Ziemeļķīnas līdzenums ir nozīmīgs graudu -ražošanas apgabals Ķīnā, un galvenais stādīšanas modelis ir ziemas kviešu-vasaras kukurūzas dubultās audzēšanas sistēma. Šajā reģionā kvieši un kukurūza veido attiecīgi aptuveni 75% un 35% no valsts produkcijas. Kviešu un kukurūzas ražas nepārtrauktas palielināšanas veicināšanai šajā jomā ir liela nozīme, lai nodrošinātu valsts nodrošinātību ar pārtiku un palielinātu lauksaimnieku ienākumus. Tomēr Ziemeļķīnas līdzenums saskaras ar ūdens resursu trūkumu, jo īpaši pēdējos gados, jo klimata pārmaiņu ietekme ir saasinājusi pretrunu starp ūdens trūkumu un pieaugošo pieprasījumu pēc pārtikas ražošanas, padarot to par galveno ierobežojošo faktoru ziemas kviešu -vasaras kukurūzas audzēšanas sistēmas ilgtspējīgai attīstībai. Tāpēc ūdens izmantošanas efektivitātes (WUE) palielināšana, vienlaikus nodrošinot augstu ražu, jau sen ir bijis viens no svarīgākajiem izaicinājumiem ziemas kviešu{9}}vasaras kukurūzas audzēšanas sistēmai Ziemeļķīnas līdzenumā.
Pēdējos gados pētnieki ir veikuši plašus pētījumus par tādām perspektīvām kā ūdeni{0}}taupoša apūdeņošanas tehnoloģija. Šie centieni ir noveduši pie vairākiem sasniegumiem, kas zināmā mērā ir uzlabojuši ziemas kviešu{2}}vasaras kukurūzas audzēšanas sistēmas ūdens izmantošanas efektivitāti Ziemeļķīnas līdzenumā.
1. Ziemas kvieši{1}}Vasaras kukurūzas audzēšanas sistēmas ūdens izmantošanas statuss
Ziemeļķīnas līdzenums atrodas daļēji{0}}sausā un daļēji{1}}mitrā klimata zonā. Kontinentālā musonu klimata ietekmes dēļ ūdens resursi ir salīdzinoši ierobežoti, padarot to par vienu no Ķīnas reģioniem, kas saskaras ar vislielāko spiedienu ūdens piegādes un pieprasījuma ziņā. Vidējais gada nokrišņu daudzums reģionā ir 554 mm, savukārt gada vidējā iztvaikošana ir aptuveni 1550 mm. Nokrišņi ir nevienmērīgi sadalīti visa gada garumā un ievērojami atšķiras. Jo īpaši pēdējos gados globālās klimata pārmaiņas ir izraisījušas temperatūras paaugstināšanos, savukārt nokrišņu daudzums katru gadu ir samazinājies. Dati no 1983. līdz 2013. gadam liecina, ka reģiona temperatūra ir bijusi ar augšupejošu tendenci (0,20 grādi dekādē), savukārt nokrišņu daudzums kopumā ir samazinājies (–1,75 mm dekādē).
Turklāt arī gruntsūdens resursi Ziemeļķīnas līdzenumā ir nepietiekami. Saskaņā ar apsekojumiem dabiskais gruntsūdens apjoms reģionā ir 2,274 × 10^10 m³ gadā. Pieejamie ieguves apjomi seklajiem un dziļajiem gruntsūdeņiem ir attiecīgi 1,683 × 10^10 m³ un 2,42 × 10^9 m³ gadā. Dziļi gruntsūdeņi zem jūras līmeņa tagad sniedzas vairāk nekā 76 700 km², kas ir aptuveni puse no līdzenuma teritorijas. Kopš 1970. gadiem, plašā mērogā īstenojot sāļu-sārmu zemes labiekārtošanas un lauksaimniecības ūdens aizsardzības projektus, ir strauji palielinājusies gruntsūdeņu ieguve lauksaimniecības apūdeņošanai, veidojot 79% no kopējā gruntsūdeņu ieguves apjoma.
