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

Technische Samenvatting: Vergelijkende effecten van gedeeltelijke wortelzone-uitdroging en deficitirrigatie op volwassen abrikozenbomen

Probleemstelling
In semi-aride regio's zoals Iran, met name in het Urmia-gebied, is waterschaarste een kritieke beperking voor de landbouwproductie, wat bijdraft aan de ecologische degradatie van het Urmiamermeer. Hoewel de abrikoos (Prunus armeniaca L.) een belangrijk gewas is in deze regio, is de productie ervan sterk afhankelijk van irrigatie. Traditionele strategieën voor deficitirrigatie (DI) zijn gericht op waterbesparing, maar resulteren vaak in aanzienlijke opbrengstverliezen. Gedeeltelijke wortelzone-uitdroging (PRD), een aangepaste techniek voor deficitirrigatie, heeft in andere fruitgewassen (bijv. druiven, peer, granaatappel) veelbelovende resultaten laten zien door de waterproductiviteit te verhogen zonder de opbrengst ernstig in gevaar te brengen. Er is echter beperkt onderzoek naar de toepassing van PRD in volwassen abrikozenboomgaarden, specifiek met betrekking tot de fysiologische impact, economische levensvatbaarheid en prestaties onder variërende niveaus van waterstress vergeleken met conventionele DI.

Methodologie
De studie werd uitgevoerd over twee groeiseizoenen (2015–2016) bij de Kahriz Agricultural Research Station in Urmia, Iran. Het experiment maakte gebruik van een randomized complete block design met 30 uniforme, 12 jaar oude abrikozenbomen (cultivar 'Asgar-Abad'). Vijf irrigatiebehandelingen werden toegepast:

1. 100%WW: Volledige wortelzone-irrigatie bij 100% van de evapotranspiratie (ET).
2. 75%DI: Volledige wortelzone-irrigatie bij 75% ET.
3. 75%PRD: Alternerende bewatering van twee halve cirkelvormige wortelzones bij 75% ET.
4. 50%DI: Volledige wortelzone-irrigatie bij 50% ET.
5. 50%PRD: Alternerende bewatering van twee halve cirkelvormige wortelzones bij 50% ET.

Bij de PRD-behandelingen werden de bassins in twee gelijke secties verdeeld en werd de irrigatie tussen deze secties afgewisseld. De belangrijkste gemeten parameters omvatten vegetatieve kenmerken (bladlengte, breedte, oppervlakte, relatief watergehalte), productieve kenmerken (opbrengst, vruchtgewicht, grootte), vruchtkwaliteit (titreerbare zuurgraad, totale oplosbare vaste stoffen, pH) en economische indicatoren.

De studie introduceerde een rankingsysteem genaamd Economic Deficit Irrigation (EDI), gebaseerd op vier indices: Toegepast Water (W), Watergebruiksefficiëntie (WUE), Brutomarge (GM) en Economische Waterproductiviteit (EWP). De berekeningen van GM en EWP bevatten variabele kosten voor water, elektriciteit en arbeid (specifiek voor het verplaatsen van de bubblers in de PRD-behandelingen), naast drie scenario's voor de verkoopprijs van de opbrengst.

