منوعات

يمكن للتغييرات الصغيرة أن تولد وفورات كبيرة في استهلاك المياه الزراعية

بينما تحب هوليوود ووادي السيليكون أن تكونا في دائرة الضوء، تعد كاليفورنيا أيضًا قوة زراعية. بلغ إجمالي المنتجات الزراعية المباعة في ولاية غولدن ستايت 59 مليار دولار في عام 2022. لكن ارتفاع درجات الحرارة وانخفاض هطول الأمطار وعقود من الضخ المفرط قد يتطلب تغييرات جذرية في الزراعة. ويمكن للتشريعات التي تهدف إلى حل المشكلة أن تؤدي إلى إخراج الحقول من الزراعة.

ولحسن الحظ، تشير دراسة أجرتها جامعة سانتا باربرا إلى أن التدابير الأقل تطرفا يمكن أن تساعد في حل مشاكل المياه في كاليفورنيا. جمع الباحثون بين الاستشعار عن بعد والبيانات الضخمة والتعلم الآلي لتقدير كمية المياه التي تستخدمها المحاصيل في الوادي الأوسط بالولاية. النتائج نشرت في الاتصالات الطبيعيةتشير إلى أن الكفاءة المتفاوتة بسبب الممارسات الزراعية يمكن أن توفر قدرًا كبيرًا من المياه مثل تغيير المحاصيل أو الحقول البور.

وقالت المؤلفة الرئيسية آنا بوسر، وهي طالبة دكتوراه في كلية برين للعلوم البيئية والإدارة بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو: “هناك فرصة لأن تصبح الطرق الأقل تدخلاً لتوفير المياه أكثر أهمية مما كنا نعتقد في البداية”. “لذلك قد لا نحتاج إلى إجراء العديد من التغييرات في استخدام الأراضي كما كنا نعتقد في البداية.”

تسمح تربة كاليفورنيا الخصبة ومناخ البحر الأبيض المتوسط ​​للمزارعين بزراعة محاصيل عالية القيمة والتي ببساطة غير قابلة للحياة في بقية أنحاء البلاد. تتم زراعة أكثر من ثلث الخضروات في البلاد وما يقرب من ثلاثة أرباع الفواكه والمكسرات في كاليفورنيا، وفقًا لوزارة الأغذية والزراعة بالولاية.

لكن العديد من هذه الثقافات متعطشة للغاية. وقالت المؤلفة المشاركة كيلي كايلور، الأستاذة في مدرسة برين، إن الزراعة تمثل حوالي 80 بالمائة من المياه المستخدمة في كاليفورنيا. “إن انخفاض مستويات المياه الجوفية وتغير المناخ يفرضان ضغوطاً على توافر مياه الري، مما يجعل من الضروري تحديد كيف يمكننا “إنجاز المزيد بموارد أقل”.

في عام 2014، أقرت سكرامنتو قانون الإدارة المستدامة للمياه الجوفية (SGMA) لتأمين موارد المياه في كاليفورنيا. تتطلب SGMA أن يكون كل حوض للمياه الجوفية في الولاية مستدامًا بحلول عام 2040. وقد أنشأ كل حوض وكالة محلية لوضع خطة لتحقيق هذا الهدف. وهذا يعني في الأساس أننا لا نضخ كمية من المياه من الأرض أكثر مما تتسرب إليها. وقال بوسر: سنحتاج إلى خفض إجمالي استخدام المياه الجوفية بنسبة 20 إلى 50 بالمائة بحلول عام 2040، اعتمادًا على الحوض. ولكن للقيام بذلك، نحتاج إلى أن تكون لدينا فكرة عن مقدار المياه التي تستخدمها المزارع وما هو الجزء الذي يصل منها إلى المحاصيل فعليًا.

نمذجة استخدام المياه

لدى العلماء طرق مختلفة لتقدير كمية المياه التي ترتفع من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي نتيجة التبخر والنتح من خلال أوراق النباتات. والجدير بالذكر أن التبخر يبرد الأشياء. وقال بوسر: “عندما نكون حارين، فإننا نتعرق لنبرد. والأرض تفعل شيئا مماثلا”. وينظر العلماء إلى درجة حرارة الأرض ومقدار الطاقة التي تتلقاها من ضوء الشمس والغلاف الجوي. وإذا كانت الأرض أكثر برودة من المتوقع، فهذا يعني أن بعضًا من تلك الطاقة قد تم استخدامه لتحويل الماء إلى بخار، مما يجعل تلك المنطقة أكثر برودة.

أصبحت قاعدة بيانات التبخر والنتح تسمى OpenET متاحة للعامة في أوائل عام 2023. وهي توفر تقديرات التبخر والنتح المستندة إلى الأقمار الصناعية لغرب الولايات المتحدة. لكن بوسر كان مهتمًا بالمياه المستخدمة على وجه التحديد في المحاصيل. لذلك، قارنت النتح في الحقول البور بالحقول النشطة في الوادي الأوسط. ومن خلال طرح التبخر في الحقول البور من إجمالي التبخر، نحصل على كمية المياه التي تستهلكها المحاصيل فعليًا.

ولسوء الحظ بالنسبة لبوسر، فإن المزارعين لا يتركون حقولهم بوراً عشوائياً. غالبًا ما يضعون حقولهم بأقل إنتاجية من الإنتاج. وهذا يخلق اختلافات منهجية بين الحقول البور والحقول المزروعة، الأمر الذي يمكن أن يشوه تحليل بوزر. لذلك أنشأت نموذجًا للتعلم الآلي لإجراء مقارنة مرجحة بين الأراضي النشطة والأراضي البور، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل الموقع والتضاريس وجودة التربة.