Sakarā ar ilgstošu-gruntsūdeņu ieguvi apūdeņošanai, gruntsūdens līmenis ir strauji krities, katru gadu samazinoties par 0,5–1,0 metriem, izraisot smagu zemes iegrimšanu un virsmas plaisāšanu. Gruntsūdeņu piltuves platība un apjoms ir pakāpeniski paplašinājies un padziļinājies, parādot sarežģītu un viendabīgu tendenci. Piltuves kopējā platība palielinājās no 9700 hektāriem 2005. gadā līdz 14 000 hektāriem 2019. gadā. Ziemeļķīnas līdzenums ir kļuvis par lielāko "gruntsūdens piltuvi" pasaulē un vienu no visneaizsargātākajām ūdens vidēm.
Pašlaik galvenā augsekas metode Ziemeļķīnas līdzenumā ir ziemas kviešu{0}}vasaras kukurūzas dubultā audzēšanas sistēma, kurā apstrādātā platība pārsniedz 80% no kopējās aramzemes. Lielās neatbilstības starp ziemas kviešu un vasaras kukurūzas ūdens prasībām un dabisko nokrišņu daudzumu, kā arī nevienmērīgs nokrišņu sadalījums pa sezonām, ir galvenie iemesli lietus ūdens izmantošanas zemajai efektivitātei un gruntsūdeņu pārtēriņam šajā sistēmā. Gada nokrišņu daudzums Ziemeļķīnas līdzenumā ir aptuveni 500–800 mm, savukārt ziemas kviešu{6}}vasaras kukurūzas sistēmas ūdens patēriņš ir aptuveni 870 mm. Turklāt lielākā daļa nokrišņu ir no jūnija līdz augustam (vasaras kukurūzas sezonā), un tikai 20–30 % no nokrišņu daudzuma (174–261 mm) nokrīt ziemas kviešu sezonā. Tomēr ūdens patēriņš kviešu sezonā katru gadu pārsniedz 450 mm, un tikai dabiskie nokrišņi nespēj nodrošināt augšanas prasības. Ziemas kviešu apūdeņošana galvenokārt balstās uz gruntsūdeņu ieguvi, kas veido aptuveni 70% no kopējā apūdeņošanas ūdens daudzuma Ziemeļķīnas līdzenumā. Jaunākie ziņojumi liecina, ka apūdeņošana divreiz kviešu sezonā (ar 75 mm vienā apūdeņošanā) var sasniegt augstāku ūdens produktivitāti, potenciāli mazinot apūdeņošanas ūdens trūkumu.
Papildus gruntsūdens resursu trūkumam novecojušas apūdeņošanas metodes un nepareiza ūdens apsaimniekošana ir izraisījusi arī nopietnu ūdens izšķērdēšanu, samazinot ūdens izmantošanas efektivitāti. 2021. gadā efektīvais apūdeņošanas ūdens izmantošanas koeficients Ķīnas lauksaimniecības zemēs bija 0,568, kas nozīmē, ka aptuveni 2/5 ūdens netika pilnībā izmantots kultūraugiem. Tas joprojām atpaliek no 0,7 līdz 0,8 attīstītajās valstīs, kurās ir efektīva ūdens efektivitāte. Ūdens izmantošanas efektivitāte kviešiem, kukurūzai un rīsiem ir attiecīgi 1,19, 2,04 un 0,80 kg/m³, kas ir tikai 96%, 70% un 57% no Amerikas Savienotajās Valstīs. Tikmēr lauksaimniecības ūdens patēriņš Ķīnā veido 62,3% no kopējā ūdens patēriņa, savukārt attīstītajās valstīs šī proporcija parasti ir zem 50%. Kopumā pašreizējā situācija Ziemeļķīnas līdzenumā, kur ūdens resursi ir nepietiekami, bet pieprasījums pēc ūdens ir augsts, paliek nemainīga.
