Năm 2022, khoai tây ở nhiều vùng của Liên bang Nga bị ảnh hưởng nặng nề do hạn hán kéo dài khiến năng suất giảm rõ rệt so với mức trung bình những năm gần đây. Ví dụ, trong suốt ba tháng mùa hè, ở khu vực Moscow, chỉ có 47% lượng mưa giảm so với giá trị trung bình dài hạn (xem bảng).
Đồng thời, hạn hán đi kèm với nhiệt độ không khí cao, đặc biệt là vào tháng 8, cũng như tình trạng đất bị nén chặt. Những yếu tố này có ảnh hưởng không đồng đều đến năng suất. Độ nén của đất hạn chế sự phát triển của rễ theo chiều ngang và chiều dọc, cuối cùng làm giảm số lượng củ và năng suất. Hệ thống rễ nhỏ hơn tiếp cận được ít thể tích đất hơn, do đó hạn chế sự hấp thụ nước và chất dinh dưỡng, dẫn đến cây nhỏ hơn với diện tích lá ít hơn.
Điều kiện thời tiết các vụ trồng trọt 2016-2022. ở quận Dmitrovsky của khu vực Moscow
Tháng | Nhiệt độ không khí trung bình ngày, оС | |||||||
Trung bình nhiều L | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
Tháng Tư | 5,7 | 6,5 | 3,7 | 6,5 | 6,9 | 3,8 | 6,6 | 4,6 |
May | 13,4 | 13,7 | 8,5 | 14,4 | 15,3 | 10,6 | 13,5 | 9,7 |
Tháng Sáu | 16,3 | 16,6 | 13,7 | 15,7 | 18,2 | 18,3 | 19,4 | 17,7 |
Tháng Bảy | 18,7 | 19,7 | 17,1 | 19,2 | 15,6 | 17,7 | 21,2 | 19,5 |
Oai phong | 17,0 | 17,9 | 17,8 | 18,4 | 15,2 | 16,5 | 18,4 | 20,7 |
Tháng Chín | 11,6 | 10,3 | 12,1 | 13,5 | 11,3 | 13,3 | 9,1 | |
tháng mười | 4,8 | 3,8 | 4,4 | 6,4 | 7,6 | 6,7 | 5,2 | |
Trung bình/tổng | 12,5 | 12,6 | 11,0 | 13,4 | 12,9 | 12,4 | 13,3 |
Tháng | Lượng mưa, mm | |||||||
Trung bình nhiều L | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
Tháng Tư | 52,5 | 28,0 | 99 | 28 | 9 | 34 | 85 | 68 |
May | 72,5 | 69,6 | 36 | 73 | 55 | 160 | 57 | 58 |
Tháng Sáu | 76,3 | 99,8 | 127 | 54 | 87 | 110 | 63 | 29 |
Tháng Bảy | 87,7 | 76,4 | 161 | 104 | 107 | 186 | 30 | 61 |
Oai phong | 50,3 | 126,0 | 42 | 19 | 61 | 52 | 102 | 10 |
Tháng Chín | 62,4 | 55,6 | 48 | 79 | 33 | 44 | 72 | |
tháng mười | 58 | 38 | 92 | 46 | 65 | 26 | 40 | |
Trung bình/tổng | 460 | 493 | 605 | 403 | 417 | 612 | 449 |
Đồng thời, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc nén chặt đất không làm giảm tốc độ quang hợp. Khoai tây cũng thường được coi là một loại cây có khí hậu mát mẻ. Người ta từng tin rằng quá trình quang hợp ở cây khoai tây gần như bị ức chế hoàn toàn ở nhiệt độ trên 30оC. ỐtTuy nhiên, hiện nay người ta biết rằng tác động này chủ yếu là do thiếu hụt Nước. Trên thực tế, khoai tây có thể thích nghi với nhiệt độ cao (~40оC) và tiếp tục quá trình quang hợp, nhưng chỉ khi có đủ độ ẩm, điều này được khẳng định qua thực tiễn trồng khoai tây thành công về tưới tiêu ở các khu vực phía Nam của Liên bang Nga. Ví dụ, vào năm 2021, năng suất khoai tây cao hơn ở khu vực Moscow, mặc dù nhiệt độ không khí tăng cao cũng được quan sát thấy trong suốt mùa hè; hạn hán được ghi nhận vào tháng 1, nhưng lượng mưa lớn lại giảm vào tháng 7 (bảng). Vì vậy, yếu tố quan trọng nhất trong số những yếu tố được liệt kê chính là hạn hán, đây sẽ là trọng tâm của bài viết này, được chuẩn bị trên cơ sở các ấn phẩm gần đây (XNUMX-XNUMX).
Hạn hán được coi là một trong những stress phi sinh học lớn vì nó ảnh hưởng đến hình thái, sinh lý, sinh thái, sinh hóa và đặc điểm phân tử của thực vật. Trong nông nghiệp, hạn hán là thời kỳ thiếu nước, dẫn đến đất thiếu độ ẩm, cuối cùng ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất cây trồng. Hạn hán không phải là điều gì mới mẻ đối với nhân loại: vào đầu những năm 20 của thế kỷ trước, nó gây ra nạn đói ở Nga và Trung Quốc, những năm 30 - ở Mỹ; hậu quả của sự bất thường năm 1976 vẫn còn được ghi nhớ ở châu Âu. Trong thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 2003, lục địa Úc phải chịu hạn hán kéo dài nhiều năm. Các nước châu Âu đã trải qua hiện tượng này vào năm 2006 và 2005; vào năm 2010 và 2008, tình trạng thiếu mưa đã khiến thảm thực vật ở rừng nhiệt đới Amazon bị suy giảm nghiêm trọng. Kể từ năm 2010, hạn hán kéo dài nhiều năm đã ảnh hưởng đến Bán đảo Iberia. Năm XNUMX cực nóng đã đi vào lịch sử ở Nga.
