مطالعه کمی نشان می‌دهد که چگونه کاهش آبخوان عملکرد محصول را تهدید می‌کند

سه دهه داده‌ها از یک مطالعه جدید تحت رهبری نبراسکا خبر داده است که نشان می‌دهد چگونه کاهش آب‌های زیرزمینی – همان چیزی که بسیاری از کشاورزان برای آبیاری به آن تکیه می‌کنند – می‌تواند تولید مواد غذایی را در میان خشکسالی و اقلیم خشک‌تر تهدید کند.این مطالعه نشان داد که تا حدی به دلیل چالش‌های استخراج آب‌های زیرزمینی، تخلیه آبخوان می‌تواند بازده محصول را کاهش دهد، حتی زمانی که به نظر می‌رسد به اندازه کافی اشباع شده باشد تا بتواند نیازهای آبیاری را برآورده کند. محققان گزارش کردند که این تلفات کشاورزی با کاهش آبخوان تشدید می شود، به طوری که کاهش آن باعث کاهش بیشتر محصول ذرت و سویا در هنگام کاهش از 100 فوت ضخامت به 50 می شود تا از 200 فوت به 150.

این تیم گفت که این واقعیت باید سیاست گذاران، مدیران منابع و تولیدکنندگان را تشویق کند تا در مورد حجم آب زیرزمینی که در اختیار دارند، تجدید نظر کنند، به ویژه در مواجهه با خشکسالی شدیدتر و مکرر.

نیک بروزوویچ، مدیر سیاستگذاری در Daugherty Water برای: “همانطور که یک آبخوان را تا حدی پایین می آورید که کاملاً نازک است، تغییرات بسیار کوچک در ضخامت آبخوان به تدریج تأثیرات بزرگتر و بزرگتری بر تولید محصول و انعطاف پذیری شما خواهد گذاشت.” موسسه جهانی غذا “و این چیزی است که ما آن را به خوبی پیش بینی نمی کنیم، زیرا ما تمایل داریم بر اساس گذشته پیش بینی کنیم. بنابراین اگر آنچه را که قرار است اتفاق بیفتد بر اساس تجربیات گذشته خود قرار دهیم، همیشه کمتر پیش بینی می کنیم. ما همیشه به دنبال آن هستیم. از بد شدن اوضاع شگفت زده شوید.”

این تیم پس از تجزیه و تحلیل داده‌های بازده، آب‌وهوا و آب‌های زیرزمینی از آب‌خوان High Plains، که به‌عنوان بزرگ‌ترین در ایالات متحده، زیربنای بخش‌هایی از هشت ایالت – از جمله تقریباً تمام نبراسکا، قرار دارد، به نتیجه‌گیری رسید. برخی از مناطق آبخوان، به ویژه مناطق زیر تگزاس و کانزاس، و همچنین ایالت کورن هاسکر، به طور قابل توجهی در طول چند دهه گذشته کاهش یافته اند، به خاطر آبیاری زمین هایی که در غیر این صورت شانس کمی برای حفظ محصولات کشاورزی دارند.

بروزوویچ، استاد اقتصاد کشاورزی در دانشگاه نبراسکا-لینکلن، گفت: «از نظر چیزهایی که به شما امکان می‌دهد در شرایط شدید به امنیت غذایی بپردازید – به ویژه خشکسالی و تغییرات آب و هوایی – ما واقعاً نمی‌توانیم بدون آبیاری انجام دهیم. اگر می‌خواهیم دنیا را با غذای باکیفیت، مغذی و منبع غذایی پایدار تغذیه کنیم، باید آبیاری کنیم.»

بروزوویچ و همکار هوسکر، تارو مینو، قبلاً مدل‌های زیادی ساخته بودند و شبیه‌سازی‌های زیادی را در مورد نحوه واکنش آبخوان دشت‌های بالا به خشکی و شرایط خشک انجام داده بودند. اما صحبت با کشاورزان نشان داد که این مدل‌ها به نگرانی اصلی آن‌ها توجه نمی‌کنند: عملکرد چاه، یا مقدار آب زیرزمینی که کشاورزان می‌توانند به طور مستمر انتظار داشته باشند هنگام تلاش برای محافظت از محصولات خود در برابر خشکسالی.

