Rapid soil analytical techniques for international agricultural research and development

Soil analysis is used to assess natural resources and inform management to improve long-term farming profitability. Conventional techniques typically use different methods, equipment, reagents and skills to measure each soil property of interest. The consequence is that a conventional soil laboratory is expensive to set up, maintain and run. These issues result in many countries (and organisations) having to do without a well-functioning conventional soil laboratory. Developments in spectroscopic and potentiometric methods of soil analysis means that these countries need not go without reliable soil analysis

Environmental impact assessments of the Three Gorges Project in China: issues and interventions

The paper takes China's authoritative Environmental Impact Statement for the Yangzi (Yangtze) Three Gorges Project (TGP) in 1992 as a benchmark against which to evaluate emerging major environmental outcomes since the initial impoundment of the Three Gorges reservoir in 2003. The paper particularly examines five crucial environmental aspects and associated causal factors. The five domains include human resettlement and the carrying capacity of local environments (especially land), water quality, reservoir sedimentation and downstream riverbed erosion, soil erosion, and seismic activity and geological hazards. Lessons from the environmental impact assessments of the TGP are: (1) hydro project planning needs to take place at a broader scale, and a strategic environmental assessment at a broader scale is necessary in advance of individual environmental impact assessments; (2) national policy and planning adjustments need to react quickly to the impact changes of large projects; (3) long-term environmental monitoring systems and joint operations with other large projects in the upstream areas of a river basin should be established, and the cross-impacts of climate change on projects and possible impacts of projects on regional or local climate considered. © 2013 Elsevier B.V.Xibao Xu, Yan Tan, Guishan Yan

انتاجية محصول عباد الشمس وتركيبه المعدنى تحت نظم الصرف المختلفة بالأراضى المصرية المتأثرة بالأملاح

Salt affected soils are one of the more adverse media for the plant growth in world wide. These problematic soils conditions have negatively affect water and nutrients movement and uptake, thus seriously hampering crop production. Sunflower (Heliamthus annuus L.) yields became highly consumptive and needed for human and animals feed. In a middle north of Nile delta, this work was established under different drainage conditions to predict the yield of sunflower verities and their nutritional composition. The obtained results show that tile drainage system was more efficient to reduce the water table depth, salinity and alkalinity conditions and increasing the values of saturated hydraulic conductivity comparatively with that of open drainage one. The content of macro and micronutrients in the studied soils were existed in sufficient amounts, consequently, the plants grown in these areas may be suffered from salt stress. Moreover, tile drained soils cultivated with the foreign sunflower variety (Fedok) were highly productive comparing with that planted by the local one (Giza 2). Besides, the obtained sunflower weight of (1000) seeds and oil% had a maximum values. Simple correlation coefficients and regression equations were statistically computed to express the relationship between some soil properties under different drainage conditions and the nutritional elements content as well as sunflower oil yield. The obtained results provide a promising option for the use of salt affected soils to produce oil seed crops, i.e., sunflower with supported and beneficial effect of tile drainage beside the use of improved plant varieties at the middle north of Nile Delta soils.تعتبر الأراضى المتأثرة بالأملاح واحدة من أكثر البيئات الغير ملائمة لنمو النباتات عبر العالم. حيث تؤثر مشاكل كلا من الملوحة والقلوية سلبياً على حركة وامتصاص الماء والأملاح مما يضر بشدة بإنتاجية المحاصيل المنزرعة. أجرى هذا العمل بمنطقة الحامول وسط شمال الدلتا بغرض التنبأ بإنتاجية أصناف مختلفة من عباد الشمس وقيمتها الغذائية تحت ظروف صرف حقلى مختلفة. أوضحت النتائج المتحصل عليها قدرة نظام الصرف المغطى على خفض مستوى الماء الأرضى وتحسين حالة الملوحة والقلوية وزيادة قيمة التوصيل الهيدروليكى المشبع ورفع الأنتاجية مقارنة بالأراضى ذات الصرف المكشوف والتى بدون صرف. وقد وجد أن المحتوى من العناصر الغذائية الكبرى والصغرى كان كافياً بجميع الأراضى تحت نظم الصرف المختلفة إلا أنه كان يتأثر إلى حد ما بمستوى الماء الأرضى ودرجة ملوحة وقلوية التربة، وبالتالى فأن النباتات النامية بهذه الأراضى قد تعانى من نقص بعض العناصر. علاوة على ذلك، أشارت نتائج كلا من وزن الألف بذرة ونسبة الزيت لصنف عباد الشمس المستورد (Fedok) كانتا أعلى من تلك المتحصل عليها من صنف (Giza 2). عبرت دراسة معامل الارتباط البسيط ومعادلات الانحدار عن العلاقة بين بعض خواص التربة تحت ظروف الصرف المختلفة ومحتوى النباتات من العناصر الغذائية وأيضاً نسبة الزيت. والنتائج المتحصل عليها تؤكد وتعطى دلالات مبشرة لاستخدام الأراضى المتأثرة بالأملاح بمناطق شمال دلتا النيل لإنتاج المحاصيل الزيتية (عباد الشمس) وذلك فى وجود التأثير المفيد لنظام الصرف المغطى إلى جانب زراعة سلالات نباتية محسنة

