Op die beendroë westelike flank van Arizona, waar die Colorado River Basin die Mojave-woestyn ontmoet, sit 11,000 hektaar lusern, sorghum, koring en Soedangras van die Colorado River Indian Tribes (CRIT), wat almal bestem is om geoes te word en verkoop vir veevoer. Vir enigiets om hier te groei, is besproeiing 'n moet. Minder as 'n kwart duim reën het tot dusver vanjaar geval, volgens Josh Moore, wat die plaas namens sy stam bestuur.
"Die bespreking is ingestel op 'n redelik verouderde vloedbesproeiingstelsel," sê Moore. 'N Netwerk van kanale wat in die 19de eeu gebou is, lewer water uit die Colorado -rivier, 'n stelsel wat 'n beter idee gelyk het voordat die waterskeiding 'n aanhoudende en toenemend ernstige toestand van droogte bereik het. Alhoewel die kanale genoeg water verskaf om in CRIT se boerderybehoeftes te voorsien, beplan die stamme vir 'n warmer, droër toekoms. Hierdie seisoen kan gesien word hoe swart plastiekbuise honderde rye sorghum afsak: 'n eksperiment met mikrobesproeiing wat die plaas se onttrekkings uit 'n te veel waterskeiding radikaal kan verminder.
Regoor die wêreld is die meeste gewasse slegs afhanklik van reën vir hul water, maar op plekke waar reën nie voldoende is nie, word ons gedwing om te besproei. Ten spyte van al die innovasie wat die afgelope paar jaar in die landbou gekom het GPS-begeleide trekkers vir geneties gemanipuleerde saailinge, word 85% van alle besproeiing nog steeds gedoen deur groot hoeveelhede water oor die oppervlak van 'n veld vry te laat, op dieselfde manier as wat dit 4,000 jaar gelede in Mesopotamië hanteer is.
Vloedbesproeiing het gestop omdat dit kontant-goedkoop is, maar uit 'n natuurlike hulpbron-oogpunt is dit verbysterend duur. Soveel as 70% van die water gaan vermors, en oormatige gewasse kan nie hul volle potensiaal bereik nie. Oormaat kunsmis word weggevoer deur die afloopwater, besoedelde strome, vleilande en mere.
Mikrodruppelbesproeiing was veronderstel om dit alles op te los. In die dertigerjare het 'n jong ingenieur met die naam Simcha Blass 'n boom opgemerk wat baie langer geword het as die ander in dieselfde ry; toe hy nader kyk, vind hy dat die wortels daarvan gevoed word deur 'n klein lek uit 'n besproeiingspyp in die omgewing. Jare later het die Israeli die konsep gebruik om 'n plastiekbesproeiingstelsel te skep wat onder die handelsnaam verkoop word. Netafim. Dit bly die wêreldleier in sy sektor.
Tans is daar honderde drupbesproeiingsondernemings, maar die tegnologie word wêreldwyd op minder as 5% van die besproeiingshekke toegepas, gewoonlik op gewasse met groot kaartjies, soos amandels, wyndruiwe en tamaties. Die beperkende faktor is koste. Soos die stelsels tans ontwerp is, verg dit baie krag om water deur honderde voet pyp te druk, wat boere met pompe voorsien; elektriese motors as hulle krag in hul velde het, en diesel-weergawes sonder koolstof. Die drupperlyne is ook geneig om verstop te raak deur slikdeeltjies of alge wat in natuurlike water voorkom, daarom moet dit gefiltreer word, wat 'n ekstra koste veroorsaak. Die hele opstelling beloop minstens $ 2,000 per hektaar, plus energierekeninge. Vir gewasse met 'n laer waarde, soos katoen of lusern, is drupbesproeiing eenvoudig nie die moeite werd nie.
Die installering van die mikrodruppel wat deur CRIT Farms gebruik word, kos egter minder as $ 400 per akker om te installeer, en die vereiste druk word volledig deur swaartekrag verskaf, wat die voordeel het dat dit vry en koolstofneutraal is. Vir die toevallige waarnemer lyk die stelsel nie veel nie. Maar vir Moore is die idee om gewasse vir veevoer te laat besproei, niks anders as revolusionêr nie. Veronderstel natuurlik dat dit eintlik werk.
