Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Quản lý thoát nước có kiểm soát ở đồng bằng sông Nile, Ai Cập: một phương pháp hứa hẹn nhằm giảm thiểu tác động ngoại vi từ thoát nước và tăng cường năng suất cũng như hiệu quả sử dụng nước của lúa mì
Tóm tắt
Bắc Phi là một trong những khu vực bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi tình trạng thiếu nước. Việc thực hiện quản lý thoát nước có kiểm soát (CD) ở đồng bằng sông Nile phía bắc của Ai Cập là một chiến lược nhằm giảm lượng nước tưới, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực của tình trạng thiếu nước. Nghiên cứu này đã điều tra khả năng tác động của CD ở nhiều mức độ khác nhau đến lưu lượng nước thoát, mực nước ngầm, thất thoát nitrate, năng suất hạt và hiệu quả sử dụng nước (WUE) của nhiều giống lúa mì khác nhau. Hai mức độ CD, cụ thể là 0,4 m dưới bề mặt đất (CD-0,4) và 0,8 m dưới bề mặt đất (CD-0,8), đã được so sánh với thoát nước tự do dưới mặt đất (SFD) ở độ sâu 1,2 m (SFD-1,2). Dưới mỗi phương pháp thoát nước, bốn giống lúa mì đã được trồng trong hai mùa vụ (tháng 11 năm 2018–tháng 4 năm 2019 và tháng 11 năm 2019–tháng 4 năm 2020). So với SFD-1,2, CD-0,4 và CD-0,8 đã làm giảm lượng nước tưới lần lượt là 42,0% và 19,9%, lưu lượng nước thoát lần lượt là 40,3% và 27,3%, và thất thoát nitrate lần lượt là 35,3% và 20,8%. Dưới các phương pháp CD, cây đã hấp thụ một phần đáng kể lượng bốc thoát hơi từ nước ngầm nông (22,0% và 8,0% cho CD-0,4 và CD-0,8, tương ứng). Tất cả các giống lúa mì đều có phản ứng tích cực đối với các phương pháp CD, và năng suất hạt cũng như năng suất rơm cao nhất được ghi nhận dưới phương pháp CD-0,4. Sử dụng độ mặn ban đầu của đất làm mốc tham chiếu, độ mặn của đất dưới phương pháp CD-0,4 đã tăng gấp hai lần vào cuối mùa vụ thứ hai mà không gây ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất lúa mì. Việc điều chỉnh hệ thống thoát nước bằng cách nâng cao độ cao của đầu ra và xem xét sự đóng góp của nước ngầm nông vào quá trình bốc thoát hơi của cây trồng đã thúc đẩy việc tiết kiệm nước và WUE. Các phản ứng khác nhau có thể được ghi nhận dựa trên khả năng chịu mặn và căng thẳng nước của cây khác nhau, đặc điểm cây trồng và giai đoạn phát triển. Các thực tiễn quản lý độ mặn của đất phù hợp với từng địa điểm sẽ là cần thiết để tránh hiện tượng nhiễm mặn đất do việc áp dụng nước ngầm nông lâu dài ở Ai Cập và các hệ sinh thái nông nghiệp tương tự.
Từ khóa
#quản lý thoát nước có kiểm soát #đồng bằng sông Nile #hiệu quả sử dụng nước #lúa mì #thất thoát nitrate #độ mặn đấtTài liệu tham khảo
Abd El Moniem A A. 2009. Overview of water resources and requirements in Egypt; the factors controlling its management and development. Environmental Studies, 2: 82–97.
Abdallah A M. 2017. Impacts of Kaolin and Pinoline foliar application on growth, yield and water use efficiency of tomato (Solanum lycopersicum L.) grown under water deficit: A comparative study. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 18: 256–268.
Abdallah A M, Mashaheet A M, Zobel R, et al. 2019. Physiological basis for controlling water consumption by two snap beans genotypes using different anti-transpirants. Agriculture Water Management, 214: 17–27.
Abdallah A M, Burkey K O, Mashaheet A M. 2018. Reduction of plant water consumption through anti-transpirants foliar application in tomato plants (Solanum lycopersicum L). Science Horticulture, 235: 373–381.
Abdallah A M, Mashaheet A M, Burkey K O. 2021. Super absorbent polymers mitigate drought stress in corn (Zea mays L.) grown under rainfed conditions. Agriculture Water Management, 254: 106946, doi: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2021.106946.
Ale S, Bowling L C, Owens P R, et al. 2012. Development and application of a distributed modeling approach to assess the watershed-scale impact of drainage water management. Agriculture Water Management, 107: 23–33.
Allen R G, Pereira L S, Raes D, et al. 1998. Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop requirements. FAO: Rome, Italy.
Ayars J E, Christen E, Services P, et al. 2006a. Controlled drainage for improved water management in arid zone irrigated agriculture. Agriculture Water Management, 86: 128–139.
