Comparative Effects of Partial Rootzone Drying and Deficit Irrigation on Water Use Efficiency, Economic Water Productivity, and Productive Traits of Mature Apricot Trees in a Semi-Arid Region

ملخص تقني: التأثيرات المقارنة لتجفيف منطقة الجذور الجزئي والري الناقص على أشجار المشمش الناضجة

بيان المشكلة
في المناطق شبه القاحلة مثل إيران، وتحديداً منطقة أورمية، يمثل نقص المياه عائقاً حرجاً للإنتاج الزراعي، مما يساهم في التدهور البيئي لبحيرة أورمية. وبينما يعد المشمش (Prunus armeniaca L.) محصولاً رئيسياً في المنطقة، فإن إنتاجه يعتمد بشكل كبير على الري. تهدف استراتيجيات الري الناقص (DI) التقليدية إلى الحفاظ على المياه، ولكنها غالباً ما تؤدي إلى انخفاض كبير في المحصول. وقد أظهر تجفيف منطقة الجذور الجزئي (PRD)، وهو تقنية معدلة للري الناقص، نتائج واعدة في محاصيل فاكهة أخرى (مثل العنب والكمثرى والرمان) لتعزيز إنتاجية المياه دون المساس بالإنتاجية بشكل كبير. ومع ذلك، هناك بحث محدود حول تطبيق تجفيف منطقة الجذور الجزئي (PRD) في بساتين المشمش الناضجة، وتحديداً فيما يتعلق بتأثيراته الفسيولوجية، وجدواه الاقتصادية، وأدائه تحت مستويات متفاوتة من الإجهاد المائي مقارنة بالري الناقص التقليدي (DI).

المنهجية
أُجريت الدراسة على مدار موسمين زراعيين (2015–2016) في محطة كهرز للبحوث الزراعية في أورمية، إيران. استخدمت التجربة تصميم القطاعات الكاملة العشوائية على 30 شجرة مشمش موحدة العمر (صنف 'Asgar-Abad') تبلغ من العمر 12 عاماً. تم تطبيق خمس معالجات ري:

1. 100%WW: ري كامل منطقة الجذور عند 100% من التبخر والنتح (ET).
2. 75%DI: ري كامل منطقة الجذور عند 75% من التبخر والنتح (ET).
3. 75%PRD: ري متبادل لمنطقتي جذور نصف دائرية عند 75% من التبخر والنتح (ET).
4. 50%DI: ري كامل منطقة الجذور عند 50% من التبخر والنتح (ET).
5. 50%PRD: ري متبادل لمنطقتي جذور نصف دائرية عند 50% من التبخر والنتح (ET).

في معالجات PRD، تم تقسيم الأحواض إلى قسمين متساويين، وتم تبديل الري بينهما. شملت المعايير الرئيسية المقاسة السمات الخضرية (طول الورقة، عرضها، مساحتها، والمحتوى المائي النسبي)، والسمات الإنتاجية (المحصول، وزن الثمرة، الحجم)، وجودة الثمار (الحموضة القابلة للمعايرة، إجمالي المواد الصلبة الذائبة، الرقم الهيدروجيني pH)، والمؤشرات الاقتصادية.

قدمت الدراسة نظام تصنيف يسمى الري الناقص الاقتصادي (EDI)، بناءً على أربعة مؤشرات: المياه المستخدمة (W)، كفاءة استخدام المياه (WUE)، الهامش الإجمالي (GM)، وإنتاجية المياه الاقتصادية (EWP). تضمنت حسابات GM وEWP التكاليف المتغيرة للمياه والكهرباء والعمالة (تحديداً لنقل أجهزة التقطير في معالجات PRD)، إلى جانب ثلاثة سيناريوهات لأسعار المحصول.

