Landboukundige benaderings om waterverbruiksdoeltreffendheid te verhoog

November 2014

LOUIS EHLERS, bestuurder: Landboukundige Diensontwikkeling, Omnia Kunsmis

Scenario’s vir globale klimaatsverandering dui op 'n toename in droogte. Vir Suid-Afrika word daar voorspel dat grondoppervlak temperature oor die volgende 50 jaar met tussen 1,5°C en 3°C kan styg en dat die gemiddelde reënval met tussen 5% en 50% kan verlaag (UP Waterinstituut, 2014).

Verder word daar beraam dat die wêreldbevolking teen 2050 na 9,15 miljard gaan verhoog en dat graanproduksie gevolglik met 43% sal moet styg (FAO, 2009). Maksimumopbrengs per eenheid water verbruik (of waterverbruiksdoeltreffendheid) sal die basis moet vorm vir die bereiking van hierdie doelwit.

Definisie van waterverbruiksdoeltreffendheid

In landboukundige terme word waterverbruiksdoeltreffendheid omskryf as die graanopbrengs wat per eenheidsoppervlakte (kg/ha) met ‘n sekere hoeveelheid water (mm) behaal word en dit verskil van gewas tot gewas. Die waterverbruiksdoeltreffendheid van mielies en graansorghum (C4-plante) is twee tot drie keer hoër as die waterverbruiksdoeltreffendheid van koring en hawer (C3-plante) en daar is selfs verskille tussen kultivars.

Die vraag wat dus gevra moet word, is: Hoe kan ‘n produsent sy plaasbestuur om te verseker dat minder water uit die produksiestelsel verlore gaan en dat die water wat deur plante opgeneem word doeltreffender na werklike oesbare of benutbare produkte omgeskakel kan word?

Die antwoord is nie so eenvoudig nie, maar groot vordering word gemaak met navorsing en tegnologie wat op agronomiese-, fisiologiese- en plantvoedingsbenaderings fokus om die doeltreffende verbruik van water te verbeter.

Agronomiese benaderings

Agronomiese benaderings fokus op bestuurspraktyke wat transpirasie sal verhoog en waterverliese deur verdamping, afloop en diep dreinering sal verlaag. Voorbeelde hiervan is deklaagbewerking, vroeë plantdatum, kultivars met ‘n vinnige vegetatiewe ontwikkeling en die kombinasie van plantestand en ryspasiëring.

Deklaagbewerking is ‘n ooglopende praktyk wat verdamping kan verlaag, maar dit kan ook afloop verminder, infiltrasie verhoog en grondtemperature verlaag. By vogbewaring in sandgronde in die halfdor-gebiede is die enigste voordeel van ‘n deklaag egter dat dit slegs die tempo van verdamping verlaag wanneer die grond nat is en nie die totale hoeveelheid water wat uit die profiel sal verdamp nie.

Die beginsel van ‘n vroeë plantdatum, ultrakort groeiers en die kombinasie van plantestand en ryspasiëring is om die grondoppervlak so gou as moontlik met ‘n blaredak te oorskadu en sodoende verdampingsverliese te beperk. Hierdie praktyke is egter net op sekere gebiede van toepassing.

Normaalweg is vroeë reën baie onbetroubaar en gewasse wat te vroeg geplant is sal maklik aan droogte blootgestel wees, veral wanneer daar op ‘n droë grondprofiel geplant word. In die droër westelike gebiede is die optimale plantestand vir die meeste graangewasse direk verwant aan die hoeveelheid water wat gedurende die groeiseisoen beskikbaar is. Plantestand moet gevolglik baie oordeelkundig aangepas word om te verhoed dat die voordeel om verdampingsverliese te beperk nie deur die verhoogde waterbehoefte oorskry word nie.

Fisiologiese benaderings

Fisiologiese benaderings sluit aspekte in, soos kunsmatige manipulering van die groei en ontwikkeling van plante deur gebruik te maak van natuurlike of sintetiese planthormone asook besproeiingstegnieke, soos gereguleerde tekort-besproeiing (RDI) en gedeeltelike wortelsone-uitdroging (PRD).

Hierdie tegnieke is hoofsaaklik ontwikkel vir permanente gewasse waar die balans tussen vegetatiewe groei en reproduktiewe ontwikkeling kritiek is. Met gereguleerde tekort besproeiing word besproeiing tydens die vegetatiewe groeifase beperk en dan opgevolg met voldoende besproeiing tydens vrugvorming.

Met gedeeltelike wortelsone-uitdroging word ‘n gedeelte van die wortelstelsel nat gehou, terwyl die ander gedeelte toegelaat word om uit te droog. Die “droë” wortels produseer stremmingshormone wat huidmondjies laat toemaak, terwyl die “nat” wortels genoegsame water aan die plant voorsien.

Plantvoedingsbenaderings

Daar bestaan voldoende bewyse dat die voedingstatus van plante ‘n kritieke rol by droogteverdraagsaamheid speel en dat behoorlike plantvoeding ‘n goeie strategie is om waterverbruiksdoeltreffendheid te verbeter.

Gedurende droogtestremming kan voedingselemente, soos stikstof, kalium, magnesium, sink, boor en silikon die produksie van antioksidante in plante verhoog om sodoende die toksiese effek van vryradikale, wat tydens die stremmingstoestand gevorm word, teen te werk. Proefresultate dui daarop dat stikstof wat as nitrate toegedien is, soos ammoniumnitraat en kalksteen-ammoniumnitraat, die waterverbruiksdoeltreffendheid van jong mielieplante onder droë grond toestande met soveel as 94%, in vergelyking met ureum, kan verhoog.

Ander voedingselemente, soos fosfaat, kalium, magnesium en sink verbeter wortelgroei, wat die hoeveelheid grond wat vir water en ander voedingstowwe ontgin kan word, verhoog. Mikro-elemente, soos boor, yster, mangaan en molibdeen verbeter waterverbruiksdoeltreffendheid deur sekere fisiologiese, biochemiese en metaboliese prosesse in die plant te aktiveer.

Gevolgtrekking

Direkte metings en algoritmes wat waterverbruiksdoeltreffendheid in die praktyk meet, is enkele hulpmiddels wat gebruik kan word om te bepaal of gewasproduksie deur watervoorsiening of ander faktore beperk word.

‘n Goeie begrip van die invloed van bestuurspraktyke op water verbruiksdoeltreffendheid stel produsente in staat om praktyke aan te pas ten einde optimale waterverbruik te verseker en risiko te verlaag. Die sleutel lê egter daarin dat waterverbruiksdoeltreffendheid slegs deur 'n kombinasie van optimale agronomiese praktyke en 'n gebalanseerde bemestingsprogram verhoog kan word.

Publication: November 2014

Section: On farm level