De Noord-Chinese vlakte is een belangrijk graan-producerend gebied in China, waarbij een dubbelteeltsysteem voor wintertarwe-zomermaïs het belangrijkste plantmodel is. In deze regio zijn tarwe en maïs goed voor respectievelijk ongeveer 75% en 35% van de nationale productie. Het bevorderen van een voortdurende stijging van de tarwe- en maïsopbrengsten in dit gebied is van groot belang voor het waarborgen van de nationale voedselzekerheid en het verhogen van de inkomens van boeren. De Noord-Chinese vlakte wordt echter geconfronteerd met een tekort aan watervoorraden, vooral de afgelopen jaren, omdat de impact van de klimaatverandering de tegenstelling tussen waterschaarste en de groeiende vraag naar voedselproductie heeft verergerd, waardoor dit de belangrijkste beperkende factor is geworden voor de duurzame ontwikkeling van het zomermaïsteeltsysteem. Daarom is het maximaliseren van de watergebruiksefficiëntie (WUE) en het garanderen van hoge opbrengsten lange tijd een van de belangrijkste uitdagingen geweest voor het wintertarwe-zomermaïsteeltsysteem in de Noord-Chinese vlakte.
De afgelopen jaren hebben onderzoekers uitgebreide onderzoeken uitgevoerd vanuit perspectieven zoals water-besparende irrigatietechnologie. Deze inspanningen hebben geleid tot een reeks resultaten die tot op zekere hoogte de efficiëntie van het watergebruik van het wintertarwe-zomermaïsteeltsysteem in de Noord-Chinese vlakte hebben verbeterd.
1. Wintertarwe-Status watergebruik zomermaïsteeltsysteem
De Noord-Chinese vlakte ligt in een semi{0}}aride en semi-vochtige klimaatzone. Als gevolg van de invloed van een continentaal moessonklimaat zijn de watervoorraden relatief schaars, waardoor het een van de regio's in China is die te maken heeft met de grootste druk op het gebied van vraag en aanbod van water. De gemiddelde jaarlijkse neerslag in de regio bedraagt 554 mm, terwijl de gemiddelde jaarlijkse verdamping ongeveer 1550 mm bedraagt. De neerslag is ongelijk verdeeld over het jaar en varieert aanzienlijk. Met name de afgelopen jaren heeft de mondiale klimaatverandering geleid tot stijgende temperaturen, terwijl de regenval jaar na jaar is afgenomen. Uit gegevens van 1983 tot 2013 blijkt dat de temperatuur in de regio een stijgende lijn vertoont (0,20 graden per decennium), terwijl de neerslag over het algemeen is afgenomen (–1,75 mm per decennium).
Bovendien zijn de grondwatervoorraden in de Noord-Chinese vlakte ook onvoldoende. Volgens onderzoeken bedraagt het natuurlijke grondwatervolume in de regio 2,274 × 10^10 m³ per jaar. De beschikbare winningsvolumes voor ondiep en diep grondwater bedragen respectievelijk 1,683 × 10^10 m³ en 2,42 × 10^9 m³ per jaar. De diepte van het diepe grondwater onder de zeespiegel strekt zich nu uit over 76.700 km², ongeveer de helft van de vlakte. Sinds de jaren zeventig, met de grootschalige implementatie van zoute-alkalilandverbeterings- en landbouwwaterbeschermingsprojecten, is de grondwaterwinning voor landbouwirrigatie sterk toegenomen, goed voor 79% van de totale grondwaterwinning.
Als gevolg van de langdurige onttrekking van grondwater voor irrigatie op de lange termijn is de grondwaterspiegel snel gedaald, met een jaarlijkse daling van 0,5 tot 1,0 meter, wat heeft geleid tot ernstige bodemdaling en scheuren in het oppervlak. Het gebied en het volume van de grondwatertrechter zijn geleidelijk groter en dieper geworden, wat een complexe en aaneengesloten trend oplevert. De totale oppervlakte van de trechter is toegenomen van 9.700 hectare in 2005 tot 14.000 hectare in 2019. De Noord-Chinese vlakte is de grootste ‘grondwatertrechter’ ter wereld geworden en een van de meest kwetsbare wateromgevingen.
