Severočínská nížina je důležitou oblastí-produkující obilí v Číně, přičemž hlavním modelem pěstování je systém dvojitého pěstování ozimé pšenice-letní kukuřice. V tomto regionu pšenice a kukuřice tvoří přibližně 75 % a 35 % národní produkce. Podpora neustálého zvyšování výnosů pšenice a kukuřice v této oblasti má velký význam pro zajištění potravinové bezpečnosti státu a zvýšení příjmů zemědělců. Severočínská nížina se však zejména v posledních letech potýká s nedostatkem vodních zdrojů, protože dopad změny klimatu prohloubil rozpor mezi nedostatkem vody a rostoucí poptávkou po produkci potravin, což z ní činí primární omezující faktor pro udržitelný rozvoj systému pěstování ozimé pšenice-letní kukuřice. Maximalizace efektivity využití vody (WUE) při současném zajištění vysokých výnosů je proto již dlouho jednou z nejdůležitějších výzev pro systém pěstování ozimé pšenice-letní kukuřice v Severočínské nížině.
V posledních letech vědci provedli rozsáhlé studie z perspektiv, jako je například technologie zavlažování-úspora vody. Toto úsilí vedlo k řadě úspěchů, které do určité míry zlepšily efektivitu využití vody v systému pěstování ozimé pšenice-letní kukuřice v Severočínské nížině.
1. Zimní pšenice-Stav využití vody v systému pro pěstování kukuřice v létě
Severočínská nížina se nachází v polo-vyprahlém a polo{1}}vlhkém klimatickém pásmu. Kvůli vlivu kontinentálního monzunového klimatu jsou vodní zdroje relativně vzácné, což z něj činí jeden z regionů v Číně, který čelí největšímu tlaku z hlediska nabídky a poptávky po vodě. Průměrné roční srážky v kraji jsou 554 mm, přičemž průměrný roční výpar je přibližně 1550 mm. Srážky jsou v průběhu roku rozloženy nerovnoměrně a výrazně kolísají. Zejména v posledních letech vedly globální změny klimatu ke zvyšování teplot, zatímco srážek rok od roku ubývá. Údaje z let 1983 až 2013 ukazují, že teplota v regionu má stoupající trend (0,20 stupně za dekádu), zatímco srážky obecně klesají (–1,75 mm za dekádu).
Kromě toho jsou také nedostatečné zásoby podzemní vody v Severočínské nížině. Podle průzkumů je přirozený objem podzemní vody v regionu 2,274 × 10^10 m³ za rok. Dostupné objemy těžby pro mělké a hluboké podzemní vody jsou 1,683 × 10^10 m³ a 2,42 × 10^9 m³ za rok. Hloubka hlubokých podzemních vod pod hladinou moře nyní přesahuje 76 700 km², což je asi polovina rozlohy roviny. Od 70. let 20. století se díky rozsáhlému-zavádění solných-zásadních zlepšení půdy a projektů na ochranu zemědělské vody prudce zvýšila těžba podzemní vody pro zemědělské zavlažování a představuje 79 % celkové těžby podzemní vody.
Kvůli dlouhodobému-odběru podzemní vody pro zavlažování hladina podzemní vody rychle klesla, s ročním poklesem o 0,5 až 1,0 metru, což vedlo k vážnému sedání půdy a praskání povrchu. Plocha a objem trychtýře podzemní vody se postupně rozšiřovaly a prohlubovaly, což představuje komplexní a na sebe navazující trend. Celková plocha trychtýře se zvýšila z 9 700 hektarů v roce 2005 na 14 000 hektarů v roce 2019. Severočínská nížina se stala největší „nálevkou podzemní vody“ na světě a jedním z nejzranitelnějších vodních prostředí.
