Põhja-Hiina tasandik on Hiinas oluline teravilja{0}}tootmispiirkond, kus peamiseks istutusmudeliks on talinisu-suvimaisi topeltkultuurisüsteem. Selles piirkonnas moodustavad nisu ja mais vastavalt ligikaudu 75% ja 35% riigi toodangust. Nisu ja maisi saagikuse pideva suurendamise edendamine selles piirkonnas on riikliku toiduga kindlustatuse tagamisel ja põllumeeste sissetulekute suurendamisel väga oluline. Põhja-Hiina tasandikul on aga eeskätt viimastel aastatel veevarude nappus, kuna kliimamuutuste mõju on teravdanud vastuolu veepuuduse ja kasvava nõudluse vahel toiduainete tootmise järele, muutes selle talinisu{7}}suvimaisi kasvatamise süsteemi säästvat arengut peamiseks piiravaks teguriks. Seetõttu on veekasutuse tõhususe (WUE) maksimeerimine ja kõrge saagikuse tagamine olnud Põhja-Hiina tasandiku talinisu{9}}suvimaisi kasvatamise süsteemi üks olulisemaid väljakutseid.
Viimastel aastatel on teadlased viinud läbi ulatuslikke uuringuid sellistest vaatenurkadest nagu vett{0}}säästv niisutustehnoloogia. Need jõupingutused on toonud kaasa rea saavutusi, mis on mingil määral parandanud talinisu{2}}suvimaisi põllukultuuride veekasutuse tõhusust Põhja-Hiina tasandikul.
1. Talinisu-Suvimaisi põllukultuuride süsteemi veekasutuse olek
Põhja-Hiina tasandik asub pool{0}}kuivas ja poolniiskes{1}}kliimavööndis. Kontinentaalse mussoonkliima mõju tõttu on veevarud suhteliselt napid, mistõttu on see üks Hiina piirkondi, kus veevarustuse ja -nõudluse osas on kõige suurem surve. Aastane keskmine sademete hulk piirkonnas on 554 mm, aurumine aga ligikaudu 1550 mm. Sademed jagunevad aasta lõikes ebaühtlaselt ja varieeruvad oluliselt. Eelkõige on viimastel aastatel globaalsed kliimamuutused toonud kaasa temperatuuri tõusu, samas kui sademete hulk on aasta-aastalt vähenenud. Aastate 1983–2013 andmed näitavad, et piirkonna temperatuur on olnud tõusutrendis (0,20 kraadi kümnendi kohta), samas kui sademete hulk on üldiselt vähenenud (–1,75 mm kümnendi kohta).
Lisaks on Põhja-Hiina tasandiku põhjaveevarud samuti ebapiisavad. Uuringute kohaselt on piirkonna looduslik põhjavee maht 2,274 × 10^10 m³ aastas. Madala ja sügava põhjavee kaevandamismahud on vastavalt 1,683 × 10^10 m³ ja 2,42 × 10^9 m³ aastas. Sügava põhjavee sügavus allpool merepinda ulatub praegu üle 76 700 km², mis on umbes pool tasandikust. Alates 1970. aastatest on soolase-aluselise maaparandus- ja veekaitseprojektide ulatuslik elluviimine{16}}järsult suurenenud, moodustades 79% kogu põhjavee kaevandamisest.
Pikaajalise-põhjavee kaevandamise tõttu niisutamiseks on veetase kiiresti langenud, langedes aastas 0,5–1,0 meetrit, mis on põhjustanud tugeva maa vajumise ja pinna pragunemise. Põhjaveelehtri pindala ja maht on järk-järgult laienenud ja süvenenud, esitades keeruka ja külgneva trendi. Lehtri kogupindala kasvas 9700 hektarilt 2005. aastal 14 000 hektarini 2019. aastal. Põhja-Hiina tasandikust on saanud maailma suurim põhjaveelehter ja üks haavatavamaid veekeskkondi.
