Севернокитайската равнина е важен район за производство на зърно-в Китай, като зимната пшеница-системата за двойно отглеждане на лятна царевица е основният модел на засаждане. В този регион пшеницата и царевицата представляват съответно около 75% и 35% от националното производство. Насърчаването на непрекъснатото увеличаване на добивите на пшеница и царевица в тази област е от голямо значение за гарантиране на националната продоволствена сигурност и увеличаване на доходите на фермерите. Въпреки това Севернокитайската равнина е изправена пред недостиг на водни ресурси, особено през последните години, тъй като въздействието на изменението на климата изостри противоречието между недостига на вода и нарастващото търсене на производство на храни, което го прави основният ограничаващ фактор за устойчивото развитие на системата за отглеждане на зимна пшеница-лятна царевица. Следователно максимизирането на ефективността на използване на водата (WUE), като същевременно се гарантират високи добиви, отдавна е едно от най-важните предизвикателства за системата за отглеждане на зимна пшеница-лятна царевица в Севернокитайската равнина.
През последните години изследователите проведоха обширни проучвания от гледна точка като водо{0}}пестяща напоителна технология. Тези усилия доведоха до поредица от постижения, които до известна степен подобриха ефективността на използването на вода от системата за отглеждане на зимна пшеница-лятна царевица в Севернокитайската равнина.
1. Зимна пшеница-Система за отглеждане на лятна царевица Статус на използване на водата
Севернокитайската равнина се намира в полу{0}}суха и полу-влажна климатична зона. Поради влиянието на континенталния мусонен климат, водните ресурси са сравнително оскъдни, което го прави един от регионите в Китай, изправен пред най-значителен натиск по отношение на предлагането и търсенето на вода. Средните годишни валежи в района са 554 мм, а средногодишното изпарение е около 1550 мм. Валежите са неравномерно разпределени през годината и варират значително. По-специално, през последните години глобалното изменение на климата доведе до повишаване на температурите, докато валежите намаляват от година на година. Данните от 1983 г. до 2013 г. показват, че температурата в региона е била във възходяща тенденция (0,20 градуса на десетилетие), докато валежите като цяло са намалели (–1,75 mm на десетилетие).
Освен това ресурсите на подпочвените води в Севернокитайската равнина също са недостатъчни. Според проучванията естественият обем на подземните води в района е 2,274 × 10^10 m³ годишно. Наличните обеми на добив за плитки и дълбоки подземни води са съответно 1,683 × 10^10 m³ и 2,42 × 10^9 m³ на година. Дълбочината на дълбоките подземни води под морското равнище сега се простира върху 76 700 km², около половината от равнинната площ. От 70-те години на миналия век, с широкомащабното-изпълнение на проекти за подобряване на солената-алкална земя и опазване на селскостопанските води, добивът на подпочвена вода за напояване на селското стопанство рязко се е увеличил, което представлява 79% от общия добив на подпочвена вода.
Поради дългосрочно-извличане на подземни води за напояване нивото на подпочвените води е намаляло бързо, с годишен спад от 0,5 до 1,0 метра, което води до силно слягане на земята и напукване на повърхността. Площта и обемът на фунията на подземните води постепенно се разширяват и задълбочават, представяйки сложна и непрекъсната тенденция. Общата площ на фунията се увеличи от 9700 хектара през 2005 г. на 14 000 хектара през 2019 г. Севернокитайската равнина се превърна в най-голямата „фуния за подземни води“ в света и една от най-уязвимите водни среди.