النتائج الرئيسية

• السمات الخضرية والفسيولوجية: أدى الإجهاد المائي إلى تقليل المحتوى المائي النسبي للأوراق (RWC)، ومساحة الورقة، وأبعادها بشكل كبير. أظهرت معالجة 100%WW باستمرار أعلى محتوى مائي نسبي (حوالي 60–63%)، بينما أظهرت معالجة 50%PRD أدنى محتوى (حوالي 43–46%). وبينما ارتبط المحتوى المائي النسبي إيجابياً بالمحصول ومساحة الورقة، وجدت الدراسة عدم وجود فرق معنوي في سمات الأوراق بين معالجات PRD ومعالجات DI عند نفس مستويات العجز المائي، مما يشير إلى أن PRD لم يغير النمو الخضري بشكل كبير مقارنة بالري الناقص التقليدي.
• المحصول وجودة الثمار: أنتج الري الكامل (100%WW) أعلى المحاصيل (16.17 و16.80 ميجا جرام هكتار⁻¹ في عامي 2015 و2016 على التوالي) وأعلى هامش إجمالي (11,890 دولار هكتار⁻¹). أدت كل من استراتيجيات DI وPRD إلى خفض المحصول مقارنة بالري الكامل. ومن الجدير بالذكر أنه تحت الإجهاد الشديد (50% ET)، أدت طريقة PRD (50%PRD) إلى محاصيل أقل بكثير من طريقة DI (50%DI) في السنة الثانية، مما أدى إلى أدنى هامش إجمالي (6,529 دولار هكتار⁻¹) بين جميع المعالجات. وفيما يتعلق بالجودة، أدى الإجهاد المائي إلى زيادة إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TSS) ونسبة TSS/TA، ولكنه قلل من حجم الثمار. وخلافاً لما تم إيجاده في بعض المحاصيل الأخرى، أدت معالجات PRD إلى قيم TSS أقل مقارنة بمعالجات DI، مما يشير إلى عدم تحسن جودة الثمار تحت نظام PRD في هذا السياق المحدد.
• كفاءة استخدام المياه (WUE): زادت كفاءة استخدام المياه مع انخفاض كمية المياه المطبقة. حققت معالجة 50%PRD أعلى كفاءة استخدام للمياه (4.03 كجم م⁻³ في عام 2016). وتحت الإجهاد الخفيف (75% ET)، أظهرت طريقة PRD (75%PRD) كفاءة أعلى في استخدام المياه من طريقة DI (75%DI) دون عقوبة كبيرة في المحصول في السنة الأولى. ومع ذلك، تحت الإجهاد الشديد (50% ET)، لم تعمل PRD على تحسين كفاءة استخدام المياه مقارنة بـ DI وأثرت سلباً على المحصول.
• التحليل الاقتصادي: كشف نظام تصنيف EDI عن تحقيق 50%PRD لأعلى مرتبة إجمالية (المرتبة الأولى)، تلتها 50%DI ثم 75%PRD، بينما حصلت 75%DI على أدنى مرتبة. وعلى الرغم من أن 50%PRD حققت أعلى إنتاجية مائية اقتصادية (EWP) والمرتبة الأولى في نظام EDI بسبب كفاءتها المائية المتفوقة، إلا أنها حققت أدنى هامش إجمالي (6,529 دولار هكتار⁻¹) مقارنة بمعالجة الري الكامل (11,890 دولار هكتار⁻¹). وأشار التحليل إلى أنه بينما قدمت 50%PRD أفضل إنتاجية مائية اقتصادية، فإن جدواها من حيث إجمالي الربح تعتمد على تكاليف المياه والكهرباء؛ ففي ظل أسعار السوق الحالية، حققت معالجة الري الكامل (100%WW) أعلى هامش إجمالي.

الأهمية والادعاءات
يزعم البحث أنه يقدم توجيهات عملية لمديري الري في المناطق شبه القاحلة من خلال إثبات أن PRD يمكن أن يحسن كفاءة استخدام المياه وإنتاجية المياه الاقتصادية، لا سيما في ظروف الإجهاد المائي الخفيف إلى المتوسط (75% ET). وتخلص الدراسة إلى أنه بينما تعد PRD أكثر كفاءة من DI عند مستوى 75% ET، فإن تطبيقها تحت الإجهاد الشديد (50% ET) قد يكون بنتائج عكسية، مما يؤدي إلى انخفاض المحصول دون تحقيق مكاسب في الكفاءة مقارنة بـ DI.

يقدم المؤلفون مؤشر الري الناقص الاقتصادي (EDI) كأداة مبتكرة لاختيار استراتيجيات الري المثلى من خلال الموازنة بين الأداء الزراعي والعوائد الاقتصادية. وتخلص الدراسة بتواضع إلى أنه بينما يُوصى باستخدام DI وPRD لتحسين كفاءة استخدام المياه في المناطق التي تعاني من ندرة المياه، يجب على المزارعين عدم توقع ثمار عالية الجودة (من حيث الحجم ومحتوى السكر) في ظل هذه الأنظمة الناقصة. ويسلط البحث الضوء على أن فعالية PRD تعتمد على شدة الإجهاد المائي والاستجابة الفسيولوجية المحددة لأشجار المشمش الناضجة، والتي قد تختلف عن أنواع الفاكهة الأخرى بسبب الاختلافات في إشارات حمض الأبسيسيك (ABA) وتنظيم الثغور.