2016年2月2日
改善世界干旱地区的农场，第2部分:新工具和挑战
贡献:Rob古蒂
两部分系列文章的第2部分。第一部分:古老的方法和最低成本的技术．
一个地图估计2050年淡水资源的可用性，显示了横跨北非、中东和印度的红色和橙色带。这些颜色表示缺水，意味着这些地区将没有足够的水来种植足够的粮食。
管理好农田可以节约用水，提高产量，避免周期性干旱期间的危机。但随着人口增长和气候缓慢变化，即使是良好的土地管理也不足以解决世界上一些干旱地区的问题。开云体育体育赛事这些地区将不得不进口粮食，或者找到解决严重缺水问题的创造性办法。
刚刚进入发展中国家市场的原型和新工具可能会让事情变得更容易。旱地农场现在可以受益于以旧方式使用的新材料，比如雾网上的超疏水纳米涂层，以及以新方式使用的已知材料，比如在植物根系周围分层分散水的塑料板。同样，研究人员也在改进老技术，比如温室，一个组织已经使温室变得极低成本和模块化，而其他组织则与海水淡化器相结合，用海水种植。还有手指，几千年来，农民们一直用手指来判断土壤的水分水平，直到最近，数字传感器才把这项艺术变成了一门科学。
创新的灌溉
“在常规的农业环境中，你会看到蒸发，但在沙漠中蒸发得更多。土壤湿度不大。因此，您必须改变实践以提高效率。开云体育体育赛事例如，我们支持的创新试图找出如何储存水，这样水就不会在土壤中流失或蒸发掉。”美国国际开发署全球发展实验室“确保粮食用水大挑战促进发展”项目负责人库·麦克马汉告诉E4C。开云体育官方
麦克马汉和他的团队奖助学金加快可以提高作物产量的技术的开发和推广。如今，在旱地农场中有三种这样的创新，通过创造性的灌溉，使少量的水得到最大限度的利用。
当鸟类和其他动物吃下种子并将其排出体外时，它们不仅帮植物运输了后代，还在不经意间提高了种子的存活几率。粪便会给种子掉落的土壤增加水分，还会在种子周围形成一层防潮帽。的Groasis Waterboxx是一种模仿动物粪便的水保留围栏，在幼苗生长时保护它们。由Pieter Hoff发明并在约旦得到了大学合作研究所和沙漠郁金香，该设备是一个20升(5加仑)的屏障，放置在沙漠和半干旱农场的果树和灌木幼苗周围。Waterboxx在植物下面的水库中收集雨水和露水，防止蒸发并提供水。
的埋扩散器是一块塑料板，中间夹着一层5毫米厚的二氧化硅，与地下滴灌系统相连。这个由Chahbani Technologies公司制造的平板被埋在地下，从滴灌系统中将水扩散到作物根部周围。在突尼斯农场的测试中，与传统的滴灌系统相比，该系统将作物生产成本和所需水量降低了30%。
的SWAR系统是无釉陶罐灌溉的升级版，并已在印度东南海岸附近安得拉邦干旱地区的果园成功测试。该系统需要从农田上方的一个凸起的水塔中进行重力式滴灌。农民可以收集雨水或在地下水位以下钻孔，用手动或脚踏泵将水泵到塔中。一旦进入塔内，重力就会将水通过PVC管道吸入陶瓷罐中密封的塑料瓶中。罐子被埋在树和其他作物附近。水慢慢地从罐子里滴到罐子里，就像传统的陶罐灌溉一样，它有效地渗透到土壤中。测试表明，与地面滴灌系统相比，这种方法减少了80%的水。和独立研究发现陶罐的用水量只有地表灌溉的十分之一。
数字时代的农业
手机促进了移动天气和市场信息服务的传播，这些服务将继续得到巩固和改进。但其他即将上线的数字工具也有可能保护水资源，并改变世界旱地的耕作方式。开云体育体育赛事内布拉斯加大学食品用水研究所主任罗伯托·兰顿说，土壤湿度传感器和其他信息技术在不同种类的农业创新中增长最快。在E4C网络研讨会上说开云体育官方．
水分传感器不再需要猜测什么时候浇水，什么时候土壤够湿。这些设备最近在市场上飙升，有供家庭园丁使用的廉价手持版本，也有最先进的70公斤(150磅)宇宙射线传感器，可以计数土壤上方的中子，以确定其含水量。(内布拉斯加大学安装了一个宇宙射线传感器在南非马蓬古布维国家公园濒危森林的一棵树上。它的数据将为公园外企业的节水工作提供支持。)
正在进行的研究是简化湿度传感器，为农民提供更直观的读数。目前正在开发的两个原型是彩色编码的。
IDEO.org正在进行测试它的传感器在肯尼亚和坦桑尼亚，以及缅甸，该组织与当地公司Proximity Designs合作，在该国干旱地区测试传感器。一天的测量可以揭示土地的排水率、土壤类型和农民的浇水方法。几天或几周的测量数据揭示了天气模式，这些都有助于规划土地管理策略。
在莫桑比克，澳大利亚国际农业研究中心正在测试变色龙这款传感器原型还能提供视觉读数，通过改变颜色来显示湿度水平。
湿度传感器是一项新兴技术，可能还没有在发展中国家流行起来。
“从理论上讲，土壤湿度测量是可行的，但实际上，我还没有看到任何到位的测量方法。我与农民一起工作，但我还没有看到任何人在该领域实施任何数据科学解决方案，”宾夕法尼亚州立大学人道主义工程和社会创业(HESE)项目主任、E4C特约编辑Khanjan Mehta说。开云全站app登录官网入口下载开云体育官方
