Jianming Xie1,2 & Jihua Yu1,2 & Baihong Chen1,2 & ZhiFeng1,2 & JianLyu1,2 & Linli Hu1,2 & Yantai Gan3 &
Kadambot HM Siddique4
1. Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Sciences, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
2. Hochschule für Gartenbau, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
3. Agriculture and Agri-Food Canada, Swift Current Research and Development Centre, Swift Current, SK S9H 3X2, Kanada
4. Das UWA Institute of Agriculture and School of Agriculture & Environment, The University of Western Australia, Perth, WA 6001, Australien
Abstrakt
In besiedelten Regionen/Ländern mit schneller wirtschaftlicher Entwicklung wie Afrika, China und Indien schrumpft das Ackerland aufgrund des Städtebaus und anderer industrieller Landnutzungen rapide. Dies schafft beispiellose Herausforderungen, um genügend Lebensmittel zu produzieren, um den gestiegenen Lebensmittelbedarf zu decken. Können die Millionen von wüstenähnlichen, nicht landwirtschaftlich nutzbaren Hektar für die Nahrungsmittelproduktion erschlossen werden? Kann die reichlich verfügbare Sonnenenergie für die Pflanzenproduktion in kontrollierten Umgebungen, wie z. B. solarbasierten Gewächshäusern, genutzt werden? Hier überprüfen wir nämlich ein innovatives Anbausystem "Gobi-Landwirtschaft." Wir stellen fest, dass das innovative Gobi-Landwirtschaftssystem sechs einzigartige Merkmale aufweist: (i) Es nutzt wüstenähnliche Landressourcen mit Solarenergie als einzige Energiequelle, um ganzjährig frisches Obst und Gemüse zu produzieren, im Gegensatz zur konventionellen Gewächshausproduktion, wo der Energiebedarf liegt befriedigt durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe oder den Stromverbrauch; (ii) Anhäufungen einzelner Anbaueinheiten werden unter Verwendung lokal verfügbarer Materialien wie Lehmerde für die Nordwände der Anlagen hergestellt; (iii) die Flächenproduktivität (Frischprodukte pro Flächeneinheit pro Jahr) beträgt 10-27 mal höher und Nutzwassernutzungseffizienz 20-35-mal größer als herkömmliche bewässerte Freilandanbausysteme; (iv) Pflanzennährstoffe werden hauptsächlich über lokal hergestellte organische Substrate bereitgestellt, wodurch der Einsatz von synthetischen anorganischen Düngemitteln in der Pflanzenproduktion reduziert wird; (v) Produkte haben einen geringeren ökologischen Fußabdruck als Freilandanbau aufgrund von Solarenergie als einziger Energiequelle und hohen Ernteerträgen pro eingesetzter Einheit; und (vi) es schafft ländliche Arbeitsplätze, was die Stabilität ländlicher Gemeinschaften verbessert. Während dieses System beschrieben wurde als a "Wunder des Gobi-Landes" Für die sozioökonomische Entwicklung müssen viele Herausforderungen angegangen werden, wie z. B. Wasserbeschränkungen, Produktsicherheit und ökologische Auswirkungen. Wir schlagen vor, dass entsprechende Richtlinien entwickelt werden, um sicherzustellen, dass das System die Nahrungsmittelproduktion ankurbelt und die ländliche Sozioökonomie verbessert, während es gleichzeitig die fragile ökologische Umwelt schützt.
Einleitung
Ackerland für die Landwirtschaft ist eine begrenzte Ressource (Liu et al. 2017). In Ländern mit schneller wirtschaftlicher Entwicklung wie China, Indien und Afrika wurde viel Ackerland in industrielle Nutzung umgewandelt (Cakir et al. 2008; Xuet al. 2000). Aufgrund der schnellen Urbanisierung, die mit der Landwirtschaft um Land konkurriert (Zhang et al. 2016; Müller et al. 2012), steht die Steigerung der Pflanzenproduktion vor einer beispiellosen Herausforderung, um die Ernährungsbedürfnisse und -präferenzen der wachsenden menschlichen Bevölkerung zu befriedigen (Godfray et al. 2010). Es ist möglich, dass entwickelte Länder mit großen Ackerflächen, wie Australien, Kanada und die USA, Graslandflächen in Ackerland für den Weltgetreidemarkt umwandeln könnten. Dies kann jedoch den Verlust von Kohlenstoffreserven beschleunigen und erhebliche negative Auswirkungen auf die Umwelt haben (Godfray 2011).
In vielen ariden und semiariden Umgebungen gibt es riesige Gebiete "Gobi-Land" (definiert als nicht bebaubares Land), darunter 1.95 Millionen Hektar wüstenartiges Land in den sechs Provinzen im Nordwesten Chinas (Liu et al. 2010). China unternimmt konzertierte Anstrengungen, um dieses Gobi-Land für die Nahrungsmittelproduktion zu entwickeln, indem es ein innovatives Anbausystem verwendet, das so genannte "Gobi-Landwirtschaft." Wir haben dieses Kultivierungssystem definiert als "Ein Anbausystem mit einem Cluster von lokal errichteten, solarbetriebenen, gewächshausähnlichen Anbaueinheiten aus Kunststoff für die Produktion von ertragreichen, hochwertigen Frischprodukten (Gemüse, Obst und Zierpflanzen) auf effektive, effiziente und wirtschaftliche Weise" (Xieet al. 2017). In manchen ausgeklügelten Cluster-Systemen können die klimatischen Bedingungen in den einzelnen Units mit Datenloggern überwacht werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gewächshäusern oder Gewächshäusern, in denen Heizung und Kühlung (zwei Hauptkosten bei der Gewächshausproduktion) normalerweise durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe (Diesel, Heizöl, Flüssigöl, Gas) bereitgestellt werden, die CO erhöhen2 -Emissionen oder die Verwendung elektrischer Heizungen, die mehr Energie verbrauchen (Hassanien et al. 2016; Wang et al. 2017), "Gobi-Landwirtschaft" Systeme setzen vollständig auf Solarenergie zum Heizen, Kühlen und zur Umwandlung natürlicher Energie in pflanzliche Biomasse.
In den letzten Jahren hat sich die Nutzung des Gobi-Landes für die Nahrungsmittelproduktion in China rasant entwickelt (Zhang et al. 2015). In den nordwestlichen Regionen produzieren Landanbausysteme der Gobi einen großen Teil des in der Region konsumierten Gemüses. Dieses System spielt eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Ernährungssicherheit, der Steigerung der sozioökologischen Nachhaltigkeit und der Verbesserung der Lebensfähigkeit ländlicher Gemeinschaften. Viele betrachten dieses Land der Gobi als Landwirtschaft "neu entdecktes Land" Anbausystem. Ein wesentliches Merkmal des Systems ist die Möglichkeit zur Nahrungsmittelproduktion auf ehemals unproduktivem Land. Dieses innovative Anbausystem kann ein revolutionärer Schritt in Richtung moderner Landwirtschaft sein. Es fehlen jedoch Informationen über die wissenschaftliche Weiterentwicklung der Anbausysteme des Gobi-Landes. Viele Fragen bleiben offen: Wird sich dieses System nachhaltig zu einer großen Gemüseproduktionsindustrie entwickeln? Wie wird sich das Gobi-Landanbausystem langfristig auf die Öko-Umwelt auswirken? Kann das "made in China" Anbaumodell gelten auch für andere aride Zonen mit schwindenden Ackerflächen, wie Nordkasachstan (Kraemer et al. 2015), Sibirien (Halicki und Kulizhsky 2015) und zentral- bis nordafrikanische Regionen (de Grassi und Salah Ovadia 2017)?
Mit diesen Fragen im Hinterkopf haben wir eine umfassende Literaturrecherche zu aktuellen Entwicklungen und zentralen Forschungsergebnissen zum Anbausystem durchgeführt. Die Ziele dieses Papiers waren (i) die wissenschaftlichen Fortschritte der in Nordchina eingeführten Anbausysteme auf dem Gobi-Land hervorzuheben, einschließlich der Pflanzenproduktivität, der Wassernutzungseffizienz (WUE), der Nährstoff- und Energieverbrauchsmerkmale und der potenziellen ökologischen und ökologischen Auswirkungen; (ii) Erörterung der wichtigsten Herausforderungen, denen sich das System gegenübersieht, wie etwa die Verfügbarkeit von Wasser für die Bewässerung, Qualität und Sicherheit der Produkte und die potenziellen Auswirkungen auf die Stabilität und Entwicklung ländlicher Gemeinschaften; und (iii) Vorschläge zur Festlegung von Richtlinien und Forschungsprioritäten für eine gesunde Exploration und langfristig nachhaltige Entwicklung von Gobi-Landanbausystemen zu machen.
Ein kurzer Überblick über die Infrastruktur der Landsysteme der Gobi
Um zu verstehen, wie das Gobi-Landkultivierungssystem funktioniert, haben wir eine kurze Beschreibung von Design, Technik und Konstruktion bereitgestellt. Weitere Einzelheiten zur Infrastruktur finden sich in einem kürzlich erschienenen Review (Xie et al. 2017). Das Gobi-Landanbausystem wird auf unkultiviertem Gobi-Land errichtet, wo eine traditionelle Pflanzenproduktion nicht möglich ist. Gobi-Landanlagen werden in gebaut "Clustern" einzelner Produktionseinheiten. Eine typische geclusterte Anlage besteht aus mehreren (bis zu Hunderten) einzelnen Anbaueinheiten oder Häusern (Abb. 1a). Die mikroklimatischen Bedingungen in jeder Anbaueinheit werden von einem zentralen Kontrollzentrum überwacht, in dem entfernte Sensoren,
Mikroklimatische Bedingungen wie Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit können in einigen Anbaueinheiten angepasst werden, während andere Überwachungssysteme eine automatische Fertigation ermöglichen. Einige fortschrittliche Technologien wie das Internet der Objekte (Wang und Xu 2016) oder Internet der Dinge (Li et al. 2013) kann in der Zentrale installiert werden, um genauere Messwerte der Mikroklimadaten zu liefern, die von einzelnen Anbaueinheiten übermittelt werden. Diese wurden jedoch aufgrund der hohen Kosten nicht weit verbreitet.
