Doeltreffende waterbestuur by mielies

Prof Martin Steyn, Departement Plant- en Grondwetenskappe, Universiteit van Pretoria
Gepubliseer: 30 September 2020

2855

Besproeiing dra wêreldwyd grootliks tot voedselsekerheid by en hoewel die totale besproeide oppervlakte van Suid-Afrika relatief klein is, speel besproeiing ook hier ’n baie belangrike rol om verhoogde produksie te verseker.

Ons woon egter in ’n waterarm land en die landbou moet met verskeie ander sektore vir water mee­ding. Besproeiing word boonop as een van die ondoeltreffendste watergebruikers geag en die landbousektor word dikwels van watervermorsing beskuldig. Hoewel hierdie ’n veralgemening is, moet landbouers ongelukkig erken dat doeltreffende besproeiingsbe­stuur in die verlede dikwels afgeskeep is, terwyl die bestuur van duurder insette soos saad, plaagbeheer en bemesting hoër prioriteit geniet het. As die landbousektor hierdie negatiewe persepsie wil verander, sal daadwerklike pogings aangewend moet word om besproeiingsbestuur op te skerp. Sodoende kan besproeiingswater meer oordeelkundig gebruik en volhoubare produksie verseker word.

Doeltreffende gebruik van besproeiingswater
Die doel van doeltreffende besproeiingsbestuur is om te verseker dat onproduktiewe waterverliese beperk word en dat produktiewe verliese gemaksimeer word. Onproduktiewe verliese sluit verdam­ping, afloop en dreinering in, terwyl transpirasie deur plante die enigste produktiewe waterverlies is. Die eerste belangrike stap is om te verseker dat die besproeiingstelsel in ’n goeie werkende toestand is. Hiervoor moet die stelsel gereeld geëvalueer word sodat die regte hoeveelheid water eweredig oor die land toegedien word.

Besproeiingskedulering is die besluitnemingsproses van wanneer en hoeveel daar besproei moet word ten einde optimale en volhoubare produksie te verseker. Om doeltreffende besproeiingskedulering toe te pas, is dit belangrik om te verstaan watter faktore gewaswaterverbruik en waterbestuur beïnvloed.

Faktore wat besproeiingsbestuur beïnvloed
Verskeie faktore beïnvloed die waterbestuur van ’n gewas, insluitend die grondtipe, die gewas se groeistadium, heersende weerstoestande, die tipe besproeiingstelsel en bestuurspraktyke.

Die grondtipe bepaal hoeveel plantbeskikbare water (PBW) ’n grondprofiel kan vashou. PBW word gedefinieer as die hoeveelheid water tussen die veldkapasiteit (die grond se “vol punt”) en permanente verwelkpunt (die punt waar grond so droog is dat plante nie meer water kan opneem nie en sal vrek). Die hoeveelheid beskikbare grondwater word hoofsaaklik bepaal deur die grond se tekstuurklas en die profiel- of worteldiepte. Sandgronde kan min­der water vashou as leem- en kleigronde. Tipiese PBW-waardes wissel van so laag as 50 mm/m gronddiepte vir growwe sandgronde tot 120 mm/m vir die meeste leem- en kleigronde. Waterstremming kan intree en produksie benadeel wanneer die grondwaterinhoud laer as ’n kritieke waarde daal, wat uitgedruk word as ’n persentasie van PBW. Dit staan bekend as die toelaatbare onttrekking. Die spesifieke gewas se sensitiwiteit vir waterstremming in verskillende groeistadia sal bepaal hoeveel water onttrek kan word voordat waterstremming intree.

Gewasse se groeistadium beïnvloed waterbestuur op verskeie maniere. Eerstens gee die groeistadium ’n aanduiding van hoeveel water die plant nodig het. Loofbedekking is vroeg in die groei­seisoen klein en minder water word benodig, maar later in die groeiseisoen styg die waterbehoefte soos wat die loofbedekking toeneem. Grafiek 1 toon ’n tipiese waterverbruikskurwe van mielies oor die groeiseisoen aan.

Grafiek 1: Tipiese daaglikse waterverbruikskurwe van mielies met ’n 140 dae-groeiseisoenlengte.

