Tolerance solí plodin - Salt tolerance of crops

Rostlina zavlažované pšenice v Egyptě má toleranci solí ECe = 7,6 dS / m, po jejímž dosažení klesá výnos. Údaje byly shromážděny na polích zemědělců.[1]

Tolerance solí plodin je maximální úroveň soli, kterou plodina snáší, aniž by ztratila produktivitu, zatímco je při vyšších úrovních negativně ovlivněna. Úroveň soli je často brána jako slanost půdy nebo slanost zavlažování voda.

Tolerance solí má význam v zavlažovaných zemích v (polo) suchých oblastech, kde může být problém slanosti půdy rozsáhlý v důsledku zasolení vyskytující se zde. Týká se to stovek milionů hektarů.[2] Regionální distribuce 3 230 000 km² slané půdy po celém světě je uvedena v zasažená oblast solí založeno na FAO / UNESCO Půdní mapa světa.

Navíc v oblastech, kde se provádí zavlažování postřikovače, může slaná voda postřikovače způsobit značné škody spálením listů, ať už je půda solná nebo ne.[3]

Dějiny

Jedna z prvních studií o slanosti půdy a reakci rostlin byla zveřejněna v USDA Agriculture Handbook č. 60, 1954.[4]O více než 20 let později zveřejnili Maas a Hoffman výsledky rozsáhlé studie o toleranci vůči solím.[5] V roce 2001 poskytla kanadská studie značné množství dalších údajů.[6] V roce 2002 provedla FAO komplexní průzkum tolerancí uváděných po celém světě.[7]

Většina studií byla prováděna s experimenty s hrníčky nebo bubny nebo v lysimetry za kontrolovaných podmínek. Sběr polních údajů za podmínek zemědělců byl vzácný, pravděpodobně kvůli většímu úsilí a vyšším nákladům, nedostatečné kontrole jiných podmínek pěstování rostlin než slanosti půdy a větším náhodnému kolísání výnosů plodin a slanosti půdy. Přesto je možné statistickými metodami detekovat úroveň tolerance z údajů v terénu.[1][8][9] Salt Farm Texel, holandská výzkumná společnost, identifikovala různé plodiny, které mají značnou toleranci vůči solím.[10]

Maas – Hoffmanův model pro pšenice produkce a slanost půdy na zemědělské půdě. Tolerance solí (bod zlomu, prahová hodnota) je přibližně ECe = 3,3 dS / m

Klasifikace

Slanost půdy a vody lze vyjádřit různými způsoby. Nejběžnějším parametrem používaným v slanosti půdy je elektrická vodivost extraktu (ECe) nasycené půdní pasty v jednotkách deciSiemens na metr (dS / m) (dříve měřeno v milimosech na centimetr (mmho / cm)). Bernstein předložil následující klasifikaci půdy založenou na ECe v dS / m:[11]

ECe 0–2 nesolná půda
ECe 2–4 slaně solený, výtěžek citlivých plodin snížen
ECe 4–8 středně solný, snížení výnosu mnoha plodin
ECe 8–16 solný roztok, normální výnos pouze pro plodiny tolerované solí
ECe> 16 přiměřených výnosů plodin pouze pro velmi tolerantní plodiny

Van Genuchten – Gupta model pro mrkev produkce a slanost půdy v terénu
Logistický sigmoidní model pro mrkev produkce a slanost půdy v terénu [12]


Modelování

Běžným způsobem, jak prezentovat údaje o slanosti plodin, je podle Maas – Hoffmanův model (viz obrázek nahoře): zpočátku vodorovná čára připojená k klesající čáře. Bod zlomu se také nazývá prahová hodnota nebo tolerance. U polních dat s náhodnou variací lze úroveň tolerance zjistit pomocí segmentovaná regrese.[13] Vzhledem k tomu, že model Maas-Hoffman je k datům přizpůsoben metodou nejmenší čtverce, data na koncovém konci ovlivňují polohu bodu zlomu.

Další metodu popsali Van Genuchten a Gupta.[14] Používá obrácenou S-křivku, jak je znázorněno na obrázku vlevo. Tento model rozpoznává, že zadní část může mít plošší sklon než střední část. Neposkytuje ostrou úroveň tolerance.

Použití modelu Maas – Hoffmana v situacích s plochým trendem v koncové části může vést k bodu zlomu s nízkou hodnotou ECe, a to z důvodu využití podmínky k minimalizaci odchylek hodnot modelu od pozorovaných hodnot v celém doména (tj. včetně koncovky).

Za použití logistický sigmoid funkce pro stejná data použitá v modelu van Genuchten-Gupta, zakřivení se stává výraznějším a získá se lepší přizpůsobení.