الأثر المشترك للمحسنات الطبيعية (البنتونيت) و الصناعية (الهيدروجيل) على خواص وإنتاجية أراضى العريش الرملية

Completely randomized field experiments were conducted at El-Arish Agricultural Research Station, North Sinai, during the winter season of 2002/2003 and the summer one of 2003. The effect of Super Absorbent Polymers (SAPs) combined with local bentonite in the ratio of 1:20 (w/w), was studied on soil chemical and hydro-physical characteristics and some morphological growth parameters as well as the yield production of faba bean (Vicia faba L.) and corn (Zea maiza) grown under drip irrigation system and natural drainage conditions. Soil conditioner was applied in the rate of 0,1.5, 2.0 and 2.5 ton/fed. Obtained results reveal that soil chemical properties i.e. EC, pH, soluble cations and anions as well as SAR values are directly affected by increasing conditioner application rate. Modification in soil textural class from sandy to sandy loam was existed with the increase in clay content. Bulk density, macro-pores and saturated hydraulic conductivity values were markedly decreased, while the values of total porosity, water holding capacity, field capacity and available moisture were progressively increased. The greatest improvement in these soil characteristics is pronounced under the highest rate of conditioner doses. Moreover, growth parameters of the two crops as well as their seed yields were beneficially increased with increasing the rate of applied conditioner. This reveals to the highly magnitude of combining synthesized and natural conditioners in a proper amount to improve El-Arish sandy soils properties and enhancing their productivity.أجريت تجربتين حقليتين بتصميم تام العشوائية بأرض محطة البحوث الزراعية بالعريش، محافظة شمال سيناء خلال عامى 2002و 2003 بغرض دراسة تأثير إضافة بوليمرات عالية الأمتصاص SAPs مع البنتونيت بنسبة 20:1 وزناً، على خواص الأرض الكيميائية والطبيعية و المائية وبعض مقاييس النمو الخضرية و الإنتاجية لمحصولى الفول البلدى (صنف جيزة 3) (كمحصول شتوى) و الذرة الشامية (كمحصول صيفى) المنزرعة تحت ظروف الرى بالتنقيط و الصرف الطبيعى. وقد أضيفت محسنات التربة بمعدلات صفر و 1.5 و 2 و 2.5 طن/فدان. أشارت النتائج المتحصل عليها تأثر خواص التربة الكيميائية مثل التوصيل الكهربى ودرجة الحموضة وكمية الكاتيونات و الأنيونات الذائبة ومعدل إدمصاص الصوديوم مباشرة بزيادة معدل إضافة المحسن. أما الخواص الطبيعية فقد حدث تعديل فى قوام التربة من الرملية إلى الرملية طميية مع زيادة نسبية فى المحتوى الطينى. وقد أنخفضت بوضوح قيم كل من الكثافة الظاهرية و المسام الواسعة ودرجة التوصيل الهيدروليكى، بينما أرتفعت قيم كل من المسامية الكلية, السعة التشبعية بالماء، السعة الحقلية, ومسام حفظ الماء. وقد ظهر أعلى تحسن فى خواص التربة باستخدام أعلى معدل إضافة. علاوة على ذلك, أثرت الزيادة فى معدلات إضافة المحسنات تأثيراً إيجابياً على مقاييس النمو الخضرية لكل من نباتات الفول البلدى و الذرة الشامية. وتبعاً لذلك فقد زاد محصول الحبوب لكلا المحصولين. هذه النتائج تشير إلى أهمية استخدام المحسنات الصناعية مع تلك الطبيعية بمعدلات مناسبة لتحسين خواص الأراضى الرملية بمنطقة العريش وزيادة إنتاجيتها

