Точное управление оросительной водой и азотом повышает эффективность использования воды и азота в условиях ресурсосберегающего земледелия при выращивании кукурузы.

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 12060 (2023) Цитировать эту статью

289 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Трехлетний полевой эксперимент был организован для устранения угрозы истощения подземных вод и обеспечения устойчивости агропродовольственных систем. Система подпочвенного капельного орошения (SDI) в сочетании с управлением азотом в условиях консервативного сельского хозяйства (CA) системы кукурузы и пшеницы (MWS) влияет на урожайность сельскохозяйственных культур, продуктивность оросительной воды (WPi), эффективность использования азота (ЭИА) и рентабельность. Урожайность зерна кукурузы, пшеницы и MWS в системе SDI со 100% рекомендованным азотом была значительно выше на 15,8%, 5,2% и 11,2% соответственно, чем при использовании традиционной системы орошения по бороздам/затоплению (CT-FI). Экономия воды для орошения системы (~ 55%) и средний WPi были выше для кукурузы, пшеницы и MWS при системе SDI, чем при системе CT-FI. Экономия азота удобрений составила 25% в кукурузе и MWS, тогда как в пшенице экономия азота не наблюдалась. Чистая прибыль от MWS была значительно выше (265 долларов США) при ИПД со 100% N (без субсидий), чем при системе CT-FI, несмотря на более высокую стоимость производства. Чистая прибыль увеличилась на 47% с учетом субсидии в размере 80% на создание системы СОИ. Наши результаты показали большой потенциал дополнения CA с SDI и управлением N для максимизации производительности, NUE и WPi, что может быть экономически выгодным и экологически безопасным в MWS в Транс-IGP Южной Азии.

Система кукурузы-пшеницы является третьей по важности системой земледелия (~ 2,90 млн га) после систем рис-пшеница и хлопок-пшеница1, которая имеет потенциал ввиду возникающего водного кризиса на Индо-Гангских равнинах Южной Азии. При обычном поливе риса большое количество оросительной воды теряется за счет испарения и просачивания почвы2,3. В последние годы площади выращивания кукурузы на северо-западе (СЗ) Индии увеличились во многом благодаря благоприятной политике правительства по содействию ее выращиванию с целью экономии драгоценной оросительной воды и затрат на электроэнергию4. Выращивание обычной кукурузы и пшеницы на ровном поле требует 6–7 операций обработки почвы наряду с паводковым орошением, что связано с высокими энергозатратами и неэффективным использованием поливной воды и азота удобрений (N), а также с меньшей экономической прибылью5. Альтернативный метод экономии воды и повышения продуктивности оросительной воды (WPi) и эффективности использования азота удобрений (NUE) включает переход к постоянным приподнятым грядкам на основе методов ресурсосберегающего земледелия (CA) (нулевая обработка почвы и мульчирование соломой), планирование орошения и фертигация1, 6.

Существует серьезная задача повышения производительности и снижения затрат на выращивание кукурузы и пшеницы. Внедрение постоянных гребней с бороздковым орошением увеличило урожайность, ЭИУ, решило проблемы труда и воды и сохранило окружающую среду7,8,9,10. При системе постоянного посева на гребнях кукуруза и пшеница высеваются на грядках шириной 37,5 см с бороздами шириной 30 см и сохранением остатков предыдущего урожая на поверхности почвы11. Предыдущие исследования показали, что кукуруза, посаженная на постоянных приподнятых грядках с сохранением пожнивных остатков, привела к экономии поливной воды на 11% и повышению WPi на 16% по сравнению с традиционным посевом8,12.

Ресурсосберегающее сельское хозяйство в сочетании с точным применением воды и питательных веществ должно предоставить возможности для интенсификации зерновых систем для столь необходимых изменений в направлении преобразования агропродовольственных систем в Южной Азии. Послойное капельное орошение в сочетании с азотным фертигацией в системе CA может быть экономически целесообразным выбором для полевых пропашных культур, таких как кукуруза13,14,15 и пшеница15,16,17,18, для увеличения WPi и NUE. Поверхностное капельное орошение имеет серьезное ограничение из-за сложного процесса закрепления ответвлений вначале и их удаления после сбора урожая каждой культуры, поскольку они мешают полевым работам в течение года. В отличие от поверхностного капельного орошения, система подземного капельного орошения (SDI) снижает испарение из почвы, позволяет лучше доставлять воду и удобрения непосредственно в корневую зону растений для удовлетворения и синхронизации потребностей растений, что приводит к более высоким WPi и NUE, а также экономит рабочую силу. затрат и позволяет использовать обычные методы обработки почвы13,18,19. Традиционное поверхностное внесение азота в виде мочевины способствует потерям азота в результате испарения, особенно когда растительные остатки сохраняются в качестве мульчи20,21. Точная фертигация азота в несколько разделов с помощью SDI может снизить потери N за счет выщелачивания и улетучивания, тем самым улучшая NUE в системе кукурузы-пшеницы с постоянными гребнями на основе CA19,22,23. Таким образом, точное внесение азота вместе с оросительной водой в активную корневую зону сельскохозяйственных культур посредством SDI повысит NUE и WPi в системе кукурузы-пшеницы с постоянными гребнями на основе CA.