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重新思考灌溉
借助核科學(xué)改善用水
Monika Shifotoka

宇宙射線中子傳感器通過捕捉實(shí)時(shí)濕度數(shù)據(jù)助力農(nóng)民監(jiān)測土壤水分含量,這些數(shù)據(jù)會(huì)顯示在前景的智能手機(jī)上。(圖/國際原子能機(jī)構(gòu)M. Casling)
農(nóng)業(yè)是全球最大的用水領(lǐng)域,平均消耗了全球從湖泊、河流和含水層抽取的淡水的70%。這一領(lǐng)域?qū)λY源造成了巨大壓力,威脅到長期水資源管理,而水資源管理對全球社區(qū)健康、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都至關(guān)重要。
“隨著水資源面臨的壓力不斷增大,提高農(nóng)業(yè)用水效率已不再是可選項(xiàng),而是必選項(xiàng)?!痹幽軝C(jī)構(gòu)水土管理和作物營養(yǎng)處處長Mohammad Zaman表示,“基于科學(xué)的解決方案能幫助農(nóng)民在保持生產(chǎn)力和可持續(xù)性的同時(shí),明智地利用每一滴水?!?/p>
核科學(xué)和相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新正助力農(nóng)民采用氣候智能型農(nóng)業(yè)實(shí)踐,這種實(shí)踐可節(jié)約用水、提高作物產(chǎn)量以及增強(qiáng)對氣候變化的適應(yīng)能力。
原子能機(jī)構(gòu)通過糧農(nóng)組織/原子能機(jī)構(gòu)糧農(nóng)核技術(shù)聯(lián)合中心(聯(lián)合中心),為缺水地區(qū)的農(nóng)民提供更智能灌溉的工具和指導(dǎo)。這使他們能夠評估水的可用性以及水在土壤中的流動(dòng)情況和作物對水的吸收情況,進(jìn)而能夠更高效地利用水資源。
支持高效灌溉實(shí)踐
水由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子構(gòu)成,其含有的天然存在的同位素(即質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同種元素原子)易于追蹤?;谘跬凰氐募夹g(shù)有助于科學(xué)家了解植物對水分的利用機(jī)制:通過分析土壤水分和植物體內(nèi)水分中的同位素,研究人員能夠確定植物依賴的水源類型、用水量多少、蒸發(fā)損失量以及滲入土壤的水量。掌握這些過程后,專家便可提出更合理的灌溉計(jì)劃、適宜的作物種類以及改進(jìn)的耕作方式建議,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水與增產(chǎn)的雙重目標(biāo)。這類信息在面臨干旱或缺水的地區(qū)尤為實(shí)用。
氣候智能型農(nóng)業(yè)技術(shù)有助于農(nóng)民優(yōu)化用水和改善土壤狀況,確??沙掷m(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。原子能機(jī)構(gòu)的技術(shù)合作計(jì)劃一直在支持包括蘇丹和納米比亞在內(nèi)的非洲和亞洲水資源緊張國家采用氣候智能型農(nóng)業(yè)技術(shù)。
利用滴灌技術(shù)助力蘇丹節(jié)水
氣候變化正在使蘇丹的天氣模式變得反復(fù)無常,旱季和不可預(yù)測的降雨造成缺水、作物歉收和糧食不安全。
原子能機(jī)構(gòu)通過其技術(shù)合作計(jì)劃下的一項(xiàng)試點(diǎn)舉措,已幫助蘇丹卡薩拉地區(qū)的數(shù)百名女性農(nóng)民采用改良滴灌系統(tǒng),用更少的水種植出了更多糧食。這類系統(tǒng)成本低、易安裝、操作簡便,能將水直接輸送到植物根部,最大限度減少浪費(fèi)。它們使蘇丹農(nóng)民減少了高達(dá) 70% 的用水量,同時(shí)將作物產(chǎn)量提高了 40% 以上?!岸嗵澚诉@個(gè)項(xiàng)目,我們在用水效率上取得了可衡量的進(jìn)步?!碧K丹農(nóng)業(yè)研究公司的水資源管理專家Ahmed Babiker Khalifa表示,“將滴灌與核技術(shù)數(shù)據(jù)相結(jié)合,有助于我們恰到好處地用水,這對缺水地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言是一套切實(shí)可行的解決方案?!?/p>
這一成功案例不僅推動(dòng)了該技術(shù)在蘇丹及其他地區(qū)的廣泛應(yīng)用,還賦予了女性更多能力,助力社區(qū)應(yīng)對氣候挑戰(zhàn),同時(shí)提高了糧食安全。
借助宇宙射線中子傳感器提高納米比亞的收成
納米比亞是非洲最干旱的國家之一,92%的土地屬于干旱或半干旱地區(qū)。近年來,受氣候變化影響,納米比亞遭遇了降雨不穩(wěn)定、洪水和嚴(yán)重干旱問題,導(dǎo)致糧食嚴(yán)重短缺。
自2020年以來,原子能機(jī)構(gòu)與聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(糧農(nóng)組織)通過聯(lián)合中心,一直在培訓(xùn)納米比亞北部的農(nóng)民如何更高效地灌溉農(nóng)田。這些農(nóng)民正在利用來自宇宙射線中子傳感器等核技術(shù)手段與滴灌、雨水收集等節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合所產(chǎn)生的信息。
借助通過宇宙射線中子傳感器及相關(guān)技術(shù)收集的土壤濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),農(nóng)民們能夠評估土壤中的可用水量;而滴灌系統(tǒng)則幫助他們根據(jù)植物的需求精準(zhǔn)施水。
原子能機(jī)構(gòu)的一個(gè)技術(shù)合作項(xiàng)目讓農(nóng)民得以借助這些技術(shù)將用水量減少80%。玉米、西紅柿和辣椒等作物的產(chǎn)量也提高了高達(dá)70%。
“將核技術(shù)與智能灌溉實(shí)踐相結(jié)合,有望徹底改變對農(nóng)民的支持方式?!奔{米比亞農(nóng)業(yè)、水利和土地改革部的農(nóng)業(yè)科學(xué)官員Maliata Athon Wanga表示,“宇宙射線中子傳感器助力做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策,這些決策直接提高我們社區(qū)的用水效率、增強(qiáng)糧食安全和氣候適應(yīng)能力?!?/p>