La pianura della Cina settentrionale è un'importante area di produzione di grano in Cina, con un sistema di doppio raccolto di grano invernale e mais estivo che costituisce il principale modello di semina. In questa regione il grano e il mais rappresentano rispettivamente circa il 75% e il 35% della produzione nazionale. Promuovere il continuo aumento delle rese di grano e mais in quest'area è di grande importanza per garantire la sicurezza alimentare nazionale e aumentare i redditi degli agricoltori. Tuttavia, la pianura della Cina settentrionale si trova ad affrontare una carenza di risorse idriche, soprattutto negli ultimi anni, poiché l’impatto del cambiamento climatico ha esacerbato la contraddizione tra la scarsità d’acqua e la crescente domanda di produzione alimentare, rendendola il principale fattore limitante per lo sviluppo sostenibile del sistema di coltivazione del grano invernale-del mais estivo. Pertanto, massimizzare l'efficienza nell'uso dell'acqua (WUE) garantendo al tempo stesso rendimenti elevati è stata a lungo una delle sfide più importanti per il sistema di coltivazione del grano invernale-del mais estivo nella pianura della Cina settentrionale.
Negli ultimi anni, i ricercatori hanno condotto studi approfonditi da prospettive come la tecnologia di irrigazione-a risparmio idrico. Questi sforzi hanno portato a una serie di risultati che, in una certa misura, hanno migliorato l'efficienza nell'uso dell'acqua nel sistema di coltivazione del grano invernale-del mais estivo nella pianura della Cina settentrionale.
1. Stato dell'utilizzo dell'acqua nel sistema di coltivazione del grano invernale-del mais estivo
La pianura della Cina settentrionale si trova in una zona climatica semi-arida e semi-umida. A causa dell’influenza del clima monsonico continentale, le risorse idriche sono relativamente scarse, rendendola una delle regioni della Cina che deve affrontare la pressione più significativa in termini di domanda e offerta di acqua. La precipitazione media annua nella regione è di 554 mm, mentre l'evaporazione media annua è di circa 1550 mm. Le precipitazioni sono distribuite in modo non uniforme durante tutto l'anno e variano in modo significativo. In particolare, negli ultimi anni, il cambiamento climatico globale ha portato ad un aumento delle temperature, mentre le precipitazioni sono andate diminuendo di anno in anno. I dati dal 1983 al 2013 mostrano che la temperatura della regione ha registrato una tendenza al rialzo (0,20 gradi per decennio), mentre le precipitazioni sono generalmente diminuite (–1,75 mm per decennio).
Inoltre, anche le risorse idriche sotterranee nella pianura della Cina settentrionale sono insufficienti. Secondo i sondaggi, il volume naturale delle acque sotterranee nella regione è di 2.274 × 10^10 m³ all'anno. I volumi di estrazione disponibili per le acque sotterranee superficiali e profonde sono rispettivamente 1.683 × 10^10 m³ e 2,42 × 10^9 m³ all'anno. La profondità delle acque sotterranee profonde sotto il livello del mare si estende oggi per oltre 76.700 km², circa la metà della superficie pianeggiante. Dagli anni '70, con l'implementazione su larga scala-di progetti di miglioramento dei terreni salini-alcalini e di conservazione dell'acqua agricola, l'estrazione di acque sotterranee per l'irrigazione agricola è aumentata notevolmente, rappresentando il 79% dell'estrazione totale di acque sotterranee.
A causa dell'estrazione a lungo termine-delle acque sotterranee per l'irrigazione, la falda freatica è diminuita rapidamente, con un calo annuo compreso tra 0,5 e 1,0 metri, provocando gravi cedimenti del terreno e fessurazioni superficiali. L'area e il volume dell'imbuto sotterraneo si sono progressivamente espansi e approfonditi, presentando un andamento complesso e contiguo. L'area totale dell'imbuto è aumentata da 9.700 ettari nel 2005 a 14.000 ettari nel 2019. La pianura della Cina settentrionale è diventata il più grande "imbuto di acque sotterranee" del mondo e uno degli ambienti acquatici più vulnerabili.
