Anbauen mehr Nahrungsmittel mit weniger Wasser? Es gibt eine app dafür

Bauern freuen mit fast 3 Milliarden Menschen, die bereits Wasserknappheit Tech und Tradition nach Möglichkeiten, mehr Nahrungsmittel mit weniger einer zunehmend angespannten Ressource

Heute stehen rund 2,8 Milliarden Menschen unzureichende Versorgung mit frischem Wasser und laut den Vereinten Nationen, die Zahl auf die Hälfte der Weltbevölkerung bis zum Jahr 2030 steigen soll. Die UN-Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation (FAO) berichtet, dass 40 % der Lebensmittel weltweit hängt, Bewässerung, die Konten für fast 70 % des Süßwassers verwendet.
Sinnvoll ist dann, dass Landwirte sich an neue und alte Technik in einem Versuch wenden, ihr Wasser zu verwalten.

Zweimal, Pumpe einmal messen

Das alte Geschäft Dogma, "Wenn man nicht messen kann, Sie schaffe es nicht es", hält besonders zutreffend mit Wasserverbrauch. Aber an vielen Orten auf der ganzen Welt die Menge von Wasser aus Flüssen umgeleitet oder aus dem Boden um die Pflanzen zu bewässern gepumpt wird nicht gemessen. Auch California Grundwasser war bis zu diesem Monat völlig unreguliert.

Das ist eher eine politische als ein technologisches Problem, sagte Peter Gleick, Co-Gründer von der Pacific Institute, eine unabhängige Forschungsorganisation konzentrierte sich auf Fragen des Wassers. Durchflussmesser, Wasserverbrauch messen weder neu noch teuer sind, sagte Gleick. Aber an vielen Orten Grundwasser wird seit langem als eine Eigenschaft richtig, so können Landwirte gesehen haben, keine Notwendigkeit zu messen oder zu rechtfertigen, wie sie es verwenden.

Aber mit Dürre und über Pumpen fallen Grundwasserspiegel, einige beginnen zu erkennen, dass bessere Wassernutzung tracking hilft um eine schwindende Ressource Fluss zu halten.

Milwaukee, Wisconsin-basierte Wellntel, ein Wasser-Technologie-Unternehmen, antwortet, müssen mit einem Wasser-Mess-System, die Ton Sensoren verwendet, um den Wasserstand im Brunnen – zu erkennen, ohne berühren das Wasser oder das Öffnen des Brunnens. Die Sensoren senden Daten auf der Wellntel Website, wo Kunden auf private Konten einloggen und sehen ihre Wasserstand an verschiedenen Punkten können: beim Pumpen, nach Regenfällen und im Laufe der Zeit.

In einem Versuch, die Bauern zu besänftigen wirbt Wellntel speziell ein Landwirt nicht um Daten über die Menge des Wassers verwendet mit niemandem teilen.

Vergeuden Sie nicht, wollen Sie nicht

Der erste Platz, Wasser zu sparen ist in Vermittlung: mehr als 60 % des Wassers für die Bewässerung entzogen ist durch Lecks in Kanälen, verschütten und Verdunstung, Laut FAO verloren.

Ein weiterer Teil des Problems ist Flut Bewässerung – die häufigste Methode der Bewässerung Bereich weltweit. Etwa die Hälfte Wasser auf Flut bewässerten Feldern ist nicht durch Pflanzen, entsprechend der US Geological Survey aufgenommen. Stattdessen läuft es ab, mit ihr Dünger, Pestizide und Mutterboden, die verschmutzen Gewässer auf der ganzen Welt und tote Zonen, Bereiche, wo zuviel Dünger Algen verursacht zu blühen, die wiederum saugt Sauerstoff aus dem Wasser, andere Leben zu töten.

Flut-Bewässerung ist an der Tagesordnung, weil es billig ist. Aber in Reaktion auf die angespannten Wasserversorgung, einige Bauern haben die Verschiebung wesentlich effizienter unterirdische Bewässerung oder Präzision Mikro-Sprinkler und tropft Bewässerungssysteme, die kleine Mengen von Wasser direkt über die Wurzeln der Pflanzen ablagern. Diese Systeme tragen auch Landwirte, die mehr Geld zu verdienen, indem sie sich mehr Anbaufläche planen und mit weniger Wasser als zuvor.

Vorab kostet ein Tropf-System erhebliche – über $500 bis $1000 pro Acre, nach Angaben der FAO. Obwohl diese Investitionen sich innerhalb weniger Jahre durch bessere Wassernutzung Effizienz und Bewässerung-bezogenen Energiekosten amortisieren, nicht viele Bauern haben das Geld – oder Kredit-Zugang – um sie zu installieren.

