Im Jahr 2022 waren Kartoffeln in vielen Regionen der Russischen Föderation erheblich von einer anhaltenden Dürre betroffen, was zu einem spürbaren Rückgang der Erträge im Vergleich zum Durchschnittsniveau der letzten Jahre führte. Im Verlauf von drei Sommermonaten fielen beispielsweise im Moskauer Gebiet nur 47 % der Niederschläge im Vergleich zu den langjährigen Mittelwerten (siehe Tabelle).
Gleichzeitig ging die Trockenheit mit hohen Lufttemperaturen, insbesondere im August, sowie einer Überverdichtung des Bodens einher. Hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Produktivität sind diese Faktoren ungleich. Die Bodenverdichtung schränkt das horizontale und vertikale Wurzelwachstum ein, was letztendlich die Knollenzahl und den Ertrag verringert. Kleinere Wurzelsysteme erhalten Zugang zu einem kleineren Bodenvolumen, wodurch die Wasser- und Nährstoffaufnahme eingeschränkt wird, was zu kleineren Pflanzen mit weniger Blattfläche führt.
Wetterbedingungen der Vegetationsperioden 2016-2022 im Bezirk Dmitrovsky in der Region Moskau
Monat | Durchschnittliche tägliche Lufttemperatur, оС | |||||||
Durchschn. viele L | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
April | 5,7 | 6,5 | 3,7 | 6,5 | 6,9 | 3,8 | 6,6 | 4,6 |
Mai | 13,4 | 13,7 | 8,5 | 14,4 | 15,3 | 10,6 | 13,5 | 9,7 |
Juni | 16,3 | 16,6 | 13,7 | 15,7 | 18,2 | 18,3 | 19,4 | 17,7 |
Juli | 18,7 | 19,7 | 17,1 | 19,2 | 15,6 | 17,7 | 21,2 | 19,5 |
Augustus | 17,0 | 17,9 | 17,8 | 18,4 | 15,2 | 16,5 | 18,4 | 20,7 |
September | 11,6 | 10,3 | 12,1 | 13,5 | 11,3 | 13,3 | 9,1 | |
Oktober | 4,8 | 3,8 | 4,4 | 6,4 | 7,6 | 6,7 | 5,2 | |
Durchschnitt / Summe | 12,5 | 12,6 | 11,0 | 13,4 | 12,9 | 12,4 | 13,3 |
Monat | Niederschlag, mm | |||||||
Durchschn. viele L | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | |
April | 52,5 | 28,0 | 99 | 28 | 9 | 34 | 85 | 68 |
Mai | 72,5 | 69,6 | 36 | 73 | 55 | 160 | 57 | 58 |
Juni | 76,3 | 99,8 | 127 | 54 | 87 | 110 | 63 | 29 |
Juli | 87,7 | 76,4 | 161 | 104 | 107 | 186 | 30 | 61 |
Augustus | 50,3 | 126,0 | 42 | 19 | 61 | 52 | 102 | 10 |
September | 62,4 | 55,6 | 48 | 79 | 33 | 44 | 72 | |
Oktober | 58 | 38 | 92 | 46 | 65 | 26 | 40 | |
Durchschnitt / Summe | 460 | 493 | 605 | 403 | 417 | 612 | 449 |
Gleichzeitig haben neuere Studien gezeigt, dass die Bodenverdichtung die Intensität der Photosynthese nicht verringert. Die Kartoffel gilt auch allgemein als eine Pflanze mit kühlem Klima. Früher glaubte man, dass die Photosynthese von Kartoffelpflanzen bei Temperaturen über 30 fast vollständig unterdrückt seiоC.Odaber es ist jetzt bekannt, dass dieser Effekt hauptsächlich einen Mangel verursacht Wasser. Tatsächlich können sich Kartoffeln an hohe Temperaturen anpassen (~40оc) und weiterhin Photosynthese, aber nur, wenn es ausreichend ist Feuchtigkeit, was durch die Praxis des erfolgreichen Kartoffelanbaus bestätigt wird für die Bewässerung in den südlichen Regionen der Russischen Föderation. Beispielsweise wurde 2021 in der Region Moskau ein höherer Kartoffelertrag erzielt, obwohl auch den ganzen Sommer über eine erhöhte Lufttemperatur festgestellt wurde, im Juli wurde eine Dürre verzeichnet, im August fielen jedoch starke Regenfälle (Tabelle). Daher ist der bedeutendste Faktor unter den aufgelisteten Faktoren die Dürre selbst, die im Mittelpunkt dieses Artikels stehen wird, der auf der Grundlage von Veröffentlichungen der letzten Periode (1-7) erstellt wurde.
