في عام 2022 ، تأثرت البطاطس في العديد من مناطق الاتحاد الروسي بشكل كبير بالجفاف المطول ، مما أدى إلى انخفاض ملحوظ في الغلة مقارنة بالمستوى المتوسط في السنوات الأخيرة. على مدار ثلاثة أشهر صيفية ، على سبيل المثال ، سقط 47٪ فقط من هطول الأمطار في منطقة موسكو مقارنة بمتوسط القيم على المدى الطويل (انظر الجدول).
في الوقت نفسه ، ترافق الجفاف مع ارتفاع درجة حرارة الهواء ، خاصة في أغسطس ، فضلاً عن فرط ضغط التربة. هذه العوامل غير متكافئة من حيث تأثيرها على الإنتاجية. يحد ضغط التربة من نمو الجذور الأفقي والرأسي ، مما يقلل في النهاية من أعداد الدرنات والغلات. تكتسب أنظمة الجذر الأصغر إمكانية الوصول إلى حجم أصغر من التربة ، مما يحد من امتصاص الماء والمغذيات ، مما يؤدي إلى نباتات أصغر مع مساحة أوراق أقل.
الأحوال الجوية في مواسم الزراعة 2016-2022 في منطقة دميتروفسكي في منطقة موسكو
شهر | متوسط درجة حرارة الهواء اليومية ، оС | |||||||
متوسط العديد من L. | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
أبريل | 5,7 | 6,5 | 3,7 | 6,5 | 6,9 | 3,8 | 6,6 | 4,6 |
مايو | 13,4 | 13,7 | 8,5 | 14,4 | 15,3 | 10,6 | 13,5 | 9,7 |
يونيو | 16,3 | 16,6 | 13,7 | 15,7 | 18,2 | 18,3 | 19,4 | 17,7 |
يوليو | 18,7 | 19,7 | 17,1 | 19,2 | 15,6 | 17,7 | 21,2 | 19,5 |
أوغسطس | 17,0 | 17,9 | 17,8 | 18,4 | 15,2 | 16,5 | 18,4 | 20,7 |
سبتمبر | 11,6 | 10,3 | 12,1 | 13,5 | 11,3 | 13,3 | 9,1 | |
أكتوبر | 4,8 | 3,8 | 4,4 | 6,4 | 7,6 | 6,7 | 5,2 | |
متوسط / المجموع | 12,5 | 12,6 | 11,0 | 13,4 | 12,9 | 12,4 | 13,3 |
شهر | هطول ، مم | |||||||
متوسط العديد من L. | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
أبريل | 52,5 | 28,0 | 99 | 28 | 9 | 34 | 85 | 68 |
مايو | 72,5 | 69,6 | 36 | 73 | 55 | 160 | 57 | 58 |
يونيو | 76,3 | 99,8 | 127 | 54 | 87 | 110 | 63 | 29 |
يوليو | 87,7 | 76,4 | 161 | 104 | 107 | 186 | 30 | 61 |
أوغسطس | 50,3 | 126,0 | 42 | 19 | 61 | 52 | 102 | 10 |
سبتمبر | 62,4 | 55,6 | 48 | 79 | 33 | 44 | 72 | |
أكتوبر | 58 | 38 | 92 | 46 | 65 | 26 | 40 | |
متوسط / المجموع | 460 | 493 | 605 | 403 | 417 | 612 | 449 |
في الوقت نفسه ، أظهرت الدراسات الحديثة أن ضغط التربة لا يقلل من كثافة التمثيل الضوئي. تعتبر البطاطس بشكل عام نباتًا مناخيًا باردًا. كان يعتقد ذات مرة أن التمثيل الضوئي لنباتات البطاطس قد تم قمعه بالكامل تقريبًا عند درجات حرارة أعلى من 30оC. Odولكن من المعروف الآن أن هذا التأثير يسبب نقصًا بشكل رئيسي ماء. في الواقع ، يمكن أن تتكيف البطاطس مع درجات الحرارة المرتفعة (~ 40оج) و مواصلة عملية التمثيل الضوئي ، ولكن فقط إذا كان هناك ما يكفي الرطوبة ، وهو ما تؤكده ممارسة زراعة البطاطس الناجحة للري في المناطق الجنوبية من الاتحاد الروسي. على سبيل المثال ، في عام 2021 ، تم الحصول على محصول أعلى من البطاطس في منطقة موسكو ، على الرغم من ملاحظة ارتفاع درجة حرارة الهواء أيضًا طوال فصل الصيف ، تم تسجيل جفاف في يوليو ، ولكن هطول أمطار غزيرة في أغسطس (الجدول). لذلك فإن العامل الأكثر أهمية بين هؤلاء هو الجفاف نفسه ، والذي سيكون محور هذه المقالة ، الذي تم إعداده على أساس منشورات الفترة الماضية (1-7).
يُعترف بالجفاف كواحد من الضغوط غير الحيوية الرئيسية ، لأنه يؤثر على مورفولوجيا وعلم وظائف الأعضاء والخصائص البيئية والكيميائية الحيوية والجزيئية للنباتات. في الزراعة ، يشير الجفاف إلى فترة ندرة المياه التي تؤدي إلى نقص الرطوبة في التربة ، مما يؤثر سلبًا في نهاية المطاف على غلات المحاصيل. الجفاف ليس شيئًا جديدًا على البشرية: في أوائل العشرينات من القرن الماضي ، تسبب في مجاعة في روسيا والصين ، في الثلاثينيات في الولايات المتحدة. لا تزال عواقب عام 20 الشاذة في الذاكرة في أوروبا. في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، عانت القارة الأسترالية من جفاف طويل الأمد. واجهت الدول الأوروبية هذه الظاهرة في عامي 30 و 1976 ، وفي 2003 و 2006 أدى نقص الأمطار إلى انخفاض هائل في الغطاء النباتي في غابات الأمازون المطيرة. منذ عام 2005 ، غطى الجفاف الذي امتد لعدة سنوات شبه الجزيرة الأيبيرية. دخل عام 2010 الحار للغاية في التاريخ في روسيا.
