Mejora del crecimiento, eficiencia en el uso del agua y beneficio económico para el maíz mediante riego por goteo en el noroeste de China - Hefei StarBridge Ventures Group Co., Ltd.

Scientific Reports volumen 13, Número de artículo: 8392 (2023) Citar este artículo

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Se ha prestado cada vez más atención a la aplicación del riego por goteo, pero actualmente faltaba un análisis comparativo sistemático entre el riego por goteo y el método de riego convencional en bordes para el maíz. Un estudio de campo de 7 años de 2015 a 2021 evaluó los efectos del riego por goteo (DI, 540 mm) o el método de riego por borde convencional (BI, 720 mm) en el crecimiento del maíz, la eficiencia en el uso del agua (WUE) y la rentabilidad. Los resultados mostraron que la altura de la planta, el índice de área foliar, el rendimiento, la WUE y el beneficio económico del maíz con DI fueron significativamente más altos que con BI. La translocación de materia seca, la eficiencia de transferencia de materia seca y la contribución de la translocación de materia seca al grano con DI mostraron un aumento significativo de 27,44 %, 13,97 % y 7,85 % en comparación con BI, respectivamente. En comparación con el riego en borde convencional, el rendimiento del riego por goteo aumentó un 14,39 %, así como la WUE y la eficiencia del uso del agua de riego (IWUE) aumentaron un 53,77 % y un 57,89 %. El retorno neto y beneficio económico del riego por goteo fue 1998,87 y 756,58 USD$ hm−1 mayor que el de BI. El riego por goteo aumentó el retorno neto y la relación beneficio/costo en un 60,90 % y un 22,88 % en comparación con BI. Estos resultados demuestran que el riego por goteo puede mejorar efectivamente el crecimiento, el rendimiento, la WUE y el beneficio económico del maíz en el noroeste de China. Por lo tanto, el riego por goteo se puede utilizar para el cultivo de maíz para aumentar el rendimiento de los cultivos y la WUE en el noroeste de China, que ha reducido el agua de riego en unos 180 mm.

La distribución de los recursos hídricos en China es desigual, lo que se manifiesta en el sureste rico y la falta del noroeste. La escasez de recursos hídricos se ha convertido en un factor importante que restringe el desarrollo de la agricultura en el norte de China1. En la actualidad, el consumo de agua agrícola de China representa más del 70 % del consumo total de agua, y el agua de riego representa el 90-95 % del consumo de agua agrícola2. Para la región noroeste con relativamente menos recursos hídricos, el algodón, el trigo y el maíz son los principales cultivos. El crecimiento de los cultivos está estrechamente relacionado con la disponibilidad de agua3. Cómo hacer un uso económico y eficaz de los recursos hídricos e implementar medidas de riego razonables son los temas centrales de la producción agrícola4,5. Por lo tanto, es imperativo optimizar el método de riego para mejorar la EUA.