مینو، دانشیار اقتصاد کشاورزی و نویسنده اصلی این مطالعه که در مجله Nature Water منتشر شده است، می‌گوید: «همه علاقه‌مندند که چگونه کاهش آبخوان بر انعطاف‌پذیری کشاورزی آبی در منطقه تأثیر می‌گذارد .

بنابراین، محققان تخمین‌های سالانه ضخامت آبخوان دشت‌های بالا را که به سال 1935 بازمی‌گردد، همراه با بازده ذرت و سویا در سطح شهرستان از سال 1985 تا 2016 مورد بررسی قرار دادند. تفاوت بین آب به دست آمده از بارش و مقداری که محصولات از طریق تبخیر و تعرق از دست می دهند.

محققان می‌دانستند که وقتی دومی از اولی فراتر می‌رود، کشاورزان اغلب برای جبران تفاوت به سفره‌های زیرزمینی مراجعه می‌کنند. آنچه آنها نمی دانستند: تحت چه شرایطی و تا چه حد، تخلیه آبخوان، پمپاژ آب آن را برای انجام آن بسیار دشوار یا گران می کند؟ و تصمیمات حاصل — برای کاهش میزان آبیاری در هر هکتار، توقف آبیاری برخی قطعات با هم — چقدر بر عملکرد ذرت و سویا تأثیر می گذارد؟

این تیم دریافتند کشاورزانی که به اندازه کافی خوش شانس هستند که ذرت و سویا را در بالای اشباع ترین قسمت های آبخوان High Plains – تقریباً 220 تا 700 فوت ضخامت – کشت می کنند، حتی در مواقع کمبود شدید آب، همچنان از عملکرد آبی بالایی برخوردار هستند. در مقابل، مناطقی که به مناطق کمتر اشباع وابسته بودند – بین 30 تا 100 فوت – مشاهده کردند که عملکرد آبی آنها زمانی که کمبود آب به تنها 400 میلیمتر رسید، روند رو به نزولی را تجربه کردند، که یک اتفاق رایج در نبراسکا و سایر ایالت های غرب میانه است.

در سال‌هایی که کسری به 700 میلی‌متر نزدیک می‌شد یا از آن فراتر می‌رفت، مزارع آبی که در بالای غلیظ‌ترین آب‌های زیرزمینی قرار داشتند، به‌طور قابل‌توجهی بیشتر از مزارعی که بالاتر از نازک‌ترین آب‌ها نشسته بودند، ذرت تولید می‌کردند. نتایج در خلال کمبود آب 950 میلی‌متری، که با خشکسالی شدید مطابقت دارد، واضح‌تر بود: مزارع بالای پهنه‌های کمتر اشباع آبخوان، تقریباً 19.5 بوشل کمتر در هر هکتار تولید می‌کردند.

“به دلیل نحوه عملکرد سفره‌های زیرزمینی، حتی اگر آب زیادی در آنجا وجود داشته باشد، زیرا آنها کاهش می‌یابند، شما در واقع توانایی تامین نیازهای آبی محصولات را در خشک‌ترین دوره‌ها از دست می‌دهید، زیرا با تخلیه آبخوان، عملکرد چاه کاهش می‌یابد. بروزوویچ گفت. این یک پیامد اقتصادی و یک پیامد انعطاف پذیری دارد.»

این مطالعه ارتباط مشخص دیگری را بین آب موجود در زیر زمین و آب موجود در سطح به دست آورد. هنگامی که بالای آب های زیرزمینی تقریباً 330 فوت ضخامت داشت، کشاورزان 89 درصد از هکتارهای خود را که برای کشت ذرت اختصاص داده شده بود آبیاری می کردند. جایی که آبخوان فقط 30 فوت ضخامت داشت؟ فقط 70 درصد از این هکتارها آبیاری شدند. تارو گفت که این احتمالاً نتیجه کاهش بازده چاه است که کشاورزان را به آبیاری فقط برخی از مزارع خود سوق می دهد یا حتی از آبیاری صرف نظر می کنند.