Aber eine nahöstliche Firma eine neue Low-Tech-Lösung entwickelt, die auch Wasser direkt an den Wurzeln der Pflanzen platziert und mit oder ohne Tröpfchenbewässerung – arbeiten können und kommt mit einem viel kleineren Preis.

In Israel, wo Wasserknappheit ein Weg des Lebens seit Jahrzehnten, Tal wurde-Ya ("Gottes Tau" in Hebräisch) fertigt Trays, die Tau zu erfassen und zu Pflanzen, oft Baumgetreide Trichter. Die 28-von 22-Zoll-Polypropylen-Schalen trap Luft unter sich als auch isolierende Pflanzen vor extremen Temperaturen und Feuchtigkeit verdunsten von der Erde zum Erstellen einer Tasche ständig feuchten Boden um die Wurzeln zu fangen. Sie blockieren auch Unkraut, die sonst mit Getreide für Wasser konkurrieren würde.

Jedes Fach kostet $3 bis $5 pro Stück.

Mickey Chesla, Tal-Ya ist Vice President für Marketing und Vertrieb, sagte die Tabletts können Reduzierung des Wasserverbrauchs um bis zu 90 % obwohl 50 % eher typisch ist. Sie können auch Düngemitteleinsatz um 30 % reduzieren, da die Tabletts der Nährstoff direkt an den Pflanzenwurzeln lenken.

Während die Umgebung plastischer einzuführen nicht wie eine gute Idee, Tal mag-Ya besagt, dass die Schalen für bis zu 10 Jahre dauern und sind 100 % recycelbar. Landwirte in Israel, den USA, China, Chile, Georgien, Sri Lanka und Australien haben sie seit Beginn der kommerziellen Produktion im Jahr 2013 nach der Unternehmens-Website angenommen.

Im vergangenen Frühjahr Tal-Ya war ein zweiter Platz in der H20 vorstellen, Ernährung und Landwirtschaft-Wettbewerb. Kabelrinnen-System "verbessert die landwirtschaftlichen Erträge ohne Zuweisung von Ressourcen zu erhöhen", sagte Scott Bryan vorstellen, H2O COO. "Diese Lösungen, mit denen Landwirte, mehr mit weniger zu produzieren sind entscheidend für das Überleben der California Dürre beweisen", sagte er.

Just-in-time

Eine weitere Möglichkeit, Abfälle zu vermeiden ist zu vermeiden, Bewässerung, wenn es um Regen geht oder der Boden noch feucht ist. Anhand verschiedener Systeme – einschließlich der Maßnahme-Tek, Ranch-Systeme und reinen Sinn-Wetter-Messstationen und Bodenfeuchte-Sonden, die Daten per Funk oder zelluläre Signale an eines Züchters Computer oder Smartphone zu senden. Einige können programmiert werden, Bewässerung, ab und zu nach Bedarf drehen.

Nehmen dieses Konzept bis zum äußersten, hat Sitz in Oakland, Kalifornien tragen Wissenschaften eine Webanwendung erstellt knirscht Daten von mehr als 40 Sensoren um festzustellen, ob die Pflanzen mehr Wasser brauchen. Die System-Bahnen Zuschneiden Nährstoffaufnahme, Luftbilder und Wetter-und Boden. Ein spezieller Sensor verfolgt Sap fließt durch Weinreben.

"Menschen overwatering sind," sagte Thibaut Scholasch, Mitbegründer und Vizepräsident der Forschung und Entwicklung für das Unternehmen. "Überall wo wir, aus Spanien, Argentinien, Kalifornien, Italien, Frankreich hingehen, messen wir eine Pflanze Antwort zeigt, dass die Reben sind wesentlich widerstandsfähiger als wir denken."

"Wir sind beizubringen, un-Zug ihre Augen: tropfende aussehende Blätter bedeuten nicht die Pflanze braucht Wasser", sagte Scholasch. "Oft bedeutet es einfach, dass das Wetter heiß ist, auch wenn es noch reichlich Wasser in das Root-System."

Tragen Wissenschaften arbeitet mit den Landwirten in Los Angeles Metropolitan Water District an einem Projekt, Wasser zu sparen. "So weit wir überall von 40 % bis 100 % des Wassers für die Bewässerung verwendet gespeichert haben," sagte Scholasch. Das Sortiment spiegelt eine große Schaukel in wieviel Züchter zu bewässernde sowie die räumliche Variabilität und Klima Trockenheit eines bestimmten Weinbergs ist.