Praegu on Põhja-Hiina tasandiku põhiliseks külvikorrameetodiks talinisu{0}}suvimaisi topeltkultuuride süsteem, kus haritav pindala ületab 80% kogu põllumaast. Suur lahknevus talinisu ja suvimasi veevajaduse ning loodusliku sademete vahel ning sademete ebaühtlane jaotumine aastaaegade lõikes on selle süsteemi sademevee kasutamise madala efektiivsuse ja põhjavee ületarbimise peamised põhjused. Aastane sademete hulk Põhja-Hiina tasandikul on umbes 500–800 mm, samas kui talinisu-suvimaisi süsteemi veetarbimine on umbes 870 mm aastas. Pealegi sajab suurem osa sademetest juunist augustini (suvisel maisihooajal), vaid 20–30% sademetest (174–261 mm) langeb talinisu hooajal. Nisuhooajal veekulu ületab aga igal aastal 450 mm ning looduslik sademete hulk üksi kasvuvajadust rahuldada ei suuda. Talinisu niisutamine põhineb peamiselt põhjavee kaevandamisel, mis moodustab umbes 70% kogu Põhja-Hiina tasandiku niisutusveest. Hiljutised aruanded näitavad, et kastmine kaks korda nisuhooajal (75 mm kastmiskorra kohta) võib saavutada suurema veetootlikkuse, mis võib leevendada niisutusvee puudust.
Lisaks põhjaveevarude vähesusele on vananenud niisutusmeetodid ja ebaõige veemajandus kaasa toonud ka tõsise vee raiskamise, mis vähendab veekasutuse efektiivsust. 2021. aastal oli Hiina põllumaade niisutusvee efektiivne kasutuskoefitsient 0,568, mis tähendab, et umbes 2/5 veest ei kasutanud põllukultuurid täielikult ära. See jääb endiselt alla 0,7–0,8 veetõhusate -arenenud riikides. Nisu, maisi ja riisi veekasutuse efektiivsus on vastavalt 1,19, 2,04 ja 0,80 kg/m³, mis on vaid 96%, 70% ja 57% Ameerika Ühendriikide omast. Samal ajal moodustab põllumajanduslik veekasutus Hiinas 62,3% kogu veekasutusest, samas kui arenenud riikides on see osa tavaliselt alla 50%. Üldiselt ei muutu praegune olukord Põhja-Hiina tasandikul, kus veevarud on ebapiisavad, kuid nõudlus vee järele on suur.
Kuigi Lõuna--Põhja-Põhja veesuunamise projekt ja põhjavee üle-kaevandamise juhtimine on põhjavee taseme langust mingil määral pidurdanud, kusjuures madal põhjavesi on piirkonnas kasvanud 3,24 miljardi kuupmeetri võrra, on sügav põhjavesi siiski vähenenud 1,53 miljardi kuupmeetri võrra. Seetõttu seisavad Põhja-Hiina tasandikud temperatuuritõusu, sademete vähenemise, sügava põhjavee jätkuva puuduse ja kasvavate saagivajaduste koosmõjul silmitsi tõsiste väljakutsetega seoses veevarude ja põllumajandusliku veekasutusega.
Shijiazhuangi lähedal Hebei provintsis
2. Uurimistulemused tõhusa veekasutuse kohta talinisu-suvimaisi põllukultuuride süsteemis
Alates --20. sajandi keskpaigast kuni lõpuni on paljud kodumaised teadlased uurinud lähenemisviise tõhusaks aastaringseks-veekasutamiseks talinisu-suvimasi süsteemis, keskendudes vett-säästvatele niisutustehnoloogiatele, niisutussüsteemide uuendustele,{6}}alternatiivsete veekasutussüsteemide ehitamisele ja{6}} põua-kindlad, vett{{8}säästvad põllukultuurid. Need jõupingutused on andnud rea esinduslikke tulemusi, mis on teatud määral parandanud veekasutuse tõhusust piirkonnas.
2.1 Vesi-Talinisu kastmistehnoloogia säästmine-Suvimaisi
Piiratud veevarude tingimustes on niisutusvee tõhus majandamine üks peamisi veepuuduse probleemi lahendamise strateegiaid. Uuringud on näidanud, et teatud niisutatava maa-ala puhul mõjutavad veekasutust peamiselt niisutustehnoloogiad, veetarbimise struktuur ja istutusmastaap Põhja-Hiina piirkonnas. Hiljutised uuringud on näidanud, et kiiresti arenevad vett{2}säästvad niisutustehnikad, nagu vahelduv märg- ja kuivniisutus, puudulik niisutamine, piirav niisutus ja tilkniisutus, võivad vähendada niisutusmahtu, parandades samal ajal veekasutuse tõhusust (tabel 1). Uuringud näitavad, et mõõdukas niisutamine võib aidata vähendada veetarbimist kogu nisu kasvuperioodi jooksul, suurendades seeläbi veekasutuse tõhusust.