Dürre gilt als einer der wichtigsten abiotischen Stressfaktoren, da sie die Morphologie, Physiologie, ökologischen, biochemischen und molekularen Eigenschaften von Pflanzen beeinflusst. In der Landwirtschaft bezeichnet Dürre eine Zeit der Wasserknappheit, die zu einem Mangel an Feuchtigkeit im Boden führt, was sich letztendlich negativ auf die Ernteerträge auswirkt. Dürre ist für die Menschheit nichts Neues: In den frühen 20er Jahren des letzten Jahrhunderts verursachte sie Hungersnöte in Russland und China, in den 30er Jahren in den USA; die Folgen des anomalen Jahres 1976 sind in Europa noch in Erinnerung. Im ersten Jahrzehnt des 2003. Jahrhunderts litt der australische Kontinent unter einer lang anhaltenden Dürre. Europäische Länder waren 2006 und 2005 mit diesem Phänomen konfrontiert, 2010 und 2008 führte der fehlende Regen zu einem massiven Rückgang der Vegetation im Amazonas-Regenwald. Seit 2010 herrscht auf der Iberischen Halbinsel eine mehrjährige Dürre. Ein sehr heißes Jahr XNUMX ging in Russland in die Geschichte ein.
Mehrere Klimamodelle sagen einen Rückgang der jährlichen Niederschläge und einen Temperaturanstieg mit häufigen Dürren voraus, was sich negativ auf die Ernteerträge auf der ganzen Welt auswirkt. Es wird erwartet, dass Dürrestressperioden in den nächsten 30-90 Jahren aufgrund geringerer Niederschläge und erhöhter Verdunstung in vielen Regionen der Welt, einschließlich Europa, zunehmen werden. Angesichts der ständig zunehmenden Dürregefahr ist es wichtig, die Reaktion von Kartoffeln als einer der wichtigsten landwirtschaftlichen Nutzpflanzen auf Trockenstress zu untersuchen und zu berücksichtigen.
Kartoffeln gelten als wassersparende Pflanzen (d.h. solche, die mehr Kalorien pro verbrauchter Wassereinheit produzieren). Für die Produktion von einem Kilogramm Kartoffeln werden 105 Liter Wasser benötigt, das ist deutlich weniger als für Reis (1408 Liter) und Weizen (1159 Liter).
Noch ein visueller Vergleich: Man braucht 25 Liter Wasser, um eine große Knolle herzustellen, 40 Liter, um eine Scheibe Brot oder ein Glas Milch herzustellen, 70 Liter, um einen Apfel herzustellen, 135 Liter, um ein Ei zu produzieren, und 2400 Liter, um eines herzustellen hamburger wasser. Trotz ihrer hohen Wassernutzungseffizienz sind Kartoffeln sehr anfällig für Trockenstress, da sie sehr hohe Erträge produzieren können und die Kultur meist flache Wurzelsysteme hat.
Feuchtigkeit aus den Blättern verdunstet durch offene Stomata. Dies kühlt die Überdachung und hält die Temperatur unter der Umgebungstemperatur, führt aber auch zu Feuchtigkeitsverlust. Die erste physiologische Reaktion auf Wasserstress ist das Schließen der Spaltöffnungen an den Blättern. Wenn die Pflanze ihre Spaltöffnungen schließt, um den Feuchtigkeitsverlust zu reduzieren, wird auch die Aufnahme von Kohlendioxid in das Blatt reduziert. Dies hemmt die Photosynthese, indem es die Ansammlung von Stärke und Zucker begrenzt. Kartoffelertrag und -qualität (z. B. spezifisches Gewicht) hängen von der Photosynthese ab, um den täglichen Energiebedarf der Pflanze zu übertreffen, wodurch sich überschüssige Kohlenhydrate in den sich entwickelnden Knollen ansammeln können. Wassermangel verringert auch den für die Zellexpansion und das Zellwachstum erforderlichen Innendruck. Blattkronen- und Wurzelwachstum können stark reduziert werden. Obwohl die Knollenentwicklung wieder aufgenommen wird, wenn Wasser verfügbar wird, kann eine Störung zu verformten Knollen mit schmalen Stellen oder spitzen Enden führen. Mangelnde Feuchtigkeit erhöht auch die Wahrscheinlichkeit, dass die Knollen reißen. Es ist allgemein bekannt, dass zu wenig Wasser in jedem Stadium zu verringerten Erträgen führt. Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Trockenheitsanfälligkeit von Kartoffeln auch von der Art, dem Entwicklungsstadium und der Genotypmorphologie sowie von der Dauer und Schwere des Trockenstresses abhängt.
Die physiologische Entwicklung von Kartoffelpflanzen wird normalerweise in fünf Stadien unterteilt: 1 - Bewurzelung, Pflanzung und Keimung (von 20 bis 35 Tagen); 2 - Stoloninitiierung, frühes vegetatives Wachstum und Stolonentwicklung (von 15 bis 25 Tagen); 3 - Knollenbildung, Knollenbildung am Ende von Stolonen (10-15 Tage); 4 - Wachstum oder Schwellung von Knollen, Knollen füllen sich und nehmen zu (von 30 bis 60 Tagen); 5 - Reife, Reifung der Knollen und Absterben der Spitzen (15 Tage oder mehr). Wassermangel im ersten Stadium spielt keine wesentliche Rolle, die Keimung erfolgt aufgrund von Wasserreserven in der Mutterknolle.
