دشت شمال چین منطقه‌ای مهم برای تولید غلات در چین است و سیستم کشت دوبار گندم زمستانه{1}}ذرت تابستانی مدل اصلی کاشت است. در این منطقه گندم و ذرت به ترتیب حدود 75 درصد و 35 درصد از تولید ملی را به خود اختصاص می دهند. ترویج افزایش مستمر عملکرد گندم و ذرت در این منطقه برای تضمین امنیت غذایی ملی و افزایش درآمد کشاورزان اهمیت زیادی دارد. با این حال، دشت شمال چین به ویژه در سال‌های اخیر با کمبود منابع آبی مواجه است، زیرا تأثیر تغییرات آب و هوایی تضاد بین کمبود آب و تقاضای فزاینده برای تولید مواد غذایی را تشدید کرده است و آن را به عامل محدودکننده اولیه برای توسعه پایدار سیستم کشت تابستانه گندم زمستانه- تبدیل کرده است. بنابراین، به حداکثر رساندن راندمان مصرف آب (WUE) در عین حصول اطمینان از عملکرد بالا، مدت‌هاست یکی از مهمترین چالش‌ها برای سیستم کشت تابستانه گندم زمستانه-در دشت شمال چین بوده است.
در سال‌های اخیر، محققان مطالعات گسترده‌ای را از دیدگاه‌هایی مانند فن‌آوری آبیاری{0}} صرفه‌جویی در مصرف آب انجام داده‌اند. این تلاش‌ها منجر به مجموعه‌ای از دستاوردها شده است که تا حدودی کارایی مصرف آب در سیستم کشت تابستانه گندم زمستانه-در دشت شمال چین را بهبود بخشیده است.
1. گندم زمستانه-وضعیت مصرف آب سیستم کشت ذرت تابستانی
دشت شمال چین در یک منطقه آب و هوایی نیمه-خشک و نیمه{1}}مرطوب واقع شده است. به دلیل تأثیر آب و هوای موسمی قاره ای، منابع آب نسبتاً کمیاب است و آن را به یکی از مناطق چین تبدیل می کند که با بیشترین فشار از نظر عرضه و تقاضای آب مواجه است. میانگین بارندگی سالانه در منطقه 554 میلی متر و متوسط تبخیر سالانه تقریباً 1550 میلی متر است. بارندگی در طول سال به طور نابرابر توزیع می شود و به طور قابل توجهی متفاوت است. به ویژه، در سال های اخیر، تغییرات آب و هوای جهانی منجر به افزایش دما شده است، در حالی که میزان بارندگی سال به سال کاهش می یابد. داده‌های سال‌های 1983 تا 2013 نشان می‌دهد که دمای منطقه روند صعودی داشته است (0.20 درجه در هر دهه)، در حالی که بارندگی به طور کلی کاهش یافته است (-1.75 میلی‌متر در هر دهه).
علاوه بر این، منابع آب زیرزمینی در دشت شمال چین نیز ناکافی است. بر اساس بررسی های انجام شده، حجم طبیعی آب زیرزمینی در منطقه 2.274 × 10^10 m³ در سال است. حجم استخراج موجود برای آب های زیرزمینی کم عمق و عمیق به ترتیب 1.683×10^10m³ و 2.42×10^9m³ در سال است. عمق آب های زیرزمینی عمیق زیر سطح دریا در حال حاضر بیش از 76700 کیلومتر مربع است که حدود نیمی از مساحت دشت است. از دهه 1970، با اجرای-مقیاس وسیع پروژه‌های بهبود زمین شور{17}}قلیایی و حفاظت از آب کشاورزی، استخراج آب‌های زیرزمینی برای آبیاری کشاورزی به شدت افزایش یافته است و 79 درصد از کل استخراج آب‌های زیرزمینی را تشکیل می‌دهد.
به دلیل برداشت طولانی‌مدت از آب‌های زیرزمینی برای آبیاری، سطح سطح آب به سرعت کاهش یافته است، با کاهش سالانه 0.5 تا 1.0 متر، که منجر به فرونشست شدید زمین و ترک‌خوردگی سطحی شده است. مساحت و حجم قیف آب زیرزمینی به تدریج گسترش یافته و عمیق تر شده و روند پیچیده و پیوسته ای را ارائه می دهد. مساحت کل این قیف از 9700 هکتار در سال 2005 به 14000 هکتار در سال 2019 افزایش یافت. دشت شمال چین به بزرگترین "قیف آب زیرزمینی" در جهان و یکی از آسیب پذیرترین محیط های آبی تبدیل شده است.