Eine typische Anbaueinheit innerhalb einer gruppierten Einrichtung ist nach Osten ausgerichtet-Westen und hat drei Wände an der Nord-, Ost- und Westseite der Struktur. Die Südseite der Struktur ist ein geneigtes Dach, das von einem Stahlrahmen getragen und mit einer transparenten Thermoplastikfolie bedeckt ist (Abb. 2). Das Dach ist entsprechend geneigt, um tagsüber eine effektive Lichtdurchlässigkeit zu gewährleisten (Zhang et al. 2014). Sonnenenergie wird in der thermischen Masse der Wände gespeichert und nachts als Wärme abgegeben. Im Winter wird das Dach jede Nacht mit selbstgemachten Strohmatten abgedeckt, um die Innentemperatur aufrechtzuerhalten (Tong et al. 2013).
Eine kritische Komponente jeder Anbaueinheit ist die Nordwand, die aus lokal verfügbaren Materialien wie Lehmziegeln gebaut wird (Wang et al. 2014), Erntestrohblöcke (Zhang et al. 2017), gewöhnliche Ziegel mit Styropor (Xu et al. 2013), Flugaschemauerwerk (Xu et al. 2013), mit Zementmörtel gemischte Tonblöcke (Chen et al. 2012), Stampflehm (Guan et al. 2013) oder mit Betonsteinen eingearbeiteter Rohboden. In einigen Einheiten ist die Nordwand aus gebaut "phasenwechselndes Material" um die Wärmespeicherung und den Wärmeaustausch zu optimieren und somit Temperaturschwankungen für das Pflanzenwachstum zu reduzieren (Guan et al. 2012).
Einer der signifikanten Unterschiede zwischen geclusterten Gobi-Landanlagen und traditionellen Gewächshäusern oder Gewächshäusern ist die Energiequelle. Jede Anbaueinheit im geclusterten Gobi-Landsystem wird vollständig mit Solarenergie betrieben. Die Sonnenstrahlung wird tagsüber von der Nordwand absorbiert und nachts wieder abgegeben. Tagsüber ungenutzte Energie ist nachts eine aktive Energiequelle. EIN "wasserabweisend" Das System wird typischerweise verwendet, um in Winternächten zusätzliche Wärme bereitzustellen, wenn ein kleiner Teil des Bodens innerhalb der Einheit mit Wasser gefüllt ist, um es als wärmetauschendes Medium zu verwenden (Xie et al. 2017). Tagsüber zirkuliert Wasser und fließt durch die wasserabsorbierenden Vorhänge, wobei überschüssige Wärme durch Sonneneinstrahlung im Wasserkörper gespeichert wird. Nachts zirkuliert das warme Wasser und strömt durch Wasservorhänge, wobei die Wärme an die Luft im Gerät abgegeben wird. Die Wirksamkeit der Energiespeicherung in der "wasserabweisend" hängt von vielen Faktoren ab, wie direkter Sonneneinstrahlung, isotroper diffuser Sonneneinstrahlung vom Himmel, atmosphärischer Transparenz und Wärmedurchlässigkeit der Kunststofffolie auf dem Dach (Han et al. 2014). Mit der Entwicklung der Kultivierungssysteme werden ausgeklügeltere Heizsysteme für eine verbesserte Wärmespeicherung und -freisetzung entwickelt.
Wissenschaftliche Weiterentwicklung der Gobi-Landanbausysteme
Gobi-Landanbausysteme unterscheiden sich vom traditionellen Freilandanbau, bei dem die Pflanzen entweder mit Regen gefüttert oder bewässert werden. Sie unterscheiden sich auch vom Pflanzenanbau in herkömmlichen Gewächshäusern oder Gewächshäusern, wo die Energieversorgung meist durch Erdgas oder Strom erfolgt. Gobi-Landanbausysteme haben einzigartige Eigenschaften, von denen einige unten hervorgehoben werden.
Erhöhte Pflanzenproduktivität
Pflanzen, die in Gobi-Landanlagen angebaut werden, sind hochproduktiv mit einer deutlich höheren Landnutzungseffizienz (dh Ernteertrag pro genutzter Landeinheit) als herkömmlicher Freilandanbau. Beispielsweise hat die östliche Region des Hexi-Korridors in Nordwestchina eine langfristige (1960-2009) jährliche Sonnenscheindauer von 2945 h, jährliche mittlere Lufttemperatur 7.2 °C und frostfreie Periode von 155 Tagen (Chai et al. 2014c); Die Wärmeeinheiten sind mehr als ausreichend, um eine Ernte pro Jahr zu produzieren, aber unzureichend, um zwei Ernten pro Jahr unter den traditionellen Freilandsystemen zu produzieren. Im Gobi-Land-System können in den meisten Monaten oder sogar das ganze Jahr über Pflanzen angebaut werden. Durchschnittliche jährliche Ernteerträge über 5 Jahre (2012-2016) in Anbaueinheiten der Jiuquan Experimental Station betrugen 34 t ha-1 für Zuckermelone (Cucumis Melo L.), 66 t ha-1 für Wassermelone (Citrullus lanatus L.), 102 t ha 1 für Peperoni (Capsicum annuum, C. frutescens), 168 t ha 1 für Gurke (Cucumis Sativus L.) und 177 t ha 1 für Tomate (Solanum L.), das sind 10-27-mal höher als bei herkömmlichen Freilandanlagen unter denselben klimatischen Bedingungen (Xie et al. 2017). Ähnliche Ergebnisse wurden anderswo in Nordchina beobachtet, beispielsweise im Distrikt Wuwei am östlichen Ende des Bezirks Wuwei
Hexi-Korridor. Diese Ertragswerte wurden auf der von den Anbaueinheiten belegten Landfläche sowie den gemeinsamen Flächen einzelner Einheiten innerhalb desselben Kontrollsystems berechnet. Die Gemeinschaftsflächen sind für den Materialtransport und die Produktvermarktung vorgesehen.
Verbesserte Wassernutzungseffizienz
Eine der größten Herausforderungen für die Landwirtschaft in vielen ariden und semiariden Gebieten ist die Wasserknappheit. Einsparung von Wasser oder Verbesserung der WUE (Ernteertrag pro zugeführter Wassereinheit, ausgedrückt in kg ha-1 Ertrag m-3 Wasser) in der Pflanzenproduktion ist entscheidend für die Rentabilität der Landwirtschaft. Gobi-Landanbausysteme bieten erhebliche wassersparende Vorteile, da Pflanzen viel weniger Wasser verbrauchen als dieselben Pflanzen, die in traditionellen Freilandsystemen angebaut werden. Zum Beispiel über 4 Jahre (2012-2015) von Messungen in einem Gobi-Landanlagesystem im Landkreis Jiuquan, Tomate benötigte 385-466 mm Gesamtbewässerung, saisonale Evapotranspiration reichten von 350 bis 428 mm und Tomaten-Frischgewichte reichten von 86 bis 152 t ha-1. Einige große Gemüsekulturen erzielten hohe WUE (kg Frischware m-3), einschließlich 15-21 Wasser für Zuckermelone, 17-23 für Peperoni, 22-28 für Wassermelone, 2835 für Gurken und 35-51 kg für Tomaten. In diesem System betrug der WUE von Tomaten beispielsweise 20-35-mal größer als die gleichen Pflanzen, die auf Ackerland, Freilandsystemen angebaut werden (Xie et al. 2017).
Der Mechanismus für verstärktes WUE in Gobi-Landsystemen ist kaum verstanden. Wir schlagen vor, dass die Hauptfaktoren die folgenden sind: (a) Die Menge an Bewässerung, die auf Pflanzen in Gobi-Landsystemen angewendet wird, basiert auf den Pflanzenanforderungen für optimales Wachstum (Liang et al. 2014), die über einen eingebauten Wasserzähler (Abb. 3a). Abhängig vom Gerätebetreiber'Aufgrund des Wissens und der Erfahrung wird häufig eine Methode der geregelten Defizitbewässerung verwendet (Abb. 3b) das die Bewässerungsmengen in den unkritischen Wachstumsstadien reduziert (Chai et al. 2014b). Eine milde Defizitbewässerung kann die pflanzlichen Abwehrsysteme stimulieren, um die Toleranz gegenüber Trockenstress zu verbessern (Romero und Martinez-Cutillas 2012; Wang et al. 2012). Das Ausmaß der Wirkung einer regulierten Defizitbewässerung auf die Pflanzenleistung variiert mit der Pflanzenart und anderen Faktoren (Chen et al. 2013; Wang et al. 2010); (b) Bewässerungstechniken in Gobi-Landbearbeitungssystemen werden ständig verbessert, so dass unterirdische Tropfbewässerung (Abb. 3c) ist heute die beliebteste Bewässerungsmethode; (c) verschiedene Mulchmethoden werden verwendet, um die Wasserverdunstung an der Bodenoberfläche zu reduzieren. Die Pflanzfläche innerhalb der Kultureinheit wird während der Vegetationsperiode in der Regel mit Plastikfolie abgedeckt (Abb. 3d), einschließlich der Bereiche zwischen den Pflanzenreihen (Abb. 3e). Die Verringerung der Verdunstung und die Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit sind wahrscheinlich die beiden wichtigsten Faktoren für eine effiziente Wassernutzung. (d) ein bestimmter Prozentsatz des verdunsteten Wassers von der Bodenoberfläche wird innerhalb der Anbaueinheit recycelt, da der Anbau in einem relativ geschlossenen System stattfindet; und (e) ausgefeilte agronomische Praktiken werden für das Pflanzenmanagement in der Anbaueinheit verwendet (Abb. 3f), wie das Beschneiden von Zweigen, um die Lichtdurchlässigkeit zu erhöhen (Du et al. 2016), Optimierung der Belüftung zum Ausgleich von CO2 für Pflanzenphotosynthese und Krankheitsinzidenz (Yang et al. 2017) und Belüftung der Wurzelzone nach der Bewässerung für einige Tage, um die Bodenverdunstung zu minimieren (Li et al. 2016); All dies trägt dazu bei, den Ernteertrag zu steigern und die WUE zu verbessern.