Debido a la diferencia de varias tecnologías de riego, una parte importante de la investigación agrícola se centra en mejorar la WUE y conservar el agua sin penalizar el rendimiento6. El riego de borde convencional tiene una cuota de riego alta, poca uniformidad, difícil de controlar y una gran evaporación del campo, lo que dificulta mejorar aún más el rendimiento y la EUA7. La tecnología de riego por goteo es un nuevo tipo de tecnología de riego por superficie para el desarrollo de la agricultura que ahorra agua8, que ha demostrado tener éxito en el ahorro de agua y la mejora de los rendimientos. Suryavanshi et al.9 encontraron que el riego por goteo aumentó los rendimientos de trigo en comparación con el riego por aspersión y piscina. Zhang et al.10 y Liu et al.11 encontraron que, en comparación con el riego por surcos, el riego por goteo a 30 kPa mejoró el rendimiento en un 4,3–15 %, incrementó la ganancia neta en un 3,1–23 % y redujo la aplicación de agua en un 57 %. Raina et al.12 encontraron que el riego por goteo además de ahorrar un 54% de agua de riego resultó en un 40% más de rendimiento de frutos en comparación con el riego por superficie. Debido a las diferentes cantidades e intensidades de riego de las diferentes técnicas de riego ahorradoras de agua13, el método de riego afecta directamente el crecimiento y desarrollo del maíz14. Los resultados de la investigación de Qin et al.15 muestran que bajo diferentes métodos de riego, el riego por goteo no solo logra el papel de ahorro de agua, sino que también en el crecimiento del maíz puede desempeñar un papel en el aumento de la producción. O'Neill et al.16 demostraron que al utilizar el riego por surcos para producir la misma cantidad de granos de maíz, el riego por goteo subterráneo ahorra casi el 30 % del consumo total de agua (riego, agua de lluvia, agua del suelo), mientras que el riego por aspersión ahorra casi el 8 % del consumo de agua. Mehriya et al.17 informaron que se observó una eficiencia máxima en el uso del agua de 5,7 kg hm−1 y un ahorro de agua del 39,04 % con riego por goteo.

Hasta ahora, la investigación sobre riego no solo se enfoca en promover el crecimiento del maíz, sino también en el rendimiento, la distribución del agua, la eficiencia en el uso del agua, etc. Hay pocos estudios comparativos a largo plazo sobre riego por goteo y riego fronterizo convencional en el noroeste de China. La falta de investigación a largo plazo no puede explicar sistemáticamente cuánto beneficio se ha aportado a la producción de maíz en el noroeste de China desde el riego con ahorro de agua. Suponemos que el riego por goteo tiene las ventajas de promover el crecimiento del maíz, mejorar la WUE y los beneficios económicos, en comparación con el riego de borde convencional. Gran parte de estos trabajos previos fueron evaluaciones cuantitativas realizadas de efectos a corto plazo (≤ 2 años) y se limitaron a un aspecto específico (condiciones del suelo o características del cultivo). Para Xinjiang, China, no hay resultados publicados de riego por goteo a largo plazo versus riego convencional en bordes para maíz. En este artículo, dirigido a la misma área de investigación, se estudiaron los efectos del riego por goteo y el riego convencional en bordes sobre el crecimiento del maíz, el IWUE y el beneficio económico mediante 7 años de experimentos comparativos bajo la misma textura del suelo y modo de plantación. Por lo tanto, este análisis proporciona una base científica para la promoción y aplicación de métodos de riego ahorradores de agua para la siembra de maíz y una base teórica para el desarrollo sostenible de la agricultura en zonas áridas.

Los experimentos de campo se realizaron en la Estación Experimental de Uso de Agua para Cultivos del Ministerio de Agricultura en la ciudad de Shihezi, al norte de China (86° 09′ E, 45° 38′ N) de 2015 a 2021. La región tiene un clima continental templado, con una tiempo medio anual de insolación de unas 2770 h. La temperatura acumulada por encima de 10 °C es de 3649 °C. La precipitación media anual es de 125,0 a 207,7 mm y la evaporación media anual es de 1942 mm. Las temperaturas máximas/mínimas y la precipitación media para la temporada de crecimiento en 7 años durante los períodos de crecimiento del maíz se muestran en la Fig. 1. La profundidad del agua subterránea varía de 2 a 3 m en diferentes años. El tipo de suelo es suelo desértico gris. Los promedios de siete años de las propiedades fisicoquímicas del suelo se muestran en la Tabla 1.

Variación meteorológica durante los períodos de crecimiento del maíz de 2015 a 2021. (a) Temperatura promedio diaria. (b) Precipitación efectiva mensual.