تتنبأ العديد من النماذج المناخية بانخفاض معدل هطول الأمطار السنوي وزيادة في درجة الحرارة مع حالات الجفاف المتكررة ، مما يؤثر سلبًا على غلات المحاصيل في جميع أنحاء العالم. من المتوقع أن تزداد فترات الإجهاد الناتج عن الجفاف خلال الثلاثين إلى التسعين عامًا القادمة بسبب انخفاض هطول الأمطار وزيادة التبخر في العديد من مناطق العالم ، بما في ذلك أوروبا. مع التهديد المتزايد باستمرار للجفاف ، من المهم دراسة ومراعاة استجابة البطاطس ، باعتبارها أحد المحاصيل الزراعية الرئيسية ، لإجهاد الجفاف.
تعتبر البطاطس من المحاصيل الموفرة للمياه (أي تلك التي تنتج سعرات حرارية أكثر لكل وحدة من المياه المستخدمة). يتطلب إنتاج كيلوجرام من البطاطس 105 لترًا من الماء ، وهو أقل بكثير من إنتاج الأرز (1408 لترًا) والقمح (1159 لترًا).
مقارنة بصرية أخرى: يتطلب إنتاج درنة كبيرة 25 لترًا من الماء ، و 40 لترًا لإنتاج شريحة واحدة من الخبز أو كوب من الحليب ، و 70 لترًا لإنتاج تفاحة واحدة ، و 135 لترًا لإنتاج بيضة واحدة ، و 2400 لترًا لإنتاج واحدة همبرغر. ماء. على الرغم من كفاءتها العالية في استخدام المياه ، فإن البطاطس معرضة بشدة لضغط الجفاف لأنها يمكن أن تنتج غلات عالية جدًا وللمحصول أنظمة جذور ضحلة في الغالب.
تتبخر الرطوبة من الأوراق من خلال الثغور المفتوحة. يعمل هذا على تبريد المظلة ، مع الحفاظ على درجة الحرارة أقل من درجة الحرارة المحيطة ، ولكنه يؤدي أيضًا إلى فقدان الرطوبة. أول استجابة فسيولوجية للإجهاد المائي هي إغلاق الثغور على الأوراق. عندما يغلق النبات ثغوره لتقليل فقد الرطوبة ، يتم أيضًا تقليل كمية ثاني أكسيد الكربون في الورقة. هذا يمنع التمثيل الضوئي عن طريق الحد من تراكم النشا والسكريات. يعتمد إنتاج وجودة البطاطس (مثل الثقل النوعي) على التمثيل الضوئي لتجاوز متطلبات الطاقة اليومية للنبات ، مما يسمح للكربوهيدرات الزائدة بالتراكم في الدرنات النامية. يقلل نقص الماء أيضًا من الضغط الداخلي المطلوب لتوسيع الخلايا ونموها. يمكن تقليل نمو الجذور ومظلة الأوراق بشكل كبير. على الرغم من أن تطور الدرنات يستأنف عندما يصبح الماء متاحًا ، إلا أن الاضطراب يمكن أن يؤدي إلى درنات مشوهة ذات نقاط ضيقة أو نهايات مدببة. كما أن قلة الرطوبة تزيد من احتمالية تكسير الدرنات. من المعروف أن عدم كفاية المياه في أي مرحلة يؤدي إلى انخفاض الغلة. أظهرت الدراسات الحديثة أن قابلية البطاطس للجفاف تعتمد أيضًا على النوع ومرحلة التطور ومورفولوجيا التركيب الوراثي ، وكذلك على مدة وشدة إجهاد الجفاف.
ينقسم التطور الفسيولوجي لنباتات البطاطس عادة إلى خمس مراحل: 1 - التجذير والغرس والإنبات (من 20 إلى 35 يومًا) ؛ 2 - بدء نمو رئد ، نمو خضري مبكر وتطور رئد (من 15 إلى 25 يومًا) ؛ 3 - الدرنات ، وتشكيل الدرنات في نهاية ستولونس (10-15 يوما) ؛ 4 - نمو أو تورم الدرنات ، تمتلئ الدرنات وتزيد (من 30 إلى 60 يومًا) ؛ 5- نضج ونضج الدرنات وموت القمم (15 يوم فأكثر). لا يلعب نقص الماء في المرحلة الأولى دورًا مهمًا ، يحدث الإنبات بسبب احتياطيات المياه في الدرنة الأم.
يمكن أن يقلل الجفاف في المرحلة الثانية من عدد الأحجار المنتجة ، وكذلك يؤثر سلبًا على نمو النباتات ونضجها. الإجهاد المائي في مرحلة الدرنة يمكن أن يؤخر تطور الدرنة لعدة أسابيع (الشكل 1). غالبًا ما تكون التأثيرات أكثر أهمية بالنسبة للأصناف غير المحددة (النمو المستمر) ، مما يطيل موسم النمو ويحتمل أن يؤدي إلى نضوج ومشاكل جلدية صلبة.
