Дефицитное орошение овощных культур

Вода является одним из основных факторов для производства овощных культур из-за ее решающей роли в поглощении и транспортировке питательных веществ, регулировании температуры и некоторых физиологических процессах, включая фотосинтез. Учитывая возрастающие потребности растущего населения в продуктах питания и питательных веществах, значительная часть сельскохозяйственных исследований сосредоточена на повышении эффективности использования (WUE – Water use efficiency) и экономии воды без снижения урожайности. Принимая во внимание сложность увеличения WUE посредством селекции из-за компромисса между фотосинтезом и транспирацией, необходимы агрономические стратегии. Из-за неглубокой корневой системы и продажи овощной продукции в свежем виде овощные культуры относительно более чувствительны к влаге, чем полевые культуры. Дефицитное орошение (DI – Deficit irrigation) – это прямой подход к экономии воды, заключающийся в сокращении полива для повышения продуктивности воды (WP – Water productivity). Регулируемый дефицитный полив (RDI – Regulated deficit irrigation) и частичное высушивание корневой зоны (PRD – Partial root drying) – два широко используемых метода планирования DI наряду с классическим подходом DI. Нами проведен анализ в рецензируемой литературе исследований, в которых сообщается о различиях в урожайности овощных культур, подвергающихся дефициту орошения. Поиск проводился в Google Scholar и Web of Science с использованием различных комбинаций следующих ключевых слов: урожайность овощных культур и дефицит орошения или нехватка влаги, или нехватка воды, или засуха. Умеренный уровень дефицита воды (<65% FI) оказывает неблагоприятное воздействие на урожайность овощных независимо от внешних факторов, таких как структура почвы, климат и система производства. Этот уровень орошения оправдан для регионов, где уже действуют или прогнозируются ограничения воды. Основываясь на приросте WP, такие низкие уровни орошения, как 35–50% FI для томата и перца, 50–65% для лука и <35% FI для баклажана и арбуза, являются оптимальными для районов с острой нехваткой воды. Тем не менее, более высокий дефицит воды может также иметь неблагоприятное влияние на качество с точки зрения уменьшения размера плодов/ корнеплодов/луковиц.

1. Bisbis, M.B.; Gruda, N.S.; Blanke, M.M. Securing Horticulture in a Changing Climate-A Mini Review. Horticulturae. 2019;(5):56.

2. Teichmann, C.; Bülow, K.; Otto, J.; Pfeifer, S.; Rechid, D.; Sieck, K.; Jacob, D. Avoiding Extremes: Benefits of Staying below +1.5oC Compared to +2.0oC and +3.0oC. Global Warming. Atmosphere. 2018;(9):115.

3. Barik, R.; Pattanayak, S.K. Assessment of Groundwater Quality for Irrigation of Green Spaces in the Rourkela City of Odisha, India. Groundw. Sustain. Dev. 2019;(8):428–438.

4. Федосов А.Ю., Меньших А.М., Иванова М.И. Оценка водного следа овощных культур. Овощи России. 2021;(4):57-64. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2021-4-57-64

5. Федосов А.Ю., Меньших А.М., Иванова М.И., Рубцов А.А. Инновационные технологии орошения овощных культур. М.: Изд-во «Ким Л.А.», 2021. 306 с.

6. Nikolaou, G.; Neocleous, D.; Katsoulas, N.; Kittas, C. Effects of Cooling Systems on Greenhouse Microclimate and Cucumber Growth under Mediterranean Climatic Conditions. Agronomy. 2019;(9):300.

7. Álvarez, S.; Bañón, S.; Sánchez-Blanco, M.J. Regulated deficit irrigation in different phenological stages of potted geranium plants: Water consumption, water relations and ornamental quality. Acta Physiol. Plant. 2013;(35):1257–1267.

8. Farahani, S.M.; Chaichi, M.R. Deficit (Limited) Irrigation A Method for HigherWater Profitability, Irrigation Systems and Practices in Challenging Environments, Teang Shui Lee, IntechOpen. 2012.

9. Geerts, S.; Raes, D. Deficit irrigation as an on-farm strategy to maximize crop water productivity in dry areas. Agric. Water Manag. 2009;(96):1275–1284.

10. Egea, G.; Fernández, J.E.; Alcon, F. Financial assessment of adopting irrigation technology for plant-based regulated deficit irrigation scheduling in super high-density olive orchards. Agric. Water Manag. 2017, 187, 47–56.

11. Chai, Q.; Gan, Y.; Zhao, C.; Zhao, C.; Xu, H.-L.; Waskom, R.M.; Niu, Y.; Siddique, K.H.M. Regulated deficit irrigation for crop production under drought stress. A review. Agron. Sustain. Dev. 2016;(36):3.

12. Nangia, V.; Oweis, T.; Kemeze, F.H.; Schnetzer, J. Supplemental Irrigation: A promising climate-smart practice for dry-land agriculture. GACSA. 2018;(1):1–8.

13. Kirda, C. Deficit irrigation scheduling based on plant growth stages showing water stress tolerance. In Deficit Irrigation Practices; Food and Agriculture Organization of the United Nations, Ed.; FAO: Rome, Italy, 2002; Water Rep. Pap. 2002;(22):3–11.

14. Шатилов М.В., Мещерякова Р.А., Иванова М.И. Трансформация продовольственной системы в условиях цифровизации АПК. Экономика сельского хозяйства России. 2021;(1):52-60. DOI: 10.32651/211-52

15. Солдатенко А.В., Разин А.Ф., Пивоваров В.Ф., Шатилов М.В., Иванова М.И., Россинская О.В., Разин О.А. Овощи в системе обеспечения продовольственной безопасности России. Овощи России. 2019;(2):9-15. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-2-9-15.