V současnosti je hlavní metodou střídání plodin v Severočínské nížině systém dvojitého pěstování ozimé pšenice-letní kukuřice, přičemž obdělávaná plocha přesahuje 80 % celkové orné půdy. Velký nesoulad mezi požadavky na vodu ozimé a letní kukuřice a přirozenými srážkami spolu s nerovnoměrným rozložením srážek v průběhu ročních období jsou primárními důvody nízké účinnosti využití dešťové vody a nadměrné spotřeby podzemní vody v tomto systému. Roční srážky v Severočínské nížině jsou kolem 500 až 800 mm, zatímco spotřeba vody v systému letní pšenice-letní kukuřice je přibližně 870 mm ročně. Navíc většina srážek spadne mezi červnem a srpnem (během letní sezóny kukuřice), přičemž pouze 20 % až 30 % srážek (174 až 261 mm) spadne během sezóny ozimé pšenice. Spotřeba vody v období pšenice však každoročně přesahuje 450 mm a samotné přirozené dešťové srážky nemohou splnit požadavky na růst. Zavlažování ozimé pšenice se spoléhá hlavně na těžbu podzemní vody, která představuje asi 70 % celkové závlahové vody v Severočínské nížině. Nedávné zprávy naznačují, že zavlažování dvakrát během sezóny pšenice (se 75 mm na zavlažování) může dosáhnout vyšší produktivity vody, což může potenciálně zmírnit nedostatek vody na zavlažování.
Kromě nedostatku zdrojů podzemní vody vedly zastaralé metody zavlažování a nesprávné hospodaření s vodou také k vážnému plýtvání vodou, což snižuje efektivitu využívání vody. V roce 2021 byl efektivní koeficient využití závlahové vody v čínské zemědělské půdě 0,568, což znamená, že asi 2/5 vody nebyly plně využity plodinami. To je stále za rozsahem 0,7 až 0,8 ve vyspělých-zemích, které účinně využívají vodu. Účinnost využití vody pro pšenici, kukuřici a rýži je 1,19, 2,04 a 0,80 kg/m³, což je pouze 96 %, 70 % a 57 % hodnoty ve Spojených státech. Zemědělská spotřeba vody v Číně přitom představuje 62,3 % celkové spotřeby vody, zatímco v rozvinutých zemích je tento podíl obvykle nižší než 50 %. Celkově se současná situace v Severočínské nížině, kde jsou vodní zdroje nedostatečné, ale poptávka po vodě je vysoká, nemění.
Přestože projekt přesměrování vody z jihu-na{1}}sever a přes{2}}řízení těžby podzemní vody do určité míry zpomalily pokles hladiny podzemní vody, přičemž mělká podzemní voda se v regionu zvýšila o 3,24 miliardy metrů krychlových, hluboké podzemní vody se stále snížily o 1,53 miliardy metrů krychlových. Proto pod kombinovaným dopadem rostoucích teplot, klesajících srážek, pokračujícího nedostatku hluboké podzemní vody a zvyšujících se požadavků na výnosy Severočínská nížina nadále čelí vážným problémům, pokud jde o vodní zdroje a zemědělské využití vody.
poblíž Shijiazhuang, provincie Hebei
2. Výsledky výzkumu účinného využívání vody v zimním období-systému pěstování kukuřice v létě
Od poloviny-do{1}}konce 20. století řada domácích vědců zkoumala přístupy k efektivnímu celoročnímu{3}}používání vody v systému s ozimou pšenicí-letní kukuřicí, se zaměřením na vodu{5}}úsporné zavlažovací technologie, inovace v zavlažovacích systémech, konstrukci alternativních vodních{7}}systémů{7}}, šlechtění{6}}} odrůdy plodin-šetřící vodu. Toto úsilí přineslo řadu reprezentativních výsledků, které do určité míry zlepšily efektivitu využívání vody v regionu.
2.1 Vodou{1}}úsporná technologie zavlažování pro zimní pšenici-letní kukuřici
V podmínkách omezených vodních zdrojů je efektivní hospodaření se závlahovou vodou jednou z hlavních strategií pro řešení nedostatku vody. Studie ukázaly, že pro danou oblast zavlažované půdy je využití vody primárně ovlivněno zavlažovacími technologiemi, strukturou spotřeby vody a rozsahem výsadby v regionu Severní Číny. Nedávný výzkum ukázal, že rychle se vyvíjející-zavlažovací techniky šetřící vodu, jako je střídání mokrého a suchého zavlažování, deficitní zavlažování, restriktivní zavlažování a kapkové zavlažování, mohou snížit objemy zavlažování a zároveň zlepšit účinnost využívání vody (tabulka 1). Výzkum ukazuje, že mírné zavlažování může pomoci snížit spotřebu vody během celého období růstu pšenice, a tím zvýšit efektivitu využití vody.