در حال حاضر، روش اصلی تناوب زراعی در دشت شمال چین، سیستم کشت دوبار گندم زمستانه-ذرت تابستانی است که سطح زیرکشت آن بیش از ۸۰ درصد از کل زمین های قابل کشت است. اختلاف زیاد بین نیاز آبی گندم زمستانه و ذرت تابستانی با بارندگی طبیعی، همراه با توزیع نابرابر بارندگی در فصول سال، از دلایل اولیه بهره وری پایین بهره برداری از آب باران و مصرف بی رویه آب های زیرزمینی در این سیستم است. بارش سالانه در دشت شمال چین حدود 500 تا 800 میلی متر است، در حالی که مصرف آب سیستم گندم زمستانه{6}}در تابستان تقریباً 870 میلی متر در سال است. علاوه بر این، بیشتر بارندگی بین ژوئن و آگوست (در فصل تابستان ذرت) اتفاق می‌افتد و تنها 20 تا 30 درصد بارندگی (174 تا 261 میلی‌متر) در فصل گندم زمستانه می‌رسد. با این حال، مصرف آب در فصل گندم در هر سال بیش از 450 میلی متر است و بارندگی طبیعی به تنهایی نمی تواند نیازهای رشد را برآورده کند. آبیاری گندم زمستانه عمدتاً به استخراج آب های زیرزمینی بستگی دارد که حدود 70٪ از کل آب آبیاری در دشت شمال چین را تشکیل می دهد. گزارش های اخیر نشان می دهد که آبیاری دو بار در طول فصل گندم (با 75 میلی متر در هر آبیاری) می تواند به بهره وری آب بالاتری دست یابد و به طور بالقوه کمبود آب آبیاری را کاهش دهد.
علاوه بر کمبود منابع آب زیرزمینی، روش‌های قدیمی آبیاری و مدیریت نامناسب آب نیز منجر به هدر رفت جدی آب و کاهش راندمان مصرف آب شده است. در سال 2021، ضریب استفاده موثر از آب آبیاری در زمین‌های کشاورزی چین 0.568 بود، به این معنی که حدود 2/5 آب به طور کامل توسط محصولات استفاده نمی‌شد. این هنوز در کشورهای توسعه‌یافته کارآمد آب از ۰.۷ تا ۰.۸ عقب است. راندمان مصرف آب برای گندم، ذرت و برنج به ترتیب 1.19، 2.04 و 0.80 کیلوگرم بر متر مکعب است که تنها 96، 70 درصد و 57 درصد آن در ایالات متحده است. در همین حال، مصرف آب کشاورزی در چین 62.3 درصد از کل مصرف آب را تشکیل می دهد، در حالی که در کشورهای توسعه یافته این نسبت معمولاً زیر 50 درصد است. به طور کلی، وضعیت فعلی در دشت شمال چین، که در آن منابع آبی کافی نیست اما تقاضا برای آب زیاد است، بدون تغییر باقی مانده است.
اگرچه پروژه-انحراف آب جنوب به-شمال و مدیریت برداشت از آب های زیرزمینی تا حدی کاهش سطح آب های زیرزمینی را کاهش داده است، با افزایش سطح آب زیرزمینی کم عمق 3.24 میلیارد متر مکعب در منطقه، آب های زیرزمینی عمیق هنوز 1.53 میلیارد متر مکعب کاهش یافته است. بنابراین، تحت تأثیر ترکیبی افزایش دما، کاهش بارندگی، کمبود مداوم آب های زیرزمینی عمیق و افزایش تقاضای محصول، دشت شمال چین همچنان با چالش های جدی در مورد منابع آب و استفاده از آب کشاورزی مواجه است.