Attualmente, il principale metodo di rotazione delle colture nella pianura della Cina settentrionale è il sistema di doppio raccolto del grano invernale-del mais estivo, con l'area coltivata che supera l'80% della terra arabile totale. La grande discrepanza tra il fabbisogno idrico del grano invernale e del mais estivo e le precipitazioni naturali, insieme alla distribuzione non uniforme delle precipitazioni nel corso delle stagioni, sono le ragioni principali della bassa efficienza di utilizzo dell’acqua piovana e del consumo eccessivo di acque sotterranee in questo sistema. Le precipitazioni annuali nella pianura della Cina settentrionale sono comprese tra 500 e 800 mm, mentre il consumo di acqua del sistema di grano invernale-mais estivo è di circa 870 mm ogni anno. Inoltre, la maggior parte delle precipitazioni si verifica tra giugno e agosto (durante la stagione estiva del mais), mentre solo il 20-30% delle precipitazioni (da 174 a 261 mm) cade durante la stagione invernale del grano. Tuttavia, il consumo di acqua durante la stagione del grano supera i 450 mm ogni anno e le precipitazioni naturali da sole non sono in grado di soddisfare le esigenze di crescita. L’irrigazione del grano invernale si basa principalmente sull’estrazione delle acque sotterranee, che rappresentano circa il 70% dell’acqua irrigua totale nella pianura della Cina settentrionale. Rapporti recenti suggeriscono che irrigare due volte durante la stagione del grano (con 75 mm per irrigazione) può ottenere una maggiore produttività dell’acqua, alleviando potenzialmente la carenza di acqua per l’irrigazione.
Oltre alla scarsità delle risorse idriche sotterranee, metodi di irrigazione obsoleti e una gestione idrica inadeguata hanno portato anche a gravi sprechi idrici, riducendo l’efficienza dell’uso dell’acqua. Nel 2021, il coefficiente di utilizzo effettivo dell’acqua per l’irrigazione nei terreni agricoli cinesi era pari a 0,568, il che significa che circa i 2/5 dell’acqua non sono stati completamente utilizzati dalle colture. Questo valore è ancora al di sotto dell'intervallo compreso tra 0,7 e 0,8 nei paesi sviluppati ad uso efficiente dell'acqua-. L’efficienza nell’uso dell’acqua per grano, mais e riso è rispettivamente di 1,19, 2,04 e 0,80 kg/m³, ovvero solo il 96%, 70% e 57% di quella degli Stati Uniti. Nel frattempo, l’uso agricolo dell’acqua in Cina rappresenta il 62,3% del consumo totale di acqua, mentre nei paesi sviluppati questa percentuale è generalmente inferiore al 50%. Nel complesso, la situazione attuale nella pianura della Cina settentrionale, dove le risorse idriche sono insufficienti ma la domanda di acqua è elevata, rimane invariata.
Sebbene il progetto di deviazione delle acque da sud-a-nord e la gestione dell'eccessiva{2}}estrazione delle acque sotterranee abbiano, in una certa misura, rallentato il declino del livello delle acque sotterranee, con un aumento delle acque sotterranee superficiali di 3,24 miliardi di metri cubi nella regione, le acque sotterranee profonde sono comunque diminuite di 1,53 miliardi di metri cubi. Pertanto, sotto l’impatto combinato dell’aumento delle temperature, della diminuzione delle precipitazioni, della continua carenza di acque sotterranee profonde e dell’aumento delle richieste di rendimento, la pianura della Cina settentrionale continua ad affrontare gravi sfide riguardanti le risorse idriche e l’uso agricolo dell’acqua.
vicino a Shijiazhuang, nella provincia di Hebei
2. Risultati della ricerca sull'uso efficiente dell'acqua nel sistema di coltivazione del grano invernale-del mais estivo
A partire dalla metà-alla-fine del XX secolo, numerosi studiosi nazionali hanno esplorato approcci per un uso efficiente dell'acqua durante tutto l'anno-nel sistema del grano invernale-mais estivo, concentrandosi sulle tecnologie di irrigazione-a risparmio idrico, sulle innovazioni nei sistemi di irrigazione, sulla costruzione di sistemi di semina alternativi-a risparmio idrico e sulla selezione di varietà di colture-resistenti alla siccità e-a risparmio idrico. Questi sforzi hanno prodotto una serie di risultati rappresentativi che hanno, in una certa misura, migliorato l’efficienza dell’uso dell’acqua nella regione.
2.1-Tecnologia di irrigazione a risparmio idrico per il grano invernale-mais estivo
In condizioni di risorse idriche limitate, una gestione efficace dell’acqua per l’irrigazione è una delle principali strategie per affrontare la carenza idrica. Gli studi hanno dimostrato che, per una data area di terreno irrigato, l’uso dell’acqua è influenzato principalmente dalle tecnologie di irrigazione, dalla struttura del consumo di acqua e dalla scala di impianto nella regione della Cina settentrionale. Ricerche recenti hanno dimostrato che il rapido sviluppo di tecniche di irrigazione-a risparmio idrico, come l'alternanza di irrigazione a umido e a secco, l'irrigazione in deficit, l'irrigazione restrittiva e l'irrigazione a goccia, può ridurre i volumi di irrigazione migliorando al tempo stesso l'efficienza dell'uso dell'acqua (Tabella 1). La ricerca indica che un’irrigazione moderata può aiutare a ridurre il consumo di acqua durante l’intero periodo di crescita del grano, aumentando così l’efficienza nell’uso dell’acqua.