Lai gan projekts “Dienvidu{0}}uz-North Water Diversion” un pazemes ūdeņu pār-ieguves pārvaldība zināmā mērā ir palēninājuši gruntsūdens līmeņa pazemināšanos, reģionā paaugstinot seklajiem gruntsūdeņiem par 3,24 miljardiem kubikmetru, dziļo gruntsūdeņu daudzums joprojām ir samazinājies par 1,53 miljardiem kubikmetru. Tāpēc temperatūras paaugstināšanās, nokrišņu samazināšanās, dziļā gruntsūdeņu trūkuma un pieaugošās ražas kopējās ietekmes rezultātā Ziemeļķīnas līdzenums joprojām saskaras ar nopietnām problēmām saistībā ar ūdens resursiem un lauksaimniecības ūdens izmantošanu.
netālu no Shijiazhuang, Hebei provincē
2. Pētījumu rezultāti par efektīvu ūdens izmantošanu ziemas kviešu-vasaras kukurūzas audzēšanas sistēmā
No 20. gadsimta vidus-līdz-beigām daudzi vietējie zinātnieki ir pētījuši pieejas efektīvai ūdens izmantošanai -visu gadu garumā ziemas kviešu-vasaras kukurūzas sistēmā, koncentrējoties uz ūdens-taupīšanas apūdeņošanas tehnoloģijām, jauninājumiem apūdeņošanas sistēmās, alternatīvu ūdens audzēšanu,{6}}alternatīvu ūdens audzēšanu{6}. sausuma-izturīgas, ūdeni-taupojošas kultūraugu šķirnes. Šie centieni ir devuši virkni reprezentatīvu rezultātu, kas zināmā mērā ir uzlabojuši ūdens izmantošanas efektivitāti reģionā.
2.1. Ūdens-Apūdeņošanas tehnoloģija ziemas kviešiem-Vasaras kukurūza
Ierobežotu ūdens resursu apstākļos efektīva apūdeņošanas ūdens apsaimniekošana ir viena no galvenajām stratēģijām ūdens trūkuma risināšanai. Pētījumi liecina, ka noteiktā apūdeņotās zemes platībā ūdens izmantošanu galvenokārt ietekmē apūdeņošanas tehnoloģijas, ūdens patēriņa struktūra un stādīšanas apjoms Ziemeļķīnas reģionā. Nesenie pētījumi ir parādījuši, ka strauji attīstošas ūdeni taupošas apūdeņošanas metodes, piemēram, mainīga mitrā un sausā apūdeņošana, nepietiekama apūdeņošana, ierobežojoša apūdeņošana un pilienveida apūdeņošana, var samazināt apūdeņošanas apjomu, vienlaikus uzlabojot ūdens izmantošanas efektivitāti (1. tabula). Pētījumi liecina, ka mērena apūdeņošana var palīdzēt samazināt ūdens patēriņu visā kviešu augšanas periodā, tādējādi palielinot ūdens izmantošanas efektivitāti.
■ Optimāla apūdeņošana ziemas kviešu augstai ražai un ūdens efektivitātei:
Optimālais apūdeņošanas apjoms lielai ražai un augstai ūdens izmantošanas efektivitātei visā ziemas kviešu augšanas periodā ir 101,8 mm. Apūdeņošanas pieeja pēc-pieprasījuma ne tikai saglabā augstas ražas priekšrocības, bet arī ietaupa 20–32% apūdeņošanas ūdens.
■ Apūdeņošana, pamatojoties uz dažādiem kviešu augšanas posmiem:
Saauguma un ziedēšanas laikā apūdeņošana, pamatojoties uz augsnes relatīvo mitruma saturu 0–40 cm augsnes slānī, ar mērķi sasniegt 65% relatīvo augsnes mitrumu, ir efektīvs līdzeklis gan augstas ražas, gan ūdens saglabāšanas nodrošināšanai.
■ Pilienu apūdeņošanas loma ūdens efektivitātes uzlabošanā
Ziemas kviešu audzēšanā Ziemeļķīnas līdzenumā pēdējos gados ir pakāpeniski izmantotas jaunas ūdeni taupošas apūdeņošanas metodes, piemēram, pilienveida apūdeņošana un mikro-smidzināšana. Pilienu apūdeņošana ļauj precīzi kontrolēt apūdeņošanas daudzumu, laicīgi un kvantitatīvi nodrošinot ūdeni atbilstoši kultūraugu augšanai un piegādājot ūdeni pie labības sakņu sistēmas. Tas nodrošina nepārtrauktu ūdens uzsūkšanos ar saknēm, ievērojami uzlabojot ražu un ūdens izmantošanas efektivitāti, vienlaikus samazinot neefektīvu ūdens patēriņu, piemēram, noteci.
