研究人員找到更精準的農(nóng)業(yè)灌溉耗水計量方法
發(fā)布時間：2017-11-02
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來源：搜狐網(wǎng)
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在全球范圍內(nèi)，農(nóng)業(yè)灌溉用水都是最大的淡水消耗源，但是，對農(nóng)業(yè)用水時間和地點的精準記錄以及測繪卻一直難以實現(xiàn)。目前，一個研究團隊利用信息技術(shù)找到了追蹤農(nóng)業(yè)用水的方法。
在一篇發(fā)表在《地球物理研究快報（Geophysical Research Letters）》的文章中，研究人員詳細介紹了他們?nèi)绾问褂眯l(wèi)星影像來繪制每年的農(nóng)業(yè)灌溉用水地圖。研究人員指出，該研究成果能幫助農(nóng)民、水資源管理者及其他相關(guān)主體，準確了解農(nóng)業(yè)灌溉用水情況，從而做出更好的用水管理決策。
David Hyndman是美國密歇根州立大學(xué)的水文地質(zhì)學(xué)家，也是該項目的主要調(diào)查員。他指出，研究團隊想弄清人類行為如何對環(huán)境產(chǎn)生影響。灌溉能使作物產(chǎn)量提高幾乎一倍，進而能增加農(nóng)民收入，但是，不可持續(xù)的灌溉會導(dǎo)致全世界地下水含水層枯竭，問題就是“如何實現(xiàn)用水效益最大化”？
項目突出強調(diào)了明確灌溉發(fā)生時間和地點，以提高水資源管理效率的必要性。項目聚焦美國中部一處經(jīng)濟上地位非常重要的農(nóng)業(yè)區(qū)域??共和黨河流域（the Republican River Basin），它流經(jīng)科羅拉多州、內(nèi)布拉斯加州和堪薩斯州的部分地區(qū)，為高平原含水層（High Plains Aquifer）提供著地表水和地下水的重要補給。研究團隊發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)灌溉用水量在2002-2016年間大約翻了一番。
該地區(qū)的水資源利用情況可能比較復(fù)雜，因為按照1942年《共和黨河流協(xié)定》，需要保護進入堪薩斯州的徑流。
同樣來自密歇根州立大學(xué)的Jillian Deines是論文的第一作者。他指出，之前只知道農(nóng)民安裝了灌溉設(shè)施，但不清楚在任一特定年份哪個地塊得到灌溉。然而，現(xiàn)在有了他們繪制的灌溉地圖，可以獲取超過18年的灌溉信息，也可以用來分析影響灌溉決策的主要因素。
研究人員使用了谷歌地圖引擎，這是一個公眾可以獲取的，能開展大規(guī)模衛(wèi)星和環(huán)境數(shù)據(jù)分析的云計算平臺。他們對不同年份之間灌溉變化進行了量化，這對于致力于提升灌溉效率的農(nóng)民、農(nóng)作物顧問和政策制定者來無疑是重要發(fā)現(xiàn)。
谷歌地圖引擎是計算海量衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的有力工具。Deines指出，它能幫助研究人員在較長時間段使用相同的方法來監(jiān)測大范圍區(qū)域。
項目得到了美國國家科學(xué)基金會（NSF）?美國農(nóng)業(yè)部（USDA）國家食品和農(nóng)業(yè)研究所（NIFA）的水、可持續(xù)發(fā)展與氣候（WSC）計劃，國家科學(xué)基金會（NSF）?美國農(nóng)業(yè)部國家食品和農(nóng)業(yè)研究所的食品、能源和水系統(tǒng)（INFEWS）創(chuàng)新計劃資助。美國國家航空航天局（NASA）研究生獎學(xué)金計劃也為該項目提供了支持。
NSF負責(zé)WSC以及INFEWS的項目官員Tom Torgersen指出，長久以來，弄清種什么、種多少、澆多少水對農(nóng)民都是一個挑戰(zhàn)?，F(xiàn)在，研究人員構(gòu)建的模型可以提供不同的選擇，幫助農(nóng)民做出更好的決策，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，上述難題則迎刃而解。
NIFA的項目管理者指出，未來對于農(nóng)產(chǎn)品的需求可能會增加，而受到水質(zhì)量和競爭性使用等問題影響，灌溉用水量將會下降。NIFA環(huán)境系統(tǒng)部項目官員Jim Dobrowolski說：“共和黨流域的研究人員進一步強化了計算能力，以處理‘Landsat’衛(wèi)星場景大數(shù)據(jù)，由此開發(fā)的灌溉地圖有助于解釋灌溉用水的人類決策?！崩L制這張地圖就像是做出一個承諾：未來的灌溉用水量可提前預(yù)測！
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