Verbesserte Nährstoffnutzungseffizienz
Im Gegensatz zum traditionellen Freilandanbau, bei dem synthetische Düngemittel die Hauptquelle für Pflanzennährstoffe, organisches Material wie Erntestroh, Viehdung und Nebenprodukte aus der Lebensmittelindustrie, Energieerzeugungsprozesse und das Recycling menschlicher Abfälle sind-ist die Hauptnährstoffquelle in Gobi-Landanbausystemen. Die Abfallmaterialien stellen eine Alternative zu kommerziellen Medien dar, die in der herkömmlichen Gewächshausproduktion verwendet werden. Um sich als Substrat für die Gobi-Landkultivierung zu qualifizieren, müssen organische Materialien die folgenden Eigenschaften aufweisen (Fu et al. 2018; Fu und Liu 2016; Fu et al. 2017; Linget al. 2015; Songet al. 2013): (i) niedrige Schüttdichte, hohe Porosität und hohe Wasserhaltekapazität; (ii) hohe Kationenaustauschkapazität und Mineralnährstoffgehalt sowie geeigneter pH- und EC-Wert; (iii) gesteigerte Enzymaktivität, die üblicherweise durch Zugabe geeigneter Mikroorganismenstämme erreicht wird; (iv) langsame Abbaurate; und (v) frei von Unkrautsamen und bodenbürtigen Krankheitserregern sein. Materialart, Verarbeitungsverfahren, Abbaugrad und klimatische Bedingungen, unter denen die Substrate hergestellt werden, können die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des organischen Materials und damit die Substratqualität beeinflussen (Fu et al. 2017; Songet al. 2013).
Die Herstellung eines typischen hausgemachten Substrats umfasst mehrere Schritte (Abb. 4a): (i) Erntestroh (z. B. Mais) wird von den traditionellen Freilandproduktionssystemen in den umliegenden Dörfern gesammelt, zu einem Standort in der Nähe der Anlage transportiert und in 3 gehäckselt-5 cm lange Stücke, bevor eine geringe Dosis Stickstoffdünger (1.4 kg N pro 1000 kg trockenes Maisstroh) hinzugefügt wird, um das C:N-Verhältnis des Komposts auf etwa 15:1 einzustellen; (ii) etwa 1 kg Mikroorganismus-Inokulationsprodukt pro 1000 kg organischem Material zugesetzt wird; (iii) die 1. Stufe der Fermentation beinhaltet das Stapeln des Strohs auf dem Boden (z. B. 1.2 m hoch x 3.0 m breit unten und 2.0 m breit oben), bevor es mit Plastikfolie umwickelt wird; (iv) die Temperatur im Stapel wird überwacht und Wasser wird hinzugefügt, um den Feuchtigkeitsgehalt bei 60 zu halten-65 % für optimale Mikroorganismenaktivität; (v) die zweite Stufe der Fermentation erfordert alle 6 das Aufwirbeln des Stapels8 Tage und Kontrolle der Temperatur in den oberen 30 cm. Diese periodische Störung stellt sicher, dass Temperatur und Feuchtigkeit auf einem optimalen Niveau für mikrobielle Aktivität gehalten werden; und (vi) um Tag 32 herum-34 Nach der Fermentation wird das Material in ein Lager verbracht, wo es für den Anlagenanbau bereit ist. Das hausgemachte Substrat wird normalerweise bei 2 aufgetragen-3 t ha 1 zu den Anbauflächen innerhalb der Anbaueinheit und kann vor dem Austausch einige Jahre im Anbau verwendet werden. Der Nährstoffgehalt der Substrate kann durch Zugabe von ausgelagerten Nährstoffen wieder auf Produktionsniveau gebracht werden (Abb. 4b). Das Strohmaterial für das Bio-Substrat ist lokal verfügbar, und die meisten Herstellungsschritte verwenden Maschinen, die im eigenen Haus gebaut wurden.
Wie die Substratnährstoffe den Kulturen zugeführt werden, variiert zwischen den Clusteranlagen. Die meisten Erzeuger im Nordwesten Chinas verwenden entweder (1) ein Grabensystem, bei dem Gräben (typischerweise 0.4-0.6 m breit, 0.2-0.3 m tief, mit 0.8-1.0 m zwischen Gräben, die nach Norden ausgerichtet sind-Südrichtung) werden innerhalb der Kultureinheit auf dem Boden angelegt, mit Beton, Holzblöcken oder Ziegeln eingefasst, vor dem Pflanzen mit Substrat gefüllt (Abb. 5a) und mit Plastikfolie abgedeckt, damit die Setzlinge hindurchwachsen können (Abb. 5b). Einmal errichtet, können die Gräben für mehr als 20 Jahre für eine kontinuierliche Produktion verwendet werden; oder (2) Ganzsack-Substrate, bei denen das Substrat in einzelne Plastiktüten (typische Abmessungen einer Tüte ist 0.5 m Durchmesser und 1.0 m lang) in einer geschlossenen Mikroumgebung eingewickelt ist. Während sich die Pflanzen entwickeln, werden Nährstoffe aus den Tüten freigesetzt (Abb. 5c). Auf der Oberseite der Beutel werden Löcher zum Einpflanzen von Samen gemacht (Abb. 5d) und Tropfbewässerung durch die Löcher.
Die beiden Methoden unterscheiden sich in ihren Eigenschaften. Die Grabenmethode ermöglicht es Growern, den Substraten bei Bedarf problemlos Dünger hinzuzufügen. Bei einigen Kulturen, wie z. B. Wassermelonen, ist die Zugabe von anorganischem Dünger erforderlich, um eine hohe Produktivität zu gewährleisten. Einige Studien haben gezeigt, dass die Verwendung von organischem Dünger zusammen mit anorganischem Dünger den Ernteertrag steigern kann, aber Nährstoffüberschüsse im Boden und hohe Nitrat-N-Konzentrationen im Oberboden hinterlässt (Gao et al. 2012). Andere Studien haben gezeigt, dass der Whole-Bag-Ansatz produktiver ist als das Trench-System (Yuan et al. 2013), weil die eingewickelten Säcke eine physische Trennung des Substrats vom Boden ermöglichen; wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Kontamination von Substraten mit bodenbürtigen Krankheitserregern verringert wird. Nichtsdestotrotz können sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Substrats (in Gräben oder verpackten Säcken) mit jeder Anbausaison verschlechtern (Song et al. 2013), was die Kraft der Nährstoffversorgung reduziert (Song et al. 2013). Daher ist eine Substraterneuerung gerechtfertigt.
Erhöhte Energieeffizienz
Gobi Landbearbeitungssysteme basieren vollständig auf Solarenergie. Die Struktur ist so konzipiert, dass durch die Nutzung und Speicherung von Sonnenenergie so viel Wärme wie möglich gespeichert wird. Wichtig für die Beheizung der Kultureinheiten sind die tägliche Sonnenscheindauer, die Intensität der Sonneneinstrahlung und die jährlichen frostfreien Tage. Der östliche bis zentrale Hexi-Korridor, wie der Landkreis Wuwei (37° 96' N, 102° 64' E), Provinz Gansu, ist ein repräsentatives Gebiet, in dem gruppierte Einrichtungen in Gobiland konzentriert sind. Durchschnittlich 6150 MJ m 2 jährliche Sonneneinstrahlung und 156 frostfreie Tage lassen viele Gemüsesorten in hoher Qualität reifen. Um die Effizienz der Nutzung der Sonnenstrahlung zu verbessern, verwenden die Manager der Anbaueinheiten verschiedene Mittel, um die Wärmespeicherung zu erhöhen und die Wärmeabgabe zu verbessern, wie z. 2014), auf dem Dach installierte wärmespeichernde Farbplatten (Sun et al. 2013), wärmeabsorbierende Systeme im flachen Boden zur Erhöhung der Innenlufttemperatur (Xu et al. 2014) und Bodengeotextilien, die als Bodenabdeckung verwendet werden, um Wärme zu speichern. Außerdem werden Solarwärmepumpen verwendet, um die Wassertemperatur in Wärmereservoir-Wassertanks in einigen Anbaueinheiten zu regulieren (Zhou et al. 2016). In jüngerer Zeit wurden wärmeschützende Farbplatten oben auf dem Dach angebracht, um die Wärmeabsorption zu erhöhen (Sun et al. 2013). In einigen der ausgeklügelten Solargewächshäuser im Clustered Facility-Anbau werden fortschrittliche Solartechnologien verwendet, um die Wärmespeicherung, die photovoltaische Stromerzeugung und die Lichtnutzung zu verbessern (Cuce et al. 2016). Die Nutzung von Solarenergie für den Gewächshausanbau hat in vielen Gebieten/Ländern Fortschritte gemacht (Farjana et al. 2018), einschließlich Australien, Japan (Cossu et al. 2017), Israel (Castello et al. 2017) und Deutschland (Schmidt et al. 2012) sowie Entwicklungsländer wie Nepal (Fuller und Zahnd 2012) und Indien (Tiwari et al. 2016). In China ist die Installation moderner Solarmodule derzeit teuer, mit einer geschätzten Amortisationszeit von 9 Jahren (Wang et al. 2017). Wir gehen davon aus, dass sich die Amortisationszeit verkürzen wird, wenn sich das Anbausystem mit fortschrittlicherer Solartechnologie weiterentwickelt.
Die Lufttemperaturen innerhalb und außerhalb der Clusteranlagen können in kalten Wintern in Nordchina zwischen 20 und 35 °C liegen. Beispielsweise in Solaranlagen bei Lingyuan (41° 20' N, 119° 31' E) In der Provinz Liaoning im Nordosten Chinas erreichte in einem Solargewächshaus mit einer Spannweite von 12 m, einer Höhe von 5.5 m und einer Länge von 65 m mit Wärmespeicher-Freisetzungssystemen die nächtliche Lufttemperatur im Inneren 13 °C, während es draußen war -25.8 °C, eine Differenz von 39 °C (Sunetal. 2013).
Die Nutzung von Sonnenenergie für die Lebensmittelproduktion ist ein wesentliches Merkmal von "Gobi-Landwirtschaft" Systeme im Nordwesten Chinas. Dies unterscheidet sich von traditionellen Gewächshäusern oder Gewächshäusern, die externe Energiezufuhr zum Anbau von Pflanzen benötigen, was wirtschaftlich und ökologisch kostspielig sein kann (Hassanien et al. 2016; Canakci et al. 2013; Wang et al. 2017). Beispielsweise kann der durchschnittliche jährliche Stromverbrauch in konventionellen Gewächshäusern mehr als 500 kW hmy betragen (Hassanien et al. 2016), mit Kosten von bis zu 65,000 USD150,000 pro Jahr (in einer Türkei-Fallstudie) (Canakci et al. 2013). Weltweit wurde die Ausweitung der konventionellen Gewächshaus-Pflanzenproduktion aufgrund des intensiven Energieverbrauchs und der Besorgnis über Kohlenstoffemissionen begrenzt.
