Badanie wskaźników stresu wodnego roślin uprawnych pomaga poprawić skuteczność nawadniania
Przyrost liczby ludności na świecie dalece przekracza wzrost produkcji rolnej – rolnictwo nie jest w stanie nadążyć za tymi zmianami, a jedną z głównych przyczyn tego stanu rzeczy są problemy z dostępnością wody. Aby zaspokoić potrzeby ludności, która ma zamieszkiwać planetę w 2050 roku, uprawy rolne będą wymagały zużycia nawet 70 % więcej wody niż obecnie. Dostęp do takiej ilości wody nie będzie jednak możliwy. Wiele regionów świata, w tym Europa, boryka się z problemem zmniejszonej dostępności wody będącym skutkiem zmiany klimatu. W krajach suchych i półsuchych rolnictwo już teraz zużywa około 80 % całej dostępnej słodkiej wody, a w związku z nasilaniem się niekorzystnych zmian klimatycznych odsetek ten jeszcze wzrośnie. Zwiększa to presję na poprawę efektywności rolnictwa. Europejczycy będą zmuszeni nawadniać swoje uprawy w precyzyjny sposób. Problem polega jednak na tym, że aktualnie stosowane metody kontroli nawadniania oferują ograniczone możliwości określania optymalnej ilości wody w przypadku upraw w suchych warunkach. Konieczne będzie powstanie nowych metod irygacji, do ich opracowania potrzeba będzie natomiast dokładnego poznania reakcji fizjologicznej roślin uprawnych na suszę.
Stres wodny i reakcja na suszę
Zespół finansowanego ze środków UE projektu AgroPHYS badał tę reakcję i wykorzystał czujniki mechaniczne do jej monitorowania w czasie rzeczywistym. Badanie przeprowadzono dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”. Kluczowym pojęciem w badaniu reakcji fizjologicznej roślin na suszę jest stres wodny. W pewnym uproszczeniu oznacza ono stan, w którym roślina potrzebuje wody ale nie jest w stanie pozyskać jej w odpowiedniej ilości – jego skutkiem jest nieprawidłowy wzrost rośliny. „Aby móc precyzyjnie planować nawadnianie, konieczne jest wykorzystanie najlepszych możliwych wskaźników stresu wodnego roślin”, tłumaczy koordynatorka projektu, Celia Rodriguez Dominguez. „Dzięki takim wskaźnikom wiemy, ile wody należy zastosować do irygacji i kiedy”.
Lepsze monitorowanie stresu wodnego
Zrozumienie stresu wodnego nie jest jednak takie proste. Typowe urządzenia do monitorowania dają niejednoznaczne wyniki, które ponadto trudno jest powiązać z konkretnymi reakcjami fizjologicznymi. Co więcej, większość aktualnie używanych wskaźników jest niezadowalająca. Aby znaleźć lepszy wskaźnik, badacze uczestniczący w projekcie AgroPHYS wykorzystali zestaw istniejących instrumentów do monitorowania roślin w celu określenia interesujących ich procesów fizjologicznych. Najważniejszymi i najbardziej innowacyjnymi z tych urządzeń były specjalne kamery i mikroskopy użyte do monitorowania powstawania pęcherzyków powietrza w układach naczyniowych siewek drzew oliwnych w stanie odwodnienia. Ponadto zespół opracował nowatorską kombinację technik rehydracji, które wykorzystano do zmierzenia przepływu wody od gleby i korzeni do liści. Nowe wnioski dotyczące fizjologii roślin płynące z tych obserwacji stanowią najistotniejsze rezultaty omawianego projektu. Wśród innych osiągnięć badawczych można wymienić wykazanie, że wiedza dotycząca odporności roślin uprawnych na stres wodny ma istotne znaczenie w kontekście zmiany klimatu. Występowanie wysokiego poziomu stresu jest natomiast mało prawdopodobne w przypadku drzew owocowych, które unikają go poprzez zamykanie aparatów szparkowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Uczeni doszli do wniosku, że stopień, w jakim zamykanie aparatów szparkowych ogranicza produktywność, zależy od zdolności roślin do pozyskiwania wody pod powierzchnią gruntu. „Dowiedliśmy, że przewodność szparkowa jest zmienną, którą należy brać pod uwagę w monitorowaniu stresu wodnego drzew owocowych”, dodaje Rodriguez Dominguez. Gdyby naukowcy potrafili wcześniej wykrywać stres wodny u roślin, zmniejszyłoby to ich ogólne zapotrzebowanie na wodę, a to z kolei przełożyłoby się na poprawę efektywności irygacji. Możliwość powiązania stresu wodnego z fizjologicznymi aspektami produktywności pozwala natomiast uczonym dostosowywać strategie nawadniania zależnie od stadiów wzrostu roślin. Przy pomocy opracowanych przez badaczy czujników drobni producenci rolni będą mogli zwiększyć plony i jakość płodów, a jednocześnie oszczędniej gospodarować wodą.