Eksperimenti, kuros tika salīdzināti dažādi kviešu apūdeņošanas režīmi, parādīja, ka, salīdzinot ar apūdeņošanu ar vagām, pilienu apūdeņošana samazināja ūdens patēriņu par 29%, vienlaikus palielinot ražu par 37% un uzlabojot ūdens izmantošanas efektivitāti par 92,2%, parādot skaidrus ekonomiskos ieguvumus. 15 gadus ilgs pazemes pilienveida apūdeņošanas eksperiments, ko veica ASV Ūdenssaimniecības pētniecības laboratorija, parādīja, ka zemūdens pilienveida apūdeņošanas (SDI) gadījumā ievērojami uzlabojās tādu kultūru kā cukurkukurūzas raža un ūdens izmantošanas efektivitāte.
Yang Mingda veiktais pētījums atklāja, ka, salīdzinot ar virszemes pilienveida apūdeņošanu, pazemes pilienu apūdeņošana ūdens trūkuma apstākļos palielināja ziemas kviešu ražu par aptuveni 5,8–12,5%, bet vasaras kukurūzas ražu par aptuveni 3,4–19,9%. Kviešiem apūdeņošanas apjoms samazinājies par 7,0–13,9%, kukurūzai – par 1,6–11,4%, bet ūdens izmantošanas efektivitāte uzlabojusies par 4,9–8,6%. Pazemes pilienu apūdeņošana arī efektīvi samazināja virsmas iztvaikošanu un uzlaboja apūdeņošanas vienmērīgumu, piedāvājot gan ūdens{12}taupīšanas, gan ražas{13}}palielināšanas potenciālu. Pilienu apūdeņošanas tehnoloģija ir strauji attīstīta un plaši izmantota tādās valstīs un reģionos kā Izraēla un citas Tuvo Austrumu valstis. Tas ir izmantots arī daudzus gadus Ķīnas ziemeļrietumu un ziemeļaustrumu reģionos, gūstot labus ekonomiskos un ekoloģiskos ieguvumus, jo īpaši tādās kultūrās kā kokvilna. Tas sniedz vērtīgu atsauci, lai izpētītu turpmākos apūdeņošanas modeļus Ziemeļķīnas līdzenumā.
Augstas{0}}pilienveida apūdeņošanas lente pārspēj lētākas iespējas vairākās galvenajās jomās. Šīs atšķirības tieši ietekmē jūsu peļņu. Apskatīsim galvenās atšķirības:
☆ Materiāla integritāte
☆ Emiteru tehnoloģija
☆ Laistīšanas viendabīgums
☆ Vispārējā ražošanas precizitāte
1. Pamats: materiāls un izturība
Pilienu lentes fiziskais sastāvs nosaka, cik labi tā darbojas un cik ilgi tā saglabājas jūsu laukos.
2. Virgin pret pārstrādātiem sveķiem
Augstākās kvalitātes-pilināšanas lentē ir izmantots 100% neapstrādāts polietilēns. Tas dod jums maksimālu izturību pret spiedienu. Tas arī nodrošina elastību vieglai uzstādīšanai un labāku izturību pret UV bojājumiem un lauksaimniecības ķimikālijām.
Lētā lente bieži satur pārstrādātus materiālus vai pildvielas. Tas rada trauslu produktu, kas plaisā saulē. Tam ir arī vājas vietas, kas izraisa noplūdes.
3. Vienots sienas biezums
Precīza ražošana rada nemainīgu sienu biezumu visā lentes garumā. Neatkarīgi no tā, vai tas ir 6, 8 vai 15 milj, šī vienveidība novērš vājās vietas.
Zemas-kvalitatīvas lentes biezums var atšķirties. Šīs plānās vietas normālā spiedienā pārsprāgst vai saliekas uzstādīšanas un noņemšanas laikā. Mūsu pieredze liecina, ka laukos, kuros tiek izmantota sliktas kvalitātes-lente ar nelīdzenām sienām, sezonas laikā ir par 30–40% vairāk līniju pārtraukumu.
4. Izstarotājs un vienveidība
Izstarotājs ir vissvarīgākā daļa. Tas kontrolē, cik efektīva ir visa jūsu apūdeņošanas sistēma.
