Истощение водоносных горизонтов угрожает урожаям: количественная оценка

Новое исследование под руководством учёных из Небраски на основе данных за три десятилетия показывает, как истощение подземных вод, используемых для орошения, угрожает производству продовольствия в условиях засухи и более сухого климата.

Ключевые выводы

• Истощение водоносного горизонта может снижать урожайность сельскохозяйственных культур даже тогда, когда он кажется достаточно насыщенным. Это связано с трудностями извлечения воды.
• Потери урожая нарастают по мере истощения пласта. Сокращение толщины водоносного горизонта со 100 до 50 футов наносит больший ущерб урожаям кукурузы и сои, чем уменьшение с 200 до 150 футов.
• В засушливые периоды способность обеспечивать полив резко падает, когда толщина пласта становится небольшой.

Данные и методология

Исследователи проанализировали:

• Урожайность кукурузы и сои на уровне округов (1985–2016 гг.).
• Ежегодные оценки толщины Высоких равнин (High Plains Aquifer) с 1935 года — крупнейшего водоносного горизонта США.
• Метеорологические данные для расчёта сезонного дефицита воды (разницы между осадками и потерями воды растениями на испарение и транспирацию).

Результаты

• При экстремальном дефиците воды (950 мм, что соответствует сильной засухе) поля над наиболее истощёнными участками горизонта (30–100 футов) давали на 19.5 бушелей кукурузы с акра меньше, чем поля над самыми насыщенными участками (220–700 футов).
• Чем тоньше водоносный горизонт, тем меньшую площадь farmers могут полить. Над пластом толщиной ~330 футов орошалось 89% площадей под кукурузой, а над 30-футовым — только 70%.
• Снижение толщины горизонта с _{330 до 230 футов при дефиците в 950 мм приводило к незначительной потере урожая (}2.5 бушеля/акр). Такое же абсолютное уменьшение, но с 230 до 130 футов, вело к потере уже 15 бушелей с акра.

Значение и прогноз

"По мере того как вы истощаете водоносный горизонт до очень малой толщины, даже небольшие её изменения будут оказывать всё большее влияние на производство и устойчивость", — говорит Ник Брозович, соавтор исследования.

• Устойчивость сельского хозяйства к климату резко снижается при переходе пороговой толщины водоносного горизонта.
• Важность подземных вод будет возрастать по мере прогрессирования изменения климата. Более высокие температуры увеличивают потребность в воде для орошения, что может ускорить истощение.
• Авторы призывают управленцев и политиков пересмотреть подходы к сохранению подземных вод до наступления кризиса, а не после, ориентируясь не только на объёмы откачки, но и на поддержание достаточной насыщенности пластов.

Исследование опубликовано в журнале Nature Water.