Một số mô hình khí hậu dự báo lượng mưa hàng năm sẽ giảm và nhiệt độ tăng cao kèm theo hạn hán thường xuyên, tác động tiêu cực đến năng suất cây trồng trên toàn thế giới. Các giai đoạn căng thẳng về hạn hán được dự đoán sẽ gia tăng trong vòng 30 đến 90 năm tới do lượng mưa giảm và lượng bốc hơi tăng lên ở nhiều khu vực trên thế giới, bao gồm cả Châu Âu. Trong bối cảnh mối đe dọa hạn hán ngày càng gia tăng, điều quan trọng là phải nghiên cứu và tính đến phản ứng của khoai tây, một trong những cây trồng chính, trước căng thẳng hạn hán.
Khoai tây là loại cây trồng tiết kiệm nước (tức là loại cây tạo ra nhiều calo hơn trên một đơn vị nước sử dụng). Để sản xuất một kg khoai tây cần 105 lít nước, ít hơn đáng kể so với gạo (1408 lít) và lúa mì (1159 lít).
Một so sánh trực quan khác: để sản xuất một củ lớn cần 25 lít nước, để sản xuất một lát bánh mì hoặc ly sữa - 40 lít, để sản xuất một quả táo - 70 lít, để sản xuất một quả trứng - 135 lít, để sản xuất một chiếc bánh hamburger - 2400 lít nước. Mặc dù có hiệu quả sử dụng nước cao nhưng khoai tây rất dễ bị hạn hán vì chúng có thể cho năng suất rất cao và hệ thống rễ của cây trồng chủ yếu là nông.
Độ ẩm từ lá bay hơi qua khí khổng mở. Điều này làm mát tán lá, giữ nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ không khí xung quanh nhưng cũng gây mất độ ẩm. Phản ứng sinh lý đầu tiên đối với stress nước là sự đóng khí khổng trên lá. Khi cây đóng khí khổng để giảm mất nước, lượng khí carbon dioxide xâm nhập vào lá cũng giảm. Điều này ức chế quá trình quang hợp, hạn chế sự tích tụ tinh bột và đường. Năng suất và chất lượng khoai tây (ví dụ: trọng lượng riêng) phụ thuộc vào quá trình quang hợp vượt quá nhu cầu năng lượng hàng ngày của cây, cho phép lượng carbohydrate dư thừa tích lũy trong quá trình phát triển củ. Thiếu nước cũng làm giảm áp lực bên trong cần thiết cho sự mở rộng và phát triển của tế bào. Tán lá và sự phát triển của rễ có thể bị giảm đáng kể. Mặc dù sự phát triển của củ tiếp tục khi có nước, nhưng sự xáo trộn có thể dẫn đến củ bị biến dạng với các đốm hẹp hoặc đầu nhọn. Thiếu độ ẩm cũng làm tăng khả năng nứt củ. Người ta biết rằng không đủ nước ở bất kỳ giai đoạn nào đều dẫn đến năng suất giảm. Nghiên cứu trong những năm gần đây đã chỉ ra rằng tính nhạy cảm của khoai tây với hạn hán cũng phụ thuộc vào loại, giai đoạn phát triển và hình thái của kiểu gen, cũng như thời gian và mức độ nghiêm trọng của hạn hán.
Sự phát triển sinh lý của cây khoai tây thường được chia thành 1 giai đoạn: 20 - ra rễ, trồng và nảy mầm (từ 35 đến 2 ngày); 15 – bắt đầu phát triển thân đá, sinh trưởng sinh dưỡng sớm và phát triển thân đá (từ 25 đến 3 ngày); 10 – hình thành củ, hình thành củ ở cuối thân (15-4 ngày); 30 – củ phát triển hoặc phồng lên, củ đầy đặn và to ra (từ 60 đến 5 ngày); 15 – sự trưởng thành, chín của củ và chết ngọn (XNUMX ngày trở lên). Thiếu nước ở giai đoạn đầu không đóng vai trò quan trọng; sự nảy mầm xảy ra do lượng nước dự trữ trong củ mẹ.
Hạn hán ở giai đoạn thứ hai có thể làm giảm số lượng thân cây được hình thành và cũng ảnh hưởng tiêu cực đến sự sinh trưởng và trưởng thành của cây. Căng thẳng về nước trong giai đoạn hình thành củ có thể làm chậm sự xuất hiện của củ trong vài tuần (Hình 1). Những ảnh hưởng này thường lớn nhất đối với các giống không xác định (phát triển liên tục), làm tăng độ dài của mùa sinh trưởng và có khả năng tạo ra các vấn đề về quá trình chín và hình thành vỏ cứng.
