Multiple sequences of Cotton-Soybean, 6 rows of soybean bordered by a single row of cotton at either side (Rajni Sinha)

Supplemental Irrigation in a Legume-Cotton Production System (Индия)

Описание

Supplemental Irrigation (SI) offers a solution for irregular rainfall, as it provides a limited amount of water to essentially rainfed crops consequently ensuring good plant growth. Furthermore, SI provides the opportunity for a more diverse production system such as a legume-cotton system in which chickpeas are cultivated as a winter crop, and soybean and cotton are inter-cropped in the summer.

The state of Madhya Pradesh (India) has an average annual rainfall of around 1170 mm. However, data shows a declining trend. It is characterized by a monsoon period from July to September. Winter is from December to January and the summer is from February to March. The rainfall is irregular, resulting in crop failures, land degradation, nutrient leaching and shortened growing seasons. This constrains the agricultural sector, upon which 74% of the population is either directly or indirectly dependent. 38% of the agricultural area is intensively/conventionally irrigated. The majority of the water is obtained from groundwater which has led to over-exploitation.
To sustainably improve the agricultural sector, the International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA) introduced Supplemental Irrigation (SI). This is a practice in which essentially rainfed crops are cultivated rather than more water demanding crops. SI ensures a sufficient amount of water as rainfall satisfies the majority of the crop water demand. Water availability is not sought in (fossil) groundwater extraction, thus avoiding over-exploitation, but rather through rainwater harvesting (RWH), using the rainfall optimally. In addition, SI prolongs the growing season and enables more diverse farming systems by crop rotation and inter-cropping.
In 2018, a reservoir was constructed, with a 900,000 litres capacity. Every rainy season groundwater rises to the surface, indicating that the soil is fully saturated. The reservoir is filled by pumping the surface water from shallow wells. This is considered sustainable RWH as it assumed the pumped water is solely rainwater. An additional benefit of this approach is that no large catchment area is required. The building of the reservoir consists of 1) excavating the soil; 2) stone pitching the excavation; 3) installing polysheet to avoid water losses through infiltration. The water from the reservoir is distributed over the field by a portable (wheeled) sprinkler irrigation system. Hence, pumping from the reservoir is required.
The water from the reservoir allows for crop rotation with a winter crop, namely chickpeas. This crop grows from November till March, outside of the rainy season. Without SI, chickpea yield is poor as farmers must wait until sufficient rain has fallen before sowing, limiting the growing period. SI can provide the necessary water for the chickpeas to germinate well, ensuring a sufficient growing period. The chickpeas are manually harvested in March. Besides increased income for the farmer, chickpeas also provide valuable soil improvement as the plant fixes atmospheric nitrogen in the soil.
In additional to crop rotation, SI and water harvesting allows for a more intensive cropping system in which cotton and soybean are intercropped. These crops are planted in June-July. The intercrop ratio is two rows of cotton and six rows of soybean. Soybean and cotton are respectively threshed and harvested in October. Consequently, the plants are grown mainly in the rainy season. Fertilizer (80 kg nitrogen, 100 kg phosphorus and 60 kg potassium per hectare) is applied directly after sowing, hence June-July. In the same period the field is manually weeded. Micro-Nutrients (a mixture of B, Zn, Mn) are applied if needed. On average, this corresponds to one kilogram per hectare. Mechanical pesticide application is done from July to August by a sprayer, consisting of herbicides, fungicides and insecticides.
The frequency and amount of irrigated water through SI is unpredictable as it compensates rainfall irregularity. Nevertheless, it is advised to irrigate less than the infiltration rate of the soil, to avoid deep percolation of water and nutrient leaching. That is, it is better to irrigate small doses multiple times. For this reason, sandy soils are unsuitable as they have relatively high infiltration rates and low water holding capacity. On average, one hectare of this particular production system is irrigated through sprinklers thrice by 250 cubic meters of harvested water.