16. Солдатенко А.В., Пивоваров В.Ф., Разин А.Ф., Мещерякова Р.А., Шатилов М.В., Иванова М.И., Тактарова С.В., Разин О.А. Экономика овощеводства: состояние и современность. Овощи России. 2018;(5):63-68. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2018-5-63-68

17. Борисов В.А. Система удобрения овощных культур. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2016. 392 с.

18. Liu, R.; Yang, Y.; Wang, Y.-S.; Wang, X.-C.; Rengel, Z.; Zhang, W.-J.; Shu, L.Z. Alternate partial root-zone drip irrigation with nitrogen fertigation promoted tomato growth, water and fertilizer-nitrogen use effciency. Agric. Water Manag. 2020;(233):106049.

19. Lee, S.K.; Truongan, D.; Ngo, M.L. Assessment of improving irrigation efficiency for tomatoes planted in greenhouses in Lam Dong Province, Vietnam. Ital. J. Agrometeorol. 2020;(22):52–55.

20. Singh, M., Singh, P., Singh, S. et al. A global meta-analysis of yield and water productivity responses of vegetables to deficit irrigation. Sci Rep 11, 22095 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-01433-w

21. Darko, R. O., Yuan, S., Sekyere, J. D. O. & Liu, J. Effect of deficit irrigation on yield and quality of eggplant. Int. J. Environ. Agric. Biotechnol. 2019;(4):1325–1333. https://doi.org/10.22161/ijeab.45.5

22. Francaviglia, R. & Di Bene, C. Deficit Drip Irrigation in Processing Tomato Production in the Mediterranean Basin. A Data Analysis for Italy. Agriculture. 2019;(9):79.

23. Mahmood, A.; Hu, Y.; Tanny, J.; Asante, E.A. Effects of shading and insect-proof screens on crop microclimate and production: A review of recent advances. Sci. Hortic. 2018;(241):241–251.

24. Tanny, J. Microclimate and evapotranspiration of crops covered by agricultural screens: A review. Biosyst. Eng. 2013;(114):26–43.

25. Blakey, R.J.; Van Rooyen, Z.; Köhne, J.S.; Malapana, K.C.; Mazhawu, E.; Tesfay, S.Z.; Savage, M.J. Growing Avocados Under Shadenetting. Progress Report-Year 2, South African Avocado Growers’ Assosiation Yearbook. Actas Proccedings Cult. Manag. Tech. 2016;(39):80–83.

26. Kitta, E.; Baille, A.D.; Katsoulas, N.; Rigakis, N.; González-Real, M.M. Effects of cover optical properties on screenhouse radiative environment and sweet pepper productivity. Biosyst. Eng. 2014;(122):115–126.

27. Nikolaou, G.; Neocleous, D.; Christou, A.; Kitta, E.; Katsoulas, N. Implementing Sustainable Irrigation in Water-Scarce Regions under the Impact of Climate Change. Agronomy. 2020, 10, 1120.

28. Katsoulas, N.; Nikolaou, G.; Neocleous, D.; Kittas, C. Microclimate and cucumber crop transpiration in a greenhouse cooled by pad and fan system. Acta Hortic. 2020;(1271):235–240.

29. Gallardo, M.; Thompson, R.B.; Fernández, M.D. Water requirements and irrigation management in Mediterranean greenhouses: The case of the southeast coast of Spain. In Good Agricultural Practices for Greenhouse Vegetable Crops; Plant Production and Protection Paper 217; FAO: Rome, Italy, 2013, pp. 109–136.

30. Perret, J.S.; Al-Ismaili, A.M.; Sablani, S.S. Development of a Humidification–Dehumidification System in a Quonset Greenhouse for Sustainable Crop Production in Arid Regions. Biosyst. Eng. 2005;(91):349–359.

31. Erialdo, D.O.; Antonio, F.B.; Calorine, M.B.; Fernando, B.L.; Eunice, M.D. Irrigation productivity and water-use efficiency in papaya crop under semi-arid conditions. Afr. J. Agric. Res. 2016;(11):4181–4188.

32. Katsoulas, N.; Savvas, D.; Kitta, E.; Bartzanas, T.; Kittas, C. Extension and evaluation of a model for automatic drainage solution management in tomato crops grown in semi-closed hydroponic systems. Comput. Electron. Agric. 2015;(113):61–71.

33. Markou, M.; Papadavid, G. Norm input output data for the main crop and livestock enterprises of Cyprus. Agric. Econ. 2007;(46):0379–0827.

34. Moller, M.; Tanny, J.; Li, Y.; Cohen, S. Measuring and predicting evapotranspiration in an insect-proof screenhouse. Agric. For. Meteorol. 2004;(127):35–51.

35. Nikolaou, G.; Neocleous, D.; Katsoulas, N.; Kittas, C. Dynamic assessment of whitewash shading and evaporative cooling on the greenhouse microclimate and cucumber growth in a Mediterranean climate. Ital. J. Agrometeorol. 2018;(2):15–26.

36. Leyva, R.; Constán-Aguilar, C.; Sánchez-Rodríguez, E.; Romero-Gámez, M.; Soriano, T. Cooling systems in screenhouses: Effect on microclimate, productivity and plant response in a tomato crop. Biosyst. Eng. 2014;(129):100–111.