2016年2月2日
改善世界旱地的农业，第2部分:新工具和挑战
贡献:Rob古蒂
两部分系列的第二部分。第一部分:古老的方法和最低成本的技术．
一个地图估计2050年的淡水可用性，显示了一条横跨北非、中东和印度的红色和橙色带。这些颜色表示缺水，这意味着这些地区将没有足够的水来为其人口种植足够的食物。
管理好农田可以节约用水，提高收成，并在周期性干旱期间避免危机。但是随着人口的增长和气候的缓慢变化，即使是好的土地管理对于世界上的一些旱地来说也是不够的。开云体育体育赛事这些地方将不得不进口食物或寻找创造性的解决方案来解决严重缺水问题。
刚刚进入发展中国家市场的原型和新工具可能会使事情变得更容易。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，比如塑料板分层来扩散植物根系周围的水。同样，研究人员也在改进老技术，比如温室，一个组织已经制造出成本极低且模块化的温室，还有一些研究人员正在与海水淡化器结合起来，用海水进行养殖。还有手指，几千年来，农民们一直用手指来判断土壤的湿度，直到最近，数字传感器把这门艺术变成了一门科学。
创新的灌溉
“在常规的农业环境中，你会蒸发，但在沙漠中，蒸发更多。土壤湿度不高。因此，您必须改变实践以提高效率。开云体育体育赛事例如，我们正在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“确保水换粮食促进发展重大挑战”项目负责人库·麦克马汉对E4C说。开云体育官方
麦克马汉和他的团队奖助学金加快能够提高农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，通过创造性灌溉，最大限度地利用了可利用的少量水资源。
当鸟类和其他动物吃下种子并将其排出体外时，它们不仅帮了植物运输后代的方便，还不经意间提高了种子生长的机会。牛粪会增加土壤的水分，也会在种子周围形成一个防潮帽。的Groasis Waterboxx是一种保水围栏，模仿动物粪便，在幼苗生长时保护它们。由彼得·霍夫发明，并在约旦的帮助下实现大学合作研究所和沙漠郁金香一样，该装置是一个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将雨水和露水收集在植物下方的蓄水池中，防止蒸发并提供水。
的埋扩散器是一个塑料板夹着一层5mm的二氧化硅，连接到地下滴灌系统。这个由Chahbani技术公司制造的盘子被埋在地下，从作物根部周围的滴灌系统中扩散水分。在突尼斯的农场测试中，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，已经在印度东南海岸附近的安得拉邦干旱地区的果园里成功试验。该系统需要从田地上方的一个凸起的水塔上进行重力式滴灌。农民可以收集雨水或在地下水位以下打孔，然后用手动或脚踏式泵将水泵入水塔。一旦进入塔内，重力就会通过PVC管道将水吸引到放置在陶瓷锅内的密封塑料壶中。这些罐子被埋在树木和其他作物附近。水慢慢地从壶里滴到盆里，像传统的陶罐灌溉一样，它有效地渗入土壤。测试表明，与地面滴灌系统相比，这种方法可以减少80%的水。和独立研究发现粘土罐使用的水是地表灌溉所需水的十分之一。
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，这些服务还在继续发展和改进。但是，其他数字工具也正在上线，它们也有可能节约用水，改变世界旱地的耕作方式。开云体育体育赛事内布拉斯加州大学粮食用水研究所所长罗伯托·伦顿说，土壤湿度传感器和其他信息技术在不同类别的农业创新中发展最快，他在E4C网络研讨会上开云体育官方说．
湿度传感器不需要猜测什么时候浇水，什么时候土壤足够湿润。这些设备最近在市场上飞速发展，有适合家庭园丁的廉价手持版本，也有最先进的70公斤(150磅)宇宙射线传感器，它可以通过计算土壤上方的中子数来确定土壤的含水量。(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韦国家公园濒危森林的一棵树上。它的数据将支持公园以外企业的节水工作。)
正在进行的研究正在简化湿度传感器，以便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。一天的测量揭示了土地的排水速率和土壤类型以及农民的灌溉方法。数天或数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战略。
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也能提供视觉读数，通过改变颜色来显示湿度水平。
湿度传感器是一种新兴技术，可能还没有在发展中国家流行起来。