'As die put droog is, weet ons wat die waarde van water is,' het Benjamin Franklin geskryf in 'n 1746 -uitgawe van Arme Richard se Almanack. Hy het nie die helfte daarvan geweet nie. Die wêreldbevolking van vandag is tien keer meer as destyds, en varswaterbronne neem af. Die grootste watervark by verre is die landbou, wat byna verantwoordelik is driekwart van die wêreldwye gebruik.
Tekens van waterskaarste is oral om ons, wat met elke jaar wat verbygaan al hoe meer kommerwekkend word. In Augustus, vir die eerste keer in die geskiedenis, is die Colorado -rivier deur die Amerikaanse regering verklaar as 'n toestand van tekortDit veroorsaak dat die aanbod verminder word by sommige van die 40 miljoen mense wat daarvan afhanklik is. Vyf miljoen van hulle kry hul water met vergunning van die Central Arizona Project (CAP), 'n openbare nut wat rivierwater per kanaal vanaf die westelike rand van Arizona aan 80% van die staat se bevolking lewer.
Chuck Cullom, programbestuurder van die Colorado-rivier by CAP, het die afgelope dekade opsies ondersoek om die watertoevoer in Arizona te verhoog, insluitend tegnologie vir afvalwaterbehandeling en toerusting wat stedelike kliënte help om hul gebruik te beperk. In 2019, op 'n konferensie in Tel Aviv, ontmoet Cullom 'n bestuurder van 'n Israeliese besproeiingsonderneming, genaamd N-drup, wat 'n stelsel ontwikkel wat drastiese waterbesparings beloof sonder die onbetaalbare koste. 'Ek was superskepties', sê Cullom. 'Dit klink soos 'n eenhoringoplossing.'
Maar die landbou is verantwoordelik vir die oorgrote meerderheid van die varswatergebruik in Arizona, so Cullom was bereid om N-Drip te probeer. In 2020 het CAP die stelsel aan CRIT Farms verskaf vir gebruik op 40 hektaar sorghum. Hulle het gevind dat dit die watergebruik met die helfte verminder, terwyl die kwaliteit van die gewasse effens verbeter word: 'n verbysterende resultaat, hoewel op 'n baie klein skaal. Hierdie jaar het CAP die vlieënier uitgebrei tot ongeveer 200 hektaar sorghum en katoen in Arizona, en, as alles goed gaan, hoop hy om die stelsel teen 2023 regionaal te ontplooi en die koste van die toerusting te dek vir boere wat dit installeer.
N-Drip is die geesteskind van Uri Shani, 'n professor in grondfisika aan die Hebreeuse Universiteit van Jerusalem en 'n voormalige voorsitter van Israel se waterowerheid. Hy het sewe jaar gelede 'n mikrogolfbesproeiingstelsel ontwerp wat goedkoop genoeg is om nie net vir blaarslaai en bessies sin te maak nie, maar ook vir gewasse soos soja en koring, wat die grootste deel van die wêreld se landbouproduksie uitmaak.
'My eerste reaksie was natuurlik dat dit die wêreld sou verander, maar dit sal nooit werk nie'
Shani is 72 jaar oud, met kort sout-en-peper hare, 'n draadraam en 'n gesiggie. Hy is gebore in 1950, op 'n kibboets onder 'n angs wat eie is aan die lewe in 'n droë land wat hom toelê op landbou-selfvoorsiening. 'My pa was 'n ingenieur wat hoofsaaklik aan water gewerk het. Ek het my lewe lank daaraan gedink om aan water en wateroplossings te dink, ”sê Shani aan Zoom van N-Drip se kantoor in Tel Aviv.
Nadat hy sy militêre diens by 'n elite -kommando -eenheid voltooi het, het Shani na die Hebreeuse Universiteit, die vooraanstaande navorsingsinstelling van Israel, gegaan en 'n meestersgraad in grondfisika behaal. Vir sy Ph.D. werk, verhuis hy na die Kibboets Yotvata, in die woestyn in die verre suide van Israel. Die gebied kry elke jaar minder as 'n sentimeter reën en het slegs brak grondwater vir besproeiingsdoeleindes: die buitegrens van die landbou. Hy het daar begin as 'n graadstudent en uiteindelik die bestuur van die kibboets.
