North China Plain är ett viktigt spannmålsproducerande-område i Kina, med ett dubbelodlingssystem för höstvete-sommarmajs som den huvudsakliga planteringsmodellen. I denna region står vete och majs för cirka 75 % respektive 35 % av den nationella produktionen. Att främja kontinuerliga ökningar av vete- och majsavkastningen i detta område är av stor betydelse för att säkerställa nationell livsmedelssäkerhet och öka jordbrukarnas inkomster. Men den norra Kinaslätten står inför en brist på vattenresurser, särskilt under de senaste åren, eftersom effekterna av klimatförändringarna har förvärrat motsättningen mellan vattenbrist och den växande efterfrågan på livsmedelsproduktion, vilket gör den till den primära begränsande faktorn för en hållbar utveckling av höstvete-sommarmajsodlingssystem. Därför har maximering av vattenanvändningseffektiviteten (WUE) samtidigt som man säkerställer höga skördar länge varit en av de viktigaste utmaningarna för höstvete-sommarmajsodlingssystemet på norra Kinaslätten.
Under de senaste åren har forskare genomfört omfattande studier utifrån perspektiv som vattensparande bevattningsteknik-. Dessa ansträngningar har lett till en rad prestationer som i viss mån har förbättrat vattenanvändningseffektiviteten för höstvete-sommarmajsodlingssystemet på den norra Kinaslätten.
1. Vintervete-sommarmajsodlingssystem Vattenanvändningsstatus
North China Plain ligger i en halv-torr och halv-fukt klimatzon. På grund av påverkan av ett kontinentalt monsunklimat är vattenresurserna relativt knappa, vilket gör det till en av de regioner i Kina som står inför det största trycket när det gäller tillgång och efterfrågan på vatten. Den genomsnittliga årliga nederbörden i regionen är 554 mm, medan den genomsnittliga årliga avdunstningen är cirka 1550 mm. Nederbörden är ojämnt fördelad över året och varierar kraftigt. I synnerhet har globala klimatförändringar de senaste åren lett till stigande temperaturer, medan nederbörden har minskat år för år. Data från 1983 till 2013 visar att regionens temperatur har varit på en uppåtgående trend (0,20 grader per decennium), medan nederbörden generellt har minskat (–1,75 mm per decennium).
Dessutom är grundvattenresurserna i norra Kinaslätten också otillräckliga. Enligt undersökningar är den naturliga grundvattenvolymen i regionen 2.274 × 10^10 m³ per år. De tillgängliga uttagsvolymerna för grunt och djupt grundvatten är 1,683 × 10^10 m³ respektive 2,42 × 10^9 m³ per år. Djupet av djupt grundvatten under havsytan sträcker sig nu över 76 700 km², ungefär hälften av slättområdet. Sedan 1970-talet, med den storskaliga implementeringen av-alkalisk markförbättring och projekt för skydd av vatten i jordbruket, har grundvattenutvinningen för jordbruksbevattning ökat kraftigt och står för 79 % av den totala grundvattenutvinningen.
På grund av långvarig-utvinning av grundvatten för bevattning har grundvattennivån sjunkit snabbt, med en årlig minskning på 0,5 till 1,0 meter, vilket leder till allvarliga landsättningar och ytsprickor. Grundvattentrattens area och volym har successivt utökats och fördjupats, vilket visar på en komplex och sammanhängande trend. Trattens totala yta ökade från 9 700 hektar 2005 till 14 000 hektar 2019. North China Plain har blivit den största "grundvattentratten" i världen och en av de mest sårbara vattenmiljöerna.
