Câmpia Chinei de Nord este o zonă importantă de producție de cereale-în China, modelul principal de plantare fiind un sistem de cultură dublă a grâului de iarnă-porumb de vară. În această regiune, grâul și porumbul reprezintă aproximativ 75%, respectiv 35% din producția națională. Promovarea creșterii continue a producției de grâu și porumb în această zonă este de mare importanță pentru asigurarea securității alimentare naționale și creșterea veniturilor fermierilor. Cu toate acestea, Câmpia Chinei de Nord se confruntă cu o penurie de resurse de apă, mai ales în ultimii ani, deoarece impactul schimbărilor climatice a exacerbat contradicția dintre deficitul de apă și cererea în creștere pentru producția de alimente, făcând-o principalul factor limitator pentru dezvoltarea durabilă a sistemului de cultură a porumbului de iarnă-de vară. Prin urmare, maximizarea eficienței utilizării apei (WUE), asigurând în același timp randamente ridicate, a fost mult timp una dintre cele mai importante provocări pentru sistemul de cultură a grâului de iarnă-porumb de vară din Câmpia Chinei de Nord.
În ultimii ani, cercetătorii au efectuat studii ample din perspective precum tehnologia de irigare cu-economisire a apei. Aceste eforturi au condus la o serie de realizări care au îmbunătățit, într-o oarecare măsură, eficiența utilizării apei a sistemului de cultură a grâului de iarnă-porumb de vară din Câmpia Chinei de Nord.
1. Grâu de iarnă-Sistemul de cultură a porumbului de vară Starea utilizării apei
Câmpia Chinei de Nord este situată într-o zonă cu climă semi-aridă și semi-umedă. Datorită influenței climei musonice continentale, resursele de apă sunt relativ limitate, ceea ce o face una dintre regiunile din China care se confruntă cu cea mai importantă presiune în ceea ce privește aprovizionarea și cererea de apă. Precipitația medie anuală în regiune este de 554 mm, în timp ce evaporarea medie anuală este de aproximativ 1550 mm. Precipitațiile sunt distribuite neuniform pe tot parcursul anului și variază semnificativ. În special, în ultimii ani, schimbările climatice globale au dus la creșterea temperaturilor, în timp ce precipitațiile au scăzut de la an la an. Datele din 1983 până în 2013 arată că temperatura regiunii a fost pe o tendință ascendentă (0,20 grade pe deceniu), în timp ce precipitațiile au scăzut în general (–1,75 mm pe deceniu).
În plus, resursele de apă subterană din Câmpia Chinei de Nord sunt, de asemenea, insuficiente. Conform sondajelor, volumul natural de apă subterană din regiune este de 2,274 × 10^10 m³ pe an. Volumele disponibile de extracție pentru apele subterane de mică adâncime și adâncime sunt 1,683 × 10^10 m³ și, respectiv, 2,42 × 10^9 m³ pe an. Adâncimea apelor subterane de adâncime sub nivelul mării se extinde acum pe 76.700 km², aproximativ jumătate din suprafața câmpiei. Începând cu anii 1970, odată cu implementarea-la scară largă a proiectelor de îmbunătățire a terenurilor alcaline-saline și de conservare a apei agricole, extracția de ape subterane pentru irigarea agricolă a crescut brusc, reprezentând 79% din extracția totală a apelor subterane.
Datorită extracției pe termen lung a apei subterane pentru irigare, pânza freatică a scăzut rapid, cu o scădere anuală de 0,5 până la 1,0 metri, ducând la tasarea severă a terenului și fisurarea suprafeței. Suprafața și volumul pâlniei freatice s-au extins și s-au adâncit treptat, prezentând o tendință complexă și contiguă. Suprafața totală a pâlniei a crescut de la 9.700 de hectare în 2005 la 14.000 de hectare în 2019. Câmpia Chinei de Nord a devenit cea mai mare „pâlnie de apă subterană” din lume și unul dintre cele mai vulnerabile medii de apă.