Momenteel is de belangrijkste vruchtwisselingsmethode in de Noord-Chinese vlakte het dubbelteeltsysteem voor wintertarwe-zomermaïs, waarbij het gecultiveerde gebied meer dan 80% van het totale bouwland beslaat. De grote discrepantie tussen de waterbehoefte van wintertarwe en zomermaïs en de natuurlijke regenval, samen met de ongelijke verdeling van de regenval over de seizoenen, zijn de belangrijkste redenen voor de lage efficiëntie van het regenwatergebruik en de overconsumptie van grondwater in dit systeem. De jaarlijkse neerslag in de Noord-Chinese vlakte bedraagt ongeveer 500 tot 800 mm, terwijl het waterverbruik van het wintertarwe-zomermaïssysteem ongeveer 870 mm per jaar bedraagt. Bovendien valt de meeste regen tussen juni en augustus (tijdens het zomermaïsseizoen), waarbij slechts 20% tot 30% van de neerslag (174 tot 261 mm) valt tijdens het wintertarweseizoen. Het waterverbruik tijdens het tarweseizoen bedraagt echter elk jaar meer dan 450 mm, en natuurlijke regenval alleen kan niet aan de groeivereisten voldoen. De irrigatie voor wintertarwe is voornamelijk afhankelijk van grondwaterwinning, die ongeveer 70% van het totale irrigatiewater in de Noord-Chinese vlakte voor zijn rekening neemt. Recente rapporten suggereren dat tweemaal irrigeren tijdens het tarweseizoen (met 75 mm per irrigatie) een hogere waterproductiviteit kan opleveren, waardoor mogelijk het tekort aan irrigatiewater kan worden verlicht.
Naast de schaarste aan grondwatervoorraden hebben verouderde irrigatiemethoden en onjuist waterbeheer ook geleid tot ernstige waterverspilling, waardoor de efficiëntie van het watergebruik afneemt. In 2021 bedroeg de effectieve gebruikscoëfficiënt van irrigatiewater op de Chinese landbouwgrond 0,568, wat betekent dat ongeveer 2/5 van het water niet volledig werd benut door gewassen. Dit ligt nog steeds achter het bereik van 0,7 tot 0,8 in water-efficiënte ontwikkelde landen. De watergebruiksefficiëntie voor tarwe, maïs en rijst is respectievelijk 1,19, 2,04 en 0,80 kg/m³, wat slechts 96%, 70% en 57% is van die in de Verenigde Staten. Ondertussen is het watergebruik in de landbouw in China verantwoordelijk voor 62,3% van het totale waterverbruik, terwijl dit aandeel in de ontwikkelde landen doorgaans onder de 50% ligt. Over het geheel genomen blijft de huidige situatie in de Noord-Chinese vlakte, waar de watervoorraden ontoereikend zijn maar de vraag naar water hoog is, onveranderd.
Hoewel het Zuid-naar-Noord Water Diversion-project en het grondwater boven-winningsbeheer tot op zekere hoogte de daling van het grondwaterpeil hebben vertraagd, waarbij het ondiepe grondwater in de regio met 3,24 miljard kubieke meter is toegenomen, is het diepe grondwater nog steeds met 1,53 miljard kubieke meter afgenomen. Daarom blijft de Noord-Chinese vlakte, onder de gecombineerde impact van stijgende temperaturen, afnemende regenval, aanhoudende tekorten aan diep grondwater en toenemende vraag naar opbrengsten, geconfronteerd met ernstige uitdagingen op het gebied van watervoorraden en watergebruik in de landbouw.
nabij Shijiazhuang, provincie Hebei
2. Onderzoeksresultaten over efficiënt watergebruik in het wintertarwe-zomermaïsteeltsysteem
Vanaf het midden-tot-eind 20e eeuw hebben talloze binnenlandse wetenschappers benaderingen onderzocht voor efficiënt jaar-watergebruik in het wintertarwe-zomermaïssysteem, waarbij de nadruk lag op water-besparende irrigatietechnologieën, innovaties in irrigatiesystemen, de constructie van alternatieve water-besparende plantsystemen en het kweken van droogte-resistente, water-besparende gewasvariëteiten. Deze inspanningen hebben een reeks representatieve resultaten opgeleverd die tot op zekere hoogte de efficiëntie van het watergebruik in de regio hebben verbeterd.
2.1 Water-Besparing van irrigatietechnologie voor wintertarwe-Zomermaïs
Onder omstandigheden van beperkte watervoorraden is effectief beheer van irrigatiewater een van de belangrijkste strategieën om watertekorten aan te pakken. Studies hebben aangetoond dat het watergebruik voor een bepaald gebied geïrrigeerd land voornamelijk wordt beïnvloed door irrigatietechnologieën, de waterconsumptiestructuur en de beplantingsschaal in de regio Noord-China. Recent onderzoek heeft aangetoond dat snel ontwikkelende water-besparende irrigatietechnieken, zoals afwisselend natte en droge irrigatie, tekortirrigatie, restrictieve irrigatie en druppelirrigatie, de irrigatievolumes kunnen verminderen en tegelijkertijd de efficiëntie van het watergebruik kunnen verbeteren (tabel 1). Onderzoek wijst uit dat gematigde irrigatie kan helpen het waterverbruik tijdens de gehele groeiperiode van tarwe te verminderen, waardoor de efficiëntie van het watergebruik toeneemt.
