Kiến Minh Tạ1,2 & Jihua Yu1,2 & Baihong Chen1,2 & Zhi Feng1,2 & Jian Lyu1,2 & Linli Hu1,2 & Yantai Gan3 &
Kadambot HM Siddique4
1. Phòng thí nghiệm trọng điểm tỉnh Cam Túc của Khoa học cây trồng Aridland, Đại học Nông nghiệp Cam Túc, Lanzhou 730070, Trung Quốc
2. Trường Cao đẳng Nghề làm vườn, Đại học Nông nghiệp Cam Túc, Lan Châu 730070, Trung Quốc
3. Nông nghiệp và Nông thực phẩm Canada, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Hiện tại Swift, Swift Current, SK S9H 3X2, Canada
4. Viện Nông nghiệp UWA và Trường Nông nghiệp & Môi trường, Đại học Tây Úc, Perth, WA 6001, Úc
Tóm tắt
Ở các vùng đông dân / quốc gia có tốc độ phát triển kinh tế nhanh, chẳng hạn như Châu Phi, Trung Quốc và Ấn Độ, diện tích đất canh tác đang bị thu hẹp nhanh chóng do xây dựng đô thị và các mục đích sử dụng đất công nghiệp khác. Điều này tạo ra những thách thức chưa từng có để sản xuất đủ lương thực đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng. Liệu có thể phát triển hàng triệu héc ta không giống như sa mạc để sản xuất lương thực không? Có thể sử dụng năng lượng mặt trời dồi dào sẵn có để sản xuất cây trồng trong môi trường được kiểm soát, chẳng hạn như nhà kính sử dụng năng lượng mặt trời không? Ở đây, chúng tôi xem xét một hệ thống canh tác sáng tạo, cụ thể là "Nông nghiệp Gobi." Chúng tôi nhận thấy rằng hệ thống nông nghiệp sáng tạo của Gobi có sáu đặc điểm độc đáo: (i) nó sử dụng tài nguyên đất giống như sa mạc với năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng duy nhất để sản xuất trái cây và rau quả tươi quanh năm, không giống như sản xuất nhà kính thông thường nơi nhu cầu năng lượng thỏa mãn thông qua đốt nhiên liệu hóa thạch hoặc tiêu thụ điện; (ii) các cụm đơn vị canh tác riêng lẻ được thực hiện bằng các vật liệu sẵn có tại địa phương như đất sét cho các bức tường phía bắc của cơ sở; (iii) năng suất đất (sản phẩm tươi trên một đơn vị diện tích đất mỗi năm) là 10–Cao hơn 27 lần và hiệu quả sử dụng nước cho cây trồng 20–Lớn hơn 35 lần so với hệ thống canh tác truyền thống trên cánh đồng, có tưới tiêu; (iv) chất dinh dưỡng cây trồng được cung cấp chủ yếu thông qua giá thể hữu cơ sản xuất tại địa phương, làm giảm việc sử dụng phân bón vô cơ tổng hợp trong sản xuất cây trồng; (v) các sản phẩm có ảnh hưởng đến môi trường thấp hơn so với canh tác trên cánh đồng do năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng duy nhất và năng suất cây trồng cao trên một đơn vị đầu vào; và (vi) nó tạo ra việc làm ở nông thôn, giúp cải thiện sự ổn định của các cộng đồng nông thôn. Mặc dù hệ thống này đã được mô tả là "Phép màu Gobi-Land" để phát triển kinh tế xã hội, nhiều thách thức cần được giải quyết, chẳng hạn như hạn chế về nước, an toàn sản phẩm và các tác động sinh thái. Chúng tôi đề nghị rằng các chính sách liên quan được phát triển để đảm bảo rằng hệ thống này thúc đẩy sản xuất lương thực và nâng cao kinh tế xã hội nông thôn đồng thời bảo vệ môi trường sinh thái mong manh.
Giới thiệu
Đất canh tác cho nông nghiệp là một nguồn tài nguyên hạn chế (Liu et al. 2017). Ở các nước có tốc độ phát triển kinh tế nhanh như Trung Quốc, Ấn Độ và Châu Phi, nhiều đất canh tác đã được chuyển đổi sang mục đích sử dụng công nghiệp (Cakir et al. 2008; Xu et al. 2000). Do quá trình đô thị hóa nhanh chóng cạnh tranh đất đai với nông nghiệp (Zhang et al. 2016; Mueller và cộng sự. 2012), có một thách thức chưa từng có đối với việc tăng sản lượng cây trồng để đáp ứng nhu cầu và sở thích ăn uống của dân số ngày càng tăng (Godfray et al. 2010). Có thể là các nước phát triển với nhiều diện tích đất canh tác như Úc, Canada và Mỹ, có thể chuyển đổi diện tích đồng cỏ sang đất trồng trọt cho các thị trường ngũ cốc thế giới. Tuy nhiên, làm như vậy có thể đẩy nhanh việc mất nguồn dự trữ carbon và có những tác động tiêu cực, đáng kể đến môi trường (Godfray 2011).
Trong nhiều môi trường khô cằn và nửa khô, có những khu vực rộng lớn "Đất Gobi" (được định nghĩa là đất không trồng trọt được), bao gồm 1.95 triệu ha đất kiểu sa mạc ở sáu tỉnh Tây Bắc Trung Quốc (Liu et al. 2010). Trung Quốc đang nỗ lực phối hợp để phát triển vùng đất Gobi này để sản xuất lương thực bằng cách sử dụng một hệ thống trồng trọt sáng tạo, được gọi là "Nông nghiệp Gobi." Chúng tôi đã định nghĩa hệ thống tu luyện này là "Hệ thống canh tác với một cụm các đơn vị trồng trọt giống như nhà kính bằng năng lượng mặt trời, được xây dựng tại địa phương để sản xuất các sản phẩm tươi năng suất, chất lượng cao (rau, quả và cây trang trí) một cách hiệu quả, hiệu quả và tiết kiệm" (Xie và cộng sự. 2017). Trong một số hệ thống cụm phức tạp, điều kiện khí hậu trong các đơn vị riêng lẻ có thể được theo dõi bằng cách sử dụng bộ ghi dữ liệu. Không giống như nhà kính hoặc nhà kính thông thường, nơi sưởi ấm và làm mát (hai chi phí chính liên quan đến sản xuất nhà kính) thường được cung cấp bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch (diesel, dầu nhiên liệu, dầu lỏng, khí) làm tăng CO2 khí thải, hoặc sử dụng lò sưởi điện tiêu thụ nhiều năng lượng hơn (Hassanien et al. 2016; Wang và cộng sự. 2017), "Nông nghiệp Gobi" các hệ thống hoàn toàn dựa vào năng lượng mặt trời để sưởi ấm, làm mát và chuyển đổi năng lượng tự nhiên thành sinh khối thực vật.
Trong những năm gần đây, việc sử dụng đất Gobi để sản xuất lương thực đang phát triển nhanh chóng ở Trung Quốc (Zhang et al. 2015). Ở các vùng phía tây bắc, hệ thống canh tác trên đất của Gobi tạo ra một tỷ lệ lớn rau củ quả được tiêu thụ trong vùng. Hệ thống này đang đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực, tăng tính bền vững về mặt xã hội học và nâng cao khả năng tồn tại của cộng đồng nông thôn. Nhiều người coi nông nghiệp trên đất Gobi này là một "vùng đất mới tìm thấy" hệ thống trồng trọt. Một đặc điểm quan trọng của hệ thống này là cơ hội để sản xuất lương thực trên những vùng đất từng không có năng suất. Hệ thống canh tác sáng tạo này có thể là một bước tiến mang tính cách mạng đối với nền nông nghiệp hiện đại. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu thông tin về tiến bộ khoa học của hệ thống canh tác trên đất Gobi. Nhiều câu hỏi vẫn chưa được trả lời: Liệu hệ thống này có phát triển bền vững thành một ngành sản xuất rau chính? Hệ thống canh tác trên đất của Gobi sẽ ảnh hưởng như thế nào đến môi trường sinh thái về lâu dài? Có thể đây "sản xuất tại Trung Quốc" Mô hình canh tác áp dụng cho các khu vực khô cằn khác với diện tích đất canh tác ngày càng thu hẹp, chẳng hạn như miền bắc Kazakhstan (Kraemer et al. 2015), Siberia (Halicki và Kulizhsky 2015), và các khu vực trung tâm đến bắc Phi (de Grassi và Salah Ovadia 2017)?
Với những câu hỏi này, chúng tôi đã tiến hành một đánh giá tài liệu toàn diện về những phát triển gần đây và những phát hiện nghiên cứu chính liên quan đến hệ thống trồng trọt. Mục tiêu của bài báo này là (i) nêu bật những tiến bộ khoa học của hệ thống canh tác trên đất Gobi được áp dụng ở miền bắc Trung Quốc, bao gồm năng suất cây trồng, hiệu quả sử dụng nước (WUE), đặc điểm sử dụng chất dinh dưỡng và năng lượng, cũng như các tác động tiềm ẩn về môi trường và sinh thái; (ii) thảo luận về những thách thức chính mà hệ thống phải đối mặt, chẳng hạn như sự sẵn có của nước tưới, chất lượng và an toàn của sản phẩm, và tác động tiềm tàng đối với sự ổn định và phát triển của cộng đồng nông thôn; và (iii) đưa ra các đề xuất về việc thiết lập chính sách và ưu tiên nghiên cứu để thăm dò lành mạnh và phát triển bền vững lâu dài các hệ thống canh tác trên đất Gobi.
Sơ lược về cơ sở hạ tầng của hệ thống Gobi Land
Để hiểu cách thức hoạt động của hệ thống canh tác trên đất của Gobi, chúng tôi đã cung cấp một mô tả ngắn gọn về thiết kế, kỹ thuật và xây dựng của chúng. Chi tiết hơn về cơ sở hạ tầng là trong một đánh giá gần đây (Xie et al. 2017). Hệ thống canh tác trên đất Gobi được thiết lập trên đất Gobi hoang hóa, nơi không thể sản xuất cây trồng truyền thống. Các cơ sở của Gobi Land được xây dựng tại "cụm" của các đơn vị sản xuất riêng lẻ. Một cơ sở theo cụm điển hình bao gồm một số (lên đến hàng trăm) đơn vị hoặc nhà trồng trọt riêng lẻ (Hình. 1một). Các điều kiện vi khí hậu trong mỗi đơn vị canh tác được giám sát bởi một trung tâm điều khiển tập trung, nơi các cảm biến từ xa,
Các điều kiện vi khí hậu, chẳng hạn như nhiệt độ và độ ẩm không khí, có thể được điều chỉnh ở một số đơn vị trồng trọt, trong khi các hệ thống giám sát khác cho phép tưới phân tự động. Một số công nghệ tiên tiến như Internet của các đối tượng (Wang và Xu 2016) hoặc Internet of things (Li et al. 2013) có thể được cài đặt trong trung tâm điều khiển để cung cấp các kết quả đọc chính xác hơn về dữ liệu vi khí hậu được truyền từ các đơn vị trồng trọt riêng lẻ. Tuy nhiên, những điều này đã không được thực hiện rộng rãi do chi phí cao.
Một đơn vị canh tác điển hình trong một cơ sở tập trung được định hướng về phía đông–phía tây và có ba bức tường ở phía bắc, đông và tây của cấu trúc. Phía nam của cấu trúc là một mái nghiêng được hỗ trợ bởi một khung thép và được bao phủ bởi màng nhựa nhiệt trong suốt (Hình. 2). Mái nhà có độ nghiêng thích hợp để đảm bảo sự truyền ánh sáng hiệu quả vào ban ngày (Zhang et al. 2014). Năng lượng từ mặt trời được lưu trữ trong khối nhiệt của các bức tường và được giải phóng dưới dạng nhiệt vào ban đêm. Vào mùa đông, mái nhà được phủ bằng thảm rơm tự chế vào mỗi đêm để duy trì nhiệt độ bên trong (Tong et al. 2013).