A great advantage of SI is that it leads to a year-round income through a diversified production system with an additional winter crop. Farmers also value SI ensuring stable yields, thus making them less vulnerable to rainfall irregularities. Also, the diversified system protects the crops better against epidemics. And as there are legumes included in the system, the soil quality is improved, lowering the required amount of nitrogen fertilizer.
Nevertheless, SI has some weaknesses. For example, the implementation of SI is difficult for smallholder farmers as they lack the area for a reservoir. In addition, the initial costs are high, so adoption may be restrained by the lack of available funds, especially for smallholder farmer. This specific SI, by water harvesting (extracting shallow groundwater) is not suitable in areas of poor groundwater recharge. But the concept of SI can be applied. To conclude, where it is technically and financially feasible, SI allows for more intensive, diversified and stable production system under climate change induced risks, hence supplemental irrigation is an important technique to improve the livelihoods of farmers exposed to climate change.

Местоположение

Местоположение: Madhya Pradesh, Central India, Индия

Число исследованных участков, где применяется Технология: отдельный участок

Географическая привязка выбранных участков
  • 78.61962, 22.97527

Пространственное распространение Технологии: равномерно-однородное применение на определенной площади (approx. < 0,1 км2 (10 га))

На постоянно охраняемой территории?: Нет

Продолжительность применения Технологии: 2018

Тип внедрения/ применения
A picture showing the rows of soybean and cotton in a crop rotation system (Rajni Sinha)
A field of Chickpeas (Rajni Sinha)

Классификация Технологии

Основная цель
  • повышение производства
  • снижение или предотвращение деградации земель, восстановление нарушенных земель
  • сохранение экосистем
  • защита бассейнов рек (приводораздельной части/ нижнего течения) – в сочетании с другими Технологиями
  • сохранение/ повышение биоразнообразия
  • снижение риска стихийных бедствий
  • адаптация к изменению климата / экстремальным погодным явлениям и их последствиям
  • смягчение последствий изменения климата
  • создание благоприятных экономических условий
  • создание благоприятных социальных условий
Землепользование
Комбинированное землепользование в пределах одной и той же земельной единицы: Нет

  • Пахотные угодья и плантации
    • Однолетние культуры: волокнистые культуры - хлопок, бобовые - зеленый горошек, бобовые - соя
    Число урожаев за год: 2
    Применяются ли посевы в междурядьях? Да
    Применяется ли севооборот? Да
Водоснабжение
  • богарные земли
  • сочетание богарных и орошаемых земель
  • полное орошение

Цель, связанная с деградацией земель
  • предотвращение деградации земель
  • снижение деградации земель
  • восстановление/ реабилитация нарушенных земель
  • адаптация к деградации земель
  • не применимо
Тип деградации, на борьбу с которым направлена
  • водная эрозия почв - ВЭп: поверхностная эрозия/смыв верхних почвенных горизонтов
  • ветровая эрозия почв - Эп: утрата плодородного слоя почвы
  • ухудшение химических свойств почв - Хс: засоление/ подщелачивание
  • ухудшение физических свойств почв - Фз: заболачивание
  • биологическая деградация - Бр: сокращение растительного покрова, Бк: сокращение количества биомассы
  • деградация водных ресурсов - Ва: почвенная засуха, Вуп: изменение объема поверхностного стока, Вуг: изменения уровня грунтовых вод/ водоносных горизонтов
Категория УЗП
  • ротационная система (севооборот, парование, переложное использование)
  • сбор атмосферных осадков
  • Управление орошением (включая водоснабжение и дренаж)
Мероприятия УЗП
  • Агрономические мероприятия - A1: Растительный/ почвенный покров, A3: Поверхностная обработка почв (A 3.1: Без обработки почвы)
  • Мероприятия с использованием растительности -
  • инженерные мероприятия - И5: Дамбы, водохранилища, пруды , И7: Водосборное/ водопроводное/ оборудование для орошения
  • управленческие мероприятия - У2: Изменение формы/ интенсивности хозяйствования

