_ Micile modificări pot produce economii mari în utilizarea apei în agricultură, arată studiul

În timp ce Hollywood și Silicon Valley iubesc lumina reflectoarelor, California este și o putere în agricultură. Produsele agricole vândute în Golden State au însumat 59 de miliarde de dolari în 2022. Dar temperaturile în creștere, precipitațiile în scădere și decenii de pompare excesivă pot necesita schimbări drastice în agricultură. Legislația pentru a rezolva problema ar putea chiar să scoată câmpuri din cultivare.

Din fericire, un studiu din UC Santa Barbara sugerează că măsuri mai puțin extreme ar putea ajuta la rezolvarea problemelor legate de apă din California. Cercetătorii au combinat teledetecția, datele mari și învățarea automată pentru a estima cât de multă apă folosesc culturile în Valea Centrală a statului. Rezultatele, publicate în Nature Communications, sugerează că variațiile de eficiență din cauza practicilor agricole ar putea economisi la fel de multă apă precum schimbarea culturilor sau câmpurile în pârghie.

„Există o oportunitate ca metodele mai puțin invadente de economisire a apei să fie mai mult. important decât am crezut inițial”, a declarat autoarea principală Anna Boser, doctorand la Bren School of Environmental Science & Management din UCSB. „Deci s-ar putea să nu fie nevoie să facem atât de multe schimbări în utilizarea terenurilor pe cât am crezut inițial.”

Solurile fertile și clima mediteraneană din California le permit fermierilor să cultive culturi de mare valoare care pur și simplu nu sunt viabile în rest al țării. Peste o treime din legumele țării și aproape trei sferturi din fructe și nuci sunt cultivate în California, potrivit Departamentului pentru Alimentație și Agricultură al statului.

Dar multe dintre aceste culturi sunt destul de sete. Agricultura reprezintă aproximativ 80% din apa utilizată în California, a explicat coautorul Kelly Caylor, profesor la Bren School. „Scăderea nivelului apei subterane și schimbarea climei pun presiune asupra disponibilității apei de irigare, ceea ce face esențial să se determine cum putem „face mai mult cu mai puțin”.

În 2014, Sacramento a adoptat Legea privind gestionarea durabilă a apelor subterane. (SGMA) pentru a asigura resursele de apă ale Californiei. SGMA impune ca fiecare bazin de apă subterană din stat să fie durabil până în 2040. Fiecare bazin a creat o agenție locală însărcinată cu elaborarea unui plan pentru a îndeplini acest obiectiv.

În mare parte, asta înseamnă să ne asigurăm că nu pompăm mai mult. Va trebui să reducem consumul total de apă subterană cu 20% până la 50% până în 2040, în funcție de bazin, a spus Boser. Dar pentru a realiza acest lucru, avem nevoie de o idee despre câtă apă folosesc fermele și ce fracțiune din aceasta ajunge efectiv la culturi.

Oamenii de știință au o varietate de metode pentru a estima cantitatea de apă care urcă dinspre Pământ. suprafata in atmosfera datorita evaporarii si transpiratiei prin frunzele plantelor. În special, evaporarea răcește lucrurile.

„Când ne încingem, transpiram pentru a ne răcori. Pământul face ceva similar”, a spus Boser. Oamenii de știință se uită la cât de cald este pământul și văd câtă energie primește din lumina soarelui și din atmosferă. Dacă pământul este mai rece decât se aștepta, înseamnă că o parte din acea energie a fost folosită pentru a transforma apa în vapori, ceea ce răcește acel loc.

O bază de date de evapotranspirație numită OpenET a devenit disponibilă public la începutul anului 2023. Oferă satelit estimări bazate pe evapotranspirație pentru vestul Statelor Unite. Dar Boser era interesat ca apa să fie folosită special de culturi. Așadar, ea a comparat transpirația din câmpurile înfrumusețate cu câmpurile active din Valea Centrală. Scăderea evapotranspirației din câmpurile de pânză din evapotranspirația totală produce cantitatea de apă pe care o consumă efectiv culturile.

Din nefericire pentru Boser, fermierii nu îngrădesc câmpurile la întâmplare. Adesea își vor scoate câmpurile cu cel mai scăzut randament din producție. Acest lucru creează diferențe sistematice între câmpurile înrădăcinate și cele cultivate, ceea ce ar putea denatura analiza lui Boser. Așadar, ea a creat un model de învățare automată pentru a efectua o comparație ponderată între terenul activ și terenul pârâit, luând în considerare factori precum locația, topografia și calitatea solului.