Ngược lại, các giống xác định (cây ngừng phát triển sau khi ra hoa) tương đối không nhạy cảm với áp lực nước trong giai đoạn này và sẽ chín bình thường. Mặc dù việc tưới nước không đầy đủ trong quá trình hình thành củ có thể ảnh hưởng đến năng suất nhưng tác động đáng kể nhất là đến chất lượng. Lúc này bệnh ghẻ đã lắng xuống củ; hình dạng quả tạ, vết nứt và các biến dạng khác đều là kết quả của độ ẩm đất không đồng đều trong quá trình hình thành củ và phát triển ban đầu. Một tác động tiềm ẩn khác của stress nước, đặc biệt là khi kết hợp với nhiệt độ cao, trong quá trình hình thành củ và trương nở sớm của củ là sự phát triển của “đầu trong mờ” hoặc “đầu đường”. Điều kiện khô hạn có nghĩa là đường được tạo ra trong quá trình quang hợp không được chuyển hóa hoàn toàn thành tinh bột.
Thiếu nước trong quá trình sinh trưởng của củ thường ảnh hưởng đến năng suất hơn là chất lượng. Trong thời kỳ này, ảnh hưởng của hạn hán không thể bù đắp được bằng bất cứ điều gì; năng suất cây trồng sẽ giảm.
Hạn hán làm giảm năng suất khoai tây do ảnh hưởng đến sinh trưởng sinh dưỡng, chiều cao cây, số lượng và kích thước lá cũng như quá trình quang hợp của lá bằng cách giảm chất diệp lục, giảm chỉ số diện tích lá hoặc thời gian diện tích lá. Ngoài sự phát triển sinh dưỡng, hạn hán có thể ảnh hưởng đến giai đoạn sinh sản của khoai tây bằng cách rút ngắn chu kỳ sinh trưởng hoặc giảm kích thước và số lượng củ mà cây tạo ra. Ngoài ra, hạn hán cũng ảnh hưởng đến chất lượng củ thu được.
Ảnh hưởng của hạn hán đến sự phát triển trên mặt đất của khoai tây. Sự phát triển của tán lá là một trong những giai đoạn phát triển nhạy cảm với hạn hán nhất của cây. Sự phát triển tán có nghĩa là sự hình thành lá, thân, tăng diện tích từng lá và chiều cao của cây. Hạn hán có tác dụng ức chế đến chiều cao thân, sự hình thành lá mới, số thân và diện tích từng lá khoai tây. Chỉ số diện tích lá (LAI) và thời gian diện tích lá (LAD) được coi là những yếu tố quan trọng nhất quyết định năng suất củ. Căng thẳng hạn hán làm giảm đáng kể LAI và LAD ở cây khoai tây.
Sự phát triển của thực vật phụ thuộc vào áp suất trương lực cao, thúc đẩy sự phát triển của tế bào. Cây cần được cung cấp nước liên tục để duy trì áp suất trương lực cao. Trong điều kiện hạn hán, lượng nước cung cấp cho cây trồng bị giảm, ảnh hưởng đến sự phát triển của tán cây. Đối với hầu hết các loài thực vật, sự phát triển của lá sẽ dừng lại nếu lượng nước trong đất ít hơn 40-50%. Và sự phát triển của lá khoai tây dừng lại khi lượng nước trong đất ít hơn 60%, cho thấy độ nhạy cảm của cây khoai tây đối với stress nước ngày càng tăng. Vì vậy, sự giảm phát triển của lá và thân là tác động đầu tiên được quan sát thấy của tình trạng thiếu nước ở khoai tây. Mặc dù các tác động phụ thuộc phần lớn vào thời gian, thời gian và cường độ của hạn hán, nhưng cả hạn hán sớm và muộn đều có tác dụng ức chế sự phát triển của tán cây. Hạn hán sớm làm chậm quá trình này, do đó làm tăng thời gian cần thiết để đạt được diện tích bề mặt lá tối ưu, trong khi hạn hán muộn làm chết lá trưởng thành và ức chế sự hình thành lá mới (Hình 2).
Có báo cáo về việc giảm chiều dài thân của cây khoai tây bị ảnh hưởng bởi hạn hán sớm tới 75-78%. Ảnh hưởng của hạn hán cũng khác nhau giữa các giống chín sớm khác nhau. Một nghiên cứu toàn diện cho thấy các giống chín muộn có thể ít bị ảnh hưởng bởi hạn hán sớm hơn vì chúng có thời gian sinh trưởng sinh dưỡng dài hơn. Chúng có thể trì hoãn việc đạt được độ che phủ toàn bộ tán dưới áp lực hạn hán muộn, do đó giảm thiểu tác động của nó.
Mặt khác, số lượng thân khoai tây có thể ít bị ảnh hưởng hơn vì cây đã tạo ra số lượng thân tối ưu trước khi bắt đầu hạn hán muộn.
Thực vật cần nước, carbon dioxide và ánh sáng để hoàn thành quá trình quang hợp bình thường. Căng thẳng hạn hán ảnh hưởng đến số lượng và tốc độ quang hợp ở thực vật. Việc giảm số lượng lá và diện tích lá riêng lẻ ảnh hưởng đến lượng quang hợp. Mặt khác, tình trạng thiếu nước và CO2 làm giảm tốc độ quang hợp. Căng thẳng hạn hán làm giảm hàm lượng nước tương đối trong lá khoai tây, làm tăng nồng độ ion giữa các tế bào. Nồng độ ion nội bào cao ức chế quá trình tổng hợp ATP, ảnh hưởng đến việc sản xuất ribulose bisphosphate (RuBP), chất nhận carbon dioxide chính trong quá trình quang hợp. Do đó, việc sản xuất RuBP giảm ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp.