■ Optimaalne kastmine talinisu suure saagikuse ja veetõhususe tagamiseks:
Optimaalne kastmiskogus suure saagikuse ja kõrge veekasutuse efektiivsuse saavutamiseks talinisu kogu kasvuperioodi jooksul on 101,8 mm. Nõudmisel kasutatava-niisutusmeetodi kasutuselevõtt mitte ainult ei säilita kõrge saagikuse eeliseid, vaid säästab ka 20–32% niisutusvett.
■ Niisutamine nisu erinevatel kasvuetappidel:
Vuugisemise ja õitsemise faasis on 0–40 cm mullakihis mulla suhtelisel niiskusesisaldusel põhinev niisutamine, mille eesmärgiks on 65% suhteline mullaniiskus, tõhus meede nii kõrge saagikuse kui ka veesäästu saavutamiseks.
■ Tilkniisutamise roll veetõhususe suurendamisel
Viimastel aastatel on Põhja-Hiina tasandikul talinisu tootmisel järk-järgult kasutusele võetud uusi vett{0}}säästvaid niisutustehnikaid, nagu tilkniisutus ja mikro-vihustus. Tilkniisutus võimaldab kastmiskogust täpselt kontrollida, pakkudes vett õigeaegselt ja koguseliselt vastavalt põllukultuuride kasvule ning toimetades vett põllukultuuri juurestiku lähedusse. See võimaldab juurtel pidevalt vett imada, parandades oluliselt põllukultuuride saagikust ja veekasutuse efektiivsust, vähendades samal ajal ebatõhusat veetarbimist, näiteks äravoolu.
Nisu erinevaid kastmisviise võrrelnud katsed on näidanud, et võrreldes vagudega kastmisega vähendas tilkniisutamine veekasutust 29%, samas suurendas saagikust 37% ja parandas veekasutuse efektiivsust 92,2%, mis näitab selget majanduslikku kasu. USA veemajanduse uurimislabori poolt läbi viidud 15-aastane maa-aluse tilguti niisutamise katse näitas, et maa-aluse tilguti niisutamise (SDI) korral paranes oluliselt selliste põllukultuuride nagu suhkrumaisi saagikus ja veekasutuse efektiivsus.
Yang Mingda uuringud näitasid, et võrreldes pinnapealse tilkniisutusega suurendas maa-aluse tilguti niisutamise kasutamine veepuuduse tingimustes talinisu saagikust umbes 5,8–12,5% ja suvimaisi saaki umbes 3,4–19,9%. Nisu puhul vähenes kastmismaht 7,0–13,9% ja maisi puhul 1,6–11,4%, veekasutuse efektiivsus paranes 4,9–8,6%. Maa-alune tilkniisutus vähendas tõhusalt ka pinna aurustumist ja parandas niisutuse ühtlust, pakkudes nii vee{12}säästu kui ka saagikuse suurendamise{13}}potentsiaali. Tilkniisutustehnoloogiat on kiiresti arendatud ja laialdaselt rakendatud sellistes riikides ja piirkondades nagu Iisrael ja teised Lähis-Ida riigid. Seda on aastaid kasutatud ka Hiina loode- ja kirdepiirkondades, saavutades head majanduslikku ja ökoloogilist kasu, eriti selliste põllukultuuride puhul nagu puuvill. See on väärtuslik viide Põhja-Hiina tasandiku tulevaste niisutusmudelite uurimiseks.
Kvaliteetne-tilkniisutuslint ületab mitmes võtmevaldkonnas odavamad valikud. Need erinevused mõjutavad otseselt teie kasumit. Vaatleme peamisi erinevusi:
☆ Materjali terviklikkus
☆ Emitter tehnoloogia
☆ Kastmise ühtlus
☆ Üldine tootmise täpsus
1. Vundament: materjal ja vastupidavus
Tilguteibi füüsiline koostis määrab, kui hästi see toimib ja kui kaua see teie põldudel püsib.
2. Neitsi vs taaskasutatud vaik
Kvaliteetne-tilkumislint kasutab 100% esmast polüetüleeni. See annab teile maksimaalse jõu taluda survet. See pakub ka paindlikkust lihtsaks seadistamiseks ja parema vastupidavuse UV-kahjustuste ja farmikemikaalide suhtes.
Odav lint sisaldab sageli taaskasutatud materjale või täiteaineid. See tekitab hapra toote, mis päikese käes praguneb. Sellel on ka nõrgad kohad, mis põhjustavad lekkeid.
