Tecnologias

Drip irrigation under plastic mulch for cotton production in Xinjiang province, China [China]

膜下滴灌 (Chinese)

technologies_1305 - China

Completude: 78%

1. Informação geral

1.2 Detalhes do contato das pessoas capacitadas e instituições envolvidas na avaliação e documentação da tecnologia

Pessoa(s) capacitada(s)

Especialista em GST:

Müller Joachim

University of Hohenheim

Alemanha

Especialista em GST:

Zia-Kahn Shamaila

University of Hohenheim

Alemanha

Especialista em GST:
Nome do projeto que facilitou a documentação/avaliação da Tecnologia (se relevante)
Sustainable Management of River Oases along the Tarim River, China (SuMaRiO / GLUES)
Nome do projeto que facilitou a documentação/avaliação da Tecnologia (se relevante)
Book project: Making sense of research for sustainable land management (GLUES)
Nome da(s) instituição(ões) que facilitou(ram) a documentação/ avaliação da Tecnologia (se relevante)
Universität Hohenheim - Alemanha

1.3 Condições em relação ao uso da informação documentada através de WOCAT

O compilador e a(s) pessoa(s) capacitada(s) aceitam as condições relativas ao uso de dados documentados através do WOCAT:

Sim

2. Descrição da tecnologia de GST

2.1 Descrição curta da tecnologia

Definição da tecnologia:

Drip irrigation under plastic mulch, associated with drainage, to reduce water demand and improve cotton yields in Xinjiang Province, China.

2.2 Descrição detalhada da tecnologia

Descrição:

The dry climate and the long hours of sunshine make Xinjiang especially suitable for production of high quality cotton, and as a result some 40% of China’s cotton is grown here. But there are two main problems: shortage of water and salinization of the soil. Farmers who use the traditional flood irrigation method, and don’t have a drainage system, tend to abandon their fields when they become too saline - and then they look for new land to cultivate. A combination of mulching and drip irrigation can be very effective but still needs careful management. Drip irrigation helps to save water for farmers - and for the environment. But it is still very important to install a drainage system to dispose of surplus water in order to reduce the risk of salinization of the soils. Every four cotton rows are covered with transparent polyethylene film and as a result approximately 80% of the ground surface is covered by the plastic mulch. Plastic mulch and drip lines are placed with a specially equipped tractor.

Purpose of the Technology: Low temperatures and dry soil at sowing, in combination with soil salinity, hinder early plant growth. Plastic mulching increases soil temperature, reduces the need for irrigation, and also helps control salinity in the root zone and suppresses weeds, thereby increasing yields by 10–30% (and improving quality also) (Wang, R. et al., 2011). In the first stages after sowing the climate is particularly cold. With plastic mulching the cotton plants can be sown earlier, because the soil will not cool down during the night as much as without plastic mulch.

Establishment / maintenance activities and inputs: For the establishment of the new technology of drip irrigation under plastic mulch, it is simultaneously essential to install a drainage system to avoid raising the groundwater level and causing salinity. For the installation of the drip lines, the transparent plastic film and the seeding, a tractor and a special tool for the installationis needed: one acre can be installed in a day. After the emerging of the cotton plants, holes must be cut in the plastic film so that the cotton plants can emerge. After harvesting, the drip lines and the plastic film must be collected and recycled. If the plastic is left behind it will pollute the soils and injure livestock if they eat it. Furthermore plastic residues in the soil can reduce subsequent yields, as roots are physically inhibited. After the collection of the plastic residues, if there is no adequate drainage system, the field needs to be flooded to flush the salt layer, which has accumulated below the root zone, deeper into the soil. If the field is not flooded the salt will negatively affect the next years’ cotton plantation.

Natural / human environment: Southern Xinjiang is an arid region with 50 to 90 mm per year. Most precipitation occurs between June and August. It is classified as a temperate cold desert climate. For drip irrigation under plastic mulch, it is principally surface water that is used, which is delivered to the field via channels from reservoirs to the fields. The reservoirs are filled in summer with the floods along the Tarim River. The untreated surface water is of poor quality - for agricultural use only. For drip irrigation, the water needs to be treated to avoid blocking the drip outlets. The overall technology is expensive, and only land user groups and communities can afford the machines and the materials.

2.3 Fotos da tecnologia

2.5 País/região/locais onde a tecnologia foi aplicada e que estão cobertos nesta avaliação

País:

China

Região/Estado/Província:

China / Xinjiang Province

Especificação adicional de localização:

Tarim River Basin

Especifique a difusão da tecnologia:
  • Uniformemente difundida numa área
Se a área precisa não for conhecida, indicar a área aproximada coberta:
  • > 10.000 km2
Comentários:

It might be used also in other provinces. But this not known to the author.