En el estudio se utilizó un diseño experimental de campo que consta de tres repeticiones, con riego por goteo (DI) y riego de borde convencional (BI). La cuota de riego de riego por goteo fue de 540 mm, mientras que la cuota de riego de riego de borde convencional fue de 720 mm, que se refieren a la cantidad de riego del agricultor local. El riego por goteo utiliza un modelo de riego integrado de agua y fertilizantes. El riego de borde convencional, el agua de las plántulas se siembra con fertilizante de semillas, y el riego posterior adopta el modo simple de integración de agua y fertilizante. Los niveles de riego y fertilización en cada período de crecimiento y todo el período de crecimiento se muestran en la Tabla 2. La siembra, cosecha y tiempo de muestreo del maíz con riego por goteo se muestran en la Tabla 3. Considerando el efecto marginal de los diferentes métodos de riego, las 6 parcelas se separaron de las parcelas adyacentes por franjas de aislamiento de 2,2 m de ancho, y el tamaño de cada parcela (110 m2) era de 20 m de largo y 5,5 m de ancho. En cada parcela se instaló medidor de lectura de agua y tanque de fertilizante para monitorear la cantidad de agua de riego y fertilizante que se aplicaba, respectivamente.

Se utilizó una jardinera conjunta para colocar cintas de goteo, film plástico y sembrar. Su densidad de siembra fue de 1.26 × 105 hm−2 en el experimental. Las plantas se sembraron alternando hileras anchas y estrechas de 0,8 m y 0,3 m, y el espacio entre plantas dentro de una hilera fue de 14,4 cm, respectivamente (Fig. 2, el espacio entre las cintas de goteo fue de 110 cm). El control de plagas y malezas siguió las prácticas convencionales en el área.

Diagrama de riego por goteo y riego de borde convencional para el cultivo de maíz.

La variedad de maíz "ZD958", que se planta comúnmente en el norte de China, se utilizó como variedad experimental. Zhengdan 958 fue descendiente de Zheng 58 y Chang 7-2 endogámicos (número de depósito 20000009), que están aprobados en China. En este estudio, las semillas de Zhengdan 958 fueron proporcionadas por Beijing Denong Seed Technology Co. Ltd. La investigación experimental y los estudios de campo sobre plantas cumplieron con las directrices y la legislación institucional, nacional e internacional pertinente. La urea (N ≥ 46,4 %, gránulos) utilizada en el experimento fue producida por Xinlianxin Co, Ltd. (Xinjiang, China). El fosfato monoamónico (N ≥ 12 %, P2O5 ≥ 61 %, polvo) es producido por Guizhou Kai Phosphorus Group Co., Ltd. (Guiyang, China). El sulfato de potasio es producido por Luobupo Potassium Salt Co., Ltd. (Xinjiang, China).

La fuente de agua de riego era un pozo profundo con una profundidad de 100 m; la salinidad del agua era de 0,2 a 0,3 g L−1. El tipo de correa de riego por goteo era una correa de riego por goteo de laberinto de un solo ala (WDF16/2.6–100) producida por Xinjiang Tianye Company (Shihezi, China). El grosor de la pared era de 0,18 mm, el diámetro interior era de 16 mm, el espacio entre los orificios de goteo era de 300 mm, el caudal nominal era de 2,0 L h−1 y la presión de trabajo era de 0,1–0,15 MPa.

Se seleccionaron al azar diez plantas de maíz con un crecimiento similar de cada tratamiento en las etapas de floración y madurez, y se midió con cinta la altura desde el suelo hasta la parte superior de las plantas de maíz18.

Se seleccionaron diez plantas representativas de los surcos centrales de cada parcela para determinar el área foliar verde (ABL) de manera no destructiva en las etapas de floración y madurez. Se registraron la longitud de la hoja (L) y el ancho máximo (W) y se usaron para calcular la GLA.

donde N es el número de plantas dentro de una unidad de superficie de terreno y S es la unidad de superficie de terreno19.

Se usó el medidor de clorofila SPAD-502 (Minolta, JPN) para determinar las hojas de las mazorcas de diez plantas de maíz seleccionadas aleatoria y continuamente en las etapas de floración y madurez.