برای درک بهتر اینکه چگونه کاهش آبیاری در شرایط خشکی به تلفات کشاورزی کمک می‌کند، محققان بازدهی را در مزارع آبی و غیرآبیاری که دومی تنها بر بارندگی متکی است، در نظر گرفتند. آن تجزیه و تحلیل عملکرد را حتی نسبت به کمبودهای آب کوچکتر حساس‌تر نشان داد، که نشان می‌دهد کاهش در زمین‌های آبی زیان‌های متحمل شده در قطعات هنوز آبیاری را تشدید می‌کند.

و تهدید فراری را نشان می‌دهد که ضخامت متوسط ​​یک سفره زیر آستانه‌های خاص کاهش می‌یابد. با کمبود آب 950 میلی متری، کاهش ضخامت آبخوان از تقریباً 330 به 230 فوت تخمین زده شد که منجر به کاهش متوسط ​​حدود 2.5 بوشل ذرت در هر هکتار شود، چیزی که نویسندگان آن را “تفاوت ناچیز” نامیدند. همان کاهش مطلق، اما از 230 به 130 فوت، منجر به از دست دادن تخمینی 15 بوشل در هر هکتار شد.

مینو گفت: “در نتیجه، انعطاف پذیری شما در برابر آب و هوا به سرعت کاهش می یابد.” “بنابراین وقتی در حال حاضر روی آبخوانی بسیار ضخیم کار می‌کنید، نسبتاً ایمن هستید. اما می‌خواهید آن را به گونه‌ای مدیریت کنید که از آن آستانه عبور نکنید، زیرا از آنجا، همه چیز در سراشیبی است.

و اهمیت سفره‌های زیرزمینی با پیشرفت تغییرات آب و هوایی در آینده افزایش خواهد یافت. با گرم‌تر شدن هوا، معمولاً به آب بیشتری نیاز دارید. و اوضاع می تواند بدتر و بدتر شود.”

بروزوویچ گفت که نبراسکا از این نظر خوش شانس است که بر فراز چنین مخزن عظیمی قرار دارد و یک سیستم مدیریتی را ایجاد کرده است که برای حفظ آن در مقیاس محلی طراحی شده است. اما بیشتر مقررات بر تعیین میزان و زمان پمپاژ آب زیرزمینی تمرکز می‌کنند و از سطح اشباع آبخوان یا توانایی مربوطه برای استخراج آب از آن محافظت نمی‌کنند.

بروزوویچ اذعان داشت که متقاعد کردن سیاستگذاران برای بررسی بازنگری در این پارامترها در حال حاضر، زمانی که بسیاری از ایالت هنوز از آب زیرزمینی کافی برخوردار است، “شاید فروش سختی باشد.” او امیدوار است که مطالعه جدید حداقل بتواند به مطرح کردن این گفتگو کمک کند.

او گفت: «وقتی با مشکلی مواجه می‌شوید – زمانی که بازده چاه در حال کاهش است و آبخوان واقعاً نازک است – حتی اگر سیاست‌هایی را اعمال کنید، باز هم تأثیرات (منفی) زیادی خواهید داشت. «بنابراین زمان اجرای سیاست‌های معنادار قبل از اینکه همه چیز از پرتگاه خارج شود است.

“اول، شما باید درک کنید، باید اندازه گیری کنید، باید آموزش دهید. باید بفهمید که چه چیزی را حفظ می کنید، و چرا. هر چه بیشتر بتوانید شواهد کمی ارائه کنید که چرا ارزش انجام همه کارها را دارد. او گفت، از این، و آنچه در خطر است، گفت و گو آسان تر است.

بروزوویچ و مینو با تیموتی فاستر از دانشگاه منچستر و شونکی کاکیموتو از دانشگاه مینه سوتا، مطالعه آب طبیعت را تالیف کردند. این محققان تا حدی از وزارت کشاورزی ایالات متحده حمایت دریافت کردند.