Понастоящем основният метод на ротация на културите в Севернокитайската равнина е системата за двойно отглеждане на зимна пшеница-лятна царевица, като обработваемата площ надхвърля 80% от общата обработваема земя. Голямото несъответствие между нуждите от вода на зимната пшеница и лятната царевица и естествените валежи, заедно с неравномерното разпределение на валежите през сезоните, са основните причини за ниската ефективност на оползотворяване на дъждовната вода и свръхконсумацията на подземни води в тази система. Годишните валежи в Севернокитайската равнина са около 500 до 800 mm, докато потреблението на вода от системата за зимна пшеница-лятна царевица е приблизително 870 mm всяка година. Освен това по-голямата част от валежите падат между юни и август (през летния сезон на царевицата), като само 20% до 30% от валежите (174 до 261 mm) падат през сезона на зимната пшеница. Въпреки това потреблението на вода през сезона на пшеницата надхвърля 450 mm всяка година и естествените валежи сами по себе си не могат да отговорят на изискванията за растеж. Напояването на зимната пшеница разчита главно на извличане на подземни води, което представлява около 70% от общата вода за напояване в Севернокитайската равнина. Последните доклади предполагат, че напояването два пъти през сезона на пшеницата (със 75 mm на напояване) може да постигне по-висока продуктивност на водата, потенциално облекчавайки недостига на вода за напояване.
В допълнение към недостига на подпочвени водни ресурси, остарелите методи за напояване и неправилното управление на водата също доведоха до сериозни загуби на вода, намалявайки ефективността на използването на водата. През 2021 г. ефективният коефициент на използване на водата за напояване в земеделските земи в Китай беше 0,568, което означава, че около 2/5 от водата не е била напълно използвана от културите. Това все още е зад диапазона от 0,7 до 0,8 в-развитите страни с ефективно използване на водата. Ефективността на използване на вода за пшеница, царевица и ориз е съответно 1,19, 2,04 и 0,80 kg/m³, което е само 96%, 70% и 57% от това в Съединените щати. Междувременно използването на селскостопанска вода в Китай представлява 62,3% от общото потребление на вода, докато в развитите страни този дял обикновено е под 50%. Като цяло текущата ситуация в Севернокитайската равнина, където водните ресурси са недостатъчни, но търсенето на вода е голямо, остава непроменено.
Въпреки че проектът за отклоняване на водата от юг-към-север и управлението на подпочвените води над-добива до известна степен забавиха спада на нивото на подпочвените води, като плитките подземни води се увеличиха с 3,24 милиарда кубични метра в региона, дълбоките подземни води все още са намалели с 1,53 милиарда кубични метра. Следователно, под комбинираното въздействие на повишаващи се температури, намаляващи валежи, продължаващ недостиг на дълбоки подпочвени води и нарастващи изисквания за добив, Севернокитайската равнина продължава да е изправена пред сериозни предизвикателства по отношение на водните ресурси и селскостопанското използване на вода.
близо до Шъдзяджуан, провинция Хъбей
2. Резултати от изследвания за ефективно използване на водата в системата за отглеждане на зимна пшеница-лятна царевица
Започвайки от средата-до-края на 20-ти век, множество местни учени са изследвали подходи за ефективно-целогодишно използване на водата в системата за зимна пшеница-лятна царевица, като се фокусират върху-водоспестяващи напоителни технологии, иновации в напоителните системи, изграждането на алтернативни-водоспестяващи системи за засаждане и отглеждането на устойчиви-на суша,-пестящи вода сортове култури. Тези усилия дадоха серия от представителни резултати, които до известна степен подобриха ефективността на използването на водата в региона.
2.1 Водо{1}}спестяваща напоителна технология за зимна пшеница-лятна царевица
В условията на ограничени водни ресурси ефективното управление на водата за напояване е една от основните стратегии за справяне с недостига на вода. Проучванията показват, че за дадена площ от напоявана земя използването на вода се влияе основно от технологиите за напояване, структурата на потреблението на вода и мащаба на засаждането в региона на Северен Китай. Скорошни изследвания показаха, че бързо развиващите се водо{2}}спестяващи напоителни техники, като редуване на мокро и сухо напояване, дефицитно напояване, ограничително напояване и капково напояване, могат да намалят обемите на напояване, като същевременно подобрят ефективността на използването на водата (Таблица 1). Изследванията показват, че умереното напояване може да помогне за намаляване на потреблението на вода през целия период на растеж на пшеницата, като по този начин повишава ефективността на използването на водата.