För närvarande är den huvudsakliga växelbruksmetoden på norra Kinaslätten det dubbla odlingssystemet för vintervete-sommarmajs, där den odlade arealen överstiger 80 % av den totala åkermarken. Den stora skillnaden mellan vattenbehovet för höstvete och sommarmajs och den naturliga nederbörden, tillsammans med den ojämna fördelningen av nederbörden över årstiderna, är de främsta orsakerna till den låga effektiviteten av regnvattenutnyttjandet och överförbrukningen av grundvatten i detta system. Den årliga nederbörden på norra Kinaslätten är cirka 500 till 800 mm, medan vattenförbrukningen för höstvete-sommarmajssystemet är cirka 870 mm varje år. Dessutom inträffar det mesta av nederbörden mellan juni och augusti (under sommarmajssäsongen), med endast 20 % till 30 % av nederbörden (174 till 261 mm) som faller under vintervetesäsongen. Vattenförbrukningen under vetesäsongen överstiger dock 450 mm varje år och enbart naturlig nederbörd klarar inte tillväxtkraven. Bevattning för höstvete är huvudsakligen beroende av grundvattenutvinning, som står för cirka 70 % av det totala bevattningsvattnet i norra Kinaslätten. Färska rapporter tyder på att bevattning två gånger under vetesäsongen (med 75 mm per bevattning) kan uppnå högre vattenproduktivitet, vilket potentiellt kan lindra bristen på bevattningsvatten.
Förutom bristen på grundvattenresurser har föråldrade bevattningsmetoder och felaktig vattenhantering också lett till allvarligt vattenslöseri, vilket minskar effektiviteten i vattenanvändningen. År 2021 var den effektiva användningskoefficienten för bevattningsvattnet i Kinas jordbruksmark 0,568, vilket betyder att cirka 2/5 av vattnet inte utnyttjades fullt ut av grödor. Detta ligger fortfarande bakom intervallet 0,7 till 0,8 i vatten-effektiva utvecklade länder. Vattenanvändningseffektiviteten för vete, majs och ris är 1,19, 2,04 respektive 0,80 kg/m³, vilket bara är 96 %, 70 % och 57 % av det i USA. Samtidigt står jordbrukets vattenanvändning i Kina för 62,3 % av den totala vattenanvändningen, medan denna andel vanligtvis är under 50 % i utvecklade länder. Sammantaget förblir den nuvarande situationen i norra Kinaslätten, där vattenresurserna är otillräckliga men efterfrågan på vatten är hög, oförändrad.
Även om projektet South-to-North Water Diversion och hantering av överutvinning av- grundvatten i viss mån har bromsat nedgången av grundvattennivån, med grunt grundvatten som ökar med 3,24 miljarder kubikmeter i regionen, har djupt grundvatten fortfarande minskat med 1,53 miljarder kubikmeter. Därför, under den kombinerade effekten av stigande temperaturer, minskande nederbörd, pågående brist på djupt grundvatten och ökande avkastningskrav, fortsätter den norra Kinaslätten att möta allvarliga utmaningar när det gäller vattenresurser och jordbruksvattenanvändning.
nära Shijiazhuang, Hebei-provinsen
2. Forskningsresultat om effektiv vattenanvändning i vintervete-sommarmajsodlingssystem
Från mitten av-till-slutet av 1900-talet har många inhemska forskare undersökt metoder för effektiv vattenanvändning året runt i vintervete-sommarmajssystemet, med fokus på vatten-sparande bevattningsteknik, innovationer inom bevattningssystem{6}, konstruktion av alternativa vattenplanteringssystem, konstruktion av alternativa växtsystem{6} torka-tålig, vatten-sparande grödor. Dessa ansträngningar har gett en rad representativa resultat som i viss mån har förbättrat vattenanvändningens effektivitet i regionen.
2.1 Vatten-Spara bevattningsteknik för vintervete-sommarmajs
Under förhållanden med begränsade vattenresurser är effektiv hantering av bevattningsvatten en av huvudstrategierna för att komma till rätta med vattenbrist. Studier har visat att vattenanvändningen för ett visst område med bevattnad mark i första hand påverkas av bevattningsteknik, vattenförbrukningsstruktur och planteringsskala i regionen norra Kina. Ny forskning har visat att snabbt utvecklande-vattenbesparande bevattningstekniker, såsom alternerande våt och torr bevattning, underskottsbevattning, restriktiv bevattning och droppbevattning, kan minska bevattningsvolymerna samtidigt som vattenanvändningseffektiviteten förbättras (tabell 1). Forskning tyder på att måttlig bevattning kan bidra till att minska vattenförbrukningen under hela växtperioden för vete och därigenom öka effektiviteten i vattenanvändningen.
