研究量化了含水层枯竭如何威胁作物产量

发布时间：2024-01-16 17:28:45 栏目：精选知识

导读 内布拉斯加州领导的一项新研究提供了三十年的数据，该研究表明地下水(许多农民依赖地下水进行灌溉)的枯竭如何在干旱和干燥气候下威胁粮食生

内布拉斯加州领导的一项新研究提供了三十年的数据，该研究表明地下水(许多农民依赖地下水进行灌溉)的枯竭如何在干旱和干燥气候下威胁粮食生产。



研究发现，部分由于抽取地下水的挑战，含水层的枯竭会抑制农作物的产量，即使它看起来已经饱和到足以继续满足灌溉的需求。研究人员报告说，随着含水层的减少，这些农业损失也会加剧，因此，当含水层厚度从 100 英尺减至 50 英尺时，其枯竭对玉米和大豆产量的影响比从 200 英尺减至 150 英尺时更大。

研究小组表示，这一现实应该鼓励政策制定者、资源管理者和种植者重新考虑他们可以使用的、足以淬灭农作物的地下水量，特别是在面临更严重、更频繁的干旱的情况下。

“当你把含水层抽到相当薄的程度时，含水层厚度的微小变化就会对作物产量和恢复力产生越来越大的影响，”多尔蒂水务公司政策总监尼克·布罗佐维奇(Nick Brozović)说。全球食品研究所。“这是我们无法很好预测的事情，因为我们倾向于根据过去进行预测。因此，如果我们根据过去的经验来预测将会发生的事情，我们总是会低估。我们总是会对事情变得如此糟糕而感到惊讶。”

该团队在分析了高地平原含水层的产量、天气和地下水数据后得出了结论。高地平原含水层是美国最大的含水层，位于八个州的部分地区——包括几乎整个内布拉斯加州。一些地区的含水层，特别是德克萨斯州和堪萨斯州下方的含水层，以及玉米壳州的含水层，在过去几十年中已经大幅减少，因为这些地区的抽水是为了灌溉土地，否则这些地区几乎不可能维持农作物的生长。

内布拉斯加大学林肯分校农业经济学教授布罗佐维奇说：“就解决极端条件下的粮食安全问题而言，特别是干旱和气候变化，我们确实离不开灌溉。” “如果我们想为世界提供高质量、有营养的食物和稳定的粮食供应，我们就需要灌溉。”

布罗佐维奇和 Husker 的同事 Taro Mieno 已经构建了大量模型，并进行了大量模拟，研究高原含水层如何应对干旱和干燥条件。但与农民交谈后发现，这些模型并没有解决他们最关心的问题：井产量，或者种植者在试图缓冲作物免受干旱影响时可以预期持续抽取的地下水量。

“每个人都对含水层枯竭如何影响该地区灌溉农业的弹性感兴趣，”农业经济学副教授、该研究的主要作者 Mieno 说，该研究发表在《自然水》杂志上。

因此，研究人员参考了自 1935 年以来对高地平原含水层厚度的年度估计，以及 1985 年至 2016 年县级玉米和大豆的产量。同时，气象数据使研究小组能够计算季节性缺水量，即从降水中获得的水量与作物通过蒸发和蒸腾损失的水量之间的差异。

研究人员知道，当后者超过前者时，农民往往会向含水层寻求帮助来弥补差异。他们不知道的是：在什么条件下，以及在何种程度上，含水层的枯竭会使抽水变得困难或昂贵?由此产生的决定——减少每英亩的灌溉量、停止对某些地块的灌溉——会对玉米和大豆的产量产生多大影响?

研究小组发现，有幸在高地平原含水层最饱和的地带(大约 220 至 700 英尺厚)上方种植玉米和大豆的农民即使在极度缺水的情况下也能继续享受高灌溉产量。相比之下，那些依赖最不饱和地区(30 至 100 英尺)的地区的灌溉产量在缺水仅达到 400 毫米时就开始下降，这种情况在内布拉斯加州和其他中西部各州很常见。