Izturība pret aizsērēšanu:Kvalitatīvi izstarotāji pretojas aizsprostojumiem, pateicoties viedam dizainam. Tiem ir izstrādāts turbulentas plūsmas ceļš-garš, sarežģīts kanāls, kas iebūvēts emitētājā. Šis dizains rada ūdens turbulenci, kas attīra nogulsnes, aļģes un citas mazas daļiņas.
Lēti izstarotāji izmanto vienkāršus, īsus plūsmas ceļus ar nelielu aizsardzību. Tie viegli aizsērē. Tas noved pie sausiem plankumiem jūsu laukā un izšķērdēta laika, novēršot aizsprostojumus.
Emisiju vienveidība (ES): Emisijas vienveidība (ES) mēra, cik vienmērīgi ūdens plūst no katra emitētāja pa līniju. Augstas-kvalitātes pilināšanas lentes sasniedz vairāk nekā 95% ES.
Pareizi kopjot, augstas{0}}kvalitatīvas, biezas-sienu lentes uzticami kalpo 2-5 sezonas. Lētā lente gandrīz vienmēr ir jānomaina pēc vienas sezonas. Šo vairāku sezonu-sezonu uzticamību nodrošina izcili materiāli un precīza inženierija. Piemēram, ražotāji, kas koncentrējas uz augstas kvalitātes materiāliem, piemēram,Ķīnas plakanās emisijas pilienu lentes ražotāju piegādātāju rūpnīca — SINOAH, izstrādā savus produktus šāda veida vairāku{0}}sezonu uzticamībai un konsekventai veiktspējai.
■ Mikro{0}}smidzinātāju apūdeņošana:
Mikro-apūdeņošana ar sprinkleriem, kas izstrādāta, izmantojot sprinkleru un pilienveida apūdeņošanas tehnoloģijas, ir jauna apūdeņošanas metode, kurā tiek izmantotas mikro-smidzināšanas lentes, lai vienmērīgi izsmidzinātu ūdeni visā laukā. Tas ir vienkārši, ekonomiski-efektīvi un efektīvi. Zhang Yinghua et al. parādīja, ka apūdeņošana ar mikro-smidzinātāju kviešu savienošanas un ziedēšanas stadijās ar precīzu apūdeņošanu pēc pieprasījuma uzlaboja ražu par 5,3–18,9% un ūdens izmantošanas efektivitāti par 5,3–27,8%, ar vienmērīgu ūdens sadalījuma koeficientu diapazonā no 87,9% līdz 97%. Apūdeņošanas ūdens patēriņš tika samazināts par 21,0–54,2%.
Pētījums, ko veica Man et al. arī atklāja, ka mikro-smidzinātāju izmantošana apūdeņošanai var mainīt augsnes mitruma sadalījumu 0–40 cm slānī, palīdzot uzlabot kviešu ūdens izmantošanas efektivitāti (WUE) un sausnas ražu. Eksperimenti, ko veica Dong Zhiqiang et al. Mikro-apūdeņošana ar sprinkleriem parādīja, ka ar tādu pašu ražas līmeni mikro-apūdeņošanai ar sprinkleriem bija 20–50 mm ūdens ietaupīšanas potenciāls gadā normālos gados un 70–110 mm sausuma gados, tāpēc tas ir piemērots veicināšanai Ziemeļķīnas ūdens{13}}trūcīgos apgabalos.
Secinājums
Visbeidzot, ziemas kviešu{0}}vasaras kukurūzas audzēšanas sistēma Ziemeļķīnas līdzenumā saskaras ar ievērojamām ūdens problēmām ierobežoto resursu un nevienmērīgo nokrišņu dēļ. Tomēr sasniegumi ūdeni-taupojošās apūdeņošanas tehnoloģijās, piemēram, pilienveida apūdeņošanas un mikro-smidzināšanas sistēmās, ir parādījuši daudzsološus rezultātus ūdens izmantošanas efektivitātes uzlabošanā un ražas saglabāšanā. Šīs inovācijas līdzās optimizētām apūdeņošanas metodēm nodrošina ilgtspējīgu virzību uz priekšu, palīdzot līdzsvarot ūdens saglabāšanu ar nepieciešamību palielināt pārtikas ražošanu reģionā. Šo tehnoloģiju nepārtraukta ieviešana ir būtiska, lai novērstu ūdens trūkumu un nodrošinātu ilgtermiņa lauksaimniecības ilgtspējību.