تأثير إضافة المحسنات الأرضية والرى بمياه ملحية على خواص وإنتاجية الأراضى مرتفعة القلوية

Sodicity is likely a more important problem to mange in the areas prolonged to the north coast of Nile Delta, Egypt. However, a field experiment was conducted at El-Riad province close to El-Burouls lake, Kafr El-Shiekh governorate. The main target of this work is to evaluate the effect of amendments viz. gypsum (50% of gypsum requirements), lime (10.2 t/fed., equivalent to gypsum), farmyard manure (FYM) 20 m3/fed.), gypsum+FYM, FYM+lime and a control with saline (ECiw 4 dS/m) and non-saline (0.82 dS/m) irrigation water on some soil properties and yields of rice and wheat in a highly alkali soil (pH >8.5 and ESP 80). Application of amendments enhanced the yield of both crops significantly irrespective of the quality of irrigation water used. The soil and crop improvement followed the order: gypsum+FYM > lime+FYM > gypsum > lime > FYM > control. The reused drainage water (saline water) resulted in significantly higher yield of both crops as compared to non-saline water. Decrease in soil pH and exchangeable sodium percentage (ESP) and increase in Ca+Mg and infiltration rate values were more after rice than wheat crop in rotation, particularly, when non-saline water was used. This study reveals to the magnitude of reused drainage water as a resource to meet crop water demands applied for supplemental irrigation as well as to accelerate the improvement process in a highly alkali soil and maximizing its productivity.تعتبر القلوية من أهم المشاكل التى تواجه إدارة الأراضى الموازية للساحل الشمالى لدلتا النيل بمصر. لذا أقيمت تجربة حقلية بمنطقة الرياض التابعة لمحافظة كفر الشيخ بأحد أراضى الاستصلاح المجاورة لبحيرة البرلس. والهدف الرئيسى لهذا العمل، تقيم تأثير إضافة المحسنات الأرضية مثل الجبس الزراعى (بمعدل 50% من الاحتياجات الجبسية) والجير والسماد البلدى بمعدل 20م3 للفدان إلى جانب خلط كل من الجبس والجير كلاً على حدة مع السماد البلدى بالإضافة لمعاملة الكنترول. ثم الرى بنوعين من المياه تختلف من حيث درجة ملوحتها، على بعض خواص التربة ومحصول كلاً من الأرز والقمح تحت ظروف أرض مرتفعة القلوية. أشارت النتائج إلى زيادة معنوية لإنتاجية كلا المحصولين كنتيجة لإضافة المحسنات الأرضية دون النظر إلى نوعية مياه الرى المستخدم. هذا ويمكن ترتيب التحسن فى خواص التربة وإنتاجية المحاصيل كما يلى: جبس+السماد البلدى > الجير+السماد البلدى > الجبس > الجير > السماد البلدى > معاملة الكنترول. أدى استخدام مياه الصرف إلى زيادة معنوية فى إنتاج كلا المحصولين مقارنة باستخدام المياه الغير ملحية فى الرى. ظهر بوضوح انخفاض قيم كلا من pH ونسبة الصوديوم المتبادل ESP وزيادة محتوى كلا من الكالسيوم والماغنسيوم ومعدل نفاذية التربة للمياه بعد محصول الأرز مقارنة بتلك المتحصل عليها بعد محصول القمح، وقد كان ذلك جليا عند إعادة استخدام مياه الصرف فى الرى. توضح الدراسة مدى أهمية أعادة استخدام مياه الصرف الزراعى فى أغراض الرى وبخاصة فى المناطق مرتفعة القلوية فى وجود مصادر مناسبة لأيون الكالسيوم وذلك للإسراع بعملية تحسين هذه الأراضى وتعظيم إنتاجيتها

ملائمة الصرف المغطى والإضافات الجبسية والحرث العميق لتحسين خواص التربة والإنتاجية فى شمال منخفض الفيوم