■ Optimale irrigatie voor hoge opbrengst en waterefficiëntie bij wintertarwe:
De optimale hoeveelheid irrigatie voor een hoge opbrengst en een hoog watergebruik gedurende de volledige groeiperiode van wintertarwe is 101,8 mm. Door een irrigatieaanpak op-vraag toe te passen, blijven de voordelen van hoge opbrengsten niet alleen behouden, maar wordt ook 20%-32% van het irrigatiewater bespaard.
■ Irrigatie op basis van verschillende groeifasen van tarwe:
Tijdens de verbindings- en bloeifase is irrigatie op basis van het relatieve vochtgehalte van de bodem in de bodemlaag van 0-40 cm, gericht op 65% relatief bodemvocht, een effectieve maatregel om zowel een hoge opbrengst als waterbehoud te bereiken.
■ De rol van druppelirrigatie bij het verbeteren van de waterefficiëntie
Nieuwe water-besparende irrigatietechnieken, zoals druppelirrigatie en micro-sproeierirrigatie, zijn de afgelopen jaren geleidelijk toegepast bij de wintertarweproductie in de Noord-Chinese vlakte. Druppelirrigatie maakt nauwkeurige controle van de irrigatiehoeveelheid mogelijk, waardoor water tijdig en gekwantificeerd wordt geleverd, zoals vereist door de gewasgroei, en water wordt afgeleverd dichtbij het wortelsysteem van het gewas. Dit maakt continue wateropname door de wortels mogelijk, waardoor de gewasopbrengst en de efficiëntie van het watergebruik aanzienlijk worden verbeterd, terwijl het ineffectieve waterverbruik, zoals afvloeiing, wordt verminderd.
Experimenten waarin verschillende irrigatiemethoden voor tarwe werden vergeleken, hebben aangetoond dat druppelirrigatie, vergeleken met vorenirrigatie, het waterverbruik met 29% verminderde, terwijl de opbrengst met 37% toenam en de watergebruiksefficiëntie met 92,2% werd verbeterd, wat duidelijke economische voordelen aantoont. Een 15 jaar durend ondergronds druppelirrigatie-experiment, uitgevoerd door het Amerikaanse Water Management Research Laboratory, toonde aan dat onder ondergrondse druppelirrigatie (SDI) de opbrengst en de efficiëntie van het watergebruik van gewassen zoals suikermaïs aanzienlijk werden verbeterd.
Uit onderzoek van Yang Mingda bleek dat, vergeleken met druppelirrigatie aan de oppervlakte, het gebruik van ondergrondse druppelirrigatie onder omstandigheden met watertekort de opbrengst van wintertarwe met ongeveer 5,8% -12,5% verhoogde, en de opbrengst van zomermaïs met ongeveer 3,4% -19,9%. Het irrigatievolume werd voor tarwe met 7,0%–13,9% en voor maïs met 1,6%–11,4% verminderd, terwijl de efficiëntie van het watergebruik met 4,9%–8,6% verbeterde. Ondergrondse druppelirrigatie verminderde ook effectief de verdamping aan het oppervlak en verbeterde de uniformiteit van de irrigatie, waardoor zowel water-besparing als opbrengst-verhogend potentieel werd geboden. Druppelirrigatietechnologie is snel ontwikkeld en op grote schaal toegepast in landen en regio's zoals Israël en andere landen in het Midden-Oosten. Het wordt ook al vele jaren in de noordwestelijke en noordoostelijke regio's van China gebruikt en levert goede economische en ecologische voordelen op, vooral in gewassen als katoen. Dit biedt waardevolle referenties voor het verkennen van toekomstige irrigatiemodellen in de Noord-Chinese vlakte.
Druppelirrigatietape van hoge-kwaliteit verslaat goedkopere opties op verschillende belangrijke gebieden. Deze verschillen hebben rechtstreeks invloed op uw winst. Laten we de belangrijkste verschillen eens bekijken:
☆ Materiële integriteit
☆ Emittertechnologie
☆ Uniformiteit van de watergift
☆ Algemene productieprecisie
1. De basis: materiaal en duurzaamheid
De fysieke samenstelling van druppeltape bepaalt hoe goed het presteert en hoe lang het meegaat op uw percelen.
2. Maagdelijke versus gerecycleerde hars
Druiptape van top-kwaliteit is gemaakt van 100% nieuw polyethyleen. Dit geeft u maximale kracht om met druk om te gaan. Het biedt ook flexibiliteit voor eenvoudige installatie en betere weerstand tegen UV-schade en landbouwchemicaliën.
Goedkope tape bevat vaak gerecyclede materialen of vulstoffen. Hierdoor ontstaat een bros product dat barst in de zon. Het heeft ook zwakke plekken die lekkages veroorzaken.