Die Systeme sind jedoch nicht billig. Die Kosten reichen von $40 bis $5.000 für eine "Website", die so groß wie 50 Hektar – sein kann, wenn das Feld mit einer einzigen Ernte bepflanzt ist – aber oft viel ist kleiner.

Die Kosten hat die Attraktivität des tragen Wissenschaften System mit Weintrauben verwenden bisher beschränkt. Aber Scholasch sagte, dass die Firma testet derzeit die Technologie mit anderen Nutzpflanzen.

Von Zurückhaltung wiederverwenden

Eine noch differenziertere Möglichkeit, Bewässerung verwalten ist eine Strategie namens geregelten Defizit Bewässerung. Das Ziel ist, zu bewässern gerade genug, um die Ernte-Wasser Produktivität durch Verringerung der Bewässerung zum Zeitpunkt der sinkende Renditen. Wasser um 50 % reduzieren könnte beispielsweise eine Ertragsreduktion von nur 10 % führen. Einige Pflanzen, wie Weintrauben und bestimmten Nüssen, profitieren tatsächlich von Wasserstress während trockentoleranter Lebensstadien.

Geregelten Defizit Bewässerung kann mit jeder Art von Bewässerungssystem implementiert werden. Es wird manchmal verwendet, mit Regenfeldbau ernten, indem ein bisschen Bewässerung während der Dürre oder in empfindlichen Entwicklungsstadien, z. B. wenn die Pflanzen Vegetation produzieren und während der abschließenden Reifung.

Wiederverwendung wächst auch im Rechtsmittelverfahren, mit kommunalem Abwasser leicht behandelt und angewiesen, Landschaftsbau, Industrie, Kraftwerkskühlung, Grundwasserneubildung – und Bewässerung.

"In Monterey und Salinas Valley, ein Großteil der Erdbeeren und Artischocken mit recyceltes Abwasser Abfluss," sagte David Sedlak, Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen an der University of California in Berkeley.

Eine neue Technologie von Calgary-basierte Vieh-Wasser-Recycling ist eine kleine Kläranlage tierischen Abfällen zur Wiederverwendung auf Reihenkulturen in welchen Mengen behandelt. Die Nährstoffe in das behandelte Abwasser profitieren die Pflanzen reduzieren die Notwendigkeit für Dünger Eingänge und Schadstoff Abfluss reduzieren, da die Pflanzen einige der Nährstoffe aufnehmen.

Es ist eine Verbesserung gegenüber der gemeinsamen Lagunensystem in welcher Abfall sitzt in einem Pool für mehrere Monate, um Feststoffe aus Regeln, bevor Sie auf Pflanzen gesprüht zu ermöglichen. Diese Pools emittieren giftige Gase und können in nahe gelegenen Gewässern austreten.

Landwirte können auch Flut Bewässerung Abfluss zu erfassen und wiederverwenden. Diese Art der Wiederverwendung erfolgt einfacher und kostengünstiger im ökologischen Landbau, wo das Wasser weniger Dünger und Pestizide, als in der konventionellen Landwirtschaft enthält.

Festland Landwirte haben viele Strategien um Regen über Fässer zu sammeln und entwickelt Zisternen für die direkte Verwendung und Nachschub Grundwasser mit Biofilter (Land-Funktionen, die Wasser zu filtern), Puffer, Streifen, aus Stream Porenspeicher und natürlicher Feuchtgebiete.

Recht-zuschneiden

Nicht alle Länder oder Regionen können autark in der Lebensmittelproduktion werden können. Einundfünfzig Prozent der Weltbevölkerung können laut einer Studie letztes Jahr in Environmental Research Letters auf Nahrungsmittelimporte im Jahr 2050 beruhen. Bestimmte Pflanzen brauchen weniger Wasser und eignen sich gut an trockene Umgebungen, während andere wie Reis, Baumwolle oder Luzerne – notorisch durstige Pflanzen – wahrscheinlich besser links in feuchteren Regionen sind. Auswahl der richtigen Pflanzen für das Klima wachsen ist – recht Beschneiden – wichtig, bei der meisten des verfügbaren Wassers.

Länder am Persischen Golf sind für internationale Lebensmittelimporte nach Jahrzehnten zum Abbau ihrer Grundwasser zunehmend.

Israel, auch verbringt mehr von seiner begrenzten Wasserressourcen auf Branchen außerhalb der Landwirtschaft, Geld verdienen, um Essen International zu kaufen. "Möglicherweise gibt es keine Länder im Nahen Osten haben genug Wasser in der Landwirtschaft, autark zu sein", sagte Gleick Pacific Institute.