Dürre im zweiten Stadium kann die Anzahl der produzierten Stolone verringern und das Wachstum und die Reifung von Pflanzen negativ beeinflussen. Wasserstress im Knollenstadium kann die Knollenentwicklung um mehrere Wochen verzögern (Abbildung 1). Die Auswirkungen sind oft am signifikantesten für unbestimmte (kontinuierlich wachsende) Sorten, verlängern die Vegetationsperiode und führen möglicherweise zu Problemen der Reifung und straffen Haut.
Im Gegensatz dazu sind determinierte Sorten (das Pflanzenwachstum stoppt nach der Blüte) während dieser Zeit relativ unempfindlich gegenüber Wasserstress und werden normal reifen. Obwohl Wasserknappheit während der Knolleninitiierung die Erträge beeinträchtigen kann, ist die Auswirkung auf die Qualität am bedeutendsten. Der Schorf setzt sich zu diesem bestimmten Zeitpunkt auf Knollen ab; Hantelform, Risse und andere Verformungen sind alle das Ergebnis ungleichmäßiger Bodenfeuchtigkeit während der Knolleninitiierung und frühen Entwicklung. Ein weiterer potenzieller Effekt von Wasserstress, insbesondere in Kombination mit hohen Temperaturen, während der Knolleninitiierung und frühen Quellung, ist die Entwicklung eines "durchscheinenden Endes" oder "Zuckerendes". Trockene Bedingungen führen dazu, dass der durch Photosynthese produzierte Zucker nicht vollständig in Stärke umgewandelt wird.
Wassermangel während des Knollenwachstums wirkt sich normalerweise mehr auf den Ertrag als auf die Qualität aus. Während dieser Zeit können die Auswirkungen der Dürre durch nichts kompensiert werden, die Produktivität der Pflanzen nimmt ab.
Dürre reduziert den Kartoffelertrag, indem sie das vegetative Wachstum, die Pflanzenhöhe, die Anzahl und Größe der Blätter und die Photosynthese der Blätter beeinflusst, indem sie das Chlorophyll reduziert, den Blattflächenindex oder die Blattflächendauer verringert. Zusätzlich zum vegetativen Wachstum kann Trockenheit das Reproduktionsstadium von Kartoffeln beeinträchtigen, indem sie den Wachstumszyklus verkürzt oder die Größe und Anzahl der von Pflanzen produzierten Knollen verringert. Darüber hinaus beeinträchtigt Trockenheit auch die Qualität der resultierenden Knollen.
Auswirkung von Dürre auf das oberirdische Kartoffelwachstum. Die Blattkronenentwicklung ist eine der trockenheitsempfindlichsten Phasen der Pflanzenentwicklung. Die Entwicklung des Baldachins bedeutet die Bildung von Blättern, Stängeln sowie eine Vergrößerung der Fläche einzelner Blätter und der Höhe der Pflanze. Trockenheit wirkt sich hemmend auf Stängelhöhe, Blattneubildung, Stängelzahl und Fläche der einzelnen Kartoffelblätter aus. Der Blattflächenindex (LAI) und die Blattflächendauer (LAD) gelten als die wichtigsten Faktoren zur Sicherstellung des Knollenertrags. Trockenstress reduziert LAI und LAD in Kartoffelkulturen erheblich.
Das Pflanzenwachstum hängt von einem hohen Turgordruck ab, der die Zellexpansion fördert. Pflanzen benötigen eine konstante Wasserversorgung, um einen hohen Turgordruck aufrechtzuerhalten. Unter Bedingungen von Trockenstress nimmt die Verfügbarkeit von Wasser für Pflanzen ab, was sich auf das Wachstum des Blätterdachs auswirkt. Bei den meisten Pflanzenarten hört das Blattwachstum auf, wenn das verfügbare Bodenwasser weniger als 40-50 % beträgt. Und das Blattwachstum bei Kartoffeln stoppt, wenn das verfügbare Bodenwasser weniger als 60 % beträgt, was auf eine erhöhte Empfindlichkeit von Kartoffelpflanzen gegenüber Wasserknappheit hinweist. Somit ist ein verringertes Blatt- und Stängelwachstum die erste beobachtete Auswirkung von Wassermangel bei Kartoffeln. Obwohl die Auswirkungen weitgehend vom Zeitpunkt, der Dauer und der Intensität des Trockenstresses abhängen, haben sowohl frühe als auch späte Dürren eine hemmende Wirkung auf das Kronenwachstum. Frühe Trockenheit verlangsamt sie und verlängert dadurch die Zeit, die benötigt wird, um eine optimale Blattfläche zu erreichen, während späte Trockenheit dazu führt, dass reife Blätter absterben und neue gebildet werden (Abb. 2).
Es gibt Berichte über eine Reduzierung der Stiellänge von Kartoffelpflanzen, die von früher Trockenheit betroffen sind, um 75-78 %. Auch die Wirkung von Trockenheit unterscheidet sich bei Sorten mit unterschiedlicher Frühreife. Eine umfassende Studie hat gezeigt, dass spät reifende Sorten möglicherweise weniger von früher Trockenheit betroffen sind, da sie eine längere vegetative Wachstumsphase haben. Sie können das Erreichen einer vollständigen Überdachung unter spätem Dürrestress verzögern und dadurch seine Auswirkungen minimieren.
