Исследование показало, что больше сельскохозяйственных культур в США требуют орошения

Jun 20, 2023

В условиях изменения климата инвестиции принесут пользу фермерам, выращивающим кукурузу и сою.

В связи с изменением климата орошение большего количества посевов в Соединенных Штатах будет иметь решающее значение для поддержания будущих урожаев, поскольку засушливые условия, вероятно, усилятся из-за более высоких температур и изменения характера осадков. Однако менее 20% пахотных земель страны оборудованы для орошения.

Исследование, проведенное в Дартмуте, показало, что к середине XXI века, при сценарии умеренных выбросов парниковых газов, выгоды от расширения орошения перевесят затраты на его установку и эксплуатацию на большей части нынешних пахотных земель США.

Результаты показывают, что к середине столетия кукуруза и соевые бобы, которые в настоящее время выращиваются на богарных землях, выиграют от орошения в большей части Северной Дакоты, восточной части Южной Дакоты, западной Миннесоты, Висконсина и Мичигана. Соевые сельскохозяйственные угодья, которые зависят от дождя в некоторых частях Индианы, Иллинойса, Огайо, Кентукки, Канзаса и Оклахомы, также выиграют от орошения. Результаты опубликованы в Communications Earth & Environment, журнале с открытым доступом от Nature Portfolio.

Установка, обслуживание и эксплуатация ирригационного оборудования обходятся фермерам в 160 долларов за акр в год. «Наша работа, по сути, создает карту США, показывающую, где в будущем будет наиболее целесообразно устанавливать и использовать ирригационное оборудование для посевов кукурузы и соевых бобов», — говорит первый автор Тревор Партридж, Гуарини '21, постдокторант Менденхолла и гидролог-исследователь с Район миссии по водным ресурсам Геологической службы США, который проводил исследование во время работы над докторской диссертацией в Дартмуте.

Регион Высоких равнин, включая Небраску, Канзас и северный Техас, исторически был одним из наиболее интенсивно орошаемых районов и, как было установлено, имел самую высокую текущую экономическую отдачу от орошения. Однако растущие издержки засухи вынуждают фермеров инвестировать в ирригацию во всех регионах Кукурузного пояса и на юго-востоке США, и долгосрочную экономическую отдачу от этих инвестиций трудно предсказать.

Чтобы провести анализ затрат и выгод от орошения кукурузы и соевых бобов, исследователи провели серию моделирования сельскохозяйственных культур. Они применили несколько прогнозов глобального климата, которые охватывают диапазон потенциальных будущих климатов — жаркий и сухой, жаркий и влажный, прохладный и сухой, прохладный и влажный, каждый из которых соответствует среднему климатическому прогнозу — для моделирования будущего роста сельскохозяйственных культур в условиях полного орошения или богарного земледелия. .

Наша работа, по сути, создает карту США, показывающую, где будет наиболее целесообразно устанавливать и использовать ирригационное оборудование для посевов кукурузы и сои в будущем.

Для каждого климатического сценария модель урожая была проработана как для кукурузы, так и для соевых бобов на всех посевных площадях в США. Моделирование модели урожая исследовало три периода: исторический (1981-2010 годы), середину века (2036-2065 годы) и конец века. (2071-2100 гг.) при сценариях умеренных и высоких выбросов парниковых газов. В моделировании учитывались данные по управлению посевами и росту на уровне округа, полученные от Национальной сельскохозяйственной статистической службы Министерства сельского хозяйства США, включая даты посева, зрелости и сбора урожая. Чтобы определить экономические выгоды от орошения — команда рассчитала дополнительный моделируемый урожай сельскохозяйственных культур от орошения и соответствующую ожидаемую повышенную рыночную стоимость — относительно затрат на ирригацию, которые включали электроэнергию, необходимую для откачки грунтовых вод и распределения ее по полю. и сопутствующие расходы на акр владения и эксплуатации ирригационной системы.

Команда исследовала не только то, где и когда имеет смысл устанавливать орошение кукурузы и соевых бобов, но и то, будет ли для этого достаточно воды. Они рассчитали «дефицит оросительной воды», который представляет собой простую разницу между тем, сколько воды подается на поле, и тем, сколько воды должно быть доступно для орошения.

Результаты показывают, что к середине столетия воды, вероятно, будет достаточно для орошения соевых бобов в Айове, Висконсине, Огайо, северном Иллинойсе и Индиане, но не кукурузы. Айова является крупнейшим производителем кукурузы в США. Ресурсы подземных вод для орошения оказались наиболее обильными на юго-востоке США, особенно в нижней части долины Миссисипи, где сельское хозяйство менее интенсивно. Однако в этом регионе польза от орошения минимальна.