Một thành phần quan trọng của mỗi đơn vị canh tác là bức tường phía bắc được xây dựng từ vật liệu sẵn có tại địa phương như gạch đất sét (Wang et al. 2014), khối rơm rạ (Zhang et al. 2017), gạch thông thường bằng xốp (Xu et al. 2013), khối xây bằng tro bay (Xu et al. 2013), khối đất sét trộn với vữa xi măng (Chen et al. 2012), đất bị đâm (Guan et al. 2013), hoặc đất thô kết hợp với các khối bê tông. Trong một số đơn vị, bức tường phía bắc được xây dựng từ "vật liệu thay đổi giai đoạn" để tối ưu hóa việc lưu trữ và trao đổi nhiệt, và do đó, giảm sự dao động nhiệt độ đối với sự phát triển của thực vật (Guan et al. 2012).
Một trong những điểm khác biệt đáng kể giữa các cơ sở tập trung trên đất liền của Gobi và các nhà kính hoặc nhà kính truyền thống là nguồn điện. Mỗi đơn vị canh tác trong hệ thống đất Gobi theo cụm được cung cấp hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời. Bức xạ mặt trời được bức tường phía bắc hấp thụ vào ban ngày và giải phóng vào ban đêm. Năng lượng không sử dụng vào ban ngày là nguồn năng lượng hoạt động vào ban đêm. Một "rèm nước" Hệ thống này thường được sử dụng để cung cấp nhiệt bổ sung trong những đêm mùa đông, nơi một phần nhỏ của mặt đất bên trong thiết bị được đổ đầy nước để sử dụng làm phương tiện trao đổi nhiệt (Xie et al. 2017). Vào ban ngày, nước luân chuyển và đi qua các tấm màn hút nước, nhiệt lượng dư thừa từ bức xạ mặt trời được lưu giữ trong thủy vực; vào ban đêm, nước ấm lưu thông và đi qua các tấm màn nước và tỏa nhiệt ra không khí bên trong thiết bị. Hiệu quả của việc lưu trữ năng lượng trong "rèm nước" hệ thống phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như bức xạ mặt trời trực tiếp, bức xạ mặt trời khuếch tán đẳng hướng từ bầu trời, độ trong suốt của khí quyển và sự truyền nhiệt từ màng nhựa trên mái nhà (Han et al. 2014). Với sự phát triển của các hệ thống canh tác, các hệ thống sưởi ấm phức tạp hơn đang được phát triển để cải thiện khả năng lưu trữ và giải phóng nhiệt.
Tiến bộ khoa học của các hệ thống canh tác trên đất của Gobi
Hệ thống canh tác trên đất của Gobi khác với canh tác trên cánh đồng truyền thống, nơi cây trồng được tưới bằng nước mưa hoặc tưới tiêu. Chúng cũng khác với canh tác cây trồng trong nhà kính thông thường hoặc nhà kính, nơi năng lượng chủ yếu được cung cấp bởi khí đốt tự nhiên hoặc điện. Các hệ thống canh tác trên đất của Gobi có các tính năng độc đáo, một số trong số đó được đánh dấu dưới đây.
Tăng năng suất cây trồng
Cây trồng được trồng trong các cơ sở đất của Gobi cho năng suất cao với hiệu quả sử dụng đất cao hơn đáng kể (tức là năng suất cây trồng trên một đơn vị diện tích đất sử dụng) so với phương thức canh tác trên nương rẫy truyền thống. Ví dụ, khu vực phía đông của Hành lang Hexi ở Tây Bắc Trung Quốc có thời hạn dài (1960–2009) thời gian nắng hàng năm là 2945 giờ, nhiệt độ không khí trung bình hàng năm là 7.2 ° C, và thời gian không có sương giá là 155 ngày (Chai et al. 2014c); các đơn vị nhiệt thừa đủ để sản xuất một vụ mỗi năm nhưng không đủ để sản xuất hai vụ một năm theo hệ thống ruộng mở truyền thống. Trong hệ thống Gobi-land, cây trồng có thể được trồng trong hầu hết các tháng hoặc thậm chí quanh năm. Năng suất cây trồng hàng năm trung bình trong 5 năm (2012–2016) ở các đơn vị canh tác tại Trạm thí nghiệm Jiuquan là 34 tấn ha–1 cho muskmelon (Dưa chuột L.), 66 tấn ha–1 cho dưa hấu (Citrullus lanatus L.), 102 tấn ha 1 cho ớt cay (Capsicum annuum, C. frutescens), 168 tấn ha 1 cho dưa chuột (Cucumis sativus L.), và 177 tấn ha 1 cho cà chua (cà gai leo lycopersicum L.), là 10–Cao gấp 27 lần so với các hệ thống ruộng mở truyền thống trong cùng điều kiện khí hậu (Xie et al. 2017). Các kết quả tương tự đã được quan sát thấy ở những nơi khác ở miền bắc Trung Quốc, chẳng hạn như huyện Wuwei ở cuối phía đông của
Hành lang Hexi. Các giá trị năng suất này được tính toán trên diện tích đất mà các đơn vị canh tác chiếm giữ, cũng như các diện tích chung được chia sẻ bởi các đơn vị riêng lẻ trong cùng một hệ thống kiểm soát. Các khu vực chung là vận chuyển nguyên liệu đầu vào và tiếp thị sản phẩm.
Cải thiện hiệu quả sử dụng nước
Một trong những thách thức lớn đối với nông nghiệp ở nhiều khu vực khô cằn và bán sơn địa là tình trạng thiếu nước. Tiết kiệm nước hoặc cải thiện WUE (năng suất cây trồng trên một đơn vị nước được cung cấp, được biểu thị bằng kg ha–1 nhường m–3 nước) trong sản xuất cây trồng là rất quan trọng đối với khả năng tồn tại của nông nghiệp. Hệ thống canh tác trên đất của Gobi mang lại lợi thế tiết kiệm nước đáng kể, trong đó cây trồng sử dụng ít nước hơn nhiều so với cùng một loại cây trồng trong hệ thống ruộng mở truyền thống. Ví dụ, hơn 4 năm (2012–2015) các phép đo trong hệ thống cơ sở đất của Gobi ở quận Jiuquan, cà chua yêu cầu 385–Tổng lượng nước tưới 466 mm, lượng thoát hơi nước theo mùa dao động từ 350 đến 428 mm, và khối lượng cà chua tươi dao động từ 86 đến 152 tấn ha–1. Một số cây rau chính đạt WUE cao (kg sản phẩm tươi m–3), bao gồm 15–21 nước cho muskmelon, 17–23 đối với ớt cay, 22–28 đối với dưa hấu, 2835 đối với dưa chuột, và 35–51 kg đối với cà chua. Trong hệ thống này, WUE của cà chua, chẳng hạn, là 20–Lớn hơn 35 lần so với các loại cây trồng tương tự được trồng trên đất canh tác, hệ thống ruộng mở (Xie et al. 2017).
Cơ chế để tăng cường WUE trong hệ thống đất của Gobi chưa được hiểu rõ. Chúng tôi đề xuất rằng các yếu tố góp phần chính bao gồm những yếu tố sau: (a) lượng nước tưới được áp dụng cho cây trồng trong hệ thống đất của Gobi dựa trên các yêu cầu của cây để tăng trưởng tối ưu (Liang et al. 2014) được xác định trước và kiểm soát thông qua đồng hồ đo nước đã lắp đặt (Hình. 3một). Tùy thuộc vào đơn vị vận hành'kiến thức và kinh nghiệm, một phương pháp tưới tiêu thâm hụt có quy định thường được sử dụng (Hình. 3b) làm giảm lượng nước tưới ở các giai đoạn sinh trưởng không quan trọng (Chai et al. 2014b). Việc tưới tiêu thiếu hụt nhẹ có thể kích thích hệ thống bảo vệ thực vật tăng cường khả năng chống chịu với căng thẳng hạn hán (Romero và Martinez-Cutillas 2012; Wang và cộng sự. 2012). Mức độ ảnh hưởng của việc tưới tiêu thiếu quy định lên năng suất cây trồng thay đổi tùy theo loài cây trồng và các yếu tố khác (Chen et al. 2013; Wang và cộng sự. 2010); (b) kỹ thuật tưới tiêu trong hệ thống canh tác trên đất của Gobi không ngừng được cải thiện, chẳng hạn như hệ thống tưới nhỏ giọt dưới bề mặt (Hình. 3c) hiện là phương pháp tưới phổ biến nhất; (c) các phương pháp phủ đất khác nhau được sử dụng để giảm sự bốc hơi nước trên bề mặt đất. Khu vực trồng trong đơn vị canh tác thường được bao phủ bằng màng nhựa trong suốt mùa sinh trưởng (Hình. 3d), bao gồm các khu vực giữa các hàng cây (Hình. 3e). Giảm bốc hơi và tăng độ ẩm không khí tương đối có thể là hai yếu tố quan trọng nhất để sử dụng nước hiệu quả; (d) một tỷ lệ nhất định của nước bốc hơi từ bề mặt đất được tái chế trong đơn vị canh tác vì canh tác diễn ra trong một hệ thống tương đối khép kín; và (e) các thực hành nông học phức tạp được sử dụng để quản lý cây trồng trong đơn vị canh tác (Hình. 3f), chẳng hạn như cắt tỉa cành để tăng độ xuyên sáng (Du et al. 2016), tối ưu hóa thông gió để cân bằng CO2 đối với quá trình quang hợp của cây và tỷ lệ mắc bệnh (Yang et al. 2017), và làm thoáng vùng rễ sau khi tưới vài ngày để giảm thiểu sự bốc hơi của đất (Li et al. 2016); tất cả đều giúp tăng năng suất cây trồng và tăng cường WUE.
Cải thiện hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng
Không giống như trồng trọt trên cánh đồng mở truyền thống, nơi phân bón tổng hợp là nguồn chính cung cấp chất dinh dưỡng thực vật, vật liệu hữu cơ — chẳng hạn như rơm rạ, phân gia súc và các sản phẩm phụ từ ngành công nghiệp thực phẩm, quy trình sản xuất năng lượng và tái chế chất thải của con người-là nguồn dinh dưỡng chính trong hệ thống canh tác trên đất Gobi. Các vật liệu phế thải đại diện cho một sự thay thế cho các phương tiện thương mại được sử dụng trong sản xuất nhà kính thông thường. Để đủ điều kiện làm chất nền cho canh tác trên đất Gobi, vật liệu hữu cơ phải có các đặc điểm sau (Fu et al. 2018; Fu và Liu 2016; Fu et al. 2017; Ling và cộng sự. 2015; Bài hát và cộng sự. 2013): (i) tỷ trọng khối lượng lớn thấp, độ xốp cao và khả năng giữ nước cao; (ii) khả năng trao đổi cation cao và hàm lượng dinh dưỡng khoáng, pH và EC thích hợp; (iii) tăng cường hoạt động của enzym, thường được thực hiện bằng cách bổ sung các chủng vi sinh vật thích hợp; (iv) tốc độ suy thoái chậm; và (v) không có hạt cỏ dại và mầm bệnh từ đất. Loại vật liệu, phương pháp xử lý, mức độ phân hủy và điều kiện khí hậu mà chất nền được sản xuất có thể ảnh hưởng đến các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học của vật liệu hữu cơ và do đó, chất lượng chất nền (Fu et al. 2017; Bài hát và cộng sự. 2013).