قامت بتدريب النموذج على 60% من المناطق واختبرت نتائجه على 30%، وقامت بتحسين الخوارزمية حتى تطابقت توقعاتها مع الظروف الفعلية في تلك الحقول إلى أقل من 10 ملليلتر لكل متر مربع يوميًا في المتوسط. أصبحت الآن واثقة من نموذجها، وطبقته على بقية منطقة سنترال فالي في كاليفورنيا.

نتائج مشجعة

وأوضح نوع المحصول فقط 34% من التباين في استهلاك المياه. وقال بوسر: “هذا يعني أننا ربما نهمل طرقًا أخرى لتوفير المياه”. وواصلت دراسة النموذج، مع التحكم في عوامل مثل الموقع والتضاريس والمناخ المحلي وجودة التربة وعمر البستان (إن أمكن). وفي نهاية المطاف، يمكن إنقاذ 10% من نتح المحاصيل إذا قام أعلى 50% من مستخدمي المياه بتخفيض استخدامهم للمياه بما يتناسب مع استهلاك جيرانهم من المستهلكين المتوسطين. يعزو بوسر هذه المدخرات إلى الاختلافات في “الممارسات الزراعية”.

قد لا تبدو نسبة 10% نسبة كبيرة، ولكنها قابلة للمقارنة بعدد من التدخلات الأخرى. وقد قدر المؤلفون أيضًا تأثير التغير الثقافي. وإذا تحول هؤلاء الـ 50% من المزارعين إلى زراعة المحاصيل المتوسطة كثيفة الاستهلاك للمياه في منطقتهم، فإن التبخر الزراعي سينخفض ​​بنسبة 10%.

وفي الوقت نفسه، إذا قامت الولاية بإخراج 5% من الحقول الأكثر استهلاكًا للمياه من الإنتاج، فإن النموذج يقول إن التبخر الزراعي سينخفض ​​بنسبة 10%. ويشير هذا إلى أن معالجة أوجه القصور في الممارسات الزراعية يمكن أن توفر قدرًا كبيرًا من المياه مثل تغيير المحاصيل أو إزالة حقول المحاصيل.

ولكي نكون صادقين، فإن نتائج عملية إراحة الأرض لن تؤثر إلا على 5% من الأراضي المزروعة، مقارنة بـ 50% لتغييرات المحاصيل وتحسين الممارسات الزراعية. وقال بوسر: “من المحتمل أن نضطر إلى اللجوء إلى القليل من الراحة على الأقل، ولكن نأمل ألا يكون ذلك بالقدر الذي توقعناه في البداية”.

يريد المؤلفون تحديد الممارسات التي يستخدمها المزارعون والتي تفسر الاختلافات البالغة 10% في استخدام مياه المحاصيل. وتشمل بعض الأمثلة التغطية، وعدم الحراثة، واستخدام أصناف تتحمل الجفاف، ونقص الري – حيث توفر كمية أقل من المياه مما يمكن أن يستهلكه المحصول نظريًا. إن نقص الري يعطي بالفعل نتائج جيدة في زراعة الكروم، حيث يعتقد مزارعو النبيذ أنه يمكن أن يحسن جودة النبيذ.

ويمكن أن يساعد تغيير ممارسات الري أيضًا في تقليل استهلاك المياه. وتمثل كفاءة الري نسبة المياه التي تستخدمها المزرعة والتي تستهلكها المحاصيل بالفعل. وتشمل أوجه القصور التسربات ونمو الأعشاب الضارة والتبخر أثناء النقل وفي الميدان. ولم تدخل هذه في إطار نموذج بوزر الذي يأخذ في الاعتبار فقط نتح الثقافات نفسها. تحدث أوجه القصور قبل أن يصل الماء إلى النباتات.

ووفقاً لبوسر، فإن ما يصل إلى 60 بالمائة من المياه التي تستخدمها المزرعة تمر فعلياً عبر جذور محاصيلها. وقالت إنه من الواضح أن هناك العديد من المكاسب المحتملة في هذا المجال، على الرغم من أنه من غير الواضح مدى فعاليتها التي يمكن تحقيقها فعليًا. “إن فعالية الري غير مفهومة بشكل جيد في الواقع.”

إن التوصيف الأفضل لهذا موجود في قائمة مهام الفريق. ويأملون في تحديد أسباب عدم كفاءة الري، وقياس فعالية أنواع الري المختلفة، واكتشاف كيفية تأثير المناخ والجغرافيا على كفاءة الري. كل هذا سوف يتطلب جمع البيانات التجريبية.

كاليفورنيا على مفترق طرق حاسم في إدارة المياه. ولأول مرة في تاريخها، تنفذ الدولة لوائح تتطلب تخفيضات كبيرة في سحب المياه الجوفية، بما في ذلك في المناطق التي تعتمد فيها سبل العيش على الإنتاج الزراعي المتعطش.

وقالت تاما كارلتون، المؤلفة المشاركة، والأستاذة المساعدة في كلية برين بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو: “تستخدم هذه الورقة أساليب جديدة تعتمد على البيانات لإظهار أنه، خلافًا للاعتقاد السائد، هناك إمكانية كبيرة لتقليل استخدام المياه في الزراعة في كاليفورنيا دون إراحة الحقول”. . “وهذا يثير احتمال أن تتمكن الدولة من الاستمرار في لعب دورها كقوة زراعية مع إدارة الموارد الطبيعية الحيوية بشكل مستدام.”

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى