How does Lateral Spacing Affect Seed Yield and Net Income in Trickle-irrigated Sunflower Under Different Irrigation Regimes?

Abstract

The proper design and management of trickle irrigation systems are important factors in ensuring the efficient water use in agriculture. In this study, the effects of different irrigation strategies were determined on the yield, net income, and water use productivity of trickle-irrigated sunflower (Helianthus annuus L. cv. Sirena) in a two-year open-field experiment (2013–14) in a semi-arid climate. Two different lateral spacings (L) of 70 cm (one lateral line per one plant row) and 140 cm (one lateral line per two plant rows) were designed, and three different wetting factors (W) were applied for each lateral spacing. Wetting factors of 1.00 and 0.60 were used as fixed values for both 70 and 140 cm lateral spacings. Moreover, two different wetting factors, 0.85 and 0.42, were used for the lateral spacings of 70 and 140 cm, respectively, using the measured wet diameter values in the experiment area. Thus, six treatments were designated as L₇₀W_1.00, L₇₀W_0.60, L₇₀W_0.85, L₁₄₀W_1.00, L₁₄₀W_0.60, and L₁₄₀W_0.42. The study was designed as randomized complete block design with three replications.

When the trial years and treatments were evaluated together, the irrigation depth applied per treatment varied between 333.2 and 666.0 mm, while the plant water consumption (ETc) varied between 473.8 and 751.6 mm, and the highest ETc was found in L₇₀W_1.00. The highest seed yield (5.70 t ha⁻¹) was obtained in the L₇₀W_1.00, and the seed yield generally decreased with the decrease in water consumption. In L₁₄₀W_1.00, in which the same amount of irrigation water was used as in the L₇₀W_1.00, there was an 8% decrease in yield due to the design of one lateral per two plant rows. The yield response factor (ky) of sunflower was found to be 0.97, indicating that a certain level of water restriction can be applied to sunflower. However, there was a 17% reduction in seed yield in the L₇₀W_0.60 treatment compared to that in the L₇₀W_1.00 treatment, which resulted in a significant water saving of 34%. On the other hand, the lateral spacing of 1.40 m led to a significant decrease in yield under deficit irrigation conditions. The highest net income (1358 US $ ha⁻¹) was obtained in the L₇₀W_1.00 treatment, and the net income in the L₁₄₀W_1.00 treatment was found to be 1160 US $ ha⁻¹ with an approximate decrease of 15%. Therefore, to achieve high yield and net income in sunflower production, one lateral design should be used for each plant row with the wetting factor of 1.00. Moreover, to save the irrigation water in semi-arid areas, it is suggested to design a trickle lateral pipe for each plant row in sunflower production and use the wetting factor of 0.60.

Zusammenfassung

Die ordnungsgemäße Planung und Verwaltung von Systemen zur Tropfbewässerung sind wichtige Faktoren für eine effiziente Wassernutzung in der Landwirtschaft. In dieser Studie wurden die Auswirkungen verschiedener Bewässerungsstrategien auf den Ertrag, das Nettoeinkommen und die Wassernutzungsproduktivität einer Tropfbewässerung bei Sonnenblumen (Helianthus annuus L. cv. Sirena) in einem zweijährigen Freilandversuch (2013–14) in einem semiariden Klima ermittelt. Es wurden zwei verschiedene seitliche Abstände (L) der Tropfrohre von 70 cm (eine seitliche Linie pro Pflanzenreihe) und 140 cm (eine seitliche Linie pro zwei Pflanzenreihen) entworfen, und für jeden seitlichen Abstand wurden drei verschiedene Benetzungsfaktoren (W) angewendet. Die Benetzungsfaktoren von 1,00 und 0,60 wurden als Fixpunkte für die Seitenabstände von 70 und 140 cm verwendet. Darüber hinaus wurden zwei verschiedene Benetzungsfaktoren, 0,85 und 0,42, für die seitlichen Abstände von 70 bzw. 140 cm verwendet, wobei die gemessenen Werte für den Feuchtigkeitsdurchmesser im Versuchsgebiet zugrunde gelegt wurden. Somit wurden sechs Behandlungen durchgeführt, bezeichnet als L₇₀W_1.00, L₇₀W_0.60, L₇₀W_0.85, L₁₄₀W_1.00, L₁₄₀W_0.60 und L₁₄₀W_0.42. Die Studie wurde im randomisierten vollständigen Blockdesign mit drei Wiederholungen angelegt.

Wenn die Versuchsjahre und Behandlungen zusammen ausgewertet wurden, variierte die Bewässerungstiefe pro Behandlung zwischen 333,2 und 666,0 mm, während der Pflanzenwasserverbrauch (ETc) zwischen 473,8 und 751,6 mm variierte, wobei der höchste ETc in L₇₀W_1.00 gefunden wurde. Der höchste Saatgutertrag (5,70 t ha⁻¹) wurde bei L₇₀W_1.00 erzielt, und der Saatgutertrag nahm im Allgemeinen mit dem Rückgang des Wasserverbrauchs ab. Bei L₁₄₀W_1.00, bei dem die gleiche Menge an Bewässerungswasser wie bei L₇₀W_1.00 verwendet wurde, kam es zu einem Ertragsrückgang von 8 %, der auf die Anordnung von einer Seitenlinie pro zwei Pflanzenreihen zurückzuführen ist. Der Ertragsreaktionsfaktor (ky) der Sonnenblume wurde mit 0,97 ermittelt, was darauf hindeutet, dass ein gewisses Maß an Wasserrestriktion bei Sonnenblumen angewendet werden kann. Allerdings war der Samenertrag bei der Behandlung L₇₀W_0,60 um 17 % geringer als bei der Behandlung L₇₀W_1,00, was zu einer erheblichen Wassereinsparung von 34 % führte. Andererseits führte der seitliche Abstand der Tropfrohre von 1,40 m unter den Bedingungen der Defizitbewässerung zu einem erheblichen Ertragsrückgang. Der höchste Nettoertrag (1358 US $ ha⁻¹) wurde bei der L₇₀W_1.00-Behandlung erzielt, und der Nettoertrag bei der L₁₄₀W_1.00-Behandlung lag bei 1160 US $ ha⁻¹, was einem Rückgang von etwa 15 % entspricht. Um hohe Erträge und Nettoeinnahmen bei der Sonnenblumenproduktion zu erzielen, sollte daher für jede Pflanzenreihe ein seitliches Tropfrohr mit einem Benetzungsfaktor von 1,00 verwendet werden. Um das Bewässerungswasser in halbtrockenen Gebieten zu sparen, wird außerdem vorgeschlagen, für jede Pflanzenreihe im Sonnenblumenanbau eine seitliche Versickerungsleitung mit einem Benetzungsfaktor von 0,60 anzulegen.