Wymagania i metody nawadniania pszenicy

Wymagania wodne pszenicy

Kiedy pszenica potrzebuje nawadniania?

W zależności od gatunku/odmiany pszenicy zarówno pora roku, w której jest uprawiana, jak i długość okresu uprawy mogą się znacznie różnić. Istnieje duża różnorodność odmian pszenicy jarej i ozimej. Mówiąc dokładniej, gatunki durum i pszenica twarda są zwykle uprawiane głównie zimą, podczas gdy gatunki pszenicy chlebowej (pszenica miękka) mogą być uprawiane zarówno jako rośliny ozime, jak i jare. Okres, w którym pszenica jest uprawiana, jest bardzo ważny, ponieważ określi potrzebę nawadniania lub nie.

Pszenicę ozimą wysiewa się na ogół na początku jesieni i zbiera pod koniec wiosny, natomiast pszenicę jarą wysiewa się wiosną i zbiera późnym latem lub wczesną jesienią. Wielu rolników woli uprawiać pszenicę typu ozimego, ponieważ może ona mieć do 30% wyższy potencjał plonowania w porównaniu z odmianami jarymi, a potrzeba nawadniania jest bardziej ograniczona (1). Ogólnie rzecz biorąc, pszenica jest uprawiana jako uprawa na terenach suchych, ale rośliny lepiej radzą sobie z nawadnianiem i dają wówczas większe plony. Jednocześnie susze i fale upałów, które stają się coraz częstsze pod koniec wiosny (lub wczesną jesienią) – a w niektórych przypadkach zbiegają się z fazami największego zużycia wody przez rośliny – zmuszają rolników do nawadniania.

Jak nawadniać pszenicę?

W uprawach pszenicy rolnicy często stosują nawadnianie za pomocą zraszaczy (sztuczny deszcz), ponieważ bardzo bliskie odległości między roślinami nie pozwalają na zastosowanie nawadniania bruzdowego. Według University of California Davis, systemy nawadniania kroplowego i zraszającego mogą dostarczać mniejsze ilości wody niż systemy powodziowe powierzchniowe, a zatem mniej stosowanej wody przemieszcza się poza strefę korzeniową pszenicy. Częste nawadnianie za pomocą systemów zraszania może spowodować szybki rozwój chorób w uprawach pszenicy. Powierzchniowe systemy zalewowe są bardziej wydajne w wypłukiwaniu soli, co jest ważne, jeśli sole stanowią problem dla upraw pszenicy. Nawadnianie powodziowe w uprawie pszenicy występuje najczęściej w regionach Central Valley i Low Desert w Kalifornii, podczas gdy zraszacze są bardziej powszechne w regionie międzygórskim. Badania dowiodły, że przy optymalnej ilości nawadniania, zwiększenie częstotliwości nawadniania kroplowego może zwiększyć plon pszenicy długość i masę korzeni oraz akumulację nadziemnej biomasy, poprawiając w ten sposób plony i efektywność wykorzystania wody.

Uwaga:W przypadku stosowania zraszaczy należy je wyregulować tak, aby woda nie powodowała wylegania roślin. Ponadto, gdy temperatura jest na poziomie sprzyjającym rozprzestrzenianiu się chorób grzybiczych, rolnicy powinni często sprawdzać swoje rośliny, aby w razie potrzeby zastosować środki zwalczania chorób.

Potrzeba i liczba zastosowań wody poprzez nawadnianie zostanie określona na podstawie takich parametrów jak:

• Liczba opadów
• Różnorodność uprawianych odmian
• Rodzaj gleby (gleby piaszczyste wymagają częstszego nawadniania przy mniejszej ilości wody)
• Temperatura
• Dostępność wody w systemie nawadniającym i glebie

Dostępność lub niedobór wody może wpływać na ilość i jakość ostatecznego plonu ziarna. Łatwym sposobem obliczenia jest zastosowanie następującego wzoru matematycznego zaproponowanego przez Montana State University (2).