2.6 Data da implementação

Caso o ano exato seja desconhecido, indique a data aproximada:
  • 10-50 anos atrás

2.7 Introdução da tecnologia

Comentários (tipos de projeto, etc.):

It is not clear how the technology was invented.

3. Classificação da tecnologia de GST

3.1 Principal/principais finalidade(s) da tecnologia

  • Melhora a produção

3.2 Tipo(s) atualizado(s) de uso da terra onde a tecnologia foi aplicada

Uso do solo misturado dentro da mesma unidade de terra:

Sim

Especificar o uso misto da terra (culturas/ pastoreio/ árvores):
  • Agrofloresta

Terra de cultivo

Terra de cultivo

  • Cultura anual
  • Cultura de árvores e arbustos
Cultivo anual - Especificar culturas:
  • culturas de fibras - algodão
  • wheat
Cultivo de árvores e arbustos - Especificar culturas:
  • frutas, outros
Número de estações de cultivo por ano:
  • 1
Especifique:

Longest growing period in days: 220Longest growing period from month to month: March to October with irrigation

Comentários:

major cash crop: cotton
major food crop: wheat
other: fruit trees

Major land use problems (compiler’s opinion): Water use conflicts between agriculture and natural vegetation, soil salinization, desertification.

Major land use problems (land users’ perception): Soil salinization and water shortage.

Future (final) land use (after implementation of SLM Technology): Cropland: Ca: Annual cropping

Livestock is grazing on crop residues

Constraints of wastelands / deserts / glaciers / swamps: water availability, evaporation

3.3 O uso do solo mudou devido à implementação da Tecnologia?

O uso do solo mudou devido à implementação da Tecnologia?
  • Sim (Por favor, preencha as perguntas abaixo com relação ao uso do solo antes da implementação da Tecnologia)
Floresta/bosques

Floresta/bosques

  • Florestas/bosques (semi)naturais

3.4 Abastecimento de água

Abastecimento de água para a terra na qual a tecnologia é aplicada:
  • Irrigação completa

3.5 Grupo de GST ao qual pertence a tecnologia

  • Solo/cobertura vegetal melhorada
  • Desvio e drenagem de água

3.6 Medidas de GST contendo a tecnologia

Medidas agronômicas

Medidas agronômicas

  • A1: cobertura vegetal/do solo
Medidas de gestão

Medidas de gestão

  • M2: Mudança de gestão/nível de intensidade
  • M4: Principal mudança no calendário de atividades
  • M6: Gestão de resíduos (reciclagem, reuso ou redução)
Comentários:

Main measures: management measures

Secondary measures: agronomic measures

Type of agronomic measures: mulching

3.7 Principais tipos de degradação da terra abordados pela tecnologia

Deteriorização química do solo

Deteriorização química do solo

  • Cs: salinização/alcalinização
Deteriorização física do solo

Deteriorização física do solo

  • Pw: estagnação hídrica
Degradação da água

Degradação da água

  • Ha: aridificação
Comentários:

Main type of degradation addressed: Cs: salinisation / alkalinisation, Ha: aridification

Secondary types of degradation addressed: Pw: waterlogging

Main causes of degradation: soil management (Most fields have no drainage - Increase of groundwater - salinization of soils), crop management (annual, perennial, tree/shrub) (cotton monoculture), deforestation / removal of natural vegetation (incl. forest fires) (Deforestation to gain new arable land), over abstraction / excessive withdrawal of water (for irrigation, industry, etc.), wind storms / dust storms (Dust storms, blow out of top soil), droughts (It is an arid climate), population pressure (Doubling of population during the last thirty years.), land tenure (Land belongs to the state), poverty / wealth (Family farmers are poorer than city dwellers), education, access to knowledge and support services (Poorer farmers have less access to extension services.)

Secondary causes of degradation: industrial activities and mining (There is oil production in the region, but it was not studied), discharges (point contamination of water) (Non-point source pollution and drainage water discharge from the fields.), disturbance of water cycle (infiltration / runoff) (use of surface and ground water for large scale irrigation), floods (Floods are necessary for the region (riparian forests))

3.8 Redução, prevenção ou recuperação da degradação do solo

Especifique o objetivo da tecnologia em relação a degradação da terra:
  • Reduzir a degradação do solo
Comentários:

Main goals: mitigation / reduction of land degradation

4. Especificações técnicas, implementação de atividades, entradas e custos

4.1 Desenho técnico da tecnologia

Especificações técnicas (relacionada ao desenho técnico):

There are double rows of cotton 20 cm apart, with a drip line between. 40 cm then separates each double row. Two double rows are covered by one length of plastic mulch. There is a small strip of bare soil between each length of plastic mulch. Mulch covers around 80% of the soil surface.

