Adaptation of Agricultural Practices Toward Mitigating Drought Effects on Wheat (Triticum aestivum L.) Production in Palestine

Abstract

General abstract Wheat (Treticum aestivum L.) is considered the main aspect of the world food security including the Middle-East. Indeed, demand on wheat increases from year to year and from country to country. Although, the general world wheat production increased, there were relapses in some countries due to many reasons like drought, bad rainfall distribution, above average temperatures, edaphic factors, locust attach and human conflicts. In Palestine, this important crop testifies sharp decline in its productivity due to many reasons including bad agricultural practices, deterioration of the crop varieties, biotic stress, climate change effects and its consequences in particular. Indeed, drought and heat are the main agricultural constraints that reduce crop productivity in the Middle-East in general including Palestine with no exception. However, many approaches have been introduced to mitigate the impact of climate change and to increase wheat productivity including agronomic practices manipulation such as tillage and fertilization which found to be the most applicable practices due to ease of application, low cost and ability to be implemented and/or examined not only by scientists but also by farmers, whom originally manipulated, modified and adopted the agronomic practices over the human history. This study was conducted during the growing season of 2018/2019 at the eastern slopes of Bethlehem governorate that are influenced by drought and classified as arid to semi-arid areas. The main goal of this study is to evaluate the impact of different tillage and fertilization practices on morphological features and yield components of winter wheat (var. Yellow Heteya), which grown under rain-fed conditions. In the first experiment, four tillage systems including conventional tillage (CT) and three conservation tillage systems (reduced tillage (RT), conservation tillage at 8cm (C8) and conservation tillage at 4cm depth (C4)) were investigated in a randomized complete block design (RCBD) with 3 replicates. In addition, a second trial was laid out in a factorial randomized block design, where the tillage practices combined with different fertilization types comprising sheep manure (M), tri-superphosphate (TSP) and ammonium sulfate (AS), in which they all coupled with different fertilizers ratios as the following ( manure 6m3/dunum (M6m3); manure 3m3/dunum+ TSP 6.25 kg/dunum+ AS 6.25 kg/dunum (M3m3/TSP6.25kg/AS6.25kg); manure 3m3/dunum+ TSP 12.5 kg/dunum (M3m3/TSP12.5kg) and manure 3m3/dunum+ AS 12.5 kg/dunum (M3m3/AS12.5kg). Significant differences among the examined parameters were observed. Overall the examined tillage types and sowing depths, the reduced tillage system presented significant higher yield, stem length, and spike parameters values followed by the conventional system. Also, in the second trial of the study, our results revealed the superiority of the RT× M6m3 in term of grain yield production and RT× M3m3/TSP12.5kg in term of straw production. Moreover, the reduced tillage system dominates the other tillage treatments in the morphological characteristics that considered an important indicator for the response of plants to the tested treatments and their adaptation to the stress conditions. Furthermore, in the two studies both of 4 and 8 cm tillage types exhibited the lowest values even when they were combined with fertilizers. Keeping in mind that in some parameters the CT revealed slightly higher production values, but these values are not higher enough to cover the financial expenditures of tillage frequency treatment. Regarding the fertilization treatments, M6m3 in general revealed the highest production and morphological values comparing to the other fertilization treatments. Significantly lowest values presented in the conservation systems might be explained by its initial stage of transformation to the conservation system which commonly needs many years. Indeed, for the aims of conservation agriculture about 30% of plant residue must be remains in the land, but due to rangeland area decline that related to the climatic change, urban sprawl and Israeli restriction, the farmers became forced for shepherding their flocks in the field harvest leftovers. For that it is highly recommended to aware the herders about the advantages of keeping the plants residues in the land that leads to increase the productivity. This short term study is definitely not sufficient to reveal the impact of the examined tillage and fertilization practices, but it gives indicators for a promising practices to cope with the climate change effect that need more investigation on longer term. Keywords: conservation tillage, drought, reduced tillage, organic fertilizers, Palestine, Wheat (Treticum aestivum L.). الملخص باللغة العربية مواءمة الممارسات الزراعية للتخفيف من آثار الجفاف على انتاج القمح (.