Szacowany plon (w buszlach/akr) = 5,8 (SM + R/I – 4,1) buszli/akr gdzie:

SM = wilgotność gleby (cale)

R = opady (cale)

I = nawadnianie (cale)

1 busz pszenicy = 60 funtów = 27,216 kg

1 akr = 0,405 hektara

Zapotrzebowanie na wodę w różnych fazach wzrostu pszenicy

Aby pszenica osiągnęła dojrzałość fizjologiczną i potencjalny plon, potrzebuje średnio około 350 – 600 mm wody. Na wielu obszarach opady w okresie zimowym pokrywają te potrzeby. Jednak pomimo tego, jak ważne jest zapewnienie całkowitej ilości potrzebnej wody, jej dystrybucja jest równie ważna dla uzyskania wysokich plonów. Stres wodny lub nadmiar wody na wrażliwych etapach nieuchronnie prowadzi do strat w plonach. Umiarkowany stres wodny występuje, gdy poziom zubożenia gleby przekracza 70%. Aby tego uniknąć, rolnicy mogą nawadniać w odpowiednim momencie i odpowiednią ilością wody. Jest rzeczą oczywistą, że pszenica uprawiana na ziarno jest bardziej wymagająca w zakresie gospodarki wodnej, a następnie rośliny pastewne zbierane w fazie ciastowatej (28% mniejsze zapotrzebowanie na wodę) lub przy rozruchu (60% mniejsze zapotrzebowanie na wodę) (3).

Na obszarach, gdzie opady nie są wystarczające, zaleca się nawadnianie 4-6 razy w okresie uprawy, zwłaszcza gdy rolnicy stosują wysokoplenne odmiany pszenicy ozimej. Nawadnianie to ma na celu pokrycie potrzeb roślin w krytycznych fazach wzrostu: inicjacji korzeni korony, krzewienia, łączenia, kwitnienia, fazy mlecznej i ciastowatej (4). Na terenach suchych, gdzie woda jest dostępna dzięki systemom nawadniającym, zabiegi mogą odbywać się co 12-18 dni, aż do fazy ciastowatej (3).

W fazie siewu-wschodów

Brak wody w okresie wschodów może prowadzić do nieurodzaju, a niedobór wody bliski okresowi kwitnienia może radykalnie obniżyć liczbę i jakość produkowanych ziaren pszenicy.

W przypadku pszenicy ozimej wczesne nawadnianie (lub opady deszczu) pomoże w szybkim i równomiernym wzejściu roślin, dobrym zakorzenieniu się plonu i zwiększeniu liczby kłosów na m2. Korzystne może być zastosowanie 150 mm wody. Jednak w niektórych przypadkach może być potrzebny głęboki siew, aby uniknąć fałszywego kiełkowania. Rośliny powinny zacząć kiełkować, gdy górne 10 cm gleby jest wystarczająco wilgotne. Ogólnie rzecz biorąc, zarówno w przypadku pszenicy ozimej, jak i jarej, rozwój korzeni jest znacznie korzystniejszy, gdy strefa korzeniowa znajduje się w polu, podczas wschodów. Korzenie roślin pszenicy mogą dorastać do 1,2-2 m głębokości, jednak 70 do 80% całkowitego poboru wody przypada na pierwsze 0,6 m gleby, gdzie rośnie ponad 80% korzeń rośliny (Cutforth i in., 2013,5). W rezultacie dodana ilość wody poprzez nawadnianie powinna wystarczyć, aby ta warstwa gleby była wystarczająco wilgotna.

Podczas fazy wzrostu wegetatywnego (pojawienie się podwójnego grzbietu)

W miarę jak rośliny rosną i wytwarzają bardziej aktywny obszar liści, wzrasta zapotrzebowanie na wodę. Aby rośliny były aktywne fotosyntetycznie, rolnicy mogą odpowiednio nawadniać, aby aparaty szparkowe były zawsze otwarte (potencjał wody w liściach wyższy niż -1,5 MPa) (Palta i in., 1994).

Krytyczny etap od fazy podwójnego grzbietu do dojrzewania

Uważa się, że jest to najbardziej krytyczny i wymagający wody etap wzrostu pszenicy. Nawet łagodny lub umiarkowany stres wodny w tych fazach spowoduje zmniejszenie ostatecznego plonu roślin (liczba ziarniaków m-2), z powodu ograniczonej fotosyntezy i zmniejszonego wzrostu komórek i liści. Od fazy krzewienia (rozwoju kłosów) do fazy kwitnienia roślina potrzebuje nawet do 70% całkowitego zapotrzebowania wodnego. W wielu regionach ilość tę pokrywają opady. Jednak w fazie kwitnienia może być potrzebne dodatkowe nawadnianie 90-150 mm wody, nawet na tych obszarach. Z drugiej strony w basenie Morza Śródziemnego, w południowo-środkowych stanach USA lub w północnych Indiach (w przypadku pszenicy jarej) w tym okresie może być potrzebne więcej niż jedno nawadnianie.

Utrata plonu z powodu nadmiaru wody

Okres ten jest opisywany jako wrażliwy na wodę nie tylko ze względu na niedobór wody, ale także podlewanie. Na podstawie dowodów naukowych straty plonów sięgające 92% wystąpiły w wyniku nadmiaru wody od ekspansji 7 liści do fazy kwitnienia (de San Celedonio i in., 2014).