Andererseits kann die Stengelzahl von Kartoffeln in geringerem Maße beeinträchtigt werden, da die Pflanzen bereits vor dem Einsetzen der Spättrockenheit die optimale Stengelzahl produzieren.
Pflanzen benötigen Wasser, Kohlendioxid und Licht, um den normalen Prozess der Photosynthese abzuschließen. Trockenstress beeinflusst die Menge und Geschwindigkeit der Photosynthese in Pflanzen. Die Verringerung der Anzahl der Blätter und einzelner Blattbereiche beeinflusst die Menge der Photosynthese. Andererseits fehlen Wasser und CO2 reduziert die Photosyntheserate. Trockenstress reduziert den relativen Wassergehalt von Kartoffelblättern, indem er die interzelluläre Konzentration von Ionen erhöht. Eine hohe interzelluläre Ionenkonzentration hemmt die ATP-Synthese, was die Produktion von Ribulose-Bisphosphat (RuBP) beeinflusst, dem wichtigsten Kohlendioxid-Akzeptor während der Photosynthese. Daher wirkt sich eine Abnahme der RuBP-Produktion direkt auf die Photosynthese aus.
Auswirkung der Dürre auf das unterirdische Kartoffelwachstum. Die unterirdischen Teile der Kartoffeln sind Wurzeln, Ausläufer und Knollen. Kartoffeln haben ein flaches und schwaches Wurzelsystem, was Kartoffelpflanzen anfällig für Trockenstress macht. Die Architektur des Kartoffelwurzelsystems, die Länge und Masse der Wurzeln sind gut untersucht, aber es ist schwierig, mit Zuversicht über eine eindeutige Wirkung von Trockenstress auf die Entwicklung unterirdischer Organe zu sprechen, da die Ergebnisse von Studien zu diesem Thema vorliegen widersprüchlich. Einige Spezialisten berichteten von einer Verringerung der Wurzellänge unter Trockenstress, während andere im Gegenteil auf eine Zunahme oder keine Veränderung schlossen (Abb. 2).
Ebenso widersprüchliche Daten wurden aus Studien zur Wirkung von Trockenstress auf die Trockenmasse von Kartoffelwurzeln und die Anzahl der Ausläufer gewonnen.
Verschiedene Sorten reagieren unterschiedlich auf die spezifische Intensität und Dauer der Trockenheit. Einige Forscher sind der Meinung, dass spätere Sorten bei gleichem Stress eine tiefere und größere Wurzelmasse bilden als früh reifende Sorten. Das Wurzelsystem wird maßgeblich durch die Art des Bodens, den Ort des Versuchs, das physiologische Alter der Knollen und die Verarbeitung des Saatguts während der Pflanzung beeinflusst. Die große Variation all dieser Faktoren erschwert die Untersuchung der Auswirkungen von Trockenstress auf die unterirdischen Teile der Kartoffel.
Auswirkungen der Dürre auf die Ernteerträge Kartoffeln. Das Erzielen hoher Knollenerträge ist die Hauptaufgabe und das Hauptproblem beim Kartoffelanbau, daher wird dieses Thema am ausführlichsten untersucht. Wie Kartoffeln auf Wassermangel reagieren, hängt stark von der Sorte ab. Im Rahmen von Feldstudien wurden die Sorten Remarque und Desiree ähnlichen Trockenstressbedingungen ausgesetzt. Die Ergebnisse zeigten eine Verringerung der Ausbeute um 44 % und 11 %. Gleichzeitig wird das Gewicht frischer Knollen durch die Dauer und Schwere des Trockenstresses beeinflusst. Früher Stress (von der Keimung bis zum Stadium der Knolleninitiation) führt zu einer Abnahme der Masse frischer Knollen sowohl bei früh- als auch bei spät reifenden Sorten. Eine anhaltende Trockenheit, die von der Keimung bis zum Knollenwachstum dauert, betrifft jedoch früh reifende Sorten stärker als spät reifende.
Dürre wirkt sich auch auf die Anzahl der auf Kartoffelpflanzen produzierten Knollen aus, wobei der größte Schaden in den frühen Stadien der Pflanzenentwicklung auftritt, insbesondere im Stadium der Knolleninitiierung. Späte kurzfristige Belastungen wirken sich jedoch deutlicher auf die Bildung von Trockenmasse von Knollen aus als auf ihre Anzahl.