但是，尽管对传感器持怀疑态度，Mehta的团队正在为农民开发一种不同的数字工具:知识数据库。该数据库正在汇编塞拉利昂农民的当地农业知识，包括植物类型、耕作技术、季节模式等信息。但是，该团队并没有把所有数据都扔到云端，希望有手机的农民能找到它，而是控制信息混乱，将数据库发送到亚马逊Fire平板电脑上，让流动专家在与农民交谈时参考。
粮食之水研究所在创造另一种数字农业工具方面发挥了重要作用全球产量差距和水生产力地图集．地图集估计了世界各地主要作物的产量差距，即一个地区的潜力和实际作物产量之间的差距，并确定了改进目标。
海水淡化及防雾网
根据2014年的一份报告，海水淡化对中东沙漠国家的农场在不久的将来是必要的研究论文刊登在《一致性:可持续发展杂志》上。这种前景可能很昂贵，但在沙漠气候条件下，用淡化水灌溉的农场已经开始运作，发展中国家的项目也正在进行中。一家名为“海水温室”的公司将太阳能海水淡化与温室和蒸发冷却相结合，在沙漠海岸种植西红柿和其他作物，其中一处设施计划用于索马里兰。
以色列阿拉瓦研究所正在测试一种太阳能海水淡化原型机为加沙的小家庭提供帮助，还有许多其他的例子。
雾网在雾浓的地方起作用，但在干燥的气候条件下起作用。为了从空气中收集水分，即使在雾较轻的地方也可以灌溉，工程公司NBD纳米技术正在对这种蚊帐进行升级。开云全站app登录官网入口下载NBD正在测试超疏水涂层在三藩市半干旱的山上用渔网捕鱼。数据显示，有涂层的渔网的产水量是没有涂层的渔网的五倍。其中50人在大雾中丧生可以捕获每天高达19000升(5000加仑)的水。
筒仓，冰箱和其他存储
“存储使我们能够应对暂时的稀缺。我喜欢不仅从物理存储的角度考虑存储，而且从虚拟存储的角度考虑存储。比如食物储存，”莱顿说。
收获之后，存储筒仓可以防止昆虫，啮齿动物，霉菌甚至盗窃的损失。虫害占全球粮食损失的10- 40%世界资源研究所报告．对发展中国家食品储存的新研究重新启用了旧的筒仓设计，并开发出了节能制冷系统。
的非洲农村零排放冰箱用竹子编织成三层墙，夹在粘土层之间，保护里面的谷物。在基地内部，草药驱虫剂可以驱赶昆虫，基地还内置了捕鼠器。它加入了其他被动存储解决方案，如厚壁，抗菌普渡改良豇豆贮存袋，和ISSB粮仓建立联锁稳定土砖。
在存储方面更进一步，虽然在一个更小的空间里，蒸发冷却器在一个被水包围的容器里冷却农产品。当水蒸发时，它会从锅内吸收热量，降低温度。粘土门锅是一个简单的例子。Mitticool是一个更大的版本，形状像一个电冰箱，但由多孔陶土制成。它将水储存在上面的容器中，并在水蒸发时冷却其中的内容物。
的Thermogenn冷却器在技术阶梯上更进一步，使用一种被称为沸石的高吸水性矿物将水从夹在不锈钢层之间的储水池中抽出，通过类似的原理降低储水池内的温度。这种矿物稍后必须加热以恢复其吸收能力。
Wakati One是低成本存储技术领域的高端产品，它可以使储存在帐篷内的农产品通风和加湿。它的3瓦太阳能电池板、风扇和蓄水池可以使易腐食品完好无损超过一周。
和Chotukool是一种风扇冷却的热电冷却器，耗电量是类似大小的电动冰箱的一半。
未来的挑战:气候变化、城市农业和“工艺创新”开云体育体育赛事
旱地农场已经时不时地从可持续性滑向饥荒的边缘，但不断变化的全球气候有可能打破这种已经不稳定的平衡。
“我们预计，除非我们能够提出先进的技术，在洪水泛滥时可以储存水，或者只是使用更少的水，否则气候变化的影响将更大，”粮食用水保障组织的麦克马汉说。
McMahan说，城市农业应该是发展中国家在未来几年关注的技术进步之一。在水培农场中使用回收水大规模生产食物还不现实，但这将是世界上越来越多的城市居民的福音。
“随着人们搬到城市，你希望减少远距离运输食物的需求。特别是在发展中国家，人们正从农村迁往城市，”麦克马汉说。
一般来说，移动食物和移动东西的问题可能是解决食物问题的关键。宾夕法尼亚州立大学的梅塔说，商品和信息的分配是一个没有得到足够重视的问题。
梅赫塔说:“工艺创新有巨大的机会。“每个人都专注于设计新产品，而不是接触农民的渠道。在一个人们不知道如何种植最基本的东西的地方，一个西红柿的价格是1美元或更多。没有多少人知道如何种植它们，如果出了问题，他们也不知道如何解决。当我们设计新产品时，我们需要设计方法来获得信息和产品。”
如果他们是对的，新的设计目标可以改善我们向农场提供工具的方式，以及我们将农场转移到城市的方式。无论如何，我们将在未来30-40年看到农场的开云体育体育赛事变化，无论我们是否引导它们。气候变化带来的不确定影响，以及人口不可阻挡地向90亿攀升，都将需要开云体育体育赛事它们。