Ea a antrenat modelul pe 60% din suprafețe și a testat rezultatele sale la 30%, regland fin algoritmul până când previziunile sale se potrivesc cu condițiile reale din aceste câmpuri, în medie, cu 10 mililitri pe metru pătrat pe zi. Acum încrezătoare în modelul ei, l-a aplicat în restul Văii Centrale din California.

Tipul de cultură a explicat doar 34% din variația consumului de apă. „Ceea ce înseamnă asta este că poate trecem cu vederea alte modalități prin care am putea economisi apă”, a spus Boser. Ea a continuat să investigheze modelul, controlând factori precum locația, topografia, clima locală, calitatea solului și vârsta livezii (dacă este cazul). În cele din urmă, 10% din transpirația culturilor ar putea fi economisită dacă primii 50% dintre utilizatorii de apă și-ar reduce consumul de apă pentru a se egala cu cel al vecinilor care consumă în medie. Boser atribuie aceste economii diferențelor în „practicile agricole”.

Acum, 10% s-ar putea să nu sune mult, dar este comparabil cu o serie de alte intervenții. Autorii au estimat, de asemenea, efectul schimbării culturilor. Dacă aceiași 50% dintre fermieri ar trece la culturile mari consumatoare de apă pentru zona lor, evapotranspirația agricolă ar scădea cu 10%.

Între timp, dacă statul ar scoate primele 5% din câmpurile cele mai înfometate de apă. din producție, modelul spune că evapotranspirația agricolă ar scădea, ați ghicit: 10%. Acest lucru sugerează că abordarea ineficiențelor în practicile agricole ar putea economisi la fel de multă apă precum schimbarea culturilor sau scoaterea câmpurilor din cultură.

Pentru a fi corect, rezultatele înrolării ar afecta doar 5% din terenul cultivat, spre deosebire de 50% pentru schimbările culturilor și practicile agricole îmbunătățite. „Probabil va trebui să ne întoarcem măcar puțin la păstrare”, a spus Boser, „dar sperăm că nu atât de mult pe cât ne așteptam inițial.”

Autorii vor să descopere ce anume practicile pe care fermierii le folosesc și care reprezintă diferențele de 10% în utilizarea apei pentru culturi. Unele exemple includ mulcirea, plantarea fără cultivare, folosirea soiurilor tolerante la secetă și irigarea deficitară - în cazul în care furnizați mai puțină apă decât ar putea consuma teoretic cultura. Irigarea deficitară dă deja rezultate bune în viticultură, unde viticultorii consideră că poate îmbunătăți calitatea vinului.

Schimbarea practicilor de irigare ar putea ajuta, de asemenea, la reducerea consumului de apă. Eficiența irigației reprezintă partea de apă pe care o fermă o folosește și care este consumată efectiv de culturi. Ineficiențele includ scurgerile, creșterea buruienilor și evaporarea în transport și în câmp. Acestea nu intrau în domeniul de aplicare al modelului lui Boser, care ia în considerare doar transpirația de către culturile înseși. Ineficiențele apar înainte ca apa să ajungă chiar la plante.

Conform lui Boser, până la 60% din apa pe care o fermă o folosește trece de fapt prin rădăcinile culturilor sale. În mod clar, există o mulțime de câștiguri potențiale în acest domeniu, deși nu este clar ce eficiență este de fapt atinsă, a spus ea. „Eficiența irigației este de fapt destul de prost înțeleasă.”

O mai bună caracterizare a acestui lucru se află pe lista de sarcini a echipei. Ei speră să identifice cauzele ineficiențelor de irigare, să cuantifice eficiența diferitelor tipuri de irigare și să învețe modul în care clima și geografia afectează eficiența irigației. Toate acestea vor necesita colectarea de date empirice.

California se află la o răscruce critică în gestionarea apei. Pentru prima dată în istoria sa, statul pune în aplicare reglementări care impun reduceri substanțiale ale extragerii apelor subterane, inclusiv în regiunile în care mijloacele de trai depind de producția agricolă însetată.

„Această lucrare folosește metode noi, bazate pe date, pentru a arăta că, contrar credinței populare, există un potențial mare de reducere a utilizării apei în agricultura din California fără câmpuri în vârste”, a spus co-autorul Tamma Carleton, un profesor asistent la Școala Bren din UCSB.

„Acest lucru ridică posibilitatea ca statul să își continue rolul de putere agricolă, gestionând în același timp în mod durabil o resursă naturală esențială.”

(Fluierul)