■ Optimální zavlažování pro vysoký výnos a účinnost vody u ozimé pšenice:
Optimální množství závlahy pro vysoký výnos a vysokou účinnost využití vody po celou dobu růstu ozimé pšenice je 101,8 mm. Přijetím-zavlažování na vyžádání si nejen zachováte výhody vysokého výnosu, ale také ušetříte 20–32 % zavlažovací vody.
■ Zavlažování založené na různých fázích růstu pšenice:
Během fáze spojování a kvetení je zavlažování založené na relativní vlhkosti půdy ve vrstvě půdy 0–40 cm s cílem dosáhnout 65% relativní vlhkosti půdy účinným opatřením pro dosažení vysokého výnosu a zachování vody.
■ Role kapkové závlahy při zvyšování účinnosti vody
V produkci ozimé pšenice v Severočínské nížině byly v posledních letech postupně uplatňovány nové-zavlažovací techniky, které šetří vodu, jako je kapkové zavlažování a zavlažování mikro-postřikovačem. Kapkové zavlažování umožňuje přesnou kontrolu množství zavlažování, dodává vodu včas a kvantitativně, jak to vyžaduje růst plodin, a dodává vodu v blízkosti kořenového systému plodin. To umožňuje nepřetržitou absorpci vody kořeny, výrazně zlepšuje výnos plodin a efektivitu využití vody a zároveň snižuje neefektivní spotřebu vody, jako je odtok vody.
Experimenty porovnávající různé režimy zavlažování pšenice ukázaly, že ve srovnání se zavlažováním v brázdě, kapkové zavlažování snížilo spotřebu vody o 29 %, zatímco zvýšilo výnos o 37 % a zlepšilo efektivitu využití vody o 92,2 %, což prokázalo jasné ekonomické výhody. 15letý experiment s podzemní kapkovou závlahou, který provedla americká Water Management Research Laboratory, ukázal, že při podpovrchové kapkové závlaze (SDI) se významně zlepšil výnos a účinnost využití vody u plodin, jako je cukrová kukuřice.
Výzkum Yang Mingda zjistil, že ve srovnání s povrchovou kapkovou závlahou, použití podpovrchové kapkové závlahy za podmínek nedostatku vody zvýšilo výnos ozimé pšenice o asi 5,8 %–12,5 % a výnos letní kukuřice o asi 3,4 %–19,9 %. Objem zavlažování byl snížen o 7,0 %–13,9 % u pšenice a o 1,6 %–11,4 % u kukuřice, zatímco účinnost využití vody se zlepšila o 4,9 %–8,6 %. Podpovrchová kapková závlaha také účinně snížila povrchový výpar a zlepšila rovnoměrnost zavlažování, což nabízí potenciál pro-úsporu vody a zvýšení výnosu{13}}. Technologie kapkové závlahy byla rychle vyvinuta a široce používána v zemích a regionech, jako je Izrael a další země Středního východu. Po mnoho let se také používá v severozápadních a severovýchodních oblastech Číny a dosahuje dobrých ekonomických a ekologických přínosů, zejména u plodin, jako je bavlna. To poskytuje cennou referenci pro zkoumání budoucích modelů zavlažování v Severočínské nížině.
Vysoce kvalitní-páska pro kapkovou závlahu překonává levnější možnosti v několika klíčových oblastech. Tyto rozdíly přímo ovlivňují vaše zisky. Podívejme se na hlavní rozdíly:
☆ Materiální integrita
☆ Technologie emitoru
☆ Rovnoměrnost zavlažování
☆ Celková přesnost výroby
1. Základ: Materiál a trvanlivost
Fyzické složení odkapávací pásky určuje, jak dobře funguje a jak dlouho vydrží na vašich polích.
2. Virgin vs. Recyklovaná pryskyřice
Odkapávací páska nejvyšší{0}}kvality používá 100% čistý polyethylen. To vám dává maximální sílu zvládnout tlak. Poskytuje také flexibilitu pro snadné nastavení a lepší odolnost vůči poškození UV zářením a zemědělským chemikáliím.
Levné pásky často obsahují recyklované materiály nebo plniva. Vznikne tak křehký produkt, který na slunci praská. Má také slabá místa, která způsobují netěsnosti.