في المقابل ، فإن الأصناف المحددة (توقف نمو النبات بعد الإزهار) تكون غير حساسة نسبيًا للإجهاد المائي خلال هذه الفترة وستنضج بشكل طبيعي. على الرغم من أن نقص المياه أثناء بدء الدرنات يمكن أن يؤثر على الغلة ، فإن التأثير على الجودة هو الأكثر أهمية. تستقر القشرة على الدرنات في هذا الوقت بالذات ؛ شكل الدمبل والشقوق والتشوهات الأخرى كلها نتيجة لرطوبة التربة غير المتساوية أثناء بدء الدرنات والتطور المبكر. تأثير آخر محتمل للإجهاد المائي ، خاصة عندما يقترن بدرجات حرارة عالية ، أثناء بدء ظهور الدرنات والتورم المبكر هو تطوير "نهاية نصف شفافة" أو "نهاية السكر". تعني الظروف الجافة أن السكريات الناتجة عن عملية التمثيل الضوئي لا تتحول بالكامل إلى نشا.
عادة ما يؤثر نقص الماء أثناء نمو الدرنات على المحصول أكثر من الجودة. خلال هذه الفترة ، لا يمكن تعويض تأثير الجفاف بأي شيء ، ستنخفض إنتاجية النباتات.
يقلل الجفاف من محصول البطاطس من خلال التأثير على النمو الخضري ، وارتفاع النبات ، وعدد الأوراق وحجمها ، والتمثيل الضوئي للأوراق عن طريق تقليل الكلوروفيل ، وتقليل مؤشر مساحة الورقة أو مدة مساحة الورقة. بالإضافة إلى النمو الخضري ، يمكن أن يؤثر الجفاف على المرحلة التناسلية للبطاطس عن طريق تقصير دورة النمو أو تقليل حجم وعدد الدرنات التي تنتجها النباتات. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر الجفاف أيضًا على جودة الدرنات الناتجة.
تأثير الجفاف على نمو البطاطس فوق سطح الأرض. يعد تطوير مظلة الأوراق أحد أكثر مراحل تطور النبات حساسية للجفاف. يعني تطور المظلة تكوين الأوراق والسيقان وكذلك زيادة مساحة الأوراق الفردية وارتفاع النبات. للجفاف تأثير مثبط على ارتفاع الساق ، وتكوين الأوراق الجديدة ، وعدد السيقان ، ومساحة أوراق البطاطس الفردية. يعتبر مؤشر مساحة الورقة (LAI) ومدة مساحة الورقة (LAD) من أهم العوامل في ضمان محصول الدرنات. يقلل الإجهاد الناتج عن الجفاف بشكل كبير من LAI و LAD في محاصيل البطاطس.
يعتمد نمو النبات على ارتفاع ضغط التورم ، مما يعزز توسع الخلايا. تحتاج النباتات إلى إمداد مستمر بالمياه للحفاظ على ضغط مرتفع. في ظل ظروف إجهاد الجفاف ، يتناقص توافر المياه للنباتات ، مما يؤثر على نمو المظلة. في معظم الأنواع النباتية ، يتوقف نمو الأوراق إذا كانت مياه التربة المتاحة أقل من 40-50٪. ويتوقف نمو الأوراق في البطاطس عندما تكون مياه التربة المتاحة أقل من 60٪ ، مما يشير إلى زيادة حساسية نباتات البطاطس لنقص المياه. وبالتالي ، فإن انخفاض نمو الأوراق والساق هو أول تأثير ملحوظ لنقص المياه في البطاطس. على الرغم من أن التأثيرات تعتمد إلى حد كبير على توقيت ومدة وشدة إجهاد الجفاف ، فإن كل من حالات الجفاف المبكرة والمتأخرة لها تأثير مثبط على نمو المظلة. يؤدي الجفاف المبكر إلى إبطائه ، وبالتالي زيادة الوقت اللازم للوصول إلى المساحة المثلى للأوراق ، بينما يتسبب الجفاف المتأخر في موت الأوراق الناضجة وتكوين أوراق جديدة (الشكل 2).
هناك تقارير عن انخفاض في طول سيقان نباتات البطاطس المتأثرة بالجفاف المبكر بنسبة 75-78٪. يختلف تأثير الجفاف أيضًا في الأصناف ذات السرعة المختلفة. أظهرت دراسة شاملة أن الأصناف المتأخرة النضج قد تكون أقل تأثراً بالجفاف المبكر ، حيث أن لها فترة نمو خضري أطول. يمكنهم تأخير تحقيق التغطية الكاملة للمظلة تحت إجهاد الجفاف المتأخر ، وبالتالي تقليل آثاره.
من ناحية أخرى ، قد يتأثر عدد سيقان البطاطس بدرجة أقل ، حيث أن النباتات تنتج بالفعل العدد الأمثل من السيقان قبل بداية الجفاف المتأخر.