Ảnh hưởng của hạn hán đến sự phát triển dưới lòng đất của khoai tây. Các bộ phận dưới lòng đất của khoai tây là rễ, thân và củ. Khoai tây có hệ thống rễ nông và yếu khiến cây khoai tây dễ bị hạn hán. Cấu trúc của hệ thống rễ khoai tây, chiều dài và khối lượng của rễ đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, nhưng rất khó để nói một cách tự tin về bất kỳ tác động rõ ràng nào của stress hạn hán đối với sự phát triển của các cơ quan dưới lòng đất, vì kết quả nghiên cứu về chủ đề này là mâu thuẫn. Một số chuyên gia đã báo cáo sự giảm chiều dài của rễ khi bị hạn hán, trong khi những người khác thì ngược lại, kết luận rằng có sự gia tăng hoặc không thay đổi (Hình 2).
Dữ liệu trái ngược nhau được thu thập từ các nghiên cứu về ảnh hưởng của hạn hán đến khối lượng khô của rễ khoai tây và số lượng thân cây.
Các giống khác nhau phản ứng khác nhau với cường độ và thời gian hạn hán cụ thể. Một số nhà nghiên cứu cho rằng các giống chín muộn tạo ra khối lượng rễ sâu hơn và lớn hơn các giống chín sớm dưới cùng một điều kiện căng thẳng. Hệ thống rễ bị ảnh hưởng đáng kể bởi loại đất, vị trí thí nghiệm, tuổi sinh lý của củ và cách xử lý hạt giống trong quá trình trồng. Sự khác biệt lớn của tất cả các yếu tố này làm phức tạp thêm việc nghiên cứu ảnh hưởng của hạn hán lên các bộ phận dưới lòng đất của khoai tây.
Ảnh hưởng của hạn hán đến năng suất khoai tây Đạt được năng suất củ cao là nhiệm vụ và vấn đề chính khi trồng khoai tây nên vấn đề này được nghiên cứu chi tiết nhất. Phản ứng của khoai tây trước áp lực nước phụ thuộc phần lớn vào giống. Trong quá trình nghiên cứu thực địa, Remarque và Désiré đều phải chịu điều kiện hạn hán tương tự. Kết quả cho thấy năng suất giảm 44% và 11%. Tuy nhiên, trọng lượng của củ tươi bị ảnh hưởng bởi thời gian và mức độ nghiêm trọng của hạn hán. Căng thẳng ban đầu (từ khi cây con xuất hiện đến giai đoạn mọc củ) dẫn đến giảm khối lượng củ tươi của cả giống chín sớm và chín muộn. Tuy nhiên, hạn hán kéo dài, kéo dài từ khi nảy mầm đến giai đoạn sinh trưởng của củ, ảnh hưởng nghiêm trọng hơn đến các giống chín sớm so với các giống chín muộn.
Hạn hán cũng ảnh hưởng đến số lượng củ do cây khoai tây tạo ra, trong đó thiệt hại lớn nhất xảy ra ở giai đoạn đầu phát triển của cây, đặc biệt là ở giai đoạn hình thành củ. Nhưng stress ngắn hạn muộn có ảnh hưởng rõ rệt hơn đến sự hình thành chất khô trong củ hơn là số lượng của chúng.
Căng thẳng hạn hán ảnh hưởng trực tiếp đến trọng lượng khô của củ bằng cách làm giảm sự phát triển của lá và giảm hoạt động quang hợp. Nó cũng làm thay đổi hàm lượng nước tương đối trong lá, ảnh hưởng đến hoạt động trao đổi chất của thực vật. Độ dẫn của khí khổng giảm, dẫn đến giảm sự hấp thu carbon dioxide và tốc độ quang hợp ròng. Ngoài ra, căng thẳng về nước còn làm giảm hàm lượng chất diệp lục cũng như chỉ số diện tích lá và thời gian sinh trưởng của lá. Tất cả những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình quang hợp, từ đó ảnh hưởng đến chất khô. Việc giảm chất khô của củ cũng tương tự ở các giống nhạy cảm với hạn hán và giống chịu hạn. Đồng thời, các giống chịu hạn tạo ra ít củ hơn nhưng lớn hơn (>40 mm), khiến cho việc thu hoạch của chúng dễ bán hơn so với những giống nhạy cảm với hạn hán. Việc giảm số lượng củ phụ thuộc vào mức độ stress và đặc điểm giống. Trọng lượng khô trung bình của củ trong điều kiện được tưới tốt, chịu hạn vừa phải (50% lượng nước sẵn có trong đất) và hạn nặng (25% lượng nước sẵn có trong đất) là 30,6 g mỗi cây, 1 g mỗi cây và 10,8 g mỗi cây. tương ứng là 1 cây. Tất cả các giống đều khác nhau về khả năng sản xuất chất khô của củ dưới các chế độ nước khác nhau.