Location: Korla City. Xinjiang Province / China

Technical knowledge required for field staff / advisors: moderate (For the easy and fast installation a tractor is needed)

Technical knowledge required for land users: moderate

Main technical functions: improvement of ground cover, increase of biomass (quantity), increase of water use efficiency

Secondary technical functions: improvement of surface structure (crusting, sealing), increase / maintain water stored in soil

Mulching
Material/ species: transparent plastic (Polyethylene), thickness: 0.08 mm
Quantity/ density: 7100 m/ha
Remarks: 1.4 m width in lines with spacing of 20 cm between lines

Change of land use practices / intensity level: Change from flood irrigation to drip irrigation

Major change in timing of activities: Plastic mulch enables early sowing of cotton

Autor:

Shamaila Zia-Khan

4.2 Informação geral em relação ao cálculo de entradas e custos

Especifique a moeda utilizada para os cálculos de custo:
  • USD
Indique a média salarial da mão-de-obra contratada por dia:

1

4.3 Atividades de implantação

Atividade Periodicidade (estação do ano)
1. Tractor
2. Drip line installation, plastic mulch and seeding tool At sowing
3. Making holes for the (cotton) plants in the plastic mulch.Maintaining hoses After emerging

4.4 Custos e entradas necessárias para a implantação

Especifique a entrada Unidade Quantidade Custos por unidade Custos totais por entrada % dos custos arcados pelos usuários da terra
Mão-de-obra Drip line installation ha 1,0 3,0 3,0 100,0
Mão-de-obra Machine use ha 1,0 5,0 5,0 100,0
Equipamento Tractor Piece 1,0 5000,0 5000,0 100,0
Material vegetal seeds kg 30,0 3,0 90,0
Material de construção Plastic mulch 1,0 32,0 32,0 50,0
Material de construção Black dripe lines Set 1,0 380,0 380,0 50,0
Custos totais para a implantação da tecnologia 5510,0
Custos totais para o estabelecimento da Tecnologia em USD 5510,0
Comentários:

Duration of establishment phase: 0.33 month(s)

4.5 Atividades recorrentes/manutenção

Atividade Periodicidade/frequência
1. Ploughing and leveling of field. Before sowing
2. Irrigation
3. Removal of the drip lines and the plastic mulch

4.6 Custos e entradas necessárias pata a manutenção/atividades recorrentes (por ano)

Especifique a entrada Unidade Quantidade Custos por unidade Custos totais por entrada % dos custos arcados pelos usuários da terra
Mão-de-obra Collecting mulch ha 1,0 5,0 5,0 98,0
Fertilizantes e biocidas Irrigation and flooding water 1,0 8,0 8,0 100,0
Custos totais para a manutenção da tecnologia 13,0
Custos totais de manutenção da Tecnologia em USD 13,0
Comentários:

Machinery/ tools: tractor with installation tool for the drip irrigation under plastic mulch, other tools: hoe

The costs for the machine, the plastic hoses and the plastic mulch are calculated above are for 1 ha and were calculated on the basis of 2013 (subsequently costs have risen). Water price: 0.019 CNY/m3. Farmers need 3000 m3 per ha.

5. Ambiente natural e humano

5.1 Clima

Precipitação pluviométrica anual
  • <250 mm
  • 251-500 mm
  • 501-750 mm
  • 751-1.000 mm
  • 1.001-1.500 mm
  • 1.501-2.000 mm
  • 2.001-3.000 mm
  • 3.001-4.000 mm
  • > 4.000 mm
Especificações/comentários sobre a pluviosidade:

90 mm per year. Jan, Feb, Apr and May: 3 mm; Mar, Sept: 5 mm; Jun: 33 mm; Jul: 18 mm; Oct: 0 mm; Dec: 8 mm