Shani word later professor, en word in 2006 aangewys as die eerste hoof van die nuutgeskepte Israel -waterowerheid. Die rol was kompleks, wat strek oor ingenieurswese, bestuur, politiek en ekonomie, en hy het dit aangeneem met die land wat die ergste droogte ooit beleef het. Shani turbo -belegging in herwinning en ontsouting van water. Om daarvoor te betaal, het hy die prys van water aansienlik en kontroversieel verhoog.
"Oor die hele wêreld is die rede waarom daar soveel waterprobleme is, baie min lande bereid om verbruikers die regte prys te vra," sê Seth Siegel, N-Drip se hoof vir volhoubaarheid en die skrywer van 'n 2015 New York Times-topverkoper, Laat daar water wees, vertel van die opkoms van Israel as 'n leier op die gebied van waterbesparing en tegnologie. In 2012 verlaat Shani die kantoor by Israel in 'n varswateroorskot. 'Dit was buitengewoon wat hy afgetrek het.'
Shani was weer 'n privaat burger en begin herkou oor die toenemende bedreiging van watertekorte wêreldwyd. Meer as 'n kwart van die wêreld se bevolking woon in lande met waterstres, en die Verenigde Nasies beraam dat waterskaarste teen die einde van die dekade 700 miljoen mense kan verplaas. Hy het besluit dat die belangrikste bydrae wat hy kan lewer, is om drupbesproeiing te help om hoofstroom te word. Dit beteken dat 'n stelsel uitgevind moet word wat sonder filters en pompe werk.
Om Shani se uitdaging te verstaan, moet u eers verstaan wat in die nederige swart plastiek druppellyne gebeur. Langs elkeen is 'n reeks gate, en in elke gat is 'n plastiek -widget, omtrent die grootte van 'n Tic Tac, 'n emitter genoem. Water beweeg deur 'n uiters smal, doolhofagtige kanaal binne-in die emitter, gereguleer sodat dit in gemete druppels uitkom. Die weerstand wat deur die uitstoot veroorsaak word, is die rede waarom soveel druk nodig is om water van die een kant van 'n veld na die ander in 'n tradisionele stelsel te beweeg.
Shani het 'n nuwe soort emitter opgedoen, een wat so min weerstand bied dat die waterdruk wat alleen deur swaartekrag veroorsaak word- tydens die afstamming van 1 tot 2 voet van die besproeiingskanaal na die veld hieronder- genoeg sou wees om die water te dryf die pad na honderde voet buise en in die grond. Eerstens het hy geëksperimenteer met die weef van plastiek- en metaalvesels in verskillende driedimensionele roosterstrukture. Maar dit was op 'n staptog eendag dat die deurbraak gekom het: In plaas van 'n zigzag -kanaal, sou sy emitter bestaan uit 'n staaf wat in 'n silinder hang, met water wat deur die buisvorm vloei tussen hulle. Anders as met 'n tradisionele emitter, kon geen enkele deeltjie puin die vloei van water blokkeer nie. 'Boem,' sê Shani. 'Ek was absoluut oortuig dat dit sou werk. Toe ontwikkel ons al die wiskunde. ”
Nadat hy die konsep verfyn het, moes Shani dit kommersialiseer. Hy het Eran Pollak, 'n voormalige amptenaar van die ministerie van finansies, met wie hy as voorsitter van die water saamgewerk het, gekontak en aan Pollak gesê hy het drupbesproeiing uitgevind wat slegs swaartekrag gebruik. Pollak was skepties. Hy het ook grootgeword op 'n kibboets, en hy was bewus van besproeiing; daar was nie iets soos nuldruk drup nie.