Технический рисунок

Технические характеристики
The dimensions are :
-A: 46 meter
-B: 35 meter
-C: 29 meter
-D: 140 degrees
-E: 9 meter
-F: 3.8 meter
-G: 3.2 meter

The reservoir has a capacity of 9 000 cubic meter water. It is lined with 2847 square meter of polysheet to avoid water losses through infiltration.
The dimension related to the Winter-crop Chickpeas (in cm):
Spacing between rows (A) = 30
Spacing between plants within rows (B) = 15
Author: Joren Verbist
The dimensions related to the Soybean Cotton intercropping (in cm):
Spacing between soybean within row (A) = 15
Spacing between rows of soybean (B) = 30
Spacing between a row of cotton and a row of soybean (C) = 60
Spacing between cotton within a row (D) = 60
Spacing between cotton and cotton = 90
Author: Joren Verbist

Запуск и текущее обслуживание: мероприятия, необходимые ресурсы и затраты

Подсчет вложений и затрат
  • Подсчитанные затраты: на площадь, где применяется Технология (размер и единица площади: 6.4 hectares)
  • Денежные единицы, использованные для подсчета затрат: INR
  • Обменный курс (к доллару США): 1 USD = 73.52 INR
  • Средний размер дневного заработка для нанятых работников: 37.5
Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат
The most important factor that affects the cost is the establishment of the reservoir. However, this reservoir is able to irrigate 6.4 hectares.
Мероприятия, необходимые для начала реализации
  1. Earth Work (Сроки/ повторяемость проведения: Summer Season (May))
  2. Pitching (Сроки/ повторяемость проведения: Summer Season (May))
  3. Polysheet Installation (Сроки/ повторяемость проведения: Summer Season (May))
  4. Filling water (Сроки/ повторяемость проведения: Rainy Season)
  5. Installing Irrigation System (Сроки/ повторяемость проведения: At time of irrigation (as it is portable))
Стоимость вложений и затрат по запуску (per 6.4 hectares)
Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу (INR) Общая стоимость на единицу (INR) % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда
Pond Excavation m2 53,0 4000,0 212000,0 100,0
Sprinker Operation Person Hour 1,0 37,5 37,5 100,0
Оборудование
Zero Tillage Seed Drill Machine 1,0 55000,0 55000,0 100,0
Sprinkler System (portable) System 1,0 28300,0 28300,0 100,0
Строительные материалы
Micron-Geo-Membrane m2 2857,0 105,0 299985,0 100,0
Другие
Tax (18%) Total 1,0 38160,0 38160,0 100,0
Общая стоимость запуска Технологии 633'482.5
Общие затраты на создание Технологии в долларах США 8'616.46
Текущее обслуживание
  1. Sowing Chickpeas (Сроки/ повторяемость проведения: November)
  2. Sowing Cotton and Soybean (Сроки/ повторяемость проведения: June-July)
  3. Weeding (Сроки/ повторяемость проведения: July-August)
  4. Fertilizer Application (Сроки/ повторяемость проведения: June-July)
  5. Micro-Nutrient Application (Сроки/ повторяемость проведения: Upon Inspection (June))
  6. Irrigation (Сроки/ повторяемость проведения: If needed (throughout growing season))
  7. Pesticide Application (Сроки/ повторяемость проведения: July-August)
  8. Harvesting Chickpeas (Сроки/ повторяемость проведения: March)
  9. Picking Cotton (Сроки/ повторяемость проведения: October)
  10. Threshing Soybean (Сроки/ повторяемость проведения: October)
Стоимость вложений и затрат по эксплуатации (per 6.4 hectares)
Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу (INR) Общая стоимость на единицу (INR) % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда
Total Labour (inc sowing, fertilizer, irrigation, threshing, etc) Peron-Hours 640,0 37,5 24000,0 100,0
Оборудование
Sowing (Zero-Tillage Seeder) Machine-Hours 57,0 500,0 28500,0 100,0
Threshing Soybean (Thresher) Machine-Hours 51,0 300,0 15300,0 100,0
Sprayer (weeding) Machine-Hours 51,0 300,0 15300,0 100,0
Посадочный материал
Chickpeas Seeds Kilogram 448,0 450,0 201600,0 100,0
Cotton Seeds Kilogram 10,0 1400,0 14000,0 100,0
Soybean Seeds Kilogram 256,0 150,0 38400,0 100,0
Удобрения и ядохимикаты
Micro-Nutrients (mixture of B, Zn, Mn) Kilogram 6,4 900,0 5760,0 100,0
Nitrogen (Urea) Kilogram 510,0 6,0 3060,0 100,0
Phosphorus (DAP) Kilogram 640,0 25,4 16256,0 100,0
Potassium (MOP) Kilogram 380,0 36,0 13680,0 100,0
Herbicide Liter 6,4 470,0 3008,0 100,0
Fungicide Liter 3,2 570,0 1824,0 100,0
Insecticide Liter 3,2 580,0 1856,0 100,0
Другие
Cost Irrigation Total 6,4 250,0 1600,0 100,0
Irrigation Events Event 19,0 100,0
Water (depth) per irrigation event mm 300,0 100,0
Общая стоимость поддержания Технологии 384'144.0
Общие затраты на поддержание Технологии в долларах США 5'225.03

