Утицај режима наводњавања и рока сетве на ефикасност коришћења воде, принос и квалитет зрна пасуља

Abstract

авремено друштво се сусреће са врло озбиљним изазовима у пољопривредној производњи, а везано за све веће захтеве за храном као и недостатком воде у овом сектору. Полазећи од ових чињеница, истраживање које је описано у овој дисертације је првенствено посвећено рационалном коришћењу водних ресурса и проналажењу начина како повећати производњу хране. Циљ ове докторске дисертације био је да се испита утицај режима наводњавања и рока сетве на ефикасност коришћења воде, принос и квалитет зрна пасуља. Истраживање је вршено на пасуљу сорте сремац. Постављен је двофакторијални оглед по split plot плану (плану подељених парцела) у три понављања. Први фактор (парцела) био је рок сетве: сетва у редовном року, половином априла (I) и две касне сетве (крај маја/почетак јуна (II) и крај јуна/почетак јула (III)). Други фактор (подпарцела) био је режим наводњавања (третман пуног наводњавања (Ф) и два третмана редукованог наводњавања (Д1 и Д2)). Трогодишње истраживање у периоду од половине априла до почетка октобра (2018, 2019. и 2020. године) извршено је на огледном пољу компаније „Напредак“ а. д. Стара Пазова. Све три године биле су веома топле, али истовремено и веома кишне. Сума падавина током истраживаног периода варирала је од 590 mm (2019) до 434 mm (2020) године, што је далеко изнад просечне вредности за овај период која износи 359 mm. У оквиру испитиваних фактора (рок сетве и режим наводњавања) праћена је фенологија пасуља, влажност земљишта, покровност земљишта, акумулација суве биомасе, индекс лисне површине, потрошња воде пасуља, стање вегетације и снабдевеност водом, принос пасуља, принос суве биомасе, број махуна по биљци, маса 1000 зрна, жетвени индекс, хемијске особине зрна пасуља (садржај протеина и уља), као и продуктивност воде и ефикасност коришћења воде. У раду су, поред осталих, примењене савремене методе даљинске детекције (мултиспектрални и термални снимци). Највеће вредности садржаја воде у земљишту регистроване су у оквиру Ф третмана у свим испитиваним роковима сетве, и овај садржај воде није се спуштао испод границе лако приступачне воде биљкама, изузев током сазревања. Режим пуног наводњавања (Ф) остварио је значајно већу (p<0,05) акумулацију биомасе и проценат покровности земљишта у поређењу са Д2 третманом, док се третман Д1 није значајно разликовао. Режим наводњавања и рокови сетве испољили су статистичку значајност на промену вредности стварне евапотранспирације. Утврђена је разлика у просечним вредностима стварне евапотранспирације између третмана наводњавања и између појединих рокова сетви. У трогодишњем периоду у првом року сетве у просеку је трошено 383,4 mm, у другом 407,9 mm а у трећем 360,0 mm. На варијанти са пуним наводњавањем у просеку је потрошено 401,7 mm, док је потрошња воде на третманима редукованог заливања мања у односу на Ф третмане (383,1 mm и 366,9 mm на третманима Д1 и Д2, редом). Израчунати вегетациони индекси (NDVI - вегетациони индекс нормализоване разлике; GNDVI - зелени вегетациони индекс нормализоване разлике; MCARI1 - модификовани индекс абсорпције хлорофила у рефлексији) добијени су на основу мултиспектралних снимака беспилотном летелицом (дроном). Вредности NDVI, MCARI1 и GNDVI су статистички значајно више у Ф третману него на третманима редукованог наводњавања. Вегетациони индекси NDVI, MCARI1, и GNDVI били су у доброј до јакој корелацији са величинама на које утиче режим наводњавања: покривеношћу, индексом лисне површине и транспирацијом, али и у задовољавајућој корелацији са вредностима влажности земљишта...

Modern society is facing serious challenges in agricultural production related to increasing food demand and water scarcity. Based on these facts, the research described in this dissertation is primarily dedicated to the rational use of water resources and finding ways to ramp up food production. The aim of this doctoral dissertation was to examine the impact of irrigation regimes and sowing periods on water use efficiency, yield, and grain quality of beans, specifically the sremac bean variety. The research was conducted in a two-factorial trial using a split-plot design divided into three repetitions. The first factor (plot) was the sowing period, including sowing in the regular term, mid-April (I) and two late sowings (end of May/beginning of June (II) and end of June/beginning of July (III)). The second factor (subplot) was the irrigation regime, which included full irrigation treatment (F) and two deficit irrigation treatments (D1 and D2). The three-year study was conducted from mid-April to early October (2018, 2019, 2020) on the experimental field of the company "Napredak" a.d. Stara Pazova. All three years were warm and rainy, with total precipitation during the study period ranging from 590 mm (2019) to 434 mm (2020), which is well above the average value of 359 mm for this period. Within the framework of the examined factors (sowing period and irrigation regime), the following aspects were monitored: phenology of beans, soil moisture, canopy cover, dry biomass accumulation, leaf area index, water consumption of common bean, plant health and water status, grain yield, dry biomass yield, number of pods per plant, 1000-grain weight, harvest index, chemical properties of bean grains (protein and oil content), and water productivity and water use efficiency. The research also applied modern remote sensing methods, including multispectral and thermal images. The highest soil moisture was observed in the F treatment (full irrigation) during all three sowing periods and water content did not drop below the readily avaliable water level, except during maturation. The full irrigation regime (F) achieved significantly higher (p<0.05) biomass accumulation and canopy cover compared to the D2 treatment, while the D1 did not differ significantly. The effect of the irrigation regime and sowing period was statistically significant in changing the values of actual evapotranspiration. The difference in average values of actual evapotranspiration between irrigation treatments and between sowing periods was determined. In the three-year period, an average of 383.4 mm was spent in the first sowing period, 407.9 mm in the second, and 360.0 mm in the third. In the full irrigation treatment, an average of 401.7 mm was consumed, while water consumption in deficit irrigation treatments was lower compared to the F treatment (381.1 mm and 366.9 mm in the D1 and D2 treatments, respectively) Calculated vegetation indices (NDVI - normalized difference vegetation index, GNDVI - green normalized difference vegetation index, and MCARI1 - modified chlorophyll absorption ratio index at 700 nm) were obtained from multispectral images taken by an unmanned aerial vehicle (drone). The values of NDVI, MCARI1 and GNDVI were significantly higher in the F treatment than in the deficit irrigation treatments. Vegetation indices NDVI, MCARI1, and GNDVI were in good to strong correlation with the variables affected by the irrigation regime: canopy cover, leaf area index and transpiration, as well as satisfactory correlation with soil moisture values. The high correlations of the NDVI, MCARI1 and GNDVI indices with the detection of differences in irrigation regimes qualify them as a reliable tools for estimating bean yields...