3. Jednotná tloušťka stěny
Precizní výroba vytváří konzistentní tloušťku stěny po celé délce pásky. Ať už je to 6, 8 nebo 15 mil, tato jednotnost zabraňuje slabým místům.
Nízká{0}kvalitní páska má různé tloušťky. Tyto tenké oblasti prasknou při normálním tlaku nebo se během instalace a demontáže zalomí. Z našich zkušeností vyplývá, že pole používající nekvalitní-pásku s nerovnými stěnami zaznamenají během sezóny o 30–40 % více přerušení čar.
4. Zářič a stejnoměrnost
Emitor je nejdůležitější součástí. Řídí, jak efektivní je celý váš zavlažovací systém.
Odolnost proti ucpání:Kvalitní zářiče odolávají ucpávání díky chytrému designu. Mají navrženou cestu turbulentního toku-dlouhý, složitý kanál zabudovaný do emitoru. Tento design vytváří vodní turbulence, které drhnou usazeniny, řasy a další malé částice.
Levné zářiče používají jednoduché, krátké průtokové cesty s malou ochranou. Snadno se ucpávají. To vede k suchým místům na vašem poli a ztrátě času při odstraňování ucpání.
Uniformita emisí (EU): Uniformita emisí (EU) měří, jak rovnoměrně voda proudí z každého emitoru podél linky. Vysoce-kvalitní odkapávací pásky dosahují více než 95 % EU.
Při správné péči vydrží vysoce-kvalitní, silnostěnná-páska spolehlivě 2-5 sezón. Levná páska téměř vždy potřebuje výměnu po jedné sezóně. Tato více-sezónní spolehlivost pochází z vynikajících materiálů a precizního inženýrství. Například výrobci, kteří se zaměřují na vysoce kvalitní materiály, jako je napřČína Plochý emitor kapací páska Výrobci Dodavatelé Továrna -- SINOAH, navrhují své produkty pro tento druh více{0}}sezónní spolehlivosti a konzistentního výkonu.
■ Mikro-zavlažování:
Mikro-zavlažování s postřikovačem, vyvinuté na základě technologií postřikování a kapkového zavlažování, je nová metoda zavlažování, která využívá mikro-pásy postřikovačů k rovnoměrnému rozstřikování vody po celém poli. Je to jednoduché,{3}}cenově efektivní a efektivní. Výzkum Zhang Yinghua et al. ukázaly, že mikro-zavlažování postřikovačem během fáze spojování a kvetení pšenice, s přesným zavlažováním-na vyžádání, zlepšilo výnos o 5,3 %–18,9 % a účinnost využití vody o 5,3 %–27,8 %, s rovnoměrnými koeficienty distribuce vody v rozmezí od 87,9 % do 97,0 %. Spotřeba závlahové vody se snížila o 21,0 %–54,2 %.
Výzkum Man et al. také zjistili, že používání mikro-postřikovačů k zavlažování by mohlo změnit rozložení půdní vlhkosti ve vrstvě 0–40 cm, což pomůže zlepšit efektivitu využití vody u pšenice (WUE) a výnos sušiny. Experimenty Dong Zhiqianga a kol. na mikro-zavlažování s postřikovačem ukázaly, že při stejné úrovni výnosu má mikro-zavlažování s postřikem ročně-potenciál úspory vody 20–50 mm v běžných letech a 70–110 mm v letech sucha, takže je vhodné k propagaci v oblastech s nedostatkem vody-v severní Číně.
Závěr
Závěrem lze říci, že systém pěstování ozimé pšenice-letní kukuřice v Severočínské nížině čelí značným problémům s vodou kvůli omezeným zdrojům a nerovnoměrným srážkám. Pokroky v technologiích zavlažování-šetřících vodu, jako je kapkové zavlažování a mikro-rozstřikovací systémy, však prokázaly slibné výsledky při zlepšování účinnosti využívání vody a udržování výnosů plodin. Tyto inovace spolu s optimalizovanými postupy zavlažování poskytují udržitelnou cestu vpřed a pomáhají vyvážit ochranu vody a potřebu zvýšené produkce potravin v regionu. Pokračující přijímání těchto technologií je zásadní pro řešení nedostatku vody a zajištění dlouhodobé-udržitelnosti zemědělství.