Пересмотр оценки потерь воды сельхозкультурами может помочь сохранить грунтовые воды

Небраска, расположенная над крупнейшей частью самого большого водоносного горизонта США, зависит от грунтовых вод не только для питья, но и для орошения. При выращивании кукурузы, сои и других культур фермеры штата орошают около 60% полей — более 8 миллионов акров, что больше, чем в любом другом штате.

Хотя грунтовые воды пополняются осадками и таянием снега, деятельность человека начинает проверять их возобновляемость на прочность. В 2020 году Отдел охраны и исследований Университета Небраски сообщил, что, хотя объем подземных вод под восточной половиной штата в целом увеличился за последние четыре десятилетия, водоносный горизонт под его полузасушливой западной частью, напротив, потерял воду — в некоторых районах более 50 футов (около 15 метров). Меньше грунтовых вод — меньше орошения и, как следствие, ниже урожайность, что подчеркивает важность эффективного использования каждой капли.

Для расчета потребности в орошении конкретной культуры в конкретной местности исследователи используют уравнения, учитывающие эвапотранспирацию: воду, теряемую путем испарения с поверхности и транспирации, когда вода, поглощенная растениями, позже испаряется через устьица на листьях.

Используя значение эвапотранспирации для так называемой эталонной культуры, исследователи умножают его на коэффициент (обычно от 0 до 1), чтобы определить эвапотранспирацию (и потребность в орошении) других культур, включая кукурузу и сою.

Некоторые недавние исследования предполагают, что коэффициент должен уменьшаться, когда атмосфера особенно "жаждет" — когда температура, влажность и другие переменные делают её более склонной забирать влагу с поверхности. Если это так, то культуры могут терять меньше воды, чем ожидалось, в условиях высокой температуры, скорости ветра и других характеристик "жадной" атмосферы, возможно, потому, что они закрывают устьица в ответ.

Исследователи из Института глобальной продовольственной безопасности Доэрти проверили, справедливо ли это явление для штата Небраска. Иво Гонсалвес и коллеги проанализировали десятилетние данные с орошаемого поля в Небраске, где чередовались кукуруза и соя, как это делают многие фермеры. Исследование опубликовано в International Journal of Biometeorology.

Хотя коэффициенты в основном соответствовали общепринятым нормам при низкой эвапотранспирации, эти нормы имели тенденцию завышать коэффициент как для кукурузы, так и для сои, когда эвапотранспирация превышала определенный порог. Это происходило примерно в 40% проанализированного периода. Особенно это было заметно в 2002 и 2012 годах, отмеченных засухой.

Команда рекомендует пересмотреть значения коэффициентов для кукурузы и сои, выращиваемых в условиях, связанных с особенно высокой эвапотранспирацией. По словам исследователей, такие корректировки могут помочь избежать завышения оценки потребности в орошении для успешного выращивания культур. Это позволит сохранить грунтовые воды, сэкономить энергию и минимизировать сельскохозяйственный сток, сохраняя при этом урожайность.