Verder bepaal die groeistadium ook die worteldiepte van die mielie, wat ’n aanduiding is van die grondvolume waaruit water opgeneem kan word. Vroeg in die seisoen is die wortels nog vlak (0,3 m tot 0,5 m) en benut dit net ’n klein gedeelte van die beskikbare grond­reservoir. Die risiko van oorbesproeiing en loging is die grootste in hierdie stadium en daarom moet besproeiing beperk word tot meer gereelde kleiner hoeveelhede. Later in die seisoen is die wortels dieper (1,2 m tot 1,5 m) en minder gereelde, swaarder besproeiing kan toegedien word, maar die toelaatbare onttrekkings­hoeveelheid moet steeds nie oorskry word nie.

Die sensitiwiteit vir waterstremming in die verskillende groei­stadia sal bepaal hoeveel water onttrek mag word voordat stremming intree. Mielies word as redelik droogteverdraagsaam geag. Tog kan ernstige waterstremming selfs in minder gevoelige sta­diums die groei en opbrengs affekteer. Vir die meeste gewasse word aanvaar dat waterstremming kan intree wanneer meer as 50% van PBW gedurende gevoelige groeistadiums uit die wortelsone onttrek word. Die gevoeligheid van mielies vir waterstremming in verskillende stadia kan soos volg opgesom word:

  • Vegetatiewe stadium

    • Duur van opkom tot blomstadium.
    • Matige waterstremming kan wortelgroei stimuleer.
    • Ernstige waterstremming kan wortelgroei beperk en lei tot minder vegetatiewe groei (kleiner blaredak), wat graanopbrengs negatief kan beïnvloed.
  • Reproduktiewe stadium

    • Duur van blom (pluim- en baardverskyning) tot by begin van graanvulling.
    • Waterstremming veroorsaak swak bestuiwing, wat die potensiële aantal pitte per kop verminder en opbrengs verlaag.
  • Graanvullingstadium

    • Duur van begin van graanvulling tot rypwording.
    • Waterstremming lei tot vroeë rypwording, swak graanvulling, laer pitmassa en laer finale graanopbrengs.
    • Graankwaliteit kan ook benadeel word.

Heersende weerstoestande bepaal die atmosferiese verdampingsaanvraag, wat die dryfkrag vir waterverbruik (transpirasie en verdamping) is. Die temperatuur, windspoed, sonstraling en relatiewe humiditeit beïnvloed die verdampingsaanvraag en dus gewaswaterbehoefte. Hiervolgens is dit duidelik dat die waterbehoeftes van gewasse van dag tot dag en tussen seisoene sal verskil.

Die tipe besproeiingstelsel wat gebruik word, sal die lengte van besproeiingsiklusse bepaal. Met ’n spilpunt mag toedienings van 25 mm tot 30 mm twee keer per week (met inagneming van die aflooprisiko en gewasgroeistadium) die gewas se waterbehoeftes bevredig, terwyl meer gereelde, kleiner toedienings met ’n drupstelsel toegedien behoort te word. Oorhoofse sprinkelbesproeiing sal weer tot meer verdampingsverliese lei as drupbesproeiing, wat nie die hele grondoppervlakte benat nie, wat impliseer dat die totale waterbehoefte tussen stelsels kan verskil.

Wanneer en hoeveel om te besproei
As daar nie op die regte tydstip besproei word nie, kan die gewas gestrem en opbrengs daardeur ingeboet word. As daar weer te vroeg besproei word of die toe­dieningshoeveelheid te groot is, word water en energie vermors. Waardevolle voedingstowwe kan uit die wortelsone geloog word, wat nie net opbrengs negatief kan beïnvloed nie, maar ook produksiekoste onnodig opjaag.

Die produsent kan slegs doeltreffend besproei as hy weet wanneer en hoeveel water om toe te dien. Besproeiingskedule­ring is dus die besluitnemingsproses om te bepaal wanneer en hoeveel besproei moet word ten einde optimale en volhoubare produksie te verseker. Om doeltreffend te kan skeduleer, is dit belangrik om te weet hoeveel water die gewas gebruik het sodat die regte hoeveelheid water weer toegedien kan word. Hiervoor kan verskeie hulpmiddels gebruik word.

