传感器和科学如何改善沙漠中的农业

作者：汤姆伍德|2018年十二月21日

据 globalagriculture.org 称，农业正在以惊人的速度消耗地球上可用的淡水：该组织报告称，70% 来自河道和地下水的“蓝水”用于农业——是 50 年前使用量的三倍。由于农民的灌溉需求，未来 30 年的需求预计将增加 19%。

种植农作物（无论是玉米、大豆、水果还是蔬菜）背后的技术和科学进步可以实现持续的高产，尽管气候条件可能让农民和种植者望而生畏。

在西班牙的一个可能是整个欧洲农业条件最恶劣的地区，人们对传感器和土壤表面活性剂的使用进行了研究。测试不仅让人们更好地了解灌溉管理，还让人们更好地了解如何改良土壤以真正减少该地区的灌溉需求。

在西班牙吸取的教训适用于全球，以确保不断增长的水需求与相应更高的产量相匹配，从而养活全世界。

精准农业的兴起

传感器和绘图技术使农民能够以最少的资源获得最大的产量。随着民用全球定位系统 (GPS) 功能的出现，这项技术被称为精准农业，也开始被称为“智能”农业。

阿尔梅里亚是西班牙东南部荒地中的一个干旱地区，靠近 Desierto de Tabernas，通常被称为“欧洲大陆唯一的沙漠”。阿尔梅里亚还是世界上最大的温室集中地，种植番茄、胡椒、甜瓜、黄瓜、茄子和西葫芦等蔬菜作物。

由于条件恶劣，阿尔梅里亚的最佳用水需要严格的灌溉和供水技术。滴灌改善了那里农民有效用水的方式，但管理仍然主要基于农民的实践经验，对所使用的协议缺乏科学支持。

阿尔梅里亚大学和 Estacion Eperimental “Las Palmerillas” 一直在研究在该地区使用土壤湿度传感器进行灌溉管理。张力计用作评估和制定灌溉管理协议的参考。张力计测量土壤的水分含量，并通过大约每四英尺间隔的双线滴灌带触发灌溉。

研究人员持续监控这些传感器，以确定过度灌溉和灌溉不足的时期。当地农民现在可以根据土壤状况和作物状况调整灌溉策略。更好地控制灌溉可以更好地控制成本、最大限度地减少水资源浪费并优化根区水位。

但如果不考虑土壤改良，灌溉策略不足以改善农业。

这个农业社区的当地水盐度很高（超过 4000mS/cm）。灌溉还需要复杂的水处理，要求水通过反渗透系统。可以理解，当水到达作物时，这会大大增加水的成本。

为了管理现在使用张力计更科学地计算的水灌溉成本，阿尔梅里亚的一组种植者还对土壤表面活性剂进行了测试，以确定应用可以在多大程度上减少水量，同时保持作物质量和产量。

2014 年春天，农民对该地区约 5 英亩的商业甜瓜作物进行了试验。该试验涉及以特定时间间隔施用的土壤表面活性剂：

在执行这个精心控制的程序仅四个星期后，张力计读数检测到足够的水分含量。那时，处理区域的灌溉停止了 9 天。此后灌溉间隔从每天 1.5 小时减少到每天 20 分钟。

参与该计划的农民发现，从那时到收获，作物生长每天只需要 20 分钟的灌溉，减少了种植作物所需的时间。

在包括美国在内的世界其他地区也观察到了类似的结果（即使用土壤表面活性剂减少灌溉时间和灌溉量的能力）。水可用性是一个因素的地区（例如，奥加拉拉含水层或加利福尼亚州的部分地区）或必须为水付费的地区 - 或者能源成本增加是一个因素的地区 - 已经受益于使用这些工具来管理用水.

现代技术可以协助灌溉，因为湿度传感器和张力计使种植者能够监测和管理湿度水平。虽然这些进步有助于评估土壤状况，但它们不足以维持和提高产量。

不断变化的气候条件以及全球种植区的自然条件会影响农业灌溉用水的质量以及土壤利用这些水的能力。监测可以提供对水状况的了解并更好地管理其使用，但它必须与适当的策略齐头并进，以更好地调节土壤以接受灌溉。

传感器和监视器的结合是帮助农民评估水分含量、盐度、肥料需求等的正确第一步。从那里开始，土壤改良剂和土壤表面活性剂等应用可以改善农业用水，提高产量，同时在全球对资源的需求不断增加的情况下避免过度用水。

Tom Wood 是 Belchim Crop Protection USA 的总经理。可以通过 [email protected] 联系到他。在此处查看所有作者故事。