În prezent, principala metodă de rotație a culturilor în Câmpia Chinei de Nord este sistemul de cultură dublă a grâului de iarnă-porumb de vară, suprafața cultivată depășind 80% din totalul terenurilor arabile. Discrepanța mare dintre cerințele de apă ale grâului de iarnă și porumbului de vară și precipitațiile naturale, împreună cu distribuția neuniformă a precipitațiilor de-a lungul anotimpurilor, sunt principalele motive pentru eficiența scăzută a utilizării apei pluviale și supraconsumul de apă subterană în acest sistem. Precipitațiile anuale din Câmpia Chinei de Nord sunt de aproximativ 500 până la 800 mm, în timp ce consumul de apă al sistemului de grâu de iarnă-porumb de vară este de aproximativ 870 mm în fiecare an. În plus, cea mai mare parte a precipitațiilor are loc între iunie și august (în timpul sezonului de porumb de vară), doar 20% până la 30% din precipitații (174 până la 261 mm) cad în timpul sezonului grâului de iarnă. Cu toate acestea, consumul de apă în timpul sezonului de grâu depășește 450 mm în fiecare an, iar precipitațiile naturale nu pot satisface cerințele de creștere. Irigarea pentru grâul de toamnă se bazează în principal pe extracția apei subterane, care reprezintă aproximativ 70% din totalul apei de irigare din Câmpia Chinei de Nord. Rapoarte recente sugerează că irigarea de două ori în timpul sezonului de grâu (cu 75 mm per irigare) poate obține o productivitate mai mare a apei, potențial atenuând deficitul de apă pentru irigare.
Pe lângă deficitul de resurse de apă subterană, metodele de irigare învechite și gestionarea necorespunzătoare a apei au dus, de asemenea, la o risipă serioasă de apă, reducând eficiența utilizării apei. În 2021, coeficientul efectiv de utilizare a apei de irigare în terenurile agricole din China a fost de 0,568, ceea ce înseamnă că aproximativ 2/5 din apă nu a fost utilizată pe deplin de culturi. Aceasta este încă în spatele intervalului de 0,7 până la 0,8 în țările dezvoltate-eficiente în apă. Eficiența utilizării apei pentru grâu, porumb și orez este de 1,19, 2,04 și, respectiv, 0,80 kg/m³, care reprezintă doar 96%, 70% și 57% din cea din Statele Unite. Între timp, utilizarea apei în agricultură în China reprezintă 62,3% din consumul total de apă, în timp ce în țările dezvoltate, această proporție este de obicei sub 50%. În general, situația actuală din Câmpia Chinei de Nord, unde resursele de apă sunt insuficiente, dar cererea de apă este mare, rămâne neschimbată.
Deși proiectul de deviere a apei de la sud-la-nord și gestionarea apei subterane peste-extracție au încetinit, într-o oarecare măsură, scăderea nivelului apei subterane, apele subterane de mică adâncime crescând cu 3,24 miliarde de metri cubi în regiune, apele subterane de adâncime au scăzut în continuare cu 1,53 miliarde de metri cubi. Prin urmare, sub impactul combinat al creșterii temperaturilor, scăderii precipitațiilor, penuriei continue de apă subterană de adâncime și cererii în creștere de randament, Câmpia Chinei de Nord continuă să se confrunte cu provocări severe în ceea ce privește resursele de apă și utilizarea apei în agricultură.
lângă Shijiazhuang, provincia Hebei
2. Rezultatele cercetării privind utilizarea eficientă a apei în sistemul de cultură a porumbului de iarnă-de vară
Începând de la mijlocul-până la-sfârșitul secolului al XX-lea, numeroși cercetători autohtoni au explorat abordări pentru utilizarea eficientă a apei-pe tot parcursul anului în sistemul de grâu de iarnă-porumb de vară, concentrându-se pe tehnologii de irigare-economisitoare de apă, inovații în sistemele de irigare, construcția de sisteme alternative de creștere{6}} a apei{6} soiuri de cultură rezistente la-secetă, care economisesc apă-. Aceste eforturi au dat o serie de rezultate reprezentative care, într-o oarecare măsură, au îmbunătățit eficiența utilizării apei în regiune.
2.1-Tehnologie de irigare care economisește apă pentru grâul de iarnă-porumbul de vară
În condițiile resurselor de apă limitate, gestionarea eficientă a apei de irigare este una dintre principalele strategii de abordare a penuriei de apă. Studiile au arătat că, pentru o anumită zonă de teren irigat, utilizarea apei este influențată în primul rând de tehnologiile de irigare, structura consumului de apă și scara de plantare în regiunea Chinei de Nord. Cercetări recente au demonstrat că dezvoltarea rapidă a tehnicilor de irigare care economisesc apă-, cum ar fi irigarea alternativă umedă și uscată, irigarea deficitară, irigarea restrictivă și irigarea prin picurare, pot reduce volumele de irigare, îmbunătățind în același timp eficiența utilizării apei (Tabelul 1). Cercetările indică faptul că irigarea moderată poate ajuta la reducerea consumului de apă pe toată perioada de creștere a grâului, crescând astfel eficiența utilizării apei.
