Förderung des Pistazienwachstums in stark salzhaltigen Boronböden durch präzise Wasserbehandlung

Die Pistazienindustrie steht vor großen Herausforderungen, die mit der begrenzten Wasserverfügbarkeit und dem hohen Salzgehalt des Bodens zusammenhängen, was sich nachteilig auf das Wachstum der Bäume, die Produktivität der Ernte und die Nachhaltigkeit auswirken kann. Die AQUA4D®-Technologie hat sich als potenzielle Lösung zur Verbesserung des Baumwachstums, der Bodenbedingungen und zur Optimierung der Wassernutzungseffizienz erwiesen. In dieser Studie, die in Fresno, Kalifornien, durchgeführt wurde, wurden die Auswirkungen dieser Technologie auf die morphologischen und physiologischen Parameter der Pflanzen, die Nährstoffaufnahme und die Bodeneigenschaften unter salzigen Bodenbedingungen untersucht.

Einführung

Der Salzgehalt beeinträchtigt die Landwirtschaft in trockenen Klimazonen auf der ganzen Welt, gefährdet die ökologische Nachhaltigkeit und die Produktivität landwirtschaftlicher Kulturen und verschlechtert die Bodenressourcen. Salzhaltige Bedingungen wirken sich negativ auf die morphologischen und biochemischen Funktionen von Pflanzen aus und stören das Pflanzenwachstum, die Entwicklung und den Ertrag (Zhang und Dai, 2019). Wenn toxische Konzentrationen von (Chlorid) Cl- oder Bor (B) in Pflanzenblättern auftreten, zeigt sich dies in Form von Vergilbung und geht in eine Verbrennung an den Blatträndern über. Dies führt zu einer Verringerung der Photosynthese, der Transpiration und des Gasaustauschs sowie zu einer Verringerung des Wasserpotenzials der Blätter. (Leinfelder-Miles, 2018; Zhao et al., 2020).

Im kalifornischen Central Valley treten Bodenversalzungsprozesse auch in Trockengebieten auf, wo die Böden häufig hohe Salz- und Borgehalte im Boden und im Blattgewebe aufweisen. Im Gegensatz zu anderen Obstbäumen ist die Pistazie mäßig tolerant gegenüber Natrium, Chlorid und Bor. Allerdings können Salze und Bor bei übermäßigem Befall zu erheblichen Blattschäden, Entlaubung und Ertragseinbußen führen (Ferguson und Kallsen, 2016).

Nachdem die AQUA4D®-Technologie in der Region bereits erfolgreich eingesetzt wurde, untersuchte sie die Auswirkungen auf verschiedene Pflanzen- und Bodenparameter in salzhaltigen Böden und lieferte wertvolle Erkenntnisse für Pistazienanbauer, die nach nachhaltigen Lösungen suchen. Die Durchführung dieser Forschung in einem Gewächshaus ermöglichte eine kontrollierte Umgebung und eine genaue Überwachung der Auswirkungen der Technologie.

Die Landwirte können diese Ergebnisse nutzen, um fundierte Entscheidungen über den Einsatz der AQUA4D-Technologie unter Feldbedingungen zu treffen, die Bodenbedingungen zu verbessern, die Wassernutzungseffizienz zu optimieren und letztendlich die Produktivität der Kulturen zu steigern.

Methoden

Ziel dieser Studie war es, die Wirksamkeit des AQUA4D-Systems unter salzhaltigen Bodenbedingungen zu bewerten, die durch erhöhte Werte von elektrischer Leitfähigkeit (EC), Natrium (Na), Chlorid (Cl) und Bor gekennzeichnet sind. Die spezifischen Ziele waren die Bewertung der Auslaugungseffizienz von Na, Cl und Bor, die Verringerung des EC-Wertes und die Abschwächung der schädlichen Auswirkungen von Salzen auf die Wachstumsfaktoren von Pistazienbäumen der Sorte "Golden Hills". Darüber hinaus sollte in der Studie der Einfluss von AQUA4D auf die Xylemabflussrate des Baumes, den Chlorophyllgehalt der Blätter und die Konzentrationen von Kohlenhydraten, Makro- und Mikronährstoffen in den wichtigsten Pflanzenorganen wie Blättern, Rinde und Wurzeln untersucht werden.