Vorteile für die Umwelt
Das Beheizen landwirtschaftlicher Gewächshäuser mit fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl und Erdgas trägt zu Kohlenstoffemissionen und zum Klimawandel bei. Solarbetriebene Gobi-Landanbausysteme bieten verbesserte Umweltvorteile aufgrund (i) eines reduzierten Energieverbrauchs, da der Pflanzenanbau im Gegensatz zu herkömmlichen Gewächshäusern, bei denen die Stromversorgung über Strom oder Erdgas erfolgt, das große Treibhausgasemissionen verursacht, vollständig auf Solarenergie beruht; (ii) verbesserte Wassereinsparung, da der Pflanzenanbau unter einem kunststoffbedeckten Dach mit geringer Bodenverdunstung und einem hohen Verhältnis von Transpiration: Verdunstung erfolgt. Die Bewässerung wird von einem zentralisierten Computer überwacht und gesteuert, der eine präzise Bewässerung mit minimalem Wasserverlust ermöglicht; (iii) Reduzierte Treibhausgasemissionen für das gesamte System (Chai et al. 2012) oder der Fußabdruck pro Gewichtseinheit des Frischgemüses auf Basis einer Ökobilanz (Chai et al. 2014a). Pflanzen, die in Cluster-Anlagen angebaut werden, haben deutlich höhere Erträge pro Inputeinheit (z. B. Dünger, Landnutzungsfläche) mit mehr atmosphärischem CO2 durch verstärkte Photosynthese in pflanzliche Biomasse umgewandelt werden als Freilandanbausysteme (Chang et al. 2013); und (iv) die Verwendung von Kompostsubstraten kann den Bodenkohlenstoff im Laufe der Zeit erhöhen (Jaiarree et al. 2014; Chaiet al. 2014a).
Einige Fallstudien haben das Netto-CO geschätzt2 Fixierung durch Pflanzen in solarbetriebenen Kunststoffanbausystemen achtmal höher als in traditionellen Freilandsystemen (Wang et al. 2011). Mehr CO2 Fixierung in Anbaueinheiten bedeutet weniger CO2 Emissionen in die Atmosphäre (Wu et al. 2015). Das Ausmaß des Effekts variiert mit der geografischen Lage und der Struktur der Anbaueinheiten (Chai et al. 2014c). Studien haben auch gezeigt, dass Anlagenanbau es Pflanzen ermöglicht, mehr CO zu binden2 aus der Atmosphäre und emittieren weniger Treibhausgase pro kg Produkt (Chang et al. 2011). Die Anbaueinheiten werden auch im Winter nicht zusätzlich beheizt, wodurch etwa 750 Mg ha eingespart werden-1 Energie im Vergleich zur konventionellen, kohlebeheizten Gewächshausproduktion (Gao et al. 2010). Der Gobiland-Anbau ist ein COXNUMX-intelligentes System zur Minderung von Treibhausgasemissionen. Ökobilanzen für den Anlagenanbau fehlen jedoch in der Literatur, und es bedarf eingehenderer Forschung, um die Umweltauswirkungen dieser Anbausysteme zu bewerten.
Ökologische Vorteile
Der Nordwesten Chinas ist reich an Sonnenlicht und Wärmeressourcen mit einer jährlichen Sonneneinstrahlung von 2800 bis 3300 h. Die Entwicklung von Cluster-Solarenergie-Gobi-Landbearbeitungssystemen kann Licht- und Wärmeressourcen in die Nahrungsmittelproduktion umwandeln und erhebliche ökologische Vorteile bieten, von denen einige im Folgenden hervorgehoben werden.
Erstens wird das Land der Gobi verwendet, um hochwertige Pflanzen für die Ernährungssicherheit anzubauen. In China beträgt die durchschnittliche Ackerfläche pro 100 Einwohner 8 ha (FAOSTAT 2014), deutlich weniger als die 52 ha in den USA, 125 ha in Kanada und 214 ha in Australien. Ackerlandressourcen in China nehmen aufgrund der raschen Urbanisierung rapide ab. Angesichts des begrenzten Ackerlandes pro Kopf und der Nutzung von Ackerland für den Städtebau unternahm China den bedeutenden Schritt, das reichlich vorhandene Gobi-Land für den Pflanzenanbau zu erkunden (Jiang et al. 2014). Traditionelle Landwirtschaft ist auf dem wüstenartigen, unproduktiven Gobi-Land nicht möglich (Abb. 6a). Der Bau von geclusterten Anbauanlagen auf dem Land der Gobi bietet einzigartige Möglichkeiten, um Landkonflikte zwischen der Landwirtschaft und anderen Wirtschaftssektoren zu mildern (Abb. 6b) und zur Sicherung der Ernährung des bevölkerungsreichen Landes beizutragen.
Zweitens verwendet das Produktionssystem hauptsächlich lokal verfügbare Ressourcen. Jede Kultivierungseinheit im System wird von Rahmen aus Holz, Bambus oder Stahlstäben gebaut und getragen. In kalten Wintern werden lokal hergestellte Strohmatten oder Thermobekleidungsdecken zur zusätzlichen Isolierung auf dem Schrägdach ausgerollt. Die Nordwände der Anbaueinheiten werden ebenfalls aus lokal verfügbaren Materialien wie Stahlrahmen und mit Stroh gefüllten Blöcken gebaut (Abb. 7a), Sandsäcke (Abb. 7b), ein Stein-Zementmischung (Abb. 7c) oder gewöhnliche Ziegel (Abb. 7D).
Lokal verfügbare Materialien bieten erhebliche ökologische und ökonomische Vorteile, da sie mit minimalem Transportaufwand kostengünstig beschafft oder kostenlos gesammelt werden können (z. B. Steine und Felsen in nahe gelegenen Wüstengebieten). Auch die Ausrüstung für den Transport von Materialien, die Herstellung von Substraten und den Anbau von Feldfrüchten ist nach und nach für den Anbau in Clusteranlagen verfügbar geworden; Dies trägt dazu bei, den landwirtschaftlichen Arbeitskräftemangel in einigen ländlichen Gebieten Chinas zu lösen.
Drittens bietet dieses Anbausystem Möglichkeiten zur Verbesserung der regionalen Ökologie. In einem großen Teil Nordwestchinas ist das Gobi-Land ohne Vegetation (Abb. 6a) was zu fragilen ökologischen Umgebungen führt. Winderosion ist weit verbreitet und wird mit dem Klimawandel immer schwerwiegender. Häufige Staubstürme haben ihren Ursprung im Nordwesten und erstrecken sich oft auf andere asiatische Regionen. Die Entwicklung von Anbausystemen für geclusterte Solarenergieanlagen hat nicht nur das Potenzial, gleichzeitig auf die abnehmende Verfügbarkeit von geeignetem Land in China zu reagieren, sondern spielt auch eine Rolle bei der Verringerung der Ökosystemzerbrechlichkeit in der Wüste bis hin zu ariden Umgebungen im Nordwesten Chinas (Gao et al. 2010; Wang et al. 2017). Die Umwandlung von verlassenem Gobi-Land in Ackerland kann dazu beitragen, ein neues ökologisches System zu etablieren, das das primitive natürliche Erscheinungsbild verändert und die ökologische Umgebung verschönert.
Auswirkungen auf die Stabilität ländlicher Gemeinden
Die sozioökonomische Entwicklung im Nordwesten Chinas hinkt hinter den zentralen und östlichen Regionen hinterher, wobei viele Gemeindebezirke unterhalb der nationalen Armutsgrenze liegen. Die Erforschung riesiger Gebiete des Gobi-Landes für die Obst- und Gemüseproduktion öffnet dieser Region eine Tür, um die sozioökonomische Entwicklung zu beschleunigen. Es verwandelt den Nachteil der Wüstenbildung in der Gobi in deutliche regionale wirtschaftliche Vorteile, die nicht nur die Agrarindustrie fördern, sondern auch andere Industrien antreiben, was zur Stabilisierung ländlicher Gemeinden beiträgt. Dieses kostengünstige landwirtschaftliche System entwickelt sich zu einem wichtigen Meilenstein für den Zusammenschluss ländlicher Gemeinden.
Das Gobi-Land-Anbausystem stimuliert die Nahrungsmittelproduktion und erhöht das Haushaltseinkommen. In Gebieten mit Temperaturen darüber -28 °C im Winter nutzen solarbetriebene Gewächshäuser ganzjährig die Sonnenenergie und nicht bebaubares Land, um Obst und Gemüse zu produzieren. Kulturen in geclusterten Anbaueinheiten erbringen deutlich mehr als die Freilandproduktion mit einem höheren Verhältnis von Inputs zu Outputs. Wir haben die wirtschaftliche Leistung in 14 Studien mit 120 Solaranlagen-Anbaueinheiten analysiert (Xie et al. 2017), um ein durchschnittliches Bruttoeinkommen von 56,650 USD ha zu finden 1 y 1, 10 sein-30-mal höher als bei der Freilandproduktion an derselben geologischen Stätte. Infolgedessen betrug der Nettogewinn aus dem Gemüseanbau der Anlage 10-15-mal größer als die Freilandgemüseproduktion und 70-125-mal größer als Freilandmais (Zea Mays) oder Weizen (Triticum aestivum) Produktion.
Die Etablierung dieser neuen Anbausysteme schafft ländliche Beschäftigungsmöglichkeiten. Der Anlagenanbau verwandelt die Winterstillstandszeit in eine geschäftige, produktive Jahreszeit, die ländliche Beschäftigungsmöglichkeiten schafft, insbesondere im Winter, wenn Bauernfamilien häufig sind "allein zu Hause" ohne Beschäftigung. Die Produktion und Vermarktung von Obst und Gemüse ist arbeitsintensiv. Zahlreiche Landarbeiter können dem Anlagenanbau zugeteilt werden (Abb. 8a), während andere dem Transport und der Vermarktung von Produkten an lokale oder nahe gelegene Gemeinden zugeordnet werden können (Abb. 8b). Vor allem die Verarbeitung, Lagerung, Konservierung und der Verkauf frischer Produkte bieten ehemals fehlende Beschäftigungsmöglichkeiten, die zum Aufbau einer sozial harmonischen Gemeinschaft beitragen (Abb. 8c) und ländlichen Gemeinschaftsgeist zu sammeln.