Jedoch sind einige Länder Landkauf in feuchter Ländern wachsen ihre Nahrung, eine Praxis, die lokale Ernährungssicherheit, ökologische Gerechtigkeit und Menschenrechte gefährden können. Eine Studie letztes Jahr in den Proceedings der National Academy of Sciences festgestellt, Landraub untrennbar zur Gewinnung von Wasserrechten, mit 60 % von den Vereinigten Staaten, den Vereinigten Arabischen Emiraten, Indien, Großbritannien, Ägypten, China und Israel genommen. 47 Prozent der solche Landkaeufe ereignete sich in Afrika und in Asien 33 %.

Es gibt auch eine wachsende Debatte über ob einige non-Food-Kulturen in einer Wasser immer knapper werdenden Welt überhaupt angebaut werden sollten. Rohstoffe für Biokraftstoffe, nehmen Sie zum Beispiel Hunderte von Gallonen Wasser pro Gallone Kraftstoff zu produzieren. Die Internationale Energieagentur prognostiziert einen 317 % Prozent Anstieg des Wasserverbrauchs von Biotreibstoffen bis 2035.

Glücklich Boden, glücklich Pflanzenwelt

Während moderne industrieller Landwirtschaft Boden lediglich als Medium zu behandeln, die Pflanzen tendenziell hat – Bombardierung es zuerst mit Insektiziden und Pestiziden, dann Anwendung von Dünger, die Pflanzen zu Pumpen – Requisiten gesunder Boden hat eingebaute Pflanzennährstoffe, absorbiert das Wasser tiefer und besser behält.

Viele traditionelle landwirtschaftliche Methoden – wie z. B. reduzierte Bodenbearbeitung, Fruchtfolge, Gründüngung, Kompost, Dünger oder Rindenmulch auftragen zu Pflanzen – pflegen die mikroskopisch kleinen Tierchen, die im Boden leben. Aber Möglichkeiten zur Steigerung der Effizienz der Boden Feuchtigkeit und Wasser kommen auch zur konventionellen Landwirtschaft. Polymer-Boden-Ergänzungen sind seit 20 Jahren als Mittel zur Boden Feuchtigkeit zu bewahren helfen erforscht worden. Die Idee ist, dass wenn der Bauer bewässert, das Polymer absorbiert Wasser, das würde sonst weglaufen und ihn rund um den Samen hält.

Bucht flächenbezogene mOasis, produziert ein Boden-Polymer namens BountiGel behauptet, sein Produkt einen bedeutenden Fortschritt auf diesem Konzept: es nicht brechen, bevor die Pflanze sagte Steven Hartmeier, mOasis' CEO, verwenden kann. Aber es zu brechen. Es ist unschädlich für Bodenmikroorganismen, weil es in den Boden bei ca. 10 Teilen pro million, He hoch verdünnt wird, sagte.

Hergestellt aus Zutaten, die für den menschlichen Gebrauch und Verbrauch bereits genehmigt, ist BountiGel für den Gebrauch durch das California Department of Food und Landwirtschaft genehmigt worden. Roda-Gruppe, eine Venture Capital-Firma mit Sitz in Berkeley, Kalifornien, hat mehr als $5 m in mOasis investiert.

Verwendet wird das Polymer hat gezeigt dem Potenzial für 25 % höhere Ernteerträge durch verminderte Belastung der Pflanzen, 25 % weniger Wasserverbrauch insgesamt, und 15 % Ersparnis auf wasserbezogenen Energieversorgungsunternehmen, Hartmeier sagte. "Wir hatten ein Tomatenzüchter in diesem Jahr, die normalerweise Tropfenfänger-alle sieben Tage Bewässerung würde, und mit unserem Produkt, sie streckte es 9 bis 11 Tagen."

Obwohl BountiGel etwa $150 ein Hektar großen kostet, erzeugen ein durchschnittlichen Züchter ungefähr $900 pro Hektar durch höhere Ausbeute und Wassereinsparungen, mehr, laut Hartmeier.

Die Bauern, er arbeitet mit, wie Bauern fast überall auf der Welt, "müssen herausfinden, wie Sie mehr mit weniger Wasser zu wachsen", sagte Hartmeier. "Wir haben ein Wasserproblem in Kalifornien, und es geht nicht weg."

• Dieser Artikel wurde 29 September geändert, um die Schreibweise der mOasis CEO Steven Hartmeier zu korrigieren.
  

Dieses Stück wurde im Zusammenhang mit vertraulichen Klima veröffentlicht.

Erica Gies ist eine unabhängige Reporter, der Wasser und Energie für die New York Times, The Economist, Scientific American und andere Publikationen umfasst.

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