Việc sản xuất một chất nền tự chế điển hình bao gồm một số bước (Hình. 4a): (i) rơm rạ của cây trồng (chẳng hạn như ngô) được thu gom từ các hệ thống sản xuất ruộng mở truyền thống tại các làng bản địa phương, được vận chuyển đến địa điểm gần cơ sở, băm nhỏ thành 3–Đoạn dài 5 cm, trước khi bón bổ sung một lượng phân đạm thấp (1.4 kg N trên 1000 kg rơm ngô khô) để điều chỉnh tỷ lệ C: N của phân về khoảng 15: 1; (ii) khoảng 1 kg sản phẩm cấy vi sinh vật trên 1000 kg chất hữu cơ được thêm vào; (iii) giai đoạn 1 của quá trình lên men bao gồm việc xếp rơm trên mặt đất (ví dụ: cao 1.2 m x rộng 3.0 m ở phía dưới và rộng 2.0 m ở phía trên) trước khi bọc bằng màng nhựa; (iv) nhiệt độ trong đống được theo dõi và bổ sung nước để duy trì độ ẩm ở 60–65% cho hoạt động tối ưu của vi sinh vật; (v) giai đoạn thứ hai của quá trình lên men yêu cầu xáo trộn đống cứ 6 lần8 ngày và kiểm tra nhiệt độ trong 30 cm trên cùng. Sự xáo trộn định kỳ này đảm bảo rằng nhiệt độ và độ ẩm được giữ ở mức tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật; và (vi) vào khoảng ngày 32–34 Sau khi lên men, nguyên liệu được chuyển đến kho chứa sẵn sàng để sử dụng trong quá trình trồng trọt trong cơ sở. Lớp nền tự chế thường được áp dụng ở 2–3 tấn ha 1 đến các khu vực canh tác trong đơn vị canh tác và có thể được sử dụng trong một số năm trồng trọt trước khi được thay thế. Hàm lượng dinh dưỡng của chất nền có thể được phục hồi ở mức sản xuất bằng cách thêm chất dinh dưỡng thuê ngoài (Hình. 4b). Nguyên liệu rơm làm giá thể hữu cơ có sẵn tại địa phương và hầu hết các công đoạn sản xuất đều sử dụng máy móc được chế tạo trong nhà.
Cách thức cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng khác nhau giữa các cơ sở trong cụm. Hầu hết những người trồng trọt ở Tây Bắc Trung Quốc sử dụng (1) hệ thống rãnh, trong đó rãnh (thường là 0.4–Rộng 0.6 m, 0.2–Sâu 0.3 m, với 0.8–1.0 m giữa các rãnh theo hướng bắc–hướng nam) được làm trên mặt đất trong đơn vị canh tác, được viền bằng bê tông, khối gỗ hoặc gạch, được lấp đầy chất nền trước khi trồng (Hình. 5a), và được phủ bằng màng nhựa để cây con phát triển qua (Hình. 5b). Sau khi được xây dựng, các rãnh có thể được sử dụng để sản xuất liên tục trong hơn 20 năm; hoặc (2) đế nguyên túi, trong đó chất nền được bọc trong từng túi nhựa riêng lẻ (kích thước điển hình của túi là đường kính 0.5 m và dài 1.0 m) trong môi trường vi sinh khép kín. Chất dinh dưỡng được giải phóng khỏi túi khi cây phát triển (Hình. 5c). Các lỗ được tạo trên đầu túi để gieo hạt (Hình. 5d) và tưới nhỏ giọt qua các lỗ.
Hai phương pháp khác nhau về các tính năng của chúng. Phương pháp đào rãnh cho phép người trồng dễ dàng bổ sung phân bón vào giá thể khi cần thiết. Đối với một số loại cây trồng như dưa hấu, việc bón thêm phân vô cơ là cần thiết để đảm bảo năng suất cao. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng sử dụng phân hữu cơ cùng với phân bón vô cơ có thể làm tăng năng suất cây trồng nhưng lại để lại chất dinh dưỡng dư thừa trong đất và nồng độ nitrat-N cao trong lớp đất mặt (Gao et al. 2012). Các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng cách tiếp cận toàn bộ bao có năng suất cao hơn so với hệ thống rãnh (Yuan et al. 2013) bởi vì các túi được bọc cho phép chất nền được tách biệt khỏi mặt đất; do đó, giảm khả năng làm ô nhiễm các chất nền với các mầm bệnh truyền qua đất. Tuy nhiên, các đặc tính vật lý và hóa học của giá thể (trong rãnh hoặc túi bọc) có thể xấu đi theo từng mùa vụ (Song et al. 2013), làm giảm sức mạnh của nguồn cung cấp chất dinh dưỡng (Song etal. 2013). Do đó, việc đổi mới bề mặt được đảm bảo.
Tăng hiệu quả sử dụng năng lượng
Hệ thống canh tác trên đất của Gobi hoàn toàn dựa trên năng lượng mặt trời. Cấu trúc được thiết kế để giữ lại nhiều độ ấm nhất có thể bằng cách sử dụng và lưu trữ năng lượng từ mặt trời. Thời gian nắng hàng ngày, cường độ bức xạ mặt trời và những ngày không có sương giá hàng năm là rất quan trọng để sưởi ấm các đơn vị canh tác. Hành lang phía đông đến trung tâm Hexi, chẳng hạn như hạt Wuwei (37 ° 96' N, 102 ° 64' E), tỉnh Cam Túc, là khu vực tiêu biểu nơi tập trung các cơ sở tập trung của Gobiland. Trung bình 6150 MJ m 2 bức xạ mặt trời hàng năm và 156 ngày không có sương giá cho phép nhiều loại cây rau phát triển với chất lượng cao. Để nâng cao hiệu quả sử dụng bức xạ mặt trời, các nhà quản lý đơn vị trồng trọt sử dụng nhiều phương tiện khác nhau để tăng khả năng tích trữ nhiệt và tăng cường giải phóng nhiệt, chẳng hạn như hai lớp màng nhựa đen dán ở bức tường phía bắc (Xu et al. 2014), các tấm màu nhiệt luyện được lắp đặt trên mái nhà (Sun et al. 2013), hệ thống hấp thụ nhiệt trên đất nông để tăng nhiệt độ không khí bên trong (Xu et al. 2014), và vải địa kỹ thuật mặt đất được sử dụng làm lớp phủ mặt đất để bảo quản nhiệt. Ngoài ra, máy bơm nhiệt năng lượng mặt trời được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ nước trong các bồn chứa nhiệt chứa nước ở một số đơn vị canh tác (Zhou et al. 2016). Gần đây hơn, các tấm màu giữ nhiệt đã được đặt trên đỉnh của mái nhà để tăng khả năng hấp thụ nhiệt (Sun et al. 2013). Trong một số nhà kính năng lượng mặt trời phức tạp trong trồng trọt theo cụm, các công nghệ năng lượng mặt trời tiên tiến được sử dụng để cải thiện khả năng lưu trữ nhiệt, sản xuất điện quang điện và sử dụng ánh sáng (Cuce et al. 2016). Sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất cây trồng trong nhà kính đã đạt được nhiều tiến bộ ở nhiều khu vực / quốc gia (Farjana et al. 2018), bao gồm Úc, Nhật Bản (Cossu et al. 2017), Israel (Castello và cộng sự. 2017), và Đức (Schmidt et al. 2012), cũng như các nước đang phát triển như Nepal (Fuller và Zahnd 2012) và Ấn Độ (Tiwari et al. 2016). Ở Trung Quốc, việc lắp đặt các mô-đun năng lượng mặt trời hiện đại hiện nay rất tốn kém, với thời gian hoàn vốn ước tính là 9 năm (Wang et al. 2017). Chúng tôi hình dung rằng khi hệ thống canh tác phát triển với công nghệ năng lượng mặt trời tiên tiến hơn, thời gian hoàn vốn sẽ rút ngắn.
Nhiệt độ không khí bên trong và bên ngoài các cơ sở cụm có thể dao động từ 20 đến 35 ° C trong mùa đông lạnh giá ở miền bắc Trung Quốc. Ví dụ, trong các cơ sở năng lượng mặt trời tại Lingyuan (41 ° 20' N, 119 ° 31' E) ở tỉnh Liêu Ninh, đông bắc Trung Quốc, trong một nhà kính năng lượng mặt trời khoảng 12 m, cao 5.5 m, dài 65 m với các hệ thống lưu trữ nhiệt, nhiệt độ không khí ban đêm bên trong đạt 13 ° C trong khi bên ngoài là –25.8 ° C, chênh lệch 39 ° C (Sunetal. 2013).
Việc sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất thực phẩm là một đặc điểm quan trọng của "Nông nghiệp Gobi" hệ thống ở tây bắc Trung Quốc. Điều này khác với nhà kính truyền thống hoặc nhà kính yêu cầu đầu vào năng lượng bên ngoài để phát triển cây trồng, điều này có thể gây tốn kém về mặt kinh tế và môi trường (Hassanien et al. 2016; Canakci và cộng sự. 2013; Wang và cộng sự. 2017). Ví dụ, mức tiêu thụ năng lượng điện trung bình hàng năm trong các nhà kính thông thường có thể hơn 500 kW giờ (Hassanien et al. 2016), với chi phí cao tới USD $ 65,000150,000 mỗi năm (trong một nghiên cứu điển hình ở Thổ Nhĩ Kỳ) (Canakci et al. 2013). Trên toàn cầu, việc mở rộng sản xuất cây trồng theo phương pháp nhà kính thông thường đã bị hạn chế do tiêu thụ nhiều năng lượng và lo ngại về lượng khí thải carbon.
Lợi ích môi trường
Việc sưởi ấm nhà kính nông nghiệp bằng nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như than, dầu và khí tự nhiên, góp phần vào việc phát thải carbon và biến đổi khí hậu. Hệ thống canh tác trên đất Gobi sử dụng năng lượng mặt trời mang lại lợi ích môi trường nâng cao do (i) giảm sử dụng năng lượng, vì canh tác cây trồng hoàn toàn dựa vào năng lượng mặt trời, không giống như các nhà kính thông thường, nơi năng lượng được cung cấp thông qua điện hoặc khí tự nhiên tạo ra lượng khí thải nhà kính lớn; (ii) cải thiện khả năng tiết kiệm nước, vì canh tác cây trồng diễn ra dưới mái che bằng nhựa với lượng bốc hơi đất thấp và tỷ lệ thoát hơi nước: bốc hơi cao. Việc tưới tiêu được theo dõi và kiểm soát bởi một máy tính tập trung cho phép tưới nước chính xác với lượng nước thất thoát tối thiểu; (iii) Giảm phát thải khí nhà kính cho toàn bộ hệ thống (Chai et al. 2012) hoặc dấu chân trên một đơn vị trọng lượng của rau tươi dựa trên đánh giá vòng đời (Chai et al. 2014a). Cây trồng được trồng trong các cơ sở cụm có năng suất cao hơn đáng kể trên một đơn vị đầu vào (chẳng hạn như phân bón, diện tích sử dụng đất) với nhiều CO trong khí quyển hơn2 được chuyển đổi thành sinh khối thực vật thông qua quá trình quang hợp tăng cường hơn so với các hệ thống canh tác ngoài đồng ruộng (Chang et al. 2013); và (iv) việc sử dụng giá thể phân trộn có thể làm tăng lượng cacbon trong đất theo thời gian (Jaiarree et al. 2014; Chai và cộng sự. 2014a).