Al momento de la floración y madurez del maíz, se seleccionaron al azar cuatro plantas de maíz de crecimiento uniforme de cada tratamiento, se cortaron de la parte inferior de los tallos de las plantas con tijeras y las hojas, tallos y órganos reproductivos20 en una etapa posterior se archivaron. bolsas y se pesó en peso fresco, luego se midió el peso de materia seca por el método de secado y pesaje. Todas las muestras de plantas se calentaron durante 30 min a 105 °C y luego se secaron a 85 °C hasta peso constante. Cada fracción vegetal se pesó para obtener su peso de materia seca.

El muestreo de campo y la investigación se realizaron en la etapa de floración (15 de julio de 2015, 17 de julio de 2016, 20 de julio de 2017, 18 de julio de 2018, 14 de julio de 2019, 15 de julio de 2020 y 19 de julio de 2021) y etapa de madurez ( 24 agosto 2015, 25 agosto 2016, 28 agosto 2017, 25 agosto 2018, 22 agosto 2019, 2 septiembre 2020 y 27 agosto 2021) de maíz.

Durante el período de madurez del maíz, se realizó un muestreo aleatorio para cada parcela. Se eligieron veinte plantas de maíz continuamente en cada punto, y se midió la longitud de las panojas, el número de hileras y la longitud de la calvicie, y luego se trillaron las mazorcas. El grano se secó al aire y se pesó (llamado su masa de 1000 granos y masa total de granos), luego se convirtió en rendimiento por hectárea. El rendimiento de grano y el peso del grano se expresaron con un contenido de humedad del 14%.

Rendimiento (kg hm−2) = 20 peso de grano (g)/20 panículas × 126 000/1000 × [1 − contenido de humedad del grano (%)]/(1 − 14 %)21.

Translocación de materia seca (kg hm−2) = materia seca de tallo y hojas en la etapa de floración − materia seca de tallo y hojas en la etapa de madurez;

Eficiencia de transferencia de materia seca (%) = translocación de materia seca/materia seca de tallo y hojas en la etapa de floración ×100;

Contribución de la translocación de materia seca al grano (%) = translocación de materia seca/rendimiento de grano × 10022.

La evaporación-transpiración (ET) estacional se estimó utilizando el enfoque del balance hídrico

donde P, precipitación; yo, riego; Cp, contribución por ascenso capilar desde el agua subterránea; Dp, percolación profunda; Rf, escorrentía; ΔS = Sf − Si, cambio en el almacenamiento de agua del suelo en el perfil; donde Si, almacenamiento de agua en el suelo en el perfil a la siembra y Sf, almacenamiento de agua en el suelo en el perfil a la cosecha.

Debido a la profundidad del agua subterránea entre 2 y 3 m, se supuso que Cp era insignificante. Dp se consideró insignificante más allá de los 90 cm debido a los cambios insignificantes en el almacenamiento de humedad del suelo por debajo de los 90 cm de profundidad del suelo. No hubo escorrentía (Rf) del campo ya que todas las parcelas estaban provistas de diques. ΔS, el almacenamiento de agua en el suelo en el momento de la siembra es similar al del momento de la cosecha, lo que puede ignorarse. De este modo,

donde Y es el rendimiento de grano del maíz.

La fórmula de cálculo de la eficiencia en el uso del agua de riego24 (kg m−3) es

Con el fin de comparar simplemente los beneficios económicos del riego por goteo y el riego de borde convencional, la renta anual de la tierra, la maquinaria, las semillas, los pesticidas, los seguros, la mano de obra y los fertilizantes se fijaron al mismo precio. Los ingresos netos por hectárea de todos los tratamientos se calcularon restando los costos de plantación de los ingresos totales. La relación de beneficios a costos (B:C) se calculó utilizando la fórmula en la ecuación 25:

Relación beneficio/costo = rentabilidad bruta (USD$ hm−1)/costo de cultivo USD$ hm−1

El documento utiliza datos promedio de 7 años. Todos los datos se analizaron estadísticamente utilizando SPSS 25.0, incluido ANOVA unidireccional, comparación de medias múltiples utilizando la prueba de diferencia mínima significativa (LSD) (α = 0,05). Las cifras se prepararon a través de origin 2018 y excel 2016. Se realizó la prueba de Duncan para realizar comparaciones múltiples para identificar diferencias significativas entre las medias de diferentes tratamientos. Las diferencias se consideraron estadísticamente significativas cuando p < 0,05.

El riego por goteo afecta el índice de crecimiento del maíz en diferentes grados. La altura de la planta, el índice de área foliar y el SPAD del maíz DI promedio fueron superiores a los del BI. En comparación con BI, la altura de la planta en la etapa de floración del riego por goteo aumentó en un 7,92 %, y en el período de madurez aumentó en un 5,95 % (Fig. 3). El índice de área foliar mostró que DI fue 22.24% mayor que BI en la etapa de floración. En la etapa de madurez, DI fue 24.70% mayor que BI (Fig. 4). El SPAD de riego por goteo aumentó en 3,82% y 3,65% en comparación con BI en la etapa de floración y madurez (Fig. 5). En general, los diferentes métodos de riego tuvieron una gran influencia en la altura de la planta y el índice de área foliar del maíz, y no hubo diferencias significativas en SPAD entre los diferentes tratamientos. Los diferentes métodos de riego tienen relaciones específicas con la altura de la planta de maíz, el índice de área foliar y SPAD.

Altura de la planta entre riego por goteo y riego de borde convencional en las etapas de floración y madurez del maíz. (a) Altura de la planta en la etapa de floración del maíz. (b) Altura de la planta en la madurez del maíz.

Índice de área foliar entre riego por goteo y riego convencional en borde en las etapas de floración y madurez del maíz. (a) Índice de área foliar en la etapa de floración del maíz. (b) Índice de área foliar en la madurez del maíz.

SPAD entre el riego por goteo y el riego convencional en borde en las etapas de floración y madurez del maíz. (a) SPAD en la etapa de floración del maíz. (b) SPAD en la madurez del maíz.

Los métodos de riego afectaron significativamente la acumulación de biomasa del maíz en las etapas de floración y madurez (p < 0.05). En comparación con BI, la biomasa de órganos reproductivos del riego por goteo aumentó un 11,61 %, la biomasa de tallos del riego por goteo aumentó un 8,79 %, la biomasa de hojas del riego por goteo aumentó un 14,31 %, y que la biomasa total aumentó un 10,20 % en la floración etapa, respectivamente (Fig. 6). La acumulación de materia seca del maíz en la etapa de madurez se muestra en la Fig. 7. La biomasa de órganos reproductivos bajo DI fue mayor que BI en un 5,78 %, la biomasa de las hojas aumentó en un 8,17 %, la biomasa del tallo aumentó en un 8,55 % y la biomasa total aumentó en un 6,75 %. , respectivamente. Los órganos reproductivos, hojas, tallos y biomasa total del maíz en estado de madurez fueron superiores a los del BI.

Acumulación de materia seca en la etapa de floración del maíz entre riego por goteo y riego convencional en borde.

Acumulación de materia seca en la etapa de madurez del maíz entre riego por goteo y riego convencional en borde.