Třetí model je založen na metodě částečné regrese,[15] přičemž jeden najde nejdelší vodorovný úsek (rozsah žádný efekt) vztahu výnos-ECe, zatímco za tímto úsekem nastává pokles výnosů (obrázek níže). U této metody nehrá žádný trend na konci. Výsledkem je, že úroveň tolerance (bod zlomu, prahová hodnota) je větší (4,9 dS / m) než podle modelu Maas-Hoffmana (3,3 dS / m, viz druhý obrázek výše se stejnými údaji). Rovněž je dosaženo lepšího přizpůsobení. [16][17]

Částečná regrese se používá k detekci maximálního rozsahu bez vlivu na pšeničná pole. Tolerance je přibližně ECe = 5 dS / m

Zvyšující se tolerance

V současné době je prováděno značné množství výzkumu zaměřeného na vývoj zemědělských plodin s vyšší tolerancí solí ke zlepšení pěstování plodin v oblastech zasažených slaností.[18]

Poškození listů

V Austrálii byla vyvinuta následující klasifikace slanosti zavlažovací vody postřikovače:[3]

CitlivostChlorid (mg / l)Sodík (mg / l)Ovlivněná plodina
Citlivý<178<114Mandle, meruňky, citrusy, švestka
Středně citlivý178–355114–229Capsicum, hroznový, bramborový, rajský
Středně tolerantní355–710229–458Ječmen, okurka, kukuřice cukrová
Tolerantní>710>458Květák, bavlna, světlice barvířská,
sezam, čirok, slunečnice

Viz také

Reference

  1. ^ A b H. J. Nijland a S. El Guindy, výnosy plodin, hloubka zalévání a slanost půdy v deltě Nilu v Egyptě. In: Výroční zpráva 1983, Mezinárodní institut pro melioraci a zlepšování půdy (ILRI), Wageningen, Nizozemsko. [1]
  2. ^ R. Brinkman, 1980. Solné a sodné půdy. In: Rekultivace a vodní hospodářství, s. 62–68. Mezinárodní institut pro melioraci a zlepšování půdy (ILRI), Wageningen, Nizozemsko.
  3. ^ A b Vláda západní Austrálie, ministerstvo zemědělství a výživy. Slanost vody a zavlažování rostlin. [2]
  4. ^ L. A. Richards, redaktor, 1954, Diagnostika a zlepšení solného a alkalického půdy, Příručka pro zemědělství č. 60, USDA [3]
  5. ^ Maas EV, Hoffman GJ, 1977. Posouzení snášenlivosti solných plodin - proud. Journal of the Irrigation and Drainage Division, American Society of Civil Engineers 103: 115–134.
  6. ^ Alberta Ministry of Agriculture and Forestry, 2001, Tolerance solí rostlin[4]
  7. ^ Tanji KK, Kielen NC. 2002. Zemědělské odtokové vody v suchých a polosuchých oblastech. Zavlažovací a drenážní papír FAO 61. FAO, Řím. [5]
  8. ^ D.P. Sharma, K.N. Singh a K.V.G.K. Rao (1990), Rostlinná produkce a slanost půdy: vyhodnocení polních údajů z Indie. Článek publikovaný ve Sborníku sympozia o odvodňování půdy pro kontrolu slanosti v suchých a polosuchých oblastech, 25. února až 2. března 1990, Káhira, Egypt, sv. 3, Sekce V, s. 373 - 383. On-line: [6]
  9. ^ R.J. Oosterbaan, Výnosy plodin, slanost půdy a hloubka podzemní vody v Pákistánu. In: Výroční zpráva 1981, s. 50-54. ILRI, Wageningen, Nizozemsko. Přetištěno v Indus 24 (1983) 2, str. 29 - 33. On-line: [7]
  10. ^ De Vos A, Bruning B, van Straten G, Oosterbaan R, Rozema J, van Bodegom P (2016). "Tolerance solení plodin" (PDF).CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  11. ^ Bernstein, L., 1964. Tolerance solí rostlin. In: Agric. Inf. Bulletin. Ne. 283, USDA
  12. ^ Metoda sigmoidální (S-křivky) regrese
  13. ^ Metoda segmentované regrese
  14. ^ Van Genuchten M. Th a S. K. Gupta. 1993. Přehodnocení funkce reakce na toleranci plodiny. Journal of the Indian Society of Soil Science, Vol. 41, č. 4, str. 730–737
  15. ^ „Metoda částečně segmentované regrese“.
  16. ^ Různí autoři, Výnos plodiny a slanost půdy na polích zemědělců; údaje z Egypta, Indie a Pákistánu používaly ke zjištění tolerance solí k plodinám měřené na polích zemědělců [8]
  17. ^ Oosterbaan, R. J. (říjen 2018). „Tolerance plodin vůči zasolení půdy, statistická analýza dat naměřených na zemědělských pozemcích“ (PDF). International Journal of Agricultural Science. 3: 57–66.
  18. ^ Květiny, T. J. (2004). "Zlepšení tolerance solí plodin". Journal of Experimental Botany. 55 (396): 307–319. doi:10.1093 / jxb / erh003. ISSN  1460-2431.