تتطلب النباتات الماء وثاني أكسيد الكربون والضوء لإكمال العملية الطبيعية لعملية التمثيل الضوئي. يؤثر إجهاد الجفاف على كمية ومعدل التمثيل الضوئي في النباتات. يؤثر انخفاض عدد الأوراق ومساحات الأوراق الفردية على مقدار التمثيل الضوئي. من ناحية أخرى ، نقص المياه وثاني أكسيد الكربون2 يقلل من معدل التمثيل الضوئي. يقلل إجهاد الجفاف من المحتوى المائي النسبي لأوراق البطاطس عن طريق زيادة تركيز الأيونات بين الخلايا. يمنع تركيز الأيونات العالي بين الخلايا تخليق ATP ، مما يؤثر على إنتاج ريبولوز ثنائي الفوسفات (RuBP) ، وهو المستقبِل الرئيسي لثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي. لذلك ، يؤثر الانخفاض في إنتاج RuBP بشكل مباشر على عملية التمثيل الضوئي.
تأثير الجفاف على نمو البطاطس تحت الأرض. الأجزاء الموجودة تحت الأرض من البطاطس هي الجذور والكرات والدرنات. تتمتع البطاطس بنظام جذر ضحل وضعيف ، مما يجعل نباتات البطاطس عرضة لضغط الجفاف. تمت دراسة بنية نظام جذر البطاطس وطول وكتلة الجذور جيدًا ، ولكن من الصعب التحدث بثقة عن أي تأثير محدد لضغط الجفاف على نمو الأعضاء تحت الأرض ، حيث أن نتائج الدراسات حول هذا الموضوع هي متناقضة. أبلغ عدد من المتخصصين عن انخفاض في طول الجذور تحت ضغط الجفاف ، بينما استخلص آخرون ، على العكس من ذلك ، استنتاجات حول الزيادة أو عدم التغيير (الشكل 2).
تم الحصول على بيانات متضاربة بنفس القدر من الدراسات حول تأثير إجهاد الجفاف على الكتلة الجافة لجذور البطاطس وعدد ستولونس.
تستجيب الأصناف المختلفة بشكل مختلف لكثافة ومدة الجفاف المحددة. يرى بعض الباحثين أن الأصناف اللاحقة تنتج كتلة جذر أعمق وأكبر من الأصناف المبكرة النضج تحت نفس الضغط. يتأثر نظام الجذر بشكل كبير بنوع التربة ومكان التجربة والعمر الفسيولوجي للدرنات ومعالجة مادة البذور أثناء الزراعة. إن الاختلاف الواسع لكل هذه العوامل يعقد دراسة تأثير إجهاد الجفاف على الأجزاء الموجودة تحت الأرض من البطاطس.
تأثير الجفاف على غلات المحاصيل البطاطا. يعد تحقيق عوائد عالية من الدرنات هو المهمة والمشكلة الرئيسية في زراعة البطاطس ، لذلك تمت دراسة هذه المسألة بأكبر قدر من التفصيل. تعتمد استجابة البطاطس لنقص المياه اعتمادًا كبيرًا على الصنف. في سياق الدراسات الميدانية ، كانت أصناف Remarque و Desiree تحت ظروف مماثلة من إجهاد الجفاف. أظهرت النتائج انخفاضًا في المحصول بنسبة 44٪ و 11٪. في الوقت نفسه ، يتأثر وزن الدرنات الطازجة بمدة وشدة إجهاد الجفاف. الإجهاد المبكر (من الإنبات إلى مرحلة بدء الدرنات) يؤدي إلى انخفاض في كتلة الدرنات الطازجة لكل من الأصناف المبكرة والمتأخرة من النضج. ومع ذلك ، فإن الجفاف المطول ، الذي يستمر من الإنبات إلى مرحلة نمو الدرنات ، يؤثر على الأصناف المبكرة النضج بشكل أكثر حدة من الأنواع المتأخرة النضج.
يؤثر الجفاف أيضًا على عدد الدرنات التي يتم إنتاجها على نباتات البطاطس ، حيث يحدث أكبر ضرر في المراحل الأولى من نمو النبات ، خاصة في مرحلة بدء الدرنات. لكن الإجهاد المتأخر قصير المدى له تأثير ملحوظ على تكوين المادة الجافة من الدرنات أكثر من تأثيره على عددها.
يؤثر الإجهاد الجاف بشكل مباشر على الوزن الجاف للدرنات ، مما يقلل من نمو الأوراق ويقلل من نشاط التمثيل الضوئي. كما أنه يغير المحتوى المائي النسبي للأوراق ، مما يؤثر على نشاط التمثيل الغذائي للنباتات. ينخفض توصيل الثغور ، مما يؤدي إلى انخفاض في امتصاص ثاني أكسيد الكربون ومعدل صافٍ لعملية التمثيل الضوئي. بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب الإجهاد المائي أيضًا في انخفاض محتوى الكلوروفيل ، فضلاً عن انخفاض مؤشر مساحة الأوراق ومدة نمو الأوراق. كل هذه العوامل تؤثر بشكل مباشر على عملية التمثيل الضوئي ، والتي بدورها تؤثر على المادة الجافة. إن انخفاض المادة الجافة من الدرنات هو نفسه في الأصناف الحساسة للجفاف والتي تتحمل الجفاف. في الوقت نفسه ، تنتج الأصناف المقاومة للجفاف درنات أصغر ولكن أكبر (> 40 مم) ، مما يجعل محصولها أكثر قابلية للتسويق من الأنواع الحساسة للجفاف. يعتمد انخفاض عدد الدرنات على درجة الإجهاد وخصائص الأصناف. متوسط الوزن الجاف للدرنات تحت الري الجيد ، إجهاد الجفاف المعتدل (50٪ من مياه التربة المتاحة) وإجهاد الجفاف الشديد (25٪ من مياه التربة المتاحة) هو 30,6 جرام لكل نبات ، 1 جرام لكل نبات و 10,8 ، 1 ز لكل 1,6 نبات على التوالي. اختلفت جميع الأصناف في إنتاج المادة الجافة من الدرنات تحت أنظمة مائية مختلفة.