■ Optimal bevattning för hög avkastning och vatteneffektivitet i höstvete:
Den optimala bevattningsmängden för hög avkastning och hög vattenanvändningseffektivitet under hela höstvetets tillväxtperiod är 101,8 mm. Att använda en -bevattningsmetod på begäran bibehåller inte bara fördelar med hög avkastning utan sparar också 20–32 % av bevattningsvattnet.
■ Bevattning baserad på olika tillväxtstadier av vete:
Under fog- och blomningsskedet är bevattning baserad på jordens relativa fukthalt i 0–40 cm jordlagret, med sikte på 65 % relativ markfuktighet, en effektiv åtgärd för att uppnå både hög skörd och vattenbesparing.
■ Dropbevattningens roll för att förbättra vatteneffektiviteten
Nya-vattenbesparande bevattningstekniker, som droppbevattning och mikro-sprinklerbevattning, har gradvis tillämpats i produktionen av höstvete på norra Kinaslätten under de senaste åren. Droppbevattning möjliggör exakt kontroll av bevattningsmängden, tillhandahåller vatten på ett snabbt och kvantifierat sätt, som krävs av grödans tillväxt, och levererar vatten nära grödans rotsystem. Detta möjliggör kontinuerlig vattenabsorption av rötterna, vilket avsevärt förbättrar skördens avkastning och vattenanvändningseffektiviteten samtidigt som den ineffektiva vattenförbrukningen, såsom avrinning, minskar.
Experiment som jämförde olika bevattningssätt för vete har visat att droppbevattning jämfört med fårbevattning minskade vattenanvändningen med 29 %, samtidigt som avkastningen ökade med 37 % och förbättrades vattenanvändningseffektiviteten med 92,2 %, vilket visar tydliga ekonomiska fördelar. Ett 15-årigt underjordiskt droppbevattningsexperiment utfört av US Water Management Research Laboratory visade att under underjordisk droppbevattning (SDI) förbättrades avkastningen och vattenanvändningseffektiviteten för grödor som sockermajs avsevärt.
Forskning av Yang Mingda fann att jämfört med droppbevattning på ytan ökade skörden av höstvete med cirka 5,8 %–12,5 % och sommarmajs med cirka 3,4 %–19,9 % genom att använda droppbevattning under ytan under vattenbrist. Bevattningsvolymen minskade med 7,0 %–13,9 % för vete och 1,6 %–11,4 % för majs, medan vattenanvändningseffektiviteten förbättrades med 4,9 %–8,6 %. Droppbevattning under ytan minskade också effektivt ytavdunstning och förbättrade bevattningslikformighet, vilket ger både vattenbesparing och ökad avkastning-potential. Droppbevattningsteknik har utvecklats snabbt och tillämpats i stor utsträckning i länder och regioner som Israel och andra länder i Mellanöstern. Det har också använts i många år i Kinas nordvästra och nordöstra regioner, vilket har uppnått goda ekonomiska och ekologiska fördelar, särskilt i grödor som bomull. Detta ger en värdefull referens för att utforska framtida bevattningsmodeller på den norra Kinaslätten.
Droppbevattningstejp av-kvalitet slår billigare alternativ inom flera viktiga områden. Dessa skillnader påverkar din vinst direkt. Låt oss undersöka de viktigaste distinktionerna:
☆ Materialintegritet
☆ Emitter-teknik
☆ Vattenlikhet
☆ Övergripande tillverkningsprecision
1. Grunden: Material och hållbarhet
Den fysiska sammansättningen av dropptejp avgör hur bra den fungerar och hur länge den håller på dina fält.
2. Virgin vs. Återvunnet harts
Dropptejp av högsta-kvalitet använder 100 % ny polyeten. Detta ger dig maximal styrka att hantera tryck. Det ger också flexibilitet för enkel installation och bättre motståndskraft mot UV-skador och gårdskemikalier.
Billig tejp innehåller ofta återvunnet material eller fyllmedel. Detta skapar en spröd produkt som spricker i solen. Den har också svaga punkter som orsakar läckage.