Subsurface tile drains were installed at a farm of 15 feddan, situated at Senores district, El-Fayoum depression. This area had gone out of cultivation due to the problems of waterlogging and salinity. This work was conducted to study the feasibility of installing tile drainage at farm level and using gypsum and deep ploughing to improve soil properties and productivity. The drainage pipes were laid at a depth of 1.25m from ground surface and 35m between drain spaces. The experiment was laid in a completely randomized design with four replicates; the plots were treated with four treatments as follows: plots without treatments (T1), applying a full gypsum requirement for the upper 15 cm soil (T2), deep ploughing up to 50 cm depth (T3) and gypsum applications combined with deep ploughing (T4). On the other hand, time as a limit factor in soil reclamation was taken into account, where all the studied measurement were periodically determined at zero time (initial) 3, 6, 9 and 12 month of the experimental start time. The application of full gypsum requirements and deep ploughing process as a secondary tool plays an important role in accelerating the improvement rates in soil hydro-physical and chemical characteristics. The highest average values of water table draw down and drainage intensity factors "a" were observed under gypsum combined with deep ploughing (T4). Benefits claimed include increased infiltration rate, enhanced quickly drainable pores and decreased soil bulk density. Chemically, soil salinity and alkalinity values were reduced below the save limits (ECe less than 4 dS/m and ESP less than 15). The beneficial effect of the primarily and secondly drainage treatments is remarkable and is reflected in soil productivity. The maximum yield of corn and wheat were produced under the combination of the gypsum application and deep ploughing. These studies show the feasibility of tile drainage associated by gypsum and deep ploughing effectiveness to maximize crop productivity at El-Fayoum problematic soils.فى مزرعة تقع على مساحة 15 فدان بمركز سنورس التابع لمحافظة الفيوم، خارجة عن نطاق الزراعة نتيجة لارتفاع مستوى ماءها الأرضى وتفاقم ملوحة تربتها، أنشئت مصارف مغطاة كمعاملة أولية على عمق 1.25 متر من سطح التربة وعلى أبعاد 35 متر فيما بينها. أما المعاملات الثانوية للصرف فقد وضعت فى تصميم تام العشوائية بأربعة مكررات لكل قطعة وهى: قطع بدون معاملة (T1) ، إضافة الاحتياجات الجبسية كاملة مع خلطها بالطبقة السطحية للتربة على عمق 15 سم (T2)، إجراء عملية الحرث العميق على عمق 50 سم من سطح التربة (T3) و إضافة الاحتياجات الجبسية مع الحرث العميق للتربة (T4). ومن ناحية أخرى، تم أخذ عامل الوقت فى الاعتبار عند إجراء عملية الاستصلاح، حيث أجريت جميع القياسات تحت الدراسة خلال فترات زمنية بمقدار صفر، 3، 6، 9 و 12 شهر من بداية التجربة. أوضحت النتائج المتحصل عليها الدور الحيوى والفعال لإضافة الاحتياجات الجبسية مع إجراء عملية الحرث العميق فى الأسراع بمعدلات تحسين خواص التربة الهيدرولوجية والطبيعية والكيميائية. فقد بلغت قيم معدل هبوط مستوى الماء الأرضى ومعامل شدة الصرف أقصاها فى حالة المعاملة بالجبس والحرث العميق معاً مقارنة بهذه العمليات منفردة. وقد أظهرت النتائج المتحصل عليها إرتفاع معدل الرشح وزيادة مسام الصرف السريعة وعلى العكس انخفاض قيم الكثافة الظاهرية للتربة. علاوة على ذلك، انخفضت قيم ملوحة وقلوية التربة إلى مستوى أقل من الحدود الآمنة (كانت قيم التوصيل الكهربى أقل من 4 dS/m بينما انخفضت قيم نسبة الصوديوم المتبادل إلى أقل من 15). بينت الدراسة بوضوح التأثير المفيد لكل من الصرف ومعاملاته الثانوية (إضافة الجبس والحرث العميق) بما ينعكس على إنتاجية التربة. وفى هذا الصدد، نتج أعلى محصول حبوب لكلاً من الذرة والقمح تحت المعاملة المزدوجة من إضافة الجبس مع الحرث العميق. وعلى ذلك، فإن هذه الدراسة تؤكد ملائمة إضافة الجبس وإجراء الحرث العميق للتربة وذلك فى وجود نظام صرف مغطى فعال بغرض إصلاح ومعظمة إنتاجية الأراضى المتدهورة بشمال منخفض الفيو