(Treticum aestivum L في فلسطين يعتبر القمح (Treticum aestivum L.) ركيزة أساسية من ركائز الأمن الغذائي العالمي بما في ذلك الشرق الأوسط. هذاويتزايد الطلب على القمح من سنة لأخرى ويتزايد معه بالتاليمجمل الانتاج العالمي، إلا أنه يتناقص في بعض الدول نتيجة لعدد من العوامل أهمهاالجفاف وسوء التوزيع المطري وارتفاع درجات الحرارة والعوامل المرتبطة بالتربة والجراد والصراعات البشرية. في فلسطين، تتناقص إنتاجية القمح بشكل مطرد وذلك لعدة عوامل والتي تشمل الممارسات الزراعية الخاطئة وتدهور الاصناف والإجهاد الحيوي وكذلك التغير المناخي وتداعياته على وجه الخصوص. حيث يعتبر الجفاف وارتفاع درجات الحرارة من أهم العوامل المحددة لإنتاجية المحاصيل الحقلية في الشرق الأوسط عموماً بما في ذلك فلسطين.هذا ويوجد العديد من الاساليب والوسائل الزراعية المتبعة للتخفيف من أثر التغير المناخي وبالتالي زيادة انتاجية القمح والتي أهمها مواءمة أنظمة الحراثة والتسميد والتي ثبت انها الأكثر قابلية للتطبيق نظراً لسهولة إجرائها وقلة تكاليفها وإمكانية تنفيذها و/أو تجربتها ليس فقط من خلال العلماء والباحثين بل عن طريق المزارعين أيضاً الذين هم حجر الأساس في تغيير وتعديل ومواءمة الممارسات الزراعية المختلفة على مدى التاريخ البشري. تهدف هذه الدراسة الى تقييم أثر ممارسات الحراثة والتسميد المختلفة على صفات القمح الشكلية ومكونات الانتاج الخاصة بالقمح وبالتحديد صنف الهيتيه الصفراء الذي يزرع بعلياً. ولتحقيق ذلك تم اختيار منطقة سفوح محافظة بيت لحم الشرقية والمصنفة كمناطق جافة إلى شبه جافة والتي تعاني مؤخراً من ظاهرة الجفاف وذلك في الموسم الزراعي 2018/2019. هذا وتم تنفيذ تجربتين، حيث شملت التجربة الأولى على تقييم أربع أنظمة حراثة هي: الحراثة التقليدية (CT) والحراثة الحافظة والتي استخدم فيها ثلاثة أنظمة (هي الحراثة المختصرة (RT)، والحراثة الحافظة على عمق 4 سم (C4)، والحراثة الحافظة على عمق 8 سم (C8)). هذا وتم توزيع المكررات ضمن تصميم القطاعات العشوائي (RBD) لثلاث مكررات. أما التجربة الثانية، فكانت تجربة عامليه بعاملين وبتصميم القطاعات العشوائية (FRBD)، حيث تم دمج معاملات الحراثة مع معاملات التسميد التي شملت أنواعاً وكميات ونسب مختلفة من زبل الأغنام وسوبر فوسفات الثلاثي وسلفات الأمونياك كما يلي: 6 كوب زبل أغنام/دونم، 3 كوب زبل أغنام + سوبر فوسفات ثلاثي 6.25 كغم/دونم + سلفات أمونياك 6.25 كغم/دونم، 3 كوب زبل أغنام + سوبر فوسفات ثلاثي 12.5 كغم/دونم، 3 كوب زبل أغنام + سلفات أمونياك 12.5 كغم/دونم. أظهرت الدراسة وجود فروقات معنوية بين المؤشرات المقاسة. حيث بينت النتائج أن الحراثة المختصرة أعطت وبفوارق معنوية الإنتاج الأعلى وطول الساق الأطول بالإضافة إلى أجود المواصفات في السبلات تليها نظام الحراثة التقليدية. أما بالنسبة للجزء الثاني فقد تفوقت الحراثة المختصرة عندما أضيف إليها زبل أغنام بمعدل 6 كوب للدونم في إنتاج البذور وعندماأضيف إلى الحراثة المختصرة 3 كوب زبل أغنام + سوبر فوسفات ثلاثي 12.5 كغم/دونم فقد أعطت أفضل إنتاج للقش. بالإضافة الى ذلك، فقد هيمنت الحراثة المختصرة على ممارسات الحراثة الأخرى في جانب المواصفات الشكلية للقمح، والتي تعد مؤشراً مهما لاستجابة القمح للمعاملات المطبقة ولمدى تأقلمه مع ظروف الاجهاد. أيضاً فقد تبين في كلا الجزئين من التجربة أن الحراثة الحافظة على عمق 4 و8 سم قد أعطت أدنى النتائج، وحتى عند إضافة الأسمدة إليها. تجدر الإشارة إلى أن بعض المؤشرات كانت نتائجها أعلى في الحراثة التقليدية منها في الحراثة المختصرة، إلا أن هذه الزيادة غير كافية لتغطية المصاريف الحراث المتكرر. أما فيما يتعلق بالأسمدة، فبشكل عام أظهرت معاملة زبل الأغنام بمعدل 6 كوب للدونم أعلى النتائج، متفوقة على كل معاملات التسميد الأخرى. بالنسبة للانخفاض المعنوي الذي ظهر في نتائج الحراثة الحافظة، فقد يمكن تبريره بأثر المرحلة الأولية للتحول من الأنظمة التقليدية إلى الأنظمة الحافظة، والذي يحتاج عادة الى فترة من الزمن. حقيقة، ولأغراض الزراعة الحافظة يتم الإبقاء على ما يقارب من 30% من مخلفات المحاصيل في الأرض، ولكن وبسبب انحسار المناطق الرعوية الناتج بسبب التغير المناخي والزحف العمراني والقيود الاسرائيلية, فإن رعاة الأغنام يضطرون لرعي مواشيهم في الحقول لتغذية هذه القطعان على مخلفات تلك المحاصيل. لذلك فانه يوصى بتوعية رعاة الأغنام بفوائد ترك مخلفات المحاصيل في الارض والذي ينتج عنه من زيادة في الإنتاج. إن هذه الدراسة -قصيرة المدى- ليست كافية وبشكل قطعي لتقييم أثر معاملات الحراثة والتسميد على القمح، ولكنها تعطي مؤشرات لممارسات واعدة للتكيف مع تبعات التغير المناخي، مما يستدعي مزيداً من البحث والدراسة على فترة أطول.