"My eerste reaksie was dat dit natuurlik die wêreld sou verander, maar dit sal nooit werk nie," vertel Pollak. Hy het Shani ontmoet by die hoofkwartier van N-Drip, wat destyds 'n klein kantoor in 'n winkelsentrum in 'n voorstad in Tel Aviv was. Shani het hom na 'n skuur gelei. "Dit was 20 meter pyp, met die hand vasgeplak, water uit die grond gedrup uit 'n klein plastiek vullisblik," sê Pollak. 'Dit was in die mees elementêre stadium denkbaar, maar dit was die minuut waarin ek verstaan het dat dit kan werk.' Pollak onderteken as uitvoerende hoof.
N-Drip het sy eerste amptelike veldproef aan die einde van 2017 op vyf hektaar suikerriet in Eswatini (voorheen Swaziland) geïnstalleer en water direk uit 'n rivier getrek. Hulle het gevind dat die stelsel nie net werk nie en ook minder water gebruik, maar ook dat die oesopbrengs met 30%verhoog word. Met bemoedigende resultate in die hand, het N-Drip oorgegaan na groter proewe in Australië en die VSA, en het dit sedertdien uitgebrei na 17 lande, van Viëtnam tot Nigerië. As Shani se visie uitkom, het N-Drip die kans om miljoene plase te moderniseer en varswaterverbruik wêreldwyd te verander.
Tot dusver het N-Drip $ 25 miljoen se geld ingesamel, en sy stelsel word deur honderde boere gebruik vir 'n gewas van 4,000 600 hektaar, wat wissel van katoen tot aartappels tot sojabone. Maar Shani het 'n lang pad om te gaan as hy van plan is om die aarde se XNUMX miljoen hektaar besproeiing te omskep, en die pad van tuinhuisie na globale besproeiingsoplossing sal baie struikelblokke hê.
Omdat N-Drip nie gefiltreer word nie, het die meeste hikke tot dusver te doen gehad met al die onverwagte dinge wat 'n mens in die water op 'n plaas kan vind. Vroeg in een proefneming het 'n Kaliforniese produsent paniekbevange N-Drip gekontak om te sê dat sy stelsel ophou funksioneer het. Toe Shani aankom, vind hy 'n vis ter grootte van sy wysvinger wat een van die pype verstop. 'N Klomp groen alge het iets soortgelyks op 'n plaas in Kazakstan gedoen. Nou is die watertenks van N-Drip toegerus met maasnet om alle plant- en dierelewe vas te vang.
In die bakson van Arizona, in 'n gebied met veral mineraalryke water, het die drupperlyne so warm geword dat kalsiumkarbonaat neersak en die uitstoot in kalk soos die binnekant van 'n Britse waterkoker bedek. Dit het daartoe gelei dat N-Drip protokolle ontwikkel het om sy lyne in 'n dun laag grond te begrawe om dit koel te hou en om versagters op harde water te gebruik.
David Midmore, emeritus -professor in plantwetenskappe aan Australië Sentrale Queensland Universiteit en 'n kenner van mikro-druppelbesproeiing, sê dat as N-Drip werklik beplan om die wêreld se 500 miljoen kleinboere te bereik, en nie net groot, gesofistikeerde produsente nie, die sukses nie net afhang van die ontwerp van die regte tegnologie nie, maar ook van aansienlike belegging in onderwys en ondersteuning. "Dit is baie belangrik dat die produsente die korrekte maniere geleer word om te drupbesproei, om eenvoudige hoeveelhede water in die grond te hê en hoe om nie te veel of te besproei nie," sê hy. 'Dit is nie net opleiding nie, maar opvolging.'
N-Drip dring daarop aan dat klein boerderye 'n deurslaggewende deel van sy missie is. 'As 'n ryk boer in Australië die opbrengs met 47%verhoog, is dit wonderlik, maak die Champagne oop, neem 'n meer vakansie daardie jaar,' sê Siegel, die hoof van die onderneming vir volhoubaarheid. 'Maar as 'n bestaansboer die opbrengs verhoog, en hulle meer kos het om te eet en meer kos om te verkoop, verander dit die gesin en die gemeenskap.'