Poza podlewaniem, które łatwo zaobserwować, rolnik powinien podjąć działania zapobiegające podnoszeniu się poziomu wód gruntowych. Przedłużające się warunki beztlenowe w systemie korzeniowym (podniesienie poziomu wód gruntowych do 0,5 m) i wyleganie roślin mogą doprowadzić do spadku plonów o 20-40%. (5,2). Ryzyko wylegania jest wyższe w odmianach pszenicy wysokiej i jarej.

Aż do dojrzewania upraw-zbiorów

Deficyt wody pozostaje problemem nawet krótko po fazie kwitnienia, skracając czas zapełnienia ziarna, liczbę ziaren i wagę (6). Po kwitnieniu etap wypełniania ziarna jest uważany za jeden z 3 etapów najbardziej wrażliwych na stres wodny, powodujący znaczną utratę plonów. Jednak wyniki eksperymentów dowiodły, że deficyt wody może zwiększać zwartość białka ziarna (moc gluteninową) i jakość chlebową produkowanej mąki pszennej (Zhou i in., 2018). Jednak więcej dowodów naukowych wskazuje, że niedobór wody na etapach fazy mlecznej oraz ciastowatej zmniejsza pobór azotu, a nagromadzenie białek ziarna negatywnie wpływa na jakość produktu końcowego (Ali i Akmal, 2022).

Wskazówka:

Wszyscy rolnicy, niezależnie od regionu lub okresu, w którym uprawiają pszenicę, powinni wiedzieć, że rośliny stają się bardziej produktywne w oparciu o dostępność wody w glebie w porównaniu z sezonowymi nawadnianiami. Z tego powodu bardzo ważne jest podejmowanie działań poprawiających żyzność gleb i pojemność wodną.

Referenje:

1. https://www.ers.usda.gov/webdocs/publications/43783/39923_eib116.pdf
2. https://waterquality.montana.edu/farm-ranch/irrigation/wheat/wheat-irrigation.html
3. https://alfalfa.ucdavis.edu/+symposium/proceedings/2012/12-109.pdf
4. https://iiwbr.icar.gov.in/wp-content/uploads/2018/02/EB-52-Wheat-Cultivation-in-India-Pocket-Guide.pdf
5. https://www.fao.org/land-water/databases-and-software/crop-information/wheat/en/
6. https://www.fao.org/3/Y4011E/y4011e06.htm
7. https://www.nature.com/articles/s41598-021-84208-7#:~:text=We%20found%20that%20with%20the,yield%20and%20water%20use%20efficiency.
8. https://alfalfa.ucdavis.edu/+symposium/proceedings/2012/12-109.pdf

Ali, N., & Akmal, M. (2022). Wheat Growth, Yield, and Quality Under Water Deficit and Reduced Nitrogen Supply. A Review. Gesunde Pflanzen, 1-13.

Cutforth, H. W., Angadi, S. V., McConkey, B. G., Miller, P. R., Ulrich, D., Gulden, R., … & Brandt, S. A. (2013). Comparing rooting characteristics and soil water withdrawal patterns of wheat with alternative oilseed and pulse crops grown in the semiarid Canadian prairie. Canadian Journal of Soil Science, 93(2), 147-160.

de San Celedonio, R. P., Abeledo, L. G., & Miralles, D. J. (2014). Identifying the critical period for waterlogging on yield and its components in wheat and barley. Plant and Soil, 378(1), 265-277.

Palta, J.A., Kobata, T., Turner, N.C. & Fillery, I.R. 1994. Remobilization of carbon and nitrogen in wheat as influenced by post-anthesis water deficits. Crop Sci., 34: 118-124.

Zhou, J., Liu, D., Deng, X., Zhen, S., Wang, Z., & Yan, Y. (2018). Effects of water deficit on breadmaking quality and storage protein compositions in bread wheat (Triticum aestivum L.). Journal of the Science of Food and Agriculture, 98(11), 4357-4368.

Informacje o roślinach pszenicy, historia i wartość odżywcza pszenicy

Zasady wyboru najlepszej odmiany pszenicy

Przygotowanie gleby pod uprawę pszenicy, wymagania dotyczące gleby i wymagania dotyczące siewu

Wymagania i metody nawadniania pszenicy

Wymagania dotyczące nawozów pszenicy

Szkodniki i choroby pszenicy

Plon, zbiory, przechowywanie pszenicy

Zarządzanie chwastami w uprawie pszenicy