高德注册本地灌木:撒哈拉以南非洲地区干旱作物的一个简单解决方案

时间:2020-07-29 作者:河南《高德娱乐》 热度:
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高德娱乐-Q554258报导:萨赫勒地区是干旱的撒哈拉沙漠和南部湿润的热带稀树大草原之间的过渡地带,降雨的可变性是唯一的保证。雨常常来得很晚,有时甚至根本就没下过。
 
这可能会在一个严重依赖雨水种植大部分粮食的地区导致毁灭性的作物歉收和饥荒。几个世纪以来,萨赫勒地区的农民为了适应多变的降雨量,种植了小米、高粱、花生和豇豆等作物,这些作物即使在干旱时期也很适合生产粮食。
 
然而,有时作物的适应能力不足以保护它们免受长期干旱的影响,而且粮食产量会因缺水而急剧下降。萨赫勒地区的人口在不断增长,而粮食产量却没有同步增长,这使得本已严峻的问题更加令人困惑。
 
在这些营养贫乏、肥料投入少的土壤中,土地迫切需要农业系统,以最小的投入提供足够的产量和土壤保持。
 
这项关于萨赫勒地区土壤水文的研究是美国国家科学基金会(National Science Foundation)资助的一个更大项目的一部分,该项目旨在研究一些农民采用的传统技术如何能够进一步提高作物产量,甚至在干旱胁迫时期也是如此。我们发现,将粮食作物与当地的木质灌木圭亚那(Guiera senegalensis)种植在一起可以以最小的成本提高作物的生长。这是一种简单的方法,不仅可以在萨赫勒地区使用,也可以适用于其他周期性不适合农业发展的地区。
 
用同一根吸管喝水
 
在其他一些农林复合经营系统中,作物与树木生长在一起,树木可以与作物争夺水分,从而降低附近作物的生长和产量。
 
在我们的工作中,我们研究了这一过程被称为液压升降机,也称为液压重新分配,即g . senegalensis灌木泵水通过根系从土壤中深在夜间和存款在上层土壤干层,当他们不积极光合作用。水力提升在经历周期性干旱的环境中已经被发现,并已被证明可以提高浅根吸收养分和维持较高水平的蒸腾和光合作用的能力。2003-2004年,Fred Kizito博士和他的同事在一个类似的国家科学基金会项目中首次观察到了塞内加尔G.塞内加尔的水力升力过程。
 
我们的假设是,每天,附近的珍珠谷子会利用这些灌木带来的水分。为了验证水转移的假设,我们在塞内加尔严酷的萨赫勒条件下进行了一项实地研究。这项工作是正在进行的一项研究的一部分,研究在雨季作物生长与灌木的关系。为了创造必要的干燥条件,我们使用灌溉来控制本试验的水量和供水时间。
 
利用土壤湿度传感器对土壤湿度进行监测。一旦我们观察到具有水力提升特性的土壤每天干燥和夜间重新湿润,我们就开始了我们的研究。
 
水通道
 
当根系在白天将上层土壤中的水分抽走,导致土壤干燥时,就会发生水力提升。然后,湿润的土壤深入地下,干燥的土壤靠近地表,水沿着梯度通过植物向上流动,就像用吸管吸水一样。一旦到达上层土壤,它就会被拉到根周围干燥的土壤中,就像干海绵吸收工作台上的溢出物一样。我们的假设是,从根部释放出来的一些水被附近的小米植物利用了。
 
为了进行实验,我们把装有化学示踪剂的瓶装水附在灌木的深根上。然后,我们收集了附近5天内生长的灌木和作物茎的地上样本,以观察示踪水的去向。
 
我们在灌水的第一天就在灌木丛中发现了这种痕迹,不久之后,我们又在附近的一种作物中发现了这种痕迹。这一发现有力地支持了水通过灌木根部向上进入作物的观点。从灌木根部到作物的确切路径有待进一步研究,但我们相信存在一条路径。这种水力提升和水在物种间转移的结合一直被假设,但很少见到。它从来没有被观察到作为农林复合经营系统的一个组成部分,对作物生产有如此深远的影响。
我们的团队由美国、法国和塞内加尔的教授和研究生、来自多个非洲国家的研究人员,以及受雇为田间技术员的当地农民组成。我们从一位名叫Saliou Diouf的农民那里租了土地,他与塞内加尔农业研究所的研究人员密切合作。Saliou和他的儿子们为我们提供了种植小米和管理灌木的宝贵经验。利用在他的土地上进行研究活动的收益,Saliou的家人已经能够建立一个滴灌系统,并从村里的公用井里买水来种植和维持一个兴旺的蔬菜生意。
 
本地植物的能量
 
植物之间输送的水量似乎相当少。然而,蓄水的数量可能远没有放水的地点重要。
 
围绕着植物根系的小圆柱形土壤,被称为根际,在植物的生长中起着至关重要的作用。它是滋养植物所需的大部分水分和营养物质的必经之路,同时它也孕育着高浓度的微生物,这些微生物执行着各种各样的任务。因此,维持根际在水分胁迫下履行其功能的生存能力是极其重要的,而这一区域正是水力提升蓄水的地方。
 
在我们的试验中,我们观察到作物的根系吞没了浅灌木的根系,我们推测这可能与水分的吸收有关。
 
塞内加尔人在整个萨赫勒地区广泛生长。正在调查的管理技术包括以高于其在景观上的自然分布的密度种植灌木,这样它们可以在许多方面促进作物的生长。
 
我们的跨学科团队与美国国家科学基金会国际研究与教育合作(PIRE)项目也在研究液压提升对土壤微生物群落结构和功能的影响方式。在其他物种中,水力再分布也显著地改变了微生物群落的功能。我们也在研究灌木的存在,以及它们潜在的更高比例的微中尺度生物——生活在土壤中的小生物——如何影响周围土壤的结构和特征。
 
这项技术可能适用于萨赫勒的大片地区,而额外投入的劳动力和资金却很少。随着世界人口越来越多地被迫耕种干旱和贫瘠的土地,我们一定不要忘记观察本地植物如何适应它们的环境,并利用这些知识来优化我们自己的系统,特别是在资源有限的地方。

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