更精准的农业灌溉耗水计量方法

在全球范围内，农业灌溉用水都是最大的淡水消耗源，但是，对农业用水时间和地点的精准记录以及测绘却一直难以实现。目前，一个研究团队利用信息技术找到了追踪农业用水的方法。

在一篇发表在《地球物理研究快报(Geophysical Research Letters)》的文章中，研究人员详细介绍了他们如何使用卫星影像来绘制每年的农业灌溉用水地图。研究人员指出，该研究成果能帮助农民、水资源管理者及其他相关主体，准确了解农业灌溉用水情况，从而做出更好的用水管理决策。

David Hyndman是美国密歇根州立大学的水文地质学家，也是该项目的主要调查员。他指出，研究团队想弄清人类行为如何对环境产生影响。灌溉能使作物产量提高几乎一倍，进而能增加农民收入，但是，不可持续的灌溉会导致全世界地下水含水层枯竭，问题就是“如何实现用水效益最大化”?

项目突出强调了明确灌溉发生时间和地点，以提高水资源管理效率的必要性。项目聚焦美国中部一处经济上地位非常重要的农业区域——共和党河流域(the Republican River Basin)，它流经科罗拉多州、内布拉斯加州和堪萨斯州的部分地区，为高平原含水层(High Plains Aquifer)提供着地表水和地下水的重要补给。研究团队发现，该地区灌溉用水量在2002-2016年间大约翻了一番。

该地区的水资源利用情况可能比较复杂，因为按照1942年《共和党河流协定》，需要保护进入堪萨斯州的径流。

同样来自密歇根州立大学的Jillian Deines是论文的第一作者。他指出，之前只知道农民安装了灌溉设施，但不清楚在任一特定年份哪个地块得到灌溉。然而，现在有了他们绘制的灌溉地图，可以获取超过18年的灌溉信息，也可以用来分析影响灌溉决策的主要因素。

研究人员使用了谷歌地图引擎，这是一个公众可以获取的，能开展大规模卫星和环境数据分析的云计算平台。他们对不同年份之间灌溉变化进行了量化，这对于致力于提升灌溉效率的农民、农作物顾问和政策制定者来无疑是重要发现。

谷歌地图引擎是计算海量卫星影像数据的有力工具。Deines指出，它能帮助研究人员在较长时间段使用相同的方法来监测大范围区域。

项目得到了美国国家科学基金会(NSF)—美国农业部(USDA)国家食品和农业研究所(NIFA)的水、可持续发展与气候(WSC)计划，国家科学基金会(NSF)—美国农业部国家食品和农业研究所的食品、能源和水系统(INFEWS)创新计划资助。美国国家航空航天局(NASA)研究生奖学金计划也为该项目提供了支持。

NSF负责WSC以及INFEWS的项目官员Tom Torgersen指出，长久以来，弄清种什么、种多少、浇多少水对农民都是一个挑战。现在，研究人员构建的模型可以提供不同的选择，帮助农民做出更好的决策，以提高生产效率和产量，上述难题则迎刃而解。

NIFA的项目管理者指出，未来对于农产品的需求可能会增加，而受到水质量和竞争性使用等问题影响，灌溉用水量将会下降。NIFA环境系统部项目官员Jim Dobrowolski说：“共和党流域的研究人员进一步强化了计算能力，以处理‘Landsat’卫星场景大数据，由此开发的灌溉地图有助于解释灌溉用水的人类决策。”绘制这张地图就像是做出一个承诺：未来的灌溉用水量可提前预测!