3. Seina ühtlane paksus
Täppistöötlemine loob ühtlase seinapaksuse kogu lindi pikkuses. Olenemata sellest, kas see on 6, 8 või 15 miili, hoiab see ühtlus ära nõrgad kohad.
Madala-kvaliteetse lindi paksus võib olla erinev. Need õhukesed alad lõhkevad normaalse rõhu all või painduvad paigaldamise ja eemaldamise ajal. Meie kogemuse kohaselt on põldudel, kus kasutatakse ebaühtlaste seintega halva kvaliteediga-teipi, hooaja jooksul 30–40% rohkem reavahesid.
4. Emitter ja ühtlus
Emiter on kõige olulisem osa. See juhib kogu teie niisutussüsteemi tõhusust.
Ummistumiskindlus:Kvaliteetsed kiirgurid peavad tänu nutikale disainile ummistuste vastu. Neil on konstrueeritud turbulentne voolutee{1}}pikk keerukas kanal, mis on emitterisse sisse ehitatud. See disain tekitab vee turbulentsi, mis eemaldab setted, vetikad ja muud väikesed osakesed.
Odavad emitterid kasutavad lihtsaid, lühikesi vooluteid vähese kaitsega. Need ummistuvad kergesti. See toob kaasa kuivad laigud teie põllul ja raisatud aja ummistuste kõrvaldamiseks.
Heite ühtlus (EL): Emission Uniformity (EL) mõõdab, kui ühtlaselt voolab vesi mööda joont igast emitterist. Kvaliteetsed-tilgateibid saavutavad üle 95% EL-ist.
Nõuetekohase hoolduse korral peab kvaliteetne{0}}kvaliteetne paksuseinaline-teip vastu usaldusväärselt 2-5 hooaega. Odav teip vajab peaaegu alati ühe hooaja järel väljavahetamist. See mitme-hooaja töökindlus tuleneb suurepärastest materjalidest ja täpsest projekteerimisest. Näiteks tootjad, kes keskenduvad kvaliteetsetele materjalidele, naguHiina lame emitteri tilgalindi tootjate tarnijate tehas – SINOAH, kujundavad oma tooted sellise mitme{0}hooaja töökindluse ja ühtlase jõudluse jaoks.
■ Mikro{0}}vihmutiga niisutamine:
Sprinkler- ja tilkniisutustehnoloogiatest välja töötatud mikro-vihustus on uus niisutusmeetod, mis kasutab mikro-vihustuslinte vee ühtlaseks pihustamiseks üle põllu. See on lihtne,-kulutõhus ja tõhus. Zhang Yinghua et al. näitas, et mikro-vihmutiga niisutamine nisu vuugimise ja õitsemise faasis koos täpse nõudmisel kastmisega suurendas saagikust 5,3–18,9% ja veekasutuse efektiivsust 5,3–27,8%, ühtlase veejaotuskoefitsiendiga 87,9–97%. Kastmisvee tarbimine vähenes 21,0–54,2%.
Man et al. Samuti leiti, et mikro-vihmutite kasutamine niisutamiseks võib muuta mulla niiskuse jaotust 0–40 cm kihis, aidates parandada nisu veekasutuse efektiivsust (WUE) ja kuivaine saaki. Dong Zhiqiangi jt katsed. mikro-vihmutiga niisutamine näitas, et sama saagikuse taseme juures oli mikro-vihmutiga niisutamise potentsiaal aastane veesäästu- potentsiaal 20–50 mm tavalistel aastatel ja 70–110 mm põuaaastatel, mistõttu on see sobilik Põhja-Hiina{13}}nappustel veekogudel.
Järeldus
Kokkuvõtteks võib öelda, et Põhja-Hiina tasandiku talinisu{0}}suvimaisi kasvatamise süsteem seisab silmitsi suurte veeprobleemidega piiratud ressursside ja ebaühtlase sademete tõttu. Veesäästlike niisutustehnoloogiate (nt tilkniisutamise ja mikro-vihustussüsteemide) edusammud on aga näidanud paljulubavaid tulemusi veekasutuse tõhususe parandamisel ja saagikuse säilitamisel. Need uuendused koos optimeeritud niisutustavadega pakuvad jätkusuutlikku teed edasi, aidates tasakaalustada vee säästmist ja vajadust suurendada piirkonnas toiduainete tootmist. Nende tehnoloogiate jätkuv kasutuselevõtt on veepuuduse vähendamiseks ja põllumajanduse pikaajalise jätkusuutlikkuse{6}}tagamiseks hädavajalik.