Trockenstress wirkt sich direkt auf das Trockengewicht der Knollen aus, reduziert das Blattwachstum und verringert ihre photosynthetische Aktivität. Es verändert auch den relativen Wassergehalt der Blätter, was sich auf die Stoffwechselaktivität der Pflanzen auswirkt. Die stomatale Leitfähigkeit nimmt ab, was zu einer Abnahme der Kohlendioxidaufnahme und einer Nettorate der Photosynthese führt. Darüber hinaus verursacht Wasserstress auch eine Abnahme des Chlorophyllgehalts sowie eine Abnahme des Blattflächenindex und der Blattwachstumsdauer. All diese Faktoren wirken sich direkt auf die Photosynthese aus, die wiederum die Trockenmasse beeinflusst. Die Reduzierung der Trockenmasse der Knollen ist bei trockenheitsempfindlichen und trockenheitstoleranten Sorten gleich. Gleichzeitig produzieren trockenheitsresistente Sorten kleinere, aber größere Knollen (>40 mm), was ihren Ertrag marktfähiger macht als trockenheitsempfindliche. Die Reduzierung der Knollenzahl hängt vom Stressgrad und den Sorteneigenschaften ab. Das durchschnittliche Trockengewicht der Knolle bei guter Bewässerung, mäßigem Trockenstress (50 % des verfügbaren Bodenwassers) und starkem Trockenstress (25 % des verfügbaren Bodenwassers) beträgt 30,6 g pro 1 Pflanze, 10,8 g pro 1 Pflanze und 1,6 g pro 1 Pflanze. Alle Sorten unterschieden sich in der Produktion von Knollentrockenmasse unter verschiedenen Wasserregimen.
Unter mäßigem Trockenstress lag die Abnahme der Masse trockener Knollen in Sorten zwischen 49,3% und 85,2% und unter extremen Bedingungen zwischen 93,2% und 98,2%. Unterschiede zwischen Sorten in der Trockenmasseproduktion von Knollen können auf Unterschiede in ihrer frühen Reife zurückzuführen sein, da früh reifende Sorten eine höhere durchschnittliche Knollenmasse produzieren als spät reifende.
Möglichkeiten zur Dürreminderung. Es wäre logisch, sich in diesem Teil auf den Vorschlag zu beschränken, verschiedene Bewässerungsmethoden als radikale Lösung für das Problem der Dürre zu beherrschen. Die stark gestiegenen Kosten für Bewässerungssysteme, bis zu 400 Rubel/ha, erzwingen jedoch den gezielteren und großflächigeren Einsatz anderer wasserlos, Mittel zur Milderung von Dürreschäden. Diese beinhalten:
Einsatz trockenheitsresistenterer Kartoffelsorten. In den letzten Jahren wurden viele Gene identifiziert, die mit Trockenstress in Verbindung gebracht werden, aber trockenheitsresistente Kartoffel-Genotypen sind noch weit davon entfernt, mithilfe der Genom-Editing-Technologie erstellt zu werden. Unbestimmte Sorten des Stammtyps sind trockenheitsresistenter, haben aber bei sehr langer Trockenheit Probleme, Knollen bis zur Ernte auszureifen (Situation 2021). Frühzeitige Trockenheit mindert den Ertrag früh reifender Sorten stärker als spät reifende. Späte Trockenheit ist für frühe Sorten weniger wichtig, und Knollen spät reifender Sorten haben in diesem Fall keine Zeit zum Reifen. Bei unvorhersehbarer Trockenheit können die Auswirkungen von Trockenstress abgemildert werden, indem mehrere Kartoffelsorten mit unterschiedlicher Frühreife und Wuchsform gleichzeitig angebaut werden.
Effiziente Bodenbearbeitung. Adaptive Bodenbearbeitungspraktiken erhöhen die Wasserinfiltration und reduzieren die Verdunstung der Bodenfeuchtigkeit und den Regenabfluss. Die Bodenbearbeitung beeinflusst die Wasserverfügbarkeit, indem sie die Oberflächenrauhigkeit und Porosität des Bodens verändert, aber die Verwendung von Dämmen für den Kartoffelanbau schränkt die Möglichkeiten der Bodenbearbeitung in der Kartoffelproduktion etwas ein. Trotzdem ist das offensichtlich Im Vergleich zu der in vielen Betrieben unangemessen eingesetzten Schablonentechnik des Fräsens vor dem Pflanzen und während der Dammbildung ergibt sich durch den Einsatz passiver Arbeitskörper zur Bodenbearbeitung, Bodenvertiefung, Lockerung der Reihenabstände, Grübchen eine spürbare Erosions-, Wasser- u Bodenauswaschung und Verbesserung der Wasserspeicherung (siehe Foto 1-3, 3 - Ansicht des Kartoffelfeldes nach 100 mm Niederschlag pro Tag).
Vor dem Hintergrund häufigerer Dürren und unter Berücksichtigung des möglichen Klimawandels empfiehlt es sich, gerade auf Hanglagen Kartoffellegemaschinen mit Noppen auszustatten und gleichzeitig mit der Pflanzung vollwertige Dämme zu bilden (Foto 4) .
organische Bodensubstanz mildert die Auswirkungen von Trockenheit, indem es die Verdunstung kontrolliert, Wasserdampf in Mulchgewebe absorbiert und die Infiltration erhöht. Auch kohlenstoffreiche Tierdünger, Stroh, Gründünger können den Ernährungszustand der Böden und deren Wasserhaltevermögen verbessern. Äußerst überzeugende Ergebnisse wurden beim Vergleich von fünf verschiedenen (aber kurzen) Kartoffelrotationsschemata mit und ohne Bewässerung erzielt (5). Die standardmäßige zweijährige oder "Status quo" (SQ)-Rotation bestand aus Gerste, die mit Rotklee als Zwischenfrucht besät wurde, gefolgt von Kartoffeln im folgenden Jahr, und umfasste jedes Jahr eine regelmäßige Frühjahrs- und Herbstbodenbearbeitung.