Met die oog daarop, namate die Covid-19-pandemie in 2020 ontvou het, en winsgewende projekte in die VSA en Australië opgehou het, het N-Drip daarop gemik om 'n kit van 1 hektaar vir hierdie gebruikers te vervaardig. Hierdie selfdoenstelsel kom met 'n skakel na 'n YouTube-video en eenvoudige lyntekeninge van die Ikea-styl om die boer deur die installasie te lei.
N-Drip het ook 'n eie grondsensor ontwikkel, genaamd N-drup Connect, wat die plant- en grondtoestande monitor en boere in real-time leiding stuur via 'n slimfoon-app oor wanneer hulle besproei en bemes moet word. Die sensor voer ook terug na die onderneming se agronomiese span, sodat hy die veldtoestande kan dophou.
'N Ander uitdaging vir N-Drip sal steeds ekonomies wees. Die stelsel kan geïnstalleer word vir 'n fraksie van die koste van 'n konvensionele drupstelsel sonder druk, sonder enige van die deurlopende energiekoste, maar water is gratis of swaar gesubsidieer vir die meeste boere wêreldwyd. Alhoewel sommige, soos Australiese katoenprodusente, bereid sou wees om te belê om 'n vinnig afnemende bron dringend te beskerm, sal baie van die kleinboere in die wêreld nie eers 'n beskeie ekstra uitgawe kan dek nie.
"Die kleinboermark is 'n groot mark en kan die meeste baat by ons stelsel, maar dit is baie moeilik om sake te doen as u nie 'n groot en goed geposisioneerde vennoot het nie," gee Pollak toe. N-Drip beoog om sy stelsel hoofsaaklik deur middel van niewinsorganisasies, regeringsagentskappe en groot korporasies aan hierdie boere te voorsien, wat hulself kan vergewis van volhoubaarheidsbeloftes. Sy bestuurders sê dat die geleentheid op kort termyn gemeet kan word in honderde duisende hektaar landbougrond.
'N Vroeë voorbeeld van hierdie soort vennootskap is met PepsiCo Inc., wat direk met 40,000 15 boere kontrakteer vir bestanddele soos koring, hawer en aartappels, en 'n doelwit gestel het om die doeltreffendheid van waterverbruik in die landbou met 2025% teen 50 te verbeter. PepsiCo het die tegnologie van N-Drip bestuur met 'n handjievol boere in Indië, Viëtnam en die VSA het 'n beter oesopbrengs behaal met minder kunsmis en XNUMX% minder waterverbruik as vloedbesproeiing.
Peter Gleick, die president-emeritus en medestigter van die Stille Oseaan Instituut, 'n navorsingsinstituut sonder winsbejag wat fokus op varswateraangeleenthede, beklemtoon dat as dit oor die toekoms van besproeiing kom, dit van kritieke belang is dat ons nie die geheelbeeld uit die oog verloor nie. Om katoen- of lusernlande in drupbesproeiing te omskep, is 'n stap in die regte rigting, maar 'n groter vraag wag: Moet ons die gewasse regtig in die droë klimaat laat kweek? 'Ons moet 'n werklike gesprek voer oor wat dit sinvol is om te groei in die waterskaars Wes, sowel as 'n gesprek oor die groei van wat ons kies om doeltreffender en noukeuriger te groei,' sê hy. 'Hierdie tegnologie kan help met die tweede vraag, maar dit sal nie help met die eerste, meer politieke vraag nie.'
Gleick merk op dat dit een ding is om in beginsel beswaar te maak teen die gebruik van kosbare drinkwater om gewasse vir veevoer te verbou, en 'n ander om vir boere te sê dat hulle moet ophou verbou. Terug by CRIT Farms, sê Moore dat hy graag bydra tot navorsing wat volgens hom noodsaaklik is vir die landbou se toekoms in die streek. Volgende jaar beplan hy om die stelsel van N-Drip op ekstra oppervlakte te gebruik. Alhoewel die waterkwota se reservaat nie verminder is nie, weet Moore dat daar eendag 'n tekort vir almal sal wees. 'Ons moet begin leef asof ons deur die afsnypunte geraak word om ons 'n rukkie te koop,' sê hy. 'Om as mense en as 'n onderneming te oorleef, moet ons na sulke tegnologie kyk.