Trong điều kiện hạn hán vừa phải, trọng lượng củ khô ở các giống giảm từ 49,3% đến 85,2% và trong điều kiện khắc nghiệt - từ 93,2% đến 98,2%. Sự khác biệt giữa các giống trong việc tạo ra trọng lượng khô của củ có thể là do sự khác biệt về độ chín sớm của chúng, vì các giống chín sớm tạo ra trọng lượng củ trung bình cao hơn các giống chín muộn.
Các giải pháp giảm thiểu hạn hán. Sẽ là hợp lý nếu giới hạn bản thân trong phần này trong đề xuất làm chủ các phương pháp tưới tiêu khác nhau như một giải pháp triệt để cho vấn đề hạn hán. Tuy nhiên, chi phí của các hệ thống tưới tiêu tăng mạnh, lên tới 400 nghìn rúp/ha, khiến việc sử dụng các hệ thống tưới khác có mục đích hơn và trên quy mô lớn trở nên cần thiết. không có nước, biện pháp giảm thiểu thiệt hại do hạn hán. Bao gồm các:
Sử dụng nhiều giống khoai tây chịu hạn. Trong những năm gần đây, nhiều gen liên quan đến stress hạn hán đã được xác định, nhưng việc tạo ra các kiểu gen khoai tây chịu hạn bằng công nghệ chỉnh sửa gen vẫn còn là một chặng đường dài. Các giống dạng thân không xác định có khả năng chịu hạn tốt hơn, nhưng trong thời gian hạn hán kéo dài, chúng gặp vấn đề với việc củ chín trước thời điểm thu hoạch (tình hình năm 2021). Hạn hán sớm làm giảm năng suất của các giống chín sớm ở mức độ lớn hơn so với các giống chín muộn. Hạn hán muộn ít quan trọng hơn đối với các giống sớm và củ của các giống chín muộn trong trường hợp này không có thời gian để chín. Trong điều kiện hạn hán không thể đoán trước, tác động của căng thẳng do hạn hán có thể được giảm thiểu bằng cách trồng đồng thời một số giống khoai tây khác nhau về độ chín sớm và kiểu sinh trưởng.
Làm đất hiệu quả. Các biện pháp canh tác thích ứng làm tăng khả năng thấm nước và giảm sự bốc hơi ẩm của đất và nước mưa chảy tràn. Việc làm đất ảnh hưởng đến lượng nước sẵn có bằng cách thay đổi độ nhám bề mặt và độ xốp của đất, nhưng việc sử dụng các luống khoai tây phần nào hạn chế các phương án làm đất để sản xuất khoai tây. Tuy nhiên, rõ ràng là So với công nghệ xay xát mẫu trước khi trồng và trong quá trình hình thành luống đang được sử dụng một cách bất hợp lý ở nhiều trang trại, việc sử dụng các công cụ lao động thụ động trong canh tác, đào sâu đất, nới lỏng khoảng cách hàng và đào xới mang lại hiệu quả rõ rệt trong việc giảm xói mòn, rửa trôi. loại bỏ nước và đất và cải thiện sự tích tụ nước (xem ảnh 1-3, 3 - quang cảnh cánh đồng khoai tây sau khi lượng mưa 100 mm mỗi ngày).
Trong bối cảnh hạn hán ngày càng thường xuyên và có tính đến khả năng biến đổi khí hậu, nên trang bị máy đào hố cho người trồng khoai tây, đặc biệt là trên ruộng dốc và đồng thời với việc trồng trọt, hình thành các luống đầy đủ (ảnh 4).
Chất hữu cơ trong đất Giảm thiểu tác động của hạn hán bằng cách kiểm soát sự bốc hơi, hấp thụ hơi nước vào vải phủ và tăng khả năng thấm. Phân động vật, rơm rạ và phân xanh giàu carbon cũng có thể cải thiện tình trạng dinh dưỡng của đất và khả năng giữ nước. Kết quả cực kỳ thuyết phục thu được bằng cách so sánh năm phương án luân canh cây khoai tây (và ngắn) khác nhau có và không có tưới (5). Luân canh cây trồng tiêu chuẩn hai năm hay còn gọi là “hiện trạng” (SQ) bao gồm lúa mạch được gieo với cỏ ba lá đỏ làm cây che phủ, tiếp theo là khoai tây vào năm sau, và bao gồm việc làm đất thường xuyên vào mùa xuân và mùa thu mỗi năm.
Luân canh bảo tồn đất (SC) bao gồm luân canh ba năm trồng lúa mạch với timothy, tiếp tục phát triển vào năm sau. Trong hệ thống này, việc làm đất giảm đáng kể và không cần chăm sóc và thu hoạch thêm trong suốt cả năm, điều này giúp cải thiện đáng kể việc bảo tồn đất. Ngoài ra, để tiếp tục bảo tồn tài nguyên đất, lớp phủ rơm rạ (2 tấn/ha) đã được bổ sung sau khi thu hoạch khoai tây. Luân canh cây trồng cải tạo đất (SI) bao gồm việc làm đất cơ bản giống nhau (3 năm, lúa mạch/timothy-timothy-khoai tây, làm đất hạn chế, phủ rơm) nhưng bổ sung phân hữu cơ hàng năm (45 tấn/ha) để cung cấp chất hữu cơ dư thừa nhằm cải thiện đất. chất lượng đất. Luân canh cây trồng ngăn chặn dịch bệnh (DS) được phát triển để kiểm soát các bệnh lây truyền qua đất và bao gồm việc sử dụng các loại cây trồng ngăn chặn bệnh tật, thời gian luân canh cây trồng, đa dạng cây trồng, phân xanh. Hệ thống này bao gồm luân canh ba năm với giống mù tạt kháng bệnh được trồng trên nền phân xanh, sau đó là thu hoạch hạt mù tạt trong năm đầu tiên. Cỏ Cao lương được gieo làm phân xanh vào năm thứ hai, tiếp theo là lúa mạch đen mùa đông và khoai tây vào năm thứ ba. Việc luân canh cây trồng này được so sánh với canh tác liên tục khoai tây (PP).