■ Оптимално напояване за висок добив и водна ефективност при зимна пшеница:
Оптималното количество на напояване за висок добив и висока ефективност на използването на вода през целия период на растеж на зимната пшеница е 101,8 mm. Възприемането на-подход за напояване при поискване не само поддържа високи предимства в добива, но също така спестява 20%–32% вода за напояване.
■ Напояване на базата на различни етапи на растеж на пшеницата:
По време на етапите на съединяване и цъфтеж напояването въз основа на относително съдържание на влага на почвата в почвения слой 0–40 cm, с цел 65% относителна влажност на почвата, е ефективна мярка за постигане както на висок добив, така и на запазване на водата.
■ Ролята на капковото напояване за подобряване на водната ефективност
Нови водо{0}}спестяващи напоителни техники, като капково напояване и микро-разпръсквателно напояване, постепенно се прилагат в производството на зимна пшеница в Севернокитайската равнина през последните години. Капковото напояване позволява прецизен контрол на количеството на напояване, осигурявайки вода своевременно и количествено, както се изисква от растежа на културата, и доставя вода близо до кореновата система на културата. Това позволява непрекъснато поглъщане на вода от корените, като значително подобрява добива и ефективността на използване на водата, като същевременно намалява неефективното потребление на вода, като оттичане.
Експерименти, сравняващи различни режими на напояване за пшеница, показват, че в сравнение с напояването по бразди, капковото напояване намалява потреблението на вода с 29%, като същевременно увеличава добива с 37% и подобрява ефективността на използването на вода с 92,2%, демонстрирайки ясни икономически ползи. 15-годишен експеримент с подземно капково напояване, проведен от Изследователската лаборатория за управление на водите на САЩ, показа, че при подповърхностно капково напояване (SDI) добивът и ефективността на използване на водата от култури като сладката царевица са значително подобрени.
Изследване на Yang Mingda установи, че в сравнение с повърхностното капково напояване, използването на подповърхностно капково напояване при условия на воден дефицит повишава добива на зимна пшеница с около 5,8%–12,5%, а добивът на лятна царевица с около 3,4%–19,9%. Обемът на напояване беше намален със 7,0%–13,9% за пшеницата и 1,6%–11,4% за царевицата, докато ефективността на използване на водата се подобри с 4,9%–8,6%. Подповърхностното капково напояване също ефективно намалява повърхностното изпарение и подобрява равномерността на напояване, предлагайки както потенциал за-спестяване на вода, така и-увеличаване на добива. Технологията за капково напояване се развива бързо и се прилага широко в страни и региони като Израел и други страни от Близкия изток. Също така се използва от много години в северозападните и североизточните региони на Китай, постигайки добри икономически и екологични ползи, особено при култури като памук. Това предоставя ценна справка за изследване на бъдещи модели на напояване в Севернокитайската равнина.
Високо{0}}качествената лента за капково напояване надминава по-евтините опции в няколко ключови области. Тези разлики пряко влияят на вашите печалби. Нека разгледаме основните разлики:
☆ Материална цялост
☆ Емитерна технология
☆ Равномерност на поливането
☆ Цялостна производствена прецизност
1. Основата: Материал и издръжливост
Физическият състав на капковата лента определя колко добре се представя и колко дълго издържа във вашите полета.
2. Необработена срещу рециклирана смола
Най-високо{0}}качествената капкова лента използва 100% чист полиетилен. Това ви дава максимална сила за справяне с натиска. Освен това осигурява гъвкавост за лесна настройка и по-добра устойчивост на UV щети и химикали във фермата.
Евтината лента често съдържа рециклирани материали или пълнители. Това създава крехък продукт, който се напуква на слънце. Освен това има слаби места, които причиняват течове.
