Ankstyvą Hexi koridoriaus žiemą kukurūzų stiebai tvarkingai stovi nuimtuose laukuose, o oras neša tvyrantį grūdų kvapą. Wuwei mieste, Gansu provincijoje,{1}}žemė, kur metinis kritulių kiekis yra mažesnis nei 200 mm-rami žemės ūkio revoliucija keičia šimtmečius-senas ūkininkavimo tradicijas.
Pastaraisiais metais Wuwei daug dėmesio skyrė aprūpinimo maistu užtikrinimui ir šiuolaikinio šalto ir sausringo žemės ūkio demonstravimo zonos sukūrimui Vakarų Kinijoje, aktyviai reklamuodama didelio{0}}efektyvaus vandens-taupymo technologijas. Šiais metais miestas pritaikė šias technologijas 3,2 mln. mu (apie . 213, 333 ha), įskaitant 2,234 mln. mu integruotų vandens{7}}ir-trąšų (tręšimo) sistemų.
Neseniai Kinijos žemės ūkio universiteto Shiyanghe eksperimentinė stotis (Nacionalinė lauko mokslinio stebėjimo ir tyrimų stotis, skirta efektyviam vandens naudojimui oazių žemės ūkyje) paskelbė apie didelį proveržį: kukurūzų grūdų derlius jos aukštos -standartinės, seklios-palaidotos išmaniojo lašelinio drėkinimo demonstravimo zonose pasiekė 3–4 rekordines{1}. viršijo pernai 1,29 tonos. Be to, drėkinimo vandens produktyvumas viršijo 5 kg/m³ ribą, o tai buvo pakartojamas „kiniškas sprendimas“ tvariam žemės ūkiui sausringuose regionuose.
Ⅰ. Nuo „Dirvos laistymo“ iki „Šaknų maitinimo“
Shiyanghe eksperimentinės stoties posėdžių salėje stoties meistras Zhang Ji atidžiai patikrino metų derliaus duomenis. „Šiuos duomenis buvo sunku iškovoti{1}}“, – pažymėjo jis. "Nors derlius siekė 1,34 tonos iš mū, vidutinis drėkinimo vandens suvartojimas buvo kontroliuojamas 261,6 kubinio metro ribose. Vandens produktyvumas viršijo 5,13 kg/m³." Tai reiškia, kad išdžiūvusiame Wuwei dirvožemyje kiekvienas kubinis metras vandens gali užauginti daugiau nei 5 kg kukurūzų-, o tai gerokai viršija vidaus vidurkius ir išsivysčiusių šalių lygius.
Už šio pasiekimo slypi daugiau nei dešimtmetį trukęs tyrimas, kuriam vadovavo akademikas Kang Shaozhong. Profesorius Li Sienas, demonstracinės zonos vadovas, technologiją apibūdina kaip „protingą liokajus“ šaknies zonai. „Jis naudoja lauko jutiklius kaip „nervų galūnes“, kad suvoktų vandens poreikį- realiu laiku. Debesų platforma veikia kaip „protingos smegenys“ priimant -sprendimus, o sekli-užkasta lašelinė drėkinimo sistema yra „vikrios rankos“, kad vanduo ir trąšos būtų tiekiami tiksliai iki šaknų.
⒈ Informacijos rinkėjai
Lauko jutikliaiŠie jutikliai veikia kaip sistemos akys ir ausys jūsų lauke ir visą parą stebi sąlygas. Naudojame dirvožemio drėgmės jutiklius vandens lygiui matuoti ten, kur auga kukurūzų šaknys, įskaitant laiko domeno reflektometrijos (TDR) arba dažnio srities atspindėjimo (FDR) jutiklius. Kaip svarbi jutiklių tinklo sudedamoji dalis, visa meteorologinė stotis stebi lauko aplinkos parametrus, apskaičiuoja vandens nuostolius iš kukurūzų lapų (transpiraciją) ir netiesiogiai atspindi pasėlių vandens poreikio intensyvumą realiuoju laiku-. Tai kompensuoja dirvožemio drėgmės jutiklių, kurie stebi tik „vandens atsargas“, apribojimus. Pažangesnėms sąrankoms galima pridėti jutiklius, kurie matuoja pasėlių temperatūrą. Kai kukurūzų lapams trūksta vandens, jie susisuka, kad sumažintų vandens nuostolius, todėl lapų temperatūra greitai pakyla. Infraraudonųjų spindulių jutikliai gali nuotoliniu būdu aptikti lapų ir oro temperatūros skirtumą neliesdami augalų ir nustatyti, ar jie nepatiria vandens streso.