نزدیک شیجیاژوانگ، استان هبی
2. نتایج تحقیق در مورد استفاده کارآمد از آب در گندم زمستانه-سیستم کشت ذرت تابستانی
از اواسط-تا-اواخر قرن بیستم، بسیاری از محققان داخلی روش‌هایی را برای استفاده کارآمد از آب در طول سال-در سیستم گندم زمستانه{4}}در سیستم ذرت تابستانی، با تمرکز بر روی-فناوری‌های آبیاری صرفه‌جویی در مصرف آب، نوآوری‌ها در سیستم‌های آبیاری، ساختن بوته‌های ذخیره آب جایگزین{6} بررسی کرده‌اند. واریته‌های گیاهی-مقاوم در برابر خشکسالی، آب-و صرفه‌جویی در مصرف آب. این تلاش ها یک سری نتایج معرف به همراه داشته است که تا حدودی کارایی مصرف آب را در منطقه بهبود بخشیده است.
2.1 آب-تکنولوژی صرفه جویی در آبیاری برای گندم زمستانه-ذرت تابستانی
در شرایط محدودیت منابع آبی، مدیریت موثر آب آبیاری یکی از راهبردهای اصلی برای رفع کمبود آب است. مطالعات نشان داده اند که برای یک منطقه معین از زمین های آبی، استفاده از آب در درجه اول تحت تأثیر فناوری های آبیاری، ساختار مصرف آب و مقیاس کاشت در منطقه شمال چین است. تحقیقات اخیر نشان داده است که در حال توسعه سریع تکنیک‌های آبیاری صرفه‌جویی در آب، مانند آبیاری متناوب تر و خشک، کم‌آبیاری، آبیاری محدود و آبیاری قطره‌ای، می‌تواند حجم آبیاری را کاهش دهد و در عین حال کارایی مصرف آب را بهبود بخشد (جدول 1). تحقیقات نشان می دهد که آبیاری متوسط می تواند به کاهش مصرف آب در کل دوره رشد گندم کمک کند و در نتیجه کارایی مصرف آب را افزایش دهد.
■ آبیاری بهینه برای عملکرد بالا و راندمان آب در گندم زمستانه:
مقدار بهینه آبیاری برای عملکرد بالا و راندمان مصرف آب بالا در طول دوره رشد کامل گندم زمستانه 101.8 میلی متر است. اتخاذ رویکرد آبیاری بر اساس تقاضا نه تنها مزایای عملکرد بالا را حفظ می کند، بلکه باعث صرفه جویی 20٪ تا 32٪ در آب آبیاری می شود.
■ آبیاری بر اساس مراحل مختلف رشد گندم:
در طول مراحل اتصال و گلدهی، آبیاری بر اساس رطوبت نسبی خاک در لایه 0 تا 40 سانتی متری خاک، با هدف رطوبت نسبی خاک 65 درصد، اقدام موثری برای دستیابی به عملکرد بالا و حفظ آب است.
■ نقش آبیاری قطره ای در افزایش بهره وری آب
روش‌های جدید آبیاری{0}}که در مصرف آب صرفه‌جویی می‌کنند، مانند آبیاری قطره‌ای و میکرو-آبیاری بارانی، به تدریج در تولید گندم زمستانه در دشت شمال چین در سال‌های اخیر به کار گرفته شده‌اند. آبیاری قطره‌ای امکان کنترل دقیق مقدار آبیاری را فراهم می‌کند، آب را به‌موقع و به‌صورت کمی، بر حسب نیاز رشد محصول، تامین می‌کند، و آب را در نزدیکی سیستم ریشه‌های محصول می‌رساند. این امر جذب مداوم آب توسط ریشه ها را امکان پذیر می کند و به طور قابل توجهی عملکرد محصول و راندمان مصرف آب را بهبود می بخشد و در عین حال مصرف بی اثر آب مانند رواناب را کاهش می دهد.