■ Irrigazione ottimale per un rendimento elevato e un'efficienza idrica nel grano invernale:
La quantità di irrigazione ottimale per un rendimento elevato e un’elevata efficienza nell’uso dell’acqua durante l’intero periodo di crescita del grano invernale è di 101,8 mm. L'adozione di un approccio di irrigazione su-richiesta non solo mantiene vantaggi in termini di rendimento elevato, ma consente anche di risparmiare il 20%–32% di acqua per l'irrigazione.
■ Irrigazione basata sulle diverse fasi di crescita del grano:
Durante le fasi di raccolta e fioritura, l'irrigazione basata sul contenuto di umidità relativa del suolo nello strato di terreno da 0 a 40 cm, mirando a un'umidità relativa del suolo del 65%, è una misura efficace per ottenere sia un'elevata resa che una conservazione dell'acqua.
■ Il ruolo dell'irrigazione a goccia nel miglioramento dell'efficienza idrica
Negli ultimi anni nella pianura della Cina settentrionale sono state gradualmente applicate nuove tecniche di irrigazione-a risparmio idrico, come l'irrigazione a goccia e l'irrigazione a micro-irrigazione, nella produzione di grano invernale nella pianura della Cina settentrionale. L’irrigazione a goccia consente un controllo preciso della quantità di irrigazione, fornendo acqua in modo tempestivo e quantificato, come richiesto dalla crescita delle colture, e fornendo acqua vicino al sistema radicale della coltura. Ciò consente un assorbimento continuo dell’acqua da parte delle radici, migliorando significativamente la resa del raccolto e l’efficienza nell’uso dell’acqua, riducendo al contempo il consumo inefficace di acqua, come il deflusso.
Esperimenti che hanno confrontato diverse modalità di irrigazione per il grano hanno dimostrato che, rispetto all’irrigazione a solco, l’irrigazione a goccia ha ridotto il consumo di acqua del 29%, aumentando la resa del 37% e migliorando l’efficienza dell’uso dell’acqua del 92,2%, dimostrando chiari vantaggi economici. Un esperimento di irrigazione a goccia sotterranea durato 15 anni condotto dal Laboratorio di ricerca sulla gestione dell’acqua degli Stati Uniti ha dimostrato che con l’irrigazione a goccia sotterranea (SDI), la resa e l’efficienza nell’uso dell’acqua di colture come il mais dolce erano significativamente migliorate.
Una ricerca condotta da Yang Mingda ha rilevato che, rispetto all’irrigazione a goccia superficiale, l’uso dell’irrigazione a goccia sotterranea in condizioni di deficit idrico ha aumentato la resa del grano invernale di circa il 5,8%–12,5% e la resa del mais estivo di circa il 3,4%–19,9%. Il volume di irrigazione è stato ridotto del 7,0%–13,9% per il grano e dell’1,6%–11,4% per il mais, mentre l’efficienza nell’uso dell’acqua è migliorata del 4,9%–8,6%. L'irrigazione a goccia sotterranea ha inoltre ridotto efficacemente l'evaporazione superficiale e migliorato l'uniformità dell'irrigazione, offrendo sia un potenziale di risparmio idrico che di aumento della resa. La tecnologia dell’irrigazione a goccia è stata rapidamente sviluppata e ampiamente applicata in paesi e regioni come Israele e altri paesi del Medio Oriente. Viene utilizzato da molti anni anche nelle regioni nord-occidentali e nord-orientali della Cina, ottenendo buoni benefici economici ed ecologici, in particolare in colture come il cotone. Ciò fornisce un prezioso riferimento per esplorare futuri modelli di irrigazione nella pianura della Cina settentrionale.
Il nastro per l'irrigazione a goccia di alta-qualità batte le opzioni più economiche in diverse aree chiave. Queste differenze influiscono direttamente sui tuoi profitti. Esaminiamo le principali distinzioni:
☆ Integrità dei materiali
☆ Tecnologia dell'emettitore
☆ Uniformità dell'irrigazione
☆ Precisione complessiva della produzione
1. Il Fondo: Materiale e Durabilità
La composizione fisica del nastro gocciolante determina le sue prestazioni e la sua durata nei tuoi campi.
2. Resina vergine e resina riciclata
Il nastro gocciolante di alta qualità- utilizza polietilene vergine al 100%. Questo ti dà la massima forza per gestire la pressione. Fornisce inoltre flessibilità per una facile configurazione e una migliore resistenza ai danni UV e ai prodotti chimici agricoli.
