Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива ученых из Университета Ибн Тофайля, Регионального центра Рабата Национального института сельскохозяйственных исследований, Международного центра сельскохозяйственных исследований в засушливых регионах (ICARDA), которые в сотрудничестве с коллегами из Национального центра энергетических наук и ядерных технологий (CNESTEN) и Университета Мухаммеда V в Рабате проводят испытания толерантности сортов твердой пшеницы к условиям засоления.
Твердая пшеница и ее проблемы в Марокко
В Марокко, средиземноморской стране с засушливым или полузасушливым климатом, около 700 000 гектаров земли затронуты засолением, половина из которых находится в орошаемых периметрах, что составляет чуть более 20% орошаемых площадей. Эти цифры подчеркивают решающее значение эффективного управления водными ресурсами и принятия инновационных методов ведения сельского хозяйства для поддержания урожайности сельскохозяйственных культур, несмотря на условия водного и солевого стресса.
Твердая пшеница является ключевой культурой в Марокко, ценимой за ее устойчивость к различным экологическим проблемам, включая засуху, жару и ограниченную доступность воды. Хотя ее в основном выращивают в богарных условиях, экологические стрессоры, такие как колебания количества осадков, плохое качество почвы и высокие температуры, значительно влияют на ее урожайность и общую производительность.
На урожайность твердой пшеницы могут существенно влиять несколько важных экологических факторов.
Во-первых, управление водными ресурсами имеет решающее значение для оптимизации производства пшеницы. В богарных системах ограниченная доступность воды может привести к серьезному водному стрессу, отрицательно влияя на прорастание семян и развитие растений.
Во-вторых, высокие температуры также играют решающую роль. Во время таких чувствительных стадий, как цветение, повышенные температуры могут ухудшить формирование зерна, что приведет к снижению урожайности.
В-третьих, низкокачественные почвы могут препятствовать росту пшеницы и снижать урожайность, а неправильное использование агрохимических добавок ведет к проблемам загрязнения и отрицательно повлиять на здоровье урожая.
Наконец, вредители и болезни с изменением климата усиливают давление в дополнение к экстремальным погодным явлениям.
«Это исследование проведено по нескольким причинам. Более глубокое понимание влияния орошения соленой водой как на почвы, так и на сельскохозяйственные культуры необходимо для разработки более устойчивых стратегий орошения, тем самым снижая нагрузку на ресурсы пресной воды. Это исследование направлено на повышение урожайности твердой пшеницы путем выявления стратегий оптимизации производительности в условиях засоления. Такие усилия имеют решающее значение для решения проблем, связанных с засоленными средами для роста сельскохозяйственных культур и обеспечения продовольственной безопасности в уязвимых регионах», поясняют авторы работы.
Солеустойчивые сорта твердой пшеницы существуют
Действительно, засоление почвы, накопленное, в частности, из-за соленой оросительной воды, как известно, является фактором, который может оказывать пагубное воздействие на морфологические, физиологические и биохимические процессы сельскохозяйственных культур.
Однако твердая пшеница обычно считается одной из культур, устойчивых к засолению, но ее уровень устойчивости варьируется между сортами.
Понимание изменчивости устойчивости к засолению между сортами может помочь улучшить и оптимизировать урожайность и устойчивость культур к суровым условиям окружающей среды. В результате несколько недавно выведенных сортов твердой пшеницы, включая «Фарадж», получили признание в Марокко за их хорошую засухоустойчивость и низкие требования к оросительной воде. Эти сорта, выведенные с помощью передовых методов селекции, особенно подходят для богарных районов и методов сохранения почвы, таких как системы посева без обработки почвы.
«Целью данного исследования является оценка солеустойчивости сорта твердой пшеницы «Фарадж». В данном исследовании специально изучалось влияние обработки солью с увеличением концентрации NaCl на свойства почвы, параметры роста и урожайность зерна и соломы для этого сорта твердой пшеницы на двух типах почв - песчаной и илисто-глинистой - в контролируемых условиях. Данное исследование имеет решающее значение для понимания того, как соленая вода, богатая NaCl, влияет на почвы и сельскохозяйственные культуры, путем изучения влияния соли на прорастание, параметры роста этого сорта твердой пшеницы, урожайность сухого вещества и усвоение калия, магния и натрия в двух условиях песчаной и глинистой почвы», - продолжают авторы работы.
Исследование и выводы
Это исследование было проведено в Региональном центре Рабата Национального института сельскохозяйственных исследований (INRA) в рамках Исследовательского подразделения по охране окружающей среды и природных ресурсов (URECRN).
Экспериментальная площадка расположена на высоте около 70 м над уровнем моря, что типично для прибрежного региона Рабата в Марокко, который характеризуется средиземноморским климатом с океаническими нюансами.
