Dok Holivud i Silicijumska dolina vole u centru pažnje, Kalifornija je takođe poljoprivredna elektrana. Poljoprivredni proizvodi prodati u Golden Stejtu iznosili su 59 milijardi dolara u 2022. Ali rastuće temperature, opadanje padavina i decenijama prekomerno pumpanje mogu zahtevati drastične promene u poljoprivredi. Zakonodavstvo za rešavanje ovog problema moglo bi čak i da se polja izuzmu iz kultivacije.
Na sreću, studija UC Santa Barbara sugeriše da bi manje ekstremne mere mogle pomoći u rešavanju problema vode u Kaliforniji. Istraživači su kombinovali daljinsko ispitivanje, velike podatke i mašinsko učenje da bi procenili koliko vode usevi koriste u Centralnoj dolini države. Rezultati, objavljeni u časopisu Nature Communications, sugerišu da bi varijacije u efikasnosti zbog poljoprivredne prakse mogle uštedeti vodu koliko i zamena useva ili polja pod zemljom.
„Postoji prilika da manje nametljive metode uštede vode budu važnije nego što smo prvobitno mislili“, rekla je glavna autorka Anna Boser, doktorantka na UCSB-ovoj školi za nauku o životnoj sredini i menadžment Bren. „Dakle, možda nećemo morati da pravimo toliko promena u korišćenju zemljišta kao što smo prvobitno mislili.“
Plodno zemljište u Kaliforniji i mediteranska klima omogućavaju poljoprivrednicima da uzgajaju visoko vredne useve koji jednostavno nisu održivi u ostatku zemlje. Preko trećine povrća u zemlji i skoro tri četvrtine voća i orašastih plodova uzgaja se u Kaliforniji, prema državnom Ministarstvu za hranu i poljoprivredu.
Ali mnogi od ovih useva su prilično žedni. Poljoprivreda čini oko 80% vode koja se koristi u Kaliforniji, objasnila je koautorka Keli Kejlor, profesorka na školi Bren. „Smanjenje nivoa podzemnih voda i promena klime vrše pritisak na dostupnost vode za navodnjavanje, zbog čega je od presudne važnosti da se utvrdi kako možemo ‘učiniti više sa manje’.
Sakramento je 2014. godine usvojio Zakon o održivom upravljanju podzemnim vodama (SGMA) kako bi osigurao vodne resurse Kalifornije. SGMA nalaže da svaki sliv podzemnih voda u državi mora biti održiv do 2040. Svaki sliv je stvorio lokalnu agenciju zaduženu za izradu plana za postizanje ovog cilja.
Uglavnom, to znači da osiguramo da iz zemlje ne ispumpavamo više vode od one koja uđe. Moraćemo da smanjimo ukupnu upotrebu podzemnih voda za 20% do 50% do 2040. godine, u zavisnosti od sliva, rekao je Boser. Ali da bismo ovo postigli, potrebna nam je ideja o tome koliko vode farme koriste i koji deo toga zapravo dospeva do useva.
Naučnici imaju različite metode za procenu količine vode koja se uzdiže sa površine Zemlje u atmosferu usled isparavanja i transpiracije kroz lišće biljaka. Posebno, isparavanje hladi stvari.
„Kada nam postane vruće, znojimo se da bismo se ohladili. Zemlja radi nešto slično“, rekao je Boser. Naučnici posmatraju koliko je tlo toplo i vide koliko energije dobija od sunčeve svetlosti i atmosfere. Ako je tlo hladnije nego što se očekivalo, to znači da je deo te energije iskorišćen za pretvaranje vode u paru, koja hladi to mesto.
Baza podataka o evapotranspiraciji pod nazivom OpenET postala je javno dostupna početkom 2023. Ona pruža satelitske procene evapotranspiracije za zapadne Sjedinjene Države. Ali Boser je bio zainteresovan za vodu koja se koristi posebno za useve. Dakle, ona je uporedila transpiraciju u ugarskim poljima sa aktivnim poljima širom Centralne doline. Oduzimanjem evapotranspiracije u ugarskim poljima od ukupne evapotranspiracije dobija se količina vode koju usevi zapravo troše.
Na nesreću po Bosera, farmeri ne zasipaju polja nasumično. Često će svoja polja sa najnižim prinosom povući iz proizvodnje. To stvara sistematske razlike između neobrađenih i obrađenih polja, što bi moglo da iskrivi Boserovu analizu. Dakle, ona je kreirala model mašinskog učenja kako bi sprovela ponderisano poređenje između aktivnog i neobrađenog zemljišta, uzimajući u obzir faktore kao što su lokacija, topografija i kvalitet zemljišta.