Il nastro economico spesso contiene materiali riciclati o riempitivi. Questo crea un prodotto fragile che si rompe al sole. Ha anche punti deboli che causano perdite.
3. Spessore della parete uniforme
La produzione di precisione crea uno spessore di parete costante per tutta la lunghezza del nastro. Che si tratti di 6, 8 o 15 mil, questa uniformità previene i punti deboli.
Il nastro di bassa-qualità presenta variazioni di spessore. Queste aree sottili scoppiano sotto la normale pressione o si piegano durante l'installazione e la rimozione. Nella nostra esperienza, i campi che utilizzano nastri-di scarsa qualità con pareti irregolari registrano il 30-40% in più di interruzioni di linea durante la stagione.
4. Emettitore e uniformità
L'emettitore è la parte più importante. Controlla l'efficienza dell'intero sistema di irrigazione.
Resistenza all'intasamento:Gli emettitori di qualità resistono agli intasamenti grazie al design intelligente. Hanno un percorso di flusso turbolento progettato-un canale lungo e complesso integrato nell'emettitore. Questo design crea turbolenza dell'acqua che rimuove sedimenti, alghe e altre piccole particelle.
Gli emettitori economici utilizzano percorsi di flusso semplici e brevi con scarsa protezione. Si intasano facilmente. Ciò porta a zone secche nel campo e a perdite di tempo per eliminare gli intasamenti.
Uniformità delle emissioni (UE): L'uniformità delle emissioni (UE) misura quanto uniformemente l'acqua scorre da ciascun gocciolatore lungo una linea. I nastri gocciolanti di alta-qualità raggiungono oltre il 95% di UE.
Con la cura adeguata, il nastro a pareti spesse di alta{0}}qualità-dura in modo affidabile 2-5 stagioni. Il nastro economico necessita quasi sempre di essere sostituito dopo una stagione. Questa affidabilità multi-stagionale deriva da materiali di qualità superiore e da una progettazione precisa. Ad esempio, i produttori che si concentrano su materiali di alta qualità, come ilCina Nastro gocciolante per emettitore piatto Produttori Fornitori Fabbrica - SINOAH, progettano i loro prodotti per questo tipo di affidabilità multi-stagione e prestazioni costanti.
■ Micro-irrigazione a pioggia:
L'irrigazione con micro-irrigatori, sviluppata a partire dalle tecnologie di irrigazione a pioggia e a goccia, è un nuovo metodo di irrigazione che utilizza nastri di micro-irrigatori per spruzzare uniformemente l'acqua sul campo. È semplice,-economico ed efficiente. La ricerca di Zhang Yinghua et al. ha dimostrato che l'irrigazione con micro-irrigatori durante le fasi di raccolta e fioritura del grano, con un'irrigazione precisa-su richiesta, ha migliorato la resa del 5,3%–18,9% e l'efficienza dell'uso dell'acqua del 5,3%–27,8%, con coefficienti di distribuzione dell'acqua uniformi che vanno dall'87,9% al 97,0%. Il consumo di acqua per l’irrigazione è stato ridotto del 21,0%–54,2%.
La ricerca di Man et al. hanno inoltre scoperto che l'utilizzo di micro-irrigatori per l'irrigazione potrebbe modificare la distribuzione dell'umidità del suolo nello strato di 0–40 cm, contribuendo a migliorare l'efficienza nell'uso dell'acqua (WUE) del grano e la resa in sostanza secca. Esperimenti di Dong Zhiqiang et al. sull'irrigazione a micro-irrigazione ha dimostrato che, allo stesso livello di resa, l'irrigazione a micro-irrigazione aveva un potenziale di risparmio idrico annuo-di 20–50 mm negli anni normali e di 70–110 mm negli anni di siccità, rendendola adatta alla promozione nelle aree scarse d'acqua-della Cina settentrionale.
Conclusione
In conclusione, il sistema di coltivazione del grano invernale-del mais estivo nella pianura della Cina settentrionale deve affrontare notevoli sfide idriche a causa delle risorse limitate e delle precipitazioni irregolari. Tuttavia, i progressi nelle tecnologie di irrigazione-a risparmio idrico, come l'irrigazione a goccia e i sistemi di micro-irrigazione, hanno mostrato risultati promettenti nel miglioramento dell'efficienza dell'uso dell'acqua e nel mantenimento dei raccolti. Queste innovazioni, insieme a pratiche di irrigazione ottimizzate, forniscono un percorso sostenibile, contribuendo a bilanciare la conservazione dell’acqua con la necessità di aumentare la produzione alimentare nella regione. L'adozione continua di queste tecnologie è essenziale per affrontare la scarsità idrica e garantire la sostenibilità agricola a lungo-termine.