Diese Untersuchung wurde in einem automatisch gesteuerten Gewächshaus in Fresno, CA (36.720039, - 119.926770) durchgeführt. Für diese Forschungsstudie wurde ein salzhaltiger Boden mit hohem EC (50,3 dS/m), Na (460 meq/L) und Cl (109 meq/L), Bor (16,6 ppm), SAR (112,7) und pH (8,2) vorbereitet. Der salzhaltige Boden für diesen Versuch stammte von einem Feld in Bakersfield. Vor dem Versuch wurden sowohl das Bewässerungswasser als auch der Boden einer vollständigen landwirtschaftlichen Analyse unterzogen. Während des Gewächshausversuchs wurden weder dem Boden noch dem Bewässerungswasser Düngemittel zugeführt.

Ergebnisse und Diskussion

Analyse der Bodenfeuchtigkeit und des Saftflusses:

Unter salzigen Bodenbedingungen wiesen sowohl die Kontroll- als auch die mit AQUA4D behandelte Erde hohe Konzentrationen von Na, Cl und B auf, zusammen mit einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit (EC) und einem erhöhten Natriumadsorptionsverhältnis (SAR). Unsere Beobachtungen bei der Entnahme von Bodenproben aus jedem einzelnen Topf zeigten einen höheren Feuchtigkeitsgehalt in den mit AQUA4D behandelten Töpfen im Vergleich zu den unbehandelten Kontrolltöpfen. Die in den letzten zwei Wochen des Forschungsprojekts durchgeführten Messungen des Saftflusses ergaben, dass die Bäume in den mit AQUA4D behandelten salzhaltigen Böden 4,1 Gallonen sammelten, während die Kontrollbäume nur 0,2 Gallonen sammelten (siehe unten). Dieser erhebliche Unterschied in der Saftmenge bedeutet, dass mit AQUA4D behandelte Bäume in salzhaltigen Böden im Vergleich zu Kontrollbäumen eine deutlich höhere Wasseraufnahme hatten.

Analyse der Pflanzen :

Mit AQUA4D behandelte Bäume wiesen eine signifikant höhere Sprosslänge, ein höheres Wurzeltrockengewicht sowie ein höheres Frischund Trockengewicht von Spross und Blatt auf, was auf die Wirksamkeit des Systems bei der Förderung des Wachstums unter hohen Salzstressbedingungen hinweist. Darüber hinaus bestätigte die Chlorophyllmessung einen signifikant höheren Blattchlorophyllgehalt bei den mit AQUA4D behandelten Bäumen, was auf eine verbesserte Fähigkeit zur Lichtabsorption und -verwertung hinweist, die zu einer erhöhten Photosyntheserate führt. Dies ermöglicht es den mit AQUA4D behandelten Bäumen, unter salzigen Bodenbedingungen zu gedeihen, indem sie mehr Ressourcen für lebenswichtige physiologische Prozesse erzeugen.

Ionenleckage: Was die direkten Auswirkungen auf den Salzgehalt betrifft, so wiesen die mit AQUA4D® behandelten Bäume einen signifikant höheren Prozentsatz an Ionenverlusten auf, was auf einen geringeren Salzdruck im Vergleich zu den Kontrollbäumen hinweist. Darüber hinaus war der Prozentsatz der Sterblichkeit bei den Kontrollbäumen (85 %) im Vergleich zu den mit AQUA4D® behandelten Bäumen (55 %) deutlich höher, was die Wirksamkeit des Systems bei der Abschwächung der negativen Auswirkungen des Salzgehalts im Boden unterstreicht.

