Килен, Северная Каролина. 2002. Управление сельскохозяйственными дренажными водами в засушливых и полузасушливых районах . Документ ФАО по ирригации и дренажу 61. ФАО, Рим. [5]
- ^ Д. П. Шарма, К. Н. Сингх и КВГК Рао (1990), Растениеводство и засоленность почвы: оценка полевых данных из Индии . Статья опубликована в «Трудах симпозиума по дренажу земель для борьбы с засолением в засушливых и полузасушливых регионах» с 25 февраля по 2 марта 1990 г., Каир, Египет, Vol. 3, Сессия V, с. 373 – 383. Онлайн: [6]
- ^ Р. Дж. Остербан, Урожайность сельскохозяйственных культур, засоленность почвы и глубина уровня грунтовых вод в Пакистане . В: Годовой отчет за 1981 год, с. 50-54. ILRI, Вагенинген, Нидерланды. Перепечатано в Indus 24 (1983) 2, с. 29 – 33. Онлайн: [7]
- ^ Де Вос А, Брюнинг Б, ван Стратен Г, Остербан Р, Розема Дж, ван Бодегом П (2016). «Солеустойчивость сельскохозяйственных культур» (PDF) .
- ^ Бернштейн, Л., 1964. Солеустойчивость растений . В: Сельское хозяйство. Инф. Бюллетень. нет. 283, Министерство сельского хозяйства США
- ^ Метод сигмоидальной (S-образной) регрессии
- ^ Метод сегментированной регрессии
- ^ Ван Генухтен М.Т. и С.К.Гупта. 1993. Переоценка функции реакции толерантности сельскохозяйственных культур . Журнал Индийского общества почвоведения, Vol. 41, № 4, стр. 730–737.
- ^ «Метод частично сегментированной регрессии» .
- ^ Различные авторы, Урожайность и засоление почвы на фермерских полях; данные из Египта, Индии и Пакистана используются для определения солеустойчивости сельскохозяйственных культур, измеренных на фермерских полях [8]
- ^ Остербан, Р.Дж. (октябрь 2018 г.). «Толерантность культур к засолению почвы, статистический анализ данных, полученных на сельскохозяйственных угодьях» (PDF) . Международный журнал сельскохозяйственных наук . 3 : 57–66.
- ^ Цветы, Ти Джей (2004). «Повышение солеустойчивости сельскохозяйственных культур» . Журнал экспериментальной ботаники . 55 (396): 307–319. дои : 10.1093/jxb/erh003 . ISSN 1460-2431 . ПМИД 14718494 .