Salt accumulation in the root zones of tomato and cotton irrigated with partial root-drying technique (original) (raw)

2006, Irrigation and Drainage

In this study, soil salinisation was investigated under a newly evolving irrigation practice, called partial root drying (PRD), which was used for irrigation of tomato and cotton. Under the PRD technique, a reduced amount of water compared to full plant water requirement was applied to one half of the plant root zone and leaving the other half dry. The wetting and drying halves of the root zone were alternated in subsequent irrigations. Greenhouse-grown tomato was drip irrigated, but field-crop cotton was furrow irrigated. Three irrigation treatments were tested for cotton grown in 2000: (1) FULL irrigation, the control treatment where the plant water requirement was fully met and water was applied to all sides of the plant root zone, as traditionally practised, (2) 1PRD and (3) 2PRD where irrigation water applied was reduced by 50% compared to FULL irrigation. The wetting and drying parts of the root zone were alternated every irrigation under 1PRD, whereas it was alternated every other irrigation under 2PRD. For tomato, the 2PRD treatment was replaced with conventional deficit irrigation (DI) which again received 50% less water compared to FULL irrigation, but water was applied to all sides of the root zone, as practised under FULL irrigation. Soil water status of the plant root zone was continuously monitored with a neutron water gauge and tensiometers. Two sets of salinity measurements, at the start of the season and at harvest, were used to assess soil salinity. In addition to crop yield data, soil-salinity profiles and plant root zone isosalinity maps, constructed at harvest, were used to assess salt accumulation differences influenced by different irrigation treatments. The results showed that differences in salt accumulation were limited to only the surface layer of 30 and 20 cm depth for cotton and tomato, respectively, and the soil salinity at harvest under the PRD effect was 35% higher compared to FULL irrigation for tomato and cotton. The maximum salt accumulation encountered in the cotton field and greenhouse soil was 1.3 and 7.5 dS m−1, respectively. Salt accumulation resulting under the PRD effect in the field was in no case higher than salt tolerance threshold levels of common field crops, including cereals, cotton and the like. Increase of salt content in the greenhouse soil was independent of the irrigation treatments used, and the accumulation mostly occurred within surface soil of 20 cm depth. The salt accumulation observed in tomato plots did not reach, in any case, tomato salt tolerance threshold level. However, the greenhouse soil needs leaching, as regularly practised, for the following year's crop. In this respect, the PRD practice and conventional DI do not require additional salt leaching over what is normally practised under FULL irrigation to sustain soil fertility. Therefore, one can conclude that the PRD practice should be valued equally with conventional DI for increasing crop water use efficiency with the least salinisation risk. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.Ce travail étudie la salinisation du sol sous une technique d'irrigation en pleine évolution appelée ‘séchage partiel de racine’ (PRD) qui a été utilisée pour l'irrigation de la tomate et du coton. Avec la méthode PRD, une quantité réduite d'eau par rapport à ce que nécessite le plant complet a été apportée à une moitié de la zone racinaire de la plante, laissant l'autre moitié sèche. Les moitiés sèches et mouillées de la zone racinaire ont été alternées à chaque arrosage lors d'irrigations successives. Les tomates cultivées en serre ont été arrosées au goutte à goutte alors que les champs de coton ont été irrigués suivant la technique d'irrigation à la raie. Trois traitements d'irrigation ont été testés pour le coton cultivé en 2000: (1) PLEINE irrigation, méthode traditionnelle qui couvre en totalité les besoins en eau de la plante et où l'eau est apportée de tous les côtés de la zone racinaire de la plante; (2) 1PRD et (3) 2PRD, consistant en une irrigation réduite de 50% par rapport à la PLEINE irrigation. Le mouillage et le séchage de la zone racinaire ont été alternés à chaque irrigation sous 1PRD, alors qu'il a été alterné toutes les deux irrigations sous 2PRD. Pour la tomate, le traitement 2PRD a été remplacé par l'irrigation déficitaire (DI) conventionnelle où, là encore, l'apport en eau a été égal à 50% de celui de la PLEINE irrigation, mais a été effectué de tous les côtés de la zone racinaire, comme ce qui est pratiqué lors de la PLEINE irrigation. L'état d'humidité du sol où se trouve la zone racinaire a été mesuré tout au long de la saison par des jauges à eau à neutron et des tensiomètres. Deux séries de mesures de la salinité ont été effectuées, une en début de saison et l'autre au moment de la récolte, afin d'établir la salinité du sol. En plus des données concernant la production des plants, des profils de salinité du sol et des cartes d'iso-salinité de la région des racines de la plante, établis au moment de la récolte, ont été utilisés pour établir les différences d'accumulation du sel suivant les différentes techniques d'irrigation. Les résultats ont montré que les différences dans l'accumulation de sel étaient limitées à la couche de surface sur respectivement 30 et 20 cm de profondeur pour le coton et la tomate et que la salinité du sol à la récolte suite à la technique de PRD était de 35% supérieure à celle lors de PLEINE irrigation pour les tomates et le coton. Les salinités maximales rencontrées dans le sol du champ de coton et dans la serre étaient respectivement de 1.3 et 7.5 dS m−1. L'accumulation du sel résultant de l'utilisation de la technique de PRD dans le sol du champ n'était en aucun cas supérieure au niveau de tolérance des céréales, coton et autres plantes maraîchères en général. L'augmentation de la forte salinité initiale dans le sol de la serre était indépendante de la méthode d'irrigation employée, et l'accumulation de sel s'est retrouvée notamment dans la couche superficielle du sol sur 20 cm de profondeur. L'accumulation de sel observée dans les parcelles de tomates n'a atteint à aucun moment la valeur du seuil de tolérance au sel de la tomate. Toutefois, il est nécessaire d'opérer l'habituel lessivage du sol de la serre pour la saison de production suivante. Par conséquent, la pratique de PRD et de DI conventionnelle ne nécessite pas de lessivage supplémentaire du sol par rapport à ce qui est normalement pratiqué pour maintenir la fertilité du sol. Nous pouvons donc conclure que la technique PRD doit être évaluée au même titre que la DI conventionnelle pour augmenter le rendement de l'utilisation de l'eau par la plante avec un risque de salinisation minimum. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.