Belangrijkste Resultaten

• Vegetatieve en Fysiologische Kenmerken: Waterstress verminderde het relatieve watergehalte (RWC) van het blad, het bladoppervlak en de afmetingen van het blad significant. De 100%WW-behandeling vertoonde consequent het hoogste RWC (ongeveer 60–63%), terwijl 50%PRD het laagste vertoonde (ongeveer 43–46%). Hoewel RWC positief correleerde met opbrengst en bladarea, stelde de studie vast dat er geen significant verschil was in bladkenmerken tussen PRD- en DI-behandelingen bij hetzelfde watertekort, wat suggereert dat PRD de vegetatieve groei niet significant anders beïnvloedde dan conventionele DI.
• Opbrengst en Vruchtkwaliteit: Volledige irrigatie (100%WW) produceerde de hoogste opbrengsten (16,17 en 16,80 Mg ha⁻¹ in respectievelijk 2015 en 2016) en de hoogste brutomarge ($11.890 ha⁻¹). Zowel DI- als PRD-strategieën verminderden de opbrengst vergeleken met volledige irrigatie. Opvallend genoeg leidde de PRD-methode (50%PRD) onder hevige stress (50% ET) in het tweede jaar tot een aanzienlijk lagere opbrengst dan de DI-methode (50%DI), wat resulteerde in de laagste brutomarge ($6.529 ha⁻¹) van alle behandelingen. Wat de kwaliteit betreft, verhoogde waterstress de totale oplosbare vaste stoffen (TSS) en de TSS/TA-ratio, maar verkleinde de vruchtgrootte. In tegenstelling tot bevindingen bij sommige andere gewassen, resulteerden PRD-behandelingen in lagere TSS-waarden vergeleken met DI-behandelingen, wat aangeeft dat er in deze specifieke context geen verbetering van de vruchtkwaliteit optrad onder PRD.
• Watergebruiksefficiëntie (WUE): De WUE nam toe naarmate de watergift afnam. De 50%PRD-behandeling behaalde de hoogste WUE (4,03 kg m⁻³ in 2016). Onder milde stress (75% ET) vertoonde PRD (75%PRD) een hogere WUE dan DI (75%DI) zonder een significant opbrengstverlies in het eerste jaar. Echter, onder hevige stress (50% ET) verbeterde PRD de WUE niet ten opzichte van DI en had een negatieve impact op de opbrengst.
• Economische Analyse: Het EDI-rankingsysteem toonde aan dat 50%PRD de hoogste algemene rang behaalde (1e plaats), gevolgd door 50%DI en 75%PRD, terwijl 75%DI de laagste rang kreeg. Hoewel 50%PRD de hoogste economische waterproductiviteit (EWP) en de hoogste EDI-rang behaalde vanwege de superieure waterefficiëntie, genereerde het de laagste brutomarge ($6.529 ha⁻¹) vergeleken met de volledige irrigatiebehandeling ($11.890 ha⁻¹). De analyse gaf aan dat hoewel 50%PRD de beste economische waterproductiviteit bood, de levensvatbaarheid in termen van totale winst afhangt van de kosten voor water en elektriciteit; bij de huidige marktprijzen leverde de volledige irrigatiebehandeling (100%WW) de hoogste brutomarge op.

Betekenis en Claims
Het artikel beweert praktische richtlijnen te bieden voor irrigatiebeheerders in semi-aride regio's door aan te tonen dat PRD de watergebruiksefficiëntie en de economische waterproductiviteit kan verbeteren, met name onder milde tot matige waterstresscondities (75% ET). De studie concludeert dat hoewel PRD efficiënter is dan DI op het niveau van 75% ET, de toepassing ervan onder hevige stress (50% ET) contraproductief kan zijn, wat leidt tot opbrengstdalingen zonder de bijbehorende efficiëntiewinsten ten opzichte van DI.

De auteurs introduceren de Economic Deficit Irrigation (EDI) index als een nieuw instrument voor het selecteren van optimale irrigatiestrategieën door agronomische prestaties af te wegen tegen economische rendementen. De studie concludeert bescheiden dat hoewel DI en PRD worden aanbevolen om de WUE te verbeteren in waterarme gebieden, boeren niet moeten verwachten dat zij onder deze tekortregimes hoogwaardig fruit (in termen van grootte en suikergehalte) produceren. Het onderzoek benadrukt dat de effectiviteit van PRD afhankelijk is van de ernst van de waterstress en de specifieke fysiologische respons van volwassen abrikozenbomen, die kunnen verschillen van andere fruitsoorten vanwege variaties in abscisinezuur (ABA)-signalering en stomatale regulatie.