3. Uniforme wanddikte
Precisieproductie zorgt voor een consistente wanddikte over de gehele tapelengte. Of het nu 6, 8 of 15 mil is, deze uniformiteit voorkomt zwakke plekken.
Tape van lage-kwaliteit heeft variaties in de dikte. Deze dunne gebieden barsten onder normale druk of knikken tijdens installatie en verwijdering. Onze ervaring is dat velden met tape van slechte-kwaliteit en ongelijke muren gedurende het seizoen 30-40% meer lijnbreuken vertonen.
4. Zender en uniformiteit
De emitter is het belangrijkste onderdeel. Het bepaalt hoe efficiënt uw gehele irrigatiesysteem is.
Verstoppingsweerstand:Kwaliteitsstralers zijn bestand tegen verstoppingen dankzij een slim ontwerp. Ze hebben een ontwikkeld turbulent stromingspad-een lang, complex kanaal ingebouwd in de zender. Dit ontwerp creëert waterturbulentie die sediment, algen en andere kleine deeltjes wegschrobt.
Goedkope emitters gebruiken eenvoudige, korte stroompaden met weinig bescherming. Ze verstoppen gemakkelijk. Dit leidt tot droge plekken in uw perceel en tijdverspilling bij het opruimen van verstoppingen.
Emissie-uniformiteit (EU): Emissie-uniformiteit (EU) meet hoe gelijkmatig water uit elke emitter langs een lijn stroomt. Druiptapes van hoge-kwaliteit bereiken een EU-waarde van meer dan 95%.
Met de juiste zorg gaat kwalitatief hoogwaardige, dik- tape 2-5 seizoenen betrouwbaar mee. Goedkope tape is vrijwel altijd na één seizoen aan vervanging toe. Deze betrouwbaarheid voor meerdere- seizoenen is te danken aan superieure materialen en nauwkeurige techniek. Fabrikanten die zich bijvoorbeeld richten op hoogwaardige materialen, zoals deChina Flat Emitter-driptape Fabrikanten Leveranciers Fabriek - SINOAH, ontwerpen hun producten voor dit soort betrouwbaarheid in meerdere- seizoenen en consistente prestaties.
■ Micro-Sprinklerirrigatie:
Micro-sprinklerirrigatie, ontwikkeld op basis van sprinkler- en druppelirrigatietechnologieën, is een nieuwe irrigatiemethode waarbij gebruik wordt gemaakt van micro-sprinklerbanden om water gelijkmatig over het veld te sproeien. Het is eenvoudig, kosten-effectief en efficiënt. Onderzoek door Zhang Yinghua et al. toonde aan dat micro-irrigatie met sproeiers tijdens de verbindings- en bloeifase van tarwe, met nauwkeurige irrigatie op-vraag, de opbrengst verbeterde met 5,3%–18,9% en de efficiëntie van het watergebruik met 5,3%–27,8%, met uniforme waterverdelingscoëfficiënten variërend van 87,9% tot 97,0%. Het irrigatiewaterverbruik werd met 21,0%–54,2% verminderd.
Onderzoek door Man et al. ontdekte ook dat het gebruik van micro-sproeiers voor irrigatie de verdeling van het bodemvocht in de laag van 0–40 cm zou kunnen veranderen, waardoor de watergebruiksefficiëntie (WUE) van tarwe en de drogestofopbrengst zouden kunnen worden verbeterd. Experimenten door Dong Zhiqiang et al. over micro-sprinklerirrigatie toonde aan dat micro-sprinklerirrigatie bij hetzelfde opbrengstniveau een jaarlijks water-waterbesparingspotentieel had van 20-50 mm in normale jaren en 70-110 mm in droogtejaren, waardoor het geschikt is voor promotie in de water-schaarse gebieden van Noord-China.
Conclusie
Concluderend: het teeltsysteem voor wintertarwe-zomermaïs in de Noord-Chinese vlakte wordt geconfronteerd met aanzienlijke waterproblemen als gevolg van beperkte hulpbronnen en ongelijke regenval. De vooruitgang op het gebied van water-besparende irrigatietechnologieën, zoals druppelirrigatie en micro-sprinklersystemen, heeft echter veelbelovende resultaten opgeleverd bij het verbeteren van de efficiëntie van het watergebruik en het op peil houden van de gewasopbrengsten. Deze innovaties zorgen, naast geoptimaliseerde irrigatiepraktijken, voor een duurzame weg voorwaarts, waardoor waterbehoud in evenwicht wordt gebracht met de behoefte aan verhoogde voedselproductie in de regio. Voortdurende toepassing van deze technologieën is essentieel voor het aanpakken van waterschaarste en het garanderen van de duurzaamheid van de landbouw op de lange- termijn.