Испытание проводилось в теплице этого центра с отобранными образцами почвы на местных фермах – глинистой и песчаной - с верхних 40 см поверхности с помощью, так как этот слой является наиболее активным и чувствительным к эрозии и деградации, вызванной орошением. Кроме того, составной образец для каждого типа почвы был взят с глубины 0–20 см in situ и доставлен в лабораторию химии почвы и воды URECRN, INRA, Рабат, для анализа текстуры и начального физико-химического состава перед началом эксперимента.
В течение сезона 2023–2024 гг. проводился тепличный эксперимент с использованием полностью рандомизированного дизайна для оценки свойств почвы, роста растений и урожайности.
Первоначально, в течение первой недели, была реализована фаза предварительного орошения с использованием несоленой, предварительно проанализированной пресной воды, подаваемой в виде мелких капель. Этот подход был разработан для минимизации смещения семян, обеспечивая эффективное прорастание и равномерное появление всходов. После того, как всходы появились и достигли приблизительно 3 см в высоту, протокол орошения был изменен для введения обработки соленостью, обеспечивающей их непрерывный рост в различных солевых условиях.
Исследователи приготовили солевые растворы, растворив хлорид натрия (NaCl) в водопроводной воде, чтобы достичь солености 4, 8, 12 и 16 дСм/м соответственно. Контрольные горшки (T0) получали только пресную воду. Орошение проводилось три раза в неделю, при этом каждый горшок получал 0,5 л воды за одно применение, независимо от того, была ли она соленой или нет. Этот объем был выбран для поддержания питательной среды на уровне полевой вместимости, не вызывая чрезмерного выщелачивания или заболачивания. Подготовка солевых растворов тщательно контролировалась для обеспечения точных уровней солености при каждой обработке. Режим орошения поддерживался с апреля по июль 2023 года с тщательным мониторингом развития растений для оценки влияния различных обработок соленостью на параметры роста.
В целом, пять уровней солености (0,2, 4, 8, 12 и 16 дСм/м) применялись к двум типам почв: илисто-глинистой (S1) и песчаной (S2). Результаты показали значительные изменения свойств почвы, включая повышение pH, электропроводности и накопление калия, кальция и магния в почве.
Урожайность зерна значительно снизилась с ростом солености, с 1,12 т /га в пресной воде до 0,12 т /га при 16 dS·m в S1 и с 0,56 т/ га в пресной воде до 0,12 т/ га при 16 dS·m в S2. Урожайность соломы пострадала меньше, со значениями 1,24 и 1,16 т/ га для S1 и S2 при 12 dS·m, снизившись до 0,80 и 0,55 т /га при 16 dS·m.
Таким образом, сорт «Фарадж» демонстрирует хорошую устойчивость к засолению до 8 дСм/м для урожая зерна и 12 дСм/м для урожая соломы, что делает его особенно подходящим для умеренно засоленных сред.
«Следует отметить, что обработка солевым раствором значительно влияет на параметры роста, такие как высота растения и количество листьев, при этом существенное снижение наблюдается на поздних стадиях развития растения, особенно колошения и созревания, при более высоких концентрациях солености. Кроме того, флуоресценция хлорофилла, важный показатель здоровья растений, уменьшается с увеличением солености, что отражает неблагоприятное воздействие на фотосинтез и общую жизнеспособность растения.
Важно, что было установлено предпочтение Фараджа илисто-глинистым почвам по сравнению с песчаными почвами, подчеркивая важность этого типа почвы для оптимизации роста растений и урожайности в условиях засоления. Рекомендуется поощрять использование Фараджа на илисто-глинистых почвах, где он демонстрирует лучшую устойчивость.
Будущие исследования должны быть сосредоточены на изучении основных механизмов солеустойчивости путем интеграции генетических, физиологических и почвенных подходов. Разработка более солеустойчивых сортов пшеницы и улучшение стратегий управления засолением будут иметь решающее значение для устойчивого сельскохозяйственного производства. Кроме того, улучшение методов орошения и использование органических добавок помогут смягчить последствия засоления. Повышение осведомленности фермеров о солеустойчивых сортах и продвижение исследований в области устойчивых решений имеют важное значение для поддержания сельскохозяйственной производительности в регионах, затронутых засолением», делают выводы авторы работы.
По статье группы авторов (Хадиджа Манхоу, Рашид Муссадек, Хасна Ячу, Абдельмжид Зуахри, Ахмед Дуэйк, Исмаил Хилал, Ахмед Ганими, Дрисс Хмуни, Хурия Дакак), опубликованной в журнале Agronomy 2024 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