آزمایش‌های مقایسه روش‌های مختلف آبیاری برای گندم نشان داده‌اند که در مقایسه با آبیاری جویچه‌ای، آبیاری قطره‌ای مصرف آب را تا ۲۹ درصد کاهش می‌دهد در حالی که عملکرد را تا ۳۷ درصد افزایش می‌دهد و راندمان مصرف آب را تا ۹۲.۲ درصد بهبود می‌بخشد، نشان دهنده مزایای اقتصادی واضح است. یک آزمایش 15 ساله آبیاری قطره ای زیرزمینی که توسط آزمایشگاه تحقیقاتی مدیریت آب ایالات متحده انجام شد، نشان داد که تحت آبیاری قطره ای زیرسطحی (SDI)، عملکرد و راندمان مصرف آب محصولاتی مانند ذرت شیرین به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
تحقیقات انجام شده توسط یانگ مینگدا نشان داد که در مقایسه با آبیاری قطره‌ای سطحی، استفاده از آبیاری قطره‌ای زیرسطحی در شرایط کم‌آبی، عملکرد گندم زمستانه را حدود 5.8 تا 12.5 درصد و عملکرد ذرت تابستانی را حدود 3.4 تا 19.9 درصد افزایش داد. حجم آبیاری برای گندم 7.0٪ - 13.9٪ و برای ذرت 1.6٪ - 11.4٪ کاهش یافت، در حالی که راندمان مصرف آب 4.9٪ - 8.6٪ بهبود یافت. آبیاری قطره ای زیرسطحی نیز به طور موثری تبخیر سطحی را کاهش داد و یکنواختی آبیاری را بهبود بخشید و پتانسیل افزایش{12}}صرفه جویی در آب و عملکرد{13}} را ارائه داد. فن آوری آبیاری قطره ای به سرعت توسعه یافته و به طور گسترده در کشورها و مناطقی مانند اسرائیل و سایر کشورهای خاورمیانه به کار گرفته شده است. همچنین برای سال‌ها در مناطق شمال غربی و شمال شرقی چین مورد استفاده قرار گرفته است و مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی خوبی به‌ویژه در محصولاتی مانند پنبه به دست آورده است. این مرجع ارزشمندی برای کاوش مدل های آبیاری آینده در دشت شمال چین فراهم می کند.
نوار آبیاری قطره‌ای با کیفیت-در چندین زمینه کلیدی گزینه‌های ارزان‌تر را پیشی می‌گیرد. این تفاوت ها مستقیماً بر سود شما تأثیر می گذارد. بیایید تفاوت های اصلی را بررسی کنیم:
☆ یکپارچگی مواد
☆ فناوری امیتر
☆ یکنواختی آبیاری
☆ دقت کلی تولید
1. بنیاد: مواد و دوام
آرایش فیزیکی نوار قطره ای تعیین می کند که چقدر خوب عمل می کند و چقدر در مزرعه شما دوام می آورد.
2. ویرجین در مقابل رزین بازیافتی
نوار چکه‌ای با کیفیت بالا از پلی اتیلن 100٪ بکر استفاده می‌کند. این به شما حداکثر قدرت را برای کنترل فشار می دهد. همچنین انعطاف پذیری را برای نصب آسان و مقاومت بهتر در برابر آسیب اشعه ماوراء بنفش و مواد شیمیایی مزرعه فراهم می کند.
نوار ارزان اغلب حاوی مواد بازیافتی یا پرکننده است. این یک محصول شکننده ایجاد می کند که در برابر نور خورشید ترک می خورد. همچنین دارای نقاط ضعیفی است که باعث نشتی می شود.
3. ضخامت دیوار یکنواخت
ساخت دقیق باعث ایجاد ضخامت دیواره ثابت در تمام طول نوار می شود. چه 6، 8 یا 15 میل باشد، این یکنواختی از ایجاد نقاط ضعیف جلوگیری می کند.
نوار با کیفیت پایین-تغییر ضخامت دارد. این نواحی نازک در حین نصب و برداشتن تحت فشار معمولی می ترکند یا پیچ خورده می شوند. در تجربه ما، زمین‌هایی که از نوار{3}}با کیفیت پایین با دیوارهای ناهموار استفاده می‌کنند، در طول فصل 30 تا 40 درصد بیشتر شکسته می‌شوند.
4. ساطع کننده و یکنواختی
امیتر مهمترین قسمت است. این کنترل می کند که کل سیستم آبیاری شما چقدر کارآمد است.