⒉ Sprendimų priėmėjas
Debesų platformaDebesų platforma kaupia kelių{0} šaltinių duomenis per belaidžius šliuzus, kad sukurtų realaus-laiko „Dirvožemio-Aplinkos-Pasėlių“ profilį, integruodama dirvožemio drėgmę, meteorologines sąlygas ir pasėlių streso rodiklius, kad pašalintų sprendimų šališkumą. Naudodama pažangius kukurūzų augimo modelius ir žemės ūkio algoritmus, sistema automatiškai apskaičiuoja tikslų drėkinimo laiką ir tūrį, suderindama drėgmės lygį realiuoju laiku su konkrečių augimo etapų vandens poreikiais (pvz., sujungimas ar kutais). Be to, ji palaiko suasmenintas strategijas, pritaikytas dirvožemio tipams ir pasėlių rūšims, užtikrindamas sinerginį vandens{9}}trąšų tiekimą. Naudotojai gali nuotoliniu būdu stebėti duomenis ir rankiniu būdu įsikišti naudodami mobiliojo telefono ar kompiuterio sąsajas, suderindami automatinį sprendimų priėmimą ir žmogaus priežiūrą sudėtingų ūkininkavimo scenarijų atvejais.
⒊ Veiksmų vykdytojai
Lašinimo sistemaKai kompiuteris siunčia signalą, automatizuoti vožtuvai ir siurbliai pradeda veikti tobulu laiku. Sistema tiekia tiksliai reikiamą vandens ir maistinių medžiagų kiekį tiesiai į augalų šaknis per įkastą lašinimo juostą. Šis procesas puikiai atlieka drėkinimo planą be jokios žmogaus pagalbos. Jis naudojamas kaip gerai suprojektuotos-tręšimo sistemos, ypač apimančios:
Protingas vykdymas:
⑴ Automatiniai vožtuvai: Įrengti spyruokliniai{0}}vožtuvai, turintys saugų-gedimo mechanizmą; nutrūkus signalui arba nutrūkus maitinimui, vožtuvai automatiškai grįžta į uždarytą padėtį, kad būtų išvengta per didelio drėkinimo ar nuotėkio.
⑵ Galios siurbliai: Palaiko pastovų slėgio tiekimą (0,1–0,3 MPa), kad būtų užtikrintas vienodas drėkinimas, naudojant kintamo dažnio pavarą (VFD) ir srauto grįžtamąjį ryšį, kad būtų pašalintas vandens plaktukas ir pasiektas tikslus komandų vykdymas.
⑶ Vandens{0}}Trąšų sinergija:
• Tikslus maišymas: Proporcingam tręšimui naudojami Venturi arba įpurškimo siurbliai, integruoti su dviguba -filtravimo sistema (diskas ir ekrano filtrai), kad nešvarumai ar trąšų dalelės neužkimštų skleidėjų.
•{0}}Tręšimas pagal poreikį: dinamiškai koreguoja NPK santykį pagal kukurūzų augimo etapus, palaikydamas vietos -specifinį tręšimą, kad būtų išvengta derliaus nudegimo ir sumažintas maistinių medžiagų švaistymas.
Ⅱ. Fizinis išdėstymas: nuo „paviršiaus“ iki „negilaus palaidojimo“
Pagrindinė naujovė yra lašinimo juostos perkėlimas iš paviršiaus į 10 cm po žeme, integruojant jas su plastiko mulčiavimu ir protingomis sprendimų sistemomis. Tai perkelia paradigmą nuo tradicinės „laistymo žemės“ prie modernių „maitinančių šaknų“. „Tradicinis drėkinimas yra tarsi vandens pylimas kaušeliu; mūsų technologija yra tarsi maitinimas per lašintuvą“, – sako Li Sien. "Tai sumažina paviršiaus išgaravimą ir apsaugo nuo gilaus prasisunkimo, užtikrinant, kad kiekvienas vandens lašas būtų naudojamas ten, kur jis yra svarbiausias."