Zona agroclimática
  • Árido

Thermal climate class: temperate. cold desert climate

5.2 Topografia

Declividade média:
  • Plano (0-2%)
  • Suave ondulado (3-5%)
  • Ondulado (6-10%)
  • Moderadamente ondulado (11-15%)
  • Forte ondulado (16-30%)
  • Montanhoso (31-60%)
  • Escarpado (>60%)
Formas de relevo:
  • Planalto/planície
  • Cumes
  • Encosta de serra
  • Encosta de morro
  • Sopés
  • Fundos de vale
Zona de altitude:
  • 0-100 m s.n.m.
  • 101-500 m s.n.m.
  • 501-1.000 m s.n.m.
  • 1.001-1.500 m s.n.m.
  • 1.501-2.000 m s.n.m.
  • 2.001-2.500 m s.n.m.
  • 2.501-3.000 m s.n.m.
  • 3.001-4.000 m s.n.m.
  • > 4.000 m s.n.m.
Indique se a tecnologia é aplicada especificamente em:
  • Não relevante
Comentários e outras especificações sobre a topografia:

Altitudinal zone: altitudes of 800 to 1300 meters

5.3 Solos

Profundidade do solo em média:
  • Muito raso (0-20 cm)
  • Raso (21-50 cm)
  • Moderadamente profundo (51-80 cm)
  • Profundo (81-120 cm)
  • Muito profundo (>120 cm)
Textura do solo (solo superficial):
  • Grosso/fino (arenoso)
  • Médio (limoso, siltoso)
Matéria orgânica do solo superficial:
  • Baixo (<1%)
Caso disponível anexe a descrição completa do solo ou especifique as informações disponíveis, p. ex. tipo de solo, PH/acidez do solo, nitrogênio, capacidade de troca catiônica, salinidade, etc.

Soil fertility: low - medium

Soil drainage / infiltration: medium

Soil water storage capacity: medium high

5.4 Disponibilidade e qualidade de água

Lençol freático:

5-50 m

Disponibilidade de água de superfície:

Bom

Qualidade da água (não tratada):

Água potável precária (tratamento necessário)

Comentários e outras especificações sobre a qualidade e a quantidade da água:

Ground water table: also < 5 m and the installation of drip irrigation under plastic mulch should be installed with a drainage system. If the groundwater table is too high salinisation of the soil will be the result

Availability of surface water: For the drip irrigation under plastic mulch mostly surface water is used. It is diverted by channels to the agricultural fields. There must be a good water availability at the fields.

Water quality (untreated): For the drip irrigation under plastic mulch the water quality must be quite high, otherwise the small holes of the drip lines will be blocked soon.

5.6 Características dos usuários da terra que utilizam a tecnologia

Orientação de mercado do sistema de produção:
  • Comercial/mercado
Rendimento não agrícola:
  • Menos de 10% de toda renda
Nível relativo de riqueza:
  • Rico
  • Muito rico
Indivíduos ou grupos:
  • Grupos/comunidade
Nível de mecanização:
  • Trabalho manual
Gênero:
  • Homens
Indique outras características relevantes dos usuários da terra:

Land users applying the Technology are mainly common / average land users

Difference in the involvement of women and men: Man are doing the earth works in the fields, women do more the harvesting

Population density: 10-50 persons/km2

Annual population growth: > 4%; 7%

5% of the land users are very rich and own 10% of the land (income from large fields of cash crops).
20% of the land users are rich and own 30% of the land (income from cash crops (fruits, cotton)).
40% of the land users are average wealthy and own 30% of the land (income from cash crops (fruits, cotton)).
30% of the land users are poor and own 20% of the land.
5% of the land users are poor and own 10% of the land.

Off-farm income specification: Farmers who have not implemented the drip irrigation under plastic mulch also generate off-farm income.

Manual labour: harvesting

5.7 Área média de terrenos utilizados pelos usuários de terrenos que aplicam a Tecnologia

  • < 0,5 ha
  • 0,5-1 ha
  • 1-2 ha
  • 2-5 ha
  • 5-15 ha
  • 15-50 ha
  • 50-100 ha
  • 100-500 ha
  • 500-1.000 ha
  • 1.000-10.000 ha
  • > 10.000 ha
É considerado pequena, média ou grande escala (referente ao contexto local)?
  • Média escala
Comentários:

5-15 ha: state farms

< 0.5 ha: family farmers

5.8 Propriedade de terra, direitos de uso da terra e de uso da água

Propriedade da terra:
  • Estado
Direitos do uso da terra:
  • Comunitário (organizado)
  • Arrendado
Direitos do uso da água:
  • Comunitário (organizado)
  • Arrendado
Comentários:

All the land belongs to the state. Farmers have the right to use the land for 70 years.