Es gibt keine veröffentlichten Berichte darüber, wie sich das geclusterte Anbausystem auf die Entwicklung ländlicher Gemeinden auswirken könnte. Wir schlagen vor, dass diese Systeme zur Lebensfähigkeit und Stabilität ländlicher Gemeinden beitragen. Die Etablierung von Gobi-Landanbausystemen ermöglicht es der Landwirtschaft im Nordwesten Chinas, über die Grenze der Primärproduktion hinaus zu expandieren. Folglich werden die Lebensfähigkeit der Gemeinschaft und die langfristige Stabilität verbessert, weil (i) ständig neue Technologien entwickelt werden, um die Kultivierung des Gobi-Landes zu verbessern, wie z nachhaltig; (ii) Anlagenanbau stellt eine ganzjährige Versorgung der Gemeinde mit frischem Obst und Gemüse bereit, wodurch die gestiegenen Anforderungen der Bürger der Mittelschicht nach nahrhafteren und gesünderen Lebensmitteln befriedigt werden; und (iii) die Etablierung des neuen Anbausystems trägt zur Stärkung des inneren Zusammenhalts der ethnischen Minderheiten bei, da die Bürger der ethnischen Minderheiten vielfältige Lebensmittel mit einzigartigen Eigenschaften benötigen, die aus den ganzjährig frischen Produkten der Anbausysteme befriedigt werden.
Große Herausforderungen
Gobi-Landanbausysteme haben sich in den letzten Jahren in China schnell entwickelt und bieten das Potenzial, die Anlagenflächen und das Produktionsniveau zu erweitern (Jiang et al. 2015). Es müssen jedoch einige Einschränkungen und Herausforderungen angegangen werden.
Beschränkungen der Wasserressourcen
Eine der größten Herausforderungen für die Landwirtschaft im Nordwesten Chinas ist die Wasserknappheit. Die jährliche Süßwasserverfügbarkeit ist mit < 760 m gering3 pro Kopf J 1 (Chai et al. 2014b). Im Hexi-Korridor der Provinz Gansu beträgt der jährliche Niederschlag < 160 mm, während die jährliche Verdunstung > 1500 mm beträgt (Deng et al. 2006). Viele einst produktive Ackerflächen entlang der Seidenstraße wurden "pausiert" in den letzten Jahren aufgrund von Wasserknappheit. Die meisten Freilandkulturen werden traditionell verwendet "Überschwemmung" Bewässerung, die 10,000 m übersteigt3 ha-1 pro Anbausaison (Chai et al. 2016). Die Übernutzung der Wasserressourcen wird wahrscheinlich die ökologische Umwelt weiter verschlechtern und nicht erneuerbare Grundwasserressourcen erschöpfen (Martinez-Fernandez und Esteve 2005). Die Gemüseproduktion benötigt über eine lange Wachstumsperiode große Wassermengen, und Niederschläge können den Bedarf für ein optimales Pflanzenwachstum nicht decken. Im Hexi-Korridor der Provinz Gansu, wo in den letzten Jahren geclusterte Anbausysteme schnell zugenommen haben, stammt die Hauptwasserquelle für alle Sektoren aus der Ansammlung von Schnee im Qilian-Gebirge im Winter, wobei die Schneeschmelze im Sommer die Flüsse und das Grundwasser speist die Täler (Chai et al. 2014b). In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die messbare Schneehöhe auf dem Berg Qilian jährlich um 0.2 bis 1.0 m nach oben bewegt (Che und Li 2005), während der Grundwasserspiegel in den Tälern (versorgt durch Wasser aus den Bergen) stetig gesunken ist und die Verfügbarkeit von Grundwasser erheblich zurückgegangen ist (Zhang 2007). Folglich verschwinden einige natürliche Oasen entlang der alten Seidenstraße allmählich. Einige Ausgrabungen von Wasserkellern wurden verwendet, um Regen zu speichern, um zusätzliches Wasser bereitzustellen, aber die Wirksamkeit ist im Allgemeinen gering. Wie Wasser eingespart oder WUE in der Pflanzenproduktion verbessert werden kann, ist entscheidend für die langfristige Rentabilität von Gobi-Landanbausystemen.
Fragile ökologische Umgebungen
Im Nordwesten Chinas ist die Landausstattung gering. Berge und Täler bilden zusammen mit Oasen und Gobi-Land eine komplexe ökologische Umgebung. Häufige Dürren und Staubstürme verschlechtern die ökologische Umwelt. Etwa 88 % der Gesamtfläche des Gansu-Hexi-Korridors sind von Wüstenbildung betroffen, und die Linie der Wüstenbildung bewegt sich nach Süden hin zu Ackerland. Die natürlichen Bedingungen in der nordwestlichen Region Chinas wurden beschrieben als "Wind bläst Steine überall mit Gras, das nirgendwo wächst," eine Darstellung der fragilen ökologischen Umwelt. Der starke Einsatz von Pestiziden im Anlagenanbau ist eine potenzielle Gefahr für die Umwelt und die Gesundheit der Arbeiter. Das Fehlen geeigneter Behandlungen für recycelte organische Substrate kann Grundwasserquellen verschmutzen, was die allgemeine Öffentlichkeit beunruhigt.
Beschränkungen der Arbeitsressourcen
Das Arbeitskräfteangebot für die Landwirtschaft ist im Allgemeinen gering und unzureichend, da immer mehr junge Arbeitnehmer in die Städte ziehen, um ihren Lebensunterhalt zu verdienen, was zu einem Mangel an landwirtschaftlichen Arbeitskräften in ländlichen Gebieten führt. Die derzeitige Regierungspolitik, Anreize für die Bereitschaft der Landwirte zur Bewirtschaftung von Ackerland zu schaffen, ist für die Entwicklung der ländlichen Gemeinschaft nicht günstig, was den Arbeitskräftemangel im ländlichen Raum verschärft. Außerdem bleibt der Familienbetrieb als unabhängige landwirtschaftliche Einheit die Hauptform der Betriebsführung, und die derzeitige Regierungspolitik zum Landbesitz kann den Landwirten den Kauf und Verkauf von Land verbieten, was die umfassende Entwicklung von Anlagenanbausystemen einschränken könnte. Darüber hinaus ist das Bildungsniveau im Nordwesten im Allgemeinen niedriger als in den zentralen und östlichen Regionen. Die Zentralregierung hat eine Schulpflicht für das ganze Land eingeführt, aber viele Menschen im Nordwesten sind nicht in der Lage, die 9-jährige Ausbildung abzuschließen. All dies kann ein ungünstiges Umfeld für das Arbeitskräfteangebot auf dem Land schaffen, was die umfassende Entwicklung von Gobi-Landanlagensystemen behindern könnte.
Wirtschaftliche Nachhaltigkeit
Mit der Verbesserung des Lebensstandards verlangen die Verbraucher eine Auswahl an frischen Produkten von hoher Qualität und Nährwert. Es gibt eine große Minderheitsbevölkerung (hauptsächlich mit Hui- und Dongxiang-Identitäten) im Nordwesten mit einer pflanzlich dominierten Ernährungsgewohnheit, die verschiedene Produkte benötigt, um ihren Bedarf zu decken. Das schafft Chancen für neue Märkte mit neuen Produkten. Der Markt für frische Produkte, die von Gobi-Landanbausystemen geliefert werden, könnte jedoch leicht gesättigt werden, da die Bevölkerung der sechs nordwestlichen Provinzen nur 6.6% des Landes ausmacht's insgesamt, mit einem extrem niedrigen verfügbaren Einkommen pro Kopf. Im Jahr 2012 betrug das Pro-Kopf-BIP in den sechs nordwestlichen Provinzen durchschnittlich 26,733 Yuan (entspricht 4100 USD), was 31 % unter dem des Landes lag'ist durchschnittlich. Ein niedriges Einkommen mit wenigen Verbrauchern kann die Entwicklung neuer Märkte in lokalen Gebieten einschränken und auf lange Sicht erhebliche Risiken für die wirtschaftliche Nachhaltigkeit bergen. Es sind Studien erforderlich, um zu untersuchen, wie nachhaltig dieses System sein könnte und was getan werden kann, um seine langfristige wirtschaftliche Nachhaltigkeit sicherzustellen. Wir sind uns bewusst, dass es ein enormes Potenzial gibt, frische Produkte in den bevölkerungsreichen zentralen und östlichen Regionen des Landes zu vermarkten. Wir schlagen vor, dass sich die Prioritäten für die Marktexpansion auf Folgendes konzentrieren: (i) die Einrichtung sogenannter "Drachenkette" Marketinglogistik, die verbindet "Anbau-Großhändlern-Einzelhändler-Verbraucher" in einer Wertschöpfungskette; (ii) Verbesserung der Transportsysteme zwischen den Regionen speziell für den Transport von landwirtschaftlichen Produkten; und (iii) Entwicklung von Mechanismen für Qualitätskontrolle, Sicherheitsversicherung und faire Preisgestaltung.
Produktqualität und Gesundheit
Schwermetallkonzentrationen sind in manchen Betriebsböden höher als auf offenen Feldern. In Anlagen angebaute Produkte enthalten manchmal höhere Target-Hazard-Quotienten von Schwermetallen als Freilandgemüse (Chen et al. 2016), teilweise weil menschliche Ausscheidungen und andere Abfallstoffe in die Substrate eingearbeitet sind. In einigen Betrieben überhöhte Kunstdünger bis zu 670 kg N ha 1, zusammen mit 1230 kg N ha 1 aus organischen Materialien wie Gülle, werden jährlich für die Gemüseproduktion verwendet (Gao et al. 2012). Darüber hinaus wird die für die Dach- und Bodenabdeckung in den Anbaueinheiten verwendete Kunststofffolie häufig mit Phthalsäureestern in Verbindung gebracht, die während der Kunststofffolienherstellung zugesetzt werden. Für Erzeuger, die dem Schadstoff ausgesetzt sind, können langfristige Gesundheitsrisiken bestehen (Ma et al. 2015; Wang et al. 2015; Zhang et al. 2015). Die Phthalatgehalte in chinesischen Böden liegen im Allgemeinen am oberen Ende des globalen Bereichs (Lu et al. 2018), und Feldfrüchte in stark plastifizierten Anlagen können hohe Phthalatkonzentrationen enthalten (Chen et al. 2016; Ma et al. 2015; Zhang et al. 2015). Die Exposition von Arbeitnehmern gegenüber Phthalaten kann Gesundheitsrisiken mit sich bringen (Lu et al. 2018). Forschung ist erforderlich, um wirksame Ansätze zur Minimierung der Phthalatkonzentrationen in Produkten zu entwickeln. Das Risiko von Spurenmengen von Phthalaten für die menschliche Gesundheit ist möglicherweise nicht vorhanden oder gering, muss jedoch bestätigt werden. Die Grenzwerte für Schwermetallkonzentrationen müssen in Endprodukten angegeben werden. Für die Bodensanierung bei hoher Metallbelastung müssen möglicherweise einige ausgeklügelte biologische Sanierungsmethoden entwickelt werden, um die Auswirkungen einer potenziellen Schwermetallkonzentration zu minimieren.