Naudojant šį metodą, lašelinio laistymo juosta uždedama lygiai 10 cm žemiau dirvos paviršiaus. Šis gylis parenkamas kruopščiai, atsižvelgiant į šiuos biologinius ir eksploatacinius techninius ypatumus:
⒈ Biologinis kukurūzų šaknų paskirstymo ir negilaus{0}}užkasto lašelinio drėkinimo suderinamumas:
Pirminė kukurūzų šaknų sistema yra labai koncentruota, daugiau nei 90 % jos pasiskirsto 0-90 cm dirvožemio sluoksnyje, o 0–30 cm zona yra aktyviausia vandens ir maistinių medžiagų pasisavinimui. Laikantis augimo modelio, kai kukurūzų šaknys tęsiasi maždaug 7 cm viename lapų tarpsnyje, negiliai palaidotas lašelinis drėkinimas (pradinis įkasimas 2–5 cm, o infiltracijos gylis siekia 10 cm) užtikrina 15–30 cm šoninį infiltracijos spindulį, kad būtų užtikrintas tikslus šerdies šaknų zonos padengimas per 24 valandas. Šis metodas užtikrina greitą vandens tiekimą į seklias šaknis sėjinukų stadijoje ir patenkina gilesnius poreikius per infiltraciją, kai pasėlis bręsta. Jis puikiai derinamas su augimo ritmu nuo sujungimo iki brandos, išvengiant maistinių medžiagų pristatymo vėlavimų, dažnai sukeliamų dėl gilesnio užkasimo.
⒉ Vandens{0}}trąšų efektyvumo ir eksploatacijos saugumo pranašumai:
Palyginti su paviršinėmis-ar giliai{1}}užkastomis sistemomis, seklus užkasimas 2-5 cm aukštyje suteikia didelių pranašumų efektyvumo ir saugumo požiūriu. Tyrimai rodo, kad šis metodas gali padidinti vandens ir maistinių medžiagų naudojimo efektyvumą virš 90%, veiksmingai sumažinant riziką, susijusią su paviršiaus sistemomis, pvz., dideliu garavimu, piktžolių konkurencija ir mechaniniais pažeidimais (sumažinant žalos lygį nuo 15% iki mažiau nei 3%). Be to, lyginant su giliu įkasimu (40-45 cm), seklus užkasimas sumažina giluminio prasiskverbimo nuostolius-sumažina juos nuo 20 % iki mažiau nei 5 %-ir pašalina derliaus sumažėjimo riziką dėl per didelio infiltracijos takų. Ši sistema tikrai pasiekia būseną „paruošta{16}}sugerti“, kad būtų galima pasiekti didelio efektyvumo.
Ⅲ. Įrodyta sėkmė šioje srityje
Palyginti su tradiciniais metodais, ši technologija turi daug privalumų. 2025 m. duomenys rodo, kad naudojant mulčiuotą negilų-išmanųjį lašelinį drėkinimą vandens produktyvumas siekė 5,13 kg/m³, o tai yra žymiai didesnis nei giliai-užkastas lašelinis drėkinimas (4,71 kg/m³) ir standartinis mulčiu{6}su dengtas lašelinis drėkinimas (4,20 kg/m³). Palyginti su tradiciniu potvynių drėkinimu, jis beveik 70 % pagerina vandens efektyvumą ir 23 % padidina derlių.
Be drėkinimo įrangos, „Wuwei modelis“ integruoja keletą agronominių priemonių. Vyresnysis agronomas Liu Xingcheng paaiškina, kad jie skatina didelio-tankumo, vėlyvojo-nokimo veisles ir tikslią sėją, padidindami sodinimo tankį nuo 4 500–5 500 augalų vienam m3 iki daugiau nei 7 000 augalų viename m.
Dideli{0}}augintojai, pvz., Lu Quan, valdantys beveik 1 000 mu kukurūzų, nauda yra finansinė. "Vandens sunaudojimas sumažėjo nuo 400–500 m³ su drėkinimu potvyniais iki maždaug 260 m³ šiandien. Nors pradinė įrangos kaina yra didesnė, sutaupoma daug vandens, trąšų ir darbo jėgos. Darbo sąnaudos sumažėja maždaug 30%, o trąšų efektyvumas pagerėjo daugiau nei 20%.