Los resultados del Cuadro 4 demuestran que, con excepción del número de hileras por mazorca, el riego por goteo influyó significativamente en el rendimiento del maíz y sus componentes. Puede verse que el rendimiento del maíz DI fue significativamente mayor que el del maíz BI. El rendimiento promedio del maíz DI fue 1644,51 kg hm−2 superior al del maíz BI, y la tasa de aumento fue del 14,39 %. En términos de estructura de rendimiento, el diámetro de la mazorca, el número de granos por hilera, el número de hileras por mazorca y el peso de 1000 granos mostraron que el riego por goteo fue mayor que el riego convencional en borde, y los componentes del rendimiento aumentaron significativamente en un 2,69 %, 8,97 %, 2,84 % y 7,87 %

Los resultados de la Tabla 5 demuestran que los métodos de riego influyeron significativamente en la transferencia de biomasa y los indicadores relacionados. La translocación de materia seca de DI fue 27.44% mayor que la de BI. La eficiencia de transferencia de materia seca de DI fue de 59,22 a 85,04 % y la de BI fue de 49,72 a 75,63 %. La eficiencia de transferencia de materia seca de DI fue 13,97% mayor que la de BI. El aporte de materia seca del DI fue 7,85% superior al del BI. En general, el riego por goteo fue superior al riego de borde convencional en la translocación de materia seca, la eficiencia de transferencia de materia seca y la contribución de granos, lo que fue más beneficioso para mejorar el rendimiento del maíz.

La eficiencia en el uso del agua (WUE) es el estándar para comparar la economía de las unidades de uso agrícola del agua bajo diferentes métodos de riego (Tabla 6). En comparación con BI, el IWUE de DI aumentó 0,99, 1,10, 1,15, 1,36, 1,37, 1,24 y 1,48 kg m−3, respectivamente. La EUA de DI en 7 años aumentó en 0,82, 0,88, 0,89, 1,18, 1,12, 1,14 y 1,36, que fue un 53,77% superior a la de BI. El IWUE medio de DI fue un 57,90% superior al de BI. El riego por goteo mejoró la WUE y la IWUE del maíz y desempeñó un papel importante en el ahorro de agua.

Luego de deducir el costo total, el ingreso neto de DI es significativamente mayor que el de BI (Cuadro 7). Costo bruto de 7 años basado en los mismos criterios. El coste bruto de BI es superior al de DI en un 3,89%. En comparación con BI, la rentabilidad bruta, la rentabilidad neta y la relación beneficio/costo (B:C) de DI aumentaron un 18,50 %, un 60,90 % y un 22,88 %. Los rendimientos económicos netos se calcularon restando los insumos de los productos. Los insumos incluyen costos de arrendamiento de tierras, semillas, fertilizantes químicos, pesticidas, maquinaria y mano de obra. El riego por goteo cuesta menos que el riego de borde convencional 91,41 USD$ hm−1, la utilidad neta supera los 756,58 USD$ hm−1.

