Waarom frequente druppelirrigatie de droogteresistentie van gewassen verlaagt en hoe u dit kunt verhelpen

Waarom frequente druppelirrigatie de droogtetolerantie kan verminderen?

Regelmatige irrigatie in druppelsystemen kan de droogtetolerantie van gewassen verminderen. Dit effect is bevestigd door talrijke onderzoeken en praktijkgevallen van gezaghebbende landbouwinstellingen en bedrijven. De belangrijkste reden is de interactie tussen waterverdeling, wortelgroei, bodemgesteldheid en gewasfysiologie. Regelmatige irrigatie heeft de neiging het water in de ondiepe grondlagen te concentreren, wat de wortels ertoe aanzet dicht bij het oppervlak te blijven in plaats van dieper te groeien, wat uiteindelijk een vicieuze cirkel vormt: frequente irrigatie leidt tot ondiepe waterverdeling, wat ondiepe wortelgroei veroorzaakt, en vervolgens het vermogen van het gewas om diep grondwater te absorberen vermindert, waardoor het kwetsbaarder wordt voor droogtestress.

IsFrequente druppelirrigatie Beschadigt de wortelgroei?

⒈ Ondiepe waterdistributie beperkt de wortelpenetratie

Ten eerste kan frequente druppelirrigatie er gemakkelijk voor zorgen dat het bodemvocht geconcentreerd blijft in de ondiepe laag, wat de wortelpenetratie direct beperkt. Volgens de onderzoeksresultaten in het artikel "Effects of Drip Irrigation Frequency on Root Distribution and Drought Resistance of Cotton" (Tijdschrift voor katoenonderzoek, 2023), wanneer de irrigatiefrequentie hoger is dan één keer per dag, blijft het bodemvocht in de laag van 0~30 cm lange tijd in een verzadigde toestand, terwijl het vochtgehalte in de bodemlaag onder de 50 cm aanzienlijk lager is.

Vanuit het perspectief van een druppelirrigatiesysteem passen de wortels van gewassen zich op natuurlijke wijze aan de beschikbaarheid van water aan, waarbij ze zich concentreren in de bevochtigde ondiepe bodemlaag in plaats van dieper in het bodemprofiel te groeien. In het veldexperiment met katoen onder filmdruppelirrigatie is de wortellengtedichtheid in de laag van 0-25 cm katoen die dagelijks wordt geïrrigeerd bijvoorbeeld 2,3 keer zo groot als die van katoen dat eens in de drie dagen wordt geïrrigeerd, terwijl de wortellengtedichtheid in de laag van 50-80 cm slechts 45% van de laatstgenoemde laag bedraagt. Deze ondiepe wortelverdeling maakt het moeilijk voor gewassen om water uit diepe grond te halen wanneer de irrigatie wordt gestopt, en verwelkingssymptomen zullen snel optreden. Bij bemestingssystemen kan dit effect nog versterkt worden doordat nutriënten met het water meebewegen, waardoor er nog meer wortelconcentratie in de bovenste bodemlaag ontstaat.

⒊ Kan te veel water wortelrot veroorzaken?

Ten derde: als er te vaak wordt geirrigeerd, blijven de bodemporiën gedurende langere perioden verzadigd, waardoor de zuurstofbeschikbaarheid in de wortelzone afneemt. Dit beperkt de wortelademhaling en de algehele wortelactiviteit, en kan de efficiëntie van de opname van voedingsstoffen en water verminderen. In ernstige gevallen kan langdurige wortelhypoxie leiden tot wortelbeschadiging, wortelrot en een verhoogde vatbaarheid voor bodemziekten-. Naarmate de wortelactiviteit afneemt, neemt het vermogen van de plant om water en voedingsstoffen op te nemen af, waardoor de veerkracht tijdens droogteperioden verder wordt verminderd. Als bijvoorbeeld in het gecultiveerde en geïrrigeerde grijze woestijngrondgebied tweemaal per dag maïsdruppelirrigatie wordt uitgevoerd, zal de wortelademhaling na 15 dagen met 28% afnemen, en zal het droge gewicht van de wortels met 19% afnemen vergeleken met irrigatie eenmaal per 3 dagen. Als er droogte optreedt, zal de maïs met hypoxische wortels 2 tot 3 dagen eerder verwelken dan de maïs met normale wortelactiviteit.

⒋ Wat is de beste druppellijndiepte voor gewassen?

Bovendien zal een onjuiste begraafdiepte van de emitter in combinatie met een hoge irrigatiefrequentie de droogtegevoeligheid van gewassen verder verergeren. Wanneer druppelleidingen op een ondiepe diepte van minder dan 30 cm worden begraven, heeft irrigatiewater de neiging geconcentreerd te blijven in de bovenste bodemlaag en heeft het een beperkt vermogen om in diepere bodemprofielen te infiltreren. Voor veldgewassen zoals maïs en katoen is de aanbevolen ingraafdiepte van de emitter 30-40 cm. Voor fruitbomen is een diepere installatie van 40-50 cm over het algemeen geschikter. Deze diepte kan ervoor zorgen dat het irrigatiewater tot op zekere hoogte in de diepe grond kan doordringen, waardoor het wortelsysteem naar beneden kan groeien. In de echte{10}}landbouwpraktijk worden druppelleidingen echter vaak te ondiep geïnstalleerd (15-25 cm), en in combinatie met frequente irrigatie leidt dit tot overmatige wortelconcentratie in de bovengrondlaag. Veldexperimenten van Rivulis in appelboomgaarden laten zien dat wanneer druppelleidingen op 25 cm diepte worden begraven en dagelijks worden geïrrigeerd, de wortels geconcentreerd blijven in de bodemlaag van 0-30 cm, en dat de vruchtverlies onder droogteomstandigheden 27% bereikt. Wanneer de ingraafdiepte wordt vergroot tot 45 cm en de irrigatie wordt teruggebracht tot eens in de drie dagen, verbetert de wortelpenetratiediepte met 52% en daalt het aantal vruchten tot 8%.

Benadrukt moet worden dat het principe van "kleine hoeveelheid en frequente tijden" niet betekent dat de irrigatiefrequentie onbeperkt kan worden verhoogd. Volgens de Agricultural Extension Service van de North Dakota State University (NDSU) moet de irrigatiefrequentie worden aangepast op basis van de bodemtextuur, het gewastype en de groeifase. Zandgronden, die een lage waterretentie hebben, vereisen mogelijk vaker irrigatie, maar doorgaans niet vaker dan één keer per dag. Leem- en kleigronden met een hoger water-houdend vermogen moeten daarentegen minder vaak worden geïrrigeerd, doorgaans eens in de twee à drie dagen. Omdat oppervlaktevocht gemakkelijk verloren gaat door verdamping, vooral bij frequente ondiepe irrigatie, hebben gewassen met ondiepe wortelsystemen meer kans op snelle waterstress nadat de irrigatie stopt. Daarom moet de irrigatieplanning worden gecombineerd met mulchen en bodemvochtbehoud om de verdamping te verminderen en de afhankelijkheid van frequente irrigatie te verminderen.