Ayars J E, Christen E, Soppe R W, et al. 2006b. The resource potential of in-situ shallow ground water use in irrigated agriculture: a review. Irrigation Science, 24: 147–160.
Bahçecİ İ. 2016. Impacts of different drainage managements on water saving, salt balance and nutrients losses in the Harran Plain, South East Turkey. Soil Water Journal, 5: 22–28.
Baruah T, Barthakur H. 1999. A Text Book of Soil Analysis. New Delhi: Vikas Publishing House.
Blake G R, Hartge K H. 1986. Bulk density. In: Klute A. Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods. Madison: American Society of Agronomy—Soil Science Society of America, 363–375.
Bonaiti G, Borin M. 2010. Efficiency of controlled drainage and subirrigation in reducing nitrogen losses from agricultural fields. Agriculture Water Management, 98: 343–352.
Campus M. 2019. Water table management and fertilizer application impacts on CO2, N2O and CH4 fluxes in a corn agro-ecosystem. Scientific Reports, 9: 2692, doi: https://doi.org/10.1038/s41598-019-39046-z.
Christen E W, Ayars J E, Hornbuckle J W. 2001. Subsurface drainage design and management in irrigated areas of Australia. Irrigation Science, 21: 35–43.
Craft K J, Helmers M J, Malone R W, et al. 2018. Effects of subsurface drainage systems on water and nitrogen footprints simulated with RZWQM2. Transactions of the American Society of Agricultural and Biological Engineers, 61(1): 245–261.
Darzi-Naftchali A, Mirlatifi S M, Shahnazari A, et al. 2013. Effect of subsurface drainage on water balance and water table in poorly drained paddy fields. Agriculture Water Management, 130: 61–68.
Drury C F, Tan C S, Reynolds W D, et al. 2009. Managing tile drainage, subirrigation, and nitrogen fertilization to enhance crop yields and reduce nitrate loss. Environment Quality, 38: 1193–1204.
El-Ghannam M K, Abo Waly M E, Gaheen S A, et al. 2016. Controlled drainage effects on nitrate leaching, salinity buildup and sugar beet production (Egypt). Agriculture Sciences and Soil Sciences, 4: 23–32.
El-Ghannam M K, Aiad M A, Abdallah A M. 2021. Irrigation efficiency, drain outflow and yield responses to drain depth in the Nile delta clay soil, Egypt. Agriculture Water Management, 246: 106674, doi: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106674.
El-Rawy M, Makhloof A A, Hashem M D, et al. 2021. Groundwater management of quaternary aquifer of the Nile Valley under different recharge and discharge scenarios: A case study Assiut Governorate, Egypt. Ain Shams Engineering, 12: 2563–2574.
Elbasyoni I S, Abdallah A M, Morsy S, et al. 2019. Effect of deprivation and excessive application of nitrogen on nitrogen use efficiency-related traits using wheat cultivars, lines, and landraces. Crop Science, 59: 994–1006.
Gunn K M, Fausey N R, Shang Y, et al. 2015. Subsurface drainage volume reduction with drainage water management: Case studies in Ohio, USA. Agriculture Water Management, 149: 131–142.
Hamed Y, Hadji R, Redhaounia B, et al. 2018. Climate impact on surface and groundwater in North Africa: A global synthesis of findings and recommendations. Euro-Mediterranean Journal for Environmental Integration, 3(25): 25, doi: https://doi.org/10.1007/s41207-018-0067-8.
Helmers M, Christianson R, Brenneman G, et al. 2012. Water table, drainage, and yield response to drainage water management in southeast Iowa. Soil Water Conservation, 67: 495–501.
Jackson M. 1973. Soil Chemical Analysis. New Delhi: Prentice Hall.
Javani H, Liaghat A, Hassanoghli A, et al. 2018. Managing controlled drainage in irrigated farmers’ fields: A case study in the Moghan plain, Iran. Agriculture Water Management, 208: 393–405.
Jaynes D B. 2012. Changes in yield and nitrate losses from using drainage water management in central Iowa, United States. Soil Water Conservation, 67: 485–494.
Lavaire T, Gentry L E, David M B, et al. 2017. Fate of water and nitrate using drainage water management on tile systems in east-central Illinois. Agriculture Water Management, 191: 218–228.
Li S, Wu M, Jia Z, et al. 2021. Influence of different controlled drainage strategies on the water and salt environment of ditch wetland: A model-based study. Soil and Tillage Research, 208: 104894, doi: https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104894.
Liu Y, Youssef M A, Chescheir G M, et al. 2019. Effect of controlled drainage on nitrogen fate and transport for a subsurface drained grass field receiving liquid swine lagoon effluent. Agriculture Water Management, 217: 440–451.