En comparación con el riego de borde convencional, el riego por goteo tiene las características de un ciclo de riego corto26 y una interfaz seca-húmeda obvia de humedad del suelo moderada27, lo que favorece el crecimiento del maíz. El riego por goteo promueve el crecimiento del maíz y aumenta el rendimiento en comparación con el riego de borde convencional. Este estudio mostró que, en comparación con el riego en borde convencional, el riego por goteo aumentó la biomasa total promedio en un 10,20 % y un 6,75 % en las etapas de floración y madurez, y aumentó el rendimiento en un 10,67 %. Sandhu et al.28 encontraron que el maíz y el trigo bajo el sistema de riego por goteo mostraron un aumento significativo en el rendimiento del grano de 13,7% y 23,1% en comparación con el riego por surcos, respectivamente. Xu et al.29 encontraron el rendimiento de grano más bajo en el maíz de secano, mientras que el método de riego por goteo aumentó el rendimiento de grano en un 14 % con un ahorro de agua del 40 % en comparación con el riego de borde convencional. Zhang et al.30 informaron que el riego por goteo bajo película aumentó significativamente la biomasa del maíz en comparación con el riego tradicional, y la biomasa en la etapa madura aumentó en un 6,90%. El estudio de Li et al.31 encontró que el riego por goteo aumentó la materia seca en el período de crecimiento y la biomasa en el período de madurez aumentó entre un 4,9% y un 11,1%. Los resultados de estudios anteriores son similares a los de este estudio. Las tecnologías de riego por goteo adoptan las ventajas del riego por goteo y el mantillo de película, creando así condiciones apropiadas para el crecimiento de los cultivos en las capas de suelo cultivable32. A través del riego por alta frecuencia, el riego por goteo aplica lentamente una pequeña cantidad de agua a la raíz del cultivo, de manera que el cultivo esté siempre mejor regado, evitando los excesos periódicos y el déficit hídrico que provoca el riego tradicional33. Por lo tanto, el riego por goteo es más propicio para el crecimiento del maíz. Los resultados de crecimiento y rendimiento del maíz en este estudio son similares a los de estudios previos. En resumen, el riego por goteo fue más beneficioso para el crecimiento del maíz y el aumento del rendimiento, las principales razones son: (1) diferentes métodos de riego. El riego por goteo bajo película cambió el sitio de suministro de agua y la frecuencia de riego, lo que afectó el modo de infiltración y las características de distribución del agua de riego, aumentando el contenido efectivo de agua en la zona de la raíz del maíz, lo que fue beneficioso para el crecimiento del maíz y, por lo tanto, aumentó el rendimiento del maíz. (2) Distintas cuotas de riego. Muchos estudios anteriores han demostrado que la mejor cuota de riego para el maíz en el norte de Xinjiang es de aproximadamente 540 mm, demasiado o muy poco no conduce a la mejora del rendimiento. (3) Diferentes intervalos de tiempo de riego y fertilización. El aumento de la frecuencia de riego aumentó el área superficial y el peso de la raíz inferior, movió la raíz hacia afuera, aumentó el volumen del elipsoide y promovió el crecimiento del maíz.

El riego por goteo gotea agua y fertilizante directa y lentamente en el suelo de las raíces de los cultivos a través del riego de alta frecuencia34, formando cuerpos húmedos elipsoidales o esféricos en la zona de la raíz, lo que es beneficioso para que los cultivos absorban agua del suelo y puede reducir eficazmente las fugas profundas35. Debido a que el agua del riego por goteo se distribuye principalmente en la zona de raíces del maíz, es beneficiosa para la absorción y utilización de los cultivos, mejorando así la eficiencia en el uso del agua36. Por lo tanto, el riego por goteo tiene mejores WUE e IWUE que el riego convencional en bordes para el maíz. La EUA de los cultivos es un índice importante para medir la absorción de agua y la eficiencia de utilización de los cultivos. Este estudio muestra que la EUA promedio del riego por goteo es 3.01%, y la del riego en borde convencional es 1.96%, y la IWUE promedio del riego por goteo es 3.38%, y la del riego en borde convencional es 2.14%, y la eficiencia de producción de agua se incrementa en un 57,90%. La eficiencia de producción de agua se incrementa en un 53,77%. Los estudios de Xiong et al.37 han demostrado que el riego intermitente aumenta la eficiencia en el uso del agua en al menos un 18,2% en comparación con el riego convencional. Rasool et al.38 encontraron que, en comparación con el tratamiento de riego por surcos, se encontraron ahorros de agua de 33,4 a 60,0 % con los tratamientos de riego por goteo. Ghamarnia et al.39 demostraron que, en comparación con el riego por surcos convencional local, el agua de riego estacional del maíz con riego por goteo se ahorró entre un 36% y un 81% mediante el uso de diferentes correas de riego por goteo y tratamientos de superficie, combinados con el monitoreo del suelo y el agua. Fonteyne et al.40 demostraron que, en condiciones de labranza convencional, el riego por goteo ahorra un 36 % de agua en comparación con el riego por surcos en promedio, el riego por goteo y la agricultura de conservación combinan el ahorro de agua de riego en un 40 % en comparación con el riego por surcos en promedio. Esos fueron consistentes con nuestros resultados. El riego por goteo no solo mejora la eficiencia del uso del agua de riego, sino que también logra el efecto de ahorro de agua en el riego. Se han obtenido importantes beneficios económicos, sociales y ecológicos mediante la popularización y aplicación a gran escala de la tecnología de riego por goteo en el noroeste de China.