Tất cả luân canh cây trồng đều làm tăng năng suất củ so với đối chứng PP mà không luân canh cây trồng, và hệ thống SI, bao gồm việc bón phân hữu cơ hàng năm, đã mang lại năng suất tăng cao hơn và tỷ lệ củ lớn cao hơn (Hình 3,4, 14) so với tất cả các hệ thống khác không cần tưới (tăng từ 90 lên 11%). DS chứa phân xanh có tác dụng ức chế bệnh tật và cây che phủ tạo ra năng suất cao nhất khi tưới (tăng 35-3,4%). Việc tưới góp phần làm tăng năng suất củ ở tất cả các hệ thống canh tác (Hình 27, 37), ngoại trừ SI (tăng trung bình XNUMX-XNUMX%). Nó cũng dẫn đến sự gia tăng đáng kể về thời gian tồn tại của lá và hàm lượng chất diệp lục (là chỉ số về tiềm năng quang hợp), cũng như sinh khối rễ và chồi, so với các hệ thống trồng trọt khác, đặc biệt là trong điều kiện không được tưới tiêu. Luân canh cây trồng SI cũng làm tăng nồng độ N, P và K trong mô chồi và củ, nhưng không làm tăng hầu hết các vi chất dinh dưỡng.
Các nghiên cứu về các hệ thống canh tác này đã cho thấy những thay đổi về tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất và những tác động này có xu hướng tăng lên theo thời gian. Tất cả luân canh cây trồng đều làm tăng độ ổn định tổng hợp của đất, lượng nước sẵn có và sinh khối vi sinh vật so với canh tác liên tục (PP) và mô hình 3 năm (SI, SC, DS) làm tăng độ ổn định tổng hợp so với 2 năm (SQ). Ngoài ra, luân canh cây trồng với thời gian làm đất giảm (SI và SC) trong ba năm đã làm tăng lượng nước sẵn có và giảm mật độ đất so với các hệ thống khác. Sơ đồ SI dẫn đến sự gia tăng lớn hơn về tổng số và chất hữu cơ dạng hạt, than hoạt tính, sinh khối vi sinh vật, lượng nước sẵn có, nồng độ chất dinh dưỡng và mật độ khối thấp hơn so với tất cả các hệ thống trồng trọt khác. SI cũng đã được chứng minh là làm tăng hoạt động của vi sinh vật và ảnh hưởng đáng kể đến các đặc điểm của quần thể vi sinh vật đất, trong khi PP thể hiện hoạt động của vi sinh vật thấp nhất và phần còn lại nằm ở giữa. Tất cả những thay đổi này đại diện cho các thông số để cải thiện chất lượng đất.
Trong nghiên cứu này, tất cả các phương pháp luân canh cây trồng đều làm tăng tổng sản lượng củ và có thể bán được mà không cần tưới so với không luân canh (PP), nhưng phương pháp xử lý SI mang lại năng suất củ cao nhất trong tất cả các hệ thống (cả tổng số và có thể bán được): cao hơn trung bình 30-40% so với phương pháp luân canh. Hệ thống SQ và PP cho tất cả các năm (Hình 3,4). Sự khác biệt về năng suất lớn nhất vào những năm khô hạn hơn (2007 và 2010), khi năng suất SI cao hơn 40–90% so với SQ và PP. Ngoài ra, thiết kế SI tạo ra hàm lượng củ lớn và cực lớn cao nhất.
Cần lưu ý rằng trong điều kiện tưới tiêu, tất cả các phương pháp luân canh cây trồng, ngoại trừ SI, đều tạo ra năng suất cao hơn đáng kể so với công nghệ tưới bằng mưa, với tổng năng suất và năng suất thị trường trung bình cao hơn lần lượt là 27 và 37%. Chỉ có phương pháp xử lý SI mới tạo ra năng suất tương đương (và cao) trong cả điều kiện được tưới và tưới nước mưa. Các phát hiện này cho thấy rõ ràng rằng sự gia tăng năng suất quan sát được ở SI là do chất lượng đất, khả năng giữ nước và lượng nước sẵn có của cây trồng được cải thiện. Oroshtion làm tăng đáng kể sự tăng trưởng và năng suất khi điều kiện hiện trường bình thường, nhưng kế hoạch luân canh cây trồngSI đó, với lượng bổ sung hữu cơ lớn, về cơ bản thay thế việc tưới tiêu, mang lại kết quả tương đương mà không cần tưới nước.