Природные условия

Среднегодовое количество осадков
  • < 250 мм
  • 251-500 мм
  • 501-750 мм
  • 751-1000 мм
  • 1001-1500 мм
  • 1501-2000 мм
  • 2001-3000 мм
  • 3001-4000 мм
  • > 4000 мм
Агроклиматическая зона
  • влажная
  • Умеренно-влажная
  • полузасушливая
  • засушливая
Дополнительные характеристики климата
The is a decreasing trend of annual rainfall but some parts have an increasing trend of monsoon rainfall.
Склон
  • пологие (0-2%)
  • покатые (3-5%)
  • покато-крутые (6-10%)
  • крутые (11-15%)
  • очень крутые (16-30%)
  • чрезвычайно крутые (31-60%)
  • обрывистые (>60%)
Формы рельефа
  • плато/ равнины
  • гребни хребтов/холмов
  • склоны гор
  • склоны холмов
  • подножья
  • днища долин
Высота над уровнем моря
  • 0-100 м над уровнем моря
  • 101-500 м н.у.м.
  • 501-1000 м н.у.м.
  • 1001-1500 м н.у.м.
  • 1501-2000 м н.у.м.
  • 2001-2500 м н.у.м.
  • 2501-3000 м н.у.м.
  • 3001-4000 м н.у.м.
  • > 4 тыс. м н.у.м.
Технология применяется в
  • в условиях выпуклого рельефа
  • в ситуациях вогнутого рельефа
  • не имеет значения
Мощность почв
  • поверхностные (0-20 см)
  • неглубокие (21-50 см)
  • умеренно глубокие (51-80 см)
  • глубокие (81-120 см)
  • очень глубокие (> 120 см)
Гранулометрический состав (верхнего горизонта)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Гранулометрический состав (на глубине более 20 см)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Содержание органического вещества в верхнем почвенном горизонте
  • высокое (> 3%)
  • среднее (1-3%)
  • низкое (< 1%)
Уровень грунтовых вод
  • на поверхности
  • < 5 м
  • 5-50 м
  • > 50 м
Доступность поверхностных вод
  • избыток
  • хорошая
  • средняя
  • недостаточны/ отсутствуют
Качество воды (без обработки)
  • питьевая вода хорошего качества
  • питьевая вода плохого качества (необходима обработка)
  • исключительно для сельскохозяйственного использования (орошение)
  • непригодная для использования
Качество воды относится к: поверхностные воды
Является ли солёность воды проблемой?
  • Да
  • Нет