Lu B, Shao G, Yu S, et al. 2016. The effects of controlled drainage on N concentration and loss in paddy field. Journal of Chemistry, 2016: 1073691, doi: https://doi.org/10.1155/2016/1073691.
Morsy S, Elbasyoni I S, Baenziger S, et al. 2022. Gypsum amendment influences performance and mineral absorption in wheat cultivars grown in normal and saline-sodic soils. Journal of Agronomy and Crop Science, 208(5): 675–692.
Morsy S M, Elbasyoni I S, Abdallah A M, et al. 2021. Imposing water deficit on modern and wild wheat collections to identify drought-resilient genotypes. Journal of Agronomy and Crop Science, 208(4): 427–440.
Nash P R, Nelson K A, Motavalli P P, et al. 2015. Reducing phosphorus loss in tile water with managed drainage in a claypan soil. Environment Quality, 44: 585–593.
Negm A M, Sakr S, Abd-Elaty I, et al. 2018. An overview of groundwater resources in Nile Delta aquifer. In: Negm A. Groundwater in the Nile Delta. The Handbook of Environmental Chemistry. Springer: Cham.
Negm L M, Youssef M A, Jaynes D B. 2017. Evaluation of DRAINMOD-DSSAT simulated effects of controlled drainage on crop yield, water balance, and water quality for a corn-soybean cropping system in central Iowa. Agriculture Water Management, 187: 57–68.
Poole C A, Skaggs R W, Youssef M A, et al. 2018. Effect of drainage water management on nitrate nitrogen loss to tile drains in North Carolina. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 61: 233–244.
Radhouane L. 2013. Climate change impacts on North African countries and on some Tunisian economic sectors. Journal of Agriculture and Environment for International Development, 107: 101–113.
Raes D. 2012. The ET0 Calculator Reference Manual. [2022-07-20]. www.fao.org/nr/water/eto.html.
Ritzema H P, Stuyt L C P M. 2015. Land drainage strategies to cope with climate change in the Netherlands. Soil Plant Science, 65: 80–92.
Ritzema H P. 2016. Drain for gain: Managing salinity in irrigated lands-A review. Agriculture Water Management, 176: 18–28.
Rozemeijer J C, Visser A, Borren W, et al. 2016. High-frequency monitoring of water fluxes and nutrient loads to assess the effects of controlled drainage on water storage and. Hydrology and Earth System Sciences, 20: 347–358.
Shavrukov Y, Kurishbayev A, Jatayev S, et al. 2017. Early flowering as a drought escape mechanism in plants: How can it aid Wheat production? Frontiers in Plant Science, 8: 1950, doi: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01950.
Skaggs R W, Youssef M A, Gilliam J W, et al. 2010. Effect of controlled drainage on water and nitrogen balances in drained lands. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 53: 1843–1850.
Skaggs W R, Fausey N R, Evans R O. 2012. Drainage water management. Journal of Soil and Water Conservation, 67(6): 167–172.
Soil Survey Division Staff. 1993. Soil Survey Manual. Washington DC: Government Printing Office.
Soil Survey Staff. 2014. Keys to Soil Taxonomy. [2022-07-20]. https://www.nrcs.usda.gov/resources/guides-and-instructions/keys-to-soil-taxonomy.
Sojka M, Kozlowski M, Stasik R, et al. 2019. Sustainable water management in agriculture-the impact of drainage water management on groundwater table dynamics and subsurface outflow. Sustainability, 11(15): 4201, doi: https://doi.org/10.3390/su11154201.
Sunohara M D, Gottschall N, Craiovan E, et al. 2016. Controlling tile drainage during the growing season in Eastern Canada to reduce nitrogen, phosphorus, and bacteria loading to surface water. Agriculture Water Management, 178: 159–170.
Wesström I, Messing I. 2007. Effects of controlled drainage on N and P losses and N dynamics in a loamy sand with spring crops. Agriculture Water Management, 87: 229–240.
World Water Assessment Programme. 2020. World Water Development Report 2020-Water and Climate Change. [2022-07-20]. https://en.unesco.org/themes/water-security/wwap/wwdr/2020.
Youssef M A, Abdelbaki A M, Negm L M, et al. 2018. DRAINMOD-simulated performance of controlled drainage across the U.S. Midwest. Agriculture Water Management, 197: 54–66.
Zekry M, Nassar I, Salim H, et al. 2020. The potential of super absorbent polymers from diaper wastes to enhance water retention properties of the soil. Soil Environment, 39: 27–37.
Zekry M, Salim H, Nassar I, et al. 2022. The role of used disposable diapers for improving the growth and survival of Eucalyptus alaticaulis seedling under drought conditions. Soil and Environment, 41: 63–74.
Zhang Q, Liu S M, Wang T, et al. 2019. Urbanization impacts on greenhouse gas (GHG) emissions of the water infrastructure in China: Trade-offs among sustainable development goals (SDGs). Cleaner Production, 232: 474–486.