فاعلية الصرف لتحسين التغيرات البيئية بأراضى الفيوم المتدهورة

The environmental conditions have changed in some irrigated lands of Egypt, where groundwater levels rose causing waterlogging and salinity problems. A wide area north of El-Fayoum was completely submerged or waterlogged due to the seepage from Qaroun Lake resulting in a decrease of agricultural activities. So, subsurface open drainage was installed to overcome these hazards at 80 cm below ground surface and three drain space treatments i.e. 40, 30 and 20 m between drains and a control without drains. The investigation work laid in a completely randomized statistical design with three repelications. On the other hand, tomato plants were taken as a test crop among three alternative summer seasons of 2002, 2003 and 2004. The obtained results showed a sharp decrease in groundwater level and salinity and alkalinity measures. This favorable effect was followed by an increase in total soil porosity, drainable porosity and a decrease in soil bulk density promoting a good structure conditions. The increase percentages in the performance of tomato, i.e. rooting depth, root dry weight, plant height and total dry weight reached 59.7, 38.18, 20.73 and 22.02%, respectively under 20 m drain spacing relative to the control. Moreover, the increase in tomato fruit yield approached 22.67, 25.65 and 48.84% for 40, 30 and 20 m drain spacing, respectively over the non-drained plots. In addition, drain spacing treatments indirectly affect total chlorophyll and proline amino acid concentrations. The maximum and minimum concentrations were found at the leaves of tomato grown under the narrower drain space (20 m between drains). Subsurface open drains might be installed with proper spacing and depths to accelerate the ameliorative effect on the poor environmental conditions dominant at the north of El-Fayoum soils.تغيرت الظروف البيئية ببعض الأراضى الزراعية بمصر حيث ارتفع مستوى الماء الأرضى مما نتج عنه مشاكل غدق وملوحة تلك الأراضى. ومثال لذلك ما تعانيه أراضى شاسعة بشمال محافظة الفيوم بسبب الرشح الناتج عن ارتفاع مستوى ماء بحيرة قارون، والذى أدى إلى انخفاض شديد فى النشاط الزراعى بالمنطقة. وللتغلب على تلك الظروف غير الملائمة فقد أنشئت شبكة من المصارف المكشوفة على عمق 80 سم من سطح التربة وعلى ثلاثة أبعاد مختلفة وهى 40، 30 و 20 م بين المصارف. وقد تم شتل نباتات الطماطم فى هذه القطع خلال ثلاثة مواسم صيفية متعاقبة لسنوات 2002، 2003 و 2004. أوضحت النتائج أن هناك تأثير عالى المعنوية لأبعاد المصارف المنشأة فى خفض كلﱟ من مستوى الماء الأرضى وأيضاً ملوحة وقلوية التربة. هذا التأثير المفيد نتج عنه زيادة فى النسبة الكلية لمسامية التربة والمسامية الصرفية، وانخفاض قيم الكثافة الظاهرية فى الأراضى التى مدت بالمصارف مقارنة بتلك التى بدون مصارف. وكان التأثير أكثر فاعلية فى الأراضى ذات أبعاد مصارف 20م مقارنة بتلك ذات المسافات الأكبر (30 و 40 م بين المصارف). بلغت نسبة الزيادة فى عمق جذور الطماطم، الوزن الجاف للجذور وارتفاع النبات والوزن الكلى الجاف للنبات 59.70، 38.18، 20.73 و 22.02% ، على التوالى فى الأراضى ذات أبعاد مصارف 20م مقارنة بتلك التى بدون مصارف. علاوة على ذلك، فقد كانت الزيادة فى محصول ثمار الطماطم 22.67، 25.65 و 48.84% على التوالى لقطع الأراضى ذات المصارف على أبعاد 40، 30 و 20م مقارنة بتلك التى بدون مصارف. أيضاً كان هناك تأثير معنوى غير مباشر لأبعاد المصارف على التركيز الكلى للكلوروفيل والحامض الأمينى البرولين، حيث وجدت أعلى قيمة للكلوروفيل الكلى وأقل قيمة للبرولين فى أوراق نباتات الطماطم المنزرعة بالقطع ذات الأبعاد بين المصارف 20م مقارنة بتلك ذات الأبعاد الأكبر (30 و40م بين المصارف) وتلك التى بدون مصارف. وعلى ذلك فأنه من الأهمية أن يوصى بوجود نظام الصرف تحت السطحى المكشوف على أبعاد وأعماق مناسبة لتعظيم تحسين الظروف البيئية غير الملائمة للنمو الزراعى، والسائدة بالأراضى الواقعة شمال الفيوم

Rapid soil analytical techniques for international agricultural research and development

Soil analysis is used to assess natural resources and inform management to improve long-term farming profitability. Conventional techniques typically use different methods, equipment, reagents and skills to measure each soil property of interest. The consequence is that a conventional soil laboratory is expensive to set up, maintain and run. These issues result in many countries (and organisations) having to do without a well-functioning conventional soil laboratory. Developments in spectroscopic and potentiometric methods of soil analysis means that these countries need not go without reliable soil analysis