Một số nghiên cứu điển hình đã ước tính CO ròng2 Sự cố định của thực vật trong hệ thống canh tác nhựa năng lượng mặt trời cao gấp tám lần so với hệ thống ruộng mở truyền thống (Wang et al. 2011). Thêm CO2 cố định trong các đơn vị canh tác có nghĩa là ít CO hơn2 phát thải vào khí quyển (Wu et al. 2015). Mức độ ảnh hưởng thay đổi theo vị trí địa lý và cơ cấu của các đơn vị canh tác (Chai et al. 2014c). Các nghiên cứu cũng đã chứng minh rằng việc canh tác trong cơ sở cho phép thực vật hấp thụ nhiều khí CO hơn2 từ bầu khí quyển trong khi thải ra ít khí nhà kính hơn cho mỗi kg sản phẩm (Chang et al. 2011). Không có hệ thống sưởi bổ sung nào được cung cấp cho các đơn vị canh tác, ngay cả trong mùa đông, tiết kiệm khoảng 750 Mg ha–1 năng lượng so với sản xuất nhà kính đốt nóng bằng than thông thường (Gao et al. 2010). Trồng trọt ở Gobiland là một hệ thống carbon thông minh để giảm thiểu phát thải khí nhà kính. Tuy nhiên, các đánh giá vòng đời đối với canh tác cơ sở còn thiếu trong các tài liệu, và cần có nhiều nghiên cứu sâu hơn để đánh giá các tác động môi trường của các hệ thống canh tác này.
Lợi ích sinh thái
Tây Bắc Trung Quốc có nhiều nguồn nhiệt và ánh sáng mặt trời với lượng nắng hàng năm dao động từ 2800 đến 3300 h. Sự phát triển của các hệ thống canh tác trên đất Gobi năng lượng mặt trời theo cụm có thể biến nguồn ánh sáng và nhiệt thành sản xuất lương thực và mang lại những lợi ích sinh thái đáng kể, một số trong số đó được nêu rõ dưới đây.
Đầu tiên, đất của Gobi được sử dụng để sản xuất các loại cây trồng chất lượng cho an ninh lương thực. Ở Trung Quốc, diện tích đất canh tác bình quân trên 100 đầu người là 8 ha (FAOSTAT 2014), ít hơn đáng kể so với 52 ha ở Mỹ, 125 ha ở Canada và 214 ha ở Úc. Tài nguyên đất trồng trọt ở Trung Quốc đang giảm nhanh chóng do tốc độ đô thị hóa nhanh chóng. Đối mặt với diện tích đất canh tác trên đầu người hạn chế, cùng với việc đất trồng trọt được sử dụng để xây dựng đô thị, Trung Quốc đã thực hiện một bước quan trọng trong việc khai phá vùng đất dồi dào của Gobi để trồng trọt (Jiang et al. 2014). Nông nghiệp truyền thống không thể thực hiện được trên đất Gobi kiểu sa mạc, không năng suất (Hình. 6một). Việc xây dựng các cơ sở canh tác tập trung trên đất Gobi mang lại những đặc điểm độc đáo để giảm bớt xung đột đất đai giữa nông nghiệp và các ngành kinh tế khác (Hình. 6b) và giúp đảm bảo cung cấp lương thực cho đất nước đông dân.
Thứ hai, hệ thống sản xuất chủ yếu sử dụng các nguồn lực sẵn có tại địa phương. Mỗi đơn vị canh tác trong hệ thống được xây dựng và chống đỡ bằng khung làm từ gỗ, tre, hoặc thanh thép. Trong mùa đông lạnh giá, thảm rơm hoặc chăn quần áo giữ nhiệt được sản xuất tại địa phương được trải trên mái nhà dốc để tăng thêm lớp cách nhiệt. Các bức tường phía bắc của các đơn vị canh tác cũng được xây dựng bằng vật liệu sẵn có tại địa phương, chẳng hạn như các khối khung thép và nhồi rơm (Hình. 7a), bao cát (Hình. 7b), một viên đá–hỗn hợp xi măng (Hình. 7c), hoặc những viên gạch thông thường (Hình. 7NS).
Các vật liệu sẵn có tại địa phương mang lại lợi ích kinh tế và sinh thái đáng kể vì chúng có thể được lấy với giá rẻ hoặc được thu thập miễn phí (ví dụ: đá và đá ở các vùng sa mạc gần đó), với yêu cầu vận chuyển tối thiểu. Ngoài ra, các trang thiết bị vận chuyển vật liệu, làm giá thể, xới xáo dần đã có sẵn cho việc canh tác theo cụm; điều này giúp giải quyết tình trạng thiếu lao động nông nghiệp ở một số vùng nông thôn ở Trung Quốc.
Thứ ba, hệ thống canh tác này mang lại cơ hội tăng cường sinh thái khu vực. Ở một phần lớn phía tây bắc Trung Quốc, đất Gobi không có thảm thực vật (Hình. 6a) dẫn đến môi trường sinh thái mong manh. Xói mòn do gió là phổ biến và ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn với biến đổi khí hậu. Các cơn bão bụi thường xuyên bắt nguồn từ phía tây bắc thường kéo dài sang các khu vực châu Á khác. Việc phát triển các hệ thống canh tác theo cụm cơ sở năng lượng mặt trời không chỉ có tiềm năng đáp ứng đồng thời tình trạng đất đai thích hợp ngày càng giảm ở Trung Quốc, mà còn đóng một vai trò trong việc làm giảm sự yếu ớt của hệ sinh thái ở sa mạc đến môi trường khô cằn ở tây bắc Trung Quốc (Gao et al. 2010; Wang và cộng sự. 2017). Việc biến vùng đất Gobi bị bỏ hoang thành đất nông nghiệp có thể giúp thiết lập một hệ thống sinh thái mới, làm thay đổi diện mạo tự nhiên nguyên thủy và làm đẹp môi trường sinh thái.
Ảnh hưởng đến sự ổn định của các cộng đồng nông thôn
Sự phát triển kinh tế xã hội ở Tây Bắc Trung Quốc tụt hậu so với các khu vực miền Trung và miền Đông, với nhiều huyện cộng đồng dưới mức nghèo quốc gia. Việc thăm dò những vùng đất rộng lớn của Gobi để sản xuất rau quả mở ra cánh cửa cho khu vực này trong việc tăng tốc phát triển kinh tế xã hội. Nó biến bất lợi của sa mạc hóa Gobi thành lợi thế kinh tế khu vực riêng biệt, không chỉ thúc đẩy ngành nông nghiệp mà còn thúc đẩy các ngành công nghiệp khác, giúp ổn định cộng đồng nông thôn. Hệ thống nông nghiệp chi phí thấp này đang trở thành một cột mốc quan trọng cho việc tập hợp các cộng đồng nông thôn.
Hệ thống canh tác trên đất Gobi kích thích sản xuất lương thực và tăng thu nhập hộ gia đình. Ở những khu vực có nhiệt độ trên –28 ° C vào mùa đông, các nhà kính sử dụng năng lượng mặt trời tận dụng triệt để năng lượng mặt trời và đất không trồng trọt để sản xuất trái cây và rau quả quanh năm. Cây trồng trong các đơn vị canh tác theo cụm cho năng suất cao hơn đáng kể so với sản xuất ngoài ruộng với tỷ lệ đầu vào trên đầu ra cao hơn. Chúng tôi đã phân tích sản lượng kinh tế trong 14 nghiên cứu với 120 đơn vị canh tác cơ sở năng lượng mặt trời (Xie et al. 2017) để tìm ra tổng thu nhập trung bình là USD $ 56,650 ha 1 y 1, là 10–Cao gấp 30 lần so với sản xuất ngoài bãi tại cùng địa chất. Kết quả là, lợi nhuận ròng từ việc trồng rau của cơ sở là 10–Lớn hơn 15 lần so với sản xuất rau ngoài đồng và 70–Gấp 125 lần so với ngô ngoài ruộng (Zea nói) hoặc lúa mì (Hordeum vulgare) sản lượng.
Việc thiết lập các hệ thống canh tác mới này tạo ra cơ hội việc làm ở nông thôn. Trồng trọt biến thời gian chết mùa đông thành một mùa năng suất, bận rộn, tạo ra cơ hội việc làm ở nông thôn, đặc biệt là vào mùa đông khi các gia đình nông dân thường "ở nhà một mình" không có việc làm. Việc sản xuất và tiếp thị rau quả cần nhiều lao động. Nhiều lao động nông thôn có thể được phân bổ để canh tác tại cơ sở (Hình. 8a), trong khi những người khác có thể được phân bổ cho việc vận chuyển và tiếp thị sản phẩm cho các cộng đồng địa phương hoặc gần đó (Hình. 8b). Quan trọng nhất, quá trình chế biến, lưu trữ, bảo quản và bán sản phẩm tươi cung cấp các cơ hội việc làm không thể bỏ qua, giúp xây dựng một cộng đồng hài hòa về mặt xã hội (Hình. 8c) và tập hợp tinh thần cộng đồng nông thôn.
Không có báo cáo nào được công bố về cách hệ thống canh tác tập trung có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của cộng đồng nông thôn. Chúng tôi đề nghị rằng các hệ thống này giúp ích cho sự tồn tại và ổn định của các cộng đồng nông thôn. Việc thành lập các hệ thống canh tác trên đất của Gobi cho phép nông nghiệp ở tây bắc Trung Quốc mở rộng ra ngoài ranh giới sản xuất chính. Do đó, khả năng tồn tại của cộng đồng và sự ổn định lâu dài được nâng cao vì (i) các công nghệ mới liên tục được phát triển để cải thiện việc canh tác trên đất Gobi, chẳng hạn như nhân giống cây trồng, phát triển chất nền và các biện pháp kiểm soát dịch hại, trở thành một phương tiện quan trọng để cộng đồng nông thôn phát triển một cách bền vững; (ii) canh tác cơ sở cung cấp nguồn cung cấp trái cây và rau tươi quanh năm cho cộng đồng, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của các công dân trung lưu về các loại thực phẩm bổ dưỡng và tốt cho sức khỏe; và (iii) thiết lập hệ thống canh tác mới giúp tăng cường sự gắn kết nội bộ của các nhóm dân tộc thiểu số, vì công dân của các nhóm dân tộc thiểu số yêu cầu các loại thực phẩm đa dạng với các tính năng độc đáo, được đáp ứng từ sản phẩm tươi quanh năm của hệ thống canh tác.
Thách thức lớn
Hệ thống canh tác trên đất của Gobi đã phát triển nhanh chóng ở Trung Quốc trong những năm gần đây với tiềm năng mở rộng diện tích cơ sở và mức sản xuất (Jiang et al. 2015). Tuy nhiên, một số khó khăn và thách thức cần được giải quyết.