Sử dụng hợp lý các chất dinh dưỡng các chất còn giúp tăng khả năng chống chịu hạn hán của khoai tây vì nó ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của đất và tế bào thực vật. Một số chất dinh dưỡng vô cơ như Zn, N, P, K và Se làm giảm bớt căng thẳng hạn hán. Việc sử dụng silic trên lá và đất giúp cải thiện khả năng chịu hạn của khoai tây. Việc sử dụng tối đa kali sẽ tạo ra khả năng chống chịu hạn hán bằng cách cải thiện các đặc tính tăng trưởng, trao đổi khí, dinh dưỡng và chống oxy hóa. Là một chất giảm căng thẳng, kali giảm thiểu tác động tiêu cực của hạn hán bằng cách điều chỉnh hoặc cải thiện độ dẫn của khí khổng và tốc độ quang hợp, tiêu thụ CO2 và tổng hợp ATP. Bón kali, kể cả bón trực tiếp trong thời gian hạn hán (bón phân qua lá), giảm stress bất kể giống nào (1). Việc bổ sung kali là một phương pháp hiệu quả để tăng khả năng chống chịu hạn của cây khoai tây.
Ứng dụng qua lá các chất điều hòa sinh trưởng tự nhiên và tổng hợp thực vật cũng có thể giảm thiểu tác động bất lợi của hạn hán. Đây vẫn là một công nghệ mới trong nông học, chỉ đang trở thành một phần của chiến lược hiệu quả chống hạn hán. Trong thông lệ quốc tế trồng khoai tây quy mô lớn để trung hòaCác tác động tiêu cực của nhiệt độ và hạn hán, chiết xuất rong biển, thủy phân protein, axit humic và vi sinh vật được sử dụng tích cực nhất.chế phẩm sinh học. Các giải pháp thực tế cho việc sử dụng chất kích thích sinh học hơi khác so với các định đề lý thuyết (2). Trong tất cả các sản phẩm thương mại chống nóng và hạn hán, axit amin chiếm ưu thế là glycine, đơn độc và kết hợp với betaine (một dẫn xuất glycine).
Đối với chiết xuất tảo và humate, hàm lượng chất hữu cơ là chủ yếu. Sản phẩm đậm đặc hơn sẽ hiệu quả hơn. Axit humic được ưa chuộng hơn axit fulvic. Các chế phẩm vi sinh phải chỉ rõ thành phần chủng; hiệu quả trong lĩnh vực này chỉ được đảm bảo bởi sự phát triển của các viện nghiên cứu cơ bản và thẩm quyền về các chủng vi sinh vật có lợi không được hình thành ngay lập tức mà phải qua nhiều năm. Sẽ vô nghĩa khi sử dụng thuốc có thành phần không đặc hiệu, không rõ ràng và không rõ hàm lượng hoặc chỉ định hàm lượng theo đơn vị đo lường không chuẩn. Thật không may, vẫn còn đủ những sản phẩm không chuyên nghiệp như vậy trên thị trường.
Điều chỉnh các chế độ vận hành bằng vật liệu hạt giống. Căng thẳng hạn hán, đặc biệt kết hợp với nhiệt độ quá cao, làm xấu đi trạng thái sinh lý của củ giống. Thời gian ngủ sâu được rút ngắn lại và nguy cơ nảy mầm sớm, theo đúng nghĩa đen của mùa thu, của các giống có thời gian ngủ đông di truyền ngắn trong kho bảo quản tăng lên. Cần phải tính đến ảnh hưởng của hạn hán khi chuẩn bị nguyên liệu giống cho các mục đích trồng khoai tây cụ thể. Đặc biệt cần phải cân nhắc kỹ lưỡng nhu cầu sử dụng và hậu quả của việc nảy mầm kéo dài của củ giống từng giống ở nhiệt độ cao.
Tư vấn о di chuyển sản xuất Khoai tây đến vùng có lượng mưa lớn và xác suất hạn hán thấp hơn trên quy mô Liên bang Nga rộng lớn là khá hợp lý. Có, đối với hầu hết các doanh nghiệp hiện tại, điều này không phù hợp, nhưng các công ty khởi nghiệp nên tiếp cận những cơ hội đó một cách có ý thức và kịp thời, tức là. ở giai đoạn lập kế hoạch dự án. Trong hầu hết các trường hợp, việc di chuyển không gian các cánh đồng khoai tây trong một doanh nghiệp lớn cũng có hiệu quả thực tế. Thông thường, ngay cả ở khoảng cách 5-10-20 km, lượng mưa và thời gian mưa thay đổi đáng kể. Việc chia tổng diện tích giúp tăng tính ổn định của tổng sản lượng khoai tây.
Hạn hán nghiêm trọng trong nông nghiệp luôn được coi là bất khả kháng, những thứ kia. một tình huống nghiêm trọng ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng thực hiện nghĩa vụ hợp đồng với khách hàng, ngân hàng, v.v. Với quan hệ đối tác thực sự trong ngành và việc thực hiện các chính sách của chính phủ nhằm hỗ trợ ổn định sản xuất lương thực trong tình hình như vậy, người sản xuất nông nghiệp thường áp dụng các biện pháp kinh tế để bù đắp thiệt hại do hạn hán cho người sản xuất nông nghiệp.