3. Еднаква дебелина на стената
Прецизното производство създава постоянна дебелина на стената по цялата дължина на лентата. Независимо дали е 6, 8 или 15 mil, тази равномерност предотвратява слабите места.
Ниско{0}}качествената лента има вариации в дебелината. Тези тънки зони се спукват при нормален натиск или се прегъват по време на монтаж и демонтаж. Според нашия опит полета, използващи лента с лошо{3}}качество и неравни стени, виждат 30-40% повече прекъсвания на линии през сезона.
4. Емитер и равномерност
Емитерът е най-важната част. Той контролира колко ефективна е цялата ви напоителна система.
Устойчивост на запушване:Качествените излъчватели устояват на запушвания чрез интелигентен дизайн. Те имат проектиран турбулентен път на потока-дълъг, сложен канал, вграден в излъчвателя. Този дизайн създава водна турбуленция, която измива утайки, водорасли и други малки частици.
Евтините излъчватели използват прости, къси пътища на потока с малка защита. Запушват се лесно. Това води до сухи петна във вашето поле и загуба на време за почистване на блокажи.
Еднородност на емисиите (ЕС): Равномерността на емисиите (EU) измерва колко равномерно водата тече от всеки емитер по линията. Високо{1}}качествените капкови ленти постигат над 95% ЕС.
С подходяща грижа високо{0}}качествената лента с дебели-стени издържа 2-5 сезона надеждно. Евтината лента почти винаги се нуждае от подмяна след един сезон. Тази много-сезонна надеждност идва от превъзходни материали и прецизен инженеринг. Например производители, които се фокусират върху висококачествени материали, катоКитай Плосък емитер капкова лента Производители Доставчици Фабрика -- SINOAH, проектират продуктите си за този вид много{0}}сезонна надеждност и постоянна производителност.
■ Напояване с микро-пръскачки:
Микро-спринклерното напояване, разработено от технологии за спринклерно и капково напояване, е нов метод за напояване, който използва микро-спринклерни ленти за равномерно пръскане на вода в полето. Той е прост, ценово-ефективен и ефикасен. Изследване на Zhang Yinghua и др. показаха, че напояването с микро-пръскачки по време на етапите на съединяване и цъфтеж на пшеницата, с прецизно напояване при-потребване, подобрява добива с 5,3%–18,9% и ефективността на използване на водата с 5,3%–27,8%, с коефициенти на равномерно разпределение на водата, вариращи от 87,9% до 97,0%. Използването на вода за напояване е намалено с 21,0%–54,2%.
Изследване на Man et al. също установи, че използването на микро-разпръсквачи за напояване може да промени разпределението на почвената влага в слоя 0–40 cm, като спомага за подобряване на ефективността на използване на вода (WUE) от пшеницата и добива на сухо вещество. Експерименти на Dong Zhiqiang и др. върху напояването с микро-пръскачки показаха, че при същото ниво на добив, напояването с микро-пръскачки има годишен потенциал за пестене на вода-от 20–50 mm в нормални години и 70–110 mm в години на засушаване, което го прави подходящо за насърчаване в-оскъдните на вода райони на Северен Китай.
Заключение
В заключение, системата за отглеждане на-лятна царевица в Севернокитайската равнина е изправена пред значителни водни предизвикателства поради ограничените ресурси и неравномерните валежи. Въпреки това напредъкът в технологиите за пестене на вода-напояване, като капково напояване и микро-спринклерни системи, показа обещаващи резултати за подобряване на ефективността на използване на водата и поддържане на добивите. Тези нововъведения, заедно с оптимизирани практики за напояване, осигуряват устойчив път напред, като помагат да се балансира опазването на водата с необходимостта от увеличено производство на храни в региона. Продължаващото внедряване на тези технологии е от съществено значение за справяне с недостига на вода и осигуряване на дългосрочна -устойчивост на земеделието.