3. Enhetlig väggtjocklek
Precisionstillverkning skapar en jämn väggtjocklek över hela tejplängden. Oavsett om det är 6, 8 eller 15 mil, förhindrar denna enhetlighet svaga punkter.
Tejp av låg-kvalitet har tjockleksvariationer. Dessa tunna områden brister under normalt tryck eller veck under installation och borttagning. Enligt vår erfarenhet ser fält som använder tejp av dålig-kvalitet med ojämna väggar 30–40 % fler radavbrott under säsongen.
4. Emitter och enhetlighet
Emittern är den viktigaste delen. Den styr hur effektivt hela ditt bevattningssystem är.
Igensättningsmotstånd:Kvalitetssändare motstår träskor genom smart design. De har en konstruerad turbulent flödesbana-en lång, komplex kanal inbyggd i sändaren. Denna design skapar vattenturbulens som skrubbar bort sediment, alger och andra små partiklar.
Billiga sändare använder enkla, korta flödesvägar med lite skydd. De täpps till lätt. Detta leder till torra fläckar på ditt fält och slöseri med tid på att rensa blockeringar.
Utsläppslikformighet (EU): Emission Uniformity (EU) mäter hur jämnt vatten flödar från varje emitter längs en linje. Dropptejp av hög-kvalitet uppnår över 95 % EU.
Med rätt skötsel håller hög-kvalitativ, tjock-väggad tejp 2-5 säsonger tillförlitligt. Billigt band behöver nästan alltid bytas ut efter en säsong. Denna flersäsongstillförlitlighet kommer från överlägsna material och exakt ingenjörskonst. Till exempel tillverkare som fokuserar på högkvalitativa material, somKina Flat Emitter dropptejp Manufacturers Suppliers Factory -- SINOAH, designa sina produkter för den här typen av-tillförlitlighet för flera säsonger och konsekvent prestanda.
■ Mikro-sprinklerbevattning:
Mikro-sprinklerbevattning, utvecklad från sprinkler- och droppbevattningsteknik, är en ny bevattningsmetod som använder mikro-sprinklerbälten för att spraya vatten jämnt över fältet. Det är enkelt, kostnads-effektivt och effektivt. Forskning av Zhang Yinghua et al. visade att mikro-sprinklerbevattning under fognings- och blomningsstadierna av vete, med exakt -bevattning, förbättrade utbytet med 5,3 %–18,9 % och vattenanvändningseffektiviteten med 5,3 %–27,8 %, med enhetliga vattenfördelningskoefficienter från 897,0 % till 897,0 %. Användningen av bevattningsvatten minskade med 21,0 %–54,2 %.
Forskning av Man et al. fann också att användning av mikro-sprinkler för bevattning kan ändra fördelningen av markfuktighet i 0–40 cm-lagret, vilket hjälper till att förbättra vetets vattenanvändningseffektivitet (WUE) och torrsubstansavkastning. Experiment av Dong Zhiqiang et al. på mikro-sprinklerbevattning visade att mikro-sprinklerbevattning, vid samma avkastningsnivå, hade en årlig vattenbesparing-potential på 20–50 mm under normala år och 70–110 mm under torkaår, vilket gör den lämplig för marknadsföring i de{13}}vattenbristområdena i norra Kina.
Slutsats
Sammanfattningsvis står vintervete-sommarmajsodlingssystemet på norra Kinaslätten inför betydande vattenutmaningar på grund av begränsade resurser och ojämnt nederbörd. Framsteg inom vattenbesparande bevattningstekniker, såsom droppbevattning och mikro-sprinklersystem, har dock visat lovande resultat för att förbättra vattenanvändningens effektivitet och bibehålla skördarna. Dessa innovationer, tillsammans med optimerade bevattningsmetoder, ger en hållbar väg framåt och hjälper till att balansera vattenbesparing med behovet av ökad livsmedelsproduktion i regionen. Fortsatt införande av dessa tekniker är avgörande för att ta itu med vattenbrist och säkerställa långsiktig hållbarhet inom jordbruket.