Optimizing irrigation for cactus (Opuntia ficus-indica) fodder production under drought conditions in Kerman, Iran

Abstract

Water scarcity and droughts are major challenges for cattle production in Iran due to the resulting feed shortages. Cactus plants were studied for 3 years (2017–2019) for their agronomic and water productivity. The study used a four-replication randomized block design. Normal, moderate drought stress and severe drought stress irrigation were applied in 2017. The irrigation depths applied to the cactus plants were established by referencing cumulative pan evaporation values, with 100, 140 and 180 mm in 2017; 140, 190 and 240 mm in 2018; and 160, 210 and 260 mm in 2019, representing the total depth of water added during each irrigation event. In 2018 and 2019, the normal and severe drought stress treatments produced the most and least number of cladodes per plant, respectively. As dry stress increased, the cladode length, breadth and diameter decreased. Severe drought stress had the greatest potassium content and the lowest neutral detergent fibre (NDF) and acid detergent fibre (ADF) concentrations. Normal irrigation had the greatest effect on water productivity in 2018 and 2019. The usual treatment produced the greatest fresh and dry yields in 2018 (57.3 and 4.51 t ha⁻¹) and 2019 (112 and 8.97 t ha⁻¹). Under mild drought stress, the crude protein content was 8%, and under severe drought stress, it was 7%. The results suggest that Kerman, Iran, can grow cactus with less water.

La pénurie d'eau et les sécheresses sont des défis majeurs en face de la production de bétail en Iran en raison des pénuries alimentaires qui en résultent. Les plantes cactus ont été étudiées pendant trois ans (2017–2019) pour leur productivité agronomique et hydrique. L'étude a utilisé un plan en blocs aléatoire à quatre répétitions. Des systèmes d'irrigation normaux, modérés et sévères en ce qui concerne la sécheresse ont été appliqués en 2017. Les profondeurs d'irrigation appliquées aux plantes de cactus ont été établies en référençant les valeurs cumulatives d'évaporation pan, avec 100, 140 et 180 mm en 2017; 140, 190 et 240 mm en 2018; et 160, 210 et 260 mm en 2019, représentant la profondeur totale d'eau ajoutée lors de chaque événement d'irrigation. En 2018 et 2019, les traitements de stress de sécheresse normale et sévère ont produit le plus grand et le moins grand nombre de cladodes par plante, respectivement. À mesure que la contrainte sèche augmentait, la longueur, la largeur et le diamètre des cladodes diminuaient. Le stress de sécheresse sévère a eu la plus grande teneur en potassium et les plus faibles concentrations de la fibre de détergent neutre (NDF) et de la fibre de détergent acide (ADF). L'irrigation normale a exercé le plus grand impact sur la productivité de l'eau en 2018 et 2019. Le traitement habituel a produit les meilleurs rendements frais et secs en 2018 (57,3 et 4,51 t ha-1) et 2019 (112 et 8,97 t ha-1). En cas de sécheresse légère, la teneur en protéines brutes était de 8%, et en cas de sécheresse sévère, elle était de 7%. Les résultats suggèrent que Kerman, en Iran, peut cultiver des cactus avec moins d'eau.