في ظل إجهاد الجفاف المعتدل ، تراوح الانخفاض في كتلة الدرنات الجافة في الأصناف من 49,3٪ إلى 85,2٪ ، وفي ظل الظروف القاسية - من 93,2٪ إلى 98,2٪. قد تكون الاختلافات بين الأصناف في إنتاج المادة الجافة للدرنات ناتجة عن الاختلافات في النضج المبكر ، لأن الأصناف المبكرة النضج تنتج متوسط كتلة درنات أعلى من تلك الناضجة المتأخرة.
فرص التخفيف من آثار الجفاف. سيكون من المنطقي أن نقتصر في هذا الجزء على اقتراح إتقان طرق الري المختلفة كحل جذري لمشكلة الجفاف. ومع ذلك ، فإن التكلفة المتزايدة بشكل حاد لأنظمة الري ، التي تصل إلى 400 ألف روبل / هكتار ، تفرض الاستخدام الهادف والواسع النطاق لأنظمة الري الأخرى. جدب، وسائل التخفيف من أضرار الجفاف. وتشمل هذه:
استخدام أصناف البطاطس الأكثر مقاومة للجفاف. في السنوات الأخيرة ، تم تحديد العديد من الجينات المرتبطة بالإجهاد الناتج عن الجفاف ، ولكن لا تزال الأنماط الجينية للبطاطس المقاومة للجفاف بعيدة عن الإنشاء باستخدام تقنية التحرير الجيني. تعتبر الأصناف غير المحددة من نوع الساق أكثر مقاومة للجفاف ، ومع ذلك ، مع الجفاف الطويل جدًا ، فإنها تواجه مشاكل في إنضاج الدرنات بحلول وقت الحصاد (الوضع في عام 2021). يقلل الجفاف المبكر من غلة الأصناف المبكرة النضج إلى حد أكبر من تلك المتأخرة النضج. يعتبر الجفاف المتأخر أقل أهمية بالنسبة للأصناف المبكرة ، كما أن درنات الأصناف المتأخرة النضج في هذه الحالة ليس لديها وقت لتنضج. في ظروف الجفاف الذي لا يمكن التنبؤ به ، يمكن التخفيف من آثار إجهاد الجفاف عن طريق زراعة عدة أنواع من البطاطس ذات النضج المبكر ونوع النمو في نفس الوقت.
كفاءة الحراثة. تزيد ممارسات الحراثة التكيفية من تسرب المياه وتحد من تبخر رطوبة التربة وجريان مياه الأمطار. يؤثر الحرث على توافر المياه عن طريق تغيير خشونة السطح ومسامية التربة ، ولكن استخدام النتوءات لزراعة البطاطس يحد إلى حد ما من احتمالات الحرث في إنتاج البطاطس. ومع ذلك ، فمن الواضح أن مقارنة بتقنية القوالب للطحن قبل الزراعة وأثناء تكوين التلال ، والتي تُستخدم بشكل غير معقول في العديد من المزارع ، فإن استخدام الأجسام العاملة السلبية للزراعة ، وتعميق التربة ، وتخفيف تباعد الصفوف ، يعطي الدمامل تأثيرًا ملموسًا لتقليل التعرية والمياه و انجراف التربة وتحسين تراكم المياه (انظر الصورة 1-3 ، 3 - منظر لحقل البطاطس بعد 100 ملم من هطول الأمطار في اليوم).
على خلفية حالات الجفاف المتكررة ومع مراعاة إمكانية تغير المناخ ، يُنصح بتزويد مزارعي البطاطس بالدمامل ، خاصة في الحقول المنحدرة وفي نفس الوقت الذي يتم فيه الزراعة ، تكوين تلال كاملة (الصورة 4) .
المواد العضوية في التربة يخفف من آثار الجفاف من خلال التحكم في التبخر وامتصاص بخار الماء في أقمشة التغطية وزيادة التسرب. كما أن روث الحيوانات والقش والسماد الأخضر الغني بالكربون يمكن أن يحسن الحالة التغذوية للتربة وقدرتها على الاحتفاظ بالمياه. تم الحصول على نتائج مقنعة للغاية من خلال مقارنة خمسة مخططات مختلفة (ولكن قصيرة) لدوران البطاطس مع وبدون الري (5). يتألف التناوب القياسي لمدة عامين أو "الوضع الراهن" (SQ) من الشعير الزائد مع البرسيم الأحمر كمحصول تغطية ، يليه مرة أخرى البطاطس في العام التالي ، وشمل حراثة الربيع والخريف المنتظمة كل عام.