Skeduleringshulpmiddels
Die meeste skeduleringsmetodes meet een of meer komponente van die grond-plant-atmosfeerstelsel en is dus gewoonlik gebaseer op grond-, plant- of atmosferiese metings. In die praktyk word grond- en atmosferiese metodes die meeste gebruik en daar is verskeie sulke hulpmiddels op die mark beskikbaar.

Grondwatermetings
Die waterinhoud van grond kan direk deur monsterneming (byvoorbeeld met ’n grondboor) bepaal of geskat word en die besproei­ingshoeveelheid word dan daarvolgens bereken. As alternatief kan die grondwaterstatus indirek gemeet word met instrumente soos tensiometers of kapasitansiesensors. ’n Tipiese strategie sal wees om die grondwaterinhoud gereeld te meet en dan te besproei sodra ’n sekere watertekort in die profiel bereik is (byvoorbeeld 30 mm water is onttrek), met inagneming van die maksimum toelaatbare onttrekking om stremming te voorkom (Grafiek 2).

Grafiek 2: Daaglikse verandering in gemete watertekort in die grondprofiel (blou kolletjies en lyne). Sodra die tekort die toelaatbare onttrekking bereik (stippellyn), moet daar besproei word (swart pyle). Die blou pyl dui reën aan.

Tensiometers meet grondwaterspanning en is lank reeds in gebruik. Kapasitansiesensors het die afgelope tyd meer bekostigbaar geword en verskeie modelle word plaaslik vervaardig. Hierdie sensors meet gewoonlik die grondwaterinhoud deurlopend en toon die waterinhoude op ’n grafiek aan (Grafiek 2). Bestuurslyne word opgestel waarvolgens die produsent sy grondwater bestuur. Die doelwit is dan om die grondwater tussen die veldkapasiteit (vol) en toelaatbare onttrekkingslyne (hervul) op die grafiek te hou.

Atmosferiese metodes
Die atmosferiese verdampingsaanvraag is die dryfkrag vir waterverbruik deur plante en hang af van die heersende weerstoestande op ’n bepaalde dag. Die verdampingsaanvraag is hoër op ’n droë, warm, sonnige en winderige dag as wanneer die lug vogtig en koel is op ’n bewolkte, windstil dag. Dit is dus duidelik dat gewaswaterbehoeftes aansienlik van dag tot dag kan wissel, afhangend van die heersende weerstoestande.

As die temperatuur, humiditeit, straling en windspoed met ’n weerstasie gemeet word, kan die atmosferiese verdampings­aanvraag (ETo) en gewaswaterverbruik redelik akkuraat bereken word. Outoma­tiese weerstasies is nou redelik algemeen op plase beskikbaar en kan geprogrammeer word om ETo direk te bereken. Hierdie ETo-waardes kan dan gebruik word om gewaswaterverbruik mee te skat. Vir praktiese gebruik kan die volgende vereenvoudigde aanname gemaak word:

ET = ETo x LB/100 – ET is die gewas­waterverbruik (eva­po­­tran­s­­­pirasie), ETo die daag­­likse verdampingsaanvraag en LB die geskatte loofbedekking (%) op ’n spesifieke groeistadium. LB is die persentasie grond wat deur blare bedek word as daar direk van bo die gewas na die grond gekyk word. Die LB begin laag vroeg in die groeiseisoen, styg namate die grootte van die loof toeneem en daal weer sodra blare begin afsterf en die loof kleiner word.

Daaglikse berekeninge van gewaswaterverbruik kan met ’n spreiblad soos Excel bygehou word om boekhouding te vergemaklik. Rekenaarsimulasiemodelle vir die voorspelling van gewaswaterbehoeftes het die afgelope tyd meer algemeen beskikbaar geword en kan ook gebruik word om gewasgroei en waterverbruik vanaf daaglikse weerdata te bereken, soortgelyk aan die metode wat hierbo bespreek is.

Graan SA/Sasol fotokompetisie