Hạn chế về tài nguyên nước
Một trong những thách thức lớn nhất đối với nông nghiệp ở Tây Bắc Trung Quốc là tình trạng thiếu nước. Nguồn nước ngọt hàng năm ở mức thấp <760 m3 bình quân đầu người y 1 (Chai và cộng sự. 2014b). Trong Hành lang Hexi của tỉnh Cam Túc, lượng mưa hàng năm là <160 mm trong khi lượng bốc hơi hàng năm là> 1500 mm (Deng et al. 2006). Nhiều vùng đất trồng trọt sản xuất một lần dọc theo Con đường Tơ lụa đã được "đã tạm dừng" trong những năm gần đây do tình trạng thiếu nước. Hầu hết việc canh tác cây trồng trên cánh đồng mở sử dụng phương pháp truyền thống "lũ lụt" tưới vượt quá 10,000 m3 ha–1 mỗi mùa vụ (Chai et al. 2016). Khai thác quá mức tài nguyên nước có thể làm xấu đi môi trường sinh thái và làm cạn kiệt nguồn nước ngầm không thể tái tạo (Martinez-Fernandez và Esteve 2005). Sản xuất rau cần một lượng lớn nước trong một thời gian dài phát triển và lượng mưa không thể đáp ứng nhu cầu cho sự phát triển tối ưu của cây. Tại Hành lang Hexi của tỉnh Cam Túc, nơi các hệ thống canh tác tập trung tăng nhanh trong những năm gần đây, nguồn nước chính cho tất cả các ngành bắt nguồn từ sự tích tụ của tuyết ở núi Qilian vào mùa đông, với mùa hè tuyết tan cung cấp cho các con sông và nước ngầm trong các thung lũng (Chai et al. 2014b). Trong hai thập kỷ qua, mức tuyết có thể đo được trên núi Qilian đã tăng lên với tốc độ 0.2 đến 1.0 m hàng năm (Che và Li 2005), trong khi mực nước ngầm trong các thung lũng (được cung cấp bởi nước từ các ngọn núi) liên tục giảm xuống, và nguồn nước ngầm sẵn có đã giảm đáng kể (Zhang 2007). Hệ quả là một số ốc đảo tự nhiên dọc theo Con đường Tơ lụa cũ đang dần biến mất. Một số việc đào hầm chứa nước đã được sử dụng để tiết kiệm lượng mưa để cung cấp nước bổ sung, nhưng hiệu quả nói chung là thấp. Làm thế nào để tiết kiệm nước hoặc tăng cường WUE trong sản xuất cây trồng là rất quan trọng đối với khả năng tồn tại lâu dài của các hệ thống canh tác trên đất Gobi.
Môi trường sinh thái mong manh
Ở Tây Bắc Trung Quốc, tài nguyên đất đai rất kém. Núi và thung lũng cùng với các ốc đảo và vùng đất Gobi tạo nên một môi trường sinh thái phức tạp. Hạn hán và bão bụi thường xuyên đang làm xấu đi môi trường sinh thái. Khoảng 88% tổng diện tích của Hành lang Cam Túc Hà Tây đã bị sa mạc hóa, và ranh giới sa mạc hóa đang di chuyển về phía nam để trở thành đất nông nghiệp. Các điều kiện tự nhiên ở khu vực tây bắc của Trung Quốc đã được mô tả là "gió thổi đá khắp nơi với cỏ mọc ở đâu," một bức chân dung về môi trường sinh thái mong manh. Sử dụng nhiều thuốc trừ sâu trong canh tác tại các cơ sở là một nguy cơ tiềm ẩn về môi trường và sức khỏe đối với người lao động. Việc thiếu các biện pháp xử lý thích hợp đối với các chất nền hữu cơ tái chế có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, gây lo ngại cho công chúng.
Hạn chế về nguồn lao động
Nguồn cung lao động cho nông nghiệp nhìn chung còn thấp và thiếu, do ngày càng nhiều lao động trẻ chuyển đến thành phố kiếm sống, dẫn đến thiếu hụt nguồn lao động nông nghiệp ở khu vực nông thôn. Các chính sách hiện hành của chính phủ nhằm khuyến khích nông dân sẵn sàng canh tác đất canh tác không thuận lợi cho phát triển cộng đồng nông thôn, điều này làm trầm trọng thêm tình trạng thiếu lao động nông thôn. Ngoài ra, trang trại gia đình với tư cách là một đơn vị canh tác độc lập vẫn là phương thức quản lý trang trại chính và các chính sách hiện hành của chính phủ về quyền sở hữu đất đai có thể cấm nông dân mua và bán đất, điều này có thể hạn chế sự phát triển rộng rãi của các hệ thống canh tác cơ sở. Ngoài ra, trình độ học vấn ở Tây Bắc nhìn chung thấp hơn so với miền Trung và miền Đông. Chính phủ Trung ương đã thực hiện chính sách giáo dục bắt buộc cho cả nước, nhưng nhiều người dân ở Tây Bắc không thể hoàn thành 9 năm giáo dục. Tất cả những điều trên có thể tạo ra một môi trường không thuận lợi cho nguồn cung lao động nông thôn, điều này có thể cản trở sự phát triển rộng rãi của các hệ thống cơ sở trên đất của Gobi.
Bền vững kinh tế
Với sự cải thiện về mức sống, người tiêu dùng đòi hỏi nhiều sản phẩm tươi sống có chất lượng và giá trị dinh dưỡng cao. Có một lượng lớn dân số thiểu số (chủ yếu với bản sắc Hui và Dongxiang) ở phía tây bắc với thói quen ăn uống thực vật, đòi hỏi các sản phẩm đa dạng để đáp ứng nhu cầu của họ. Điều này tạo cơ hội cho các thị trường mới với các sản phẩm mới. Tuy nhiên, thị trường tiêu thụ sản phẩm tươi do các hệ thống canh tác trên đất của Gobi cung cấp có thể dễ dàng trở nên bão hòa vì dân số của sáu tỉnh Tây Bắc chỉ chiếm 6.6% cả nước.'tổng, với thu nhập khả dụng bình quân đầu người cực kỳ thấp. Năm 2012, GDP bình quân đầu người ở sáu tỉnh Tây Bắc đạt trung bình 26,733 Nhân dân tệ (tương đương 4100 USD), thấp hơn 31% so với cả nước's trung bình. Thu nhập thấp với ít người tiêu dùng có thể hạn chế sự phát triển của các thị trường mới trong các khu vực địa phương và mang lại rủi ro đáng kể cho sự bền vững kinh tế về lâu dài. Cần có các nghiên cứu để điều tra xem hệ thống này có thể bền vững như thế nào và có thể làm gì để đảm bảo tính bền vững kinh tế lâu dài của nó. Chúng tôi nhận thấy rằng có tiềm năng rất lớn để tiếp thị sản phẩm tươi sống cho các khu vực miền Trung và miền Đông dân cư đông đúc của đất nước. Chúng tôi đề xuất rằng các ưu tiên cho việc mở rộng thị trường tập trung vào: (i) thiết lập cái gọi là "chuỗi rồng" hậu cần tiếp thị liên kết "canh tác–người bán sỉ–nhà bán lẻ lại–người tiêu dùng" trong một chuỗi giá trị; (ii) cải thiện hệ thống giao thông giữa các vùng cụ thể cho việc vận chuyển nông sản; và (iii) phát triển cơ chế kiểm soát chất lượng, bảo hiểm an toàn và định giá công bằng.
Chất lượng sản phẩm và sức khỏe
Nồng độ kim loại nặng trong một số loại đất cơ sở cao hơn so với đất trống. Các sản phẩm trồng tại cơ sở đôi khi chứa các chỉ số nguy cơ mục tiêu của kim loại nặng cao hơn so với các loại rau trồng ngoài đồng (Chen et al. 2016), một phần là do chất thải của con người và các chất thải khác được tích hợp trong chất nền. Ở một số cơ sở, lượng phân tổng hợp quá mức lên tới 670 kg N ha 1, cùng với 1230 kg N ha 1 từ các vật liệu hữu cơ như phân chuồng, được sử dụng hàng năm để sản xuất rau (Gao et al. 2012). Ngoài ra, màng nhựa được sử dụng cho mái nhà và lớp phủ mặt đất trong các đơn vị trồng trọt thường liên kết với các este của axit phthalic được thêm vào trong quá trình sản xuất màng nhựa. Có thể có những rủi ro về sức khỏe lâu dài đối với người trồng tiếp xúc với chất ô nhiễm (Ma et al. 2015; Wang và cộng sự. 2015; Zhang và cộng sự. 2015). Mức độ phthalate trong đất Trung Quốc nói chung ở mức cao nhất trên toàn cầu (Lu et al. 2018), và cây trồng trong các cơ sở nhựa hóa nặng có thể chứa hàm lượng phthalate cao (Chen et al. 2016; Ma và cộng sự. 2015; Zhang và cộng sự. 2015). Người lao động tiếp xúc với phthalate có thể mang lại những rủi ro về sức khỏe (Lu et al. 2018). Nghiên cứu là cần thiết để phát triển các phương pháp tiếp cận hiệu quả để giảm thiểu nồng độ phthalate trong sản phẩm. Nguy cơ của một lượng nhỏ phthalate đối với sức khỏe con người có thể không có hoặc nhỏ nhưng cần phải được xác nhận. Các mức ngưỡng của nồng độ kim loại nặng cần phải được chỉ định trong các sản phẩm cuối cùng. Một số phương pháp xử lý sinh học phức tạp có thể cần được phát triển để xử lý đất ô nhiễm kim loại cao nhằm giảm thiểu ảnh hưởng của nồng độ kim loại nặng tiềm ẩn.
Thiết lập các chính sách để phát triển bền vững trong các hệ thống đất của Gobi
Hệ thống canh tác theo cụm đã và đang phát triển nhanh chóng ở Tây Bắc Trung Quốc. Vào tháng 2017 năm 3000, khoảng XNUMX ha đất Gobi đã được trồng trọt ở tỉnh Cam Túc. Khu vực này có lợi thế địa lý về rau sản xuất, bao gồm số giờ nắng dài, chênh lệch nhiệt độ lớn giữa ngày và đêm, và bầu trời quang đãng với ít / không ô nhiễm không khí. Hệ thống canh tác cơ sở được coi là một "Phép màu vùng đất Gobi" cho Trung Quốc's phát triển kinh tế xã hội. Chúng tôi đề xuất các ưu tiên thiết lập chính sách sau đây để đảm bảo sự phát triển lành mạnh của hệ thống với sự ổn định lâu dài.
Cân bằng giữa thăm dò và bảo vệ
Chúng tôi đề xuất rằng các chính sách được phát triển tập trung vào "bảo vệ môi trường sinh thái trong khi khám phá vùng đất mới," nghĩa là sự phát triển của các hệ thống canh tác trên đất Gobi không được có các tác động tiêu cực đến môi trường. Chính sách cần nêu chi tiết cách thức tăng cường năng suất hệ thống đồng thời thúc đẩy tính bền vững về mặt sinh thái. Tín dụng môi trường, "bảo hiểm xanh," và "mua xanh" cần được xem xét và đưa vào đánh giá tính bền vững của hệ thống. Các chính sách cũng cần thiết đối với việc sử dụng phân bón hóa học, kim loại nặng và các chất có hại, thuốc trừ sâu tồn dư cao và tái chế màng nhựa, trong số các chính sách khác. Một số chính sách cụ thể cần được thiết lập để hướng tới các vấn đề chính của địa phương. Ví dụ, các công trình dự trữ nước nên được xây dựng cùng với các cơ sở canh tác ở cuối phía tây của Hành lang Hexi, nơi hiện có kênh lộ thiên vận chuyển nước để tưới cho các đơn vị canh tác mang lại rủi ro thất thoát nước đáng kể trong quá trình vận chuyển và tưới tiêu.
Xây dựng các biện pháp có hệ thống để sử dụng nước và tiết kiệm nước
Để tận dụng triệt để vùng đất dồi dào của Gobi ở tây bắc Trung Quốc, một chính sách sử dụng nước nghiêm ngặt và thực dụng cần được đưa ra. Các ưu tiên ngắn hạn bao gồm: (i) luật bảo vệ tài nguyên nước cho "đo lường nước,""kiểm soát khoan nước," và "suối và thẩm quyền suối" với các quy định chi tiết về quyền, hạn ngạch, phí và quản lý chất lượng nước; (ii) xây dựng các công trình thu gom và chứa nước cho nước mưa sử dụng công nghệ lưu trữ hầm lưu vực, sử dụng tối ưu tài nguyên nước mặt, quy hoạch thăm dò nước dưới đất và thực hiện hệ thống cấp phép lấy nước; (iii) tăng cường trách nhiệm của các cơ quan hành chính các cấp trong việc kiểm soát phân bổ nước, loại bỏ lãng phí nước và thúc đẩy sử dụng hợp lý tài nguyên nước; (iv) phát triển các hệ thống nông nghiệp tiết kiệm nước, bao gồm chuyển từ tưới lũ hoặc tưới rãnh sang tưới nhỏ giọt dưới bề mặt, sử dụng lớp phủ để giảm bốc hơi và cải thiện hệ thống kênh tưới nội đồng; và (v) về lâu dài, khuyến khích nhân giống các giống cây trồng chịu hạn, cải tổ hệ thống canh tác và cải thiện cơ sở hạ tầng để xây dựng cơ sở.