تألفت دورة الحفاظ على التربة (SC) من تناوب الشعير المزروع مع تيموثي لمدة ثلاث سنوات ، والذي يستمر في النمو طوال العام المقبل. في هذا النظام ، يتم تقليل الحرث بشكل كبير ، في حين لا توجد حاجة لرعاية إضافية والحصاد على مدار العام ، مما أدى إلى تحسن كبير في الحفاظ على التربة. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام نشارة القش (2 طن / هكتار) بعد حصاد البطاطس للحفاظ على موارد التربة. يتكون دوران تحسين التربة (SI) من نفس الحراثة الأساسية (3 سنوات ، الشعير / تيموثي-تيموثي-البطاطس ، الحرث المحدود ، نشارة القش) ولكن مع إضافات السماد السنوي (45 طن / هكتار) لتوفير المواد العضوية الزائدة لتحسين التربة جودة. تم تصميم تناوب المحاصيل الخاص بقمع الأمراض (DS) للسيطرة على العدوى التي تنقلها التربة وشمل استخدام المحاصيل القاتلة للأمراض ، وفترة التناوب ، وتنوع المحاصيل ، والسماد الأخضر. كان النظام عبارة عن دورة تداول لمدة ثلاث سنوات مع نوع خردل قمع للأمراض يزرع من أجل السماد الأخضر ، يليه محصول بذور الخردل في السنة الأولى. في السنة الثانية ، تم زرع عشب الذرة الرفيعة السوداني للسماد الأخضر ، يليه الجاودار الشتوي ، مع البطاطس خلال السنة الثالثة. تمت مقارنة هذه الدورات الزراعية مع الزراعة الدائمة للبطاطس (PP).
زادت جميع الدورات من إنتاجية الدرنات مقارنةً بالتحكم في PP بدون تناوب ، وأنتج مخطط SI ، الذي تضمن السماد السنوي ، زيادات أكبر في الغلة ونسبة أعلى من الدرنات الكبيرة (الأشكال 3,4،14) مقارنة بجميع الأنظمة الأخرى غير المروية. (زيادة من 90 إلى 11٪). DS ، التي تحتوي على السماد الأخضر ومحاصيل الغطاء القاتلة للأمراض ، أنتجت أعلى غلة عند الري (35-3,4٪ زيادة). ساهم الري في زيادة محصول الدرنات في جميع أنظمة الزراعة (الشكل 27،37) ، باستثناء SI (متوسط زيادة XNUMX-XNUMX ٪). كما أدى إلى زيادات كبيرة في الوقت الخضري للأوراق ومحتوى الكلوروفيل (كمؤشرات على إمكانات التمثيل الضوئي) وكذلك الكتلة الحيوية للجذور والبراعم مقارنة بأنظمة الزراعة الأخرى ، خاصة في ظل الظروف غير المروية. كما أدى دوران النظام الدولي للوحدات إلى زيادة تركيزات N و P و K في أنسجة النبتة والدرنات ، ولكن ليس معظم المغذيات الدقيقة.
كشفت الدراسات التي أجريت على أنظمة الزراعة هذه عن تغييرات في الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للتربة ، وقد اتجهت هذه التأثيرات إلى الزيادة بمرور الوقت. أدت جميع الدورات إلى زيادة الاستقرار الكلي للتربة ، وتوافر المياه ، والكتلة الحيوية الميكروبية مقارنة بالدوران الكامل (PP) ، وزادت مخططات الثلاث سنوات (SI ، SC ، DS) من الاستقرار الكلي مقارنة بعامين (SQ). بالإضافة إلى ذلك ، أدت دورات الحراثة المخفضة لمدة ثلاث سنوات (SI و SC) إلى زيادة توافر المياه وتقليل كثافة التربة مقارنة بالأنظمة الأخرى. أدى مخطط النظام الدولي للوحدات إلى زيادات أكبر في المواد العضوية الكلية والجسيمات ، والكربون النشط ، والكتلة الحيوية الميكروبية ، وتوافر المياه ، وتركيزات المغذيات ، والكثافة الظاهرية الأقل من جميع أنظمة المحاصيل الأخرى. لقد ثبت أيضًا أن SI يزيد النشاط الميكروبي ويؤثر بشكل كبير على خصائص المجتمع الميكروبي في التربة ، بينما يُظهر PP أقل نشاط ميكروبي مع الباقي بينهما. كل هذه التغييرات هي معايير لتحسين التربة.
في هذه الدراسة ، زادت جميع الدورات من إنتاجية الدرنات الكلية والتجارية بدون ري مقارنةً بعدم الدوران (PP) ، لكن متغير SI أنتج أعلى إنتاجية للدرنات في جميع الأنظمة (كليًا وتجاريًا): 30-40٪ أعلى في المتوسط من أنظمة SQ و PP لجميع السنوات (الشكل 3,4). كانت الفروق في المحصول أكبر في السنوات الجافة (2007 و 2010) ، عندما كانت غلة SI أعلى بنسبة 40-90 ٪ من SQ و PP. بالإضافة إلى ذلك ، في مخطط النظام الدولي للوحدات ، تم الحصول على أعلى محتوى من الدرنات الكبيرة والكبيرة جدًا.
تجدر الإشارة إلى أنه في ظل الري ، أعطت جميع الدورات الزراعية ، باستثناء SI ، غلات أعلى بكثير مقارنة بالتكنولوجيا غير المروية ، بينما كان إجمالي الغلة والقابلة للتسويق أعلى في المتوسط بنسبة 27 و 37 ٪ على التوالي. أنتج متغير النظام الدولي فقط غلات مماثلة (وعالية) في كل من الظروف المروية وغير المروية. تشير البيانات التي تم الحصول عليها بقوة إلى أن الزيادة في الغلة التي لوحظت في SI مرتبطة بتحسين ظروف التربة وزيادة القدرة على الاحتفاظ بالمياه والمياه المتاحة للنباتات. أوروتشnenie يزيد بشكل كبير من النمو والعائد في الظروف الميدانية العادية لكن مخطط تناوب المحاصيلأن النظام الدولي للوحدات ، مع الإضافات العضوية الكبيرة ، يحل محل الري بشكل أساسي ، مما يوفر نتائج مماثلة بدون ري.