Norint dar labiau išnaudoti šių duomenų potencialą ir paversti juos stabiliu lauko našumu, „Wuwei modelis“ remiasi ne tik aukščiausios klasės aparatūra, bet ir keletu kruopščių agronominių sinergijos planų, kad būtų sukurta tvirta gamybos grandinė. Tarp jų plastikinis mulčiavimas ir veislių parinkimas yra du pagrindiniai ramsčiai, -fizinis ir biologinis-, palaikant aukštą-efektyvumą.
⒈ Mulčiavimas
• Mulčiavimas kaip fizinis barjeras: žymiai sumažina garavimo nuostolius iki mažiau nei 20%, palyginti su tradiciniais metodais. Jis stabilizuoja dirvožemio drėgmę 0–25 cm sluoksnyje ir reguliuoja dirvožemio temperatūrą, kad padidintų šaknų efektyvumą.
• Požeminis lašelinis drėkinimas (SDI), skirtas tikslumui: Tiekia vandenį tiesiai į šaknų zoną, kurio panaudojimo koeficientas viršija 0,9. Kartu su mulčiu jis slopina piktžolių konkurenciją ir neleidžia giliai prasiskverbti.
• Padidintas atsparumas: apsaugo dirvožemį nuo vėjo erozijos ir dar 10–15 % padidina vandens taupymo{0}} efektyvumą sausringuose regionuose, užtikrinant stabilų pasėlių augimą net esant atšiaurioms klimato sąlygoms.
⒉ Šiuolaikinės kukurūzų veislės atrankos kriterijai
• Atsparumas stresui: pirmenybė teikiama atsparumui išgulimui (didelis stiebo stiprumas) ir atsparumui ligoms (mažas jautrumas rūdijimui ir stiebo puvimui), siekiant užtikrinti išlikimą didelėje{0}}populiacijų aplinkoje.
• Agronominiai bruožai: Pasirinkimas teikia pirmenybę kompaktiškiems augalams su stačiais lapais, kad geriau prasiskverbtų šviesa, kartu su greitu grūdų dehidratavimu mechaniniam derliaus nuėmimui.
• Derlingumo pritaikomumas: Dėmesys populiacijos pranašumui, kai veislės išlaiko stabilų ausies vystymąsi ir mažą nevaisingumo lygį esant dideliam tankiui, palaikomas puikiu fotosintezės efektyvumu ir giliomis šaknų sistemomis.
SINOAH teikia integruotą išmanųjį ūkininkavimą perIndividualizuota lašelinio drėkinimo inžinerijairTręšimo sistemos projektavimasužtikrina tikslią maistinių medžiagų kontrolę ir užtikrina maksimalų efektyvumą.
Ⅳ. Ateities perspektyvos: pasaulinis „kiniškas sprendimas“
Šiuo metu šis modelis buvo išplėstas iki daugiau nei 1 milijono mu Vuvei ir jo apylinkėse. Strategija yra diegiama pakopomis: pradedant nuo paprastesnio sekliojo-užkasto lašelinio drėkinimo, o tada ūkininkai pereina prie visiškai automatizuotų išmaniųjų sistemų.„Šis proveržis yra daugiau nei tik derliaus rekordas“, – sako Li Sien. "Tai yra tinkamas būdas suderinti maisto saugumą ir ekologinę saugą esant griežtiems vandens apribojimams." Dabar komanda siekia dar didesnių tikslų – 1,6–1,8 tonos vienam mū – ir tiria kviečių ir bulvių pritaikymą.
Tobulėjant technologijoms, tokioms kaip daiktų internetas, dideli duomenys ir dirbtinis intelektas, sistema taps dar labiau nuspėjama, integruodama orų prognozes, kad būtų galima automatizuoti sprendimus. Derinant vandens-taupymo technologijas su atsinaujinančia energija, siekiama dar labiau sumažinti veiklos sąnaudas, kad „Kinijos sprendimas“ taptų sausringo ir pusiau{2}}sauso žemės ūkio švyturiu visame pasaulyje. Šioms naujovėms plečiantis, SINOAH proveržį paverčia realybe.