Tăng cường đổi mới công nghệ nông nghiệp
Công nghệ đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển bền vững của các hệ thống canh tác trên đất của Gobi; do đó, một chính sách công nghệ cần bao gồm: (i) xây dựng các trung tâm đổi mới khu vực và các trạm thử nghiệm, thành lập "mục tiêu tài trợ" cụ thể cho các hệ thống canh tác trên đất của Gobi để giải quyết các vấn đề cấp bách và tăng cường đầu tư vào các nền tảng nghiên cứu / trình diễn và công nghệ; (ii) phát triển hệ thống khuyến nông - trong đó các chính sách của chính phủ thúc đẩy các tổ chức nghiên cứu ở tất cả các cấp thực hiện phổ biến công nghệ - và thành lập các văn phòng công nghệ địa phương để thực hiện các dịch vụ kỹ thuật ở các vùng nông thôn; (iii) áp dụng các biện pháp thu hút và giữ chân người lao động đến làm việc ở khu vực Tây Bắc kém phát triển; (iv) nâng cao trình độ học vấn của nông dân vượt quá 9 năm bắt buộc, thúc đẩy trình độ công nghệ ở người dân nông thôn thông qua đào tạo kỹ năng nghề, và nuôi dưỡng một thế hệ nông dân mới để thực hiện các công nghệ nông nghiệp sáng tạo; và (v) phát triển các chương trình đào tạo đặc biệt của các trường đại học và viện nghiên cứu cho nhân viên công nghệ nông nghiệp để thúc đẩy công nghệ tiên tiến.
Điều chỉnh chuỗi thức ăn
Số lượng trái cây tươi và rau quả được sản xuất tại các cơ sở tập trung thường nhiều hơn so với nhu cầu của các cộng đồng nông thôn và thành thị tại địa phương và các khu vực lân cận. Việc vận chuyển kịp thời các sản phẩm tươi sống đến các thị trường khác trong nước và nước ngoài sẽ đảm bảo cân bằng giữa sản xuất và tiếp thị. Cần có các chính sách để tạo điều kiện cho các cơ chế tiếp thị và hậu cần. Các giống cây trồng cần được lai tạo để đáp ứng nhu cầu của nhiều thị trường bao gồm nhiều loại sản phẩm và thị hiếu phù hợp với các nhóm dân tộc và tôn giáo khác nhau. Chính sách này cần hỗ trợ các thị trường bán buôn, cửa hàng bán lẻ, hậu cần chuỗi lạnh và hệ thống giám sát thông tin. Có thể cần một chính sách đối với hệ thống giao thông, bao gồm việc xây dựng các tuyến đường sắt chính dẫn đến miền trung và miền đông Trung Quốc, cũng như tiếp cận các kênh trên bộ ở Nga, Ngoại Mông, Tây Á và Châu Âu.
Trồng trọt những người nông dân chuyên nghiệp
Nông dân là những người đóng vai trò chính trong phát triển kinh tế xã hội nông thôn, nhưng nhiều nông dân trẻ đã chuyển đến thành phố để có thu nhập khác, để lại đất trồng trọt trong nhiều năm với năng suất thấp hoặc không có ở một số khu vực (Seeberg và Luo 2018; vâng 2018). Cần có một chính sách hỗ trợ tăng thu nhập từ sản xuất lương thực cho nông dân để khuyến khích nông dân trẻ ở lại trang trại, điều này cuối cùng sẽ cải thiện sự ổn định kinh tế xã hội của các cộng đồng nông thôn. Điểm mấu chốt của chính sách là cần nuôi dưỡng một đội ngũ nông dân mới với trình độ và kỹ năng quản lý được cải thiện, giúp tiềm năng chuyển từ các trang trại gia đình truyền thống, tự cung tự cấp, quy mô nhỏ hơn sang các doanh nghiệp trang trại lớn hơn - một cách tiếp cận để phát triển nền nông nghiệp hiện đại ở Trung Quốc. Chính sách đất đai hiện tại có thể cần được đổi mới, cho phép những nông dân chuyên nghiệp, có tay nghề cao mở rộng trang trại của họ và tối ưu hóa việc quản lý trang trại, nếu thích hợp.
Thiết lập một hệ thống dịch vụ xã hội hợp lý
Các cộng đồng nông thôn ở tây bắc trong lịch sử đã kém phát triển so với miền trung và đông Trung Quốc. Cần có các chính sách để thiết lập các hệ thống dịch vụ xã hội hiệu quả, tập trung vào việc cải thiện giáo dục, y tế và việc làm, và nâng cao mức sống chung. Nông nghiệp là ngành kinh doanh cốt lõi của các cộng đồng nông thôn. Cần có chính sách khuyến khích phát triển các hợp tác xã nông nghiệp quy mô lớn để sử dụng hiệu quả tài nguyên đất và nước, nâng cao thu nhập cho các hộ nông dân. Đối với hệ thống canh tác Gobi-land, cần có chính sách để nâng cao hiệu quả sản xuất cây trồng, chế biến thực phẩm và phân phối sản phẩm tại địa phương và các cộng đồng lân cận. Cần bố trí / phân bố tối ưu các cơ sở trồng trọt trên các vùng sinh thái khác nhau để đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng về rau quả tươi ở cấp khu vực / địa phương và để khám phá các cơ hội ở cấp quốc tế. Một chính sách cũng cần thiết để đảm bảo an toàn và chất lượng của sản phẩm từ các hệ thống cơ sở quy định chi tiết việc lưu trữ, vận chuyển và lưu thông sản phẩm tươi sống trái vụ để giảm thiểu nguy cơ mất độ tươi và chất lượng.
Kết luận
Tài nguyên đất là trọng tâm của nông nghiệp và có mối liên hệ bản chất với những thách thức toàn cầu về an ninh lương thực và sinh kế của hàng triệu người dân nông thôn. Dân số thế giới được dự báo sẽ đạt 9.1 tỷ người vào năm 2050 và sản lượng lương thực ở các nước đang phát triển cần tăng gấp đôi so với mức năm 2015. Tài nguyên đất đang bị căng thẳng nặng nề ở các nước đang phát triển do quá trình đô thị hóa nhanh chóng cạnh tranh đất đai sẵn có với nông nghiệp. Trung Quốc đã thiết lập các hệ thống canh tác cây trồng mới trên đất Gobi, cụ thể là "Nông nghiệp Gobi," bao gồm một cụm nhiều (lên đến hàng trăm) đơn vị canh tác riêng lẻ được làm từ các vật liệu sẵn có tại địa phương và được cung cấp bởi năng lượng mặt trời. Các đơn vị trồng trọt có mái che bằng nhựa, giống như nhà kính sản xuất trái cây và rau tươi chất lượng cao quanh năm. Chúng tôi ước tính rằng các hệ thống này sẽ bao phủ khoảng 2.2 triệu ha vào năm 2020, trở thành nền tảng sản xuất lương thực ở Trung Quốc's lịch sử nông nghiệp. Trong bài đánh giá này, chúng tôi đã xác định một số tính năng độc đáo của hệ thống canh tác, bao gồm tăng năng suất đất trên một đơn vị đầu vào, cải thiện WUE và nâng cao lợi ích môi trường và sinh thái. Hệ thống canh tác này mang lại cơ hội tuyệt vời để khám phá các nguồn tài nguyên sẵn có tại địa phương để làm giàu cho người dân nông thôn và đảm bảo khả năng tồn tại lâu dài của các cộng đồng nông thôn. Hệ thống này cũng phải đối mặt với những thách thức đáng kể cần được giải quyết.
Chúng tôi đã xác định một số vấn đề chính và các lĩnh vực ưu tiên nghiên cứu tương ứng của chúng trong thời gian tới (3–5 năm) sẽ giúp nâng cao tính bền vững của hệ thống canh tác độc đáo này. Chúng tôi đặc biệt đề nghị rằng các chính sách liên quan của chính phủ và hệ thống dịch vụ xã hội ở các vùng nông thôn phải được phát triển để đảm bảo lợi nhuận kinh tế và tính bền vững môi trường sinh thái của các hệ thống canh tác trên đất Gobi.
Lời cảm ơn Các tác giả muốn ghi nhận tất cả những người đã đóng góp thời gian và công sức của họ trong việc tham gia nghiên cứu này, và các nhân viên tại Trung tâm Dịch vụ Kỹ thuật Rau củ của Quận Tô Châu, Jiuquan, và Dịch vụ Khuyến nông Wuwei, Wuwei, Cam Túc, vì đã cung cấp một số dữ liệu và ảnh được giới thiệu trong bài báo.
Tài trợ Nghiên cứu này được tài trợ chung bởi "Quỹ Đặc biệt của Nhà nước dành cho Nghiên cứu Khoa học Nông nghiệp vì Lợi ích Công cộng (số tài trợ 201203001),""Hệ thống Nghiên cứu Nông nghiệp Trung Quốc (số cấp CARS-23-C-07),""Quỹ Dự án Trọng điểm Khoa học và Công nghệ tỉnh Cam Túc (số tài trợ 17ZD2NA015)," và "Quỹ Đặc biệt cho Đổi mới và Phát triển Khoa học & Công nghệ do Tỉnh Cam Túc hướng dẫn (số tài trợ 2018ZX-02)."
Tuân thủ các tiêu chuẩn đạo đức
Xung đột lợi ích Các tác giả tuyên bố rằng họ không có xung đột lợi ích.