■ Irigare optimă pentru randament ridicat și eficiență a apei la grâul de iarnă:
Cantitatea optimă de irigare pentru un randament ridicat și o eficiență ridicată a utilizării apei pe toată perioada de creștere a grâului de iarnă este de 101,8 mm. Adoptarea unei abordări de irigare la-la cerere nu numai că menține avantajele de randament ridicat, ci și economisește 20%-32% din apa de irigare.
■ Irigare pe baza diferitelor etape de creștere ale grâului:
În fazele de îmbinare și înflorire, irigarea pe baza conținutului de umiditate relativă a solului în stratul de sol de 0–40 cm, urmărind 65% umiditate relativă a solului, este o măsură eficientă pentru obținerea atât a randamentului ridicat, cât și a conservarii apei.
■ Rolul irigarii prin picurare în creșterea eficienței apei
În ultimii ani, în producția de grâu de iarnă din Câmpia Chinei de Nord au fost aplicate treptat noi tehnici de irigare-de economisire a apei, cum ar fi irigarea prin picurare și irigarea prin micro-aspersoare. Irigarea prin picurare permite controlul precis al cantității de irigare, furnizând apă în timp util și cuantificat, așa cum este necesar de creșterea culturii, și furnizând apă în apropierea sistemului radicular al culturii. Acest lucru permite absorbția continuă a apei de către rădăcini, îmbunătățind semnificativ randamentul culturilor și eficiența utilizării apei, reducând în același timp consumul ineficient de apă, cum ar fi scurgerea.
Experimentele care compară diferite moduri de irigare pentru grâu au arătat că, în comparație cu irigarea prin brazdă, irigarea prin picurare a redus utilizarea apei cu 29%, în timp ce a crescut randamentul cu 37% și a îmbunătățit eficiența utilizării apei cu 92,2%, demonstrând beneficii economice clare. Un experiment de 15 ani de irigare subterană prin picurare, condus de Laboratorul de Cercetare pentru Managementul Apei din SUA, a arătat că sub irigarea subterană prin picurare (SDI), randamentul și eficiența utilizării apei a culturilor precum porumbul dulce au fost semnificativ îmbunătățite.
Cercetările efectuate de Yang Mingda au descoperit că, în comparație cu irigarea prin picurare la suprafață, utilizarea irigației prin picurare subterană în condiții de deficit de apă a crescut randamentul grâului de toamnă cu aproximativ 5,8%–12,5%, iar randamentul porumbului de vară cu aproximativ 3,4%–19,9%. Volumul de irigare a fost redus cu 7,0%–13,9% pentru grâu și 1,6%–11,4% pentru porumb, în timp ce eficiența utilizării apei sa îmbunătățit cu 4,9%–8,6%. Irigarea prin picurare subterană a redus, de asemenea, în mod eficient evaporarea suprafeței și a îmbunătățit uniformitatea irigației, oferind atât economie de apă-, cât și potențial de creștere-a randamentului. Tehnologia de irigare prin picurare a fost dezvoltată rapid și aplicată pe scară largă în țări și regiuni precum Israel și alte țări din Orientul Mijlociu. De asemenea, a fost folosit de mulți ani în regiunile de nord-vest și nord-est ale Chinei, obținând beneficii economice și ecologice bune, în special în culturi precum bumbacul. Aceasta oferă o referință valoroasă pentru explorarea viitoarelor modele de irigare în Câmpia Chinei de Nord.
Banda de irigare prin picurare de înaltă-calitate bate opțiunile mai ieftine în mai multe domenii cheie. Aceste diferențe vă afectează direct profiturile. Să examinăm principalele distincții:
☆ Integritatea materială
☆ Tehnologia emițătorului
☆ Uniformitatea udarii
☆ Precizie generală de producție
1. Fundația: material și durabilitate
Compoziția fizică a benzii de picurare determină cât de bine funcționează și cât durează în câmpurile dvs.
2. Virgin vs Rășină reciclată
Banda de picurare de calitate-superioară utilizează 100% polietilenă virgină. Acest lucru vă oferă putere maximă pentru a gestiona presiunea. De asemenea, oferă flexibilitate pentru o configurare ușoară și o rezistență mai bună la daune UV și la substanțele chimice agricole.