“理论上，土壤湿度测量可以工作，但实际上，我还没有看到任何到位。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:“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。”开云全站app登录官网入口下载开云体育官方
但是，尽管人们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。该数据库正在收集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放在云端，希望有手机的农民能找到它们，而是控制了信息混乱，将数据库发送到亚马逊Fire平板电脑上，供巡回专家在与农民交谈时参考。
水换粮食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分生产力地图集．地图集估计了世界各地主要作物的产量差距——一个地区的潜力与实际作物产量之间的差距，并确定了改进目标。
海水淡化和雾网
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一致性:可持续发展杂志。这一前景可能很昂贵，但用淡化水灌溉的农场已经在沙漠气候中运行，发展中国家的项目正在进行中。一家名为“海水温室”的公司将太阳能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，并计划在索马里兰建造一座设施。
以色列的阿拉瓦研究所正在测试一种太阳能海水淡化原型为加沙的小家庭提供帮助，还有很多其他的例子。
雾网在雾浓的地方起作用，但在干燥的气候条件下就会滞后。为了从空气中捕获水分用于灌溉，即使在雾较轻的地方，工程公司NBD纳米技术正在对这些网进行升级。开云全站app登录官网入口下载NBD正在测试它的超疏水涂层在旧金山半干旱的山上用网捕鱼。数据显示，涂有涂层的渔网的产水量是未涂有涂层的渔网的五倍。其中50辆在浓雾中可以捕获每天最多19000升(5000加仑)的水。
筒仓，冰箱和其他存储
“储存使我们能够应对暂时的短缺。我不仅喜欢从物理存储的角度考虑存储，还喜欢从虚拟存储的角度考虑存储。比如食物储存，”伦顿说。
收获之后，存储筒仓可以防止昆虫，啮齿动物，霉菌甚至盗窃损失。害虫占全球粮食损失的10- 40%世界资源研究所报告．发展中国家对食品储存的新研究复兴了旧的筒仓设计，并开发了节能制冷设备。
的非洲农村零排放冰箱在粘土层之间的三层竹编墙内保护谷物。在内部，草药驱虫剂可以防止昆虫，底座有内置的老鼠陷阱。它加入了其他被动存储解决方案，如厚壁，抗菌普渡改进的豇豆储存用连锁稳定土砖建造的ISSB粮仓。
再进一步说，虽然空间更小，但蒸发冷却器可以在被水包围的容器中冷却农产品。当水蒸发时，它会从锅里吸收热量，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。它将水储存在上层容器中，并在水蒸发时冷却容器内的水。
的Thermogenn冷却器在技术阶梯上又迈进了一步，采用一种被称为沸石的高吸水性矿物，从夹在不锈钢层之间的储水池中抽出水，以类似的原理降低储水池内的温度。矿物必须稍后加热以恢复其吸收能力。
在低成本存储技术领域的高端，Wakati One为储存在帐篷内的农产品通风和加湿。它的3w太阳能电池板、风扇和蓄水池可以将易腐食品完好无损地保存一周以上。
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发展滑向饥荒，但不断变化的全球气候威胁着打破这种本已岌岌可危的平衡。
McMahan说:“我们预计，除非我们能够在洪水来临时利用先进的技术储存水，或者使用更少的水，否则气候变化将产生更大的影响。”
McMahan说，城市农业应该成为发展中国家未来几年关注的技术进步之一。利用循环水在水培农场大规模生产食物目前还不现实，但这对世界上越来越多的城市居民来说将是一个福音。
“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，人们正从农场搬到城市，”麦克马汉说。
移动食物和移动物品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几乎没有得到足够重视的问题。
梅塔说:“流程创新有巨大的机会。“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，一个西红柿要花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，他们也不知道如何修复。当我们设计新产品时，我们需要设计出获取信息和产品的方式。”
如果他们是对的，新的设计目标可以改善我们向农场运送工具的方式，以及我们将农场转移到城市的方式。无论如何，无论我们是否引导，我们都将在未来3开云体育体育赛事0-40年看到农场的变化。气候变化的不确定影响，以及人口不可阻挡地向90亿攀升，都需要它们。开云体育体育赛事