Повторяемость затопления
  • Да
  • Нет
Видовое разнообразие
  • высокое
  • средняя
  • низкое
Разнообразие местообитаний
  • высокое
  • средняя
  • низкое

Характеристика землепользователей, применяющих Технологию

Рыночная ориентация
  • натуральное хозяйство (самообеспечение)
  • смешанный (натуральный / коммерческий)
  • товарное/ рыночное хозяйство
Доходы из других источников
  • < 10% всех доходов
  • 10-50% всех доходов
  • > 50% всех доходов
Относительный уровень достатка
  • очень плохой
  • плохой
  • средний
  • обеспеченный
  • весьма обеспеченный
Уровень механизации
  • ручной труд
  • тягловая сила
  • механизировано/ есть автотранспорт
Осёдлый или кочевой
  • Осёдлый
  • Полукочевой
  • Кочевой
Индивидуальное или коллективное хозяйство
  • частное/ домовладение
  • группа/ община
  • кооператив
  • использующее наемных работников (компания, государство)
Пол
  • женщины
  • мужчины
Возраст
  • дети
  • молодёжь
  • средний возраст
  • пожилой
Площадь, используемая домохозяйством
  • < 0,5 га
  • 0,5-1 га
  • 1-2 га
  • 2-5 га
  • 5-15 га
  • 15-50 га
  • 50-100 га
  • 100-500 га
  • 500-1000 га
  • 1000-10000 га
  • > 10000 га
Масштаб
  • мелкое
  • среднего размера
  • крупное
Собственность на землю
  • государственная
  • частной компании
  • общинная/ поселковая
  • коллективная
  • индивидуальная, не оформленная в собственность
  • индивидуальная, оформленная в собственность
Права на землепользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Права на водовользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Доступ к базовым услугам и инфраструктуре
медицинское обслуживание

плохой
x
хорошая
образование

плохой
x
хорошая
технические консультации

плохой
x
хорошая
занятость (вне хозяйства)

плохой
x
хорошая
рынки

плохой
x
хорошая
электроснабжение

плохой
x
хорошая
транспорт и дорожная сеть

плохой
x
хорошая
водоснабжение и канализация

плохой
x
хорошая
финансовые услуги

плохой
x
хорошая

Влияние

Социально-экономическое воздействие
Продуктивность сельскохозяйственных культур
снизил.
x
увеличил.

качество урожая
снизил.
x
увеличил.

риск потери продуктивности
увеличил.
x
снизил.

разнообразие продукции
снизил.
x
увеличил.

доступность оросительных вод
снизил.
x
увеличил.

потребность в оросительной воде
увеличил.
x
снизил.

сельскохозяйственные издержки
увеличил.
x
снизил.

доходы хозяйства
снизил.
x
увеличил.

разнообразие источников дохода
снизил.
x
увеличил.

Социальное и культурное воздействие
продовольственная безопасность/ самообеспечение
снизил.
x
улучшил.

Экологическое воздействие
количество воды
снизил.
x
увеличил.

сбор воды/ водоудержание (поверхностный сток, роса, снег и т.д.)
снизил.
x
улучшил.

испарение
увеличил.
x
снизил.

влажность почв
снизил.
x
увеличил.

почвенный покров
снизил.
x
улучшил.

утрата почв
увеличил.
x
снизил.

круговорот/ восполнение питательных веществ
снизил.
x
увеличил.

почвенное / подземное органическое вещество/ углерод
снизил.
x
увеличил.

растительный покров
снизил.
x
увеличил.

биомасса/ содержание углерода в надземной биомассе
снизил.
x
увеличил.

борьба с вредителями/ болезнями
снизил.
x
увеличил.

влияние засух
увеличил.
x
снизил.