5.9 Acesso a serviços e infraestrutura

Saúde:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Educação:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Assistência técnica:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Emprego (p. ex. não agrícola):
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Mercados:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Energia:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Vias e transporte:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Água potável e saneamento:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Serviços financeiros:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom

6. Impactos e declarações finais

6.1 Impactos no local mostrados pela tecnologia

Impactos socioeconômicos

Produção

Produção agrícola

diminuído
aumentado
Comentários/especificar:

15% of more cotton yield

Disponibilidade e qualidade de água

Demanda por água para irrigação

aumentado
diminuído
Renda e custos

Despesas com insumos agrícolas

aumentado
diminuído

Impactos socioculturais

Situação de grupos social e economicamente desfavorecidos

Agravado
Melhorado

Livelihoods and human well-being

reduced
improved

Impactos ecológicos

Ciclo hídrico/escoamento

Evaporação

aumentado
diminuído
Solo

Cobertura do solo

Reduzido
Melhorado

Perda de solo

aumentado
diminuído

Salinidade

aumentado
diminuído
Outros impactos ecológicos

salinization below root zone

increase
decrease

6.2 Impactos externos mostrados pela tecnologia

Disponibilidade de água

diminuído
aumentado

Sedimentos transportados pelo vento

aumentado
Reduzido

6.3 Exposição e sensibilidade da tecnologia às mudanças climáticas graduais e extremos/desastres relacionados ao clima (conforme o ponto de vista dos usuários da terra)

Mudança climática gradual

Mudança climática gradual
Estação do ano aumento ou diminuição Como a tecnologia lida com isso?
Temperatura anual aumento bem

Extremos (desastres) relacionados ao clima

Desastres meteorológicos
Como a tecnologia lida com isso?
Temporal local não bem
Tempestade de vento local bem
Desastres climatológicos
Como a tecnologia lida com isso?
Seca bem
Desastres hidrológicos
Como a tecnologia lida com isso?
Inundação geral (rio) não bem

Outras consequências relacionadas ao clima

Outras consequências relacionadas ao clima
Como a tecnologia lida com isso?
Período de crescimento reduzido bem

6.4 Análise do custo-benefício

Como os benefícios se comparam aos custos de implantação (do ponto de vista dos usuários da terra)?
Retornos a curto prazo:

levemente negativo

Retornos a longo prazo:

positivo

Como os benefícios se comparam aos custos recorrentes/de manutenção(do ponto de vista dos usuários da terra)?
Retornos a curto prazo:

levemente negativo

Retornos a longo prazo:

positivo

6.5 Adoção da tecnologia

Se disponível, determine a quantidade (número de unidades familiares e/ou área abordada):

No number on households

Comentários:

100% of land user families have adopted the Technology with external material support

Comments on acceptance with external material support: The government gives subsidies to the farmers who are installing the drip irrigation under plastic mulch.

There is a little trend towards spontaneous adoption of the Technology

Comments on adoption trend: The government want to spread the technology in the whole region by giving subsidies to the farmers.

6.7 Pontos fortes/vantagens/oportunidades da tecnologia

Pontos fortes/vantagens/oportunidades na visão do usuário da terra
helps to save water thus saves costs.

How can they be sustained / enhanced? It is subsidies by the government.
Pontos fortes/vantagens/oportunidades na visão do compilador ou de outra pessoa capacitada
It helps to save water during the vegetation period and thus helps to reduce the conflicts between the upstream and downstream farmers.

How can they be sustained / enhanced? The technology (drip + mulch) needs to be supplemented by installing a drainage system in the fields otherwise there will be a build-up of salinity and farmers will abandon land and move on.

6.8 Pontos fracos, desvantagens/riscos da tecnologia e formas de superá-los

Pontos fracos/vantagens/riscos na visão do compilador ou de outra pessoa capacitada Como eles podem ser superados?
Salinization of the soils is increasing The consequence is that the fields are flooded after harvest in November/December to leach out the salt. The water used for drip irrigation plus the water to flush the salts to lower soil layers add up to almost the same amount as if farmers were using the original flood irrigation technology. drainage system in the fields required.

7. Referências e links

7.1 Métodos/fontes de informação

7.2 Referências às publicações disponíveis

Título, autor, ano, ISBN:

Zia-Khan,S., Spreer, W., et al. Effect of dust deposition on stomatal conductance and leaf temperature of cotton in Northwest China.

Disponível de onde? Custos?

Water 2015, 7, 116-131; doi: 10.3390/w7010116. www.mdpi.com/journal/water open access.

Módulos