Nährstoffe: Die Analyse der Makro- und Mikronährstoffe in den Blattproben ergab überzeugende Ergebnisse. Vor allem der erhöhte Borgehalt der Blätter spielte eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Blattverbrennungen und der anschließenden Verringerung des Chlorophyllgehalts. Diese Ergebnisse unterstreichen die Wirksamkeit von AQUA4D® bei der Verringerung der Anreicherung schädlicher Elemente, insbesondere von Bor, was zu einer Verbesserung der Blattgesundheit und des Chlorophyllgehalts führt. Der signifikante Rückgang der Borkonzentration in den Blättern, der Rinde und den Wurzeln der mit AQUA4D® behandelten Bäume ist ein weiterer Beleg für die Wirksamkeit des AQUA4D®-Systems bei der Verhinderung einer übermäßigen Boranreicherung in der Pflanze. Dies zeigt, dass AQUA4D® eine vielversprechende Lösung bietet, um die potenziell toxischen Auswirkungen von Bor zu mildern und dadurch eine gesündere Gesamtentwicklung der Pflanzen in salzhaltigen Böden zu fördern.

Saftfluss: Die bemerkenswerte Verbesserung des Saftflusses in den Bäumen durch die AQUA4D®-Behandlung wird durch die Beobachtung einer höheren Bodenfeuchtigkeit während der Bodenprobenahme bestätigt. Der erhöhte Saftfluss in den mit AQUA4D® behandelten Bäumen lässt den Schluss zu, dass AQUA4D® nicht nur die Bodenfeuchtigkeit erhöht, sondern auch die Feuchtigkeitsaufnahme durch die Pflanzen verbessert.

Analyse des Bodens

In diesem Experiment wies der mit AQUA4D behandelte Boden im Vergleich zum Kontrollboden deutlich niedrigere EC-, Natrium-, Chlorid- und Borkonzentrationen auf. Dieses Ergebnis beweist die Wirksamkeit des AQUA4D®-Systems bei der Reduzierung der schädlichen Auswirkungen von Bodensalzen. Die AQUA4D®-Behandlung milderte erfolgreich die schädlichen Auswirkungen des hohen Salzgehalts und schuf ein günstigeres Umfeld für das Pflanzenwachstum.

Schlussfolgerung

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen die Wirksamkeit der AQUA4D®-Behandlung bei der Verringerung von Problemen mit dem Salzgehalt. Mit AQUA4D behandelte Böden wiesen im Vergleich zur Kontrolle deutlich niedrigere Konzentrationen an elektrischer Leitfähigkeit (EC), Natriumabsorptionsverhältnis (SAR), Natrium (Na), Chlorid (Cl) und Bor (B) auf. Diese Verringerung des Salzgehalts beweist die Wirksamkeit von Aqua4D bei der Auslaugung von Schadsalzen. Darüber hinaus wiesen Bäume, die mit AQUA4D®-Bewässerungswasser in salzhaltigen Böden behandelt wurden, im Vergleich zur Kontrolle eine signifikant höhere Anzahl überlebender Bäume auf, was auf die Fähigkeit von AQUA4D® hinweist, die Überlebensrate von Bäumen unter Bedingungen mit hohem Salzgehalt zu verbessern.

Darüber hinaus zeigte die AQUA4D®-Behandlung positive Auswirkungen auf die Wachstumsparameter der Bäume in den salzhaltigen Böden. Die Verringerung des Salzgehalts, die durch AQUA4D® ermöglicht wurde, schuf wahrscheinlich ein günstigeres Umfeld für das Pflanzenwachstum, was zu verbesserten Wachstumsparametern der Bäume führte. Dies unterstreicht das Potenzial von AQUA4D® als wirksame Lösung zur Förderung des Baumwachstums und der Produktivität in Böden mit hohem Salzgehalt.

Dank an Masood Khezri und sein Team am Malakan Agricultural Research Institute, Fresno CA

Masood Khezri von Malakan mit Yvain Mirabal von AQUA4D USA

Visueller Vergleich zwischen Kontrolle und AQUA4D-Wurzelstock