Влияние за пределами территории применения

Анализ эффективности затрат

Насколько получаемый результат сопоставим с первоначальными вложениями
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
x
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
x
очень позитивное

Насколько получаемый результат сопоставим с затратами на техническое обслуживание
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
x
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
x
очень позитивное

Изменение климата

Постепенное изменение климата
среднегодовые температуры увеличилось

очень плохо
x
очень хорошо
сезонное количество осадков снизилось

очень плохо
x
очень хорошо
Сезон: сухой сезон
Экстремальные явления, связанные с изменением климата (стихийные бедствия)
засухи

очень плохо
x
очень хорошо
эпидемии

очень плохо
x
очень хорошо

Внедрение и адаптация

Доля землепользователей (в процентах), применяющих Технологию
  • отдельные случаи/ эксперимент
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
Среди применяющих Технологию землепользователей, какова доля лиц, применяющих её по собственной инициативе, т.е. без какого-либо материального стимулирования со стороны?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Была ли Технология УЗП модифицирована в недавнее время с целью адаптации к меняющимся условиям среды?
  • Да
  • Нет
К каким именно изменяющимся условиям среды?
  • изменения климата/ экстремальные погодные явления
  • изменяющиеся условия рынка
  • доступность рабочей силы (например, из-за миграции населения)

Заключительные положения и извлечённые уроки

Сильные стороны: по мнению землепользователей
  • Efficient utilization of available resources.
  • A profitable and sustainable system for rainfed areas.
  • Diversified system ensures round the year income.
Сильные стороны: по мнению составителя или ответственных специалистов
  • Optimal use of rainwater, making it a sustainable practice.
  • Low risk of disaster or epidemic
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению землепользователейвозможные пути преодоления
  • The implementation of the technology is difficult to implement for smallholder farmers. As they might lack a suitable area for the reservoir and/or the necessary funds. They establishment or improvement of water boards. This social capital can disseminate knowledge about SI. Also, it allows farmers to corporate more easily, e.g. paying for the construction of a reservoir jointly.
  • The high initial costs for the construction of a reservoir and sprinkler installation. By granting subsidy for the technology. Or farmer may purchase the technology jointly, lowering the effective price per farmer.
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению составителя или ответственных специалистоввозможные пути преодоления
  • Problem in areas of poor groundwater recharge. → Water for the reservoir could be obtained by larger catchments instead of pumping up shallow ground water. However, there should be irrigated more frequently to ensure efficient water use.
  • The high initial costs for the construction of a reservoir and sprinkler installation. By granting subsidy for the technology or farmer may purchase the technology jointly, lowering the effective price per farmer.

Справочные материалы

Составитель
  • Joren Verbist
Editors
Рецензент
  • William Critchley
  • Rima Mekdaschi Studer
Продолжительность применения Технологии: 13 октября 2020 г.
Последнее обновление: 1 мая 2021 г.
Ответственные специалисты
Полное описание в базе данных ВОКАТ
Связанные данные по УЗП
Документирование осуществлялось при участии
Организация Проект
Ссылки на материалы по теме, доступные онлайн
  • Vinay Nangia, Theib Oweis, Francis Kemeze, Julian Schnetzer. (1/3/2018). Supplemental Irrigation: A promising Climate-Smart Practice for Dryland Agriculture. Beirut, Lebanon: International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA).: https://hdl.handle.net/20.500.11766/9003
  • Theib Oweis, Ahmed Hachum. (2/4/2012). Supplemental Irrigation: A Highly Efficient Water‐Use Practice. Beirut, Lebanon: International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA).: https://hdl.handle.net/20.500.11766/7524
  • Vinay Nangia. (10/11/2020). Water for Food, Water for Life: The Drylands Challenge.: https://hdl.handle.net/20.500.11766/12017
  • Kumar Shalander, B. Venkateswarlu, Khem Chand, Murari Mohan Roy. (20/11/2013). Farm level rainwater harvesting for dryland agriculture in India: Performance assessment and institutional and policy needs. Harbin, China: https://hdl.handle.net/20.500.11766/5259
This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareaAlike 4.0 International