Banda ieftină conține adesea materiale reciclate sau materiale de umplutură. Acest lucru creează un produs fragil care crapă la soare. Are și puncte slabe care provoacă scurgeri.
3. Grosime uniformă a peretelui
Fabricarea de precizie creează o grosime constantă a peretelui pe toată lungimea benzii. Indiferent dacă este de 6, 8 sau 15 mil, această uniformitate previne punctele slabe.
Banda-de calitate scăzută are variații de grosime. Aceste zone subțiri explodează sub presiune normală sau se îndoiesc în timpul instalării și demontării. Din experiența noastră, câmpurile care utilizează bandă-de calitate slabă cu pereți inegali înregistrează cu 30-40% mai multe întreruperi de linie în timpul sezonului.
4. Emițător și uniformitate
Emițătorul este partea cea mai importantă. Controlează cât de eficient este întregul tău sistem de irigare.
Rezistenta la infundare:Emițătorii de calitate rezistă la înfundare prin design inteligent. Au o cale de curgere turbulentă proiectată-un canal lung și complex încorporat în emițător. Acest design creează turbulențe de apă care îndepărtează sedimentele, algele și alte particule mici.
Emițătorii ieftini folosesc căi de curgere simple, scurte, cu puțină protecție. Se înfundă ușor. Acest lucru duce la pete uscate în câmpul dvs. și timp pierdut în eliminarea blocajelor.
Uniformitatea emisiilor (UE): Uniformitatea emisiilor (UE) măsoară cât de uniform curge apa din fiecare emițător de-a lungul unei linii. Benzile de picurare-de înaltă calitate ating peste 95% UE.
Cu îngrijirea corespunzătoare, banda de-calitate, cu pereți gros-rezistă 2-5 sezoane în mod fiabil. Banda ieftină aproape întotdeauna trebuie înlocuită după un sezon. Această fiabilitate pentru mai multe-sezonuri provine din materiale superioare și din inginerie precisă. De exemplu, producătorii care se concentrează pe materiale de înaltă calitate, cum ar fiChina Flat Emitter bandă de picurare Producători Furnizori Fabrica -- SINOAH, își proiectează produsele pentru acest tip de fiabilitate pentru mai multe-sezonuri și performanță constantă.
■ Micro-irigare prin aspersie:
Irigarea cu micro-aspersoare, dezvoltată din tehnologiile de irigare prin aspersiune și prin picurare, este o nouă metodă de irigare care utilizează micro-centuri de aspersoare pentru a pulveriza uniform apă pe câmp. Este simplu, rentabil-și eficient. Cercetarea lui Zhang Yinghua și colab. a arătat că irigarea prin micro-aspersoare în timpul etapelor de îmbinare și înflorire a grâului, cu irigare precisă-la cerere, a îmbunătățit randamentul cu 5,3%–18,9% și eficiența utilizării apei cu 5,3%–27,8%, cu coeficienți uniformi de distribuție a apei variind de la 87,9% până la 87,9%. Utilizarea apei pentru irigații a fost redusă cu 21,0%–54,2%.
Cercetarea lui Man et al. de asemenea, a constatat că utilizarea micro-aspersoarelor pentru irigare ar putea modifica distribuția umidității solului în stratul de 0–40 cm, contribuind la îmbunătățirea eficienței utilizării apei (WUE) a grâului și a randamentului de substanță uscată. Experimentele lui Dong Zhiqiang et al. privind irigarea cu micro-aspersoare a arătat că, la același nivel de randament, irigarea cu micro{-aspersoare avea un potențial anual de economisire a apei-de 20–50 mm în anii normali și 70–110 mm în anii secetoși, făcând-o potrivită pentru promovare în zonele-sare din China de Nord.
Concluzie
În concluzie, sistemul de cultură a grâului de iarnă-porumb de vară din Câmpia Chinei de Nord se confruntă cu provocări semnificative legate de apă din cauza resurselor limitate și a precipitațiilor neuniforme. Cu toate acestea, progresele în tehnologiile de irigare care economisesc apă-, cum ar fi irigarea prin picurare și sistemele de micro-aspersoare, au arătat rezultate promițătoare în îmbunătățirea eficienței utilizării apei și menținerea randamentului culturilor. Aceste inovații, alături de practicile optimizate de irigare, oferă o cale durabilă înainte, ajutând la echilibrarea conservarii apei cu nevoia de creștere a producției de alimente în regiune. Adoptarea continuă a acestor tehnologii este esențială pentru abordarea deficitului de apă și pentru asigurarea durabilității agricole-pe termen lung.