Bajo la condición de cantidad básica de riego en el noroeste de China, el riego por goteo promovió el crecimiento del maíz, la acumulación de materia seca y la WUE en comparación con el riego convencional en las fronteras, aumentando así el rendimiento. En comparación con el riego de borde convencional, el riego por goteo es un método de riego de ahorro de agua, alto rendimiento y alta eficiencia para la siembra de maíz en el noroeste de China. El rendimiento del maíz con riego por goteo fue un 14,39 % superior al del riego convencional en las fronteras, la eficiencia del uso del agua aumentó entre un 43,48 y un 68,09 %, la eficiencia del uso del agua de riego aumentó entre un 47,63 y un 70,60 % y la eficiencia económica aumentó en 756,58 USD $ hm−1. El riego por goteo se convertirá en una medida más eficaz para el desarrollo agrícola sostenible en el futuro, que ha reducido el agua de riego en unos 180 mm.

Los conjuntos de datos utilizados y/o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

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El autor agradece el apoyo financiero para completar el estudio. Los autores agradecen a la estación experimental para el uso del agua de cultivos del ministerio de agricultura por proporcionar sitios experimentales y apoyo técnico. Agradecemos a los docentes, estudiantes y trabajadores que han contribuido y guiado este estudio. También nos gustaría agradecer a los revisores por ayudarnos a mejorar nuestro manuscrito original.

Este trabajo fue respaldado por la investigación y la aplicación de la regulación de fertilizantes y agua de cultivos de riego por goteo, proyecto de inicio de talentos de alto nivel de la Universidad Normal de Yili (2023RCYJ01). El Plan de Liderazgo Juvenil para el Cuerpo (2018CB026), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (31460550), el Plan para la Reurbanización de Industrias Clave en el Sur de Xinjiang (2021DB015) y el Proyecto de Transformación de Logro e Investigación Tecnológica (2016AC008).

Facultad de Recursos y Medio Ambiente, Universidad Normal de Yi Li, Yi Li, Xinjiang, 835000, China

Mengjie Liu y Fei Liang

Facultad de Recursos y Medio Ambiente, Universidad Agrícola de Xinjiang, Urumqi, 830052, China

Mengjie Liu y Hongtao Jia

Instituto de Conservación de Agua y Fertilización de Suelos de Tierras Agrícolas, Academia de Ciencias de Recuperación Agrícola de Xinjiang, Shihezi, 832000, China

Mengjie Liu, Fei Liang, Quansheng Li, Guodong Wang y Yuxin Tian

Escuela de Conservación del Agua e Ingeniería de la Construcción, Universidad de Shihezi, Shihezi, 832000, China

Meng Jie Liu

Facultad de pastizales, Universidad agrícola de Xinjiang, Urumqi, 830052, China

yuxin tian

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ML: conceptualización, metodología, software, validación, análisis formal, curación de datos, redacción: borrador original, visualización. FL: conceptualización, validación, curación de datos, administración de proyectos, adquisición de fondos, redacción, revisión y edición. QL, GW y YT: curación de datos, investigación, recursos. HJ: metodología, validación, supervisión, análisis formal, redacción—revisión y edición. Todos los autores leyeron y aprobaron el manuscrito final.

Correspondencia a Fei Liang o Hongtao Jia.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Liu, M., Liang, F., Li, Q. et al. Crecimiento mejorado, eficiencia en el uso del agua y beneficio económico para el maíz mediante riego por goteo en el noroeste de China. Informe científico 13, 8392 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-35611-9

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Recibido: 06 marzo 2023

Aceptado: 21 de mayo de 2023

Publicado: 24 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35611-9

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