Mở truy cập Bài viết này được phân phối theo các điều khoản của Giấy phép Quốc tế Creative Commons Attribution 4.0 (http: // creativecommons.org/licenses/by/4.0/), cho phép sử dụng, phân phối và tái sản xuất không hạn chế ở bất kỳ phương tiện nào, miễn là bạn cung cấp tín dụng thích hợp cho (các) tác giả ban đầu và nguồn, cung cấp liên kết đến giấy phép Creative Commons và cho biết liệu các thay đổi có được thực hiện hay không.
dự án
Cakir G, Un C, Baskent EZ, Kose S, Sivrikaya F, Kele5 S (2008) Đánh giá mô hình đô thị hóa, phân mảnh và sử dụng đất / thay đổi lớp phủ đất ở thành phố Istanbul, Thổ Nhĩ Kỳ từ năm 1971 đến năm 2002. Land Degrad Dev 19: 663–675. https://doi.org/10.1002/ldr.859
Canakci M, Yasemin Emekli N, Bilgin S, Caglayan N (2013) Yêu cầu sưởi ấm và chi phí của nó trong cấu trúc nhà kính: một nghiên cứu điển hình cho vùng Địa Trung Hải của Thổ Nhĩ Kỳ. Tái tạo năng lượng duy trì Rev 24: 483–490. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.03.026
Lâu đài I, D'Emilio A, Raviv M, Vitale A (2017) Hòa tan đất như một giải pháp bền vững để kiểm soát bệnh nhiễm nấm giả cà chua trong nhà kính. Agron Sustain Dev 37:59. https://doi.org/10.1007/ s13593-017-0467-1
Chai L, Ma C, Ni JQ (2012) Đánh giá hiệu suất của hệ thống bơm nhiệt nguồn mặt đất để sưởi ấm nhà kính ở miền Bắc Trung Quốc. Biosyst Eng 111: 107–117. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2011.11.002
Chai L, Ma C, Liu M, Wang B, Wu Z, Xu Y (2014a) Dấu chân carbon của hệ thống bơm nhiệt nguồn mặt đất trong việc sưởi ấm nhà kính năng lượng mặt trời dựa trên đánh giá vòng đời. Trans Chinese Soc Agr Eng 30: 149–155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819.2014.08.018
Chai Q, Gan Y, Turner NC, Zhang RZ, Yang C, Niu Y, Siddique KHM (2014b) Những đổi mới tiết kiệm nước trong nông nghiệp Trung Quốc. Adv Agron 126: 149–201. https://doi.org/10.1007/s13593-015-0338-6
Chai Q, Qin AZ, Gan YT, Yu AZ (2014c) Năng suất cao hơn và phát thải carbon thấp hơn bằng cách trồng xen ngô với cải, đậu và lúa mì trong các khu vực tưới tiêu khô cằn. Agron Sustain Dev 34: 535–543. https://doi.org/10. 1007 / s13593-013-0161-x
Chai Q, Gan Y, Zhao C, Xu HL, Waskom RM, Niu Y, Siddique KHM (2016) Việc tưới tiêu thâm hụt có điều tiết cho sản xuất cây trồng trong điều kiện hạn hán. Đánh giá. Agron Sustain Dev 36: 1–21. https://doi. org/10.1007/s13593-015-0338-6
Chang J, Wu X, Liu A, Wang Y, Xu B, Yang W, Meyerson LA, Gu B, Peng C, Ge Y (2011) Đánh giá các dịch vụ hệ sinh thái ròng của việc trồng rau trong nhà kính bằng nhựa ở Trung Quốc. Ecol Econ 70: 740–748. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2010.11.011
Chang J, Wu X, Wang Y, Meyerson LA, Gu B, Min Y, Xue H, Peng C, Ge Y (2013) Việc trồng rau trong nhà kính bằng nhựa có tăng cường các dịch vụ hệ sinh thái khu vực ngoài việc cung cấp thực phẩm không? Môi trường Ecol phía trước 11:43–49. https://doi.org/10.1890/100223
Che T, Li X (2005) Sự phân bố theo không gian và sự biến đổi theo thời gian của tài nguyên nước có tuyết ở Trung Quốc trong năm 1993–2002. J Glaciol Geocryol 27: 64–67
Chen C, Li Z, Guan Y, Han Y, Ling H (2012) Ảnh hưởng của các phương pháp xây dựng đến các đặc tính nhiệt của composite lưu trữ nhiệt thay đổi pha cho nhà kính năng lượng mặt trời. Trans Chinese Soc Agr Eng 28: 186–191. https:// doi.org/10.3969/j.issn. 1002-6819.2012.z1.032
Chen J, Kang S, Du T, Qiu R, Guo P, Chen R (2013) Phản ứng định lượng của năng suất và chất lượng cà chua trong nhà kính đối với tình trạng thiếu nước ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau. Agric Water Manag 129: 152–162. https:// doi.org/10.1016/j.agwat.2013.07.011
Chen Z, Tian T, Gao L, Tian Y (2016) Chất dinh dưỡng, kim loại nặng và este axit phthalate trong đất nhà kính năng lượng mặt trời ở khu vực Vịnh Bột Hải, Trung Quốc: tác động của năm canh tác và địa lý sinh học. Môi trường khoa học ô nhiễm Res 23: 13076–13087. https://doi.org/10.1007/ s11356-016-6462-2
Cossu M, Ledda L, Urracci G, Sirigu A, Cossu A, Murgia L, Pazzona A, Yano A (2017) Một thuật toán để tính toán sự phân bố ánh sáng trong nhà kính quang điện. Năng lượng Sol 141: 38–48. https:// doi.org/10.1016/j.solener.2016.11.024
Cuce E, Cuce PM, Young CH (2016) Tiềm năng tiết kiệm năng lượng của kính năng lượng mặt trời cách nhiệt: kết quả chính từ thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và tại chỗ. Năng lượng 97: 369–380. https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.12.134
de Grassi A, Salah Ovadia J (2017) Các quỹ đạo của động lực thu hồi đất quy mô lớn ở Angola: sự đa dạng, lịch sử và tác động đối với sự phát triển kinh tế chính trị ở Châu Phi. Chính sách sử dụng đất 67: 115–125. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.05.032
Deng XP, Shan L, Zhang H, Turner NC (2006) Cải thiện hiệu quả sử dụng nước nông nghiệp ở các vùng khô hạn và bán khô hạn của Trung Quốc. Agric Water Manag 80:23–40. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2005.07.021
Du S, Ma Z, Xue L (2016) Lượng phân bón nhỏ giọt tối ưu cải thiện năng suất, chất lượng và hiệu quả sử dụng nước và nitơ trong nhà kính bằng nhựa trên ruộng phủ sỏi. Trans Chinese Soc Agr Eng 32: 112–119. https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.2016. 05.016
FAOSTAT (2014) Niên giám thống kê của FAO - nông nghiệp và thực phẩm thế giới. Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc 2013. https://doi.org/10.1073/pnas.1118568109
Farjana SH, HudaN, Mahmud MAP, Saidur R (2018) Quá trình nhiệt năng lượng mặt trời trong các hệ thống công nghiệp – một đánh giá toàn cầu. Tái tạo năng lượng duy trì Rev 82: 2270–2286. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.065
Fu GH, Liu WK (2016) Hiệu ứng hạ nhiệt và tăng năng suất ớt ngọt của một phương pháp canh tác mới: giá thể đất được nhúng trong nhà kính năng lượng mặt trời của Trung Quốc. Chin J Agrometeorol 37: 199–205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-6362.2016.02.09
Fu H, Zhang G, Zhang F, Sun Z, Geng G, Li T (2017) Ảnh hưởng của việc độc canh cà chua liên tục đến các đặc tính của vi sinh vật trong đất và các hoạt động của enzyme trong nhà kính năng lượng mặt trời. Tính bền vững (Thụy Sĩ) 9. https://doi.org/10.3390/su9020317
Fu G, Li Z, Liu W, Yang Q (2018) Khả năng đệm nhiệt độ vùng rễ được cải thiện nâng cao năng suất ớt ngọt thông qua canh tác nhúng giá thể trong đất trong nhà kính năng lượng mặt trời. Int J Agric Biol Eng 11: 41–47. https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20181102.2679
Fuller R, Zahnd A (2012) Công nghệ nhà kính năng lượng mặt trời cho an ninh lương thực: một nghiên cứu điển hình từ Quận Humla, NW Nepal. Mt Res Dev 32: 411419. https://doi.org/10.1659/MRD-JOURNAL-D-12-00057.1
Gao LH, Qu M, Ren HZ, Sui XL, Chen QY, Zhang ZX (2010) Cấu trúc, chức năng, ứng dụng và lợi ích sinh thái của nhà kính năng lượng mặt trời một mái dốc, tiết kiệm năng lượng ở Trung Quốc. HortTechnology 20: 626–631
Gao JJ, Bai XL, Zhou B, Zhou JB, Chen ZJ (2012) Hàm lượng dinh dưỡng trong đất và sự cân bằng dinh dưỡng trong các nhà kính năng lượng mặt trời mới xây dựng ở miền bắc Trung Quốc. Nutr Cycl Agroecosyst 94:63–72. https://doi.org/10.1007/ s10705-012-9526-9
Godfray HCJ (2011) Thức ăn và đa dạng sinh học. Khoa học 333: 1231–1232. https://doi.org/10.1126/science.1211815
Godfray HCJ, Beddington JR, Crute IR, Haddad L, Lawrence D, Muir JF, Pretty J, Robinson S, Thomas SM, Toulmin C (2010) An ninh lương thực: thách thức nuôi sống 9 tỷ người. Khoa học 327: 812–818. https://doi.org/10.1126/science. 1185383
Guan Y, Chen C, Li Z, Han Y, Ling H (2012) Cải thiện môi trường nhiệt trong nhà kính năng lượng mặt trời với tường lưu trữ nhiệt đổi pha. Trans Chinese Soc Agr Eng 28: 194–201. https://doi.org/10. 3969 / j.issn.1002-6819.2012.10.031
Guan Y, Chen C, Ling H, Han Y, Yan Q (2013) Phân tích các đặc tính truyền nhiệt của tường ba lớp với quá trình lưu trữ nhiệt thay đổi pha trong nhà kính năng lượng mặt trời. Trans Chinese Soc Agr Eng 29: 166–173. https://doi. org / 10.3969 / j.issn.1002-6819.2013.21.021
Halicki W, Kulizhsky SP (2015) Những thay đổi trong việc sử dụng đất canh tác ở Siberia trong thế kỷ 20 và ảnh hưởng của chúng đến suy thoái đất. Int J Environ Stud 72: 456–473. https://doi.org/10.1080/00207233.2014.990807
Han Y, Xue X, Luo X, Guo L, Li T (2014) Thiết lập mô hình ước lượng bức xạ mặt trời trong nhà kính mặt trời. Trans Chinese Soc Agr Eng 30: 174–181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819. 2014.10.022
Hassanien RHE, Li M, Dong Lin W (2016) Các ứng dụng tiên tiến của năng lượng mặt trời trong nhà kính nông nghiệp. Tái tạo năng lượng duy trì Rev 54: 989–1001. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.095
Jaiarree S, Chidthaisong A, Tangtham N, Polprasert C, Sarobol E, Tyler SC (2014) Ngân sách carbon và tiềm năng hấp thụ trong đất cát được xử lý bằng phân trộn. Land Degrad Dev 25: 120–129. https://doi. org / 10.1002 / ldr.1152
Jiang D, Hao M, Fu J, Zhuang D, Huang Y (2014) Sự biến đổi không gian-thời gian của vùng đất cận biên thích hợp cho các nhà máy năng lượng từ 1990 đến 2010 ở Trung Quốc. Đại diện khoa học 4: e5816. https://doi.org/10.1038/srep05816
Jiang W, Deng J, Yu H (2015) Tình hình phát triển, những vấn đề và đề xuất về phát triển công nghiệp làm vườn được bảo vệ. Sci Agric Sin 48: 3515–3523
Kraemer R, Prishchepov AV, Muller D, Kuemmerle T, RadeloffVC, Dara A, Terekhov A, Fruhauf M (2015) Thay đổi lớp phủ đất nông nghiệp dài hạn và tiềm năng mở rộng đất trồng trọt ở khu vực đất nguyên sinh cũ của Kazakhstan. Thư ký môi trường 10. https://doi. org/10.1088/1748-9326/10/5/054012
