Орригация в сельском хозяйстве является наиболее широко используемой пресной водой во всем мире, но трудно найти точные записи и карты того, когда и где вода применяется фермерами. Теперь группа исследователей обнаружила, как отслеживать воду, используемую в сельском хозяйстве.
В статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters, исследователи подробно описывают использование спутниковых изображений для составления ежегодных карт ирригации. Полученные данные, по словам ученых, помогут фермерам, управляющим водными ресурсами и другим людям понять, какие варианты орошения можно использовать в сельском хозяйстве, и принять более эффективные решения по управлению водными ресурсами.
«Мы хотим знать, как деятельность человека влияет на окружающую среду», - сказал гидрогеолог Дэвид Хайндман из Мичиганского государственного университета (МГУ), главный исследователь проекта. «Орывание почти удваивает урожайность сельскохозяйственных культур и увеличивает доходы фермеров, но неустойчивое использование воды для орошения приводит к истощению запасов подземных вод по всему миру. Вопрос в том, как лучше всего использовать воду?»
В документе подчеркивается необходимость знать, когда и где происходит орошение, чтобы эффективно управлять водными ресурсами.
Проект сосредоточен на экономически важном сельскохозяйственном регионе в центральной части США - бассейне реки Республикан, - который охватывает части Колорадо, Небраски и Канзаса и обеспечивает водоносный горизонт Хай-Плейнс поверхностными и подземными водами. Команда обнаружила, что в период с 2002 по 2016 год объем орошения в этом районе увеличился примерно вдвое.
Водопользование в этом регионе может быть затруднено, поскольку оно регулируется для сохранения стока реки в Канзас в соответствии с республиканским Речным договором 1942 года.
«Раньше мы знали, какие фермы оборудованы для орошения, но не знали, какие поля фактически орошались в тот или иной конкретный год», - сказала Джиллиан Дейнс, также из МГУ и ведущий автор статьи. «Наши карты ирригации предоставляют эту информацию за 18 лет, и их можно использовать для понимания факторов, влияющих на решения по ирригации».
Исследователи использовали Google Earth Engine, платформу облачных вычислений, которая делает широкомасштабный анализ спутниковых данных и данных об окружающей среде общедоступными, для количественной оценки изменений в ирригации из года в год - важный вывод для фермеров, консультантов по растениеводству и политики, работающие над повышением эффективности ирригации.
Google Earth Engine был полезен для обработки большого количества необходимых спутниковых изображений, говорят ученые. «Это позволяет исследователям использовать последовательные методы для изучения больших регионов во времени», - сказал Дейнс.
Проект, в котором также участвует научный сотрудник МГУ Энтони Кендалл, поддерживается совместной программой по водным ресурсам, устойчивому развитию и климату (WSC) Национального научного фонда (NSF) и Национального института продовольствия и сельского хозяйства США (NIFA) и совместные инновации NSF-NIFA в программе Nexus of Food, Energy and Water Systems (INFEWS).
«Знать, что сажать, сколько земли нужно сажать и сколько поливной воды необходимо для выращивания урожая во время сбора урожая, всегда было сложной задачей для фермеров», - сказал Том Торгерсен, сотрудник программы NSF для WSC и ИНФЕВС. «Теперь фермеры могут представить себе будущее, в котором модели будут предлагать варианты, помогающие принимать решения для повышения эффективности и урожайности».
Руководители программ USDA-NIFA заявили, что спрос на сельскохозяйственную продукцию, вероятно, в будущем возрастет, а количество воды для орошения может снизиться из-за проблем с качеством воды и конкурентного использования.
Исследователи республиканского речного бассейна «использовали новые вычислительные мощности для обработки« больших данных »всех доступных спутниковых сцен Landsat и разработали карты орошения, которые помогают объяснить решения человека об использовании воды для орошения», - сказал Джим Добровольски, руководитель программы. в Отделе экологических систем NIFA. Карты обещают, по его словам, возможность делать прогнозы использования воды в будущем.
Программа стипендий для выпускников НАСА также финансировала исследования.