مقاومت در برابر گرفتگی:قطره چکان های با کیفیت از طریق طراحی هوشمند در برابر گرفتگی مقاومت می کنند. آنها یک مسیر جریان آشفته مهندسی شده دارند-یک کانال طولانی و پیچیده که در امیتر تعبیه شده است. این طرح تلاطم آب ایجاد می کند که رسوبات، جلبک ها و سایر ذرات کوچک را از بین می برد.
قطره چکان های ارزان قیمت از مسیرهای جریان ساده و کوتاه با حفاظت کم استفاده می کنند. به راحتی مسدود می شوند. این منجر به ایجاد نقاط خشک در مزرعه شما و اتلاف وقت برای پاکسازی انسداد می شود.
یکنواختی انتشار (EU): یکنواختی انتشار (EU) میزان جریان یکنواخت آب از هر قطره چکان در طول یک خط را اندازه گیری می کند. نوارهای قطره‌ای با کیفیت بالا بیش از 95 درصد اتحادیه اروپا را به دست می‌آورند.
با مراقبت مناسب، نوار دیواری-با کیفیت بالا و ضخیم{{1}22-5 فصل به طور قابل اعتماد دوام می‌آورد. نوار ارزان تقریباً همیشه بعد از یک فصل نیاز به تعویض دارد. این قابلیت اطمینان چند فصلی از مواد برتر و مهندسی دقیق ناشی می‌شود. به عنوان مثال، سازندگانی که بر روی مواد درجه یک تمرکز می کنند، مانندنوار قطره ای تخت قطره چکاننده چین تولید کنندگان کارخانه تامین کنندگان -- SINOAH، محصولات خود را برای این نوع{0}}قابلیت اطمینان چند فصلی و عملکرد ثابت طراحی کنند.
■ آبیاری میکرو-آبیاری بارانی:
آبیاری بارانی میکرو- که از فناوری‌های آبیاری بارانی و قطره‌ای توسعه یافته است، یک روش آبیاری جدید است که از کمربندهای میکرو-پاششی برای پاشیدن یکنواخت آب در سطح مزرعه استفاده می‌کند. ساده، مقرون به صرفه-و کارآمد است. تحقیق توسط Zhang Yinghua و همکاران. نشان داد که آبیاری بارانی میکرو-در مراحل درزگیری و گلدهی گندم، با آبیاری دقیق بر اساس تقاضا، عملکرد را 5.3%–18.9% و راندمان مصرف آب را 5.3%–27.8% با ضرایب توزیع آب یکنواخت از 0.9% تا 8.9% بهبود داد. مصرف آب آبیاری 21.0٪ - 54.2٪ کاهش یافت.
تحقیقات من و همکاران همچنین دریافتند که استفاده از آبپاش‌های میکرو برای آبیاری می‌تواند توزیع رطوبت خاک را در لایه 0 تا 40 سانتی‌متری تغییر دهد و به بهبود راندمان مصرف آب گندم (WUE) و عملکرد ماده خشک کمک کند. آزمایش‌های دونگ ژیچیانگ و همکاران. در آبیاری بارانی میکرو-نشان داد که در همان سطح عملکرد، آبیاری بارانی خرد سالانه 20 تا 50 میلی‌متر در سال‌های معمولی و 70 تا 110 میلی‌متر در سال‌های خشکسالی صرفه‌جویی در آب دارد که آن را برای ارتقاء در مناطق کم آبی چین مناسب می‌سازد.
نتیجه گیری
در نتیجه، سیستم کشت تابستانه گندم زمستانه-در دشت شمال چین به دلیل منابع محدود و بارندگی ناهموار با چالش‌های آبی قابل توجهی مواجه است. با این حال، پیشرفت‌ها در فن‌آوری‌های آبیاری صرفه‌جویی در مصرف آب، مانند سیستم‌های آبیاری قطره‌ای و میکرو-آب بارانی، نتایج امیدوارکننده‌ای را در بهبود کارایی مصرف آب و حفظ عملکرد محصول نشان داده‌اند. این نوآوری‌ها، در کنار شیوه‌های آبیاری بهینه، مسیری پایدار به پیش می‌دهند و به تعادل حفظ آب و نیاز به افزایش تولید غذا در منطقه کمک می‌کنند. پذیرش مستمر این فناوری‌ها برای رسیدگی به کمبود آب و تضمین پایداری کشاورزی درازمدت ضروری است.