Như vậy, năm 2022 đã xảy ra tình trạng hạn hán kéo dài kèm theo nhiệt độ cao ở các nước sản xuất khoai tây chính của châu Âu: Đức, Bỉ, Pháp, Anh. Người ta đã tính toán rằng tổng sản lượng khoai tây thu hoạch ở EU sẽ thấp nhất trong 20 năm qua. Các biện pháp ứng phó ở đóđược thực hiện kịp thời: ngoài khoản bồi thường bảo hiểm được đảm bảo, giá hợp đồng cũng được điều chỉnh - tất nhiên là tăng lên, dung sai đối với kích thước của khoai tây để bàn trong thương mại bán lẻ tất nhiên cũng được điều chỉnh xuống. Các chuỗi bán lẻ thông báo cho người tiêu dùng về lý do thay đổi hiệu chuẩn; toàn xã hội hiểu rằng trong tình huống này. Tỷ trọng thu nhập của nhà bán lẻ trong tổng giá nên được giảm xuống có lợi nông dân. Phong cách hoạt động của các chuỗi bán lẻ nước ngoài tích cực kiếm tiền ở Liên bang Nga không áp dụng cho những người trồng khoai tây ở Nga. Giá thu mua khoai tây hiện thấp hơn đáng kể so với năm ngoái, khi còn có hạn hán (vì hạn hán năm 2022 không ảnh hưởng đến tất cả các vùng), và đã đến lúc các cơ quan quản lý nhà nước, kiểm soát, công đoàn ngành phải chú ý đến điều này. Và việc cung cấp hỗ trợ cho những người sản xuất khoai tây trong điều kiện hạn hán là thực tế, từ đó thực sự thể hiện mối lo ngại về an ninh lương thực và thay thế nhập khẩu.
Vì vậy, hạn hán trở thành hiện tượng tự nhiên chính làm hạn chế năng suất khoai tây. Cây trồng nhạy cảm với hạn hán chủ yếu là do hệ thống rễ nông. Ảnh hưởng của stress nước khác nhau ở các giai đoạn tăng trưởng khác nhau. Sự xuất hiện của củ và sự phát triển của chúng là giai đoạn quan trọng nhất. Thiếu nước trong quá trình ra đời của củ có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng, biến dạng hình dạng, lan rộng vảy, nứt, rỗng. Thiếu nước trong quá trình củ nở có ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất. Động thái hình thành bề mặt lá và kiểu phát triển của giống quyết định mức độ chịu hạn. Tác động của căng thẳng hạn hán có thể được giảm thiểu bằng cách chọn và trồng đồng thời một số giống khoai tây có mô hình sinh trưởng và trưởng thành sớm khác nhau. Việc sử dụng nạo vét đất, các công cụ lao động thụ động, xới đất và đào xới đảm bảo duy trì được độ ẩm dự trữ của đất và lượng mưa rơi trong mùa sinh trưởng. Tăng thời gian luân canh cây trồng, sử dụng cây che phủ, phân xanh, giảm làm đất và bón phân hữu cơ giúp cải thiện đáng kể sinh trưởng và năng suất khoai tây trong điều kiện khô hạn. Các biện pháp tích cực để giảm thiệt hại do hạn hán bao gồm xử lý nguyên liệu hạt giống đủ tiêu chuẩn, các chế phẩm chống stress đặc biệt và bón phân qua lá với các chất dinh dưỡng mục tiêu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO: Bahar, A.A.; Faried, H.N.; Razzaq, K.; Ullah, S. và cộng sự. Khả năng chịu hạn do kali gây ra của khoai tây bằng cách cải thiện các đặc tính hình thái sinh lý và sinh hóa. Nông học 2021, 11, 2573. https://doi.org/ 10.3390/agronomy11122573 Banadysev S.A. Chống lại căng thẳng / Kinh doanh nông nghiệp. - 2022. Số 3. - trang 18-23. Dahal K, Li XQ, Tai H, Creelman A và Bizimungu B (2019) Cải thiện khả năng chịu stress của khoai tây và năng suất củ trong kịch bản biến đổi khí hậu - Tổng quan hiện tại. Đằng trước. Khoa học thực vật. 10:563. doi: 10.3389/fpls.2019.00563 Huntenburg K, Dodd IC, Stalham M. Các phản ứng nông học và sinh lý của khoai tây khi đất bị nén và/hoặc làm khô. Ann Appl Biol. 2021;178:328–340. https://doi.org/10.1111/aab.12675 Larkin, R.P.; Honeycutt, C. W.; Griffin, TS; Olanya, O.M.; Ông, Z. Đặc điểm tăng trưởng và năng suất khoai tây theo các chiến lược quản lý hệ thống trồng trọt khác nhau ở Nông học vùng Đông Bắc Hoa Kỳ 2021, 11, 165. https://doi.org/10.3390/agronomy11010165 Nasir, MW; Toth, Z. Ảnh hưởng của hạn hán đến sản xuất khoai tây: Đánh giá. Nông học 2022, 12, 635. https://doi.org/ 10.3390/agronomy12030635 Obidiegwu JE, Bryan GJ, Jones HG và Prashar A (2015) Đối phó với hạn hán: căng thẳng và phản ứng thích ứng ở khoai tây và quan điểm cải tiến. Đằng trước. Khoa học thực vật. 6:542. doi: 10.3389/fpls.2015.00542 |