Festlegen von Richtlinien für eine nachhaltige Entwicklung in den Landsystemen der Gobi
Clustered Facility-Anbausysteme haben sich im Nordwesten Chinas schnell entwickelt. Im Juni 2017 wurden allein in der Provinz Gansu etwa 3000 ha des Gobi-Landes kultiviert. Dieses Gebiet hat geografische Vorteile für Gemüse Produktion, darunter lange Sonnenstunden, große Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht und ein klarer Himmel mit geringer oder keiner Luftverschmutzung. Facility-Kultivierungssysteme gelten als a "Das Wunder des Gobi-Landes" für China's sozioökonomische Entwicklung. Wir empfehlen die folgenden politischen Prioritätensetzungen, um eine gesunde Entwicklung des Systems mit langfristiger Stabilität zu gewährleisten.
Gleichgewicht zwischen Erkundung und Schutz
Wir schlagen vor, dass Strategien entwickelt werden, die sich auf Folgendes konzentrieren "Schutz der ökologischen Umwelt bei der Erkundung des neu entdeckten Landes," Das bedeutet, dass die Entwicklung von Gobi-Landanbausystemen keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt haben sollte. Die Richtlinie sollte detailliert darlegen, wie die Systemproduktivität gesteigert und gleichzeitig die ökologische Nachhaltigkeit gefördert werden kann. Umweltkredite, "Grüne Versicherung," und "grüner Einkauf" sollten berücksichtigt und in die Bewertung der Systemnachhaltigkeit einbezogen werden. Unter anderem sind auch Richtlinien für den Einsatz von chemischen Düngemitteln, Schwermetallen und Schadstoffen, hohe Pestizidrückstände und das Recycling von Kunststofffolien erforderlich. Es sollten einige spezifische Richtlinien eingeführt werden, um wichtige lokale Probleme anzugehen. Zum Beispiel sollten am westlichen Ende des Hexi-Korridors neben den Anbaueinheiten der Anlage Wasserspeicheranlagen errichtet werden, wo der derzeit verfügbare Wassertransport über offene Kanäle zur Bewässerung der Anbaueinheiten ein erhebliches Risiko des Wasserverlusts während des Transports und der Bewässerung birgt.
Entwickeln Sie systematische Maßnahmen zur Wassernutzung und Wassereinsparung
Um das reichlich vorhandene Gobi-Land im Nordwesten Chinas voll auszuschöpfen, sollte eine rigorose und pragmatische Wassernutzungspolitik eingeführt werden. Zu den kurzfristigen Prioritäten gehören: (i) Wasserressourcenschutzgesetze für "Wassermessung,""Wasserbohrsteuerung," und "Bäche und Quellen Behörde" mit detaillierten Regelungen zu Wasserrechten, Quoten, Abgaben und Qualitätskontrollen; (ii) Bau von Wassersammel- und Speicheranlagen für Regenwasser unter Verwendung von Einzugskeller-Speichertechnologie, optimierte Nutzung von Oberflächenwasserressourcen, geplante Erkundung von Grundwasser und Implementierung eines Wasserentnahmegenehmigungssystems; (iii) Stärkung der Verantwortlichkeiten der Verwaltungsbehörden auf allen Ebenen, um die Wasserzuteilung zu kontrollieren, Wasserverschwendung zu beseitigen und die rationelle Nutzung von Wasserressourcen zu fördern; (iv) Entwicklung wassersparender landwirtschaftlicher Systeme, einschließlich der Umstellung von Flut- oder Furchenbewässerung auf unterirdische Tropfbewässerung, Verwendung von Mulchen zur Verringerung der Verdunstung und Verbesserung von Feldbewässerungskanalsystemen; und (v) langfristig die Förderung der Züchtung trockenheitstoleranter Sorten, die Reform der landwirtschaftlichen Systeme und die Verbesserung der Infrastruktur für den Anlagenbau.
Stärkung der agrotechnologischen Innovation
Technologie spielt eine entscheidende Rolle bei der nachhaltigen Entwicklung der Landbewirtschaftungssysteme der Gobi; als solche sollte eine Technologiepolitik Folgendes umfassen: (i) den Bau regionaler Innovationszentren und Teststationen, die Einrichtung von "Zielfinanzierung" spezifisch für Gobi-Landbausysteme, um dringende Probleme anzugehen, und erhöhte Investitionen in Forschungs-/Demonstrations- und Tech-Innovationsplattformen; (ii) Entwicklung von Technologieerweiterungssystemen – in denen Regierungspolitik Forschungsinstitute auf allen Ebenen fördert, um Technologiepopularisierung durchzuführen – und Einrichtung lokaler Technologiebüros zur Erbringung technischer Dienstleistungen in ländlichen Gebieten; (iii) Verabschiedung von Maßnahmen, um Mitarbeiter für die Arbeit in der unterentwickelten nordwestlichen Region zu gewinnen und zu halten; (iv) Anhebung des Ausbildungsniveaus der Landwirte über die obligatorischen 9 Jahre hinaus, Förderung der technologischen Kompetenz der ländlichen Bevölkerung durch Berufsausbildung und Förderung einer neuen Generation von Landwirten zur Umsetzung innovativer landwirtschaftlicher Technologien; und (v) Entwicklung spezieller Ausbildungsprogramme durch Universitäten und Forschungsinstitute für landwirtschaftliches Technologiepersonal zur Förderung fortgeschrittener Technologien.
Regulierung der Nahrungskette
Die Menge an frischem Obst und Gemüse, die in gruppierten Anlagen produziert wird, ist in der Regel größer als die Menge, die von den lokalen und nahe gelegenen ländlichen und städtischen Gemeinden benötigt wird. Der rechtzeitige Transport frischer Produkte zu anderen Inlands- und Überseemärkten stellt sicher, dass Produktion und Vermarktung ausgewogen sind. Richtlinien sind erforderlich, um Marketingmechanismen und Logistik zu erleichtern. Sorten sollten gezüchtet werden, um den Bedürfnissen einer breiten Palette von Märkten gerecht zu werden, die eine breite Palette von Produkten und Geschmacksrichtungen abdecken, die für verschiedene ethnische und religiöse Gruppen geeignet sind. Die Richtlinie sollte Großhandelsmärkte, Einzelhandelsgeschäfte, Kühlkettenlogistik und Informationsüberwachungssysteme unterstützen. Eine Politik kann für Transportsysteme erforderlich sein, einschließlich des Baus von Haupteisenbahnen, die nach Zentral- und Ostchina führen, sowie des Zugangs zu Überlandkanälen in Russland, der äußeren Mongolei, Westasien und Europa.
Kultivieren Sie professionelle Landwirte
Landwirte sind die Hauptakteure in der ländlichen sozioökonomischen Entwicklung, aber viele junge Landwirte sind wegen anderer Einkünfte in die Städte gezogen und haben das Ackerland jahrelang mit geringer oder keiner Produktivität in einigen Gebieten leer gelassen (Seeberg und Luo 2018; Ihr 2018). Es ist eine Politik erforderlich, die die Erhöhung des landwirtschaftlichen Einkommens aus der Lebensmittelproduktion unterstützt, um junge Landwirte zu ermutigen, auf landwirtschaftlichen Betrieben zu bleiben, was letztendlich die sozioökonomische Stabilität ländlicher Gemeinden verbessern wird. Ein Kernpunkt der Politik sollte eine neue Generation von Landwirten mit verbesserten Qualifikationen und Managementfähigkeiten kultivieren, um dem Potenzial beim Übergang von traditionellen, autarken, kleineren Familienbetrieben zu größeren landwirtschaftlichen Unternehmen zu helfen – ein Ansatz zur Entwicklung der modernen Landwirtschaft in China. Die derzeitige Landpolitik muss möglicherweise erneuert werden, damit die erfahrenen, professionellen Landwirte ihre Betriebe erweitern und die Bewirtschaftung der Betriebe gegebenenfalls optimieren können.
Bauen Sie ein solides Sozialdienstleistungssystem auf
Ländliche Gemeinden im Nordwesten sind im Vergleich zu Zentral- und Ostchina historisch unterentwickelt. Es sind politische Maßnahmen erforderlich, um effektive Sozialdienstsysteme zu schaffen, die sich auf die Verbesserung von Bildung, Gesundheit und Beschäftigung sowie auf die Verbesserung des allgemeinen Lebensstandards konzentrieren. Die Landwirtschaft ist das Kerngeschäft in ländlichen Gemeinden. Es sind politische Maßnahmen erforderlich, um die Entwicklung großer landwirtschaftlicher Genossenschaften zur effektiven Nutzung von Land- und Wasserressourcen mit höherem Einkommen für Bauernfamilien zu fördern. Für das Anbausystem des Gobi-Landes ist eine Politik erforderlich, um die Effizienz der Pflanzenproduktion, der Lebensmittelverarbeitung und der Produktverteilung in den lokalen und nahe gelegenen Gemeinden zu verbessern. Eine optimierte Anordnung/Verteilung der Anbauanlagen auf die verschiedenen Ökoregionen ist erforderlich, um die unterschiedlichen Verbraucherbedürfnisse nach frischem Obst und Gemüse auf regionaler/lokaler Ebene zu befriedigen und Möglichkeiten auf internationaler Ebene zu erkunden. Es ist auch eine Richtlinie erforderlich, um die Sicherheit und Qualität von Produkten aus Anlagensystemen zu gewährleisten, die die Lagerung, den Transport und die Zirkulation von Frischprodukten außerhalb der Saison detailliert beschreiben, um das Risiko eines Frische- und Qualitätsverlusts zu minimieren.