Ona je obučila model na 60% površina i testirala njegove rezultate na 30%, fino podešavajući algoritam dok se njegova predviđanja ne poklapaju sa stvarnim uslovima u ovim poljima u proseku od 10 mililitara po kvadratnom metru dnevno. Sada sigurna u svoj model, primenila ga je na ostatak Centralne doline Kalifornije.
Vrsta useva je objasnila samo 34% varijacija u potrošnji vode. „To znači da možda previđamo neke druge načine na koje bismo mogli da uštedimo vodu“, rekao je Boser. Ona je nastavila da istražuje model, kontrolišući faktore kao što su lokacija, topografija, lokalna klima, kvalitet zemljišta i starost voćnjaka (kada je primenljivo). Na kraju, punih 10% transpiracije useva moglo bi se uštedeti ako bi 50% najvećih korisnika vode smanjilo svoju potrošnju vode kako bi se uskladilo sa potrošnjom svojih suseda sa srednjom potrošnjom. Boser pripisuje ove uštede razlikama u „poljoprivrednim praksama“.
Sada, 10% možda ne zvuči mnogo, ali je uporedivo sa brojnim drugim intervencijama. Autori su takođe procenili efekat zamene useva. Kada bi istih 50% farmera prešlo na useve sa srednjim intenzitetom vode za svoju oblast, poljoprivredna evapotranspiracija bi opala za 10%.
U međuvremenu, ako bi država izbacila iz proizvodnje prvih 5% polja koja su najviše gladna vode, model kaže da bi se poljoprivredna evapotranspiracija smanjila, pogađate: 10%. Ovo sugeriše da bi rešavanje neefikasnosti u poljoprivrednim praksama moglo uštedeti vodu koliko i zamena useva ili uklanjanje polja iz kultivacije.
Da budemo pošteni, rezultati izgaranja bi uticali na samo 5% obrađenog zemljišta, za razliku od 50% za promene useva i poboljšane poljoprivredne prakse. „Verovatno ćemo morati da se povučemo bar malo,“ rekao je Boser, „ali nadamo se ne onoliko koliko smo prvobitno očekivali“.
Autori žele da shvate koje prakse farmeri koriste za 10% razlike u upotrebi vode za useve. Neki primeri uključuju malčiranje, sadnju bez obrade, korišćenje sorti otpornih na sušu i navodnjavanje u nedostatku — gde obezbeđujete manje vode nego što bi usev teoretski mogao da potroši. Deficit navodnjavanja već daje dobre rezultate u vinogradarstvu, gde vinogradari smatraju da može poboljšati kvalitet vina.
Promena prakse navodnjavanja takođe može pomoći u smanjenju upotrebe vode. Efikasnost navodnjavanja predstavlja deo vode koju farma koristi i koju u stvari konzumiraju usevi. Neefikasnosti uključuju curenje, rast korova i isparavanje u transportu i na polju. Ovo nije bilo u okviru Boserovog modela, koji uzima u obzir samo transpiraciju samih useva. Neefikasnost se dešava pre nego što voda uopšte dođe do biljaka.
Prema Boseru, do 60% vode koju farma koristi zapravo prolazi kroz korenje njenih useva. Očigledno je da postoji mnogo potencijalnih dobitaka u ovoj oblasti, iako nije jasno koja je efikasnost zapravo dostižna, rekla je ona. „Efikasnost navodnjavanja je zapravo prilično slabo shvaćena.“
Bolje opisati ovo je na listi zadataka tima. Oni se nadaju da će identifikovati uzroke neefikasnosti navodnjavanja, kvantifikovati efikasnost različitih vrsta navodnjavanja i naučiti kako klima i geografija utiču na efikasnost navodnjavanja. Sve ovo će zahtevati prikupljanje empirijskih podataka.
Kalifornija je na kritičnoj raskrsnici u upravljanju vodama. Po prvi put u svojoj istoriji, država postavlja propise koji zahtevaju značajno smanjenje vađenja podzemnih voda, uključujući i regione u kojima egzistencija zavisi od žedne poljoprivredne proizvodnje.
„Ovaj rad koristi nove metode zasnovane na podacima kako bi pokazao da, suprotno popularnom verovanju, postoji veliki potencijal da se smanji upotreba vode u kalifornijskoj poljoprivredi bez punih polja“, rekla je koautorka Tamma Carleton, docent na UCSB-ovoj školi Bren.
„Ovo otvara mogućnost da država može da nastavi svoju ulogu poljoprivredne elektrane dok istovremeno održivo upravlja osnovnim prirodnim resursom.“