الاستخدام الرشيد للمغذيات المواد كما يساهم في زيادة مقاومة البطاطس للجفاف ، حيث يؤثر على قدرة التربة وخلايا النبات على الاحتفاظ بالمياه. بعض العناصر الغذائية غير العضوية مثل Zn و N و P و K و Se تخفف من إجهاد الجفاف. يعمل تطبيق السيليكون على الأوراق والتربة على تحسين تحمل البطاطس للجفاف. يؤدي استخدام البوتاسيوم إلى الحد الأقصى لمقاومة الجفاف من خلال تحسين النمو وتبادل الغازات والخصائص الغذائية ومضادات الأكسدة. كمخفف للضغط ، يخفف البوتاسيوم من الآثار السلبية للجفاف من خلال تنظيم أو تحسين معدلات التوصيل والتركيب الضوئي ، CO2 وتوليف ATP. يقلل استخدام البوتاسيوم ، بما في ذلك مباشرة في عملية الجفاف (التغذية الورقية) ، من الإجهاد ، بغض النظر عن الأصناف (1). يعتبر إدخال البوتاسيوم طريقة فعالة لزيادة مقاومة محاصيل البطاطس للجفاف.
الاستخدام الورقي لمنظمات النمو الطبيعية والاصطناعية يمكن للنباتات أيضًا أن تخفف من الآثار الضارة للجفاف. في حين أن هذه تقنية جديدة في الهندسة الزراعية ، والتي أصبحت فقط جزءًا من استراتيجية فعالة لإدارة الجفاف. في الممارسة الدولية زراعة البطاطس على نطاق واسع للتحييديتم استخدام تأثيرات الحرارة والجفاف بشكل أكثر فاعلية من خلال مستخلصات الأعشاب البحرية ، ومحللات البروتين ، والأحماض الدبالية ، والمواد الدقيقة.مستحضرات بيولوجية. تختلف القرارات العملية بشأن استخدام المنشطات الحيوية إلى حد ما عن الافتراضات النظرية (2). يهيمن الحمض الأميني جلايسين على جميع المنتجات التجارية المقبولة جيدًا ضد الحرارة والجفاف في شكله النقي وبالاقتران مع البيتين (أحد مشتقات الجلايسين).
بالنسبة لمستخلصات الطحالب والهومات ، فإن محتوى المادة العضوية أساسي. ستكون المنتجات الأكثر تركيزًا أكثر فعالية. تفضل الأحماض الدبالية على أحماض الفولفيك. يجب أن تحدد المستحضرات الميكروبيولوجية تكوين السلالة ، ولا يتم ضمان الكفاءة في هذا المجال إلا من خلال تطوير معاهد البحوث الأساسية ، ولا يتم تشكيل سلطة سلالات الكائنات الحية الدقيقة المفيدة على الفور ، ولكن على مدى سنوات عديدة. ليس من المنطقي استخدام مستحضرات ذات تركيبة غير محددة وغير مفهومة ومحتوى غير معروف أو تعيين محتوى في وحدات القياس غير القياسية. لسوء الحظ ، لا يزال هناك عدد كافٍ من هذه المنتجات غير الاحترافية في السوق.
تعديل طرق العمل باستخدام مادة البذور. يؤدي إجهاد الجفاف ، خاصة عندما يقترن بالحرارة الزائدة ، إلى تفاقم الحالة الفسيولوجية لدرنات البذور. يتم تقليل فترة السكون العميق ، ويزداد خطر إنبات درنات الأصناف ذات السكون الجيني القصير في التخزين. يجب أن يؤخذ تأثير الجفاف في الاعتبار عند تحضير البذور لأغراض زراعة البطاطس المحددة. يجب توخي الحذر بشكل خاص لموازنة الحاجة إلى الاستخدام ونتائج الإنبات المطول لدرنات البذور لكل صنف في درجات حرارة عالية.
مجلس о متحرك الإنتاج البطاطس إلى المناطق ذات الأمطار الغزيرة وانخفاض احتمال حدوث جفاف على نطاق الاتحاد الروسي الشاسع له ما يبرره تمامًا. نعم ، هذا غير ذي صلة بالنسبة لمعظم المؤسسات القائمة ، ولكن من المستحسن أن تتعامل الشركات الناشئة مع هذه الفرص بوعي وفي الوقت المناسب ، أي في مرحلة تخطيط المشروع. تعتبر الإزالة المكانية لحقول البطاطس ضمن مؤسسة كبيرة واحدة فعالة عمليًا في معظم الحالات. في كثير من الأحيان ، حتى على مسافة 5-10-20 كم ، تختلف كمية وتوقيت هطول الأمطار بشكل كبير. يتيح تقسيم المساحة الإجمالية زيادة استقرار محصول البطاطس الإجمالي.
لطالما اعتبر الجفاف الشديد في الزراعة قوة قاهرة ، أولئك. ظرف مهم يؤثر سلبًا على القدرة على الوفاء بالالتزامات التعاقدية للعملاء والبنوك وما إلى ذلك. من خلال شراكات حقيقية في الصناعة وتنفيذ السياسات الحكومية لدعم استقرار إنتاج الغذاء في مثل هذه الحالة ، من المعتاد تطبيق تدابير اقتصادية للتعويض عن الضرر الناجم عن الجفاف للمنتجين الزراعيين.