Die Bodenschonungsrotation (SC) bestand aus einer dreijährigen Rotation von Gerste, die mit Wiesenlieschgras gesät wurde, die im Laufe des nächsten Jahres weiterwächst. Bei diesem System wird die Bodenbearbeitung erheblich reduziert, während das ganze Jahr über keine zusätzliche Pflege und Ernte erforderlich ist, was die Bodenschonung erheblich verbessert. Zusätzlich wurde nach der Kartoffelernte Strohmulch (2 t/ha) ausgebracht, um die Bodenressourcen weiter zu schonen. Die Rotation zur Bodenverbesserung (SI) besteht aus der gleichen grundlegenden Bodenbearbeitung (3 Jahre, Gerste/Lieschgras-Timothy-Kartoffel, begrenzte Bodenbearbeitung, Strohmulch), aber mit jährlichen Kompostzugaben (45 t/ha), um überschüssiges organisches Material zur Verbesserung des Bodens bereitzustellen Qualität. Die Fruchtfolge zur Krankheitsunterdrückung (DS) wurde entwickelt, um bodenbürtige Infektionen zu kontrollieren, und umfasste die Verwendung von krankheitsunterdrückenden Pflanzen, Fruchtwechselperioden, Pflanzenvielfalt und Gründüngung. Das System bestand aus einer dreijährigen Zirkulation mit einer krankheitsunterdrückenden Senfsorte, die für Gründüngung angebaut wurde, gefolgt von einer Senfsamenernte im ersten Jahr. Im zweiten Jahr wurde Sorghum-Sudan-Gras zur Gründüngung gesät, gefolgt von Winterroggen und im dritten Jahr mit Kartoffeln. Diese Fruchtfolgen wurden mit dem Dauerkartoffelanbau (PP) verglichen.
Alle Rotationen erhöhten die Knollenerträge im Vergleich zur PP-Kontrolle ohne Rotation, und das SI-Schema, das eine jährliche Kompostierung umfasste, führte zu größeren Ertragssteigerungen und einem höheren Prozentsatz an großen Knollen (Abbildungen 3,4, 14) als alle anderen nicht bewässerten Systeme (Erhöhung von 90 bis 11 %). DS, das krankheitsunterdrückende Gründüngung und Zwischenfrüchte enthielt, erzielte bei Bewässerung die höchsten Erträge (Steigerung um 35-3,4 %). Die Bewässerung trug zur Steigerung des Knollenertrags in allen Anbausystemen bei (Abb. 27), mit Ausnahme von SI (eine durchschnittliche Steigerung von 37-XNUMX %). Es führte auch zu einer signifikanten Verlängerung der Blattvegetationszeit und des Chlorophyllgehalts (als Indikatoren für das Photosynthesepotenzial) sowie der Wurzel- und Sprossbiomasse im Vergleich zu anderen Anbausystemen, insbesondere unter nicht bewässerten Bedingungen. Die SI-Rotation erhöhte auch die N-, P- und K-Konzentrationen im Spross- und Knollengewebe, aber nicht die meisten Mikronährstoffe.
Studien dieser landwirtschaftlichen Systeme haben Veränderungen in den physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Bodens offenbart, und diese Auswirkungen haben im Laufe der Zeit tendenziell zugenommen. Alle Rotationen erhöhten die Stabilität der Bodenaggregate, die Wasserverfügbarkeit, die mikrobielle Biomasse im Vergleich zur vollen Rotation (PP), und dreijährige Schemata (SI, SC, DS) erhöhten die Aggregatstabilität im Vergleich zu zweijährigen (SQ). Darüber hinaus erhöhten dreijährige reduzierte Bodenbearbeitungsrotationen (SI und SC) die Wasserverfügbarkeit und reduzierten die Bodendichte im Vergleich zu anderen Systemen. Das SI-Schema führte zu einem stärkeren Anstieg der gesamten und partikulären organischen Substanz, der Aktivkohle, der mikrobiellen Biomasse, der Wasserverfügbarkeit, der Nährstoffkonzentrationen und einer geringeren Schüttdichte als bei allen anderen Anbausystemen. Es wurde auch gezeigt, dass SI die mikrobielle Aktivität erhöht und die Eigenschaften der mikrobiellen Gemeinschaft im Boden erheblich beeinflusst, während PP die niedrigste mikrobielle Aktivität aufweist, während der Rest dazwischen liegt. All diese Veränderungen sind Parameter für die Bodenverbesserung.