Schlussfolgerungen
Landressourcen sind von zentraler Bedeutung für die Landwirtschaft und untrennbar mit globalen Herausforderungen für die Ernährungssicherheit und die Lebensgrundlagen von Millionen Menschen auf dem Land verbunden. Die Weltbevölkerung wird bis 9.1 voraussichtlich 2050 Milliarden erreichen, und die Nahrungsmittelproduktion in den Entwicklungsländern muss sich gegenüber dem Stand von 2015 verdoppeln. Landressourcen stehen in Entwicklungsländern aufgrund der raschen Urbanisierung, die mit der Landwirtschaft um verfügbares Land konkurriert, unter starkem Druck. China hat nämlich auf dem Land der Gobi neue Pflanzenanbausysteme etabliert "Gobi-Landwirtschaft," die einen Cluster aus vielen (bis zu Hunderten) einzelnen Anbaueinheiten umfasst, die aus lokal verfügbaren Materialien hergestellt und mit Solarenergie betrieben werden. Die kunststoffüberdachten, gewächshausähnlichen Anbaueinheiten produzieren ganzjährig hochwertiges frisches Obst und Gemüse. Wir schätzen, dass diese Systeme bis 2.2 etwa 2020 Millionen Hektar umfassen und zu einem Eckpfeiler der Lebensmittelproduktion in China werden's landwirtschaftliche Geschichte. In dieser Überprüfung haben wir einige einzigartige Merkmale der Anbausysteme identifiziert, darunter eine erhöhte Landproduktivität pro Inputeinheit, verbesserte WUE und verbesserte ökologische und ökologische Vorteile. Dieses Anbausystem bietet hervorragende Möglichkeiten, lokal verfügbare Ressourcen zu erkunden, um die Landbevölkerung zu bereichern und die langfristige Lebensfähigkeit ländlicher Gemeinden sicherzustellen. Auch dieses System steht vor erheblichen Herausforderungen, die angegangen werden müssen.
Wir haben einige Schlüsselthemen und ihre entsprechenden Forschungsschwerpunkte für die nahe Zukunft identifiziert (3-5 Jahre), was dazu beitragen würde, die Nachhaltigkeit dieses einzigartigen Anbausystems zu verbessern. Wir schlagen nachdrücklich vor, dass relevante Regierungspolitiken und Sozialdienstsysteme in den ländlichen Gebieten entwickelt werden, um die wirtschaftliche Rentabilität und ökologische Nachhaltigkeit der Anbausysteme auf dem Gobi-Land sicherzustellen.
Anerkennungen Die Autoren danken allen, die ihre Zeit und Mühe zur Teilnahme an dieser Studie beigetragen haben, sowie den Mitarbeitern des Vegetable Technical Service Center of Suzhou District, Jiuquan, und der Wuwei Agricultural Extension Services, Wuwei, Gansu, für die Bereitstellung einiger Daten und Fotos im Artikel vorgestellt.
Förderung Diese Studie wurde gemeinsam finanziert von der "Landessonderfonds für agrarwissenschaftliche Forschung im öffentlichen Interesse (Förderkennzeichen 201203001),""China Agriculture Research Systems (Fördernummer CARS-23-C-07),""Schlüsselprojektfonds für Wissenschaft und Technologie der Provinz Gansu (Zuschussnummer 17ZD2NA015)," und "Special Fund for Science & Technology Innovation and Development unter der Leitung der Provinz Gansu (Fördernummer 2018ZX-02)."
Einhaltung ethischer Standards
Interessenkonflikt Die Autoren erklären, dass sie keinen Interessenkonflikt haben.
Open Access Dieser Artikel wird unter den Bedingungen der Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) verteilt, die die uneingeschränkte Nutzung, Verbreitung und Vervielfältigung in jedem Medium erlaubt, vorausgesetzt, Sie geben die entsprechende Quelle an an den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle, geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden.
Bibliographie
Cakir G, Un C, Baskent EZ, Kose S, Sivrikaya F, Kele5 S (2008) Bewertung von Urbanisierung, Fragmentierung und Landnutzungs-/Landbedeckungsänderungsmustern in der Stadt Istanbul, Türkei, von 1971 bis 2002. Land Degrad Dev 19:663-675 https://doi.org/10.1002/ldr.859
Canakci M, Yasemin Emekli N, Bilgin S, Caglayan N (2013) Heizbedarf und seine Kosten in Gewächshausstrukturen: eine Fallstudie für die Mittelmeerregion der Türkei. Renew Sustain Energy Rev. 24: 483-490 https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.03.026
Castello I, D'Emilio A, Raviv M, Vitale A (2017) Bodensolarisation als nachhaltige Lösung zur Bekämpfung von Tomaten-Pseudomonaden-Infektionen in Gewächshäusern. Agron Sustain Dev 37:59. https://doi.org/10.1007/ s13593-017-0467-1
Chai L, Ma C, Ni JQ (2012) Leistungsbewertung von Erdwärmepumpensystemen zur Gewächshausheizung in Nordchina. 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)CO30-Fußabdruck eines Erdwärmepumpensystems zum Heizen eines solaren Gewächshauses basierend auf einer Ökobilanz. Transchinesische Soc Agr Eng 149:XNUMX-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) Wassersparende Innovationen in der chinesischen Landwirtschaft. Adv Agron 126:149-201 https://doi.org/10.1007/s13593-015-0338-6
Chai Q, Qin AZ, Gan YT, Yu AZ (2014c) Höherer Ertrag und geringere CO34-Emission durch Mischkulturen von Mais mit Raps, Erbsen und Weizen in trockenen Bewässerungsgebieten. Agron Sustain Dev 535:XNUMX-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) Regulierte Defizitbewässerung für die Pflanzenproduktion unter Dürrestress. Eine Rezension. 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) Bewertung der Netto-Ökosystemleistungen des Gemüseanbaus aus Kunststoff in Gewächshäusern in China. 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) Verbessert der Anbau von Gemüse in Plastikgewächshäusern die regionalen Ökosystemleistungen über die Nahrungsversorgung hinaus? Front Ecol Environ 11:43-49 https://doi.org/10.1890/100223
Che T, Li X (2005) Räumliche Verteilung und zeitliche Variation der Schneewasserressourcen in China im Jahr 1993-2002. J. Glaciol Geocryol 27: 64-67
Chen C, Li Z, Guan Y, Han Y, Ling H (2012)Auswirkungen von Bauweisen auf die thermischen Eigenschaften von Phasenwechsel-Wärmespeicherverbundwerkstoffen für Solargewächshäuser. Transchinesische 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) Quantitative Reaktion des Ertrags und der Qualität von Gewächshaustomaten auf Wassermangel in verschiedenen Wachstumsstadien. Agric Water Management 129:152-162 https:// doi.org/10.1016/j.agwat.2013.07.011
Chen Z, Tian T, Gao L, Tian Y (2016)Nährstoffe, Schwermetalle und Phthalsäureester in solaren Gewächshausböden in der Round-Bohai Bay-Region, China: Auswirkungen des Anbaujahres und der Biogeographie. Environ Sci Pollut 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) Ein Algorithmus zur Berechnung der Lichtverteilung in Photovoltaik-Gewächshäusern. Sonnenenergie 141:38-48 https:// doi.org/10.1016/j.solener.2016.11.024
Cuce E, Cuce PM, Young CH (2016)Energiesparpotenzial von Wärmedämm-Solarglas: Schlüsselergebnisse aus Labor- und In-situ-Tests. Energie 97:369-380 https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.12.134
de Grassi A, Salah Ovadia J (2017)Trajektorien der großflächigen Landerwerbsdynamik in Angola: Vielfalt, Geschichten und Implikationen für die politische Ökonomie der Entwicklung in Afrika. Landnutzungsrichtlinie 67:115-125 https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2017.05.032
Deng XP, Shan L, Zhang H, Turner NC (2006) Verbesserung der landwirtschaftlichen Wassernutzungseffizienz in ariden und semiariden Gebieten Chinas. Landwirtschaftliches Wassermanagement 80:23-40 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2005.07.021
Du S, Ma Z, Xue L (2016) Optimale Tropffertigationsmenge zur Verbesserung des Ertrags, der Qualität und der Nutzungseffizienz von Wasser und Stickstoff in Plastikgewächshäusern auf mit Kies gemulchten Feldern. Transchinesische Soc Agr Eng 32:112-119 https://doi.org/10.11975/j.issn.1002-6819.2016. 05.016
FAOSTAT (2014) Statistische Jahrbücher der FAO – Welternährung und Landwirtschaft. Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen 2013. https://doi.org/10.1073/pnas.1118568109
Farjana SH, HudaN, Mahmud MAP, Saidur R (2018) Solare Prozesswärme in Industrieanlagen - eine globale Übersicht. Renew Sustain Energy Rev. 82:2270-2286 https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.065
Fu GH, Liu WK (2016) Auswirkungen auf die Abkühlung und Ertragssteigerung von Paprika einer neuartigen Anbaumethode: Erdwallsubstrat eingebettet in chinesisches Solargewächshaus. 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)Auswirkungen einer kontinuierlichen Tomaten-Monokultur auf die mikrobiellen Eigenschaften und Enzymaktivitäten des Bodens in einem Solargewächshaus. Nachhaltigkeit (Schweiz) 9. https://doi.org/10.3390/su9020317
Fu G, Li Z, Liu W, Yang Q (2018)Verbesserte Temperaturpufferkapazität der Wurzelzone, die den Ertrag von Paprika durch bodengekämmte, substrateingebettete Kultivierung im Solargewächshaus erhöht. Int J Agric Biol Eng 11: 41-47 https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20181102.2679
Fuller R, Zahnd A (2012) Solare Gewächshaustechnologie für die Ernährungssicherheit: eine Fallstudie aus dem Distrikt 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)Struktur, Funktion, Anwendung und ökologischer Nutzen eines energieeffizienten Solargewächshauses mit einer Neigung in China. HortTechnology 20: 626-631
Gao JJ, Bai XL, Zhou B, Zhou JB, Chen ZJ (2012) Bodennährstoffgehalt und Nährstoffbilanzen in neu gebauten Solargewächshäusern in Nordchina. Nutr Cycl Agroecosyst 94:63-72 https://doi.org/10.1007/ s10705-012-9526-9
Godfray HCJ (2011) Nahrung und Biodiversität. Wissenschaft 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) Ernährungssicherheit: Die Herausforderung, 9 Milliarden Menschen zu ernähren. Wissenschaft 327:812-818 https://doi.org/10.1126/science. 1185383