لذلك ، في عام 2022 ، لوحظ جفاف طويل إلى جانب درجات حرارة عالية في البلدان الرئيسية المنتجة للبطاطا في أوروبا: ألمانيا وبلجيكا وفرنسا وإنجلترا. تم بالفعل حساب أن إجمالي محصول البطاطس في الاتحاد الأوروبي سيكون الأدنى في السنوات العشرين الماضية. تدابير الاستجابة هناكيتم أخذها على الفور: بالإضافة إلى تعويض التأمين المضمون ، يتم مراجعة أسعار العقود - وبالطبع ، يتم تعديل التفاوتات المسموح بها لحجم بطاطس المائدة في تجارة التجزئة ، بالطبع ، إلى أسفل. تقوم سلاسل البيع بالتجزئة بإبلاغ المستهلكين بأسباب تغيير المعايرة ، ويتفهم المجتمع بأسره ذلك في هذه الحالة حصة أرباح تجار التجزئة في الإجمالي يجب تخفيض السعر لصالح المزارعين. هذا النمط من العمل لسلاسل البيع بالتجزئة الأجنبية ، التي تكسب المال بنشاط في الاتحاد الروسي ، لا ينطبق على مزارعي البطاطس الروس. أسعار شراء البطاطس في الوقت الحالي أقل بكثير من العام الماضي ، عندما كان هناك أيضًا جفاف (حيث لم يشمل الجفاف 2022 جميع المناطق) ، وقد حان الوقت لإدارة الدولة وهيئات الرقابة والاتحادات الصناعية للاهتمام بهذا الأمر. ومن الواقعي تقديم الدعم لمنتجي البطاطس في ظروف الجفاف ، وبالتالي إظهار الاهتمام بالأمن الغذائي واستبدال الواردات.
وهكذا يصبح الجفاف هو الظاهرة الطبيعية الرئيسية التي تحد من غلة البطاطس. ترجع حساسية المحصول للجفاف في المقام الأول إلى نظام جذره الضحل. تختلف تأثيرات الإجهاد المائي في مراحل مختلفة من النمو. يعتبر بدء نمو الدرنات ونموها من أكثر المراحل أهمية. يمكن أن يؤثر نقص الماء أثناء ظهور الدرنات بشكل خطير على جودة تشوه الشكل وانتشار الجرب والشقوق والجوف. يؤثر نقص الماء أثناء انتفاخ الدرنات بشكل كبير على المحصول. ديناميات تكوين سطح الورقة ، ونوع تطوير الصنف يحدد مستوى مقاومة الجفاف. يمكن التخفيف من آثار الإجهاد الناتج عن الجفاف عن طريق اختيار عدة أنواع من البطاطس وزراعتها في نفس الوقت ذات أنماط مختلفة من النضج والنمو المبكر. يضمن استخدام تعميق التربة ، وأجسام العمل السلبية ، وتخفيف تباعد الصفوف والدمامل ، الحفاظ على احتياطيات رطوبة التربة وهطول الأمطار خلال موسم النمو. إن زيادة مدة دوران المحاصيل ، واستخدام محاصيل الغطاء ، والسماد الأخضر ، وتقليل الحرث ، واستخدام الأسمدة العضوية يحسن بشكل كبير نمو وإنتاجية البطاطس في ظروف الجفاف. الوسائل الفعالة لتقليل الضرر الناجم عن الجفاف هي المناولة المؤهلة لمواد البذور ، والمستحضرات الخاصة المضادة للإجهاد والتغذية الورقية بالمغذيات المستهدفة.
مراجع: بحر ، AA ؛ فريد ، ح. رزاق ، ك. الله ، س وآخرون. تحمل البطاطس للجفاف الناجم عن البوتاسيوم عن طريق تحسين الصفات المورفولوجية والفسيولوجية والكيميائية الحيوية. علم الزراعة 2021، 11، 2573. https://doi.org/10.3390/agronomy11122573 Banadysev S.A. مقاومة الإجهاد / الأعمال الزراعية. - 2022. عدد 3 - ص 18 - 23. Dahal K و Li XQ و Tai H و Creelman A و Bizimungu B (2019) تحسين تحمل البطاطس للإجهاد وعائد الدرنات في ظل سيناريو تغير المناخ - نظرة عامة حالية. أمامي. علوم النبات. ١٠: ٥٦٣. دوى: 10 / fpls.563 Huntenburg K، Dodd IC، Stalham M. الاستجابات الزراعية والفسيولوجية للبطاطس المعرضة لضغط التربة و / أو التجفيف. آن أبل بيول. 2021 ؛ 178: 328-340. https://doi.org/10.1111/aab.12675 لاركن ، ر. هونيكوت ، CW ؛ غريفين ، TS ؛ أولانيا ، أوم ؛ هو ، Z. خصائص نمو وإنتاجية البطاطس في ظل استراتيجيات إدارة نظام المحاصيل المختلفة في الهندسة الزراعية في شمال شرق الولايات المتحدة 2021 ، 11 ، 165. https://doi.org/10.3390/agronomy11010165 ناصر ، ميغاواط ؛ Toth، Z. تأثير إجهاد الجفاف على إنتاج البطاطس: مراجعة. الهندسة الزراعية 2022 ، 12 ، 635. https://doi.org/10.3390/agronomy12030635 Obidiegwu JE و Bryan GJ و Jones HG و Prashar A (2015) التعامل مع الجفاف: الإجهاد والاستجابات التكيفية في البطاطس وآفاق التحسين. أمامي. علوم النبات. 6: 542. دوى: 10.3389 / fpls.2015.00542 |