In dieser Studie erhöhten alle Rotationen den gesamten und kommerziellen Knollenertrag ohne Bewässerung im Vergleich zu keiner Rotation (PP), aber die SI-Variante produzierte den höchsten Knollenertrag aller Systeme (sowohl insgesamt als auch kommerziell): durchschnittlich 30-40 % höher als die SQ- und PP-Systeme für alle Jahrgänge (Abb.3,4). Die Ertragsunterschiede waren in den trockeneren Jahren (2007 und 2010) am größten, als die SI-Erträge 40-90 % höher waren als die SQ- und PP-Erträge. Darüber hinaus wurde im SI-Schema der höchste Gehalt an großen und extra großen Knollen erzielt.
Es sei darauf hingewiesen, dass alle Fruchtfolgen mit Ausnahme der SI unter Bewässerung im Vergleich zur unbewässerten Technologie deutlich höhere Erträge lieferten, während die Gesamterträge und die vermarktbaren Erträge im Durchschnitt um 27 bzw. 37 % höher waren. Nur die SI-Variante erzielte sowohl unter bewässerten als auch unter unbewässerten Bedingungen vergleichbare (und hohe) Erträge. Die erhaltenen Daten deuten stark darauf hin, dass die bei SI beobachtete Ertragssteigerung mit verbesserten Bodenbedingungen, erhöhter Wasserhaltekapazität und pflanzenverfügbarem Wasser verbunden ist. Orochenenie steigert Wachstum und Ertrag deutlich normale Feldbedingungen aber Fruchtfolgeregelungdass SI mit großen organischen Zusätzen die Bewässerung im Wesentlichen ersetzt und vergleichbare Ergebnisse ohne Bewässerung liefert.
Rationelle Nutzung von Nährstoffen Substanzen trägt auch zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von Kartoffeln gegen Trockenheit bei, da es die Wasserhaltefähigkeit des Bodens und der Pflanzenzellen beeinflusst. Einige anorganische Nährstoffe wie Zn, N, P, K und Se lindern Trockenstress. Blatt- und Bodenanwendung von Silizium verbessert die Trockenheitstoleranz von Kartoffeln. Die maximale Anwendung von Kalium induziert Trockenheitsresistenz durch Verbesserung des Wachstums, des Gasaustauschs, der Ernährung und der antioxidativen Eigenschaften. Als Stressabbau lindert Kalium die negativen Auswirkungen von Trockenheit, indem es die Stomataleitfähigkeit und die Photosyntheseraten, CO reguliert oder verbessert2 und ATP-Synthese. Die Verwendung von Kalium, auch direkt im Prozess der Trockenheit (Blattfütterung), reduziert den Stress, unabhängig von der Sorte (1). Die Einführung von Kalium ist eine wirksame Methode zur Erhöhung der Trockenresistenz von Kartoffelkulturen.
Blattanwendung von natürlichen und synthetischen Wachstumsregulatoren Pflanzen können auch die negativen Auswirkungen von Dürre mildern. Dabei handelt es sich um eine neue Technologie in der Agronomie, die erst Teil einer effektiven Dürremanagementstrategie wird. In der internationalen Praxis Großflächiger Kartoffelanbau zur NeutralisierungDie Auswirkungen von Hitze und Trockenheit werden am aktivsten durch Meeresalgenextrakte, Proteinhydrolysate, Huminsäuren und Mikro genutztbiologische Präparate. Praktische Entscheidungen zum Einsatz von Biostimulanzien unterscheiden sich etwas von den theoretischen Postulaten (2). Alle gut angenommenen Handelsprodukte gegen Hitze und Trockenheit werden von der Aminosäure Glycin in Reinform und in Kombination mit Betain (einem Derivat von Glycin) dominiert.
Bei Extrakten aus Algen und Humaten steht der Gehalt an organischer Substanz im Vordergrund. Konzentriertere Produkte sind effektiver. Huminsäuren werden gegenüber Fulvinsäuren bevorzugt. Mikrobiologische Präparate müssen die Stammzusammensetzung angeben, Effizienz in diesem Bereich wird nur durch die Entwicklung von Grundlagenforschungsinstituten sichergestellt, und die Autorität von Stämmen nützlicher Mikroorganismen wird nicht sofort, sondern über viele Jahre gebildet. Es ist nicht sinnvoll, Zubereitungen mit unspezifischer, nicht nachvollziehbarer Zusammensetzung und unbekanntem Inhalt oder Inhaltsangabe in nicht genormten Maßeinheiten zu verwenden. Leider gibt es immer noch genügend solche nicht-professionellen Produkte auf dem Markt.
Anpassung der Arbeitsweisen mit Saatgut. Trockenstress, insbesondere in Kombination mit übermäßiger Hitze, verschlechtert den physiologischen Zustand der Samenknollen. Die Zeit der tiefen Ruhe wird reduziert, das Risiko einer frühen, buchstäblich herbstlichen Keimung von Knollen von Sorten mit kurzer genetischer Ruhe bei der Lagerung steigt. Die Auswirkungen von Trockenheit müssen bei der Vorbereitung von Saatgut für bestimmte Zwecke des Kartoffelanbaus berücksichtigt werden. Besondere Sorgfalt muss darauf verwendet werden, die Notwendigkeit der Verwendung und die Folgen einer verlängerten Keimung von Saatknollen jeder Sorte bei hohen Temperaturen abzuwägen.