Guan Y, Chen C, Li Z, Han Y, Ling H (2012)Verbesserung der thermischen Umgebung im Solargewächshaus mit Phasenwechsel-Wärmespeicherwand. Transchinesische 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) Analyse der Wärmeübertragungseigenschaften einer dreischichtigen Wand mit Phasenwechsel-Wärmespeicherung in Solargewächshäusern. Transchinesische Soc Agr Eng 29:166-173 https://doi. org/10.3969/j.issn.1002-6819.2013.21.021
Halicki W, Kulizhsky SP (2015) Änderungen der Ackerlandnutzung in Sibirien im 20. Jahrhundert und ihre Auswirkungen auf die Bodendegradation. 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)Etablierung eines Schätzungsmodells der Sonneneinstrahlung in einem solaren Gewächshaus. Transchinesische 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)Fortgeschrittene Anwendungen von Solarenergie in landwirtschaftlichen Gewächshäusern. Renew Sustain Energy 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)Kohlenstoffhaushalt und Sequestrierungspotenzial in einem mit Kompost behandelten Sandboden. Land Degrad Dev 25:120-129 https://doi. org/10.1002/ldr.1152
Jiang D, Hao M, Fu J, Zhuang D, Huang Y (2014) Räumlich-zeitliche Variation von Randland, das für Energieanlagen von 1990 bis 2010 in China geeignet ist. Sci Rep 4:e5816. https://doi.org/10.1038/srep05816
Jiang W, Deng J, Yu H (2015) Entwicklungssituation, Probleme und Vorschläge zur industriellen Entwicklung des geschützten Gartenbaus. Sci Agric Sin 48:3515-3523
Kraemer R, Prishchepov AV, Muller D, Kuemmerle T, Radeloff VC, Dara A, Terekhov A, Fruhauf M (2015) Langfristige Veränderung der landwirtschaftlichen Landbedeckung und Potenzial für die Ausweitung von Ackerland im ehemaligen Jungfernland von Kasachstan. Environ Res Lett 10. https://doi. org/10.1088/1748-9326/10/5/054012
Li Z, Wang T, Gong Z, Li N (2013) Vorwarntechnologie und Anwendung zur Überwachung von Niedertemperaturkatastrophen in Solargewächshäusern basierend auf dem Internet der Dinge. Transchinesische 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) Belüftete Bewässerung zur Verbesserung der Qualität und Effizienz der Bewässerung von Wassermelonen in Plastikgewächshäusern. Transchinesische 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) Wirkung einer optimalen täglichen Fertigation auf die Migration von Wasser und Salz im Boden, das Wurzelwachstum und den Fruchtertrag von Gurken (Cucumis sativus L.) im Solargewächshaus. 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)Änderungen des organischen Bodensubstrats bei kontinuierlichem Gemüseanbau im Solargewächshaus. Acta Hortic (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) Räumliche Muster und treibende Kräfte der Landnutzungsänderung in China während des frühen 21. Jahrhunderts Jahrhundert. J. Geogr. Sci 20:483494 https://doi.org/10.1007/s11442-010-0483-4
Liu Y, Yang Y, Li Y, Li J (2017) Umwandlung von ländlichen Siedlungen und Ackerland unter rascher Urbanisierung in Peking im Jahr 1985-2010. J Rural Studies 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)Bodenkontamination und Quellen von Phthalaten und ihr Gesundheitsrisiko in China: Übersicht. Environ Res. 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) Phthalatester-Kontamination in Böden und Gemüse von Gewächshäusern aus Kunststofffolien in einem Vorort von Nanjing, China und das potenzielle Risiko für die menschliche Gesundheit. Environ Sci Pollut Res 22:12018-12028 https://doi.org/10. 1007/s11356-015-4401-2
Martinez-Fernandez J, Esteve MA (2005) Ein kritischer Blick auf die Desertifikationsdebatte im Südosten Spaniens. 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)Schließung von Ertragslücken durch Nährstoff- und Wassermanagement. Natur 490:254-257 https://doi.org/10.1038/nature11420
Romero P, Martinez-Cutillas A (2012) Die Auswirkungen einer partiellen Wurzelzonenbewässerung und einer geregelten Defizitbewässerung auf die vegetative und reproduktive Entwicklung von Monastrell-Reben im Freiland. 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) Die geschlossene Solargewächshaustechnologie und Bewertung der Energieernte unter sommerlichen Bedingungen. Acta Hortic 932:433-440 https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2015.1107.21
Seeberg V, Luo S (2018) Migration in die Stadt im Nordwesten Chinas: junge Landfrauen's Ermächtigung. 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) Änderungen der organischen Bodensubstrateigenschaften mit unterschiedlichen Anbaujahren und ihre Auswirkungen auf das Gurkenwachstum im Solargewächshaus. Chin J. Appl. Ecol. 24:2857-2862
Sun Z, Huang W, Li T, Tong X, Bai Y, Ma J (2013) Licht- und Temperaturleistung eines energiesparenden Solargewächshauses mit Farbplatte. Transchinesische 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) Entwicklung und aktuelle Trends bei Gewächshaustrocknern: Übersicht. Renew Sustain Energy Rev. 65:10481064 https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.07.070
Tong G, Christopher DM, Li T, Wang T (2013) Passive Solarenergienutzung: eine Überprüfung der Querschnittsauswahl von Gebäudeparametern für chinesische Solargewächshäuser. Renew Sustain Energy Rev. 26: 540-548 https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.06.026
Wang HX, Xu HB (2016) Eine Zuverlässigkeitsforschung zum Überwachungssystem für das Internet von Objekten in der landwirtschaftlichen Einrichtung. Key Eng Mater 693:14861491 https://doi.org/scientific.net/KEM.693.1486
Wang F, Du T, Qiu R, Dong P (2010) Auswirkungen der Defizitbewässerung auf den Ertrag und die Wassernutzungseffizienz von Tomaten im Solargewächshaus. Transchinesische 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) Quantifizierung des Netto-Kohlenstoffflusses aus dem Gemüseanbau in Gewächshäusern: eine vollständige Analyse des Kohlenstoffkreislaufs. Umweltverschmutzung 159:1427-1434 https://doi.org/10.1016/j.envpol.2010.12.031
Wang Y, Liu F, Jensen CR (2012) Vergleichende Wirkungen von Defizitbewässerung und abwechselnder partieller Wurzelzonenbewässerung auf Xylem-pH, ABA und Ionenkonzentrationen in Tomaten. 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)Simulation und Optimierung von Solargewächshäusern in der nördlichen Provinz Jiangsu in China. Energiegebäude 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)Vorkommen und Risikobewertung von Phthalatestern (PAEs) in Gemüse und Böden von Gewächshäusern mit Kunststofffolie in Vorstädten. Sci Total Environ 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) Integration der Solartechnologie in moderne Gewächshäuser in China: aktueller Status, Herausforderungen und Aussicht. 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) Änderungen des landwirtschaftlichen Kohlenstoffflusses, die durch den intensiven Anbau von Kunststoffgewächshäusern in fünf Klimaregionen Chinas verursacht werden. 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) Anlagenanbausysteme "®Ж^Ф" – ein chinesisches Modell für den Planeten. Adv Agron 145:1-42 https://doi.org/10. 1016/bs.agron.2017.05.005
Xu H, Wang X, Xiao G (2000) Eine integrierte Fernerkundung und GIS-Studie zur Urbanisierung mit ihren Auswirkungen auf Ackerland: Stadt Fuqing, Provinz Fujian, China. 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) Mikroklimavariationen mit Wandkonfigurationen für chinesische Solargewächshäuser. Appl Mech Mater 291294:931-937 https://doi.org/scientific.net/AMM.291-294.931
Xu J, Li Y, Wang RZ, Liu W (2014)Leistungsuntersuchung eines Solarheizsystems mit unterirdischer saisonaler Energiespeicherung für Gewächshausanwendungen. Energie 67:63-73 https://doi.org/10.1016/j. Energie.2014.01.049
Yang H, Du T, Qiu R, Chen J, Wang F, Li Y, Wang C, Gao L, Kang S (2017)Verbesserte Wassernutzungseffizienz und Fruchtqualität von Gewächshauskulturen unter regulierter Defizitbewässerung in Nordwestchina. Agric Water Management 179:193-204 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.05.029
Ye J (2018) Stayers in China's "ausgehöhlt" Dörfer: eine Gegenerzählung über massive ländliche-städtische Migration. Popul Space Place 24:e2128. https://doi.org/10.1002/psp.2128
Yuan H, Wang H, Pang S, Li L, Sigrimis N (2013)Design und Experiment eines geschlossenen Kultursystems für Solargewächshäuser. TransChin Soc Agric Eng 29:159-165 https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-6819.2013.21.020
Zhang J (2007) Barrieren für Wassermärkte im Einzugsgebiet des Heihe-Flusses in Nordwestchina. Landwirtschaftliches Wassermanagement 87:32-40 https://doi.org/ 10.1016/j.agwat.2006.05.020
Zhang Y, Zou Z, Li J (2014) Leistungsexperiment zu Beleuchtung und Wärmespeicherung in einem Solar-Gewächshaus mit Kippdach. Transchinesische 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) Der Einfluss der landwirtschaftlichen Produktion auf die Verteilung von Phthalatestern in schwarzen Böden im Nordosten Chinas. Sci Total Environ 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) Closing yield gaps in China by Stärkung der Kleinbauern. Natur 537:671-674 https://doi.org/10.1038/nature19368
Zhang J, Wang J, Guo S, Wei B, He X, Sun J, Shu S (2017)Studie zu den Wärmeübertragungseigenschaften von Strohblockwänden in Solargewächshäusern. Energiegebäude 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) Leistung einer aktiven Wärmespeicher-Freisetzungseinheit, die mit einer Wärmepumpe in einem neuen Typ eines chinesischen Solargewächshauses unterstützt wird. Appl Eng Agric 32:641-650 https://doi.org/10.13031/aea.32.11514