Impatto delle diverse date di semina e dei livelli di irrigazione sull’assorbimento di NPK, sulla resa e sull’efficienza dell’uso dell’acqua del mais

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12956 (2023) Citare questo articolo

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L'Alto Egitto è caratterizzato da temperature elevate durante l'estate e basse durante l'inverno, che influiscono in modo significativo sulle date di semina del mais in questa regione. La produttività delle colture di mais e l’efficienza nell’uso dell’acqua possono essere fortemente influenzati dallo stress idrico e dalle date di semina (DS). Pertanto, è fondamentale determinare il livello di irrigazione ottimale e la SD in base alle condizioni locali. Per valutare gli effetti, sono stati utilizzati due livelli di irrigazione: (1) controllo (applicazione dell'acqua di irrigazione completa) e (2) 70% dell'acqua di irrigazione. Gli esperimenti sul campo sono stati condotti presso la stazione del complesso di ricerca e studi sull'acqua del Centro nazionale di ricerca sull'acqua a Toshka. L'obiettivo era valutare due livelli di irrigazione (irrigazione completa e limitata) in cinque SD (inizio: metà febbraio e marzo, normale: metà giugno e fine: metà agosto e settembre) sia nel 2019 che nel 2020, al fine di identificare la data di semina ideale (SD) e il livello di irrigazione. La DS normale ha comportato un aumento della durata della stagione di crescita tra l'emergenza e la maturità delle piante. Al contrario, la SD tardiva ha ridotto il numero di giorni fino alla maturità delle piante, con conseguente aumento della resa dei cereali e dell’efficienza nell’uso dell’acqua (WUE). In particolare, la DS di settembre, abbinata al livello di irrigazione del 70%, ha prodotto la produttività e la WUE più elevate, con una produttività di 7014 kg ha−1 e una WUE di 0,9 kg m−3. Sulla base dei risultati, si raccomanda che le regioni con condizioni simili prendano in considerazione la coltivazione di semi di mais a settembre, adottando un livello di irrigazione del 70%, per ottenere un assorbimento ottimale di N, caratteristiche di crescita (altezza della pianta, lunghezza della spiga, peso della spiga, numero di file per spiga , e peso dell'indice del grano), resa e WUE.

L’acqua svolge un ruolo fondamentale nella produzione agricola ed è una delle risorse più preziose, essendo l’agricoltura il maggior consumatore di acqua1. La sfida del cambiamento climatico colpisce diversi settori della società, tra cui l’agricoltura, le risorse idriche e la domanda di acqua per l’irrigazione2,3. L’agricoltura, in quanto fonte primaria di cibo sostenibile, è significativamente influenzata dai cambiamenti climatici e da eventi meteorologici estremi, come fluttuazioni di temperatura, precipitazioni irregolari e scarsità d’acqua4,5. Questi cambiamenti hanno effetti negativi sulla produttività, sulle risorse idriche e sulla qualità nutrizionale dei prodotti agricoli, portando a fluttuazioni nella produzione alimentare e ponendo una minaccia alla produzione costante e sostenibile di alimenti a base di cereali6. Pertanto, Baum Mitch et al.7 hanno sottolineato che il cambiamento climatico ha influenzato la data di semina ottimale del mais e che un aumento di 1 °C della temperatura media aumenta il periodo della stagione di crescita di dieci giorni mentre la data di semina ottimale è cambiata da -2 a + 6 giorni. , a seconda della cultivar. Pertanto, le strategie di adattamento dei sistemi agricoli sono essenziali per affrontare le conseguenze dei cambiamenti climatici sulla domanda di acqua per l’irrigazione8.

Lo stress idrico è un fattore inevitabile che esiste in diversi ambienti, ignorando i confini e non fornendo segnali di allarme chiari. Ostacola la resa, la qualità e la produzione di biomassa delle colture9. Lo stress idrico ha effetti dannosi sulle piante, tra cui un ritardo nella crescita, una ridotta fotosintesi e l’inibizione dei processi biochimici essenziali10. In risposta allo stress idrico, le piante impiegano varie strategie per proteggersi, che vanno dalle reazioni essenziali a quelle ausiliarie11. Queste risposte consentono alle piante di adattarsi a breve termine per far fronte allo stress idrico temporaneo. Tuttavia, uno stress idrico grave o prolungato può influire negativamente sulla crescita e sulla resa delle piante12. Inoltre, gli effetti dello stress idrico sull’agricoltura sono aggravati dalle limitate risorse idriche e dalla crescente domanda globale di cibo dovuta all’allarmante crescita della popolazione13. Di conseguenza, Soares et al.2 hanno sottolineato la necessità di una produzione sostenibile per soddisfare le richieste di una popolazione globale in crescita. Precedenti ricercatori hanno studiato l’impatto di vari livelli di irrigazione sulla resa del mais e sulla WUE14,15. Hanno dimostrato che la produttività del mais era correlata negativamente ai livelli di irrigazione. Dove, quantità di acqua di irrigazione inadeguate o eccessive limiteranno la resa del mais e la WUE16,17. Elshamly15 ha osservato che il regime idrico ha influenzato negativamente l’assorbimento di P, con conseguente riduzione dell’efficienza delle radici, della crescita e di altri tratti vegetativi e di resa, mentre il contenuto di N, K e proteine ​​è aumentato. Pertanto, Kulczycki18 ha concluso che “sebbene il mais come altra pianta C4 sia altamente efficiente nella WUE, rimane suscettibile agli impatti della disponibilità di acqua”.