Rat о ziehen um Produktion Kartoffel in niederschlagsreiche Regionen und eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Dürre im Ausmaß der riesigen Russischen Föderation ist durchaus gerechtfertigt. Ja, das ist für die meisten Bestandsunternehmen irrelevant, aber für Startups ist es ratsam, solche Möglichkeiten bewusst und rechtzeitig zu behandeln, d.h. in der Projektplanungsphase. Praktisch sinnvoll ist in den meisten Fällen die räumliche Abtragung von Kartoffelfeldern innerhalb eines Großbetriebes. Oft unterscheiden sich selbst in einer Entfernung von 5-10-20 km die Menge und der Zeitpunkt des Niederschlags erheblich. Die Teilung der Gesamtfläche ermöglicht es, die Stabilität der Bruttokartoffelernte zu erhöhen.
Eine schwere Dürre in der Landwirtschaft galt schon immer als höhere Gewalt, diese. ein wesentlicher Umstand, der die Fähigkeit zur Erfüllung vertraglicher Verpflichtungen gegenüber Kunden, Banken etc. Bei echten Partnerschaften in der Industrie und der Umsetzung der Regierungspolitik zur Unterstützung der Stabilität der Lebensmittelproduktion in einer solchen Situation ist es üblich, wirtschaftliche Maßnahmen anzuwenden, um die Schäden durch Dürre für landwirtschaftliche Erzeuger auszugleichen.
So wurde im Jahr 2022 eine lange Dürre zusammen mit hohen Temperaturen in den wichtigsten Kartoffelanbauländern Europas beobachtet: Deutschland, Belgien, Frankreich und England. Es wurde bereits berechnet, dass die Bruttokartoffelernte in der EU die niedrigste der letzten 20 Jahre sein wird. Die Antwort misst dortwerden zeitnah übernommen: Neben der garantierten Versicherungsleistung werden Vertragspreise revidiert - natürlich nach oben, die Toleranzen für Speisekartoffelgrößen im Einzelhandel natürlich nach unten angepasst. Einzelhandelsketten informieren die Verbraucher über die Gründe für die Änderung der Kalibrierung, die gesamte Gesellschaft hat in dieser Situation Verständnis dafür der Anteil der Einnahmen der Einzelhändler an der Gesamtsumme Preis sollte zugunsten reduziert werden Landwirte. Diese Arbeitsweise ausländischer Einzelhandelsketten, die in der Russischen Föderation aktiv Geld verdienen, gilt nicht für russische Kartoffelbauern. Die Einkaufspreise für Kartoffeln sind derzeit deutlich niedriger als im letzten Jahr, als es auch eine Dürre gab (da die Dürre 2022 nicht alle Regionen erfasste), und es ist an der Zeit, dass staatliche Verwaltungen und Kontrollorgane, Industriegewerkschaften, darauf achten. Und es ist realistisch, Kartoffelproduzenten bei Dürre zu unterstützen und damit tatsächlich Sorge um Ernährungssicherheit und Importsubstitution zu zeigen.
So wird die Dürre zum wichtigsten Naturphänomen, das den Kartoffelertrag begrenzt. Die Empfindlichkeit der Pflanze gegenüber Trockenheit ist hauptsächlich auf ihr flaches Wurzelsystem zurückzuführen. Die Auswirkungen von Wasserstress variieren in verschiedenen Wachstumsstadien. Die Initiierung und das Wachstum der Knollen sind die kritischsten Stadien. Wassermangel beim Auflaufen der Knollen kann die Qualität der Formverzerrung, Schorfausbreitung, Risse, Hohlheit ernsthaft beeinträchtigen. Den größten Einfluss auf den Ertrag hat der Wassermangel beim Quellen der Knollen. Die Dynamik der Bildung der Blattoberfläche, die Art der Sortenentwicklung bestimmen den Grad der Trockenresistenz. Die Auswirkungen von Trockenstress können abgemildert werden, indem mehrere Kartoffelsorten mit unterschiedlichen frühen Reife- und Wachstumsmustern ausgewählt und gleichzeitig angebaut werden. Der Einsatz von Bodenvertiefungen, passiven Arbeitskörpern, Lockerung von Reihenabständen und Vertiefungen sorgt für die Schonung von Bodenfeuchtereserven und Niederschlägen während der Vegetationsperiode. Die Verlängerung der Fruchtfolge, der Einsatz von Zwischenfrüchten, Gründüngung, reduzierte Bodenbearbeitung und der Einsatz von organischen Düngemitteln verbessern das Wachstum und den Ertrag von Kartoffeln bei Trockenheit erheblich. Wirksame Mittel zur Reduzierung von Trockenschäden sind ein qualifizierter Umgang mit Saatgut, spezielle Anti-Stress-Präparate und eine Blattdüngung mit gezielten Nährstoffen.
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