Li Z, Wang T, Gong Z, Li N (2013) Công nghệ báo trước và ứng dụng để giám sát thảm họa nhiệt độ thấp trong nhà kính năng lượng mặt trời dựa trên Internet of things. Trans Chinese Soc Agr Eng 29: 229236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819.2013.04.029
Li Y, Niu W, Xu J, Zhang R, Wang J, Zhang M (2016) Tưới có khí nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng nước tưới của cây xạ hương trong nhà kính nhựa. Trans Chinese Soc Agr Eng 32: 147–154. https://doi.org/10.11975/j.issn. 1002-6819.2016.01.020
Liang X, Gao Y, Zhang X, Tian Y, Zhang Z, Gao L (2014) Ảnh hưởng của việc tưới phân hàng ngày tối ưu đến sự di chuyển của nước và muối trong đất, sự phát triển của rễ và năng suất quả của dưa chuột (Cucumis sativus L.) trong nhà kính. PLoS One 9: e86975. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0086975
Ling H, Weijiao S, Su LY, Yan Y, Xianchang Y, Chaoxing H (2015) Sự thay đổi của chất nền đất hữu cơ khi trồng rau liên tục trong nhà kính năng lượng mặt trời. ActaHortic (1107): 157-163. https://doi. org / 10.17660 / ActaHortic.2015.1107.21
Liu J, Zhang Z, Xu X, Kuang W, Zhou W, Zhang S, Li R, Yan C, Yu D, Wu S, Jiang N (2010) Mô hình không gian và động lực của thay đổi sử dụng đất ở Trung Quốc trong đầu những năm 21 thế kỷ. J Geogr Sci 20: 483494. https://doi.org/10.1007/s11442-010-0483-4
Liu Y, Yang Y, Li Y, Li J (2017) Chuyển đổi từ các khu định cư nông thôn và đất canh tác trong quá trình đô thị hóa nhanh chóng ở Bắc Kinh trong năm 1985–2010. J Nghiên cứu Nông thôn 51: 141–150. https://doi.org/10.1016/jjrurstud.2017.02.008
Lu H, Mo CH, Zhao HM, Xiang L, Katsoyiannis A, Li YW, Cai QY, Wong MH (2018) Ô nhiễm đất và các nguồn phthalate và nguy cơ sức khỏe của nó ở Trung Quốc: areview. Độ phân giải môi trường 164: 417–429. https:// doi.org/10.1016j.envres.2018.03.013
Ma TT, Wu LH, Chen L, Zhang HB, Teng Y, Luo YM (2015) Ô nhiễm este phthalate trong đất và rau của nhà kính màng nhựa ở ngoại ô Nam Kinh, Trung Quốc và nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khỏe con người. Môi trường khoa học ô nhiễm Res 22: 12018–12028. https://doi.org/10. 1007/s11356-015-4401-2
Martinez-Fernandez J, Esteve MA (2005) Một quan điểm phê phán về cuộc tranh luận sa mạc hóa ở đông nam Tây Ban Nha. Land Degrad Dev 16: 529539. https://doi.org/10.1002/ldr.707
Mueller ND, Gerber JS, Johnston M, Ray DK, Ramankutty N, Foley JA (2012) Thu hẹp khoảng cách năng suất thông qua quản lý chất dinh dưỡng và nước. Thiên nhiên 490: 254–257. https://doi.org/10.1038/nature11420
Romero P, Martinez-Cutillas A (2012) Ảnh hưởng của tưới một phần vùng rễ và tưới tiêu thiếu điều tiết đối với sự phát triển sinh dưỡng và sinh sản của nho Monastrell trồng trên đồng ruộng. Irrig Sci 30: 377–396. https://doi.org/10.1007/s00271-012-0347-z
Schmidt U, Schuch I, Dannehl D, Rocksch T, Salazar-Moreno R, Rojano-Aguilar A, Lopez-Cruz IL (2012) Công nghệ nhà kính năng lượng mặt trời khép kín và đánh giá năng lượng thu hoạch trong điều kiện mùa hè. Acta Hortic 932: 433–440. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2015.1107.21
Seeberg V, Luo S (2018) Di cư đến thành phố ở Tây Bắc Trung Quốc: Phụ nữ trẻ nông thôn'sự trao quyền của s. J Human Dev Capab 19: 289–307. https://doi.org/10.1080/19452829.2018.1430752
Song WJ, He CX, Yu XC, Zhang ZB, Li YS, Yan Y (2013) Sự thay đổi đặc tính của chất nền hữu cơ trong đất với các năm canh tác khác nhau và ảnh hưởng của chúng đến sự phát triển của dưa chuột trong nhà kính năng lượng mặt trời. Chin J Appl Ecol 24: 2857–2862
Sun Z, Huang W, Li T, Tong X, Bai Y, Ma J (2013) Hiệu suất ánh sáng và nhiệt độ của nhà kính mặt trời tiết kiệm năng lượng được lắp ráp với tấm màu. Trans Chinese Soc Agr Eng 29: 159–167. https://doi.org/10. 3969 / j.issn.1002-6819.2013.19.020
Tiwari S, TiwariGN, Al-Helal IM (2016) Sự phát triển và xu hướng gần đây của máy sấy nhà kính: areview. Tái tạo năng lượng duy trì Rev 65: 10481064. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.07.070
Tong G, Christopher DM, Li T, Wang T (2013) Sử dụng năng lượng mặt trời thụ động: đánh giá lựa chọn thông số mặt cắt ngang cho các nhà kính năng lượng mặt trời của Trung Quốc. Tái tạo năng lượng duy trì Rev 26: 540–548. https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.06.026
Wang HX, Xu HB (2016) Một nghiên cứu về độ tin cậy trên internet của hệ thống giám sát đối tượng của nông nghiệp cơ sở. Key Eng Mater 693: 14861491 https://doi.org/scientific.net/KEM.693.1486
Wang F, Du T, Qiu R, Dong P (2010) Ảnh hưởng của thiếu hụt tưới đến năng suất và hiệu quả sử dụng nước của cà chua trong nhà kính năng lượng mặt trời. Trans Chinese Soc Agr Eng 26:46–52. https://doi.org/10.3969Zj.issn. 1002-6819.2010.09.008
Wang Y, Xu H, Wu X, Zhu Y, Gu B, Niu X, Liu A, Peng C, Ge Y, Chang J (2011) Định lượng thông lượng carbon ròng từ trồng rau trong nhà kính: phân tích chu trình carbon đầy đủ. Ô nhiễm môi trường 159: 1427–1434. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.12.031
Wang Y, Liu F, Jensen CR (2012) So sánh ảnh hưởng của việc tưới thiếu hụt và tưới xen kẽ từng phần vùng rễ đối với pH xylem, ABA và nồng độ ion trong cà chua. J Exp Bot 63: 1907–1917. https:// doi.org/10.1093/jxb/err370
Wang J, Li S, Guo S, Ma C, Wang J, Jin S (2014) Mô phỏng và tối ưu hóa các nhà kính năng lượng mặt trời ở tỉnh Bắc Giang Tô, Trung Quốc. Tòa nhà năng lượng 78: 143–152. https://doi.org/10.1016/j. enbuild.2014.04.006
Wang J, Chen G, Christie P, Zhang M, Luo Y, Teng Y (2015) Sự xuất hiện và đánh giá rủi ro của phthalate ester (PAE) trong rau và đất của các nhà kính màng nhựa ngoại ô. Tổng môi trường khoa học 523: 129–137. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.02.101
Wang T, Wu G, Chen J, Cui P, Chen Z, Yan Y, Zhang Y, Li M, Niu D, Li B, Chen H (2017) Tích hợp công nghệ năng lượng mặt trời với nhà kính hiện đại ở Trung Quốc: hiện trạng, thách thức và tiềm năng. Renew Sustain Energy Rev 70: 1178–1188. https://doi.org/10.1016/j.rser. 2016.12.020
Wu X, Ge Y, Wang Y, Liu D, Gu B, Ren Y, Yang G, Peng C, Cheng J, Chang J (2015) Sự thay đổi thông lượng carbon trong nông nghiệp do thâm canh nhà kính bằng nhựa ở năm vùng khí hậu của Trung Quốc. J Clean Prod 95: 265–272. https://doi.org/10.1016/jjclepro.2015.02.083
Xie J, Yu J, Chen B, Feng Z, Li J, Zhao C, Lyu J, Hu L, Gan Y, Siddique KHM (2017) Hệ thống trồng trọt trong cơ sở "®Ж^Ф" - một mô hình hành tinh của Trung Quốc. Adv Agron 145: 1–42. https://doi.org/10. 1016 / bs.agron.2017.05.005
Xu H, Wang X, Xiao G (2000) Một nghiên cứu tích hợp viễn thám và GIS về đô thị hóa với tác động của nó đối với các vùng đất canh tác: Thành phố Phúc Khánh, tỉnh Phúc Kiến, Trung Quốc. Land Degrad Dev 11: 301–314. https://doi.org/10. 1002/1099-145X(200007/08)11:4<301::AID-LDR392>3.0.CO;2-N
Xu H, Zhao L, Tong G, Cui Y, Li T (2013) Các biến thể vi khí hậu với cấu hình tường cho nhà kính năng lượng mặt trời Trung Quốc. Appl Mech Mater 291294: 931–937 https://doi.org/scientific.net/AMM.291-294.931
Xu J, Li Y, Wang RZ, Liu W (2014) Điều tra hiệu suất của hệ thống sưởi năng lượng mặt trời có tích trữ năng lượng theo mùa dưới lòng đất để ứng dụng trong nhà kính. Năng lượng 67:63–73. https://doi.org/10.1016/j. năng lượng.2014.01.049
Yang H, Du T, Qiu R, Chen J, Wang F, Li Y, Wang C, Gao L, Kang S (2017) Cải thiện hiệu quả sử dụng nước và chất lượng quả của cây trồng trong nhà kính trong điều kiện tưới tiêu thiếu quy định ở Tây Bắc Trung Quốc. Agric Water Manag 179: 193–204. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.05.029
Ye J (2018) Những người ở lại Trung Quốc's "rỗng" làng: một câu chuyện ngược về vùng nông thôn rộng lớn–di cư thành thị. Popul Space Place 24: e2128. https://doi.org/10.1002/psp.2128
Yuan H, Wang H, Pang S, Li L, Sigrimis N (2013) Thiết kế và thử nghiệm hệ thống nuôi cấy khép kín cho nhà kính năng lượng mặt trời. Trans Chin Soc Agric Eng 29: 159–165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819.2013.21.020
Zhang J (2007) Các rào cản đối với thị trường nước ở lưu vực sông Heihe ở Tây Bắc Trung Quốc. Agric Water Manag 87:32–40. https://doi.org/ 10.1016 / j.agwat.2006.05.020
Zhang Y, Zou Z, Li J (2014) Thí nghiệm hiệu suất về chiếu sáng và lưu trữ nhiệt trong nhà kính năng lượng mặt trời mái nghiêng. Trans Chinese Soc Agr Eng 30: 129–137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819. 2014.01.017
Zhang Y, Wang P, Wang L, Sun G, Zhao J, Zhang H, Du N (2015) Ảnh hưởng của sản xuất nông nghiệp cơ sở đến sự phân bố ester phthalate trong đất đen ở Đông Bắc Trung Quốc. Tổng môi trường khoa học 506-507: 118–125. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.10.075
Zhang W, Cao G, Li X, Zhang H, Wang C, Liu Q, Chen X, Cui Z, Shen J, Jiang R, Mi G, Miao Y, Zhang F, Dou Z (2016) Thu hẹp khoảng cách lợi nhuận ở Trung Quốc bằng cách trao quyền cho nông dân sản xuất nhỏ. Thiên nhiên 537: 671–674. https://doi.org/10.1038/nature19368
Zhang J, Wang J, Guo S, Wei B, He X, Sun J, Shu S (2017) Nghiên cứu đặc điểm truyền nhiệt của tường khối rơm trong nhà kính năng lượng mặt trời. Tòa nhà năng lượng 139: 91–100. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.12.061
Zhou S, Zhang Y, Yang Q, Cheng R, Fang H, Ke X, Lu W, Zhou B (2016) Hiệu suất của bộ giải phóng lưu trữ nhiệt tích cực được hỗ trợ với một máy bơm nhiệt trong một loại nhà kính năng lượng mặt trời mới của Trung Quốc. Appl Eng Agric 32: 641–650. https://doi.org/10.13031/aea.32.11514