Miksi toistuva tippakastelu alentaa viljelykasvien kuivuuden kestävyyttä ja kuinka korjata se

Miksi toistuva tippakastelu voi vähentää kuivuuden sietokykyä?

Toistuva kastelu tiputusjärjestelmissä voi vähentää sadon kuivuuden sietokykyä. Tämän vaikutuksen ovat vahvistaneet lukuisat tutkimukset ja käytännön tapaukset arvovaltaisilta maatalouslaitoksilta ja yrityksiltä. Pääsyynä on veden jakautumisen, juurikasvun, maaperän olosuhteiden ja sadon fysiologian välinen vuorovaikutus. Toistuva kastelu pyrkii keskittymään veden mataleihin maakerroksiin, mikä rohkaisee juuria pysymään lähellä pintaa sen sijaan, että ne kasvavat syvemmälle, mikä lopulta muodostaa noidankehän: toistuva kastelu johtaa matalaan veden jakautumiseen, mikä saa aikaan matalan juurten kasvun, ja sitten heikentää sadon kykyä imeä syvää maaperän vettä, mikä tekee siitä alttiimman kuivuuden stressille.

IsToistuva tippakastelu haittaa juurien kasvua?

⒈ Matalan veden leviäminen rajoittaa juurien tunkeutumista

Ensinnäkin toistuva tippakastelu voi helposti saada maaperän kosteuden keskittymään matalaan kerrokseen, mikä rajoittaa suoraan juurien tunkeutumista. Tutkimustulosten mukaan artikkelissa "Tippakastelun taajuuden vaikutukset puuvillan juurten jakautumiseen ja kuivuudenkestävyyteen" (Journal of Cotton Research, 2023), kun kastelutiheys ylittää kerran vuorokaudessa, 0-30 cm:n kerroksen maaperän kosteus pysyy kyllästyneessä tilassa pitkään, kun taas alle 50 cm:n maakerroksen kosteuspitoisuus on merkittävästi alhaisempi.

Tipukastelujärjestelmän näkökulmasta viljelykasvien juuret mukautuvat luonnollisesti veden saatavuuteen keskittyen kostutettuun matalaan maakerrokseen sen sijaan, että ne kasvaisivat syvemmälle maaprofiiliin. Esimerkiksi puuvillan kenttäkokeessa kalvotipukastelun alla 0–25 cm:n puuvillakerroksen juuren pituus on 2,3 kertaa suurempi kuin 3 päivän välein kastetulla puuvillalla, kun taas 50–80 cm:n kerroksen juuripituuden tiheys on vain 45 prosenttia jälkimmäisestä. Tämä matala juurijakauma vaikeuttaa viljelykasvien veden saamista syvältä maaperästä, kun kastelu lopetetaan, ja kuihtumisoireet ilmaantuvat nopeasti. Lannoitusjärjestelmissä tätä vaikutusta voidaan tehostaa entisestään, koska ravinteet liikkuvat veden mukana, mikä lisää juurien keskittymistä ylempään maan kerrokseen.

⒊ Voisiko liiallinen vesi aiheuttaa juurimätää?

Kolmanneksi, jos kastelua käytetään liian usein, maaperän huokoset pysyvät kyllästyneinä pitkiä aikoja, mikä vähentää hapen saatavuutta juurivyöhykkeellä. Tämä rajoittaa juurten hengitystä ja yleistä juuriaktiivisuutta ja voi heikentää ravinteiden ja veden oton tehokkuutta. Vakavissa tapauksissa pitkittynyt juurten hypoksia voi johtaa juurivaurioihin, juurimädän ja lisääntyneeseen alttiuteen maaperän -välittäville taudeille. Kun juurien aktiivisuus heikkenee, kasvin kyky imeä vettä ja ravinteita heikkenee, mikä heikentää entisestään sen sietokykyä kuivuuden aikana. Esimerkiksi viljellyllä ja kastetulla harmaa aavikkomaa-alueella, jos maissin tiputuskastelu suoritetaan kahdesti päivässä, juurenhengitysnopeus laskee 28% 15 päivän kuluttua ja juuren kuivapaino laskee 19% verrattuna kasteluun kerran 3 päivässä. Kuivuuden ilmaantuessa maissi, jolla on hypoksiset juuret, kuihtuu 2–3 päivää aikaisemmin kuin maissi, jonka juuret toimivat normaalisti.

⒋ Mikä on paras tiputusviivan syvyys viljelykasveille?

Lisäksi väärä hautaussyvyys yhdistettynä korkeaan kastelutiheyteen pahentaa entisestään viljelykasvien kuivuusherkkyyttä. Kun tiputuslinjat haudataan alle 30 cm:n syvyyteen, kasteluvedellä on taipumus pysyä keskittyneenä maan ylempään kerrokseen ja sen kyky imeytyä syvemmille maaprofiileille on rajallinen. Peltokasveille, kuten maissille ja puuvillalle, suositeltu säteilijän hautaussyvyys on 30–40 cm. Hedelmäpuille 40–50 cm syvemmälle asettaminen on yleensä tarkoituksenmukaisempaa. Tämä syvyys voi varmistaa, että kasteluvesi voi tunkeutua syvälle maaperään jossain määrin ohjaten juurijärjestelmän kasvamaan alaspäin. Todellisessa{10}}viljelykäytännössä tippaputket asennetaan kuitenkin usein liian matalille (15–25 cm), ja kun tämä yhdistetään toistuvaan kasteluun, se johtaa liialliseen juurten keskittymiseen pintamaan kerrokseen. Rivuliksen kenttäkokeet omenatarhoissa osoittavat, että kun tiputuslinjat haudataan 25 cm:n syvyyteen ja kastellaan päivittäin, juuret pysyvät keskittyneinä 0–30 cm:n maakerrokseen ja hedelmien pudotus kuivuudessa on 27%. Kun hautaussyvyyttä lisätään 45 cm:iin ja kastelua vähennetään kerran 3 päivässä, juuren tunkeutumissyvyys paranee 52 % ja hedelmien pudotusnopeus laskee 8 %:iin.

On syytä korostaa, että "pieni määrä ja usein" -periaate ei tarkoita, että kastelutiheyttä voidaan lisätä ilman rajoituksia. North Dakota State Universityn (NDSU) Agricultural Extension Servicen mukaan kastelutiheyttä tulisi säätää maaperän rakenteen, satotyypin ja kasvuvaiheen perusteella. Hiekkainen maaperä, jolla on alhainen vedenpidätyskyky, saattaa vaatia useammin kastelua, mutta tyypillisesti enintään kerran päivässä. Sitä vastoin savi- ja savimaita, joilla on suurempi vedenpitävyys-, tulisi kastella harvemmin, yleensä 2–3 päivän välein. Koska maaperän pinnan kosteus häviää helposti haihtumisen seurauksena, varsinkin usein matalassa kastelussa, viljelykasveilla, joissa on matala juuristo, on todennäköisemmin nopea vesistressi kastelun lopettamisen jälkeen. Siksi kasteluaikataulut tulisi yhdistää multaamiseen ja maaperän kosteuden suojelukäytäntöihin haihtumisen vähentämiseksi ja riippuvuuden vähentämiseksi toistuvasta kastelusta.